支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》涉及气缸套，具体涉及一种支技欧IV排放标准的气缸套及其气缸套材质，适用于大中型客车、小型轿车、载重汽车和船舶，发动机尾气排放达欧IV排放标准。

截至2006年4月，汽车排放污染物主要有：一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化合物（NOx），颗粒物（PM）等，这些污染物散发到大气低层中，对人体和动植物危害程度很大。随着中国汽车保有量持续快速的增长，汽车对环境的污染日趋加重，尤其是对城市的污染更为突出。国家环保总局2005年4月27日发布了中国轻型汽车III、IV号排放标准，新发布的标准法规要求2007年1月1日起执行并列为强制性标准。为了减轻环境污染，达到尾气排放标准，进一步改善发动机的气缸套迫在眉捷。

图1为《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》的结构示意图。

图中：1.上端面，2.支承肩，3.上腰带，4.水套壁，5.下腰带，6.裙部，7.下端面，8.内表面，9.平台网纹，10小平台，11.深沟槽。

2009年，《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》获得第六届江苏省专利项目奖优秀奖。

支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质操作内容

如图1所示，气缸套的上端面1与下端面7之间的缸套外壁上设支承肩2、上腰带3、水套壁4、下腰带5和裙部6，在临近上端面1的外壁处设支承肩2，上腰带3位于外壁上靠近支承肩2，在临近下端面7的外壁处设裙部6，下腰带5位于外壁上靠近裙部6，在上腰带3与下腰带5之间的外壁上设水套壁4，其特征在于：在气缸套内表面8上分布平台网纹9，所述的平台网纹9由小平台10和深沟槽11组成。

所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：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％，Fe91.71-93.7％。

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》具有以下优点：平台网纹：由小平台和深沟槽组成，小平台主要起支承摩擦副往复运动作用和建立高强度均匀分布的油膜层，深沟槽起储存润滑油作用，适时释放润滑油供给摩擦副运动，减少摩擦，增强配附件的滑润性能，显著降低机油耗量，完全达到欧IV排放标准；气缸套材质提高缸套的硬度和抗拉强度，增强耐磨性能，改善石墨形态，A型石墨＞80％，石墨裸露率＞45％，耐磨储油，增强配附件的润滑性能，延长发动机配件使用寿命。

支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质实施案例

实施例1

该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C2.8％，Si1.7％，Mn0.6％，P0％，S0％，M₀0.25％，Cu0.50％，Ni0.2％，Cr0.25％，Fe93.7％。

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》依上述气缸套材质生产气缸套，该气缸套的上端面1与下端面7之间的缸套外壁上设支承肩2、上腰带3、水套壁4、下腰带5和裙部6，在临近上端面1的外壁处设支承肩2，上腰带3位于外壁上靠近支承肩2，在临近下端面7的外壁处设裙部6，下腰带5位于外壁上靠近裙部6，在上腰带3与下腰带5之间的外壁上设水套壁4，其特征在于：在气缸套内表面8上分布平台网纹9，所述平台网纹9由小平台10和深沟槽11组成。

所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1μ以上支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

实施例2

该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C2.9％，Si1.9％，Mn0.80％，P0.08％，S0.02％，M₀0.35％，Cu0.7％，Ni0.3％，Cr0.35％，Fe92.6％。

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》依上述气缸套材质生产气缸套，该气缸套的上端面1与下端面7之间的缸套外壁上设支承肩2、上腰带3、水套壁4、下腰带5和裙部6，在临近上端面1的外壁处设支承肩2，上腰带3位于外壁上靠近支承肩2，在临近下端面7的外壁处设裙部6，下腰带5位于外壁上靠近裙部6，在上腰带3与下腰带5之间的外壁上设水套壁4，其特征在于：在气缸套内表面8上分布平台网纹9，所述的平台网纹9由小平台10和深沟槽11组成。

所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

实施例3

该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：C3.0％，Si2.1％，Mn0.9％，P0.15％，S0.04％，M₀0.4％，Cu0.85％，Ni0.4％，Cr0.45％，Fe91.71％。

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》依上述气缸套材质生产气缸套，该气缸套的上端面1与下端面7之间的缸套外壁上设支承肩2、上腰带3、水套壁4、下腰带5和裙部6，在临近上端面1的外壁处设支承肩2，上腰带3位于外壁上靠近支承肩2，在临近下端面7的外壁处设裙部6，下腰带5位于外壁上靠近裙部6，在上腰带3与下腰带5之间的外壁上设水套壁4，其特征在于：在气缸套内表面8上分布平台网纹9，所述的平台网纹9由小平台10和深沟槽11组成。

所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质专利目的

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》的目的在于：提供一种支持欧IV排放标准的气缸套及其气缸套材质，利用该发明的气缸套材质制造气缸套，提高缸套的机械性能和金相组织，增强耐磨性，加大储油性能，减少机油损耗，改善汽车尾气排放，减少污染。

支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质技术方案

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》所述气缸套的上端面与下端面之间的缸套外壁上设支承肩、上腰带、水套壁、下腰带和裙部，在临近上端面之间的外壁处设支承肩，上腰带位于外壁上靠近支承肩，在临近下端面的外壁处设裙部，下腰带位于外壁上靠近裙部，在上腰带与下腰带之间的外壁上设水套壁，其特征在于：在气缸套内表面上分布平台网纹，所述的平台网纹由小平台和深沟槽组成。

所述的平台网纹的技术参数为：粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：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％，Fe91.71-93.7％。

支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质有益效果

《支持欧Ⅳ排放标准的气缸套及其气缸套材质》通过气缸套材质生产的气缸套，可以减少机油耗量，改善汽车尾气、支持欧IV排放标准，减少环境污染。

1.支持欧IV排放排准的气缸套，该气缸套的上端面（1）与下端面（7）的缸套外壁上设支承肩（2）、上腰带（3）、水套壁（4）、下腰带（5）和裙部（6），在临近上端面（1）的外壁处设支承肩（2），上腰带（3）位于外壁上靠近支承肩（2），在临近下端面（7）的外壁处设裙部（6），下腰带（5）位于外壁上靠近裙部（6），在上腰带（3）与下腰带（5）之间的外壁上设水套壁（4），其特征在于：在气缸套内表面（8）上分布平台网纹（9），所述平台网纹（9）由小平台（10）和深沟槽（11）组成；其特征在于：平台网纹的技术参数为粗糙度Rz0.5-1.0微米，核心粗糙度Rk0.3-0.7微米，网纹顶峰高度Rpk0.3微米，网纹沟槽深度Rvk1.2-2.1微米，网纹沟槽与核心粗糙度的比值Rvk/Rk＞3，1微米以上支承率Mr1＜7％，实际支承接触面积Mr2＞70％。

2.根据权利要求1所述的支持欧IV排放排准的气缸套，其特征在于：该气缸套材质由以下组份重量百分比组成：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％，Fe91.71-93.7％。

气缸套的功用有：

1．与缸盖、活塞共同构成气缸工作空间。

2．筒形活塞柴油机的气缸套承受活塞侧推力，成为活塞往复运动的导程。

3．将活塞组件及本身的热量传给冷却水，使之工作温度适当。

4．二冲程柴油机的气缸套布置有气口，由活塞启闭，实现配气。

气缸内表面由于受高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。为提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命而又有不同的气缸结构形式和表面处理方法。气缸结构形式有三种：无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式。

无气缸套式机体即不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸，优点是可以缩短气缸中心距，使机体尺寸和质量减小。但成本较高。

干式气缸套不与冷却液接触，壁厚为2~3mm，外表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的位型精度和便于拆装。优点是机体刚度大，气缸中心距小，质量轻，加工工艺简单。缺点是传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部形变。

湿式气缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚5~8mm，利用上下定位环带实现径向定位，轴向定位靠气缸套上部凸缘与机体顶部相应的支承面配合实现。湿式气缸套的优点是机体上没有密封水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换气缸套。缺点是机体刚度差，容易漏水。

气缸套的工作环境十分恶劣，造成磨损的原因也很多。通常由于构造原因允许有正常的磨损，但使用和维修不当，就会造成非正常磨损。1构造原因引起的磨损

1)润滑条件不好，使气缸套上部磨损严重。气缸套上部邻近燃烧室，温度很高，润滑条件很差。新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释，加剧了上部条件的恶化，使气缸上都处于干摩擦或半干摩擦状态，这是造成气缸上部磨损严重的原因。

2)上部承受压力大，使气缸磨损呈上重下轻。活塞环在自身弹力和背压的作用下紧压在缸壁上，正压力越大，润滑油膜形成和保持越困难，机械磨损加剧。在作功行程中，随着活塞下行，正压力逐渐降低，因而气缸磨损呈上重下轻。

3)矿物酸和有机酸使气缸表面腐蚀剥落。气缸内可燃混合气燃烧后，产生水蒸气和酸性氧化物，它们溶于水中生成矿物酸，加上燃烧中生成的有机酸，对气缸表面产生腐蚀作用，腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉，造成气缸套变形。

4)进入机械杂质，使气缸中部磨损加剧。空气中的灰尘、润滑油中的杂质等，进入活塞和缸壁间造成磨料磨损。灰尘或杂质随活塞在气缸中往复运动时，由于在气缸中部位置的运动速度最大，故加剧了气缸中部的磨损。

2使用不当引起的磨损

1)润滑油滤清器滤清效果差。若润滑油滤清器工作不正常，润滑油得不到有效的过滤，含有大量硬质颗粒的润滑油必然使气缸套内璧磨损加剧。

2)空气滤清器滤清效率低。空气滤清器的作用是清除进入气缸的空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。实验表明，发动机若不装空气滤清器，气缸的磨损将增加6-8倍。空气滤清器长期得不到清洗保养，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。

3)长时间低温运转。长时间地低温运转，一是造成燃烧不良，积碳从气缸套上部开始蔓延，使气缸套上部产生严重的磨料磨损;二是引起电化学腐蚀。

4)经常使用劣质润滑油。有的车主为图省事省钱，常在路边小店或向不法油贩购买劣质润滑油使用，结果造成缸套上部强烈腐蚀，其磨损量比正常值大1-2倍。

3维修不当引起的磨损

1)气缸套安装位置不当。在安装气缸套时，若存在安装误差，气缸中心线和曲轴轴线不垂直，会造成气缸套非正常磨损。

2)连杆铜套孔偏斜。在修理中，铰削连杆小头铜套时，铰刀倾斜而造成连杆铜套孔偏斜，活塞销中心线与连杆小头中心线不平行，迫使活塞向气缸套的某一边倾斜，也会造成气缸套非正常磨损。

3)连杆弯曲变形。由于飞车事故或其它原因，受撞击的连杆会产生弯曲变形，若不及时校正而继续使用，也会加速气缸套的磨损。