CN102829962A - 发动机气门座圈快速磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机气门座圈快速磨损试验装置。现有的发动机气门与座圈磨损寿命评价目前主要依靠整机可靠性台架试验来完成，周期长、费用高。本发明是在机架上布置有电机，电机用于驱动凸轮轴，电机的末端装有光电编码器，阀杆的顶端与凸轮轴接触，阀杆的底端伸入机架内，并设置有气门阀体；与气门阀体相配的座圈设置在机架内，机架外的阀杆上还套置有气门弹簧。机架内底部装有液压油缸，液压油缸的位置与阀体相对。气门座圈四周设置感应加热器，气门座圈上还设置有温度传感器。本发明用于研究发动机配气机构零部件可靠性设计技术，对提升国内配气机构零部件生产厂家自主研发能力，提高发动机整机设计可靠性具有重要意义。

Description

发动机气门座圈快速磨损试验装置

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种发动机气门座圈快速磨损试验装置。

背景技术

发动机气门与座圈的磨损寿命直接关系到发动机的寿命，因此发动机设计和开发过程中迫切需要研究发动机工作过程中气门与座圈的磨损情况。发动机气门座圈快速磨损试验装置，可用于对配气机构耐磨材料、气门工作状态、气门失效机理、气门磨损寿命等进行研究，形成配气机构零部件磨损设计、试验规范及性能评价方法。气门与座圈磨损寿命评价目前依靠整机可靠性台架试验，周期长费用高。气门与座圈生产厂家很难独立进行此类试验，因此没有能力与发动机厂家进行主机与零部件的同步开发。

发明内容

本发明针对目前发动机气门与座圈磨损寿命试验依靠整机可靠性台架完成而存在的周期长费用高问题，提供了一种发动机气门座圈快速磨损试验装置。

本发明所采取的技术方案为：

发动机气门座圈快速磨损试验装置，包括光电编码器、凸轮轴、电机、气门弹簧、阀杆、机架、温度传感器、气门座圈、气门阀体、感应加热器、液压油缸。

在机架上布置有电机，电机用于驱动凸轮轴，电机的末端装有用来检测凸轮轴的转速、循环次数和气门关闭时刻的光电编码器，阀杆的顶端与凸轮轴接触，阀杆的底端伸入机架内，并设置有气门阀体；与气门阀体相配的座圈设置在机架内，机架外的阀杆上还套置有气门弹簧。

机架内底部装有液压油缸，液压油缸的位置与阀体相对，用于模拟实际发动机运行过程中气门阀体底面受到燃烧压力冲击情况。

气门座圈四周设置感应加热器，用于模拟实际发动机气门阀体的热负荷，气门座圈上还设置有温度传感器。

本发明模拟发动机配气机构的实际工作情况，由电动机驱动凸轮，推动阀杆开启气门，气门落座由气门弹簧推动。当气门落座后，液压油缸上升，冲击阀体底面，并施加载荷，模拟实际发动机运行过程中气门阀体底面受到燃烧压力冲击情况。气门座圈四周设置感应加热器，模拟实际发动机配气机构的热负荷。模拟试验装置的电机转速、加热温度、冲击载荷可任意调节。

本发明的有益效果：本发明可为发动机和气门、座圈生产厂，研究院所，高等院校提供发动机气门座圈磨损寿命快速评价方法，用于研究发动机配气机构零部件可靠性设计技术，对提升国内配气机构零部件生产厂家自主研发能力，提高发动机整机设计可靠性具有重要意义，经济和社会效益明显。

附图说明

图1为本发明模拟试验装置原理图。

图2为本发明模拟试验装置的测试控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1所示，本发明的模拟试验装置由光电编码器1、凸轮轴2、电机3、气门弹簧4、阀杆5、机架6、温度传感器7、座圈8、气门阀体9、感应加热器10、液压油缸11、液压控制系统12、测试控制系统13组成。电机3驱动凸轮轴2，推动阀杆5开启气门，气门落座由气门弹簧4的恢复力推动。凸轮、气门弹簧、座圈、阀体的形状、尺寸、材料等指标应与试件的指标相同。当气门阀体9落座后，液压油缸11上升，撞击阀体9底面，并施加载荷，模拟实际发动机运行过程中气门阀体底面受到燃烧压力冲击情况。气门阀体9与座圈8四周设置感应加热器10，通过温度传感器7检测，使座圈8表面的温度保持在设定的范围内，从而模拟实际发动机配气机构的热负荷。液压控制系统12由油箱、油泵、电磁换向阀、电液伺服控制阀、压力传感器、管路等组成，为液压油缸11提供液压驱动力，对气门阀体9底面施加载荷。液压控制系统采用成熟的技术和系统。模拟试验装置的电机转速、加热温度、冲击载荷可任意调节。测试控制系统13组成了速度调节、温度调节、载荷调节三个反馈控制子系统，通过光电编码器1、温度传感器7以及液压控制系统中压力传感器的检测，可以对电机转速、加热温度、冲击载荷进行任意设定和调节，同时通过光电编码器1，对配气机构的工作循环进行计数，确定磨损寿命。

如图2所示，测试控制系统由计算机系统和三个控制回路组成。在速度调节回路中，计算机系统发出电机控制信号给变频器，控制电机3驱动凸轮轴2，实现气门的上下运动。光电编码器1检测凸轮轴2的转速、循环次数和气门关闭时刻，反馈回计算机系统。其中凸轮轴2的转速检测信号用于转速稳定调节；循环次数用于确定磨损寿命；气门关闭时刻用于控制电磁换向阀的加载时刻。在载荷调节回路中，计算机系统发出压力控制信号给电液伺服控制阀，用来调节加载压力大小；当检测到气门关闭时刻时，提前△t发出油缸换向控制信号给电磁换向阀，开始对气门阀体9底面施加冲击载荷。液压油缸11内的液压油压力通过压力传感器检测，反馈回计算机系统，用于调节电液伺服控制阀。在温度调节回路中，计算机系统发出加热控制信号，通过继电器控制接触器，使三相电接通，感应加热器10开始对气门阀体9与座圈8的四周加热。通过温度传感器7检测，反馈回计算机系统，控制加热使座圈8表面的温度保持在设定的范围内，从而模拟实际发动机配气机构的热负荷。

Claims (1)

1. 发动机气门座圈快速磨损试验装置，包括光电编码器、凸轮轴、电机、气门弹簧、阀杆、机架、温度传感器、气门座圈、气门阀体、感应加热器、液压油缸，其特征在于：

在机架上布置有电机，电机用于驱动凸轮轴，电机的末端装有用来检测凸轮轴的转速、循环次数和气门关闭时刻的光电编码器，阀杆的顶端与凸轮轴接触，阀杆的底端伸入机架内，并设置有气门阀体；与气门阀体相配的座圈设置在机架内，机架外的阀杆上还套置有气门弹簧；

机架内底部装有液压油缸，液压油缸的位置与阀体相对，用于模拟实际发动机运行过程中气门阀体底面受到燃烧压力冲击情况；

气门座圈四周设置感应加热器，用于模拟实际发动机气门阀体的热负荷，气门座圈上还设置有温度传感器。

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