專利名稱：改善汽缸潤滑與密封的合金及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機汽缸及氣門的潤滑與密封技術，特別是能產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明的一種提高發動機性能的合金，這種合金由錫、鉛、銦、鎵按適當的配比在坩鍋中冶煉而成，其特點是質脆、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，改善了發動機的動力與排放性能。然而，該技術存在不少缺陷，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生大量的合金微粒，因此合金設計的硬度(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時，合金將熔化而使潤滑性能下降;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，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。
本發明的目的在于為克服上述技術的缺陷，設計了一種霧化后附著在汽缸內壁上耐磨損、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。
本發明的目的通過以下措施實現本發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點，因此摩擦系數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計了一個裝置。考慮到發動機工作時頻繁的加速度主要沿豎直方向發生，根據這一特點，該裝置利用發動機的這種振動產生磨屑(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量塊的合金端面能夠緊貼端蓋的內壁滑動，管接頭將該容器豎直地串接在發動機化油器前的進油管路中。
當發動機工作時，由于豎直方向的振動，合金與端蓋發生摩擦，產生合金磨屑(微粒)，合金亦不斷減少，但在壓縮彈簧的作用下，質量塊的合金端面始終能與端蓋內壁保持接觸，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、質量塊的重量以及端蓋內壁表面的粗糙度，可以改變合金微粒的生產量。
本發明的優點1.潤滑密封效果好。本發明所稱的合金熔點及耐磨性高于已有技術方案中的合金，高溫下有較高的承載能力在汽缸與活塞環的摩擦面上，特別是活塞運動到上止點附近的高溫低速區，合金不熔化，得以充分發揮固體潤滑劑的優點，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;發動機試驗表明一次性向進油管路中添加合金微粒，發動機缸壓有增加以及隨后逐漸下降的過程，比已有技術，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。現有技術方案生產的合金磨屑(微粒)首先在汽油箱中擴散，再經油管進入汽缸，合金損耗大，本發明生產的合金磨屑(微粒)直接進入油缸，不僅時間短，見效快，而且幾乎沒有損失，利用率高。
3.適用面廣。已有技術方案中，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、滾動或撞擊而產生，而本發明是依靠發動機工作時的振動產生磨屑(微粒)。試驗表明，汽車在不行駛的條件下，僅依靠發動機自身的振動，本發明生產的合金磨屑(微粒)數量可以超過已有技術方案中在汽車行駛的條件下所提供微粒數量的1～2倍。因此，本發明不僅適用于汽車發動機，而適用于固定安裝的柴油發動機。
4.無污染。已有技術方案的合金含鉛，而本發明的合金不含鉛，沒有鉛污染的問題。
圖1為本發明所稱裝置的主視2為本發明所稱裝置的側視圖下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細描述如上所述，由于本發明所稱的裝置依靠發動機的振動，以及選擇壓縮彈簧的剛度、質量塊的重量、端蓋內壁的粗糙度，可以生產足夠的合金磨屑(微粒)，因此，無需考慮如何調整合金成分使其易磨損，可根據固體潤滑的原理設計合金，使本發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明所稱的裝置上。
參考附圖1、2，本發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)內壁開有溝槽(10)，質量塊(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，并能緊貼端蓋(3)的內壁滑動，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，質量塊(5，6)為一對凸凹配合的金屬塊，質量為0.1kg，凸質量塊(6)套上張力為4N的壓縮彈簧(9)插入凹質量塊(5)內并能在其中滑動，質量塊(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)的內壁。在質量塊(5，6)與進、出油管接頭(1)之間設置一對彈簧(8)，彈簧(8)與質量塊(5、6)構成彈簧質量塊振子可使質量塊(5、6)在封閉容器內處于自由振動狀態，以提高磨損效果。
對于舊車，使用本發明之前，可通過管接頭(2)添加粒度小于30μm的合金微粒5g。
以下是使用本發明前后，發動機性能的平均改善指標節油率臺架試驗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，質量塊(5，6)、壓縮彈簧(9)連接為一個整體緊貼端蓋(3)的內壁裝入上述之容器內并能在豎直平面內振動，進、出油管接頭(1)將該容器豎直地串接于發動機化油器前的進油管路中，其中，質量塊(5，6)為一對凸凹配合的金屬塊，凸質量塊(6)套上壓縮彈簧(9)插入凹質量塊(5)內并能在其中滑動，質量塊(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)的內壁。
3.根據權利要求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)與質量塊(5、6)之間設置一對彈簧(8)，彈簧(8)與質量塊(5、6)在封閉容器內構成彈簧質量塊振子。
4.根據權利要求2所述改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于端蓋(3)的內壁有能增強與合金塊(4)摩擦的構槽。
5.根據權利要求2所述改善汽缸潤滑與密封的裝置，其特征在于質量塊(5、6)的自由端有燕尾槽(10)。
全文摘要
本發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動機化油器前的進油管路中，質量塊與壓縮彈簧連為一體裝入該封閉容器內，利用發動機工作時的振動，使質量塊端面的合金與端蓋內壁摩擦產生合金磨損微粒，合金微粒隨燃油進入發動機汽缸，在活塞環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，從而提高發動機性能，延長發動機使用壽命。
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 優先權日1992年6月18日
發明者康淑麗, 余焜 申請人:康淑麗