[发明专利]气门与座圈磨损试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力机械技术领域快速磨损试验方法，更具体地说，本发明涉及一种内燃机用气门与气门座圈磨损试验方法。 

背景技术

气门与座圈是发动机的重要摩擦副之一，工作在高温冲击条件下，同时有废气腐蚀，工作条件恶劣，容易产生磨损失效。气门与座圈的运行寿命与可靠性在某种程度上决定了发动机的工作性能、服役寿命与输出功率。特别是近年，随着发动机，特别是柴油机的功率与可靠性要求的提高，气门与座圈这对摩擦副的要求也相应的提高了。近年来，随着对气门与座圈的磨损机理研究日趋深入，一些新材料的出现和新技术的使用如纳米材料、溶铜技术等，改善了气门与座圈的磨损情况，强化了其硬度与强度。因此，非常有必要快速、高效、可靠的考察这对摩擦副之间的性能和使用寿命，考察新材料的配对使用情况。 

国内外传统的气门与座圈的试验与评价方法，通常是在发动机整机上进行的，不仅周期长、造价高、损耗人力而且受到环境因素等影响较大，不便于数据整理和规律摸索，传统的气门落座速度的限制也往往采用经验值限定。除了这种试验评价方法，还有一些学者与厂家采用原机凸轮驱动或者凸轮-摇臂机构驱动气门进行试验与评价，但是这样无形中会产生凸轮与气门座圈这对额外摩擦副或者凸轮-摇臂，摇臂-气门座圈两对摩擦副之间新的磨损，在评价一对摩擦副的同时牺牲了另外一对或二对摩擦副，这样也会对试验结果与评价方法的准确度和精度上产生一些不利的影响。并且由于凸轮型线的限制，即使通过对气门间隙的调节，气门的落座速度也比较有限，不利于试验的进度与周期控制。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种气门与气门座圈磨损试验方法。 

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的： 

本发明提供了一种气门与座圈磨损试验方法，包括标定阶段和实验阶段；其中所述标定阶段包括以下步骤： 

(1)在气门底座上安装气门加速度传感器，在气门弹簧座圈上方安装气门弹簧座圈位移传感器，并以信号线将两个传感器的信号经A/D模块传送至上位机； 

(2)对电磁铁线圈通电，产生电磁力使气门运动； 

(3)上位机对气门的落座速度和距离进行记录，并根据设定值确定电磁铁的通电控制策略； 

所述实验阶段包括以下步骤： 

A、拆除气门加速度传感器与气门弹簧座圈位移传感器，在气门底部安装燃烧器对气门进行加热； 

B、开启水冷却系统的进水阀门，启动冷却水泵对缸盖和燃烧器进行冷却； 

C、设于气缸盖上的缸盖温度传感器将检测的缸温通过信号线经A/D模块传送至上位机； 

D、上位机根据缸温确定水冷却系统的冷却水泵的转速控制策略； 

前述气门位于气缸盖上，气门座圈位于气门和气缸盖之间；气门的气门杆穿过气缸盖，其末端以气门锁夹固定一个弹簧座圈，气门弹簧一端支撑在气缸盖上，另一端压靠在弹簧座圈上；电磁铁安装在气缸盖上且位于弹簧座圈下部。 

作为一种改进，本发明还包括在启动电磁铁的同时，启动电磁铁冷却风扇对电磁铁进行冷却。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

1、本发明所提供的气门与座圈快速磨损试验方法通过对电磁铁通电电流的控制，进而控制气门的运动规律。通过综合分析气门加速度传感器与弹簧座圈位移传感器的信号数据确定气门的落座冲击速度。气门仅需要很小的行程，并不需要在凸轮机构驱动下达到较高的升程。因此可以达到很高的冲击频率，缩短试验时间，并且通过控制可以大大提高气门与座圈的冲击强度，进一步的缩短试验时间，由于摆脱了凸轮型线的束缚，应用范围更加宽广，对于考察新材料的性能、磨损情况和彼此之间的配合特性有着较大的帮助。 

2、本发明所提供的气门与座圈快速磨损试验方法，气门落座速度通过采集布置在气门底座上的气门加速度传感器和布置在弹簧座圈的气门位移传感器信号 并通过A/D模块传输到上位机，上位机在综合分析传感器的信号之后确定气门落座速度，可根据用户的设定通过D/A模块来动态调节电磁铁通过电流的大小和通电时间，准确控制希望达到的落座速度。同时，由于用两种不同的传感器来共同确定气门落座速度，提高了试验的精确度，减少了随即误差，可以有效的避免人为误差，有利于提高测试结论的可信度。