製造氣缸蓋的方法和氣缸蓋的製作方法

2023-07-30 22:44:21

專利名稱：製造氣缸蓋的方法和氣缸蓋的製作方法
製造氣缸蓋的方法和氣缸蓋本發明涉及一種製造往復式發動機的氣缸蓋的方法。本發明還涉及一種往復式發動機的氣缸蓋。往復式發動機降低燃料消耗量和排放的趨勢已經對許多部件提出了日益增加的的性能要求。降低燃料消耗量和排放的一種方式是增加發動機的壓縮比。然而，這種增加氣缸壓力通常導致增加的氣缸蓋彎曲及氣缸蓋和氣缸體配合表面之間的運動。因此，氣缸壓力可能會從氣缸燃燒空間漏出進入到發動機冷卻系統，壓力脈衝在此處會引起冷卻劑泵和冷卻系統其他部件的損壞。本發明的目的是改善氣缸蓋的剛度。該目的由獨立權利要求公開的內容來實現。在根據本發明的方法中，將陶瓷泡沫製成的元件插入到氣缸蓋模具中，將熔融的氣缸蓋基礎材料注入到所述模具中，用熔融的氣缸蓋基礎材料填充所述元件的孔隙以及所述模具，以及將所述熔融的氣缸蓋基礎材料固化在所述模具和所述元件中。根據本發明，氣缸蓋內布置有陶瓷泡沫製成的元件。元件的孔填充了氣缸蓋基礎材料。通過本發明可以獲得顯著的益處。當氣缸蓋基礎材料被固化在元件的孔隙內時，在元件內形成鐵-陶瓷複合結構，其增加了氣缸蓋的剛度。這又減少了氣缸蓋的彎曲和由此導致的問題。而且，根據本發明的氣缸蓋可被容易並且成本節約地製造。以下通過示例，結合附圖來更加詳細地描述本發明，其中

圖1示出了根據本發明的氣缸蓋的實施方式從防火板那一側觀察的視圖。

圖2示出了圖1中的氣缸蓋的側視圖。圖中示出了大型往復式發動機的氣缸蓋1，所述大型往復式發動機可被用於船的主或輔助發動機或在發電廠產生熱量和/或電能。發動機是中速四衝程的發動機。發動機的轉速是300至1200rpm。發動機的氣缸內徑為20_80cm。每個氣缸設有單獨的氣缸蓋I。氣缸蓋I包括用於固定螺釘的孔2，通過這種方式，氣缸蓋I可被固定到發動機的氣缸體上。另外，氣缸蓋I包括至少一個用於燃燒空氣的進氣口 3和至少一個用於排出氣體的出氣口 4。在圖中示出的實施方式中，氣缸蓋I設有兩個進氣口 3和兩個出氣口 4。每個口都具有環繞在開口周圍的閥座5。氣缸蓋I包括防火板
6。防火板6是氣缸蓋I上限定出氣缸的燃燒室的那個區域。氣缸蓋I的基礎材料是鑄鐵，典型地為球墨鑄鐵。為了改善剛度，在氣缸蓋I內布置了陶瓷泡沫製成的元件7。元件7由開孔陶瓷泡沫製成。泡沫材料可為任何適當的陶瓷碳化物或氧化物複合物，如碳化矽(SiC)、氧化鋁、氧化鋯(ZrO)、碳化鋯(ZrC)或它們的組合。元件7具有孔隙，其被氣缸蓋基礎材料填充。元件7被設置於氣缸蓋的防火板6的區域。在防火板6的表面和元件7之間設置有氣缸蓋基礎材料層8。層8的厚度取決於氣缸蓋的尺寸，尤其取決於厚度。典型地，層8的厚度至少為lcm。元件7在整個防火板6的區域或者僅在防火板6的區域的一部分上延伸。
元件7的開口孔隙率為0.3-0.7。開口孔隙率指的是流體流動有效發生的體積(這排除了沒有出口的孔或不連接的空腔)與多孔材料的總體積的比率。開孔的尺寸為1mm至10mm.氣缸蓋I可被如下製造。在需要的位置，陶瓷泡沫製成的元件7被插入到氣缸蓋模具內。元件7可被支撐到模具的壁上。型芯也在需要的位置被插入到模具中。預製的閥座環可被放置到模具中。當需要時，模具可在澆注前被預熱。然後，熔融的氣缸蓋基礎材料被注入到氣缸蓋模具中。元件7的孔隙和模具被熔融的氣缸蓋基礎材料填充。氣缸蓋基礎材料在元件7的孔隙和模具中固化。結果，在元件7內形成鐵-陶瓷複合結構。模具被從固化的氣缸蓋周圍移走。然後，型芯以常規的方式從氣缸蓋被移走。最後，氣缸蓋被機加工完成。
權利要求
1.一種製造往復式發動機的氣缸蓋(I)的方法，其特徵在於， 將陶瓷泡沫製成的元件(7)插入到氣缸蓋模具中， 將熔融的氣缸蓋基礎材料注入到所述模具中， 用熔融的氣缸蓋基礎材料填充所述元件(7)的孔隙以及所述模具，以及 將所述熔融的氣缸蓋基礎材料固化在所述模具和所述元件(7)中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述元件(7)由碳化矽(SiC)、氧化鋁、氧化鋯(ZrO)和/或碳化鋯(ZrC)製成。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述元件(7)是在所述氣缸蓋的防火板(6)的區域被插入到所述模具中的。
4.一種往復式發動機的氣缸蓋(I)，其特徵在於，所述氣缸蓋(I)內布置有陶瓷泡沫製成的元件(7)，並且所述元件(7)的孔隙填充有氣缸蓋基礎材料。
5.根據權利要求4所述的氣缸蓋，其特徵在於，所述元件(7)被布置於所述氣缸蓋的防火板(6)的區域。
6.根據權利要求5所述的氣缸蓋，其特徵在於，所述元件(7)在整個所述防火板(6)的區域延伸。
7.根據任一前述權利要求所述的氣缸蓋(I)，其特徵在於，所述元件(7)由碳化矽(SiC)、氧化鋁、氧化鋯(ZrO)和/或碳化鋯(ZrC)製成。
8.根據任一前述權利要求所述的氣缸蓋(I)，其特徵在於，所述氣缸蓋(I)的基礎材料是鑄鐵，典型地為球墨鑄鐵。
9.根據任一前述權利要求所述的氣缸蓋(I)，其特徵在於，在所述防火板(6)的表面和所述元件(7)之間設置有氣缸蓋基礎材料層(8)。
10.根據權利要求9所述的氣缸蓋(1)，其特徵在於，所述層(8)的厚度為至少lcm。
全文摘要
一種製造往復式發動機的氣缸蓋(1)的方法，在該方法中，將陶瓷泡沫製成的元件(7)插入到氣缸蓋模具中，將熔融的氣缸蓋基礎材料注入到所述模具中，用熔融的氣缸蓋基礎材料填充所述元件(7)的孔隙以及所述模具，以及將所述熔融的氣缸蓋基礎材料固化在所述模具和所述元件(7)中。
文檔編號B22D19/00GK103237615SQ201180048834
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月2日 優先權日2010年11月5日
發明者J·I·萊寧 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司