CN110899627B - 一种发动机缸体油道芯的排气结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸体油道芯的排气结构，沿缸体型腔的竖直方向，所述油道芯包括竖向油道芯和横向油道芯，沿竖向油道芯的长度方向，所述竖向油道芯内设置有用于排气的竖向排气孔，沿横向油道芯的长度方向，所述横向油道芯内设置有用于排气的横向排气孔，所述横向排气孔至少与一条竖向排气孔接通。本发明设置的油道芯排气结构不仅能够为实现充分排气提供良好的前提条件，油道芯内部产生气孔缺陷的问题得到了明显降低，同时，本发明还重新对设计了冒口芯与油道芯的配合结构，完全避免了排气孔被因高温塌陷的砂子堵塞而排气不畅的问题，废品率得到了成倍降低，为企业增加了可观的收益。

Description

一种发动机缸体油道芯的排气结构

技术领域

本发明涉及发动机缸体铸造技术领域，特别涉及一种发动机缸体油道芯的排气结构。

背景技术

目前多数汽车发动机缸体油道系统的工作方式为：机油从机油泵出口依次供给机油冷却器、机油滤清器，然后机油进入到缸体主油道内，缸体主油道给曲轴主轴承、缸盖油道和活塞冷却喷嘴供油。其中曲轴主轴承和活塞冷却喷嘴穿插布置在同一个油道上，当缸体主油道的油压达到某一开启压力后，活塞冷却喷嘴将被油压打开，开始向活塞喷油冷却。

为了增加油冷效果并实现发动机缸体的轻量化生产，发动机缸体多数采用连通式空腔结构，因铸造时油道芯厚大，型砂发气量大，而又全部通过型腔排气，导致油道芯的排气效果很不理想，油道处的气孔缺陷多，铸件质量差，报废多，而通过对型砂配方、材料、浇注工艺参数等进行改进和控制，企开工缺陷仍只是略微降低，不能有效解决该问题。

近年来，某些研发实力较强的铸造企业采用了在油道芯上设置专用的排气孔来克服该问题，即，在油道芯上竖直设置排气孔，例如，可以参考中国实用新型专利CN204953818U，在该专利技术中，其采用的是在油道芯头上设置“L”型专用气道，以将油道芯产生的气体通过气道排出。该技术方案能够有效解决油道气孔缺陷多的问题，但是其技术效果并不是最优的，发明人在实验时，发现该技术方案存在较多缺陷：①排气孔竖向设置在油道芯上，虽然其能够对竖直的油道芯进行较好地排气，然而对于最长的油道芯上的排气孔，最长的油道芯产生大量气体，仅靠一条排气孔是不能实现及时排气的，导致未及时排出的气体窜入金属液中而产生气孔缺陷；②每条竖直设置的排气孔彼此之间不通，导致彼此之间横向的油道芯所产生的气体不能向最小压强通道涌出，局部发气量较剧烈的位置容易产生气孔缺陷；③油道芯头顶部排气通道口在垂直方向暴露在环境中，容易受到上方掉落物质的堵塞，导致排气不畅；④冒口芯上用于容纳油道芯的凹槽顶部壁面与油道芯顶部的壁面之间仅存在较小的配合间隙，排气孔对外排气时，受到的阻力较大，排气不顺畅，不能及时的将气体排出，由此导致铸件生成气孔缺陷。目前，采用竖向排气孔的方式只能有效改善油道产生气体缺陷的问题，而不能从根本上改善该问题，铸件的报废率依然不能降低到理想值。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种发动机缸体的油道芯排气结构，通过设置横向排气孔，从根本上改善了油道产生气体缺陷的问题，铸件的报废率降低到了理想值，解决了现有技术的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种发动机缸体油道芯的排气结构，沿缸体型腔的竖直方向，所述油道芯包括竖向油道芯和横向油道芯，沿竖向油道芯的长度方向，所述竖向油道芯内设置有用于排气的竖向排气孔，沿横向油道芯的长度方向，所述横向油道芯内设置有用于排气的横向排气孔，所述横向排气孔至少与一条竖向排气孔接通。

进一步，所述竖向排气孔包括竖向主排气孔和竖向副排气孔，连接有横向油道芯的竖向油道芯的竖向副排气孔与横向油道芯内的横向排气孔接通。

进一步，所述竖向排气孔包括竖向主排气孔和竖向副排气孔，连接有横向油道芯的竖向油道芯的竖向主排气孔与横向油道芯内的横向排气孔接通。

进一步，冒口芯与油道芯组芯装配时，冒口芯上设有用于容纳油道芯顶部的装配槽，油道芯顶部壁面与装配槽的顶部壁面之间的间隙为排气间隙，所述排气间隙的间隙宽度为不小于8mm。

进一步，排气间隙的上端面为倾斜面，所述倾斜面朝排气间隙的上方倾斜，以形成屋檐斜面结构。

进一步，竖向排气孔和横向排气孔均为盲孔，并且横向排气孔的开口侧通过封堵材料封堵。

作为优选，所述排气间隙的间隙宽度为10-12mm。

作为优选，所述倾斜面为倾斜的圆弧面结构。

进一步，油道芯包括直线段部分和圆弧段部分，竖向排气孔和横向排气孔设置在油道芯的直线段部分。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：采用本发明设置的油道芯排气结构，不仅能够保证油道芯内产生的气体能够绝大部分进入排气孔中，为实现充分排气提供良好的前提条件，油道芯内部产生气孔缺陷的问题得到明显降低，铸件报废率成倍减小，同时，本发明还重视了油道芯与冒口芯之间的排气间隙，并重新对其进行了设计，完全避免了排气孔被因高温塌陷的砂子堵塞而排气不畅的问题，屋檐斜面结构的设计能够将排气孔排出的气体及时地扩散至砂芯外，为油道芯排气提供了良好地排气环境，在实际生产中，通过采用本发明的排气结构后，铸件的油道孔内几乎无气孔缺陷问题，废品率得到了成倍降低，企业的批量生产成本得到了明显降低，为企业增加了可观的收益。

附图说明

图1是传统四缸发动机缸体进气侧悬挂面的油道芯铸造工艺结构示意图；

图2是传统四缸发动机缸体排气侧悬挂面的油道芯铸造工艺结构示意图；

图3是本发明的发动机缸体进气侧悬挂面的油道芯铸造工艺结构示意图；

图4是本发明的发动机缸体排气侧悬挂面的油道芯铸造工艺结构示意图；

图5是本发明的发动机缸体进气侧悬挂面的油道芯结构示意图；

图6是本发明的发动机缸体排气侧悬挂面的油道芯结构示意图；

图7是本发明的冒口芯与油道芯顶部装配时的结构示意图。

图中标记：1为竖向油道芯，2为横向油道芯，3为第一排气孔A，4为第二排气孔A，5为第三排气孔A，6为第四排气孔A，7为第一排气孔B，8为第二排气孔B，9为第三排气孔B， 10为第四排气孔B，11为第一排气孔C，12为第二排气孔C，13为第三排气孔C，14为第四排气孔C，15为第五排气孔C，16为第一排气孔D，17为第二排气孔D，18为第三排气孔D，19为第四排气孔D，20为第五排气孔D，21为冒口芯，22为排气间隙。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

传统油道芯包括竖向油道芯1和横向油道芯2，竖向油道芯1的排气孔是沿油道芯的长度方向竖向设置形成竖向排气孔，竖向排气孔包括竖向主排气孔和竖向副排气孔，例如在图1和图5中，最长的两条竖向油道芯1内分别设置有竖向主排气孔，其分别为第一排气孔A3和第二排气孔A4，其余两条较短的竖向油道芯内分别设置有竖向副排气孔，其分别为第三排气孔A5和第四排气孔A6，这些排气孔均用于油道芯在浇注时的排气，相应地，在图2和图6中，最长的两条油道芯内分别设置有竖向主排气孔，其分别为第一排气孔B7和第二排气孔B8，其余两条较短的竖向油道芯内分别设置有竖向副排气孔，其分别为第三排气孔B9和第四排气孔B10，总共在油道芯上设置有8条排气孔，现有排气孔的设置方式的缺点在于：

①只在竖直方向设置排气孔，竖向主排气孔排气不及时，竖向副排气孔利用不充分

排气孔竖向设置在油道芯上，虽然其能够对竖向的油道芯进行较好地排气，然而对于竖向主排气孔，例如第一排气孔A3和第一排气孔B7，其所在的油道芯在浇注时会产生大量气体，而仅靠一条长的竖向主排气孔是不能够实现及时排气的，导致未及时排出的气体窜入金属液中而产生气孔缺陷，而对于较短的竖向副排气孔，其所在的油道芯在浇注时所产生的气体较少，排气孔能及时排出气体，但排气时间短，其不能得到充分利用；

②横向油道芯所产生的气体大部分不能排出，导致铸件产生气体缺陷

由于只有竖直方向上有排气孔，而横向上的横向油道芯没有排气孔，每条竖直设置的排气孔彼此之间不通，导致彼此之间横向的油道芯所产生的气体不能向最小压强通道涌出，进而造成横向的油道芯所产生的气体大部分不能排出，局部发气量较剧烈的位置容易产生气孔缺陷；

③油道芯头顶部排气通道口在垂直方向暴露在环境中，容易受到上方掉落物质的堵塞，导致排气不畅；

④油道芯顶部的排气口与冒口芯21间距短，排气不顺畅

传统的冒口芯21上用于容纳油道芯的装配槽顶部壁面与油道芯顶部的壁面之间仅存在较小的配合间隙，其并未发现配合间隙对油道芯排气的影响，排气孔对外排气时，宽度较窄的配合间隙使排气孔排出的气流所受到的阻力较大，排气不顺畅，不能及时的将气体排出，由此导致铸件生成气孔缺陷，并且，排气孔排出的是高温并具有较高流速的气流，其对装配槽顶部壁面形成的热冲击较大，装配槽顶部壁面经常会塌陷下来并堵塞排气孔，由于现场浇注生产时，整个浇注砂型处在火焰和浓烟中，工人很难发现装配槽顶部壁面的塌陷情况，事后也很难觉察到排气孔堵塞的问题，导致工艺技术员也很难判断出排气孔堵塞是装配槽塌陷所致，这也是排气孔堵塞一直没有得到解决的主要原因。

为此，本发明对现有的排气孔结构做出了改进，如图3和图4所示，在图3中，竖向主排气孔包括第一排气孔C11和第二排气孔C12，竖向副排气孔包括第三排气孔C13和第四排气孔C14，横向方向上的横向油道芯内沿其横向方向设置有横向排气孔，横向排气孔包括第五排气孔C15，第五排气孔C15的上部分别与第三排气孔C13和第四排气孔C14的底端接通，当然，第五排气孔C15朝油道芯内的一端也可以接通第一排气孔C11，其朝油道芯外的一端通过涂料膏或者其他封堵材料封堵，以防止金属液灌入。通过在横向的油道芯设置横向排气孔，使得竖向排气孔可通过横向排气孔实现相互接通，当竖向主排气孔来不及排气时，其可以通过横向排气孔来实现气流分流，然后通过竖向副排气孔排放气体，由此分担竖向主排气孔的排气压力，同时，横向上的横向油道芯所产生的气体先进入横向排气孔内，然后通过横向排气孔分流至竖向主排气孔和竖向副排气孔中对外排放，进而克服了横向上的油道芯无法通过排气孔排放气体的问题，在整体上，油道芯在浇铸过程中所产生的烟气绝大部分能够通过排气孔排放出去，缸体油道所产生的气孔缺陷得到有效遏制，成品率成倍提高，很好地解决了缸体油道存在气孔缺陷的问题。

相应地，在图4中，竖向主排气孔包括第一排气孔D16和第二排气孔D17，竖向副排气孔包括第三排气孔D18和第四排气孔D19，横向方向上的横向油道芯内沿其横向方向设置有横向排气孔，横向排气孔包括第五排气孔D20，竖向副排气孔的底端分别与第五排气孔D20的端部接通，第五排气孔D20的中部接通竖向主排气孔，第五排气孔D20插入排气针的一端的开口通过涂料膏或者其他封堵材料封堵，以防止金属液灌入。

在图3和图4中，竖向排气孔的底端不能贯穿油道芯，即，竖直方向上的排气孔为盲孔，对于油道芯来说，油道芯包括直线段和圆弧段，如图5和图6所示，只有直线段部分才存在排气孔，而圆弧段部分不存在排气孔，以减少对油道芯强度的破坏，同时，油道芯的圆弧段部分并不适合设置排气孔，其对工艺的要求极高，而排气效果并不明显，通过实验得到，油道芯圆弧段部分在未设置排气孔的情况下，其气孔缺陷问题并不明显，仅有极少部位存在轻微程度的气孔缺陷问题，由此说明，在油道芯直线段部分设置排气孔后，油道芯圆弧段部分的排气问题也能相应得到改善，其完全可以凭借自身坡度结构来实现排气，无需特意设置排气孔结构。

在本发明的一个实施例中，冒口芯21上用于容纳油道芯的装配槽的顶部壁面与油道芯顶部的壁面之间设有专用的排气间隙22，如图7所示，排气间隙22的上端面与下端面之间的间距不小于8mm，远大于传统的1-3mm的配合间隙，排气间隙22的设置能够大幅削弱装配槽对排气孔排气的阻挡作用，能够保证排气孔顺利排气。进一步地，排气间隙22的上端面为向上方倾斜的斜面结构(屋檐斜面结构)，这样的设置能够进一步引导气流向排气孔的上方排气，克服了排气孔排出的气体在排气间隙22中聚集不散的问题，减少了对装配槽的高温排气冲击，保证装配槽上部的砂子不会塌陷下来堵塞排气孔。

作为一种优选地实施方式，为了更好地让排气间隙22实现导气功能，同时便于装配槽成形制造，排气间隙22的上端面优选为圆弧面结构(未给出附图)，在该实施例中，排气间隙的上端面依然倾斜向上，选择圆弧面结构的好处在于，排气孔排出的气体能更好地平滑转向，然后释放至砂芯外，其对气流的阻碍作用小于斜面结构的阻碍作用，同时，在成形制造时，圆弧形的结构对模具冲击少，可以避免尖角结构对模具形成冲击，损耗小。

进一步地，竖向排气孔和横向排气孔的尺寸均在4-8mm之间，优选为6mm，其横截面形状优选为圆形结构。在横向排气孔中，当封堵材料使用的是涂料膏时，封堵的长度在 11-16mm之间，优选为12-13mm之间。

采用本发明设置的排气结构，不仅能够保证油道芯内产生的气体能够绝大部分进入排气孔中，为实现充分排气提供良好的前提条件，油道芯内部产生气孔缺陷的问题得到明显降低，铸件报废率成倍减小，同时，本发明还重视了油道芯与冒口芯之间的排气间隙，并重新对其进行了设计，完全避免了排气孔被因高温塌陷的砂子堵塞而排气不畅的问题，屋檐斜面结构的设计能够将排气孔排出的气体及时地扩散至砂芯外，为油道芯排气提供了良好地排气环境，在实际生产中，通过采用本发明的排气结构后，铸件的油道孔内几乎无气孔缺陷问题，废品率得到了成倍降低，企业的批量生产成本得到了明显降低，为企业增加了可观的收益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种发动机缸体油道芯的排气结构，沿缸体型腔的竖直方向，所述油道芯包括竖向油道芯和横向油道芯，其特征在于，沿竖向油道芯的长度方向，所述竖向油道芯内设置有用于排气的竖向排气孔，沿横向油道芯的长度方向，所述横向油道芯内设置有用于排气的横向排气孔，所述横向排气孔至少与一条竖向排气孔接通；所述竖向排气孔包括竖向主排气孔和竖向副排气孔，竖向油道芯的竖向主排气孔和竖向副排气孔与横向油道芯内的横向排气孔接通；冒口芯与油道芯组芯装配时，冒口芯上设有用于容纳油道芯顶部的装配槽，油道芯顶部壁面与装配槽的顶部壁面之间的间隙为排气间隙，所述排气间隙的间隙宽度为不小于3mm；排气间隙的上端面为倾斜面，所述倾斜面朝排气间隙的上方倾斜，以形成屋檐斜面结构。

2.如权利要求1所述的发动机缸体油道芯的排气结构，其特征在于，竖向排气孔和横向排气孔均为盲孔，并且横向排气孔的开口侧通过封堵材料封堵。

3.如权利要求1所述的发动机缸体油道芯的排气结构，其特征在于，所述排气间隙的间隙宽度为10-12mm。

4.如权利要求1所述的发动机缸体油道芯的排气结构，其特征在于，所述倾斜面为倾斜的圆弧面结构。

5.如权利要求1所述的发动机缸体油道芯的排气结构，其特征在于，油道芯包括直线段部分和圆弧段部分，竖向排气孔和横向排气孔设置在油道芯的直线段部分。

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