制造气缸盖的方法和气缸盖

摘要

一种制造往复式发动机的气缸盖(1)的方法，在该方法中，将陶瓷泡沫制成的元件(7)插入到气缸盖模具中，将熔融的气缸盖基础材料注入到所述模具中，用熔融的气缸盖基础材料填充所述元件(7)的孔隙以及所述模具，以及将所述熔融的气缸盖基础材料固化在所述模具和所述元件(7)中。

权利要求

1.一种往复式发动机的气缸盖(1)，其中，所述气缸盖(1)内布置有陶瓷泡沫制成的元件(7)，并且所述元件(7)的孔隙填充有气缸盖基础材料，其特征在于，所述元件(7)被布置于所述气缸盖的防火板(6)的区域，并且在所述防火板(6)的表面和所述元件(7)之间设置有气缸盖基础材料层(8)。

2.根据权利要求1所述的气缸盖，其特征在于，所述元件(7)在整个所述防火板(6)的区域延伸。

3.根据权利要求1或2所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述元件(7)由碳化硅(SiC)、氧化铝、氧化锆(ZrO)、碳化锆(ZrC)或其组合制成。

4.根据权利要求1或2所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述气缸盖(1)的基础材料是铸铁。

5.根据权利要求1所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述层(8)的厚度为至少1cm。

6.根据权利要求4所述的气缸盖(1)，其特征在于，所述铸铁是球墨铸铁。

说明书

制造气缸盖的方法和气缸盖

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制造往复式发动机的气缸盖的方法。本发明还涉及一种往复式发动机的气缸盖。

背景技术

[0002] 往复式发动机降低燃料消耗量和排放的趋势已经对许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种方式是增加发动机的压缩比。然而，这种增加气缸压力通常导致增加的气缸盖弯曲及气缸盖和气缸体配合表面之间的运动。因此，气缸压力可能会从气缸燃烧空间漏出进入到发动机冷却系统，压力脉冲在此处会引起冷却剂泵和冷却系统其他部件的损坏。

[0003] 文献FR2826598A1公开了一种制造内燃发动机的气缸盖的方法。熔融金属被浇注到包含多孔插入体的模具中，模具位于密封的腔室中，模具内的压力高于大气压，并且所述插入体被连接至低压源。模具以及熔融金属上的压力可由来自连接至腔室的源的气体产生。

[0004] DE10135358A1公开了由金属陶瓷复合材料制成的部件的制造方法，包括：将陶瓷原料插入到布置在铸造工具之外的模具插入体中，挤入到挤压模具中，插入到铸造工具中，在升高的压力下渗透液体铸造材料，以及移除部件。所述部件可以是内燃发动机的气缸盖。

[0005] 在WO2008/059329A1中，公开了一种铸造有气缸衬套的气缸体，由金属基复合材料制成的MMC套筒被紧密地装配在气缸衬套的外周，并且在气缸体的一部分，MMC套筒的外周面对水套。因此，在所述部分中不存在仅由铝合金制成的层，由此增加了所述一部分的强度。而且，通过将MMC套筒装配在汽缸衬套的整个外周，增加了整个汽缸孔部分的强度。因此，可以提供一种在汽缸体的顶端部分具有增加的强度的敞口气缸体以及用于制造这种汽缸体的方法。

[0006] DE10121928A1描述了一种制造局部增强的轻金属部件的方法，包括：在铸造模具中，将烧结的陶瓷制成的多孔增强元件和海绵状的结构布置在待被增强的部位；以及通过熔融来渗透。

[0007] FR2831086A1公开了一种铸造具有由芯体形成的部件的金属部件的方法，该方法结合了芯体制造阶段，其中，芯体通过模制96-98％的铸造用砂和4-2％的树脂产生，所述树脂包含至少50％的丙烯酸共聚物和过氧化氢硬化剂；所述芯体通过与气体接触而被硬化，所述气体包含90-95％的CO2和10-5％的SO2；然后，将所述芯体放置在铸造模具中，并在至少35MPa的压力下将液体金属铸造到模具中。

[0008] US6399176公开了一种通过铸造并且包含金属模板而形成的复合磨损部件，所述金属模板的工作面包括具有非常高的抗磨性的插入体。该插入体由陶瓷垫构成，该陶瓷垫由20-80％的A12O3和80-20％的ZrO2的均质的固溶体组成，前述百分比由组分的重量表示；然后在铸造期间，所述垫被液体金属浸渍。

发明内容

[0009] 本发明的目的是改善气缸盖的刚度。

[0010] 在根据本发明的方法中，将陶瓷泡沫制成的元件插入到气缸盖模具中，将熔融的气缸盖基础材料注入到所述模具中，用熔融的气缸盖基础材料填充所述元件的孔隙以及所述模具，以及将所述熔融的气缸盖基础材料固化在所述模具和所述元件中。

[0011] 根据本发明，气缸盖内布置有陶瓷泡沫制成的元件。元件的孔填充了气缸盖基础材料。

[0012] 通过本发明可以获得显著的益处。当气缸盖基础材料被固化在元件的孔隙内时，在元件内形成铁-陶瓷复合结构，其增加了气缸盖的刚度。这又减少了气缸盖的弯曲和由此导致的问题。而且，根据本发明的气缸盖可被容易并且成本节约地制造。

附图说明

[0013] 以下通过示例，结合附图来更加详细地描述本发明，其中

[0014] 图1示出了根据本发明的气缸盖的实施方式从防火板那一侧观察的视图。

[0015] 图2示出了图1中的气缸盖的侧视图。

具体实施方式

[0016] 图中示出了大型往复式发动机的气缸盖1，所述大型往复式发动机可被用于船的主或辅助发动机或在发电厂产生热量和/或电能。发动机是中速四冲程的发动机。发动机的转速是300至1200rpm。发动机的气缸内径为20-80cm。

[0017] 每个气缸设有单独的气缸盖1。气缸盖1包括用于固定螺钉的孔2，通过这种方式，气缸盖1可被固定到发动机的气缸体上。另外，气缸盖1包括至少一个用于燃烧空气的进气口3和至少一个用于排出气体的出气口4。在图中示出的实施方式中，气缸盖1设有两个进气口3和两个出气口4。每个口都具有环绕在开口周围的阀座5。气缸盖1包括防火板6。防火板6是气缸盖1上限定出气缸的燃烧室的那个区域。气缸盖1的基础材料是铸铁，典型地为球墨铸铁。

[0018] 为了改善刚度，在气缸盖1内布置了陶瓷泡沫制成的元件7。元件7由开孔陶瓷泡沫制成。泡沫材料可为任何适当的陶瓷碳化物或氧化物复合物，如碳化硅(SiC)、氧化铝、氧化锆(ZrO)、碳化锆(ZrC)或它们的组合。元件7具有孔隙，其被气缸盖基础材料填充。

[0019] 元件7被设置于气缸盖的防火板6的区域。在防火板6的表面和元件7之间设置有气缸盖基础材料层8。层8的厚度取决于气缸盖的尺寸，尤其取决于厚度。典型地，层8的厚度至少为1cm。元件7在整个防火板6的区域或者仅在防火板6的区域的一部分上延伸。

[0020] 元件7的开口孔隙率为0.3-0.7。开口孔隙率指的是流体流动有效发生的体积(这排除了没有出口的孔或不连接的空腔)与多孔材料的总体积的比率。开孔的尺寸为1mm至10mm。

[0021] 气缸盖1可被如下制造。在需要的位置，陶瓷泡沫制成的元件7被插入到气缸盖模具内。元件7可被支撑到模具的壁上。型芯也在需要的位置被插入到模具中。预制的阀座环可被放置到模具中。当需要时，模具可在浇注前被预热。然后，熔融的气缸盖基础材料被注入到气缸盖模具中。元件7的孔隙和模具被熔融的气缸盖基础材料填充。气缸盖基础材料在元件7的孔隙和模具中固化。结果，在元件7内形成铁-陶瓷复合结构。模具被从固化的气缸盖周围移走。然后，型芯以常规的方式从气缸盖被移走。最后，气缸盖被机加工完成。