用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法技术

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。

A Method for Bonding Cylinder Bushing to the Cylinder Chamber of Vehicle Engine Block

The method for bonding the cylinder liner to the cylinder bore of the vehicle engine block includes setting the bonding matrix on one of the outer surface of the cylinder liner and the inner surface of the cylinder bore in the engine block, positioning the cylinder liner in the cylinder bore, and heating the cylinder liner.

【技术实现步骤摘要】
用于将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法
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，当前署名的专利技术人的工作，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。
技术实现思路
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。在另一示例性方面，该方法进一步包括冷却汽缸衬套，且粘结基质在冷却期间与汽缸衬套形成金属间结合。在另一示例性方面，该方法进一步包括冷却汽缸衬套，且粘结基质在冷却期间与发动机机体的缸膛形成金属间结合。在另一示例性方面，加热汽缸衬套包括感应加热汽缸衬套。在另一示例性方面，该方法进一步包括在感应加热汽缸衬套前将感应加热器定位在缸膛内。在另一示例性方面，粘结基质包括锌、铝、铁、镍和铜中的至少一个的合金。在另一示例性方面，汽缸衬套包括钢合金，且发动机机体包括铝合金。在另一示例性方面，汽缸衬套包括铁合金，且发动机机体包括铝合金。在另一示例性方面，粘结基质包括填充材料，该填充材料具有比汽缸衬套和发动机机体较低的熔融温度，且加热汽缸衬套致使填充材料熔融并在钎焊操作中在汽缸衬套和发动机机体之间形成冶金结合。在另一示例性方面，定位汽缸衬套包括将汽缸衬套压在缸膛内的适当位置。在另一示例性方面，该方法进一步包括加工汽缸衬套的内表面。在另一示例性方面，加工包括珩磨汽缸衬套的内表面。以这种方式，可以提供汽缸衬套和车辆发动机机体的缸膛之间的牢固冶金结合，其具有优异的导热性和强的机械性能。汽缸衬套的刚度可以显著地改进，其提供了尺寸稳定性和耐热变形性，这对加工汽缸衬套以及在车辆发动机的操作期间都是有利的。此外，与用于提供钢合金汽缸衬套的其他方法相比，诸如例如在喷膛过程中，获得了钢合金汽缸衬套的优点(诸如与铁衬套相比减少的重量、改进的抗变形性和改进的耐磨损性)，而无其他过程和系统的复杂性和成本。此外，由钢合金管(其被切割以形成多个气缸)提供的钢合金汽缸衬套可以用于本公开，其可进一步降低成本和复杂性。进一步地，通过将与铁汽缸衬套相比较薄的壁部分用于汽缸衬套，汽缸衬套(根据本公开其已经粘结在车辆发动机机体的缸膛内)中的钢的高强度和杨氏模量可以提供减轻的重量。从下文提供的详细描述中，本公开进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和特定示例仅旨在用于说明目的，且不旨在限制本公开的范围。当结合附图时，从详细说明，包括权利要求和示例性实施例中，本专利技术的以上特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。附图说明从详细描述和附图中本公开将变得更容易理解，其中：图1是发动机机体缸膛内的活塞的示意性侧视图；图2是根据本公开的示例性实施例的位于汽缸衬套和发动机机体之间的界面的局部剖视图，其中粘结基质插设在汽缸衬套和发动机机体之间。图3是铝-锌的相图；图4是铁-锌的相图；以及图5是根据本公开的实施例的方法的流程图。具体实施方式图1示出了定位在发动机机体100缸膛130内的活塞110的示意性侧视图。活塞110包括带有一个或多个环120的头部115。汽缸衬套140可以定位在汽缸130内。在内燃机(ICE)的燃烧循环期间，空气/燃料混合物可以提供给ICE的汽缸130。空气/燃料混合物可以被压缩和/或点燃并被燃烧，以经由定位在缸膛130内的活塞提供输出转矩。在ICE的操作期间，汽缸衬套140可以与一个或多个环120和/或活塞头部115接触。汽缸衬套140还可降低和/或防止因与活塞110和/或一种或多种燃料和燃烧气体接触引起的发动机机体100的磨损。由于强度和刚度(例如，拉伸强度和杨氏模量)增强、与活塞环组的高相容性提升，以及磨损率、物理变形和与活塞的摩擦较低，由钢合金形成的汽缸衬套可以拥有优于传统汽缸衬套(诸如灰口铁衬套或先进的热喷涂钢衬套)的优点。特别地，相对于由其他材料诸如例如灰口铸铁形成的汽缸衬套，钢合金的高强度和刚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法，所述方法包括：将粘结基质设置在所述汽缸衬套的外表面和所述发动机机体中的缸膛的内表面中的一个上；将所述汽缸衬套定位在所述缸膛中；以及加热所述汽缸衬套。

【技术特征摘要】
2017.08.15 US 15/6770451.一种将汽缸衬套粘结在车辆发动机机体的缸膛内的方法，所述方法包括：将粘结基质设置在所述汽缸衬套的外表面和所述发动机机体中的缸膛的内表面中的一个上；将所述汽缸衬套定位在所述缸膛中；以及加热所述汽缸衬套。2.根据权利要求1所述的方法，其中在将热量施加到所述汽缸衬套期间所述粘结基质基本上熔融。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括冷却所述汽缸衬套，且其中所述粘结基质在所述冷却期间与所述汽缸衬套形成金属间结合。4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括冷却所述汽缸衬套，且其中所述粘结基质在所述冷却期间与所述发动机机体的所述缸膛形成金属间结合。5.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述汽缸衬套包括感应加热所...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·李，J·杨，D·A·杰拉德，D·J·威尔逊，
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