本實用新型涉及一種氣門密封結構,其用于高強化柴油機的氣門及座圈配副設計,屬于內燃機技術方案技術領域。
背景技術:
近年來,由于發動機技術水平的提高,性能指標不斷強化,使氣門及氣門座圈的工作環境愈來愈嚴酷,發動機氣門和氣門座圈處于高應力(發動機最高燃燒壓力可達20MPa)、高溫度(氣門座面達815℃,氣門頭底平面中心達870℃;氣門座圈座面達530℃)和腐蝕(高溫燃氣侵蝕、硫化、V2O5腐蝕和氧化作用)的工作環境中,其潤滑、冷卻條件差,尤其在350°左右時磨損更為嚴重,要求氣門必須有一定強度、剛度、耐熱和耐磨性能,為提高發動機工作的可靠性和使用壽命,合金鑄鐵座圈逐漸被耐熱合金鋼、工具鋼或粉末冶金所替代。
發動機升功率提高后原有氣門配副勢必需要重新選擇,在現有技術中可以提高座圈材質(如鈷基合金Stellite3或TribaloyT400)來保證配副的可靠性,但是成本往往較高,而且機械加工困難。若考慮成本,則材料的選擇面小、還要對氣門冷卻進行大范圍的改進,設計、驗證,選擇的周期非常長。
隨著現有發動機升功率的提升,氣門容易出現早磨,在350°時該現象更為嚴重,雖然可以采用更好的座圈材料,但是成本較高,而且機械加工困難。
技術實現要素:
本實用新型的目的在于克服上述不足之處,提供一種氣門密封結構,其借用現通用材料,成本較低,便于操作,結構可靠,適用于高升功率的發動機。
按照本實用新型提供的技術方案,一種氣門密封結構,包括氣門和氣門座圈,氣門由氣門桿部和氣門頭部組成,氣門座圈設置于氣門頭部上;所述氣門和氣門座圈接觸凡爾面為大角度鈍角配合。
所述氣門和氣門座圈接觸凡爾面的角度為115°~125°。
所述氣門桿部的材料為4Cr9Si2,氣門頭部材料為21-4N。
所述氣門的盤面直徑為39~45mm,表面硬度600HV0.2以上,深層0.01mm以上。
所述氣門座圈硬度范圍40~50HRC,導熱率大于40 W/(m·k)。
本實用新型的有益效果:本實用新型將氣門凡爾面夾角改到115°~125°,從而降低其接觸面壓強;氣門桿身與氣門頭部分別采用兩種金屬材料,整體軟氮化,容易實現,成本可控;座圈材料采用雙金屬,座面側為V523,密封側用新型粉末冶金,工藝易于實現,成本可控,效果好;將三者配副結合能有效提高氣門及座圈的可靠性同時成本較低,為高強化柴油機提供了優質性價比的氣門配副選擇。
附圖說明
圖1是本實用新型氣門結構示意圖。
圖2是本實用新型氣門座圈結構示意圖。
圖3是本實用新型應用示意圖。
附圖標記說明:1、氣門;1-1、氣門桿部;1-2、氣門頭部;2、氣門座圈;2-1、座面側;2-2、密封側。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1-2所示,包括氣門1和氣門座圈2,氣門1由氣門桿部1-1和氣門頭部1-2組成,氣門座圈2設置于氣門頭部1-2上;所述氣門1和氣門座圈2接觸凡爾面為大角度鈍角配合。
所述氣門1和氣門座圈2接觸凡爾面的角度為115°~125°。
所述氣門桿部1-1的材料為4Cr9Si2,氣門頭部1-2材料為21-4N。
所述氣門1的盤面直徑為39~45mm,表面硬度600HV0.2以上,深層0.01mm以上。所述氣門座圈2硬度范圍40~50HRC,導熱率大于40 W/(m·k)。
將三者(氣門、氣門座圈及大鈍角凡爾面)結合使用,能夠在不增加成本的基礎上滿足高升功率柴油機的設計需要。
氣門座圈材料同時集成行業中的硬質粒子型銅溶浸P/M材料工藝,可以提高其的導熱性、抗氧化性和強度;氣門采用較大錐角可提高氣門頭部邊緣的剛度,保證氣門錐面與底座良好的自動對中作用和密封面的較大比壓,利于輾壓積炭。