CN106837586A - 润滑回路及形成方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种润滑回路及形成方法。一种发动机具有由缸体材料形成并且限定至少一个汽缸的汽缸体。所述汽缸体限定具有包括入口通道、主油道、曲轴轴承润滑通道以及活塞环润滑通道的流体通道的润滑回路。所述流体通道由与缸体材料接触并被缸体材料包围的连续的金属壁形成。流体通道中的至少一个是弯曲的。一种形成具有内部加压的润滑回路的部件的方法包括：将失芯嵌件定位在工具中，所述嵌件成形为形成润滑回路。失芯嵌件具有总体上封装在连续的金属外壳中的失芯材料并具有至少一个弯曲部分。将材料提供到工具中以形成包围失芯嵌件的主体，从而形成部件的预成形件。

Description

润滑回路及形成方法

技术领域

各个实施例涉及内燃发动机中的润滑系统以及提供所述系统的方法。

背景技术

内燃发动机具有彼此相对运动的各种部件。这些部件会需要润滑以减小部件之间的摩擦和磨损。润滑过程还可为发动机和旋转部件提供至少一些冷却。发动机可包括内部润滑通道或润滑回路，以将润滑剂引导到发动机内的各个所需的位置。

发明内容

根据实施例，提供一种发动机，所述发动机具有由缸体材料形成并且限定至少一个汽缸的汽缸体。汽缸体限定具有流体通道的润滑回路，所述流体通道包括入口通道、主油道、曲轴轴承润滑通道和活塞环润滑通道。流体通道由与缸体材料接触并被缸体材料包围的连续的金属壁形成。流体通道中的至少一个是弯曲的。

根据另一实施例，提供一种部件，所述部件具有限定至少一个内部流体通道的主体，所述内部流体通道被构造为将加压的润滑剂输送到旋转轴承。流体通道内衬以金属壁，金属壁在流体通道和主体之间设置屏障。流体通道的金属壁为流体通道提供连续弯曲的形状，并提供用于改变通道的有效直径的平滑的锥形部分。

根据又一实施例，提供一种形成具有内部加压的润滑回路的部件的方法。将失芯嵌件定位在工具中，并且成形为形成润滑回路。失芯嵌件具有总体上封装在连续的金属外壳内的失芯材料，并且具有至少一个弯曲部分。将材料提供到工具中以形成包围失芯嵌件的主体，从而形成部件的预成形件。

附图说明

图1示出了被构造为实现所公开的实施例的内燃发动机的示意图；

图2示出了具有传统的润滑回路的发动机缸体；

图3示出了根据实施例用于发动机缸体内的油回路的嵌件；

图4示出了图3的嵌件的局部剖视图；

图5示出了利用图3的嵌件形成的发动机缸体的剖视图；以及

图6示出了形成图5的发动机缸体的方法的流程图。

具体实施方式

根据需要，在此公开详细实施例；然而，应理解公开的实施例仅为示例，并且可以采用各种和替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本公开的代表性基础。

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型构造)布置的多个汽缸。发动机20可由金属经铸造工艺形成。在一个示例中，发动机20由铝或铝合金经铸造工艺(比如高压压铸工艺)形成。发动机还可由复合材料经铸造或模制工艺形成。在一个示例中，发动机由包括高达50％的碳纤维增强的热固性复合树脂(所述树脂为酯类树脂或聚酯类树脂)的复合材料形成，并且可采用高压注射成型工艺形成。在其它示例中，发动机可由其它合适的材料形成。

发动机20具有与每个汽缸22相关联的燃烧室24。汽缸22由汽缸壁32和活塞34形成。活塞34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。一个或更多个进气门42控制从进气歧管38到燃烧室24的流动。一个或更多个排气门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可以以本领域中已知的各种方式操作以控制发动机运行。

燃料喷射器46将来自燃料系统的燃料直接输送到燃烧室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。点火系统包括被控制为以火花的形式提供能量来点燃燃烧室24中的燃料空气混合物的火花塞48。在其它实施例中，可使用其它燃料输送系统和点火系统或技术(包括压缩点火)。

发动机20包括控制器和被构造为向控制器提供信号用于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(比如传统车辆或启动-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(比如电机)可用于提供额外的动力来推进车辆。

每个汽缸22可在包括进气冲程、压缩冲程、点火冲程和排气冲程的四冲程循环下运行。在其它实施例中，发动机可利用二冲程循环运行。在进气冲程期间，进气门42打开且排气门44关闭，同时活塞34从汽缸22的顶部向汽缸22的底部移动以将空气从进气歧管引入到燃烧室。活塞34在汽缸22的顶部的位置通常被称为上止点(TDC)。活塞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的底部向顶部移动以压缩燃烧室24内的空气。

燃料随后被引入到燃烧室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，可利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的顶部向汽缸22的底部移动。活塞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。

在排气冲程期间，进气门42保持关闭，排气门44打开。活塞34从汽缸22的底部向汽缸22的顶部移动，以通过减少燃烧室24的体积而将废气和燃烧产物从燃烧室24中去除。废气从燃烧室24和汽缸22流到排气歧管40和后处理系统(比如催化转换器)。

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变化。

发动机20可具有汽缸体60。汽缸盖62连接到汽缸体60，并与汽缸体协作以形成汽缸22和燃烧室24。汽缸盖62封闭燃烧室24并且还支撑各个气门42、44以及进气系统38和排气系统40。汽缸盖垫片64或其它密封构件可位于汽缸体60和汽缸盖62之间以密封燃烧室24。

发动机20被示出为具有与进气门42关联的第一凸轮轴50并具有被构造为致动气门42的凸轮52。发动机20还具有与排气门44关联的第二凸轮轴54并具有被构造为致动气门44的凸轮56。凸轮轴50、54可作为双顶置凸轮轴(DOHC，dual overhead camshaft)设置在汽缸盖62内。在替代实施例中，发动机20可仅具有单个凸轮轴来控制用于汽缸的气门，针对V型构造的发动机可具有四个凸轮轴，等。凸轮52、56可以相对于彼此以不同角度定向而在发动机运行期间的不同时间打开和关闭进气门和排气门。此外，对于可变凸轮正时或可变气门正时，凸轮52、56相对于彼此的旋转位置或凸轮轴50、54相对于彼此的旋转位置可被控制。

发动机20包括润滑系统70，以润滑发动机20的各种运动部件、减小摩擦和磨损并防止过热。系统70可由润滑系统控制器或发动机控制器控制。如下所述，润滑系统70可被集成到发动机20中且在缸体和/或缸盖中具有各种通道。润滑剂可从汽缸体60流动到汽缸盖62，反之亦然，或者替代地，润滑剂可被独立地引导到缸体和缸盖。润滑系统70可包含油或其它润滑剂作为工作流体。系统70具有一个或更多个泵74、油冷却器76或其它换热器以及过滤器。系统70还可具有储液槽78。润滑系统70还可包括阀、螺线管、旁路等，以在发动机运行、启动或关闭程序期间控制润滑剂的流动或压力或引导系统70内的润滑剂。油系统70可以是加压系统，可以是湿式油底壳或干式油底壳系统。

润滑系统70可向发动机20中的接触并相对运动的各种表面提供润滑流体。例如，润滑系统70可向各种轴承(包括曲轴36的主轴承)、在活塞34和汽缸22之间、向进气门42和排气门44以及相关的气门机构、凸轮轴等提供润滑剂。润滑系统70还可提供加压流体以控制发动机20的各种系统，例如，气门、可变凸轮或凸轮轴的正时控制等。润滑系统70中的各个部分和通道可与发动机缸体和/或缸盖一体地形成。系统70内的流体通道或流体回路可位于汽缸体60内。类似地，系统70中的流体通道可位于汽缸盖62内。润滑系统70被构造为在最小压力下运行，以向各个发动机部件提供所需的润滑和冷却。通过改善润滑系统的流动特性，可使用较小的泵，并且系统可以以更高的效率运行，从而提高发动机的效率和相关的燃料经济性。通道的大小(比如圆形通道的直径或非圆形截面通道的有效直径)和长度影响系统70中的压力、流速和流动损失。同样地，通道的形状(比如通道中转弯或弯曲的数量、转弯的紧急程度以及直径的变化)也影响系统70中的压力、流速和流动损失。渐进的、平滑的或连续的直径变化比离散的或阶梯式的直径变化产生更低的流动损失。类似地，平滑的、曲线形的弯曲或转弯比具有拐角元素的有角度的转弯或弯曲产生更低的流动损失。

随着发动机为减轻重量而减小尺寸以及封装限制变得更加受限，将用于润滑系统70的流体通道布置在发动机内可能会变得更加困难。此外，由于系统70中通道的形状和结构引起急剧的转弯，因此在系统70中可能会出现损失(比如压力损失)。本公开提供了一种减少损失同时满足封装因素并且设置有复杂形状和结构的通道的发动机20。

图2示出了内燃发动机(比如发动机20)的汽缸体中的传统润滑回路150。润滑回路150包括具有恒定直径的各种直线通道以及位于通道之间的具有拐角(比如直角弯曲)的接合部。

在一个示例中，缸体102是利用高压铸造工艺形成的压铸缸体。润滑回路150的通道是使润滑剂通过缸体102的直线通道。回路150中的通道可在形成缸体102时在模具或工具中利用芯钉销技术形成。芯销(core pin)可在铸造或模制工艺期间使用，以提供额外的冷却、成形部件更严格的公差等。芯销在成形部件内产生空隙。芯销是直线元件并且设置有拔模角以将部件从芯销排出。由于芯销已经产生空隙，因此芯销可用于在成形部件内提供油通道或油道。在部件形成后，可对由芯销形成的通道进行机加工，以清理通道、增加额外的通道或流动接合部等。

可选地，在缸体102已经形成或铸造成之后，回路150中的通道可通过机加工(例如钻孔)而形成。机加工包括使用能产生直线通道的钻机或类似的工具。机加工还产生单一恒定的直径或阶梯式直径。由于缸体可限制钻机或工具进入缸体或穿过缸体的各个区域的位置，因此机加工可限制通道的位置。机加工还可具有基于钻机或工具的长度的有限的钻孔或机加工深度，并且如果缸体被从相对两侧钻孔在中心区域连通而形成通道，则可能出现通道未正确对齐的问题。

这两种技术产生直线路径或视距路径(line of sight path)以在回路150中产生润滑通道。这些方法无法产生弯曲通道。这些方法还在直线油通道的端部产生额外的管塞和盖塞以便密封通道、拐弯等，这导致额外的制造步骤和增加的泄漏可能性。虽然本示例被描述为发动机缸体或曲轴箱，但是汽缸盖也使用相同的传统成型技术，并且也存在类似的局限性。

对于具有有限的封装空间的发动机设计，通常选择芯钉销技术。所使用的硬化芯需要非常稳健以在发动机的制造过程或高压压铸过程中承受高压，并且需要有较厚的横截面(这是难以封装的)。芯销的拔模角度是芯销的长度的函数，并且这导致油回路150的端部的密封特征比所期望的密封特征更大。对于高压压铸部件和复合部件，可用于油润滑回路的传统制造技术为直的且不能弯曲。由于压铸工艺，这些通道也是直的。

芯销可以与模具拉出(die pull)以相同的方向从铸件中移除或者可以相比于模具拉出以不同的方向(例如，相对于模具拉出成一定角度)从铸件中移除。该过程可使用用于该过程的一个或更多个芯销。在一个示例中，芯销的长度可为约100cm，底部直径为约10mm且尖端直径为约7mm。归因于在铸造工艺期间的运动，芯销可能需要额外的长度，对于所描述的芯销，该额外的长度可以为约3mm至5mm。在其它示例中，芯销可具有位置和通道大小所要求的其它尺寸，并且可以具有小到约5mm的直径和10mm的相关长度。由芯销形成的通道具有大约+/-1mm的公差。在铸造工艺中使用的任何芯销需要拔模或拔模角度，以允许在铸件固化后移除芯销。由于没有销需要移除，因此根据本公开的工艺和系统消除了与所产生的通道相关的拔模。此外，本公开消除了(例如，当销为具有小直径的长销时)用于补偿销的运动的额外的公差，因为铝包覆的盐芯在铸造工艺期间用作刚性结构，从而消除和/或减少了芯的运动。

图2示出了通道108的直线部分、离散的或阶梯式的直径改变部分110、具有拐角元素的尖角转弯112以及由通道的角交叉处形成的接合部114。这些特征提供了受限的封装和/或增加的流动损失。通道的端部116与缸体102的外表面相交，因此必须用盖或塞封住以在使用期间将流体包含在润滑回路中。

由嵌件100形成的润滑回路150具有通过通道154从泵接收过滤的流体的主油道152。主油道152中的流体流过通道156以润滑用于曲轴的主轴承。主油道152中的流体还通过接合部158而流到副油道160并流到向活塞环提供加压润滑的通道162。接合部158可装配有螺线管或其它元件以控制加压流体向活塞环的流动。

主油道152具有可装配有螺线管或其它类似元件并允许流体流返回到泵的端口164，从而为系统提供高容量/低容量控制。

通道166连接到主油道152，并向汽缸盖提供加压流体，以特别地控制可变气门正时(例如可变凸轮控制等)。

另一通道168接收来自主油道152的流体。通道170连接到通道168，并向汽缸盖提供加压流体，以特别地润滑凸轮轴的轴承。链条张紧器主体172也流体连接到通道168，并用于润滑发动机的正时链条。润滑剂供给部174也连接到通道168，并向涡轮增压器提供润滑剂。

图3示出了根据实施例的用于油润滑回路的嵌件200。缸体202以虚线示出作为参考。嵌件200可以以类似于如下所述的用于缸体的方式用于汽缸盖。根据本公开的嵌件也可用于形成各种部件(包括汽缸体、汽缸盖、变速器、发电机、曲轴、连杆或需要内部润滑通道的诸如具有压力润滑轴承的机械的其它部件)内的润滑通道或回路。如本文所描述的，润滑通道可形成为复杂的形状和结构，并在部件铸造、模制等时形成为不需要进一步的机加工或处理的净成形(net shape)。

缸体202可由金属(例如铝或铝合金)经高压压铸工艺形成。可替代地，缸体202可由塑料、尼龙或复合材料形成以提供“复合”缸体。复合材料可包括高达50％的碳纤维增强的热固性复合树脂，所述树脂为酯类树脂或聚酯类树脂。在其它示例中，其它的纤维、颗粒或材料可与树脂结合使用。复合材料可具有均匀的成分，或可由非均匀成分制成。

缸体202被示出为用于直列式三缸发动机，但是也可考虑其它构造。缸体202在例如近净形铸造或模制工艺或者净形铸造或模制工艺中形成为需要最少的后处理(比如机加工，尤其对于润滑通道而言)的整体式最终件。

润滑回路通过嵌件200设置在缸体内。出于比较的目的，在图2和图3中示出的缸体除了润滑回路以外基本相同。为了进一步比较结构上的差异，图2和图3所示出的润滑回路向相同的端口或端点提供加压润滑剂或油。

由嵌件200形成的润滑回路250具有通过通道254从泵接收过滤的流体的主油道252。主油道252中的流体流过通道256以润滑用于曲轴的主轴承。主油道252中的流体还通过接合部258而流到副油道260，并流到向活塞环提供加压润滑的通道262。接合部258可装配有螺线管或其它元件，以控制加压流体向活塞环的流动。

主油道252具有可装配有螺线管或其它类似元件并允许流体流返回到泵的端口264，从而为系统提供高容量/低容量控制。

通道266连接到主油道252，并向汽缸盖提供加压流体，以特别地控制可变气门正时(例如可变凸轮控制等)。

另一通道268从主油道252接收流体。通道270连接到通道268，并向汽缸盖提供加压流体，以特别地对凸轮轴的轴承进行润滑。链条张紧器主体272流体地连接到通道268，并用于对发动机的正时链条进行润滑。润滑剂供给部274也连接到通道268，并向涡轮增压器提供润滑剂。

注意，嵌件具有使流动扰动最小化的形状。例如，流体接合部被设置为Y形接合部(比如接合部280)。流体通道(比如通道254)可具有连续的锥形截面。各个转弯(比如曲线部282)使用平滑的曲线结构制成。曲线部282可具有不超过九十度的弯曲，并且可具有比通道的直径大若干倍的曲率半径。嵌件可略有曲线或略微弯曲，以便在部件(例如，缸体)的限制范围内(例如，在区域284内)更好地封装通道。

此外，虽然嵌件200以圆形截面示出，但是也可考虑其它截面，包括椭圆形、卵形、六角形、八角形、包含凸形和凹形区域的形状(例如芸豆形状)以及其它规则及不规则的形状。嵌件200的截面形状可以是整个嵌件均相同，或者可以在嵌件内的不同位置处变化。此外，嵌件内的截面形状具有可在嵌件的各个区域增加或减小的有效直径或截面面积(例如，为增加或减小的锥形部分)。改变的截面面积可设置为逐渐的、连续的变化或者没有任何阶梯或不连续性，以减少流体回路中的流动损失。

另外要注意的是，嵌件200的使用消除了如图2中所示的存在于传统系统中的各种塞或端盖。这通过减少可能出现流体泄漏的位置而提高了系统的完整性。由于减少了用于形成最终部件(比如发动机缸体)的步骤和工艺的数量，因此也提高了可制造性。

图4示出了根据实施例的嵌件200的局部剖视图。嵌件由被金属外壳292封装的失芯材料290形成。

图5示出了缸体202和由嵌件200形成的通道的剖视图。入口通道254将流体流提供至主油道252然后至流体通道256，流体通道256将润滑剂引导到曲轴的主轴承。还在剖视图中示出了用于润滑活塞环的通道262。从图中可以看出，通道252、254、256具有各种曲线和复杂的形状，并且所述通道的截面由连续的锥形结构形成。

在将失芯材料去除后，金属外壳292内衬于各个通道，使得流体通道具有位于由通道本身提供的敞开空隙和外部构件202的结构之间的金属壁或金属内衬。内衬中的金属可以是铝或铝合金。

金属外壳292可用作导热通路，并且也可有助于将流体容纳在部件内。例如，金属外壳292可防止润滑剂被通过毛细作用带走或流动到周围的缸体材料中，并且也可防止缸体内的任何流体流动到通道中并与润滑剂混合。这在缸体由多孔材料(比如复合材料或纤维增强复合材料)形成时会尤为重要。

出于比较的目的，以虚线示出了形成用于润滑回路的通道。从图中可以看出，通道152、154、156是线性的或直的，并且具有直径恒定的截面。通道152、154、156利用视距工艺(比如机加工)形成，因此它们在缸体内的位置是受限的。

图6示出了使用嵌件形成具有润滑回路的部件的过程或方法300的流程图，其中，当部件形成时，润滑回路中的通道以净成形被提供。针对发动机缸体(比如具有由嵌件200形成的润滑回路250的缸体202)来描述该过程；然而，该过程可采用具有在内部形成的润滑通道和回路的其它部件来实现。方法300的各种实施例可包括更多或更少的步骤，并且所述步骤可以以不同于示出的顺序的另一顺序来执行。

在步骤302处，失芯嵌件200在与工具一起使用以形成部件之前而形成。为了形成嵌件，失芯材料290按照期望的形状和大小形成，例如，按照通道的负空间的形状形成失芯材料用于铸造或模制工艺中。失芯材料290可形成为单个整体部件，或者可形成为多个部件或子部件，然后(例如，使用水溶性粘合剂材料)连接在一起。使用多个子部件可使得嵌件200具有更复杂的整体形状。失芯材料可形成为需要铸造或模制工艺的期望的形状。在其它示例中，失芯材料可使用三维打印技术形成为期望的形状。

然后在步骤304处，将外壳292设置在芯290周围。在一个示例中，外壳292采用压铸或铸造工艺形成，同时保持芯290的完整性。模子、模具或工具可设置为嵌件200的形状。将芯290或连接的芯的子部件定位在模具内，并且在芯290的周围铸造或以其它方式形成外壳292。外壳292可由低压铸造工艺通过将熔融金属或其它材料注入到模具中而形成。可在2-10psi(磅每平方英寸)、2-5psi之间的低压或其它类似的低压范围下利用重力供给注入熔融金属。用于形成外壳292的材料可以是铝或铝合金，并且如果外部构件或缸体202是由金属材料形成的，那么用于形成外壳292的材料可以与用于压铸所述部件是相同的金属或金属合金。通过在低压下提供熔融金属，失芯290被保持在外壳292内。通过将外壳292作为单个部件围绕失芯290铸造，外壳292没有应力点或将由制造工艺产生的其它缺点，并且外壳292随后在部件202形成期间保持完整性。在外壳292冷却之后，将嵌件200从工具中排出。

存在用于失芯嵌件的其它传统的解决方案，其包括焊接或以其它方式将金属管的多个部分连接在一起，所述金属管填充有失芯材料。连接技术(例如，焊接)在嵌件内提供应力点，使得在部件的形成过程中嵌件的金属外壳可能无法保持完整性，并且部件材料可能会破坏金属管壁并流动到通路中且至少部分地阻碍通路。此外，由于金属管是圆形的并且具有固定的直径，因此使用金属管可形成的形状和结构是受限的。此外，因为管必须切割、弯曲或以其它方式形成为期望的形状，然后再焊接在一起，因此使用管形成嵌件是劳动密集和时间密集的。

在步骤306处，将失芯嵌件200定位在工具或模具内用于形成部件(比如，缸体202)。嵌件200可具有与工具的模具协作的各种定位特征，以将嵌件定位在工具中并使其对齐。也可在工具内设置并布置其它额外的嵌件，例如，用于形成冷却夹套通道的失芯嵌件、用于隔板的结构嵌件等。其它嵌件可由失芯材料单独地形成，或者可具有如本文所描述的由金属外壳封装的失芯材料。

在步骤308处，在工具中嵌件200的周围形成部件。部件可由金属、金属合金、塑料、尼龙、复合材料、纤维增强复合材料或其它材料形成。部件也可利用各种技术形成，所述技术包括砂型铸造、低压压铸、高压压铸、半永久性成型、压缩成型、注射成型等。根据制造技术提供用于部件的工具，并且工具可包括各种模子、模具、滑块、协作以形成模腔的定模(cover die)和动模(ejector die)，其中，所述模腔具有成形为形成部件的各种特征的表面。

在一个示例中，部件或缸体202利用高压压铸工艺通过将熔融金属注入到工具中形成。熔融金属可以是铝、铝合金或其它合适的材料。熔融金属在高压(即，20000psi)下注入以形成发动机部件。熔融金属可在大于或小于20000psi(例如在15000-30000psi的范围内)的压力下注入，并且可基于所使用的金属或金属合金、模腔的形状以及其它考虑因素选择压力。失芯嵌件200的外壳292可以部分熔化以与注入的金属融合，并与外部构件202集成。铸件表层和外壳形成缸体202中的润滑回路250的壁。熔融金属在嵌件的金属外壳292周围流动，并且与金属外壳形成铸件表层。铸件表层提供没有空隙或其它缺陷的改进的流体屏障。金属表层在铸造工艺期间保护失芯材料，使得失芯材料保持在部件内。嵌件200的结构允许失芯材料的小的尺寸和特征在铸造工艺期间保持完整，而所述小的尺寸和特征在传统的失芯高压压铸工艺中将被破坏或变得不可用。熔融金属冷却以形成部件202。

在另一示例中，部件或缸体202使用注射成型工艺通过将复合混合物或材料注入到工具中而形成。复合材料在嵌件200的外壳292周围流动，并与嵌件200的外壳292形成界面和/或结合。在模制工艺期间，部件可通过可用于固化复合材料的热固工艺或高压釜等而自固化。模制工艺可以是在生产时均进行热固化的注射模或压缩模的工艺。

通过提供外壳292，失芯290保持完整而用于后续处理以形成润滑回路250中的通道。外壳292允许更小尺寸的通道并允许使用在高压成型工艺中将变得不可用(这是由于失芯材料在所述工艺中可能无法保持其形状)的表面特征。例如，失芯嵌件200可在润滑回路250内提供毫米级的通道或特征，通道尺寸小于10mm、5mm或2mm，表面特征的分辨率为1毫米级。由于这种尺度的失芯材料在高压成型工艺中可能会被破坏，因此传统的失芯材料铸造或砂型铸造无法分辨具有这些尺寸的表面特征或通道。

在步骤308结束时，部件作为未完成的部件或预成形件(preform)从工具中移除。

在步骤310处，对未完成的部件或预成形件进行后处理，以将失芯材料290从预成形件中去除。嵌件200的失芯材料290在工具中的整个形成过程中保持在部件中，并且需要被去除。在一个示例中，失芯290被去除以形成回路250中的通道。可利用加压流体(比如高压水射流)将失芯290去除。在其它示例中，可使用本领域中公知的其它技术将失芯290去除。基于在压铸后处理或模制后处理中将芯去除的能力，失芯290在本公开中被称为“失芯”。由于外壳292的包围和保护，本公开中的失芯在压铸或模制工艺期间保持完整。

在步骤312处，还可进行其它的后处理机加工或制造步骤。例如，可针对螺线管控制或类似特征对润滑回路250进行最少量的机加工。此外，可进行其它部件的机加工或精加工，例如，对发动机缸体202的平台面进行铣削。在一些实施例中，可在模制或铸造之后通过其它精加工或机加工提供其它通道或端口。

在部件202已经被后处理之后，可通过将汽缸盖连接到缸体而组装发动机20，并且可将发动机20放置到车辆中。

用于润滑回路250的通道可在如上面参照图3至图6所描述的制造工艺期间通过一个或更多个嵌件(包括失芯嵌件)形成在部件202中。嵌件200被示出为用于形成润滑回路250中的流体通道的嵌件。嵌件200在与工具一起使用以形成部件之前形成。嵌件200包括失芯区域290。失芯290可以是盐芯、砂芯、玻璃芯、泡沫芯或其它合适材料的失芯。外壳292包围或封装失芯290，使得其覆盖失芯290的外表面的至少一部分。外壳292可由金属(包括铝或铝合金)形成。芯290通常按照流体通道的一部分或基本上通道的全部的形状和大小而设置。在示出的示例中，失芯290形成缸体202中润滑回路的流体通道的形状。

润滑回路250形成在部件或缸体202内。润滑回路250由将加压的润滑剂引导到部件的用于润滑和/或热管理的各个区域的一系列互连的流体通道形成。润滑回路250由嵌件200形成。失芯材料290由薄壁金属外壳292包围或封装。失芯材料290可设置为各种弯曲的形状和结构，截面面积和方向上的平稳变化使流动损失减少。薄壁金属外壳292在厚度上可以是毫米级的。在去除失芯材料290之后，外壳292保持在部件202中，使得外壳292内衬于润滑回路250的通道。

外壳292被设置为回路250中的润滑剂和部件202的材料之间的屏障，并防止润滑剂进入部件202的材料中以及部件202中的流体(例如，冷却剂或水)进入润滑回路250中并与润滑剂混合。归因于纤维以及在模制过程期间形成的任何空隙或缺陷，由复合材料(例如，碳纤维树脂复合材料)制成的部件有一定的孔隙度。因此，外壳292用作内衬，以防止泄漏或流体流到部件202中，反之亦然。

外壳292还用于提高部件202和润滑回路250中的流体之间的热传递。由复合材料(例如，碳纤维树脂复合材料)制成的部件具有比金属外壳低得多的导热率。这样，外壳292充当热导管，并且使与润滑剂的热传递提高，以在运行期间更有效和更高效地使部件202热稳定或冷却。在进一步的示例中，外壳292可在与流体接触的内壁上或者在与部件202接触的外壁上设置有各种表面特征(例如翅片、涡旋或涡流诱导特征、各种表面粗糙度等)，以通过增加表面积和/或产生期望的流动模式来提高热传递。

本公开的各个实施例具有相关联的非限制性的优点。例如，紧凑的润滑回路可用于减少实现流动要求所需的封装空间。提供了独特的波状的润滑回路，其具有紧密包裹否则将限制布置的功能特征的能力。嵌件设置有用作润滑剂的输送工具的独立的空心铝外壳。在部件的形成期间，嵌件包含失芯材料。这种外壳可包含多个弯曲和交叉部以实现用于润滑剂通道的复杂的路线。在内燃发动机中，汽缸体或汽缸盖优先于需要高压油来维持功能的子系统。根据本公开的嵌件提供了紧凑且优化的润滑回路，所述润滑回路使其流体通道比传统的流体通道更薄或更小，并减少了机加工步骤。限定油回路的嵌件提供了嵌套在功能性特征周围的紧密的封装。此外，在部件的形成过程中，嵌件提供了复杂的形状和结构(比如，弯曲的且具有多个平滑的交叉部或接合部的通道)，从而最大限度地减少额外的制造步骤。归因于平滑的波状形状，润滑回路可形成为既适合在有限的封装空间内，还具有降低的压降和改善的流动特性。因此，润滑回路可具有改善的流动效率，从而提高泵的效率和整体的燃油经济性。

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，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种变化。此外，可以组合各个实现的实施例的特征以形成本公开的进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种发动机，包括：

汽缸体，由缸体材料形成并且限定至少一个汽缸，汽缸体限定具有流体通道的润滑回路，所述流体通道包括入口通道、主油道、曲轴轴承润滑通道以及活塞环润滑通道，流体通道由与缸体材料接触并被缸体材料包围的连续的金属壁形成，其中，流体通道中的至少一个是弯曲的。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中，流体通道中的至少一个具有连续变化的有效直径，从而为通道提供没有阶梯式不连续性的平滑的锥形形状。

3.根据权利要求1所述的发动机，其中，流体通道中的至少两个利用流体接合部流体地连接，流体接合部具有平滑的表面并具有弯曲的外壁。

4.根据权利要求1所述的发动机，其中，润滑回路的流体通道没有阶梯式不连续性。

5.根据权利要求1所述的发动机，其中，流体通道的金属壁由铝和铝合金中的一种形成。

6.根据权利要求5所述的发动机，其中，缸体材料是复合材料。

7.根据权利要求5所述的发动机，其中，缸体材料是铝和铝合金中的一种，金属壁与缸体材料形成铸件表层，以形成流体通道。

8.根据权利要求1所述的发动机，其中，润滑回路独立于端塞。

9.一种部件，包括：

主体，限定被构造为将加压的润滑剂输送到旋转轴承的至少一个内部流体通道，所述流体通道内衬有金属壁以在流体通道和主体之间设置屏障，流体通道的金属壁为流体通道提供连续弯曲的形状，并提供用于改变通道的有效直径的平滑的锥形部分。

10.一种形成具有内部加压的润滑回路的部件的方法，所述方法包括：

将失芯嵌件定位在工具中，失芯嵌件成形为形成润滑回路并且具有总体上封装在连续的金属外壳中的失芯材料，所述嵌件具有至少一个弯曲部分；以及

将材料提供到工具中以形成包围失芯嵌件的主体，从而形成部件的预成形件。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括：将失芯材料从预成形件中去除，以提供润滑回路内的流体通道。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，提供材料还包括注射成型复合材料。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，提供材料还包括在高压压铸工艺中铸造金属，所述金属包括铝。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括：在失芯材料周围铸造金属外壳之前，通过使失芯材料成形为具有至少一个弯曲区域而形成失芯嵌件；

其中，失芯嵌件在被定位在工具中之前形成。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，形成失芯嵌件包括：在失芯材料周围铸造金属外壳之前，使失芯材料成形为具有带有光滑的锥形区域的至少一个区域。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，形成失芯嵌件包括：在失芯材料周围铸造金属外壳之前，使失芯材料成形为具有至少一个流体接合部，所述流体接合部成形为使压降最小化。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，采用三维打印而使失芯材料成形。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，失芯材料成形为至少两个芯材料子件，所述芯材料子件在铸造金属外壳之前彼此连接。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，铸造金属外壳包括通过在小于10磅每平方英寸的压力下注入熔融金属而进行压铸，其中，熔融金属包括铝。

20.根据权利要求10所述的方法，还包括：形成具有表面的工具，所述表面成形为限定内燃发动机的汽缸体和汽缸盖中的一个。