[发明专利]纤维增强陶瓷基复合材料内燃机气缸盖和气缸盖衬套

说明书

本发明涉及内燃机部件，具体涉及内燃机全陶瓷气缸盖或纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套，包括结构纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖。

典型的内燃机具有由一个或多个气缸组成的气缸体，随着气缸中燃料的燃烧，活塞在气缸中上下运动。如图1、2所示，气缸由气缸盖10盖住并封闭。在压缩条件下，燃料燃烧产生动能及热能。因此，内燃机部件可能会变得非常热。为防止出现过热导致金属损伤、润滑油分解、部件过度热膨胀造成内燃机卡住的问题，需要将热量导出以便使内燃机的运行温度限定在设计标准内。通常采用两种方法中的一种进行导热。如图1所示，气缸盖10可以在其中配置冷却液套12，其中，冷却液套12经由连接管30、32接通在气缸体和风冷散热装置之间循环的水。如图2所示，气缸盖10可以有一些散热片14，这些散热片具有较大的散热面积，直接向流经散热片的空气辐射热量。由于在运行环境中产生的高热负荷要与容许的发动机罩内温度要求相适应，所以摩托车、割草机等适合于采用散热片14，而轿车、卡车等适合于采用冷却液套12。另外，冷却液套12还为汽车供暧、通风及空调(HVAC)系统提供热源。

因此，本发明的目的是提供一种内燃机陶瓷气缸盖或结构纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套，用于考虑降低气缸盖外表面温度水平的内燃机。

本发明的另一个目的是为安装在发动机罩内的发动机提供一种陶瓷气缸盖或结构纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套，从而使汽车中的其它系统不受辐射热的伤害。

本发明的再一个目的是为需向客厢供热系统输送热水的发动机提供一种陶瓷气缸盖或结构纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套。

通过参照附图阅读下文中的说明，本发明的其它目的和优点将变得更加明确。

借助于本发明内燃机陶瓷气缸盖和陶瓷气缸盖衬套可以实现上述目的，本发明包括由充满处于陶瓷状态的预陶瓷树脂(pre-ceramic resin)的普通纤维体系构成的气缸盖和将气缸盖热量导出的装置。

在优选实施例中，将气缸盖热量导出的装置取决于所设计内燃机的特定应用。典型的汽车内燃机通常采用液体冷却系统将过多的热量从气缸盖中导出，同时也可为客厢供热系统提供热源；而小型通用内燃机通常采用风冷方式。

在一个实施例中，将热量从气缸盖中导出的装置包括在气缸盖上表面上形成的散热片，从而将热量导入叶片周围的空气中。

在另一个实施例中，将热量从气缸盖上表面导出的装置由安装在气缸盖上表面上的金属散热装置构成，金属散热装置包括将热量导入叶片周围空气中的散热片。

在产生副产品热水的实施例中，将热量从气缸盖中导出的装置包括在气缸盖上表面上形成的金属冷却液套，其中，冷却液套具有进水管和出水管，内燃机冷却液或在客厢供热系统中使用的其它液体流经它们。本实施例装置可以在陶瓷气缸盖上直接铸造成形。

第四实施例是水冷气缸盖中使用的可粘结纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套。

第五实施例是风冷气缸盖中使用的机械夹紧的纤维增强陶瓷基复合材料气缸盖衬套。

图1是现有技术气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖具有冷却液套，是在汽车中典型应用的代表；

图2是现有技术气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖采用风冷方式，是在小型通用内燃机中的典型应用；

图3是本发明第一实施例陶瓷气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖具有整体式风冷散热片；

图4是本发明第二实施例陶瓷气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖具有作为附加部件用螺栓连接在气缸盖上的金属风冷散热片；

图5是本发明第三实施例陶瓷气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖安装有铸造金属冷却液套；

图6是本发明第四实施例陶瓷气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖安装有铸造金属冷却液套；

图7是本发明第五实施例陶瓷气缸盖的简化横剖视图，该气缸盖安装有铸造金属冷却液套。