气缸盖及其制造方法和发动机

技术领域

本申请涉及发动机的技术领域，尤其涉及一种气缸盖及其制造方法和发动机。

背景技术

气缸盖是发动机的重要部件，可以密封气缸，构成燃烧空间，并承受高温高压燃气。

现有技术中，气缸盖包括气缸盖本体、喷油器衬套和喷油器。喷油器衬套套设于喷油器，起到密封的作用。喷油器衬套的制造方法主要两种：一种是铸件出毛坯孔，加工出喷油器衬套孔之后压装衬套；另一种是直接在喷油器对应位置铸造实心后，通过加工形成喷油器衬套。

然而，上述喷油器衬套的成品具有缺陷，存在密封性差的问题，导致气缸盖出现渗漏。

发明内容

本申请提供气缸盖及其制造方法和发动机，可降低气缸盖内部产生缺陷的概率，提高气缸盖密封性能，降低了渗漏问题，整体改善发动机的性能。

第一方面，本申请提供一种气缸盖，包括气缸盖本体、喷油器和喷油器衬套；气缸盖本体上开设有喷油口；喷油器衬套套设于喷油器的至少部分外部，套设有喷油器衬套的喷油器安装于喷油口中，喷油器衬套位于气缸盖本体和喷油器之间。

喷油器衬套和气缸盖本体之间设置有定位结构和连接结构，定位结构和连接结构沿喷油器衬套的延伸方向间隔设置，喷油器衬套和气缸盖本体通过定位结构和连接结构连接。

在上述的气缸盖中，可选的是，连接结构有多个，多个连接结构沿喷油器衬套的延伸方向间隔设置。

连接结构中的至少一个靠近定位结构设置。

在上述的气缸盖中，可选的是，连接结构包括嵌合件和嵌合槽，嵌合件设置于气缸盖本体和喷油器衬套中的一者上，嵌合槽设置于气缸盖本体和喷油器衬套中的另一者上。

嵌合件与嵌合槽嵌合连接。

在上述的气缸盖中，可选的是，定位结构包括定位凸起和定位凹槽，定位凸起设置于喷油器衬套的第一端，定位凸起的延伸方向与喷油器衬套的延伸方向交叉，定位凹槽设置于气缸盖本体上。

定位凸起嵌入定位凹槽中，定位凸起和定位凹槽共同限制喷油器衬套沿喷油器衬套的轴向相对于气缸盖本体移动。

在上述的气缸盖中，可选的是，喷油器衬套的外周面具有至少两个预留部，预留部和气缸盖本体之间具有间隙，至少一个连接结构位于相邻两个预留部之间。

在上述的气缸盖中，可选的是，喷油器衬套的壁厚大于或等于1.2mm，小于或等于1.7mm；和/或，喷油器衬套的材料包括但不限于不锈钢、A3钢、铸铁。

第二方面，本申请提供一种气缸盖的制造方法，包括：

提供铸壳、组合芯和初始喷油器衬套，组合芯包括底盘芯、下水套芯、上水套芯、定位芯和上盖芯。

将组合芯和初始喷油器衬套安装于铸壳内，并组装组合芯和初始喷油器衬套；初始喷油器衬套位于底盘芯上，下水套芯和上水套芯环绕于初始喷油器衬套的外周，定位芯嵌入初始喷油器衬套的套腔内，上盖芯盖设于初始喷油器衬套的顶部。

向铸壳内浇注液态铸材，待液态铸材固化。

去除组合芯和铸壳，固化后的铸材形成气缸盖本体，初始喷油器衬套位于气缸盖本体内。

修整初始喷油器衬套，形成喷油器衬套。

向初始喷油器衬套的套腔内安装喷油器，气缸盖本体、初始喷油器衬套和喷油器共同形成气缸盖。

在上述的气缸盖的制造方法中，可选的是，初始喷油器衬套的端部设置有辅助定位凸起，底盘芯上设置有与初始喷油器衬套的辅助定位凸起相配合的底盘凹槽。

修整初始喷油器衬套，包括：去除初始喷油器衬套的辅助定位凸起，形成喷油器衬套。

在上述的气缸盖的制造方法中，可选的是，下水套芯和上水套芯内具有腔体，并与初始喷油器衬套的预留部对应；上盖芯上设置有与初始喷油器衬套的定位凸起相配合的上盖凹槽。

第三方面，本申请提供一种发动机，包括上述的气缸盖。

本申请提供的气缸盖及其制造方法和发动机，通过在喷油器和气缸盖本体之间设置定位结构和连接结构，并且多个连接结构沿喷油器衬套延伸方向间隔设置，可以利用连接结构中的嵌合件与嵌合槽嵌合连接喷油器衬套和气缸盖本体，保证气缸盖本体和喷油器衬套的牢固结合，提高了气缸盖的密封性，降低气缸盖漏液故障率；通过定位结构中的定位凸起和定位凹槽将喷油器轴向固定于气缸盖本体中，保证加工过程中不旋转，不上下移动，提高气缸盖后续加工过程中的稳定性。此外，此类喷油器衬套较其他衬套的材质选择范围较广，可以选择相对便宜的A3钢、铸铁等材质，降低生产成本；同时该气缸盖制造方法可以降低加工工作量，节省加工后人工工序，可降低加工成本、节约人工成本。通过在发动机内装配上述气缸盖，提升发动机性能。本申请的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的气缸盖剖面示意图；

图2为本申请实施例提供的气缸盖制造方法组芯工艺示意图；

图3为本申请实施例提供的气缸盖的制造方法流程示意图；

图4为本申请实施例提供的气缸盖喷油器衬套结构示意图；

图5为本申请实施例提供的气缸盖制造方法定位芯示意图；

图6为图4的局部示意图；

图7为图2局部示意图。

附图标记说明：

101：气缸盖本体；102：喷油器；103：喷油器衬套；

201：初始喷油器衬套；202：连接结构；203：定位结构；204：预留部；

2011：嵌合件；2012：嵌合槽；2013：定位凸起；2014：定位凹槽；2015：辅助定位凸起；2016：底盘凹槽；

301：铸壳；302：上盖芯；303：上水套芯；304：下水套芯；305：底盘芯；306：定位芯；

401：第二定位结构；402：清砂结构；403：第三定位结构；404：第四定位结构。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

首先对本申请所涉及的名词进行解释：

镶铸：铸镶是将已经成型的零件通过铸造的方法而镶在铸件的内部。

砂芯：由铸造用砂、树脂及一些辅加物按一定比例混合后，制成的具有特殊形状的固体结构，用来形成铸件的内腔、孔洞和铸件外形不能出砂的部分。

芯头：砂芯的端部叫芯头，指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分,起砂芯在型腔中固定、定位作用。

本申请的发明人在实际研究过程中发现，气缸盖包括气缸盖本体、喷油器和喷油器衬套。其中，气缸盖设置有喷油口，喷油器位于喷油口中，喷油器衬套位于气缸盖本体和喷油器中间。相关技术中，气缸盖喷油器衬套结构的常规制造方法有压装和加工2种方法。经压装方法制备的喷油器衬套，可能出现喷油器衬套与气缸盖本体密封不好，出现渗漏的问题；经加工制备的喷油器衬套也存在缺陷问题，也会出现密封性差的问题，此外，加工衬套成本高。

鉴于此，本申请实施例提供的气缸盖及其制造方法和发动机，通过在喷油器和气缸盖本体之间设置定位结构和连接结构，并且多个连接结构沿喷油器衬套延伸方向间隔设置，可以利用连接结构中的嵌合件与嵌合槽嵌合连接喷油器衬套和气缸盖本体，保证气缸盖本体和喷油器衬套的牢固结合，提高了气缸盖的密封性，降低气缸盖漏液故障率；通过定位结构中的定位凸起和定位凹槽将喷油器轴向固定于气缸盖本体中，保证加工过程中不旋转，不上下移动，提高气缸盖后续加工过程中的稳定性。此外，此类喷油器衬套较其他衬套的材质选择范围较广，可以选择相对便宜的A3钢、铸铁等材质，降低生产成本；同时该气缸盖制造方法可以降低加工工作量，节省加工后人工工序，可降低加工成本、节约人工成本。通过在发动机内装配上述气缸盖，提升发动机性能。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

参照图1、图2所示，第一方面，本申请实施例提供一种气缸盖，包括气缸盖本体101、喷油器102和喷油器衬套103，气缸盖本体101上开设有喷油口；喷油器衬套103套设于喷油器102的至少部分外部，套设有喷油器衬套103的喷油器102安装于喷油口中，喷油器衬套103位于气缸盖本体101和喷油器102之间。

具体地，气缸盖是发动机重要部分，用来封闭气缸并构成燃烧室。喷油器衬套103是用于套设于喷油器102外，达到密封、防磨损和保护等作用的配套件。

喷油器衬套103和气缸盖本体101之间设置有定位结构203和连接结构202，定位结构203和连接结构202沿喷油器衬套103的延伸方向间隔设置，喷油器衬套103和气缸盖本体101通过定位结构203和连接结构202连接。

在一种可行的具体实施方式中，结合图4、图6所示，连接结构202有多个，多个连接结构202沿喷油器衬套103的延伸方向间隔设置；连接结构202中的至少一个靠近定位结构203设置。

作为一种可实现的实施方式，连接结构202可以包括嵌合件2011和嵌合槽2012，嵌合件2011设置于气缸盖本体101和喷油器衬套103中的一者上，嵌合槽2012设置于气缸盖本体101和喷油器衬套103中的另一者上；嵌合件2011与嵌合槽2012嵌合连接。

具体地，连接结构202用于喷油器衬套103与气缸盖本体101结合，所包括的嵌合件2011和嵌合槽2012可以包括滚刀纹结构、防转纹结构，通过纹路使得喷油器衬套103与气缸盖本体101紧密结合，提升密封性。以滚刀纹结构为例进行说明，嵌合件可以是滚刀纹结构上的凸起部分，嵌合槽可以是滚刀纹结构上的凹陷部分，凸起部分和凹陷部分的形状相适配。

即，喷油器衬套103和气缸盖本体101相对的表面均设置滚刀纹结构，喷油器衬套103表面的滚刀纹结构中的凸起部分形成嵌合件2011，与气缸盖本体101表面的滚刀纹结构的凹陷部分形成的嵌合槽2012进行嵌合；或者，喷油器衬套103表面的滚刀纹结构中的凹陷部分形成嵌合槽2012，与气缸盖本体101表面的滚刀纹结构的凸起部分形成的嵌合件2011进行嵌合。

预留部204为光面部分，用于喷油器衬套103与上水套芯303、下水套芯304侧面定位配合。预留部204可以为3段，每相邻两段预留部204之间设置有连接结构202，保证喷油器衬套103与砂芯水平方向定位和连接稳定性。

作为一种可实现的实施方式，定位结构203包括定位凸起2013和定位凹槽2014，定位凸起2013设置于喷油器衬套103的第一端，定位凸起2013的延伸方向与喷油器衬套103的延伸方向交叉，定位凹槽2014设置于气缸盖本体101上。

定位凸起2013嵌入定位凹槽2014中，定位凸起2013和定位凹槽2014共同限制喷油器衬套103沿喷油器衬套103的轴向相对于气缸盖本体101移动。

具体地，定位凸起2013可以为倒锥形结构，即，定位凸起2013的横截面积沿远离喷油器衬套103的方向逐渐减小，定位凸起2013的背离喷油器衬套103的端部为平面，从而形成类似于倒锥形的结构。这样，能够实现喷油器衬套103顶端(即，定位凸起的位置)与气缸盖本体101为嵌入结构，结合紧密，加工时喷油器衬套103在高度方向不会移动。

其中，定位凸起2013可为环设于喷油器衬套103的外周的凸缘，该凸缘可以环绕于喷油器衬套103的外周整周，即为完成环状结构；相应地，定位凹槽2014可以是环绕于气缸盖本体101的喷油口的内环壁整周的环状槽。定位凸起2013也可以环绕于喷油器衬套103的部分外周，即为环段结构；相应地，定位凹槽2014可以是环绕于气缸盖本体101的喷油口的内环壁部分周的环状槽。

在一些实施例中，定位凸起2013的延伸方向可与喷油器衬套103的延伸方向相互垂直，或者具有小于90度的夹角，本申请对该夹角的具体数值并不加以限制。

喷油器衬套103的外周面具有至少两个预留部204，预留部204和气缸盖本体101之间具有间隙，至少一个连接结构202位于相邻两个预留部204之间。

作为一种可实现的实施方式，喷油器衬套103的壁厚大于或等于1.2mm，小于或等于1.7mm。若喷油器衬套103的壁厚小于1.2mm，喷油器衬套103与气缸盖本体101间隙位置相对薄弱，此处强度不足，若喷油器衬套103的壁厚大于1.7mm，侵占气缸盖水腔壁厚，导致喷油器四周砂芯结构相对薄弱，在发动机运行过程中，气缸盖承受高温高压燃气所施加的热负荷，喷油器衬套壁厚过厚不利于热负荷排出。在一些实施例中，喷油器衬套103的壁厚具体可以为1.3mm、1.4mm、1.5mm和1.6mm中的任一者，或者任两者之间的任意数值，本实施例对于喷油器衬套103的壁厚的具体数值并不加以限制。

作为一种可实现的实施方式，喷油器衬套103的材料包括不锈钢、A3钢、铸铁。

具体地，通过对A3钢材质初始喷油器衬套201进行机加工得到定位结构203和连接结构202，定位结构203包括定位凸起2013和定位凹槽2014，连接结构202包括嵌合件2011和嵌合槽2012；定位凸起2013和定位凹槽2014共同限制喷油器衬套103沿喷油器衬套103的轴向相对于气缸盖本体101移动，嵌合件2011与嵌合槽2012嵌合连接保证喷油器衬套103与气缸盖本体101连接，A3材质喷油器衬套103可使气缸盖正常工作，此外，A3钢较不锈钢成本更低，可以显著降低气缸盖的生产成本。

参照图2、图3、图5和图7所示，第二方面，本申请实施例还提供一种气缸盖的制造方法，包括：

S100：提供铸壳、组合芯和初始喷油器衬套，组合芯包括底盘芯、下水套芯、上水套芯、定位芯和上盖芯。

具体地，铸壳301是预先用金属材料做成零件的结构形状的模具，以便获得需要结构形状的零件。

S200：将组合芯和初始喷油器衬套安装于铸壳内，并组装组合芯和初始喷油器衬套；初始喷油器衬套位于底盘芯上，下水套芯和上水套芯环绕于初始喷油器衬套的外周，定位芯嵌入初始喷油器衬套的套腔内，上盖芯盖设于初始喷油器衬套的顶部。

S300：向铸壳内浇注液态铸材，待液态铸材固化。

S400：去除组合芯和铸壳，固化后的铸材形成气缸盖本体，初始喷油器衬套位于气缸盖本体内。

S500：修整初始喷油器衬套，形成喷油器衬套。

在本实施例中，结合图5所示，定位芯306包括：第二定位结构401、清砂结构402、第三定位结构403、第四定位结构404；第二定位结构401用于实现定位芯306与上盖芯302配合，起到了定位及压紧作用，保证初始喷油器衬套201在浇注过程中不上浮；清砂结构402用于形成清砂孔结构，可清理芯砂，同时均匀铸件壁厚，减少铸件内部质量缺陷；第三定位结构403用于实现定位芯306与初始喷油器衬套201侧面的定位配合，对初始喷油器衬套201内部进行填充，防止在浇注过程中铁水进入初始喷油器衬套201内部；第四定位结构404用于实现定位芯306与初始喷油器衬套201底面的定位配合，起到了压紧作用，保证初始喷油器衬套201在浇注过程中不上浮。

具体地，初始喷油器衬套201与底盘芯305间隙为0.1mm；初始喷油器衬套201与上水套芯303、下水套芯304间隙为0.1mm；定位芯306芯头与上盖芯302间隙为0.1mm；定位芯306与初始喷油器衬套201衬套侧面配合间隙为0.1mm。初始喷油器衬套201在浇注过程中起到激冷作用，加速气缸盖附近铁水凝固，同样降低其附近水套芯粘砂问题。降低铸造废品率及内腔清理返工率，可降低铸造成本、节约人工成本。

S600：向初始喷油器衬套的套腔内安装喷油器，气缸盖本体、初始喷油器衬套和喷油器共同形成气缸盖。

初始喷油器衬套201的端部设置有辅助定位凸起2015，底盘芯上设置有与初始喷油器衬套201的辅助定位凸起2015相配合的底盘凹槽2016。

修整初始喷油器衬套201，包括：去除初始喷油器衬套201的辅助定位凸起2015，形成喷油器衬套103。

下水套芯304和上水套芯303内具有腔体，并与初始喷油器衬套201的预留部204对应；上盖芯302上设置有与初始喷油器衬套201的定位凸起2013相配合的上盖凹槽。

具体地，初始喷油器衬套201组芯过程中的辅助定位凸起2015，对气缸盖毛坯属于多余结构，需要清理打磨掉。

第三方面，本申请提供一种发动机，包括上述的气缸盖。发动机包括气缸，气缸盖设置于气缸的缸口位置。基于上述对于气缸盖的改进，可以提高气缸盖的密封性，降低气缸盖漏液故障率，因此气缸盖应用于发动机，有助于提升发动机的性能。

上述的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。