柴油机气门座圈异常磨损分析及改进

叶飞，吕祥，李杰

1.潍柴动力扬州柴油机有限责任公司 技术中心，江苏 扬州 225009；2.潍柴动力股份有限公司 发动机技术研究院，山东 潍坊 261061

0 引言

柴油机气门座圈与进排气门是保证发动机动力性、经济性、可靠性的重要零部件之一，是缸内高温高压气体的重要密封边界。在高温条件下气门座圈承受进排气门落座时惯性力引起的冲击性交变载荷及缸内燃烧所产生的气体冲击载荷[1-2]。随着排放升级和柴油机强化程度的提高，气门座圈的工作环境更加严酷，更加清洁的燃烧导致座圈与气门之间的润滑下降，更高的爆发压力和燃烧温度使气门座圈承受的机械应力与热应力大大提高。因此，气门座圈的材料不仅要导热性良好与耐热耐磨，而且设计时需考虑与进排气门摩擦副的匹配，减少摩擦副的异常磨损[3-6]，若气门与座圈磨损过大，将使气门间隙变小，严重时可能导致气门无法形成有效密封，缸内高温燃烧后泄漏，导致排放超标、动力性下降、后处理堵塞等故障发生[7-10]。

本文中针对某重型柴油机在耐久试验中出现的气门座圈磨损故障进行分析，通过对气门座圈磨损机理、故障气门与座圈的形貌分析、金相分析，明确故障原因，对气门座圈进行设计改进，并对改进后的气门座圈进行200 h耐久试验。

1 问题描述

某重型车用柴油机在耐久试验进行至200 h时出现功率下降现象，检查发动机发现气门间隙消失，随后对发动机进行拆检。拆检发现排气门座圈磨损严重，进气门座圈磨损正常。……