CN216811935U - 气缸盖及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气缸盖及发动机，属于发动机制造领域，包括缸盖本体、气孔和座圈本体，所述缸盖本体内设置有气道；所述气孔开设在所述缸盖本体的表面，且所述气孔与所述气道连通设置；所述座圈本体设置在所述气孔的底部，并与所述缸盖本体为一体式结构。本实用新型具有解决铸造模具的开模周期时间较长，不利于快速制造产品问题的效果。

Description

气缸盖及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机制造的技术领域，尤其是涉及一种气缸盖及具有该气缸盖的发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

现有的将座圈结构铸造到气缸盖上，一般通过感应淬火工艺对气门落座面进行强化，以提高硬度。但淬火组织受温度影响，较不稳定，在高温下发生回火，硬度会显著下降；且淬火组织本身的耐磨性和抗冲击性能等性能有限，性能上不如基体强化或硬质相粒子强化型的粉末冶金材料。而且，采用感应淬火工艺铸造模具时的开模周期时间较长，不利于快速制造产品样件。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决铸造模具的开模周期时间较长，不利于快速制造产品的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种气缸盖，包括：

缸盖本体，所述缸盖本体内设置有气道；

气孔，所述气孔开设在所述缸盖本体的表面，且所述气孔与所述气道连通设置；

座圈本体，所述座圈本体设置在所述气孔的底部，并与所述缸盖本体为一体式结构。

根据本实用新型的气缸盖，在实际制造时，先在缸盖本体上开设气孔，然后在气孔内通过增材制造技术，直接在气孔上逐层打印形成座圈本体，并使座圈本体与缸盖本体成为一体式结构；通过增材制造技术直接在缸盖上制造出高硬度，高耐磨性的座圈本体，并使得两者一体化，从而解决了铸造模具的开模周期时间较长，不利于快速制造产品的问题。

另外，根据本实用新型的气缸盖，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述座圈本体通过增材制造技术设于所述气孔的底部。

在本实用新型的一些实施例中，所述气孔的底部设有座圈孔，所述座圈本体设于所述座圈孔内。

在本实用新型的一些实施例中，所述座圈本体顶端的内径端口处设置有过渡面。

在本实用新型的一些实施例中，所述过渡面为圆弧面。

在本实用新型的一些实施例中，所述气孔包括底壁和侧壁，所述底壁和所述侧壁间通过弧形连接面连接，所述座圈本体设于所述弧形连接面高度方向的中间位置。

在本实用新型的一些实施例中，所述座圈本体的顶端朝向所述气孔的轴向方向设置。

本实用新型的另一方面提出了一种发动机，包括气缸盖，所述气缸盖为上述任一实施例所述的气缸盖。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为无座圈孔的气缸盖的结构示意图；

图2为无座圈孔的气缸盖进行增材制造时的结构示意图；

图3为增材制造座圈原理的结构示意图；

图4为预留座圈孔位置的气缸盖的结构示意图；

图5为增材制造座圈本体与气缸盖配合的结构示意图；

图6为本申请座圈本体梯度化过渡的结构示意图。

附图标记：

1、缸盖本体；10、气道；11、气孔；110、座圈孔；2、座圈本体；20、过渡面；3、电子束；4、喷嘴；5、粉材；6、熔池。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至3所示，根据本实用新型的实施方式，提出了一种气缸盖，包括缸盖本体1述缸盖本体1内设置有气道10；

气孔11，气孔11开设在缸盖本体1的表面，且气孔11与气道10连通设置；

座圈本体2，座圈本体2设置在气孔11的底部，并与缸盖本体1为一体式结构。

进一步地，座圈本体2通过增材制造技术设于气孔11的底部。

具体地，在本实施例中，首先在缸盖本体1上开设气孔11，然后在气孔11 内通过增材制造技术直接在气孔11上逐层打印形成座圈本体2。在气孔11内通过增材制造技术直接制造座圈本体2时，可采取施加工装，使缸盖本体1呈倾斜状并持续旋转的方式进行增材制造。而且在增材制造完成后，再通过精加工获取需要的座圈本体2的形状。增材制造可采用同轴送粉的方法，将配置好的粉材5通过增材制造设备，直接在座圈孔110内按设计好的材料及设计好的尺寸逐层打印形成座圈本体2。其中需要说明的是，增材制造技术俗称3D打印技术，是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，设计自由度高，且无需开模，可大幅缩短开发周期。而同轴送粉是指采用增材制造设备，将送粉喷嘴4的中心轴与激光束的光轴或电子束3重合，具有各向同性的功能，将粉材5通过送粉喷嘴4喷出至指定位置，实现三维零件直接制造和再制造。

根据本实用新型的气缸盖，在实际制造时，先在缸盖本体1上开设气孔11，然后在气孔11内通过增材制造技术，直接在气孔11上逐层打印形成座圈本体2，并使座圈本体2与缸盖本体1成为一体式结构。通过直接在缸盖本体1上增材制造出座圈本体2，无需预留座圈本体2的安装空间，可提升气缸有效容积。而且通过增材制造技术制造座圈本体2，座圈本体2的性能与粉末冶金座圈相近，较感应淬火方法性能优势较大，还能保证座圈本体2耐高温、耐磨、抗冲击、热传导等性能。

进一步地，通过增材制造技术直接在缸盖上制造出高硬度，高耐磨性的座圈本体2，并使得两者一体化，从而解决了铸造模具的开模周期时间较长，不利于快速制造产品的问题。而且由于增材制造设备的通用性好，可适用于多种产品，节省开模费用。

在本实用新型的一些实施例中，气孔11的底部设有座圈孔110，座圈本体 2设于座圈孔110内。具体地，在气孔11的内壁上设置座圈孔110，然后在座圈孔110内通过增材制造技术，直接在座圈孔110上逐层打印形成座圈本体2，并使座圈本体2与座圈孔110成为一体式结构。通过增材制造技术直接在缸盖本体1上制造出高硬度，高耐磨性的座圈本体2，并使得座圈本体2和座圈孔 110两者一体化，从而解决了铸造模具的开模周期时间较长，不利于快速制造产品的问题。

在本实用新型的一些实施例中，结合图1和图2，座圈本体2顶端的内径端口处设置有过渡面20。

进一步地，过渡面20为圆弧面。

具体地，座圈本体2顶端的内径端口处形成圆角，即圆弧面，且座圈本体 2的顶端端面和座圈本体2的内壁均与圆弧面相切设置。圆弧面的设置，相当于扩大了座圈本体2的内径尺寸，这样在将排气门从座圈本体2的顶端插入时，圆弧面相当于起到安装导向的作用，使排气门能够快速地安装至气孔11内，以提高排气门的安装效率。

在本实用新型的一些实施例中，气孔11包括底壁和侧壁，底壁和所述侧壁间通过弧形连接面连接，座圈本体2设于弧形连接面高度方向的中间位置。

进一步地，座圈本体2的顶端朝向气孔11的轴向方向设置。

具体地，座圈本体2是通过增材制造技术采用增材制造设备及同轴送粉的方法形成，需要说明的是，同轴送粉是将送粉喷嘴4的中心轴与激光束的光轴或电子束3重合，将粉材5通过送粉喷嘴4喷出至指定位置，实现三维零件直接制造和再制造。使用增材制造设备时，当激光束或电子束3辐照在气孔11内壁时，会令其表面融化，使气孔11内壁的表面形成熔池6。若气孔11内壁与缸盖本体1上其它结构相邻较为紧密，此时在气孔11内壁较薄部分，形成熔池6 时，易将气孔11的内壁融化并穿透，进而影响缸盖本体1的气密性及可靠性；若将座圈本体2设置在气孔11内壁的壁厚较厚的位置，则不需要担心气孔11 被熔池6融穿的情况，进一步提高了缸盖本体1的可靠性。

进一步地，如图6所示，增材制造技术能够实现座圈本体2与缸盖本体1 材料的梯度化过渡。具体地，由于座圈本体2的材料与气缸本体的材料相差较大，因此采用增材制造的技术制造并形成座圈本体2，可以实现材料梯度化逐步过渡，可以避免材料剧烈的热膨胀系数变化，避免座圈本体2和缸盖本体1 之间存在结合不良及开裂的风险，进而提高缸盖本体1与增材制造的座圈本体 2结合的可靠性。

而且现有形成座圈本体2材料的粉材5已经成熟应用，可以调整后直接应用于增材制造。粉材5可以实现自由配比，更适合开发试验阶段和梯度化座圈制造。粉材5配比可以参考粉末冶金材料，可以采用基体强化型，在铁基合金中添加Cr、Ni、Co、Cu、P等固溶强化元素；也可采用硬质相粒子强化型材料，通过形成硬质相来强化合金，如Fe－Cu－Mo、Fe－Cr、Fe－Cr－Ni、Fe－Co、Fe－Co－Ni 等。

并且随着技术的成熟，座圈本体2材料后续也可发展丝材，采取电弧熔丝的方法实现增材制造，生产效率更高，可更方便的应用于大型发动机的座圈制造以及修复。

本实用新型的另一方面提出了一种发动机，发动机包括气缸盖，气缸盖为上述任一实施例所述的气缸盖，因此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种气缸盖，其特征在于，包括

缸盖本体，所述缸盖本体内设置有气道；

气孔，所述气孔开设在所述缸盖本体的表面，且所述气孔与所述气道连通设置；

座圈本体，所述座圈本体设置在所述气孔的底部，并与所述缸盖本体为一体式结构；

所述座圈本体通过增材制造技术设于所述气孔的底部。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气孔的底部设有座圈孔，所述座圈本体设于所述座圈孔内。

3.根据权利要求2所述的气缸盖，其特征在于，所述座圈本体顶端的内径端口处设置有过渡面。

4.根据权利要求3所述的气缸盖，其特征在于，所述过渡面为圆弧面。

5.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述气孔包括底壁和侧壁，所述底壁和所述侧壁间通过弧形连接面连接，所述座圈本体设于所述弧形连接面高度方向的中间位置。

6.根据权利要求5所述的气缸盖，其特征在于，所述座圈本体的顶端朝向所述气孔的轴向方向设置。

7.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括根据权利要求1至6任一项所述的气缸盖。

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