CN106168181A - 用于发动机的复合汽缸体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于发动机的复合汽缸体。用于发动机的汽缸体包括:第一复合部分,具有邻近于第一凹腔的第一表面;第二复合部分,具有邻近于第二凹腔的第二表面;汽缸套,被第一凹腔和第二凹腔容纳并定位在第一部分和第二部分之间。第一表面适于沿着延伸通过汽缸套的平面与第二表面配合。
Description
技术领域
各个实施例涉及一种用于内燃发动机的复合汽缸体。
背景技术
通常,用于内燃发动机的传统汽缸体在通常被称为整体铸造(mono-blockcasting)的工艺中由金属或金属合金形成。在整体铸造中,汽缸体被形成为单个铸模并在诸如砂铸或压铸的工艺中固化为一个独立的铸件。近来,为了减轻重量,已经探索由复合材料形成发动机的汽缸体。由于汽缸体中各种厚度的硬化速度不同、复合材料和任何汽缸体镶块之间的热膨胀率不同以及形成复杂内部形状存在困难,因此在将复合汽缸体形成为整体铸件时存在问题。
发明内容
在实施例中,一种汽缸体设置有:第一复合板,具有邻近于第一凹腔的第一表面;第二复合板,具有邻近于第二凹腔的第二表面;汽缸套,被第一凹腔和第二凹腔容纳并定位在第一复合板和第二复合板之间。第一表面适于沿着延伸通过汽缸套的平面与第二表面配合。
在另一实施例中,提供一种形成复合汽缸体的方法。将粘合剂施加到第一复合板的第一表面和邻近于第一表面的第一凹腔的一部分。将粘合剂施加到第二复合板的邻近于第二表面的第二凹腔的一部分。将汽缸套定位在第一复合板和第二复合板之间。将第一复合板和第二复合板彼此结合,使得汽缸套被第一凹腔和第二凹腔容纳,第一表面与第二表面配合并且第一凹腔的所述一部分以及第二凹腔的所述一部分与汽缸套配合。
在又一实施例中,一种发动机设置有汽缸体,所述汽缸体具有支撑成组的汽缸套的相对的第一复合侧板和第二复合侧板,所述汽缸套沿汽缸体的纵向轴线形成邻近的汽缸孔。第一侧板和第二侧板沿着延伸通过汽缸套的平面配合。第一侧板和第二侧板协作以限定汽缸体的平台面和汽缸体内的流体通道。
附图说明
图1示出了被构造为实施所公开的实施例的内燃发动机的示意图;
图2示出了根据实施例的发动机的汽缸体处于组装构造的透视图;
图3示出了图2的汽缸体处于拆卸构造的透视图;
图4示出了图2的汽缸体的第一复合板的透视图;
图5示出了图2的汽缸体的第二复合板的透视图;
图6示出了用于图2的汽缸体的汽缸套的透视图;
图7示出了用于图2的汽缸体的另一汽缸套的透视图;
图8示出了根据实施例的提供发动机的复合汽缸体的方法的流程图。
具体实施方式
根据需要,在此公开本发明的详细实施例;然而,应当理解,所公开的实施例仅是本发明的示例,本发明可采用各种和替代的形式实施。附图不一定按比例绘制;一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此,在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制,而仅作为教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。
图1示出了内燃发动机20的示意图。发动机20具有多个汽缸22,图中示出了一个汽缸。发动机20可包括以各种方式(包括直列式构造和V形构造)布置的多个汽缸。发动机20具有与各个汽缸22相关联的燃烧室24。汽缸22由汽缸壁32和活塞组件34形成。活塞组件34被连接到曲轴36。燃烧室24与进气歧管38和排气歧管40流体连通。进气门42控制从进气歧管38到燃烧室24中的流动。排气门44控制从燃烧室24到排气歧管40的流动。进气门42和排气门44可以以本领域已知的各种方式操作以控制发动机的运转。
燃料喷射器46将燃料从燃料系统直接输送到燃烧室24中,因此发动机为直喷式发动机。发动机20可以使用低压或高压燃料喷射系统,或者在其它示例中可使用进气道喷射系统。点火系统包括火花塞48,其被控制为以火花的形式提供能量而点燃燃烧室24中的燃料空气混合物。在其它实施例中,可使用其它的燃料输送系统和点火系统或技术,包括压缩点火。
发动机20包括控制器和被配置为将信号提供给控制器用以控制输送至发动机的空气和燃料、点火正时、发动机输出的功率和扭矩等的各种传感器。发动机传感器可包括但不限于排气歧管40中的氧传感器、发动机冷却剂温度传感器、加速踏板位置传感器、发动机歧管压力(MAP)传感器、用于曲轴位置的发动机位置传感器、进气歧管38中的空气质量传感器、节气门位置传感器等。
在一些实施例中,发动机20被用作车辆(诸如传统车辆或启动-停止车辆)中唯一的原动机。在其它实施例中,发动机可用于混合动力车辆中,在混合动力车辆中,附加的原动机(诸如电机)可用于提供额外的动力以推进车辆。
每个汽缸22在包括进气冲程、压缩冲程、点火冲程和排气冲程的四冲程循环下工作。在其它示例中,发动机可使用二冲程循环工作。在进气冲程中,进气门42打开且排气门44关闭,同时活塞组件34从汽缸22的顶部移动到汽缸22的底部,以将空气从进气歧管引入到燃烧室。活塞组件34在汽缸22的顶部的位置通常被称为上止点(TDC)。活塞组件34在汽缸的底部的位置通常被称为下止点(BDC)。
在压缩冲程期间,进气门42和排气门44关闭。活塞34从汽缸22的底部朝着顶部移动以压缩燃烧室24内的空气。
然后,燃料被引入到燃烧室24中并被点燃。在示出的发动机20中,燃料被喷射到燃烧室24中,然后使用火花塞48被点燃。在其它示例中,可以使用压缩点火将燃料点燃。
在膨胀冲程期间,燃烧室24中被点燃的燃料空气混合物膨胀,从而使活塞34从汽缸22的顶部移动到汽缸22的底部。活塞组件34的运动使曲轴36产生相应运动,并使发动机20输出机械扭矩。产生膨胀冲程的燃烧过程导致发动机20上的负荷和力。燃烧室24中的燃烧事件产生的发动机上的力将力施加在活塞34的顶面50上,并且至少一部分力沿着连杆52向下传输至主轴承和曲轴36。在主轴承上的力可以称为反作用力。燃烧室24内的燃烧事件还在汽缸盖62上产生力,这对发动机缸盖62和汽缸体60之间的附接点(诸如缸盖螺栓)施加负荷。汽缸盖和缸盖螺栓上的力可以称为燃烧力。
在排气冲程中,进气门42保持关闭,排气门44打开。活塞组件34从汽缸22的底部移动到汽缸22的顶部,以通过减小燃烧室24的体积而将废气和燃烧产物从燃烧室24中除去。废气从燃烧汽缸22流动至排气歧管40和后处理系统(诸如催化转化器)。
对于各个发动机冲程,进气门42和排气门44的位置和正时以及燃料喷射正时和点火正时可改变。
发动机20可以具有形成汽缸22的汽缸体60。汽缸盖62连接至汽缸体60。缸盖62封住燃烧室24并且还支撑各个气门42、44以及进气和排气系统38、40。可以在汽缸体60和缸盖62之间设置缸盖垫片或者其它密封构件以密封燃烧室24。
还可在发动机20中设置流体回路70,其在汽缸体60和/或缸盖62中设置有流体通道,以提供通过发动机的流体(诸如冷却剂或润滑剂)的流动用于冷却和/或润滑。流体回路还可以包括储罐和泵72、阀门和其它装置。
图2示出了根据实施例的汽缸体100的透视图。汽缸体100可以用作根据示例的发动机20的汽缸体60。汽缸体100由多个组件或元件形成,所述多个组件或元件单独形成然后组装在一起以提供如下所述的汽缸体的结构。至少一些组件或元件由复合材料制成以提供“复合”汽缸体。汽缸体100被示出为用于直列式三缸发动机,但是也可以考虑其它构造。汽缸体100被示出为具有根据非限制性示例布置成连体结构的汽缸102。
发动机汽缸体100被示出为具有平台面104,平台面104被构造为与对应的汽缸盖62的平台面或缸盖垫片相配合。汽缸体100具有经由缸盖螺栓或其它紧固件连接到汽缸盖62的附接特征。
可以设置曲轴箱盖(未示出),并且所述曲轴箱盖连接到汽缸体100的端部106,以形成曲轴箱并总体上封闭曲轴、容纳润滑剂等。端部106可以设置有用于曲轴箱盖的面或配合面。由于曲轴通常与汽缸盖相对,所以在本示例中,曲轴箱的端部106通常与平台面104相对。端部106还可以为曲轴、曲轴主轴承等提供支撑结构。
汽缸体100具有与发动机的进气口相关联的“进气侧”或侧部108。汽缸体还具有与发动机的排气口相关联的“排气侧”或侧部110。通常,进气侧108与排气侧110相对。
汽缸体100限定用于流体夹套114的内部流体通道112。图2中示出的夹套114是冷却夹套。当发动机被组装好并且正在运转时,诸如冷却剂和/或润滑剂的流体可在流体夹套中被提供并循环。汽缸体100可以具有一个以上的夹套114(诸如冷却夹套和润滑夹套),且各个相应夹套中有不同的流体。
汽缸体100和发动机具有纵向轴线116。纵向轴线116可延伸通过每个汽缸102的中心线,使得进气侧108在轴线116的一侧,排气侧110在轴线116的另一侧。
图3示出了图2的汽缸体100的分解图,或示出了处于拆卸状态的汽缸体100。汽缸体100具有第一复合板120、复合组件、复合壳体或复合部分。汽缸体还具有第二复合板122、复合组件、复合壳体或复合部分。在本示例中,汽缸体100的结构主要只由两个复合板形成。在其它示例中,可以使用任何数量的板。
还设置了用于发动机的汽缸102或缸孔的汽缸套124,其定位在第一板120和第二板122之间并被板120、122支撑。汽缸套124被示出为限定多个孔的单一组件;但是,在其他实施例中,汽缸体100可使用一个以上的汽缸套,并且每个汽缸套可以限定一个或更多个孔。
通过使用第一板120和第二板122,细节特征可以被成型到汽缸体100中,而不需要比如蜡芯或类似的印刷芯(printed core)的固化芯(set core)来形成例如冷却夹套114。板120和板122之间的分型线或配合面可被定位成在汽缸体100中提供结构肋,以减少动力传动系统的弯曲,减轻噪声、振动和声振粗糙度(NVH),并通过简化工具以及减小尺寸而改善制造。
板120、122设计有用于润滑剂和冷却剂的流体容纳通道或区域,以防止流体泄漏和流体混合而导致污染。此外,诸如内部风阻件和排油刮板的细节特征可以在汽缸体100的端部106处成型到曲轴箱壁,以减少由被抛离旋转的曲轴组件的悬浮油滴和油雾所造成的摩擦损失。
通过适当地设计板120、122的尺寸,可以为汽缸体提供均匀的机械性能。合金汽缸镶块被成型为适合树脂/碳纤维复合材料,以减轻与不同的热膨胀系数相关联的热膨胀问题。例如,汽缸套系统沿下部汽缸孔区域附连到复合板并被复合板保持。粘合剂或环氧树脂胶被施加到板120、122的接合面。因此,汽缸套可以沿竖直方向热膨胀,汽缸套的顶部作为独立的元件暴露于缸盖平台面或者通过平台面处的连接部分地接触板120、122,而周围的水套将所述构造分开。
通过使用拼板复合汽缸体100,由于板被分开形成,所以与一体成型或铸造相比,一次浇铸的材料量减小。本公开使得对板120、122的形状的控制得以改进,并使复杂的形状能够成型到汽缸体中。结构板120、122被结合在一起,这也可提高汽缸体强度并改善流体容纳和分离。
通过使用板120、122形成汽缸体100,每个板120、122可具有更均匀的硬化速度。在由复合材料(诸如碳纤维复合材料)形成一体成型的汽缸体的情况下,薄的部分和厚的部分的硬化速度不同,这可能会导致制造问题。汽缸体100的拼板结构使得流体通道112比适用于一体成型的汽缸体中的流体通道更加精细。
由于汽缸套和复合汽缸体结构之间的材料特性不同,所以一体成型的汽缸体还会出现问题。例如,金属汽缸套和复合汽缸体结构之间的热膨胀系数可能相当不同,使得在成型复合树脂/碳纤维材料的同时保持汽缸套是困难的,其中,复合树脂/碳纤维材料形成汽缸体的物理形状的连接结构。通过提供根据本公开的拼板设计,组件可以以避免与一体成型相关联的问题的方式设计尺寸、形成并进行组装。
图4中示出了第一复合板120。板120具有第一表面130,第一表面130与汽缸体100的分型线相关联并邻近于第一凹腔132。凹腔132限定其尺寸和形状可容纳汽缸套124的一侧的空腔。表面130大致或基本上例如沿凹腔132的三侧围绕凹腔132。表面130提供用于汽缸体100的分型线。表面130由至少一个平面限定,在示出的示例中,当汽缸体100被组装时,该平面延伸通过汽缸体100的纵向轴线116,并延伸通过汽缸套124。在其它示例中,表面130可以由多个平面、斜面、轮廓和复杂表面来限定以提供用于汽缸体的分型线。表面130可通过如示出的位于共同的平面或多个平面中的多个间隔开的表面来设置。
第一复合板120限定平台面104的一部分和曲轴箱106的一部分。在一个示例中,第一表面130的至少一部分基本上垂直于平台面104的所述一部分或相对于平台面104成另一角度。
图5中示出了第二复合板122。板122具有第二表面140,第二表面140与汽缸体100的分型线相关联并邻近于第二凹腔142。凹腔142限定其尺寸和形状可容纳汽缸套124的另一侧的空腔。表面140大致或基本上围绕凹腔142,并提供用于汽缸体100的分型线。表面140由至少一个平面限定,在示出的示例中,该平面延伸通过汽缸体100的纵向轴线116并且与第一板120的表面130是相同平面。
第二复合板122限定平台面104的另一部分和曲轴箱106的另一部分。第一板120和第二板122协作以提供平台面104和曲轴箱的端部106。
如图3中所示,汽缸套124被定位在第一板120和第二板122之间,并被第一凹腔132和第二凹腔142容纳和包围。当汽缸体100被组装时,第一板120的第一表面130与第二板122的第二表面配合,以定位并保持汽缸套124并形成汽缸体100。
第一板120和第二板122由复合材料形成。在一个示例中,部分120、122由包括碳纤维的材料形成。板120、122可由一种或更多种复合材料形成。用于板120、122的复合材料的示例包括高达50%的碳纤维增强的酯类或聚酯类热固性复合树脂(carbon fiber reinforced thermal set composite resin esterbased or polyester based)。板120、122可以具有均匀的成分,或者可以用非均匀的成分制成。
图6中示出了汽缸套124。汽缸套124可以是用于至少两个邻近的或连体汽缸的成组汽缸套。在示出的示例中,汽缸套124是用于三个邻近的连体汽缸的成组汽缸套,但是可以设想任何数量的汽缸。在其它示例中,汽缸套124可设置用于单个汽缸,并且汽缸套阵列可被设置用于汽缸体100中的第一部分和第二部分。
汽缸套124可以由选择的在发动机运转期间耐热、耐摩擦和/或耐磨的材料制成。汽缸套124可以由包括铁、铁合金、混合金属合金等的各种金属或金属合金制成。汽缸套124可用例如钢丝等离子涂层(PTWA)进行额外的涂覆。在汽缸套124中(例如在孔间区域中)可以形成有各种通道150,以提供改善的孔间冷却和热管理。汽缸套124的内表面151提供发动机的孔壁。
汽缸套124被定位在汽缸体100内,使得汽缸套124的上边缘152与平台面104平齐。在其它示例中,汽缸套124和/或平台面104可在组装后进行机械加工以提供平坦的表面。
汽缸套124具有第一端部区域154和第二端部区域156。第一端部区域154邻近于汽缸体的平台面104。第二端部区域156位于汽缸体100内部。第二端部区域156可具有一系列突起158,诸如凸缘、肋、表面纹理等。可替代地,第二端部区域156可具有形成在其中的一系列的凹槽或其它凹坑160。汽缸套124上的表面特征158、160也可以是宏观摩擦学表面特征161,并且可以包括各种特定的粗糙度。在示出的示例中,汽缸套124具有突起158和凹坑160两者。表面特征158、160可延伸到汽缸套124的下边缘162,或者可以与下边缘162间隔开。
汽缸套124具有基于汽缸102的弯曲外表面166和孔间区域。第一部分120的第一凹腔132具有对应于汽缸套124的弯曲外表面的弯曲表面。在本示例中,凹腔132具有尺寸可容纳汽缸套124的交替的凸面170和凹面172。凹腔132的凸面170和凹面172的曲率半径可以与汽缸套124的外表面166的曲率半径不同,使得凹腔的壁与汽缸套124的外壁164间隔开,从而在凹腔132和汽缸套124之间形成冷却通道174,如图2所示。
第一凹腔132具有形成对应的表面处理(诸如一系列突起、凹坑或其它表面结构或纹理)的表面或区域176以与汽缸套124的表面处理相对应。当组装汽缸体100时,凹腔的表面或区域176与汽缸套124的表面特征158、160接触,所述表面特征在汽缸套和部分120之间提供增加的接触面积和改善的连接或结合。
第二板122的第二凹腔142也具有与汽缸套124的弯曲表面对应的弯曲表面。在本示例中,凹腔142具有尺寸可容纳汽缸套124的交替的凸面180和凹面182。凹腔142的凸面180和凹面182的曲率半径可以与汽缸套124的外表面166的曲率半径不同,使得凹腔的壁与汽缸套124的外壁164间隔开,从而在凹腔142和汽缸套124之间形成冷却通道174,如图2所示。
第二凹腔142具有形成对应的表面处理(诸如一系列突起、凹坑或其它表面结构或纹理)的表面或区域186以与汽缸套124的表面处理相对应。当组装汽缸体100时,凹腔的表面或区域186与汽缸套124的表面特征158、160接触,所述表面特征在汽缸套和板122之间提供增加的接触面积和改善的连接或结合点。
第一板120具有第一系列的定位特征190。第二板122具有对应的第二系列的定位特征192,所述第二系列的定位特征192的尺寸和形状被设计为当组装汽缸体100时与第一系列的定位特征190配合或协作以使第一板120和第二板122相对于彼此对齐并定位。定位特征190、192包括凸起特征(诸如定位销、销、定位器等)和相应的凹入特征。凹入特征的尺寸可设计为与凸起特征紧密配合以减少板120、122之间的运动。定位特征190、192的形状可被设计为在一个或更多个自由度上相对于彼此约束板120、122,在示出的示例中,定位特征190、192协作以相对于彼此约束部分120、122,而防止沿纵向轴线的平移、沿竖直轴线的平移以及相对于彼此的旋转。
定位特征190、192被示出为直接邻近于每个板的相应配合面130、140。在其它示例中,至少一些定位特征190、192可与配合面130、140间隔开。
第一板120限定流体通道194或流体通道的某些部分。第二板122也限定流体通道196或流体通道的某些部分。第一板和第二板的流体通道194、196彼此协作以形成汽缸体100的流体夹套114。
粘合剂设置在第一表面130和第二表面140中的至少一个上、每组对应的定位特征190、192中的至少一个上以及第一凹腔132的第一区域176和第二凹腔142的第二区域186上。粘合剂将汽缸套124连接到第一板120和第二板122并将第一板120和第二板122彼此连接。可基于选择用于汽缸体100的复合材料来选择粘合剂。粘合剂的示例包括与酯类树脂相容的双组分环氧树脂。粘合剂在由图4和图5中的底纹图案指示的区域被施加到板120、122。
图7示出了用于图2的汽缸体的汽缸套镶块200的另一实施例。汽缸套200可以是用于至少两个邻近或连体汽缸的成组汽缸套。在示出的示例中,汽缸套200是用于三个邻近、连体汽缸的成组汽缸套,但是可以设想任何数量的汽缸。在其它示例中,汽缸套124可设置用于单个汽缸或者用于隔开的汽缸套的阵列。镶块200设置有大致平面的构件202。在组装汽缸体时,构件202在板上方延伸以提供汽缸体的平台面104的一部分或者汽缸体的整个平台面104。构件202被示出为经由桥206或另一结构连接附连到汽缸套部分204。在其它示例中,与各自单独连接并与板组装以形成汽缸体的汽缸套204相比,构件202可设置为单独的组件。构件202形成有穿过其中的各种孔和通道,用于提供冷却通道和冷却剂流、缸盖螺栓的连接等。构件202可以为汽缸体提供封闭的平台面、敞开的平台面或者半敞开的平台面构造。
图8示出了用于形成和/或组装发动机的复合汽缸体(诸如汽缸体100)的过程或方法220。方法220的各种实施例可以包括更多或更少的步骤,并且所述步骤可以按示出的顺序以外的其它顺序执行。
在222处形成第一复合板或壳体和第二复合板或壳体。可使用诸如注塑成型等的成型技术来形成板。模具被提供用于带有期望特征的每个板。模具的形状被设计为将表面、凹腔、定位特征、流体通道等形成到板中,使得板几乎不需要进行后处理。根据用于板的制造技术来提供模具,并且模具可以包括各种压模、铸模、滑模等。模具也可包括各种镶块或型芯以提供板的其他特征。在成型工艺中,可使用高压釜等来使复合材料硬化。成型工艺可以是在生产时均为热固性的注塑模或压缩模成型工艺。
在步骤224处形成诸如汽缸套124的汽缸套。汽缸套可以由诸如砂铸或者压铸的铸造工艺形成。汽缸套可以由铁或铁合金材料铸造。汽缸套可以使用近净成形(near net shape)的铸造工艺来铸造,并且可以使用高压或低压工艺来铸造。如上所述,汽缸套形成有表面特征,在进一步的示例中,可通过机加工工艺等来提供至少一些表面特征。在其它示例中,汽缸套可以使用其它合适的制造技术来形成,所述制造技术包括但不限于铸造、粉末冶金技术、锻造、机加工、压铸和热处理等。汽缸套的内表面被机加工以形成发动机的汽缸壁的表面。
在226处,诸如板和汽缸套的汽缸体组件相对于彼此定位以组装成汽缸体。在一个示例中,板和汽缸套被定位在用于装配汽缸体100的工具中,使得汽缸套被定位在第一板和第二板之间(如图2所示)。
在228处,将粘合剂施加到板的表面、凹腔的区域和/或汽缸套的表面特征。
在230处,使定位特征彼此对齐,使所述板朝向彼此移动并结合,使得第一表面与第二表面配合,并且汽缸套被汽缸体的复合结构包围并被保持在汽缸体的复合结构中。汽缸套被第一凹腔和第二凹腔容纳并与凹腔的一部分配合,同时与凹腔的另一部分形成流体通路或通道。凸起定位特征被凹入定位特征容纳。可以施加压力以迫使所述板结合在一起直到粘合剂固化或硬化。粘合剂或环氧树脂可在放热过程中自硬化。
在232处,可对汽缸体100进行机加工或以其他方式进行后处理。例如,汽缸体100可以被机加工或研磨而形成平台面104等。此外,汽缸体100可被机加工或钻孔和攻丝以形成用于缸盖螺栓、主轴承盖紧固件等的连接点。
在234处,通过将汽缸盖和曲轴箱盖连接到汽缸体而组装发动机20,然后可以将发动机20放置到车辆中。
虽然以上描述了示例性实施例,但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地,说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语,并且可以理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种改变。此外,各个实施的实施例的特征可以组合以形成本发明进一步的实施例。
Claims (20)
1.一种汽缸体,包括:
第一复合板,具有邻近于第一凹腔的第一表面;
第二复合板,具有邻近于第二凹腔的第二表面;
汽缸套,被第一凹腔和第二凹腔容纳并定位在第一复合板和第二复合板之间,
其中,第一表面适于沿着延伸通过汽缸套的平面与第二表面配合。
2.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,第一复合板和第二复合板包含碳纤维;
其中,汽缸套包含金属。
3.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,第一复合板形成平台面的一部分和与平台面相对的曲轴箱的一部分。
4.根据权利要求3所述的汽缸体,其中,第一复合板的第一表面基本上垂直于所述平台面的所述一部分。
5.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,汽缸套具有向外延伸并形成平台面的平面构件。
6.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,汽缸套是用于至少两个邻近的汽缸的成组汽缸套;
其中,第一板的第一凹腔具有定位在邻近凹面之间的凸面,所述凹面具有能够容纳汽缸套的尺寸。
7.根据权利要求6所述的汽缸体,其中,第二板的第二凹腔具有定位在邻近凹面之间的凸面,所述凹面具有能够容纳汽缸套的尺寸。
8.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,第一凹腔的表面与汽缸套的外表面的一部分接触;
其中,第二凹腔的表面与汽缸套的外表面的相对的一部分接触。
9.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,汽缸套具有沿着汽缸套的外表面延伸的至少一个突起;
其中,第一复合板的所述凹腔限定至少一个凹坑,所述凹坑具有能够容纳汽缸套的所述至少一个突起的至少一部分的尺寸和形状。
10.根据权利要求9所述的汽缸体,其中,第二复合板的所述凹腔限定至少一个凹坑,所述凹坑具有能够容纳汽缸套的所述至少一个突起的另一部分的尺寸和形状。
11.根据权利要求9所述的汽缸体,其中,汽缸套具有第一端部区域和带有所述至少一个突起的第二端部区域,所述第一端部区域邻近于平台面。
12.根据权利要求11所述的汽缸体,其中,汽缸套的第一端部区域与第一复合板的所述凹腔以及第二复合板的所述凹腔间隔开;
其中,汽缸套的第二端部区域与第一复合板的所述凹腔以及第二复合板的所述凹腔接触。
13.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,第一复合板具有第一系列的定位特征;
其中,第二复合板具有第二系列的定位特征;
其中,第一系列的定位特征与第二系列的定位特征协作以使第一复合板相对于第二复合板定位。
14.根据权利要求1所述的汽缸体,其中,第一复合板限定至少一个内部流体通道;
其中,第二复合板限定至少另一个内部流体通道;
其中,所述至少一个内部流体通道和所述至少另一个内部流体通道协作以形成汽缸体的流体夹套。
15.一种形成复合汽缸体的方法,包括:
将粘合剂施加到第一复合板的第一表面和邻近于第一表面的第一凹腔的一部分;
将粘合剂施加到第二复合板的邻近于第二表面的第二凹腔的一部分;
将汽缸套定位在第一复合板和第二复合板之间;
将第一复合板和第二复合板彼此结合,使得汽缸套被第一凹腔和第二凹腔容纳,第一表面与第二表面配合,并且第一凹腔的所述一部分以及第二凹腔的所述一部分与汽缸套配合。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
成型第一复合板;
成型第二复合板。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,成型第一复合板包括成型用于流体夹套的流体通道;
其中,成型第二复合板包括成型用于流体夹套的流体通道。
18.根据权利要求15所述的方法,还包括:经由铸造工艺形成汽缸套,使得汽缸套具有第一端部区域和第二端部区域,其中,第一端部区域具有第一外径,第二端部区域具有第二外径,第二外径大于第一外径;
其中,将第一复合板和第二复合板彼此结合使得汽缸套被第一凹腔和第二凹腔容纳包括:使汽缸套的第二端部区域接触第一凹腔的所述一部分以及第二凹腔的所述一部分,使得第一端部区域与第一凹腔和第二凹腔间隔开而在第一凹腔和第二凹腔之间形成流体通道。
19.根据权利要求15所述的方法,还包括:通过将第一复合板和第二复合板中的一个上的凸起定位特征插入到第一复合板和第二复合板中的另一个上的凹入定位特征中而将第一复合板与第二复合板对齐。
20.一种发动机,包括:
汽缸体,具有支撑成组的汽缸套的相对的第一复合侧板和第二复合侧板,所述汽缸套沿着汽缸体的纵向轴线形成邻近的汽缸孔,第一复合侧板和第二复合侧板沿着延伸通过汽缸套的平面配合,第一复合侧板和第二复合侧板协作以限定汽缸体的平台面和汽缸体内的流体通道。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107524537A (zh) * | 2016-06-16 | 2017-12-29 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机用汽缸体及其制造方法 |
CN108568509A (zh) * | 2017-03-09 | 2018-09-25 | 福特全球技术公司 | 内燃发动机及形成方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10300786B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-05-28 | Polaris Industries Inc. | Utility vehicle |
WO2016186942A1 (en) | 2015-05-15 | 2016-11-24 | Polaris Industries Inc. | Utility vehicle |
US10487770B2 (en) * | 2017-12-01 | 2019-11-26 | GM Global Technology Operations LLC | Cylinder liner assembly and method of making the same |
DE102018203286B4 (de) * | 2018-03-06 | 2022-02-17 | Ford Global Technologies, Llc | Ablenkmittel |
CN111396418B (zh) * | 2020-03-20 | 2021-10-08 | 上海苏启汇电子科技有限公司 | 一种方形电器元件防震缓冲处理设备 |
US11691674B2 (en) | 2020-05-15 | 2023-07-04 | Polaris Industries Inc. | Off-road vehicle |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57183541A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Tanaka Kogyo Kk | Cylinder construction of internal combustion engine |
CN2779081Y (zh) * | 2004-01-14 | 2006-05-10 | 丰田自动车株式会社 | 用于发动机的紧固结构和发动机 |
US20060102110A1 (en) * | 2003-01-15 | 2006-05-18 | Kazumari Takenaka | Cylinder block,cylinder head, and engine main body |
JP2006316637A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Toyota Motor Corp | シリンダブロック及びシリンダブロックの製造方法 |
CN103080522A (zh) * | 2010-09-07 | 2013-05-01 | 马修·B·迪格斯 | 用于x型发动机的气缸体组件 |
WO2013108277A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-25 | Aspa S.R.L. | Two-stroke internal combustion engine with a cylinder subdivided along the axis |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5710438U (zh) * | 1980-06-21 | 1982-01-20 | ||
DE3465758D1 (en) * | 1983-12-02 | 1987-10-08 | Austin Rover Group | Internal combustion engine |
US4848292A (en) | 1988-04-27 | 1989-07-18 | Matthew Holtzberg | Internal combustion engine block and cylinder head |
US5429080A (en) * | 1993-12-13 | 1995-07-04 | Evestar Technologies, Inc. | Compact internal combustion engine |
US5375569A (en) | 1994-01-26 | 1994-12-27 | General Electric Company | Multi polymer structures for internal combustion engines |
US6044819A (en) | 1996-03-06 | 2000-04-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Pistons and cylinders made of carbon-carbon composite materials |
DE19652049C1 (de) * | 1996-12-13 | 1998-07-02 | Hatz Motoren | Brennkraftmaschine und Verfahren zu deren Herstellung |
EP1398491A1 (de) | 2002-09-10 | 2004-03-17 | TCG Herrmann Präzisionsdruckguss GmbH&Co. Kg | Zylinder oder Zylinderlaufbüchse für Verbrennungsmotoren; Verfahren zur Herstellung eines Zylinders oder einer Zylinderlaufbüchse |
JP4186856B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2008-11-26 | 三菱自動車エンジニアリング株式会社 | エンジンのシリンダブロック構造 |
US20060167844A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Microsoft Corporation | Diagnostics portal |
DE102007041010A1 (de) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Mahle International Gmbh | Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor |
US8061324B2 (en) | 2009-04-01 | 2011-11-22 | Murad Dharani | High performance resin piston internal combustion engine |
-
2015
- 2015-05-18 US US14/714,769 patent/US9970385B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-05-04 DE DE102016207778.3A patent/DE102016207778A1/de active Pending
- 2016-05-17 MX MX2016006417A patent/MX2016006417A/es unknown
- 2016-05-18 CN CN201610329805.XA patent/CN106168181B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57183541A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-11 | Tanaka Kogyo Kk | Cylinder construction of internal combustion engine |
US20060102110A1 (en) * | 2003-01-15 | 2006-05-18 | Kazumari Takenaka | Cylinder block,cylinder head, and engine main body |
CN2779081Y (zh) * | 2004-01-14 | 2006-05-10 | 丰田自动车株式会社 | 用于发动机的紧固结构和发动机 |
JP2006316637A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Toyota Motor Corp | シリンダブロック及びシリンダブロックの製造方法 |
CN103080522A (zh) * | 2010-09-07 | 2013-05-01 | 马修·B·迪格斯 | 用于x型发动机的气缸体组件 |
WO2013108277A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-25 | Aspa S.R.L. | Two-stroke internal combustion engine with a cylinder subdivided along the axis |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107524537A (zh) * | 2016-06-16 | 2017-12-29 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机用汽缸体及其制造方法 |
CN108568509A (zh) * | 2017-03-09 | 2018-09-25 | 福特全球技术公司 | 内燃发动机及形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160341148A1 (en) | 2016-11-24 |
DE102016207778A1 (de) | 2016-11-24 |
US9970385B2 (en) | 2018-05-15 |
CN106168181B (zh) | 2020-06-12 |
MX2016006417A (es) | 2016-12-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |