支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》涉及氣缸套，具體涉及一種支技?xì)WIV排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)，適用于大中型客車、小型轎車、載重汽車和船舶，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放達(dá)歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1為《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.上端面，2.支承肩，3.上腰帶，4.水套壁，5.下腰帶，6.裙部，7.下端面，8.內(nèi)表面，9.平臺(tái)網(wǎng)紋，10小平臺(tái)，11.深溝槽。

支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)專利目的

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》的目的在于：提供一種支持歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)，利用該發(fā)明的氣缸套材質(zhì)制造氣缸套，提高缸套的機(jī)械性能和金相組織，增強(qiáng)耐磨性，加大儲(chǔ)油性能，減少機(jī)油損耗，改善汽車尾氣排放，減少污染。

支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)技術(shù)方案

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》所述氣缸套的上端面與下端面之間的缸套外壁上設(shè)支承肩、上腰帶、水套壁、下腰帶和裙部，在臨近上端面之間的外壁處設(shè)支承肩，上腰帶位于外壁上靠近支承肩，在臨近下端面的外壁處設(shè)裙部，下腰帶位于外壁上靠近裙部，在上腰帶與下腰帶之間的外壁上設(shè)水套壁，其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面上分布平臺(tái)網(wǎng)紋，所述的平臺(tái)網(wǎng)紋由小平臺(tái)和深溝槽組成。

所述的平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C2.8-3.0％，Si1.7-2.1％，Mn0.6-0.9％，P0-0.15％，S0-0.04％，M₀0.25-0.4％，Cu0.50-0.85％，Ni0.2-0.4％，Cr0.25-0.45％，F(xiàn)e91.71-93.7％。

支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)有益效果

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》通過(guò)氣缸套材質(zhì)生產(chǎn)的氣缸套，可以減少機(jī)油耗量，改善汽車尾氣、支持歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)，減少環(huán)境污染。

截至2006年4月，汽車排放污染物主要有：一氧化碳（CO），碳?xì)浠衔铮℉C），氮氧化合物（NOx），顆粒物（PM）等，這些污染物散發(fā)到大氣低層中，對(duì)人體和動(dòng)植物危害程度很大。隨著中國(guó)汽車保有量持續(xù)快速的增長(zhǎng)，汽車對(duì)環(huán)境的污染日趨加重，尤其是對(duì)城市的污染更為突出。國(guó)家環(huán)?？偩?005年4月27日發(fā)布了中國(guó)輕型汽車III、IV號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)，新發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求2007年1月1日起執(zhí)行并列為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。為了減輕環(huán)境污染，達(dá)到尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸套迫在眉捷。

1.支持歐IV排放排準(zhǔn)的氣缸套，該氣缸套的上端面（1）與下端面（7）的缸套外壁上設(shè)支承肩（2）、上腰帶（3）、水套壁（4）、下腰帶（5）和裙部（6），在臨近上端面（1）的外壁處設(shè)支承肩（2），上腰帶（3）位于外壁上靠近支承肩（2），在臨近下端面（7）的外壁處設(shè)裙部（6），下腰帶（5）位于外壁上靠近裙部（6），在上腰帶（3）與下腰帶（5）之間的外壁上設(shè)水套壁（4），其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面（8）上分布平臺(tái)網(wǎng)紋（9），所述平臺(tái)網(wǎng)紋（9）由小平臺(tái)（10）和深溝槽（11）組成；其特征在于：平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持歐IV排放排準(zhǔn)的氣缸套，其特征在于：該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C2.8-3.0％，Si1.7-2.1％，Mn0.6-0.9％，P0-0.15％，S0-0.04％，M₀0.25-0.4％，Cu0.50-0.85％，Ni0.2-0.4％，Cr0.25-0.45％，F(xiàn)e91.71-93.7％。

支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)操作內(nèi)容

如圖1所示，氣缸套的上端面1與下端面7之間的缸套外壁上設(shè)支承肩2、上腰帶3、水套壁4、下腰帶5和裙部6，在臨近上端面1的外壁處設(shè)支承肩2，上腰帶3位于外壁上靠近支承肩2，在臨近下端面7的外壁處設(shè)裙部6，下腰帶5位于外壁上靠近裙部6，在上腰帶3與下腰帶5之間的外壁上設(shè)水套壁4，其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面8上分布平臺(tái)網(wǎng)紋9，所述的平臺(tái)網(wǎng)紋9由小平臺(tái)10和深溝槽11組成。

所述的平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C2.8-3.0％，Si1.7-2.1％，Mn0.6-0.9％，P0-0.15％，S0-0.04％，M₀0.25-0.4％，Cu0.50-0.85％，Ni0.2-0.4％，Cr0.25-0.45％，F(xiàn)e91.71-93.7％。

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》具有以下優(yōu)點(diǎn)：平臺(tái)網(wǎng)紋：由小平臺(tái)和深溝槽組成，小平臺(tái)主要起支承摩擦副往復(fù)運(yùn)動(dòng)作用和建立高強(qiáng)度均勻分布的油膜層，深溝槽起儲(chǔ)存潤(rùn)滑油作用，適時(shí)釋放潤(rùn)滑油供給摩擦副運(yùn)動(dòng)，減少摩擦，增強(qiáng)配附件的滑潤(rùn)性能，顯著降低機(jī)油耗量，完全達(dá)到歐IV排放標(biāo)準(zhǔn)；氣缸套材質(zhì)提高缸套的硬度和抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)耐磨性能，改善石墨形態(tài)，A型石墨＞80％，石墨裸露率＞45％，耐磨儲(chǔ)油，增強(qiáng)配附件的潤(rùn)滑性能，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)配件使用壽命。

支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)實(shí)施案例

實(shí)施例1

該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C2.8％，Si1.7％，Mn0.6％，P0％，S0％，M₀0.25％，Cu0.50％，Ni0.2％，Cr0.25％，F(xiàn)e93.7％。

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》依上述氣缸套材質(zhì)生產(chǎn)氣缸套，該氣缸套的上端面1與下端面7之間的缸套外壁上設(shè)支承肩2、上腰帶3、水套壁4、下腰帶5和裙部6，在臨近上端面1的外壁處設(shè)支承肩2，上腰帶3位于外壁上靠近支承肩2，在臨近下端面7的外壁處設(shè)裙部6，下腰帶5位于外壁上靠近裙部6，在上腰帶3與下腰帶5之間的外壁上設(shè)水套壁4，其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面8上分布平臺(tái)網(wǎng)紋9，所述平臺(tái)網(wǎng)紋9由小平臺(tái)10和深溝槽11組成。

所述的平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1μ以上支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

實(shí)施例2

該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C2.9％，Si1.9％，Mn0.80％，P0.08％，S0.02％，M₀0.35％，Cu0.7％，Ni0.3％，Cr0.35％，F(xiàn)e92.6％。

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》依上述氣缸套材質(zhì)生產(chǎn)氣缸套，該氣缸套的上端面1與下端面7之間的缸套外壁上設(shè)支承肩2、上腰帶3、水套壁4、下腰帶5和裙部6，在臨近上端面1的外壁處設(shè)支承肩2，上腰帶3位于外壁上靠近支承肩2，在臨近下端面7的外壁處設(shè)裙部6，下腰帶5位于外壁上靠近裙部6，在上腰帶3與下腰帶5之間的外壁上設(shè)水套壁4，其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面8上分布平臺(tái)網(wǎng)紋9，所述的平臺(tái)網(wǎng)紋9由小平臺(tái)10和深溝槽11組成。

所述的平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

實(shí)施例3

該氣缸套材質(zhì)由以下組份重量百分比組成：C3.0％，Si2.1％，Mn0.9％，P0.15％，S0.04％，M₀0.4％，Cu0.85％，Ni0.4％，Cr0.45％，F(xiàn)e91.71％。

《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》依上述氣缸套材質(zhì)生產(chǎn)氣缸套，該氣缸套的上端面1與下端面7之間的缸套外壁上設(shè)支承肩2、上腰帶3、水套壁4、下腰帶5和裙部6，在臨近上端面1的外壁處設(shè)支承肩2，上腰帶3位于外壁上靠近支承肩2，在臨近下端面7的外壁處設(shè)裙部6，下腰帶5位于外壁上靠近裙部6，在上腰帶3與下腰帶5之間的外壁上設(shè)水套壁4，其特征在于：在氣缸套內(nèi)表面8上分布平臺(tái)網(wǎng)紋9，所述的平臺(tái)網(wǎng)紋9由小平臺(tái)10和深溝槽11組成。

所述的平臺(tái)網(wǎng)紋的技術(shù)參數(shù)為：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，網(wǎng)紋頂峰高度Rpk0.3微米，網(wǎng)紋溝槽深度Rvk1.2-2.1微米，網(wǎng)紋溝槽與核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，實(shí)際支承接觸面積Mr2＞70％。

2009年，《支持歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的氣缸套及其氣缸套材質(zhì)》獲得第六屆江蘇省專利項(xiàng)目獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

氣缸套的功用有：

1．與缸蓋、活塞共同構(gòu)成氣缸工作空間。

2．筒形活塞柴油機(jī)的氣缸套承受活塞側(cè)推力，成為活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)程。

3．將活塞組件及本身的熱量傳給冷卻水，使之工作溫度適當(dāng)。

4．二沖程柴油機(jī)的氣缸套布置有氣口，由活塞啟閉，實(shí)現(xiàn)配氣。

氣缸內(nèi)表面由于受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而極易磨損。為提高氣缸的耐磨性和延長(zhǎng)氣缸的使用壽命而又有不同的氣缸結(jié)構(gòu)形式和表面處理方法。氣缸結(jié)構(gòu)形式有三種：無(wú)氣缸套式、干氣缸套式、濕氣缸套式。

無(wú)氣缸套式機(jī)體即不鑲嵌任何氣缸套的機(jī)體，在機(jī)體上直接加工出氣缸，優(yōu)點(diǎn)是可以縮短氣缸中心距，使機(jī)體尺寸和質(zhì)量減小。但成本較高。

干式氣缸套不與冷卻液接觸，壁厚為2~3mm，外表面和氣缸套座孔內(nèi)表面均須精加工，以保證必要的位型精度和便于拆裝。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體剛度大，氣缸中心距小，質(zhì)量輕，加工工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是傳熱較差，溫度分布不均勻，容易發(fā)生局部形變。

濕式氣缸套外壁與冷卻液直接接觸，壁厚5~8mm，利用上下定位環(huán)帶實(shí)現(xiàn)徑向定位，軸向定位靠氣缸套上部凸緣與機(jī)體頂部相應(yīng)的支承面配合實(shí)現(xiàn)。濕式氣缸套的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體上沒(méi)有密封水套，容易鑄造，傳熱好，溫度分布比較均勻，修理方便，不必將發(fā)動(dòng)機(jī)從汽車上拆下就可更換氣缸套。缺點(diǎn)是機(jī)體剛度差，容易漏水。

氣缸套的工作環(huán)境十分惡劣，造成磨損的原因也很多。通常由于構(gòu)造原因允許有正常的磨損，但使用和維修不當(dāng)，就會(huì)造成非正常磨損。1構(gòu)造原因引起的磨損

1)潤(rùn)滑條件不好，使氣缸套上部磨損嚴(yán)重。氣缸套上部鄰近燃燒室，溫度很高，潤(rùn)滑條件很差。新鮮空氣和未蒸發(fā)的燃料沖刷和稀釋，加劇了上部條件的惡化，使氣缸上都處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，這是造成氣缸上部磨損嚴(yán)重的原因。

2)上部承受壓力大，使氣缸磨損呈上重下輕。活塞環(huán)在自身彈力和背壓的作用下緊壓在缸壁上，正壓力越大，潤(rùn)滑油膜形成和保持越困難，機(jī)械磨損加劇。在作功行程中，隨著活塞下行，正壓力逐漸降低，因而氣缸磨損呈上重下輕。

3)礦物酸和有機(jī)酸使氣缸表面腐蝕剝落。氣缸內(nèi)可燃混合氣燃燒后，產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物，它們?nèi)苡谒猩傻V物酸，加上燃燒中生成的有機(jī)酸，對(duì)氣缸表面產(chǎn)生腐蝕作用，腐蝕物在摩擦中逐步被活塞環(huán)刮掉，造成氣缸套變形。

4)進(jìn)入機(jī)械雜質(zhì)，使氣缸中部磨損加劇?？諝庵械幕覊m、潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)等，進(jìn)入活塞和缸壁間造成磨料磨損?；覊m或雜質(zhì)隨活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于在氣缸中部位置的運(yùn)動(dòng)速度最大，故加劇了氣缸中部的磨損。

2使用不當(dāng)引起的磨損

1)潤(rùn)滑油濾清器濾清效果差。若潤(rùn)滑油濾清器工作不正常，潤(rùn)滑油得不到有效的過(guò)濾，含有大量硬質(zhì)顆粒的潤(rùn)滑油必然使氣缸套內(nèi)璧磨損加劇。

2)空氣濾清器濾清效率低?？諝鉃V清器的作用是清除進(jìn)入氣缸的空氣中所含的塵土和沙粒，以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)等零件的磨損。實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)若不裝空氣濾清器，氣缸的磨損將增加6-8倍?？諝鉃V清器長(zhǎng)期得不到清洗保養(yǎng)，濾清效果差，將加速氣缸套的磨損。

3)長(zhǎng)時(shí)間低溫運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)時(shí)間地低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，一是造成燃燒不良，積碳從氣缸套上部開(kāi)始蔓延，使氣缸套上部產(chǎn)生嚴(yán)重的磨料磨損;二是引起電化學(xué)腐蝕。

4)經(jīng)常使用劣質(zhì)潤(rùn)滑油。有的車主為圖省事省錢，常在路邊小店或向不法油販購(gòu)買劣質(zhì)潤(rùn)滑油使用，結(jié)果造成缸套上部強(qiáng)烈腐蝕，其磨損量比正常值大1-2倍。

3維修不當(dāng)引起的磨損

1)氣缸套安裝位置不當(dāng)。在安裝氣缸套時(shí)，若存在安裝誤差，氣缸中心線和曲軸軸線不垂直，會(huì)造成氣缸套非正常磨損。

2)連桿銅套孔偏斜。在修理中，鉸削連桿小頭銅套時(shí)，鉸刀傾斜而造成連桿銅套孔偏斜，活塞銷中心線與連桿小頭中心線不平行，迫使活塞向氣缸套的某一邊傾斜，也會(huì)造成氣缸套非正常磨損。

3)連桿彎曲變形。由于飛車事故或其它原因，受撞擊的連桿會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，若不及時(shí)校正而繼續(xù)使用，也會(huì)加速氣缸套的磨損。