具有含铁加强汽缸体的轻质内燃发动机制造技术

本发明专利技术的实施例提供一种内燃发动机(110)，其包括第一材料制造的具有多个汽缸(125)的汽缸体和第二材料制造的插入件(500)，所述第二材料具有比第一材料更大的刚性和更低的热膨胀系数且就地铸造到汽缸体(120)中，其中插入件(500)包括：用于汽缸体(120)的每一个汽缸(125)的栓接锚固件(502)，所述栓接锚固件具有适于被汽缸盖螺钉(131)接合以将汽缸盖(130)固定到汽缸体(120)的第一螺纹孔(503)和适于被帽螺钉(601)接合以用于将主轴承帽(600)固定到汽缸体(120)的第二螺纹孔(504)，和润滑通道(510)，连接到多个锚固件(502)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃发动机，具有例如铝或铝合金这样轻质材料制造的汽缸体的内燃发动机。具体说，本专利技术涉及内燃发动机，其具有所述轻质材料制造的汽缸体，其包括更重或更刚性的材料(例如含铁材料，例如铸铁或钢)制造的加强插入件。
技术介绍
已知的，铝或铝合金铸造的汽缸体具有的主要优点是，它们与含铁材料相比重量轻，因此提供在内燃发动机中获得高功率/重量比的可能性，而同时它们不如含铁材料那样强且也不能承受发动机运行时遇到的应力。尽管轻质金属制造的汽缸体用于具有中低功率的内燃发动机，其中通过燃烧而在汽缸体的汽缸中产生的气体压力通常不超过180-200bar的超过，但是对于高功率内燃发动机它们尤其承受应力，其中通过燃烧产生的气体压力超过200bar。具体说，经历尤其高应力的内燃发动机的两部分是：汽缸体和汽缸盖之间的连接部，所述汽缸盖与活塞协作以限定燃烧室；和支撑曲轴轴承的汽缸体的下部部分和支撑所述轴承的下部部分的相关轴承帽之间的连接部，所述轴承在汽缸体的下部部分处栓接在汽缸体上。为了改善汽缸体的刚性，已知的是汽缸体包括轻质金属且包括加强插入件，例如插入模制的含铁骨架，其用更重和更刚性的金属制造，例如用铸铁。然而，加强骨架形成阻隔件，用于在通常限定在构成汽缸体的轻质金属中限定的润滑通道和要被润滑的轴承之间连接，这会造成制造轴承润滑回路的结构很复杂且困难。本专利技术的实施例的目的由此是提供内燃发动机，具体是通过更重和更刚性的材料制造的插入件加强的轻质材料制造的汽缸体，能高效、简单且容易地制造轴承润滑回路的结构。这些和其他目标通过本专利技术实施例实现，其具有在独立权利要求中所述的特征。从属权利要求限定了优选和/或尤其有利的方面。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种内燃发动机，其包括第一材料制造的具有多个汽缸的汽缸体和第二材料制造的插入件，所述第二材料具有比第一材料更大的刚性和更低的热膨胀系数且就地铸造到汽缸体中，其中插入件包括：用于汽缸体的每一个汽缸的栓接锚固件，所述栓接锚固件具有适于被汽缸盖螺钉接合以将汽缸盖固定到汽缸体的第一螺纹孔和适于被帽螺钉接合以用于将主轴承帽固定到汽缸体的第二螺纹孔，和润滑通道，连接到多个锚固件。由于该方案，润滑回路和加强骨架两者构成模制插入件，其用更重且更刚性的材料制造，其是通过同一铸造过程在汽缸体汇总就地铸造的单体部件。因此，所述插入件能高效、简单且容易地制造轴承润滑回路的结构，其不需要特别的机加工过程，但是可以直接通过单次铸造来制造。而且，轴承润滑回路(例如润滑通道)可以更刚性且更能抵抗压力应力，降低通道的内部变形，由此允许润滑剂消耗方面的优点和减少二氧化碳(CO2)的排放，而没有轻质汽缸体总重量的显著降低。根据一实施例，插入件可以包括用于每一个汽缸的上弓形梁，其与主轴承帽一起限定环形主轴承支撑部。根据本专利技术的该方面，-上弓形梁提供热膨胀控制且承受来自轴承帽螺钉的载荷，该螺钉经过每一个轴承帽且直接螺纹旋拧到插入件的每一个相应第二螺纹孔中，由此增加刚性，使得重量最小化，且限制热失配。具体说，主轴承帽通常用与插入件同样的更刚性且更重的材料制造，上弓形梁和下主轴承帽可以具有相同热膨胀系数，降低环形主轴承支撑部的热变形和失配。根据本专利技术的一实施例，插入件可以包括用于每一个汽缸的润滑剂流道，所述润滑剂流道将润滑通道连接到主轴承。本专利技术的该方面提供简单且实用的方案，以设计润滑回路结构，用于轴承的润滑和制造润滑回路，限制了润滑回路和汽缸体制造中的成本。而且，轴承润滑回路的润滑通道也通过同样的构成插入件的单体部件制造，其就地铸造在汽缸体中且包括润滑通道，润滑通道可以更刚性且更能抵抗压力应力，减少通道的内部变形，且由此允许润滑剂消耗方面的优点和减少二氧化碳(CO2)的排放物，而没有轻质汽缸体总重量的显著降低。根据进一步实施例，润滑剂流道可以从润滑通道延伸到上弓形梁。以此方式，润滑剂流道结构可以简单且实用，而不需要特定的机加工工作并允许轴承的高效润滑。根据本专利技术的一方面，插入件可以包括用于每一个汽缸的两个栓接锚固件，其每一个设置到上弓形梁的相应端部。以此方式，通过轴承帽螺钉和汽缸盖螺钉造成的夹持载荷可以有效地分布在插入件上，所述插入件限定发动机缸体的刚性骨架。根据进一步实施例，插入件可以加强支板，所述加强支板将每一个锚固件连接到上弓形梁的相应端部。以此方式，出于如上所述的相同原因，其允许插入件上更高效的载荷分配和环形主轴承支撑部的更高效热膨胀控制。再次，根据进一步实施例，每一个润滑剂流道可以经过加强支板中之一。本专利技术的该方面提供了简单、紧凑且实用的方案，以设计润滑回路结构并用于制造其润滑剂通道。根据本专利技术的一方面，锚固件的第一孔和第二孔可以没有轴向对准。由于该方案，可以基于机械和载荷承受方面的需求，实现分别在汽缸盖和轴承帽中汽缸盖螺钉和轴承帽螺钉布置的更大设计自由度。出于如上所述的相同原因，替换地或额外地，锚固件的第一孔和第二孔可以轴向对准。根据本专利技术的一方面，锚固件可以包括多个第一和/或第二孔。具体说，可以研究并调整锚固件设计，以用于满足具体内燃发动机结构所需的每种载荷和螺钉紧固情况。根据本专利技术的一方面，锚固件可以具有细长形状，其具有平行于汽缸的纵向轴线的纵向轴线，第一孔和第二孔分别位于锚固件的上自由端部和下自由端部纵向轴线。由于该方案，螺钉载荷可以沿锚固件分布，确保更大的刚性和高效载荷承受和平衡性。根据本专利技术一方面，第一材料可以包括铝或就是铝和/或第二材料可以包括含铁金属或就是含铁金属。由于这些方案，内燃发动机设计可以具有高载荷承受能力，同时允许重量最小化。本专利技术的进一步实施例提供一种汽车系统，具体是载客轿车，包括如上所述的内燃发动机。附图说明参考附图通过例子描述各种实施例，其中:图1显示了汽车系统；图2是属于图1的汽车系统的内燃发动机的横截面；图3是内燃发动机的示意性三向视图；图4是图3的内燃发动机的截面图；图5是图3的内燃发动机的就地铸造到汽缸体中的插入件的示意性三向视图；图6是沿图4的平面VI-VI的插入件截面图。具体实施方式一些实施例可以包括汽车系统100，如图1和2所示，其包括内燃发动机(ICE)110，所述内燃发动机具有汽缸体120，所述汽缸体限定至少一个汽缸125，所述至少一个汽缸具有联接为让曲轴145旋转的活塞140。汽缸盖130与活塞140协作以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)设置在燃烧室150中且被点燃，形成的热膨胀排出气体造成活塞140的往复运动。通过至少一个燃料喷射器160提供燃料，且通过至少一个进入口210提供空气。从与高压燃料泵180流体连通的燃料分配管170以高压向燃料喷射器160提供燃料，所述高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料压力。汽缸125每一个具有至少两个阀215，所述阀通过凸轮轴135促动，所述凸轮轴与曲轴145实时地旋转。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150且交替地允许排出气体通过端口220离开。在一些例子中，凸轮相位器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。空气可以通过进气歧管200分配到空气进气口(一个或多个)210。空气进气管道205可以从周围环境将空气提供到进气歧管200。在其他实施例中，可以设置节流阀3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机(110)，包括第一材料制造的具有多个汽缸(125)的汽缸体(120)和第二材料制造的插入件(500)，所述第二材料具有比第一材料更大的刚性和更低的热膨胀系数且就地铸造到汽缸体(120)中，其中插入件(500)包括：用于汽缸体(120)的每一个汽缸(125)的栓接锚固件(502)，所述栓接锚固件具有适于被汽缸盖螺钉(131)接合以将汽缸盖(130)固定到汽缸体(120)的第一螺纹孔(503)和适于被帽螺钉(601)接合以用于将主轴承帽(600)固定到汽缸体(120)的第二螺纹孔(504)，和润滑通道(510)，连接到多个锚固件(502)。

【技术特征摘要】
2015.04.23 GB 1506981.81.一种内燃发动机(110)，包括第一材料制造的具有多个汽缸(125)的汽缸体(120)和第二材料制造的插入件(500)，所述第二材料具有比第一材料更大的刚性和更低的热膨胀系数且就地铸造到汽缸体(120)中，其中插入件(500)包括：用于汽缸体(120)的每一个汽缸(125)的栓接锚固件(502)，所述栓接锚固件具有适于被汽缸盖螺钉(131)接合以将汽缸盖(130)固定到汽缸体(120)的第一螺纹孔(503)和适于被帽螺钉(601)接合以用于将主轴承帽(600)固定到汽缸体(120)的第二螺纹孔(504)，和润滑通道(510)，连接到多个锚固件(502)。2.如权利要求1所述的内燃发动机(110)，其中插入件(500)包括用于每一个汽缸(125)的上弓形梁(505)，所述上弓形梁与主轴承帽(600)一起限定环形主轴承支撑部(602)。3.如前述任一项权利要求所述的内燃发动机(110)，其中插入件(500)包括针对每一个汽缸(125)的润滑剂流道(511)，所述润滑剂流道将润滑通道(510)连接到主轴承(603)。4.如权利要求3所述的内燃发动机(110)，其中润滑剂流道(511)从润滑通道(510)延伸到上弓形梁(505)。5.如前述权利要求2-4中任一项所述的内燃发动机(110)，其中插入件(500)包括针对每一个汽缸(125)的两个栓接锚固件(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：L马戈，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US