專利名稱：改善汽缸潤滑與密封的合金及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機汽缸及氣門的潤滑與密封技術(shù)，特別是能產(chǎn)生固體潤滑劑微粒以改善汽缸的潤滑與密封的合金及裝置。
中國專利86102893公開了沈陽冶煉廠發(fā)明的一種提高發(fā)動機性能的合金，這種合金由錫、鉛、銦、鎵按適當?shù)呐浔仍谯徨佒幸睙挾桑涮攸c是質(zhì)脆、硬度小、易磨損，在使用時，將其置于油箱中，由于汽車運行時的顛簸和速度變化，引起合金塊與箱壁的摩擦，產(chǎn)生的合金磨屑(微粒)懸浮在汽油中，隨著汽油進入汽缸，燃油燃燒過程中，合金微粒被霧化噴涂在汽缸表面上，在活塞環(huán)與汽缸的摩擦面上形成固體潤滑膜，從而提高了汽缸的潤滑與密封，改善了發(fā)動機的動力與排放性能。然而，該技術(shù)存在不少缺陷，主要是其一，為獲得更多的合金磨屑(微粒)，要求合金易磨損以產(chǎn)生大量的合金微粒，因此合金設(shè)計的硬度(約HV0.56～9)、熔點(約120℃～150℃)偏低，這樣就導致合金極易流失，特別是當活塞運動到上止點附近的高溫低速區(qū)時，合金將熔化而使?jié)櫥阅芟陆?其二，磨屑(微粒)擴散至油箱，再從油箱到汽缸，過程長，見效慢，并且必然有相當多的合金微粒沉積于油箱的底部與油污混合，部分又為各種過濾器阻擋而造成浪費，降低潤滑密封效果;其三，合金中鉛含量高達30%，尾氣排放存在嚴重的鉛污染，而鉛又是設(shè)計該合金低熔點、低硬度的主要元素，因此這種污染無法排除。再如，中國專利89107075.3公開的改善發(fā)動機性能與排放的合金球，其貢獻僅在于將合金塊置于多孔空心球殼內(nèi)，當多孔空心球殼在油箱中滾動時，合金塊與球殼、合金塊與合金塊之間相互摩擦，能夠產(chǎn)生較多的合金磨屑(微粒)，至于在合金中增加5%～10%的鉍，只是為了進一步將合金的熔點降低到110℃～120℃，并未改善上述中國專利86102893所具有的缺陷。
本發(fā)明的目的在于為克服上述技術(shù)的缺陷，設(shè)計了一種霧化后附著在汽缸內(nèi)壁上耐磨損、不易流失而且無鉛污染的合金，以及可以提供足夠上述之合金微粒且損耗小、見效快的裝置。
本發(fā)明的目的通過以下措施實現(xiàn)本發(fā)明所稱的合金具有類似軸承合金的顯微組織，即軟基體中彌散分布硬質(zhì)點，因此摩擦系數(shù)低并具有一定的強度和耐磨性，該合金由錫、銦、鎵、銻、銅以及稀土鈰在坩鍋電阻爐中熔煉而成，按重量分配，錫占50～66%、銦占20～35%、鎵占5～10%、銻占3～5%、銅占1.9～4%、鈰少于0.1%，其中，錫、銦為軟基體，鎵主要分布在晶界上，添加銻、銅可明顯提高合金的強度和耐磨性，并促使生成第二相沉淀，稀土鈰則用于提高合金的抗氧化性能，合金的熔點控制在160～200℃，高于活塞環(huán)與汽缸壁界面處的工作溫度，合金硬度在20℃時HV0.5kg8～12。
由于上述之合金耐磨性好，因此為提供足夠的合金微粒特設(shè)計了一個裝置。考慮到發(fā)動機工作時頻繁的加速度主要沿豎直方向發(fā)生，根據(jù)這一特點，該裝置利用發(fā)動機的這種振動產(chǎn)生磨屑(微粒)，同時為了縮短合金磨屑的流動過程，將其連接在進油管上，用油將合金磨屑直接帶入汽缸中，從而避免不必要的損耗。該裝置由兩端帶有管接頭的殼體、端蓋、以合金為端面的一對質(zhì)量塊、壓縮彈簧組成，端蓋封閉殼體形成一個密閉的容器，壓縮彈簧將一對質(zhì)量塊連接為一個整體裝入上述之容器，在壓縮彈簧的張力作用下質(zhì)量塊的合金端面能夠緊貼端蓋的內(nèi)壁滑動，管接頭將該容器豎直地串接在發(fā)動機化油器前的進油管路中。
當發(fā)動機工作時，由于豎直方向的振動，合金與端蓋發(fā)生摩擦，產(chǎn)生合金磨屑(微粒)，合金亦不斷減少，但在壓縮彈簧的作用下，質(zhì)量塊的合金端面始終能與端蓋內(nèi)壁保持接觸，油路中的油通過管接頭將合金磨屑(微粒)送入油缸中。
選擇壓縮彈簧的剛度、質(zhì)量塊的重量以及端蓋內(nèi)壁表面的粗糙度，可以改變合金微粒的生產(chǎn)量。
本發(fā)明的優(yōu)點1.潤滑密封效果好。本發(fā)明所稱的合金熔點及耐磨性高于已有技術(shù)方案中的合金，高溫下有較高的承載能力在汽缸與活塞環(huán)的摩擦面上，特別是活塞運動到上止點附近的高溫低速區(qū)，合金不熔化，得以充分發(fā)揮固體潤滑劑的優(yōu)點，因而有較好的潤滑密封效果。模擬的高溫磨損實驗表明，本發(fā)明所稱的合金有更好的附著性能-無流失;更好的防粘滑性能-急劇磨損臨界載荷提高2～3倍;更好的耐磨性能-提高1倍以上;發(fā)動機試驗表明一次性向進油管路中添加合金微粒，發(fā)動機缸壓有增加以及隨后逐漸下降的過程，比已有技術(shù)，缸壓下降緩慢得多，這表明合金在汽缸壁形成的固體潤滑膜的密封性好，有著較長的使用壽命。
2.合金利用率高?，F(xiàn)有技術(shù)方案生產(chǎn)的合金磨屑(微粒)首先在汽油箱中擴散，再經(jīng)油管進入汽缸，合金損耗大，本發(fā)明生產(chǎn)的合金磨屑(微粒)直接進入油缸，不僅時間短，見效快，而且?guī)缀鯖]有損失，利用率高。
3.適用面廣。已有技術(shù)方案中，合金微粒主要靠油箱中的合金塊或合金球沿水平方向滑動、滾動或撞擊而產(chǎn)生，而本發(fā)明是依靠發(fā)動機工作時的振動產(chǎn)生磨屑(微粒)。試驗表明，汽車在不行駛的條件下，僅依靠發(fā)動機自身的振動，本發(fā)明生產(chǎn)的合金磨屑(微粒)數(shù)量可以超過已有技術(shù)方案中在汽車行駛的條件下所提供微粒數(shù)量的1～2倍。因此，本發(fā)明不僅適用于汽車發(fā)動機，而適用于固定安裝的柴油發(fā)動機。
4.無污染。已有技術(shù)方案的合金含鉛，而本發(fā)明的合金不含鉛，沒有鉛污染的問題。


圖1為本發(fā)明所稱裝置的主視2為本發(fā)明所稱裝置的側(cè)視圖下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細描述如上所述，由于本發(fā)明所稱的裝置依靠發(fā)動機的振動，以及選擇壓縮彈簧的剛度、質(zhì)量塊的重量、端蓋內(nèi)壁的粗糙度，可以生產(chǎn)足夠的合金磨屑(微粒)，因此，無需考慮如何調(diào)整合金成分使其易磨損，可根據(jù)固體潤滑的原理設(shè)計合金，使本發(fā)明所稱之合金的組織和性能更加符合汽缸固體潤滑與密封的要求。為此，在合金的制作時，按原材料的重量取錫約57%，銦約30%，鎵約8%，銻約3%，銅約2%，稀土鈰微量(少于0.1%)，在坩鍋電阻爐中熔煉而成，并將該合金用于本發(fā)明所稱的裝置上。
參考附圖1、2，本發(fā)明所稱的裝置由兩端帶有管接頭(1)的殼體(2)、端蓋(3)、以上述合金為(4)端面的質(zhì)量塊(5，6)、壓縮彈簧(9)組成，端蓋(3)封堵殼體(2)形成一個密閉的容器，為提高端蓋(3)的粗糙度以及有利于合金磨屑(微粒)的排放，在端蓋(3)內(nèi)壁開有溝槽(10)，質(zhì)量塊(5，6)、合金(4)、壓縮彈簧(9)連接為一個整體裝入上述之容器內(nèi)，并能緊貼端蓋(3)的內(nèi)壁滑動，管接頭(1)將該容器豎直地串接于化油向前的進油管路中，其中，質(zhì)量塊(5，6)為一對凸凹配合的金屬塊，質(zhì)量為0.1kg，凸質(zhì)量塊(6)套上張力為4N的壓縮彈簧(9)插入凹質(zhì)量塊(5)內(nèi)并能在其中滑動，質(zhì)量塊(5，6)的兩個自由端有燕尾槽以嵌合合金(4)，壓縮彈簧(9)的張力使合金(4)緊貼端蓋(3)的內(nèi)壁。在質(zhì)量塊(5，6)與進、出油管接頭(1)之間設(shè)置一對彈簧(8)，彈簧(8)與質(zhì)量塊(5、6)構(gòu)成彈簧質(zhì)量塊振子可使質(zhì)量塊(5、6)在封閉容器內(nèi)處于自由振動狀態(tài)，以提高磨損效果。
對于舊車，使用本發(fā)明之前，可通過管接頭(2)添加粒度小于30μm的合金微粒5g。
以下是使用本發(fā)明前后，發(fā)動機性能的平均改善指標節(jié)油率臺架試驗3～5%，汽車道路實驗6～9%，實車試驗3～15%。
汽缸壓縮壓力增加5～20%發(fā)動機功率提高3～10%活塞漏氣量下降30～60%尾氣凈化率CO＝30～60% HC＝30～60%積炭消除率30～60%延長發(fā)動機工作壽命1～2次加速及爬坡度提高5～20%機油消耗降低20～50%
權(quán)利要求
1.一種改善汽缸潤滑與密封的合金，其特征在于由錫、銦、鎵、銅、稀土鈰合成，其中，錫占50～66%，銦占20～35%，鎵占5～10%，銻占3～5%，銅占1.9～4%，鈰少于0.1%。
2.一種改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于由兩端帶有進、出油管接頭(1)的殼體(2)、端蓋(3)、一對以合金(4)為端面的質(zhì)量塊(5，6)以及壓縮彈簧(9)組成，端蓋(3)封堵殼體(2)形成一個密閉的容器，質(zhì)量塊(5，6)、壓縮彈簧(9)連接為一個整體緊貼端蓋(3)的內(nèi)壁裝入上述之容器內(nèi)并能在豎直平面內(nèi)振動，進、出油管接頭(1)將該容器豎直地串接于發(fā)動機化油器前的進油管路中，其中，質(zhì)量塊(5，6)為一對凸凹配合的金屬塊，凸質(zhì)量塊(6)套上壓縮彈簧(9)插入凹質(zhì)量塊(5)內(nèi)并能在其中滑動，質(zhì)量塊(5，6)的自由端固定合金(4)，壓縮彈簧(9)的張力使合金緊貼端蓋(3)的內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于在進、出油管接頭(1)與質(zhì)量塊(5、6)之間設(shè)置一對彈簧(8)，彈簧(8)與質(zhì)量塊(5、6)在封閉容器內(nèi)構(gòu)成彈簧質(zhì)量塊振子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于端蓋(3)的內(nèi)壁有能增強與合金塊(4)摩擦的構(gòu)槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于質(zhì)量塊(5、6)的自由端有燕尾槽(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善汽缸潤滑與密封的合金及裝置，合金由錫、銦、鎵、銻、銅、鈰合成，其中，錫占50～66％，銦占20～35％，鎵占5～10％，銻占3～5％，銅占1.9～4％，稀土鈰少于0.1％。裝置由帶有進、出油管接頭的殼體、端蓋、以上述合金為端面的質(zhì)量塊、壓縮彈簧組成，端蓋封堵殼體形成一個密閉容器，進、出油管接頭將其豎直地串接于發(fā)動機化油器前的進油管路中，質(zhì)量塊與壓縮彈簧連為一體裝入該封閉容器內(nèi)，利用發(fā)動機工作時的振動，使質(zhì)量塊端面的合金與端蓋內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生合金磨損微粒，合金微粒隨燃油進入發(fā)動機汽缸，在活塞環(huán)與缸壁的摩擦面上形成一層固體潤滑膜，改善汽缸的潤滑與密封，從而提高發(fā)動機性能，延長發(fā)動機使用壽命。
文檔編號F01M3/00GK1080326SQ9210468
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月18日
發(fā)明者康淑麗, 余焜 申請人:康淑麗