一种带有缸压传感器套筒的气缸盖及其安装方法
技术领域
本发明涉及发动机零部件领域，特别涉及一种带有缸压传感器套筒的气缸盖、一种带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法。
背景技术
目前，在发动机的设计和研发过程中，气缸内压力的测量是一项必须的工作，基于缸内燃烧爆发压力可以对发动机的爆震进行判断，进行热力学分析，并获得发动机的P-V图，因此，缸内压力测量的正确性对保证试验结果的正确性显得尤为重要，为获取发动机运行过程中燃烧室内压力数据，需要在发动机气缸盖上布置缸压传感器。
相关技术中，一种缸压传感器的布置方式是将缸压传感器集成于火花塞上，即将缸压传感器直接安装到气缸盖上的火花塞孔，缸压传感器就固定到气缸盖上，从而达到测试缸压的目的，此种安装方式简便、牢固可靠，同时因受火花塞孔的保护，避免了缸压传感器与润滑油、水的接触，不会产生漏油、漏水等问题。
但是，由于火花塞周围热值大，受高压线圈、高温的影响，缸压传感器采集的数据与实际可能偏差，导致缸压传感器采集的气缸内压力数据不准，并且这种做法往往需要对火花塞做适当的修改，增加了难度及工作量。
发明内容
本发明实施例提供一种带有缸压传感器套筒的气缸盖及其安装方法，以解决相关技术中因受温度影响缸压传感器采集的数据与实际产生偏差，且工作量大、难度大的问题。
第一方面，提供了一种带有缸压传感器套筒的气缸盖，其包括：气缸盖本体，用于密封发动机的气缸；与所述气缸盖本体一体设置的下套筒，其上部设有上套筒安装孔，所述下套筒的下部设有传感器安装孔；上套筒，安装于所述上套筒安装孔；缸压传感器，固定于所述传感器安装孔。
一些实施例中，所述气缸盖本体具有气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板，所述下套筒一体设置于所述气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板上。
一些实施例中，所述下套筒的外圆面设置网格条纹，用于所述下套筒一体设置于所述气缸盖本体过程中的排气。
一些实施例中，所述传感器安装孔的下方设有取压孔。
第二方面，提供了一种如上述的带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法，其包括以下步骤：在所述下套筒下部的传感器安装孔内安装下螺堵，在所述下套筒上部的上套筒安装孔内安装上螺堵；在气缸盖模具下型上放置气道砂芯、油室砂芯和水套砂芯，且所述油室砂芯和水套砂芯上均设有装配孔；将所述下套筒、所述上螺堵、所述下螺堵的组合体穿设在所述油室砂芯和所述水套砂芯对应的装配孔中；将气缸盖模具合模，并浇注成形气缸盖本体，使所述下套筒与所述气缸盖本体成为一个整体；取出所述上螺堵和所述下螺堵，并将上套筒安装至所述上套筒安装孔内，将缸压传感器安装至所述传感器安装孔内。
一些实施例中，在将所述下套筒、所述上螺堵、所述下螺堵的组合体穿设在油室砂芯和水套砂芯对应的装配孔中之前，先将所述组合体放置到加热炉中加热至250℃～400℃。
一些实施例中，在将所述油室砂芯和所述水套砂芯放置于所述气缸盖模具下型上之前，采用砂芯专用锉刀，手工去除所述油室砂芯和所述水套砂芯上的砂子形成所述装配孔，或者通过机加成型所述装配孔。
一些实施例中，在将所述下套筒、所述上螺堵、所述下螺堵的组合体穿设在所述油室砂芯和所述水套砂芯对应的装配孔中后，在所述下套筒与所述装配孔之间的间隙填充石棉。
一些实施例中，在完成所述气缸盖本体的浇注后，先取出所述上螺堵，后取出所述下螺堵。
一些实施例中，在安装所述上套筒之前，将装配好的气缸盖罩安装至所述气缸盖本体上，然后将所述上套筒穿过所述气缸盖罩固定至所述上套筒安装孔内。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种带有缸压传感器套筒的气缸盖、一种带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法，由于将所述下套筒与所述气缸盖本体一体设置，所述缸压传感器固定在所述下套筒的所述传感器安装孔中，所述缸压传感器不需安装在火花塞孔中，所述缸压传感器不易受火花塞中温度的影响，因此，可以采集更准确的压力数据，且不需要对火花塞的结构做修改，工作量小，降低了工作难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种带有缸压传感器套筒的气缸盖的下套筒的剖视示意图；
图2为本发明实施例提供的上螺堵的剖视示意图；
图3为本发明实施例提供的下螺堵的剖视示意图；
图4为本发明实施例提供的气缸盖模具上型合模至气缸盖模具下型后的剖视示意图；
图5为本发明实施例提供的一种带有缸压传感器套筒的气缸盖安装完成后的部分剖视示意图。
图中：1、下套筒；11、取压孔；12、传感器安装孔；121、第二内螺纹；13、上套筒安装孔；131、第一内螺纹；14、下套筒外圆面；15、下套筒下表面；16、下套筒上表面；2、上螺堵；21、第一内六角孔；22、上螺堵排气孔；23、第一外螺纹；24、上螺堵上表面；3、下螺堵；31、第二内六角孔；32、第二外螺纹；33、杆部；34、下螺堵竖向排气孔；35、下螺堵水平排气孔；36、下螺堵下表面；4、气缸盖模具上型；5、油室砂芯；6、水套砂芯；7、气缸盖模具下型；8、上套筒；9、气缸盖罩；10、气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种带有缸压传感器套筒的气缸盖、一种带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法，其能解决相关技术中因受温度影响缸压传感器采集的数据与实际产生偏差，且工作量大、难度大的问题。
参见图1及图5所示，为本发明实施例提供的一种带有缸压传感器套筒的气缸盖，其包括：气缸盖本体，用于密封发动机的气缸；下套筒1，所述下套筒1与所述气缸盖本体一体设置；上套筒8，固定于所述下套筒1的上部；缸压传感器安装于所述下套筒1的下部，用于对发动机气缸内的压力进行测量。
参见图5所示，所述气缸盖本体可以通过浇注成型，且其具有气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板10。
参见图1所示，在一些实施例中，所述下套筒1可以为长筒形，且所述下套筒1可以先通过机加工成型，然后在浇注成型所述气缸盖本体时，将所述下套筒1放置到气缸盖模具上型4与气缸盖模具下型7之间，浇注完成所述气缸盖本体后，所述下套筒1与所述气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板10结合成一个整体，也可以不通过机加工的形式成型所述下套筒1，而是在浇注成型所述气缸盖本体时，将所述下套筒1与所述气缸盖本体一同通过铸造的方式浇注成型；或者先将所述下套筒1和所述气缸盖本体分别单独成型，然后再通过熔接或焊接的方式将其结合为一体。
参见图1所示，在一些可选的实施例中，所述下套筒1的顶部具有一下套筒上表面16，底部具有一下套筒下表面15，且其下部根据需要可以做成圆锥形以更好的适配所述气缸盖本体，所述下套筒1的上部可以设有上套筒安装孔13，用于安装所述上套筒8，所述上套筒安装孔13向上贯穿所述下套筒上表面16，所述上套筒安装孔13的内壁面可以设有第一内螺纹131；所述下套筒1的下部可以设有传感器安装孔12，所述传感器安装孔12与所述上套筒安装孔13连通，且所述传感器安装孔12的内壁面设有第二内螺纹121，所述传感器安装孔12的下方设有与其连通的取压孔11，用于供所述缸压传感器获取所述气缸内的压力，所述取压孔11向下贯穿所述下套筒下表面15，所述上套筒安装孔13、所述传感器安装孔12、所述取压孔11可以均位于所述下套筒1的轴线上，所述下套筒1表面的下套筒外圆面14可以设置网格条纹，所述网格条纹用于所述下套筒1在与所述气缸盖本体浇注成型时进行排气，并且所述网格条纹可以提高所述下套筒1与所述气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板10之间的结合强度；在浇注过程中，所述下套筒上表面16与气缸盖模具上型4相贴合，且所述下套筒上表面16加工成与所述气缸盖模具上型4相匹配的表面，便于其贴合紧密，所述下套筒下表面15与气缸盖模具下型7相贴合，且所述下套筒下表面15加工成与所述气缸盖模具下型7相匹配的表面，便于其贴合紧密。
参见图5所示，在一些可选的实施例中，所述上套筒8下部的外表面可以设有外螺纹，且所述上套筒8可以向下穿过气缸盖罩9安装至所述上套筒安装孔13中，所述上套筒8表面的外螺纹与所述第一内螺纹131配合从而将所述上套筒8安装至所述下套筒1上；所述缸压传感器通过与所述第二内螺纹121螺纹配合，从而安装于所述传感器安装孔12中。
参见图4及图5所示，本发明实施例还提供了一种如上述的带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法，其包括以下步骤：
步骤1：在所述下套筒1下部的传感器安装孔12内安装下螺堵3，在所述下套筒1上部的上套筒安装孔13内安装上螺堵2。
参见图1所示，在一些实施例中，于步骤1之前，可以先机加工成型所述下套筒1，其中，所述下套筒1可以为长筒形，所述下套筒1的顶部具有一下套筒上表面16，底部具有一下套筒下表面15，且其下部可以做成圆锥形，所述下套筒1的上部可以设有上套筒安装孔13，所述上套筒安装孔13向上贯穿所述下套筒上表面16，所述上套筒安装孔13的内壁面可以设有第一内螺纹131；所述下套筒1的下部可以设有传感器安装孔12，所述传感器安装孔12与所述上套筒安装孔13连通，且所述传感器安装孔12的内壁面设有第二内螺纹121，所述传感器安装孔12的下方设有与其连通的取压孔11，所述取压孔11向下贯穿所述下套筒下表面15，所述下套筒1表面的下套筒外圆面14可以设置网格条纹，所述下套筒下表面15可以做成与气缸盖模具下型7相贴合的表面，所述下套筒上表面16可以做成与气缸盖模具上型4相贴合的表面。
参见图5所示，在一些可选的实施例中，于步骤1之前，可以先机加工成型所述上套筒8，所述上套筒8下部的外表面可以设有外螺纹。
参见图2所示，在一些实施例中，于步骤1之前，可以先机加工成型所述上螺堵2，其中，所述上螺堵2的上部可以设有贯穿上螺堵上表面24的第一内六角孔21或一字平口槽，用于安装所述上螺堵2，且自所述第一内六角孔21或一字平口槽的中心可以向下钻设有上螺堵排气孔22，所述上螺堵排气孔22向下贯穿所述上螺堵2的下表面，便于铸造过程中的排气，所述上螺堵2的外表面设有第一外螺纹23，所述上螺堵上表面24可以做成与气缸盖模具上型4相贴合的表面。
参见图3所示，在一些可选的实施例中，于步骤1之前，可以先机加工成型所述下螺堵3，其中，所述下螺堵3可以具有位于上端的操作部，所述操作部内可以设有贯穿下螺堵3上表面的第二内六角孔31或一字平口槽，用于安装所述下螺堵3，所述操作部的外表面设有第二外螺纹32，以及连接于所述操作部下端的杆部33，所述杆部33的直径小于所述操作部的直径，所述杆部33可以具有光滑外表面，自所述杆部33的外表面可以水平向所述杆部33的中心钻设形成下螺堵水平排气孔35，且可以在所述杆部33的外表面水平钻设多圈所述下螺堵水平排气孔35，多圈所述下螺堵水平排气孔35上下间隔设置，本实施例中，优选钻设两圈所述下螺堵水平排气孔35；自所述第二内六角孔31或一字平口槽的中心可以向下钻设下螺堵竖向排气孔34，所述下螺堵竖向排气孔34向下延伸至所述杆部33的最低一圈所述下螺堵水平排气孔35所在的截面上，以使所述下螺堵竖向排气孔34与每圈所述下螺堵水平排气孔35均相通，所述下螺堵竖向排气孔34与多个所述下螺堵水平排气孔35共同组成所述下螺堵3完整的排气孔系，进一步提高铸造过程中气体的排出，所述杆部33的底面具有下螺堵下表面36，所述下螺堵下表面36可以做成与气缸盖模具下型7相贴合的表面。
在一些实施例中，于步骤1中，将所述上螺堵2安装至所述上套筒安装孔13中，且所述第一外螺纹23与所述第一内螺纹131配合，将所述下螺堵3安装至所述传感器安装孔12中，且所述第二外螺纹32与所述第二内螺纹121配合，且安装完成之后，所述杆部33的外表面与所述取压孔11的内壁面之间的间隙保持在0.15～0.30mm之间，便于铸造过程中的排气。
在一些可选的实施例中，于步骤1中，所述上螺堵2用于密封所述下套筒1的上端，所述下螺堵3用于密封所述下套筒1的下端。
步骤2：在气缸盖模具下型7上放置气道砂芯、油室砂芯5和水套砂芯6，且所述油室砂芯(5)和水套砂芯(6)上均设有装配孔。
在一些实施例中，于步骤2之前，在将所述气道砂芯、所述油室砂芯5和所述水套砂芯6放置于所述气缸盖模具下型7上之前，对气缸盖模具上型4和所述气缸盖模具下型7先进行预热。
在一些可选的实施例中，于步骤2之前，在将所述油室砂芯5和所述水套砂芯6放置于所述气缸盖模具下型7上之前，可以采用砂芯专用锉刀，手工去除所述油室砂芯5和所述水套砂芯6上的砂子形成所述装配孔，或者通过机加的方法成型所述装配孔。
在一些实施例中，于步骤2中，所述气道砂芯用于成型气缸盖本体的进气道、排气道。
步骤3：将所述下套筒1、所述上螺堵2、所述下螺堵3的组合体穿设在所述油室砂芯5和所述水套砂芯6对应的装配孔中。
在一些可选的实施例中，于步骤3中，在将所述下套筒1、所述上螺堵2、所述下螺堵3的组合体穿设于所述装配孔中之前，可以先将所述下套筒1、所述上螺堵2、所述下螺堵3的组合体放置到加热炉中加热至250℃～400℃。
在一些实施例中，于步骤3之后，在将所述下套筒1、所述上螺堵2、所述下螺堵3的组合体穿设在所述油室砂芯5和所述水套砂芯6对应的装配孔中之后，若所述装配孔与所述下套筒外圆面14之间的间隙较大，可以在间隙间填充石棉，保证所述下套筒1被固定在所述装配孔中，且所述下套筒下表面15和所述下螺堵下表面36均可以与所述气缸盖模具下型7相贴合，使所述下套筒1的底端密封性较好。
步骤4：将气缸盖模具合模，并浇注成形气缸盖本体，使所述下套筒1与所述气缸盖本体成为一个整体。
参见图4所示，在一些实施例中，于步骤4中，将气缸盖模具合模具体包括：将气缸盖模具上型4、气缸盖模具左型、气缸盖模具右型、气缸盖模具前型、气缸盖模具后型均合模至所述气缸盖模具下型7上。
参见图4所示，在一些可选的实施例中，于步骤4中，在将所述气缸盖模具上型4合模至所述气缸盖模具下型7之后，所述下套筒上表面16和所述上螺堵上表面24均可以与所述气缸盖模具上型4相贴合，使所述下套筒1的顶端密封性较好。
在一些实施例中，于步骤4中，在浇注成形所述气缸盖本体时，所述下套筒外圆面14设置的网格条纹可以便于所述气缸盖本体铸造过程中的排气，同时增强了所述下套筒1与所述气缸盖本体之间的结合强度。
在一些可选的实施例中，于步骤4之后，在浇注成形所述气缸盖本体之后，可以通过震动落砂或者烧砂的方式将所述油室砂芯5和所述水套砂芯6变成砂粒，从而去掉所述油室砂芯5和所述水套砂芯6，所述下套筒1与成型的所述气缸盖本体形成一个整体，且所述下套筒1固定在气缸盖水油道隔板及燃烧室隔板10上。
步骤5：取出所述上螺堵2和所述下螺堵3，并将上套筒8安装至所述上套筒安装孔13内，将缸压传感器安装至所述传感器安装孔12内。
在一些实施例中，于步骤5中，在取出所述上螺堵2和所述下螺堵3时，先取出所述上螺堵2，后取出所述下螺堵3。
参见图5所示，在一些可选的实施例中，于步骤5中，在将所述上套筒8安装至所述上套筒安装孔13内之前，可以先通过注塑、焊接、装配一系列步骤形成合格的气缸盖罩9，再在所述气缸盖罩9上对应需要安装所述上套筒8的位置钻设安装孔，然后将所述气缸盖罩9安装至所述气缸盖本体上，然后再将所述上套筒8穿过所述气缸盖罩9的安装孔固定至所述上套筒安装孔13内，所述上套筒8外表面的外螺纹与所述第一内螺纹131配合，所述上套筒8与所述气缸盖罩9之间可以增加紫铜垫片进行密封，最后将所述缸压传感器安装至所述传感器安装孔12内，所述缸压传感器通过所述第二内螺纹121固定。
本发明实施例提供了一种带有缸压传感器套筒的气缸盖、一种带有缸压传感器套筒的气缸盖的安装方法的原理为：
由于将所述下套筒1与所述气缸盖本体一体设置，在浇注成型所述气缸盖本体时，将所述下套筒1直接预铸在发动机的所述气缸盖本体上，使所述下套筒1与所述气缸盖本体成为一个整体，所述缸压传感器固定在所述下套筒1的所述传感器安装孔12中，所述缸压传感器不需安装在火花塞孔中，使所述缸压传感器不易受火花塞中温度的影响，因此，可以采集更准确的压力数据，且不需要对火花塞的结构做修改，仅需在浇注成型所述气缸盖本体时，在浇注所述气缸盖本体的模具的适当位置放置所述下套筒1，当所述气缸盖本体浇注成型之后，所述下套筒1与所述气缸盖本体也就形成了一体，工序简单快捷，工作量和工作难度小，且所述下套筒1与所述气缸盖本体之间的密封性及结构安全性较可靠。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
