[发明专利]用于涂覆排气口的方法和用于执行该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的、用于涂覆排气口的方法和用于执行该方法的设备。

背景技术

US 5,987,882公开了一种发动机，该发动机在多个部分上涂覆有一个层，例如绝热涂层。特别地，排气歧管及涡轮增压器之前的管路的内表面被涂覆，可选地，气缸盖的其它区域也可被涂覆，从而提供温度升高的排气，这能够提高涡轮增压器的效率。已经提出了为这些内表面施加涂层的各种沉积技术，例如，先利用可溶性前体的溶液进行浸渍，然后进行热分解或化学分解；热喷涂工艺，例如，火焰喷涂或等离子喷涂；或者通过施加浆液，然后利用热处理来干燥。然而，在利用可溶性前体和/或浆液进行湿法涂覆之后的后处理比较耗时，并且部件的处理很费力。此外，某些待涂覆的表面呈现出复杂的几何形状。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于涂覆排气口的复杂内表面的方法，该方法提供了材料的可靠喷涂。另一个目的是提供一种用于执行该方法的设备。

通过独立权利要求中的特征来实现这些目的。其它权利要求和描述公开了本发明的有利实施例。

提出了一种用于涂覆气缸的至少一个排气口的方法，该至少一个排气口布置在内燃机的气缸盖内，其中所述排气口将气缸连接到排气系统。通过从气缸侧和排气系统侧喷射材料，来至少部分地对限定所述至少一个排气口的所述气缸盖的一个或多个表面部分进行涂覆。

排气口在入口和出口之间具有弯曲形状。通过从两侧涂覆排气口，能够以高的涂覆质量来涂覆复杂形状的排气口。与诸如湿法涂覆等的、必须对气缸盖进行后处理的其它涂覆技术相比，喷射涂覆能够容易地实施并具有可复制性。能够避免对发动机(尤其是燃烧室内)进行几何修改。当将涂层施加到成品部件时，能够避免改变发动机部件的铸造工艺。

利用产生高绝热性的绝热涂层，能够实现对排气口的较高覆盖率。优选地，涂层材料可以是热障涂层，该热障涂层减少或消除了从热排气到气缸盖和/或发动机的热传递。可以在单个步骤内将该材料喷射至最高达数百微米的厚度。优选地，该涂层可以是通过等离子喷涂而施加的热障涂层。可选地，可以在施加表涂层之前先沉积出底涂层。该表涂层优选是陶瓷绝热材料，例如，氧化钇稳定的氧化锆(Y2O3-ZrO2)；以及氧化镁稳定的氧化锆(MgO-ZrO2)、氧化钙稳定的氧化锆(CaO-ZrO2)、二氧化铈稳定的氧化锆(CeO2-ZrO2)-稳定的氧化锆(ZrO2-ZrO2)；以及锆石(ZrSiO4)、锆酸盐(例如CaZrO3)、钛酸盐(例如CaTiO3)等。

因此，排气在进入涡轮增压器时处于高温下。由此可以为涡轮增压器提供更多能量，使其能够提供更多能量来驱动用于对空气进行压缩的压缩机，以用于发动机内的燃烧过程。

根据本发明的一个有利实施例，通过分开地涂覆至少一个排气口的第一部分和第二部分，能够至少部分地涂覆所述至少一个排气口。对于该排气口的每一个部分，均能够以受控方式对排气口的壁进行涂覆。通过分开地涂覆入口区域和出口区域，能够以高的涂覆质量对复杂形状的排气口进行涂覆。

根据本发明的另一有利实施例，能够利用由第一喷枪供应的材料来涂覆所述排气口的第一部分。根据一个有利的改进，对该第一部分进行涂覆的第一喷枪可以定位在排气口的外部。优选地，对排气口的第一部分进行涂覆的材料可以沿着与第一喷枪的纵向延伸相对应的方向喷涂。有利地，所述喷枪能够围绕与该喷涂方向相交地布置的轴线旋转。

根据本发明的另一优选实施例，能够利用由第二喷枪供应的材料来涂覆所述排气口的第二部分。根据一个有利的改进，可以从排气口的内部供应用于对排气口的第二部分进行涂覆的材料。优选地，用于对排气口的第二部分进行涂覆的材料可以相对于与第二喷枪的纵向延伸相对应的方向成一定角度地喷涂。有利地，第二喷枪能够围绕与其纵向延伸平行地布置的轴线旋转。第一喷枪和第二喷枪可以同时操作或依次操作。同时操作缩短了涂覆所述一个或多个排气口所需的过程时间。依次操作允许用较不复杂的设备来进行所述一个或多个排气口的涂覆。

根据本发明的又一优选实施例，与用于涂覆所述第二部分的材料相比，用于涂覆所述第一部分的材料能够以更高的喷涂速率进行喷涂。在发动机工作期间，所述第一部分承受了较高的热负荷，从而厚涂层提高了排气口的绝热性能。因此，根据本发明的另一优选实施例，有利的是，与涂覆所述排气口的排气歧管侧的所述第二部分相比，能够以更高的喷涂速率来涂覆气缸盖的向火侧的所述第一部分。