高速内燃机进排气门所存在的问题及其解决途径

本文从六个方面来叙述进、排气门所产生的问题及其解决途径,其中重点是排气门头部的负荷、材料和涂层。本文是根据发动机台架试验结果汇编而成。     

气门回火工艺浅析

国内气门的制造,在气门杆端热处理工艺方面各有不同。有的采用高频淬火后余热自回火;有的采用高频淬火后,重新加热回火。这里,我们通过工艺试验和生产验证,提出看法,供同行参考。1 工艺试验 目前国内中小型内燃机进、排气门材料仍以40 Cr和4 Cr9Si2两种钢材为主,因此我们仍以40 Cr钢制过气门和4 C r9Si2钢制排气门为试验对象。 首先采用4种不同冷却介质进行高频淬火试验,其试验过程为:杆端面高频淬火→发兰→磁力探伤检查。试验结果列于表1。     

大批量生产情况下自动线上气门堆焊的经验

气门是用耐热高合金钢制造的,同时利用各种方法和各种堆焊材料对其工作表面堆焊耐热耐磨合金。苏联伏尔加汽车厂用冷凝法在自动线上实现了内燃机排气门的堆焊。 以伊·奥·巴托恩（E·O·ЛamoH）命名的电焊研究所研究出的堆焊方法的实质是:利用感应加热熔化合金圈,并预热气门毛坯到一定温度,以保证工件同合金随着熔焊层的定向结晶作用而焊成一体。熔焊层的结晶靠加热的同时在工件下面进行较强的冷却（见图1）。 气门的主体金属是含氮钢ЭП303（21—4N）。堆焊用以Ni—Cr—B—Si为基体的ЭП616A（NiCr26Si2B2）合金圈,该圈是用砂型铸造的方法而得到的。     

用超声波探伤气门对接焊缝质量的探讨

一、概述 我厂生产的解放排气门是21一4N与4Cr9Si2材料用闪光焊接而成,该气门经常在高温下承受压力、拉力做往复运动。气门质量的好坏不但直接影响发动机马力,而且会导致发动机气缸、活塞、连杆等机件的损坏,因此气门质量是保证发动机正常工作的重要条件之一。几年来我们对这种双金属对焊排气门焊缝超声波探伤进行了探索,从用平探头、斜探头、到水浸超声波探伤分别进行了试验,到目前为止,我们认为水浸超声波探伤细棒料对接焊缝质量的检测比较理想。 水浸超声波探伤的优点:     

气门重叠角度对内燃机换气过程的影响规律研究

结合模拟仿真和试验方法,对气门重叠角在某发动机较高转速外特性工况点下对发动机性能的影响规律和作用机制进行了研究。分析可知,排气门晚关角过小将导致进气初期发生倒流且使得排气末期流动损失加剧,而排气门晚关角过大将使排气末期的废气倒流加剧且使得进气初期的进气不畅;进气门早开角过小将使得进气初期的正向流动损失加剧且使得排气末期发生倒流,而进气门早开角过大将使得进气初期发生倒流。研究结果表明:最佳排气门晚关角和进气门早开角的选取原则分别为总排气量最大和进气开启流速为零,根据优化结果指导加工出配气凸轮轴并在发动机台架上进行试验,功率、扭矩等动力性指标提高约2%,充量系数和循环进气量提高约5%,证明了仿真计算方法的准确性和有效性。     

柴油机排气门漏气故障诊断的试验研究

介绍了在２１０５和２１３５柴油机上进行的排气门漏气故障的模拟试验结果，讨论了排温，排烟，油耗量和气缸盖表面振动信号对排气门漏气故障的敏感性，揭示出柴油机气缸内燃烧压力、表面振动信号与排气门漏气故障之间的内在联系，并对振动诊断的频谱分析法和时序谱分析进行了综合对比。     

对焊气门的热处理工艺试验

我厂生产的CA10、EQ140等排气门均采用摩擦焊接的方式由21-4N和4Cr9Si2两种材料焊接而成。 排气门结构见图1。 焊接规范 主轴转速 2490转/分 摩擦压力 6～7公斤/厘米~2 摩擦时间 5～6秒 顶锻压力32～38公斤/厘米~2 总烧化量 6～8毫米 一、热处理工艺方案的试验安排 对焊气门的质量不但与焊接工艺、热处理工艺规范有关,同时热处理工艺的安排也有一定影响。     

乙醇选择催化还原降低柴油机NOx排放的应用研究

以Ag/Al2O3作为催化剂、乙醇为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术被认为是最有潜力降低稀燃NOx的技术之一。开发了基于开环控制的还原剂空气辅助喷射系统;在发动机台架上对乙醇选择性催化还原Ag/Al2O3催化剂的特性进行了性能评价试验;对与Ag/Al2O3组合使用的Cu/TiO2和Pt/TiO2氧化催化剂进行了匹配优选;对集成NOx排气后处理的整机进行了ESC工况测试试验;最后将集成的排气后处理系统装在一辆客车上,并进行了道路实车试验。台架试验结果表明:新鲜Ag/Al2O3催化剂具有很高的NOx转化效率,老化一段时间后NOx转化效率有所降低;与Ag/Al2O3 Cu/TiO2组合催化剂相比,Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2组合催化剂具有更好的NOx转化效率,并能抑制THC和CO排放升高;使用NOx集成排气后处理系统后,发动机在欧ⅢESC工况下,NOx从原机的13.06 g/(kW.h)降为4.63 g/(kW.h),整机的NOx、THC、CO排放都低于欧Ⅲ限值。道路实车试验表明,Ag/Al2O3催化剂需要进一步降低催化剂的起燃温度,以适应柴油车实际运行中低温变工况的需要。     

小直径4Cr1OSi2Mo排气门堆焊钴基1号工艺

<正> 大发DS-18柴油机排气门气门盘直径小,堆焊层较薄,焊缝质量要求高,给手工堆焊带来一定困难。以前用国产材料堆焊,由于正品率较低而一直从日本进口。1987年底以来,我厂进行排气门国产材料手工TIG法堆焊试验研究,旨在提高堆焊正品率,终于取得进展,使正品率达到98％以上,达到了预期的目的。 1 排气门简介排气门外形为喇叭状,在喇叭口下部有一凹槽,要求此处堆焊耐磨的钴基合金,环缝直径为60mm,坡口凹槽深度设计为2mm,R为5mm(图1)。     

利用进气CFD分析改善活塞顶温度计算精度

采用试验和仿真分析的方法研究了发动机进气冷却作用对汽油机活塞顶温度分布影响.利用硬度塞测温法在发动机台架试验中测量了活塞顶各部位温度,分析比较了活塞顶进气门侧和排气门侧的温度差异.为了考虑冷空气进入气缸时对活塞顶不同部位冷却作用的不同,进行了发动机进气过程流体动力学计算(CFD),得到了进气过程中活塞顶不同部位的换热量,并将其用于修正活塞顶的热边界条件,在此基础上计算了活塞顶的温度分布,并和试验结果进行了对比分析.结果表明:进气冷却作用使得活塞顶进气门侧的温度明显低于排气门侧;利用进气过程CFD分析结果对活塞顶热边界条件进行修正后提高了计算精度,计算结果能够反映活塞顶进、排气门侧的温度差异.     

新型热模钢4Cr3Mo3W4VNb在气门锻模上的应用

目前国内大部分气门专业生产厂的气门毛坯热锻模,一直采用 3 Cr2W8V钢制作,模具使用寿命低。尽管在热处理工艺上做过一些改进试验,并尝试过表面软氮化、辉光离子、氮化等表面处理,模具的使用寿命仍无明显提高。T、D法表面渗络虽可提高模具使用寿命2倍,但成本较高。 1983年10月,上海宝山汽车配件厂开始少量试用新型热模钢4 Cr3Mo3W4VNb（代号GR）制作S195排气门热锻模（见图且）,取得较好的效果,模具的一次使用寿命由3 Cr2W8V钢的4000件提高到16000件以上。     

Cu/ZnO/Al2O3催化剂涂层工艺参数的优化

针对甲醇水蒸汽重整制氢反应，研制了一种新型的适用于微槽道反应器的Cu/ZnO/Al2O3催化剂涂层。通过对其关键制备参数的优化，筛选出COAT-14-6（CuO 14wt．％，ZnO6wt．％）为性能最佳的催化剂涂层。研究发现Cu，ZnO／Al2O3涂层催化剂的活性与活性铜的表面积和催化剂的还原性密切相关。100h的连续性实验结果表明，涂覆了COAT-14-6的微槽道反应器可以与10W的燃料电池配套。     

气门毛坯锻压凹模的改进

我厂是生产汽车发动机进、排气门的专业厂,气门毛坯是棒料经电镦后,采用3Cr2W8V钢模具热锻成形,锻模尺寸见图1(图中仅给出结构尺寸,精度、粗糙度,形位公差均未给出)。模具制造工艺为:下料→锻造→退火→加工成形→热处理→清理→精加工→检验合格后装机使用。由于原先模具结构及热处理问题,使用过程中模膛经受强烈冲击、摩擦、频繁的冷热变化等原因,导致模具过早失效,严重影响气门的生产,而且增加制造成本。为此,我们对气门毛坯锻压凹模进行了适当的改进。     

摩托车尾气净化催化剂耐久性试验

描述了所制金属载体催化剂的性能,包括γ-Al2O3涂层比表面积、起燃温度、空燃比和涂层脱落问题,并对试验数据作了分析.结果表明,该催化剂新鲜样品低温起燃且三效耦合性能和空燃比特性均很好,但经历快速老化和水热老化试验后,性能相对变差;涂层脱落率很低,达到0.971%,远远低于6%,为更长的耐久性提供了有利支撑.     

粉末冶金排气门座材料的研究

研究了高合金粉末冶金钢的组织及合金元素含量对材料耐磨性的影响。开发了一种成分为 Fe-14 Cu- 6 Mo- 2 Cr- 0 .9W- 3Co- 1.5 C的高碳、高钼粉末冶金排气门座材料。试验结果表明 ,在常规的烧结温度下 ,这种采用元素粉混制的排气门座材料 ,只要经过熔渗铜处理 ,即可获得致密化程度较高、各合金元素分布较为均匀的组织 ,该组织为贝氏体与分散碳化物相的混合物 ;这种排气门座材料具有硬度高、耐磨等良好性能     

溶胶-凝胶法制备CuFeMnO4复合金属氧化物的工艺研究

研究了乙二胺四乙酸(EDTA)络合溶胶一凝胶法制备CuFeMnO4尖晶石复合金属氧化物的最佳工艺条件,并用紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计测试粉末的光吸收率.试验结果表明,在室温(约25℃)下,当金属离子配比为Mn2+:Cu2+:Fe3+=3:2:1,溶液反应pH值为6.5时,干凝胶在800℃煅烧制备的CuFeMnO4复合金属氧化物试样中基本不含有CuO、Fe2O3和MnO杂质相,并且粉末对200～2500nm波长范围的光线具有良好的吸收性能,吸收率达到95%,是一种有潜力的太阳能选择性吸收涂层材料.     

《内燃机配件》1983年总目录

题 目 期 页 题 目 期 页 ”气门”内燃机活塞环技术条件的修订情况………3 25 ZI—4 N气门小端面喷焊层的加工与着色 钨钒钦单体铸造活塞环的质量控制……… 4 2 探伤……………………………………122 单体铸造活塞环和筒体铸造活塞环的组织 610D发动机排气门的失效分析—…………·133 和性能…………………………………4 20 用超声波探伤气门对接焊缝质量的探讨 简单、高效、安全的孕育法 -’“‘”’”””’”””·’“”…··”…………·’·’··‘…’2 66 活塞环单体铸造的稀土硅瞬时孕育 关于21—4 N排引〕车、磨削工艺的探…     

同时催化去除柴油机微粒和NOx的试验研究(2)

通过在γ-Al2o3小球和柴油机微粒过滤器（DPF）上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4和La0.9K0.1CoO3，利用程序升温反应（TPR）技术，对同时催化去除柴油机微粒（PM）和NOx反应进行了试验研究。研究结果表明，La0.9K0.1CoO3催化剂比Cu0.95K0.05Fe2O3催化剂具有更高的同时去除PM-NOx的催化反应活性，在低负荷下，柴油机的PM由于SOF含量多而使NOx降低的幅度比高负荷下的大，其燃烧温度也比高负荷下的低，同时，NO和O2的共存促进了PM的氧化燃烧。另外，PM和催化剂之间“松接触”的催化活性要比“紧接触”低。     

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.     

同时催化去除柴油机微粒和NOx的试验研究(1)

通过在γ-Al2O3小球和柴油机微粒过滤器（DPF）上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4和La0.9K0.1CoO3。利用程序升温反应（TPR）技术，对同时催化去除柴油机微粒（PM）和NOx反应进行了试验研究。研究结果表明，Cu0.95K0.05Fe2O4和La0.9K0.1CoO3催化剂能够明显降低NOx的浓度和PM的起燃温度和燃尽温度，具有显著的PM-NOx同时去除催化反应活性。该方法集柴油机微粒的捕集、微粒的氧化燃烧和NOx的还原等功能于一体，是一种很有发展前途的柴油机排放后处理新技术。