CN113606010A

CN113606010A - 一种燃油发动机气门

Info

Publication number: CN113606010A
Application number: CN202110988280.1A
Authority: CN
Inventors: 郭才冬; 赵昌华; 邓真
Original assignee: Chongqing Zongshen Engine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Chongqing Zongshen Engine Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2021-11-05

Abstract

本发明涉及发动机的阀元件，具体为一种燃油发动机气门，包括气门盘部、杆部和锁夹部，所述气门盘部由镍基钛合金材料制成，所述镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为50%—57%、碳为0.7%—7%、氢为0.05%—0.5%、氧为0.5%—5%、氮为0.5%—5%，余量为钛。本方案解决了现有技术中气门无法适应发动机高速运行的问题。

Description

一种燃油发动机气门

技术领域

本发明涉及发动机的阀元件，具体为一种燃油发动机气门。

背景技术

燃油发动机气门是发动机配气机构中的热机关键部件之一，燃油发动机气门工作时处于高温、高应力、冲击、腐蚀和摩擦磨损等恶劣的工况环境，于是，对气门提出了要具备高温强度高、抗冲击韧性好、抗磨性能好、耐腐蚀和抗热疲劳寿命长等性能要求。

燃油发动机气门的结构包括气门盘部和杆部，气门盘部在工作时需要承受高温和高压气体的压力等，并且气门盘部的润滑和冷却条件较差；而杆部主要是承受摩擦力作用，因此，气门盘部和杆部所处的工作环境有所不同。现有的气门一般采用合金钢（马氏体耐热钢铬钢、镍铬钢）辅助热处理或焊高温合金等手段来满足工况要求，但是这样的气门其重量偏重，发动机的高速性能因气门的性能达到极限而受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃油发动机气门，以解决现有技术中气门无法适应发动机高速运行的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种燃油发动机气门，包括气门盘部、杆部和锁夹部，所述气门盘部由镍基钛合金材料制成，所述镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为50%—57%、碳为0.7%—7%、氢为0.05%—0.5%、氧为0.5%—5%、氮为0.5%—5%，余量为钛。

本基础方案的有益效果在于：采用这样的材料制成的气门，其气门盘部具有良好的耐温性能和强度，并且气门的重量减轻，进而使气门能够适应发动机的高速运行，进而提升了发动机的高速性能。

为了进一步减少气门对发动机高速性能的限制，所述锁夹部由高镍钛合金材料制成，所述高镍钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为5%—20%、铝为11.5%—12.5%、硅为0.65%—0.75%、锆为2.4%—2.6%、钼为1.05%—1.15%、锡为0.65%—0.75%，余量为钛。

采用这样的设置，使锁夹部在高速下具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和耐热耐冲击的特点，从而保证了气门锁夹部的结构稳定性。

为了进一步减少气门对发动机高速性能的限制，所述杆部由钒铝钛合金材料制成，所述钒铝钛合金材料的化学成分及其质量含量为：铁为0.03%—0.3%、碳为0.01%—0.1%、氮为0.005%—0.05%、氢为0.0015%—0.015%、氧为0.02%—0.2%、铝为5%—7%和钒为3%—5%，余量为钛。

采用这样的设置，气门杆部在高速下可以承受更大的摩擦力，从而保证气门杆部在高速运行下的结构稳定性。

进一步，所述气门采用热等静压法粉末冶金压制成型。这样即可以达到节约材料成本，减轻气门重量，又可以达到在使用性能满足要求的前提下实现最佳的性价比，提升工程应用价值。

附图说明

图1为本发明一种燃油发动机气门实施例1的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：锁夹部1、杆部2、气门盘部3。

实施例1：如图1所示，一种燃油发动机气门，包括气门盘部、杆部和锁夹部，气门盘部、锁夹部和杆部分别由不同的材料制成。具体地，气门盘部由镍基钛合金材料制成，镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为50%、碳为0.7%、氢为0.05%、氧为0.5%、氮为0.5%，余量为钛。锁夹部由高镍钛合金材料制成，高镍钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为5%、铝为11.5%、硅为0.65%、锆为2.4%、钼为1.05%、锡为0.65%，余量为钛。杆部由钒铝钛合金材料制成，钒铝钛合金材料的化学成分及其质量含量为：铁为0.03%、碳为0.01%、氮为0.005%、氢为0.0015%、氧为0.02%、铝为5%和钒为3%，余量为钛。

气门采用热等静压法粉末冶金工艺压制成型，具体地，将对应部位的原料进行混合后再装入包套中，然后采用280Mpa的压力进行冷等静压，压制出热压初坯，再然后将坯件放入热压模具中，采用径向热压，温度控制在1250℃—1350℃，压头移动速度为0.02m/s，直到压制成型。

实施例2：与实施例1的不同点仅在于：气门盘部由镍基钛合金材料制成，镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为54%、碳为3%、氢为0.3%、氧为3%、氮为3%，余量为钛。锁夹部由高镍钛合金材料制成，高镍钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为12%、铝为12%、硅为0.7%、锆为2.5%、钼为1.1%、锡为0.7%，余量为钛。杆部由钒铝钛合金材料制成，钒铝钛合金材料的化学成分及其质量含量为：铁为0.2%、碳为0.05%、氮为0.03%、氢为0.01%、氧为0.1%、铝为6%和钒为4%，余量为钛。

实施例3：与实施例1的不同点仅在于：气门盘部由镍基钛合金材料制成，镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为57%、碳为7%、氢为0.5%、氧为5%、氮为5%，余量为钛。锁夹部由高镍钛合金材料制成，高镍钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为20%、铝为12.5%、硅为0.75%、锆为2.6%、钼为1.15%、锡为0.75%，余量为钛。杆部由钒铝钛合金材料制成，钒铝钛合金材料的化学成分及其质量含量为：铁为0.3%、碳为0.1%、氮为0.05%、氢为0.015%、氧为0.2%、铝为7%和钒为5%，余量为钛。

将以上加工成型的气门与合金钢气门相比，重量减轻了约45%，通过将以上加工成型的气门安装在发动机上进行使用，使与气门配合的气门弹簧力值降低了25%，发动机摩擦功减少约5%，发现发动机的最高转速的上限提升了15%以上，发动机功率提升约5%。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种燃油发动机气门，包括气门盘部、杆部和锁夹部，其特征在于：所述气门盘部由镍基钛合金材料制成，所述镍基钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为50%—57%、碳为0.7%—7%、氢为0.05%—0.5%、氧为0.5%—5%、氮为0.5%—5%，余量为钛。

2.根据权利要求1所述的一种燃油发动机气门，其特征在于：所述锁夹部由高镍钛合金材料制成，所述高镍钛合金材料的化学成分及其质量含量为：镍为5%—20%、铝为11.5%—12.5%、硅为0.65%—0.75%、锆为2.4%—2.6%、钼为1.05%—1.15%、锡为0.65%—0.75%，余量为钛。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃油发动机气门，其特征在于：所述杆部由钒铝钛合金材料制成，所述钒铝钛合金材料的化学成分及其质量含量为：铁为0.03%—0.3%、碳为0.01%—0.1%、氮为0.005%—0.05%、氢为0.0015%—0.015%、氧为0.02%—0.2%、铝为5%—7%和钒为3%—5%，余量为钛。

4.根据权利要求3所述的一种燃油发动机气门，其特征在于：所述气门采用热等静压法粉末冶金压制成型。