[发明专利]用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法

说明书

用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法包括将粘结基质设置在汽缸衬套的外表面和发动机机体中的缸膛的内表面中的一个上，将汽缸衬套定位在缸膛中，以及加热该汽缸衬套。

技术领域

本公开涉及一种用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法。

引言

本引言总体上呈现本公开的背景。就其在本引言中所描述的程度而言，当前署名的发明人的工作，以及在提交时可以不另外被视作现有技术的该描述的多个方面，既不明确地也不隐含地被认可为是针对本公开的现有技术。

在内燃机(ICE)的燃烧循环期间，空气/燃料混合物被提供给ICE的发动机机体内的汽缸。空气/燃料混合物被压缩和/或点燃并被燃烧，以经由定位在汽缸内的活塞提供输出转矩。当活塞在汽缸内移动时，活塞与汽缸之间的摩擦以及燃料的存在会磨损并劣化汽缸表面。另外，燃烧压力和活塞侧载荷可能会在缸膛上产生大量的应力。

以往，ICE已经应用汽缸衬套来防止发动机机体磨损或损坏。铝合金可以作为更轻的材料，尤其是当发动机机体由铝合金形成时，但是铝合金耐磨性可能较差。汽缸衬套由各种等级的铸铁(例如，灰口铁)制成。选择铸铁部分是因为它低生产成本、易于制造、导热性令人满意(这使缸膛变形最小化)，以及由于游离石墨(其充当润滑剂并减少与活塞环组的摩擦)的存在而具有的良好的耐磨性。遗憾的是，灰口铁材料可能赋予发动机机体显著的非希望重量，因为它们密度高(例如，＞7.1g/cm³)且壁厚度高(例如，约2mm到4mm)，这是补偿差的机械性质(例如，低强度和低弹性模量)所需的。高壁厚增加了发动机的重量并且可降低整体的车辆燃料效率。进一步地，灰口铁汽缸衬套在使用期间可能易于破裂，这部分是由于可能从铸造过程中遗留的残余应力。

通常，铸铁(或灰口铁)汽缸衬套可以置于发动机机体模具中，然后可以在衬套周围铸造块状材料。以此方式结合到发动机机体中的衬套可以称为现浇汽缸衬套。汽缸衬套与发动机机体之间的粘结可能不足。差的粘结可能会导致衬套与缸体之间的热传递降低、缸膛变形、刚度降低，甚至结构失效，诸如例如衬套和/或发动机机体材料中产生裂缝。另外，虽然从完全铸铁发动机机体切换到具有铸铁汽缸衬套的铝发动机机体导致显著的重量减轻，但是通过使用不同的衬套材料(诸如，例如钢合金)可以获得附加的重量节省。

钢汽缸衬套还可以通过其它过程提供给发动机机体。一个示例性过程称为“就地压制”过程，其中制备具有缸膛的铝合金发动机机体，且钢汽缸衬套被压入或推入缸膛。由于不适当粘合(其与先前参照铁衬套描述的那些类似)，就地压制的钢汽缸衬套也具有缺陷。在一些情况下，钢汽缸衬套的外表面的一部分可能不接触发动机机体的材料，这导致两个表面之间的间隙。衬套和缸体之间的任何间隙可引起多种问题，诸如例如低的传热、低刚度、未容纳的燃烧(还称为“漏气”)等。

热喷涂的钢缸膛已经被认定为灰口铁汽缸衬套的备选，特别是由于由具有薄的多的壁厚度的能力提供的重量节省优点(当使用钢而不是铁时其是可能的)。然而，制造热喷涂的缸膛可能是复杂的且需要昂贵的材料和设备。

创建和维持喷涂的钢涂层对发动机机体基质(其通常包括铸造铝合金)的强粘合性仍颇具有挑战性。需要特殊的缸膛表面活化过程来增强涂层粘合于基体。而且，由于过程和后续制造成本可能是过度的，喷涂的钢涂层是坚硬且脆的。近期还进一步发现，由于薄衬套热损失太多，超薄喷涂涂层钢衬套可引起缸膛热量管理上的问题。

期望提供一种充分地粘附或粘结到缸膛发动机机体基质的汽缸衬套，形成合乎期望的热传递和汽缸完整性，磨损程度降低、变形程度降低，裂缝或其他故障得以降低或避免。

发明内容

在一个示例性方面，用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法包括将粘结基质设置在汽缸衬套的外表面和发动机机体中的缸膛的内表面中的一个上，将汽缸衬套定位在缸膛中，以及加热汽缸衬套。

在另一示例性方面，在将热量施加到汽缸衬套期间粘结基质基本上熔融。