发动机组件及其制造方法技术

提供了诸如发动机组件之类的车辆组件，包括一体式的气缸盖和多个衬套以及聚合物复合壳体。还提供了制造这种车辆组件的方法。

Engine components and their manufacturing methods

A vehicle assembly, such as an engine component, is provided, including an integrated cylinder head and a plurality of bushes and a polymer composite shell. A method of making such a vehicle component is also provided.

【技术实现步骤摘要】
发动机组件及其制造方法
本专利技术涉及用于车辆的发动机组件，其包括一体式气缸盖和衬套组件以及聚合物复合壳体，还涉及制造发动机组件的方法。
技术介绍
本部分提供与本专利技术相关的背景信息，其不一定是现有技术。传统上，用于汽车应用的发动机部件由诸如钢和铁之类的金属制成。金属部件坚固，通常具有良好的延展性、耐久性、强度和耐冲击性。虽然金属已经作为可接受的发动机部件实施，但是它们在重量方面具有明显的缺点，并且降低了重量效率、车辆的性能和动力，从而降低了车辆的燃料经济性。针对增加车辆燃料经济性的重量减轻已经激发了各种轻质金属部件(诸如铝和镁合金的)使用以及轻质增强复合材料的使用。虽然使用这种轻质材料可用来降低总体重量并且通常可以提高燃料效率，但是由于与发动机组件相关联的高操作温度，在发动机组件中使用这种材料时可能会出现问题。例如，与传统的钢或陶瓷材料相比，轻质金属部件还可具有相对高的线性热膨胀系数。在发动机组件中，这种轻质金属的使用可能导致相对于具有较低线性热膨胀系数(例如钢或陶瓷材料)的相邻部件而言在某些热操作条件下的不均匀热膨胀，从而导致部件分离和降低分性能。此外，轻质增强复合材料可能具有强度限制，例如降低的拉伸强度，并且在连续暴露于高温之后它们可能会降解。因此，需要在高温操作条件下具有增强耐久性的轻质发动机组件，以进一步提高操作效率和燃料经济性。
技术实现思路
本部分提供本专利技术的总体概述，而不是对其全部范围或其全部特征的全面公开。在某些方面，本专利技术提供了一种用于车辆的发动机组件。该发动机组件可以包括：多个金属衬套，每个金属衬套限定用于各自容纳活塞的开放式空心圆柱形区域；一体接合至多个金属衬套的金属气缸盖，其中金属气缸盖一体接合至多个金属衬套作为单个部件，或者，金属气缸盖和多个金属衬套是单独的部件，每个部件分别通过紧固件、存在于金属气缸盖和金属衬套上的螺纹、粘合剂和/或焊接一体接合；以及聚合物复合壳体，其围绕金属衬套的外表面的至少一部分且邻近金属气缸盖设置。聚合物复合壳体可以包括聚合物和多种增强纤维以及以下至少一种：用于接收加热和/或冷却发动机组件的流体的多个微通道；或用于加热发动机组件的至少一根丝线。在其他方面，本专利技术提供了一种用于制造发动机组件的方法。该方法可以包括在模具中布置组件。该组件包括：多个金属衬套，每个金属衬套限定各自用于容纳活塞的开放式空心圆柱形区域；以及一体接合至多个金属衬套的金属气缸盖。该方法还可以包括在模具中邻近组件的至少一部分布置部件前体，其中部件前体形成围绕金属衬套的外表面的至少一部分且邻近金属气缸盖设置的聚合物复合壳体。该聚合物复合壳体可以包括聚合物和多种增强纤维。该方法还可以包括：将树脂引入模具中；以及固化树脂以形成聚合物复合壳体。根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。本
技术实现思路
中的描述和具体示例仅仅是为了说明的目的，并不旨在限制本专利技术的范围。附图说明本文描述的附图仅用于所选实施例的说明性目的，而不是所有可能的实现方式，并不旨在限制本专利技术的范围。图1示出了根据本专利技术的某些方面的发动机组件的横截面图。图2示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图3A和图3B示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图4示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图5示出了根据本专利技术的某些方面的发动机组件的横截面图。图6示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图7A-7E示出了根据本专利技术的某些方面的说明聚合物复合材料中的微通道的形成的示意图。图8示出了包括增强纤维和至少一根丝线的聚合物复合材料。图9示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图10A和图10B示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。图11示出了根据本专利技术的某些方面的替代发动机组件的横截面图。在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部分。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。提供示例性实施例，使得本专利技术将是透彻的，并将范围充分传达给本领域技术人员。阐述许多具体细节，诸如特定组合物、组件、装置和方法的示例，以提供对本专利技术实施例的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限制本专利技术的范围。在一些示例性实施例中，不详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。本文使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包容性的，因此表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行，除非特别指明了性能顺序。还应当理解，可以采用附加或替代的步骤。当提及一个元件或层位于另一个元件或层“上”，“接合到”、“连接到”、“附接到”或“耦接到”另一个元件或层时，其可以直接位于另一个元件或层上，接合、连接、附接或耦接到另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当提及元件“直接”位于另一个元件或层上，“直接接合到”、“直接连接到”、“直接附接到”或“直接耦接到”另一个元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应该以类似的方式来解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目中的任何和所有组合。尽管术语第一、第二、第三等在本文可以用来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅可用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。诸如“第一”、“第二”和其他数字术语之类的术语在本文中使用时不意味着序列或顺序，除非上下文明确指示。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不会背离示例性实施例的教导。为了便于描述，在本文中可以使用空间关系相对术语，诸如“内”、“外”、“下面”、“下”、“下部”、“上”、“上部”等，以描述如图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。空间关系相对术语可以旨在包括除了附图中所示的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则描述为在其他元件或特征“下”或“下面”的元件将被定向在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包括上和下方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位)，并且本文使用的空间关系相对描述相应地解释。应当理解，对于“包括”某些步骤、成分或特征的方法、组合物、装置或系统的任何描述，在某些替代变型中，还可以设想这样的方法、组合物、装置或系统也可以“基本上由”列举的步骤、成分或特征组成，使得从中排除实质上改变本专利技术的基本和新颖特征的任何其他步骤、成分或特征。在整个本专利技术中，数值表示对包括与给定值和实施例的微小偏差的范围的近似测量或限制，这些给定值和实施例具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机组件，其包括：多个金属衬套，每个金属衬套限定用于各自容纳活塞的开放式空心圆柱形区域；一体接合至所述多个金属衬套的金属气缸盖，其中，所述金属气缸盖一体接合至所述多个金属衬套作为单个部件，或者，所述金属气缸盖和所述多个金属衬套是单独的部件，每个部件分别通过紧固件、存在于所述金属气缸盖和金属衬套上的螺纹、粘合剂和/或焊接一体接合；以及聚合物复合壳体，其围绕所述金属衬套的外表面的至少一部分且邻近所述金属气缸盖设置，其中，所述聚合物复合壳体包括聚合物和多种增强纤维以及以下至少一种：(i)用于接收加热和/或冷却所述发动机组件的流体的多个微通道；或(ii)用于加热所述发动机组件的至少一根丝线。

【技术特征摘要】
2016.08.01 US 15/2250661.一种发动机组件，其包括：多个金属衬套，每个金属衬套限定用于各自容纳活塞的开放式空心圆柱形区域；一体接合至所述多个金属衬套的金属气缸盖，其中，所述金属气缸盖一体接合至所述多个金属衬套作为单个部件，或者，所述金属气缸盖和所述多个金属衬套是单独的部件，每个部件分别通过紧固件、存在于所述金属气缸盖和金属衬套上的螺纹、粘合剂和/或焊接一体接合；以及聚合物复合壳体，其围绕所述金属衬套的外表面的至少一部分且邻近所述金属气缸盖设置，其中，所述聚合物复合壳体包括聚合物和多种增强纤维以及以下至少一种：(i)用于接收加热和/或冷却所述发动机组件的流体的多个微通道；或(ii)用于加热所述发动机组件的至少一根丝线。2.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，当所述金属气缸盖和所述多个金属衬套是单独的部件且每个部件分别通过紧固件、存在于所述金属气缸盖和金属衬套上的螺纹、粘合剂和/或焊接一体接合时，所述发动机组件还包括一体地接合至所述金属衬套且邻近所述气缸盖的金属板。3.根据权利要求1所述的发动机组件，其中，所述聚合物复合壳体中的聚合物包括热塑性树脂或热固性树脂，并且所述多种增强纤维是选自由以下构成的组中的纤维：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、有机纤维、...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·科波拉，H·G·起亚，P·M·纳吉特，R·P·达雷特，M·A·波特，
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