CN110259543A - 一种气缸盖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸盖，旨在提供一种油气分离效果好、且成型性能好的气缸盖，其技术方案要点是一种气缸盖，包括盖罩和置于盖罩内侧的油气分离组件，盖罩与油气分离组件之间形成分离腔体，分离腔体包括依次设置的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔，第一空腔和第二空腔通过隔板阻隔，第二空腔、第三空腔和第四空腔依次连通，第一空腔上设有阀口，第四空腔上设有通气管，所述油气分离组件包括与盖罩连接的盖板，盖板包括正对盖罩的第一安装面和背对盖罩的第二安装面，第一安装面上设有置于第二空腔和第三空腔之间的第一挡板、置于第三空腔和第四空腔之间的第二挡板，发明适用于发动机技术领域。

Description

一种气缸盖及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种发动机技术领域，更具体地说，它涉及一种气缸盖。

背景技术

发动机工作的时候，在做功冲程气缸内燃烧的高温高压气体会沿着活塞组件与气缸壁之间的间隙窜入曲轴箱中，导致曲轴箱内充满窜气，如窜气不能有效释放，会导致发动机密封件失效，造成安全隐患。但因窜气中含有大量的机油和燃油蒸汽，直接排入大气会造成环境污染，故此需设计油气分离器系统。油气分离系统是将曲轴箱窜气中携带的机油油滴进行分离，分离后的曲轴箱窜气通过曲轴箱通风管路引入燃烧室燃烧，分离后的油滴回流 到气缸油底壳内，从而防止出现机油消耗过高、燃烧异常等问题。

为了使发动机整体布置紧凑、方便管路连接，油气分离系统安装于气缸盖内，一般由PCV阀通路和通气管通路组成。PCV阀通路由针式PCV阀、PCV阀油气分离腔和连接到进气歧管的管路组成。通气管通路由通气管、通气管油气分离腔和连接到空气滤清器后的管路组成。

现有的气缸盖主要存在以下问题，迷宫结构设计不够合理，油气分离效果不好；气缸盖材料硬度较低，强度也相对较差；现有气缸盖损坏时，存在裂纹等情况。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种油气分离效果好、且成型性能好的气缸盖。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种气缸盖，包括盖罩和置于盖罩内侧的油气分离组件，盖罩与油气分离组件之间形成分离腔体，分离腔体包括依次设置的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔，第一空腔和第二空腔通过隔板阻隔，第二空腔、第三空腔和第四空腔依次连通，第一空腔上设有阀口，第四空腔上设有通气管，其特征在于：所述油气分离组件包括与盖罩连接的盖板，盖板包括正对盖罩的第一安装面和背对盖罩的第二安装面，第一安装面上设有置于第二空腔和第三空腔之间的第一挡板、置于第三空腔和第四空腔之间的第二挡板，第一空腔内设有若干第一条形气孔，第二空腔内设有若干第二条形气孔，第一条形气孔和第二条形气孔的孔壁上均设有斜向设置的导气板，第二安装面上设有分别与第一条形气孔和第二条形气孔正对的油气分离板，盖板上设有分别与第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔连通的回油孔，第一安装面上设有罩于回油孔上的第一挡盖，第一挡盖上朝向窜气流入方向的一侧设有开口端，第二安装面上设有罩于回油孔上的第二挡盖，第二挡盖上设有通孔。

本发明进一步设置为：所述油气分离板包括一平行板和置于平行板两侧且斜向设置的导流板。

本发明进一步设置为：所述第一安装面上还设有置于第一空腔内的第三挡板，盖罩内壁上设有置于第一空腔内的第四挡板和第五挡板，第三挡板、第四挡板和第五挡板沿窜气流动方向依次设置，第三挡板两侧与第一空腔内壁间隙设置，第四挡板和第五挡板上设有错位设置的通道。

本发明进一步设置为：所述第一安装面上还设有与通气管正对的第六挡板，通气管朝向第六挡板的一端上设有阻流环，阻流环的外径由与通气管连接的一端至远离通气管的一端呈逐渐减小。

本发明进一步设置为：所述第二挡盖上设有储油腔，通孔开设于储油腔底部，第二挡盖上还设有与储油腔连通的回油管。

本发明进一步设置为：所述盖罩的边沿上设有密封环槽。

一种气缸盖的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、备料：盖罩采用铝合金材料，其合金材料的成份按质量百分比由以下元素组成：Si：9.6-12%，Cu：1.5-3.5%，Bi：1.2-1.5%，Fe≤1.3%,Mn≤0.5%，Mg≤0.3%，Ni≤0.5%，Zn≤3%，Pb≤0.2%，Sn≤0.2%，其余为Al；

二、熔炼：步骤A、将熔炼容器升至460℃进行烘炉，加入高纯铝，还加入Al-Fe、 Al-Cu、Al-Mn和Al-Ni中间合金，并撒入普通熔剂，升温熔化；

B、加入结晶硅，充分搅拌，让铝水把结晶硅包裹好，然后保温六个小时以上，利用硅具有扩散系数大的特点，进行长时间扩散，使硅均匀地溶解到铝中；

C、加入纯Bi、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn化学元素，待熔化后在容器底部通入惰性气体，静置20分钟，使浮渣充分漂浮于表面后捞除；

D、添加精炼剂，并再次搅拌均匀，充分搅拌后对合金熔液取样分析，成份调整，直至符合上述成份要求；

E、在750～800℃保温，静置20分钟后清理熔液底部或顶部的杂质；

三、浇铸：在重力浇注机中安装好浇铸模，在浇铸模内放入型砂，合模后浇入模具中，浇铸合金液的温度控制在700-720℃，铸造速度为120-130mm/min，冷却水强度为0.12-0.15MPa；

四、表面处理：表面精加工、打磨去毛刺，再通过镀锌钝化处理；

五、组装：先将油气分离组件安装于盖罩内，再将通气管安装于盖罩内。

本发明进一步设置为：所述精炼剂的成份由以下按质量百分比组成：硅砂40％、苏打30％、氯化钾24%、冰晶石6％。

本发明进一步设置为：浇铸过程中，型砂的成份由以下按质量百分比组成：黏土砂30%、水玻璃砂30%、沥青砂25%、呋喃树脂自硬砂15%。

本发明进一步设置为：组装时，盖罩的结合面上涂硅酮密封胶，涂胶宽度为3mm，盖板通过铆压装入盖罩内侧，且盖板的第一安装面与盖罩的结合面贴合，通气管装配时涂乐泰518密封胶后压入盖罩内。

通过采用上述技术方案具有以下有益好处，通过第一挡板、第二挡板、第三挡板设置可以起到油气分离的作用，且第一挡板、第二挡板、第三挡板均安装于盖板上，简化了气缸盖的结构，便于气缸盖的成型；通过油气分离板的设置起到预分离作用，减小了通过条形气孔时窜气中机油的含量，提高油气分离效果；通过第一挡盖、第二挡盖的设计，可以增加窜气进入量，但又能有效起到油气分离作用；采用本发明的生产方法，有效去除了余渣，且有效降低了型砂发气量，提高成型后气缸盖的性能。

附图说明

图1为本发明实施例中气缸盖的结构示意图。

图2为本发明实施例中气缸盖的剖视结构示意图。

图3为本发明实施例中气缸盖图1的仰视结构示意图。

图4为本发明实施例油气分离组件中第二安装面的结构示意图。

图5为本发明实施例中图4的K-K向结构示意图。

图6为本发明实施例油气分离组件中第一安装面的结构示意图。

图中附图标记为，1-盖罩，2-第一空腔，3-第二空腔，4-第三空腔，5-第四空腔，6-隔板，7-阀口，8-通气管，9-盖板，10-第一挡板，11-第二挡板，12-第一条形气孔，13-第二条形气孔，14-导气板，15-油气分离板，16-回油孔，17-第一挡盖，18-开口端，19-第二挡盖，20-通孔，21-平行板，22-导流板，23-第三挡板，24-第四挡板，25-第五挡板，6-第六挡板，27-阻流环，28-回油管，29-密封环槽。

具体实施方式

参照图1至6对本发明一种气缸盖及其生产方法实施例做进一步说明。

一种气缸盖，包括盖罩1和置于盖罩1内侧的油气分离组件，盖罩1与油气分离组件之间形成分离腔体，分离腔体包括依次设置的第一空腔2、第二空腔3、第三空腔4和第四空腔5，第一空腔2和第二空腔3通过隔板6阻隔，第二空腔3、第三空腔4和第四空腔5依次连通，第一空腔2上设有阀口7，第四空腔5上设有通气管8，所述油气分离组件包括与盖罩1连接的盖板9，盖板9包括正对盖罩1的第一安装面和背对盖罩1的第二安装面，第一安装面上设有置于第二空腔3和第三空腔4之间的第一挡板10、置于第三空腔4和第四空腔5之间的第二挡板11，第一空腔2内设有若干第一条形气孔12，第二空腔3内设有若干第二条形气孔13，第一条形气孔12和第二条形气孔13的孔壁上均设有斜向设置的导气板14，第二安装面上设有分别与第一条形气孔12和第二条形气孔13正对的油气分离板15，盖板9上设有分别与第一空腔2、第二空腔3、第三空腔4和第四空腔5连通的回油孔16，第一安装面上设有罩于回油孔16上的第一挡盖17，第一挡盖17上朝向窜气流入方向的一侧设有开口端18，第二安装面上设有罩于回油孔16上的第二挡盖19，第二挡盖19上设有通孔20。

第一空腔2、第二空腔3、第三空腔4和第四空腔5连接呈在盖罩1上的U形腔体结构，使其结构更加紧凑，且腔体可以更加狭长，使窜气的在腔体内的流动时长增加，使油气在腔体内分离效果更好，第一空腔2和第二空腔3之间通过隔板6阻隔并不连通，第一条形气孔12和第二条形气孔13位于隔板6两侧，导气板14一侧与上述条形孔的一侧相连，导气板14另一侧与上述条形孔形成的气孔朝向隔板6，回油孔16为多个置于上述各空腔内。

所述油气分离板15包括一平行板21和置于平行板21两侧且斜向设置的导流板22，油气分离板15为两个分别置于第一条形孔和第二条形孔的下方，平行板21与上述条形孔间隙设置，导流板22与盖板9之间形成窜气进口，导流板22斜向设置，使得窜气进口面积大，增加进气量，且分离后的油液因自身重力可随导流板22回流至气缸内。

所述第一安装面上还设有置于第一空腔2内的第三挡板23，盖罩1内壁上设有置于第一空腔2内的第四挡板24和第五挡板25，第三挡板23、第四挡板24和第五挡板25沿窜气流动方向依次设置，第三挡板23两侧与第一空腔2内壁间隙设置，第四挡板24和第五挡板25上设有错位设置的通道。

其分离原理是，部分窜气由导流板22与盖板9之间形成窜气进口流向第一条形气孔12，由于导流板22为斜向设置，窜气进口的截面为逐渐减小，因此窜气流经导流板22时，油液会附着在导流板22上从而回流至气缸内；继而从第一条形气孔12进入第一空腔2内，导气板14也会起到附着油液的作用，且窜气进入第一空腔2时，先行流向隔板6，对隔板6产生冲击，从而使隔板6也能起到附着油液的作用；继而窜气流向第三挡板23，第三挡板23相对窜气流动方向呈倾斜设置，既能保证窜气可以快速从第三挡板23的两侧流过，也能保证第三挡板23起到附着油液的作用；继而窜气流向第四挡板24和第五挡板25，由于其上的通道错位设置，第四挡板24和第五挡板25可以进一步起到附着油液的作用，最后由阀口7排出，油液可通过回油孔16回油至气缸内；

另一部分窜气由第二条形气孔13流入第二空腔3内，且同理的，导流板22、导气板14和隔板6均能起到吸附油液的作用；继而窜气流依次流向第三空腔4和第四空腔5，且第一挡板10和第二挡板11的安装结构与第三挡板23相同，因此也能起到吸附油液的作用，最后流向通气管8，油液通过回油孔16回油至气缸内；此外，由于部分窜气会从回油孔16流向上述空腔，因此第一挡盖17对窜气也能起到阻碍的作用，使得第一挡盖17起到油气分离的作用，且第一挡盖17的开口端18朝向窜气流入方向，则窜气由回油孔16流向上述空腔时，会产生折返，第一挡盖17对窜气阻碍的作用更大。

所述第一安装面上还设有与通气管8正对的第六挡板26，通气管8朝向第六挡板26的一端上设有阻流环27，阻流环27的外径由与通气管8连接的一端至远离通气管8的一端呈逐渐减小。

通气管8进气时，第二挡板11对进气气流起到阻挡作用，降低进气时对盖罩1的冲击；出气时，阻流环27的结构可以进一步对窜气起到阻碍作用，起到进一步的分离油液的作用。

所述第二挡盖19上设有储油腔，通孔20开设于储油腔底部，第二挡盖19上还设有与储油腔连通的回油管28。

上述空腔中的油液会通过回油孔16流入储油腔内，并通过回油管28回流至气缸内，窜气可通过通孔20流向回油孔16，增加窜气进入上述空腔的速率，同时使回油管28和通孔20分开，避免影响相互使用，上述提到的挡盖或挡板均可通过焊接的方式固定于盖板9上。

所述盖罩1的边沿上设有密封环槽29，密封环槽29内可以安装密封环也可以注入密封胶，增加气缸盖与气缸连接后的密封性。

一种气缸盖的生产方法，包括以下步骤：

一、备料：盖罩采用铝合金材料，其合金材料的成份按质量百分比由以下元素组成：Si：9.6-12%，Cu：1.5-3.5%，Bi：1.2-1.5%，Fe≤1.3%,Mn≤0.5%，Mg≤0.3%，Ni≤0.5%，Zn≤3%，Pb≤0.2%，Sn≤0.2%，其余为Al；

二、熔炼：步骤A、将熔炼容器升至460℃进行烘炉，加入高纯铝，还加入Al-Fe、 Al-Cu、Al-Mn和Al-Ni中间合金，并撒入普通熔剂，升温熔化，其中普通熔剂也可替换为精炼剂；

B、加入结晶硅，充分搅拌，让铝水把结晶硅包裹好，然后保温三个小时，利用硅具有扩散系数大的特点，进行扩散，使硅均匀地溶解到铝中；

C、加入纯Bi、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn化学元素，待熔化后在容器底部通入惰性气体，静置20分钟，使浮渣充分漂浮于表面后捞除；

D、添加精炼剂，并再次搅拌均匀，充分搅拌后对合金熔液取样分析，成份调整，直至符合上述成份要求；

E、在750～800℃保温，静置20分钟后清理熔液底部或顶部的杂质；

三、浇铸：在重力浇注机中安装好浇铸模，在浇铸模内放入型砂，合模后浇入模具中，浇铸合金液的温度控制在700-720℃，铸造速度为120-130mm/min，冷却水强度为0.12-0.15MPa；

四、表面处理：成型后先进行热处理,表面精加工、打磨去毛刺，再通过镀锌钝化处理；

五、组装：先将油气分离组件安装于盖罩内，再将通气管安装于盖罩内，油气分离组件可选用低碳钢。

通过上述步骤，熔炼时过程中采用加入普通熔剂、通入惰性气体和加入精炼剂的多种清渣方法，有效降低合金液中的余渣，确保合金的性能，浇注时，采用低温快速浇注的方式，有利于减少气孔的性能，提高成型后的性能。

所述精炼剂的成份由以下按质量百分比组成：硅砂40％、苏打30％、氯化钾24%、冰晶石6％，采用上述配比清渣效果最好。

浇铸过程中，型砂的成份由以下按质量百分比组成：黏土砂30%、水玻璃砂30%、沥青砂25%、呋喃树脂自硬砂15%，采用上述配比，可有效降低型砂的发气量，避免气体扩散侵入金属液中而影响成型后的结构强度，且型砂强度高，提高成型铸件表面质量。

组装时，盖罩的结合面上涂硅酮密封胶，涂胶宽度为3mm，盖板通过铆压装入盖罩内侧，且盖板的第一安装面与盖罩的结合面贴合，通气管装配时涂乐泰518密封胶后压入盖罩内，提高盖罩、盖板和通气管三者之间的密封性，通气管拔出力为1500N时不松动。

通过上述方法根据合金材料的不同配比制得以下合金：

	实施例一	实施例二	实施例三	实施例四	实施例五
						Al（%）	86.7	82.55	81.5	83.6	77
Si（%）	9.6	10	11	11.5	12
						Cu（%）	1.5	3.5	2	1.5	3.5
Bi（%）	1.2	1.5	1.4	1.3	1.5
						Fe（%）	0.2	0.7	1.2	0.5	1.3
Mn（%）	0.1	0.4	0.2	0.2	0.5
						Mg（%）	0.05	0.1	0.2	0.1	0.3
Ni（%）	0.05	0.1	0.3	0.1	0.5
						Zn（%）	0.5	1	2	1	3
Pb（%）	0.05	0.05	0.1	0.1	0.2
						Pb（%）	0.05	0.1	0.1	0.1	0.2

根据上表的实施例检测相关机械性能制得下表：

	拉伸强度(25°C MPa)	屈服强度(25°C MPa)	硬度（HBS）	延伸率
					实施例一	315	280	95	9%
实施例二	312	285	115	8%
					实施例三	350	335	135	12%
实施例四	325	298	125	10%
					实施例五	290	275	105	6%

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气缸盖，包括盖罩（1）和置于盖罩（1）内侧的油气分离组件，盖罩（1）与油气分离组件之间形成分离腔体，分离腔体包括依次设置的第一空腔（2）、第二空腔（3）、第三空腔（4）和第四空腔（5），第一空腔（2）和第二空腔（3）通过隔板（6）阻隔，第二空腔（3）、第三空腔（4）和第四空腔（5）依次连通，第一空腔（2）上设有阀口（7），第四空腔（5）上设有通气管（8），其特征在于：所述油气分离组件包括与盖罩（1）连接的盖板（9），盖板（9）包括正对盖罩（1）的第一安装面和背对盖罩（1）的第二安装面，第一安装面上设有置于第二空腔（3）和第三空腔（4）之间的第一挡板（10）、置于第三空腔（4）和第四空腔（5）之间的第二挡板（11），第一空腔（2）内设有若干第一条形气孔（12），第二空腔（3）内设有若干第二条形气孔（13），第一条形气孔（12）和第二条形气孔（13）的孔壁上均设有斜向设置的导气板（14），第二安装面上设有分别与第一条形气孔（1）和第二条形气孔（1）正对的油气分离板（15），盖板（9）上设有分别与第一空腔（2）、第二空腔（3）、第三空腔（4）和第四空腔（5）连通的回油孔（16），第一安装面上设有罩于回油孔（16）上的第一挡盖（17），第一挡盖（17）上朝向窜气流入方向的一侧设有开口端（18），第二安装面上设有罩于回油孔（16）上的第二挡盖（19），第二挡盖（19）上设有通孔（20）。

2.根据权利要求1所述的一种气缸盖，其特征在于：所述油气分离板（15）包括一平行板（21）和置于平行板（21）两侧且斜向设置的导流板（22）。

3.根据权利要求1所述的一种气缸盖，其特征在于：所述第一安装面上还设有置于第一空腔（2）内的第三挡板（23），盖罩（1）内壁上设有置于第一空腔（2）内的第四挡板（24）和第五挡板（25），第三挡板（23）、第四挡板（24）和第五挡板（25）沿窜气流动方向依次设置，第三挡板（23）两侧与第一空腔（2）内壁间隙设置，第四挡板（24）和第五挡板（25）上设有错位设置的通道。

4.根据权利要求1所述的一种气缸盖，其特征在于：所述第一安装面上还设有与通气管（8）正对的第六挡板（26），通气管（8）朝向第六挡板（26）的一端上设有阻流环（27），阻流环（27）的外径由与通气管（8）连接的一端至远离通气管（8）的一端呈逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的一种气缸盖，其特征在于：所述第二挡盖（19）上设有储油腔，通孔（20）开设于储油腔底部，第二挡盖（19）上还设有与储油腔连通的回油管（28）。

6.根据权利要求1所述的一种气缸盖，其特征在于：所述盖罩（1）的边沿上设有密封环槽（29）。

7.一种适用权利要求1-6所述任一气缸盖的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、备料：盖罩采用铝合金材料，其合金材料的成份按质量百分比由以下元素组成：Si：9.6-12%，Cu：1.5-3.5%，Bi：1.2-1.5%，Fe≤1.3%,Mn≤0.5%，Mg≤0.3%，Ni≤0.5%，Zn≤3%，Pb≤0.2%，Sn≤0.2%，其余为Al；

二、熔炼：步骤A、将熔炼容器升至460℃进行烘炉，加入高纯铝，还加入Al-Fe、 Al-Cu、Al-Mn和Al-Ni中间合金，并撒入普通熔剂，升温熔化；

B、加入结晶硅，充分搅拌，让铝水把结晶硅包裹好，然后保温六个小时以上，利用硅具有扩散系数大的特点，进行长时间扩散，使硅均匀地溶解到铝中；

C、加入纯Bi、纯Mg、纯Zn、纯Pb和纯Sn化学元素，待熔化后在容器底部通入惰性气体，静置20分钟，使浮渣充分漂浮于表面后捞除；

D、添加精炼剂，并再次搅拌均匀，充分搅拌后对合金熔液取样分析，成份调整，直至符合上述成份要求；

E、在750～800℃保温，静置20分钟后清理熔液底部或顶部的杂质；

三、浇铸：在重力浇注机中安装好浇铸模，在浇铸模内放入型砂，合模后浇入模具中，浇铸合金液的温度控制在700-720℃，铸造速度为120-130mm/min，冷却水强度为0.12-0.15MPa；

四、表面处理：表面精加工、打磨去毛刺，再通过镀锌钝化处理；

五、组装：先将油气分离组件安装于盖罩内，再将通气管安装于盖罩内。

8.根据权利要求7所述的气缸盖的生产方法，其特征在于：所述精炼剂的成份由以下按质量百分比组成：硅砂40％、苏打30％、氯化钾24%、冰晶石6％。

9.根据权利要求7所述的气缸盖的生产方法，其特征在于：浇铸过程中，型砂的成份由以下按质量百分比组成：黏土砂30%、水玻璃砂30%、沥青砂25%、呋喃树脂自硬砂15%。

10.根据权利要求7所述的气缸盖的生产方法，其特征在于：组装时，盖罩的结合面上涂硅酮密封胶，涂胶宽度为3mm，盖板通过铆压装入盖罩内侧，且盖板的第一安装面与盖罩的结合面贴合，通气管装配时涂乐泰518密封胶后压入盖罩内。