Гильза цилиндра и способ ее производства

Гильза цилиндра и способ ее производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к гильзе цилиндра, предназначенной для помещения в отливку и применяемой в блоке цилиндров, а также к способу изготовления гильзы цилиндра.

Уровень техники

В настоящее время блоки цилиндров для двигателей с гильзами цилиндров находят применение на практике. Гильзы цилиндров обычно применяют в блоках цилиндров, выполненных из алюминиевого сплава. В качестве такой гильзы цилиндра, предназначенной для помещения в отливку, известна гильза, которая описана в публикации выложенной заявки на полезную модель Японии №62-52255.

В двигателе повышение температуры цилиндров вызывает тепловое расширение отверстия цилиндра. Кроме того, температура в цилиндре варьируется в осевом направлении. Соответственно степень деформации отверстия цилиндра варьируется в осевом направлении. Такое варьирование степени деформации цилиндра увеличивает трение поршня, что приводит к повышению уровня расхода топлива.

Краткое описание изобретения

Соответственно целью настоящего изобретения является создание гильзы цилиндра и способа ее изготовления, позволяющих подавлять перепад температур в осевом направлении цилиндра и таким образом улучшить интенсивность расхода топлива.

Для достижения перечисленных целей и согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается гильза цилиндра, предназначенная для помещения в отливку и применяемая в блоке цилиндров. Гильза цилиндра имеет наружную круговую поверхность и верхнюю, среднюю и нижнюю части в осевом направлении гильзы цилиндра. На участке наружной круговой поверхности, соответствующем верхней части, образована имеющая высокую теплопроводность пленка, а на участке наружной круговой поверхности, соответствующем нижней части, образована пленка, имеющая низкую теплопроводность. Пленку с высокой теплопроводностью и пленку с низкой теплопроводностью наносят слоями на участке наружной круговой поверхности, соответствующем средней части, образуя таким образом участок со слоистой пленкой.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается гильза цилиндра, предназначенная для помещения в отливку и применяемая в блоке цилиндров. Гильза цилиндра имеет наружную круговую поверхность и верхнюю и нижнюю части в осевом направлении гильзы цилиндра. На наружной круговой поверхности образуют напыленный слой. Напыленный слой проходит непрерывно от верхней части до нижней части. Участок напыленного слоя, который соответствует нижней части, имеет толщину, которая меньше толщины участка напыленного слоя, который соответствует верхней части.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ производства гильзы цилиндра, предназначенной для помещения в отливку и применяемая в блоке цилиндров. Гильза цилиндра имеет наружную круговую поверхность и верхнюю и нижнюю части в осевом направлении гильзы цилиндра. На наружной круговой поверхности образуют напыленный слой. Напыленный слой проходит непрерывно от верхней части до нижней части. Участок напыленного слоя, который соответствует нижней части, имеет толщину, которая меньше толщины участка напыленного слоя, который соответствует верхней части. Способ включает в себя образование напыленного слоя на участке наружной круговой поверхности, который соответствует верхней части, путем использования распылительного устройства, отделенного от напыляемого слоя первым расстоянием, и образование напыленного слоя на участке наружной круговой поверхности, который соответствует нижней части, путем использования распылительного устройства, отделенного от напыляемого слоя вторым расстоянием, которое больше первого расстояния.

Краткое описание чертежей

фиг.1 - схематический вид, иллюстрирующий двигатель, имеющий гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.2 - вид в перспективе, иллюстрирующий гильзу цилиндра по первому варианту реализации;

фиг.3 - таблица, иллюстрирующая один пример химического состава литейного чугуна, являющегося материалом для изготовления гильзы цилиндра по первому варианту реализации;

фиг.4 - вид в разрезе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации, выполненный в осевом направлении;

фиг.5 - вид в разрезе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации, выполненный в осевом направлении;

фиг.6А - вид в разрезе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации, выполненный в осевом направлении;

фиг.6В - график, иллюстрирующий один пример взаимозависимости между позициями по осевой линии и температурой стенки цилиндра в гильзе цилиндра согласно первому варианту реализации;

фиг.7А - вид в разрезе гильзы цилиндра, выполненный в осевом направлении, иллюстрирующий гильзу цилиндра согласно второму варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.7В - график, иллюстрирующий взаимозависимость между позицией на осевой линии и толщиной пленки;

фиг.8А-8С - схемы, иллюстрирующие один пример процедуры формирования пленки на гильзе цилиндра согласно второму варианту реализации;

фиг.9 - вид в перспективе, иллюстрирующий один вариант процедуры формирования пленки на гильзе цилиндра согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.10 - диаграмма модели, иллюстрирующая выступ, имеющий сжатую форму и выполненный на гильзе цилиндра согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.11 - диаграмма модели, иллюстрирующая выступ, имеющий сжатую форму и выполненный на гильзе цилиндра согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.12 - вид в увеличенном масштабе в поперечном разрезе гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации, иллюстрирующий круговую часть ZA с фиг.9;

фиг.13 - вид в увеличенном масштабе в поперечном разрезе гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации, иллюстрирующий круговую часть ZB с фиг.9;

фиг.14 - диаграмма технологического процесса, иллюстрирующая операции производства гильзы цилиндра путем центробежного литья;

фиг.15А-15С - схемы технологического процесса, иллюстрирующие операции формирования выемки, имеющей сжатую форму в слое литейной краски при производстве гильзы цилиндра путем центробежного литья;

фиг.16А и 16В - схемы, иллюстрирующие один пример процедуры измерения параметров гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации с использованием трехмерного лазера;

фиг.17 - схема, иллюстрирующая контурные линии гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации, полученные путем измерений с использованием трехмерного лазера;

фиг.18 - схема, иллюстрирующая взаимозависимость между измеренной высотой и контурными линиями гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации;

фиг.19 - схема, иллюстрирующая контурные линии гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации, полученные путем измерений с использованием трехмерного лазера; и

фиг.20 - схема, иллюстрирующая контурные линии гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации, полученные путем измерений с использованием трехмерного лазера.

Наилучший способ осуществления изобретения

Далее со ссылкой на фиг.1-6В будет описан первый вариант реализации настоящего изобретения.

Настоящий вариант реализации относится к случаю, когда настоящее изобретение применяется к гильзам цилиндра двигателя, выполненным из алюминиевого сплава.

На фиг.1 показана конструкция всего двигателя 1, имеющего гильзы 2 цилиндра согласно настоящему изобретению.

Двигатель 1 включает в себя блок 11 цилиндров и головку 12 блока цилиндров.

Блок 11 цилиндров включает в себя множество цилиндров 13.

Каждый цилиндр 13 включает в себя гильзу 2 цилиндра.

Внутренняя круговая поверхность каждой гильзы 2 цилиндра (внутренняя круговая поверхность 21 гильзы) образует внутреннюю стенку (внутреннюю стенку 14 цилиндра) соответствующего цилиндра 13 в блоке 11 цилиндров. Каждая внутренняя круговая поверхность 21 гильзы ограничивает канал 15 цилиндра.

Путем помещения в отливку из литейного материала наружная круговая поверхность каждой гильзы 2 цилиндра (наружная круговая поверхность 21 гильзы) приводится в контакт с блоком 11 цилиндров.

В качестве алюминиевого сплава как материала для блока 11 цилиндров может использоваться, например, сплав, описанный в Японском промышленном стандарте (JIS) ADC10 (соответствует стандарту США ASTM A380.0), или сплав, описанный в JIS ADC12 (соответствует стандарту США ASTM A383.0). В настоящем варианте реализации для формирования блока 11 цилиндров используют алюминиевый сплав по ADC 12.

На фиг.2 показан вид в перспективе, иллюстрирующий гильзу 2 цилиндра согласно настоящему изобретению.

Гильза цилиндра выполнена из литейного чугуна.

Химический состав литейного чугуна задан, например, таким, как он показан на фиг.3. В основном компоненты, перечисленные в таблице «Основные компоненты», могут быть выбраны как химический состав литейного чугуна. В случае необходимости к ним могут быть добавлены компоненты, перечисленные в таблице «Дополнительные компоненты».

В настоящем варианте реализации каждая часть гильзы 2 цилиндра обозначается так, как указано ниже.

Верхний конец гильзы 2 цилиндра обозначается как верхний конец 23 гильзы.

Нижний конец гильзы 2 цилиндра обозначается как верхний конец 24 гильзы.

Участок от верхнего конца 23 гильзы до определенной позиции по осевому направлению обозначается как верхняя часть 25 гильзы.

Участок от нижнего конца 24 гильзы до определенной позиции по осевому направлению обозначается как нижняя часть 26 гильзы.

Участок между верхней частью 25 гильзы и нижней частью 26 гильзы обозначается как средняя часть 27 гильзы.

Верхний конец 23 гильзы является концом гильзы 2 цилиндра, который располагается в камере сгорания двигателя 1. Нижний конец 24 гильзы является концом гильзы 2 цилиндра, который располагается в части, противоположной камере сгорания двигателя 1.

На фиг.4 показан вид в разрезе гильзы 2 цилиндра в осевом направлении.

В гильзе 2 цилиндра на наружной круговой поверхности 22 гильзы образованы пленка 3 с высокой теплопроводностью и пленка 4 с низкой теплопроводностью.

Пленка 3 с высокой теплопроводностью выполнена из материала, который повышает теплопроводность между блоком цилиндра 11 и гильзой 2 цилиндра по сравнению с вариантом, при котором такая пленка не образуется. Материал и способ формирования пленки 3 с высокой теплопроводностью будут рассмотрены ниже.

Пленка 4 с низкой теплопроводностью выполнена из материала, который уменьшает теплопроводность между блоком цилиндра 11 и гильзой 2 цилиндра по сравнению с вариантом, при котором такая пленка не образуется. Материал и способ формирования пленки 4 с низкой теплопроводностью будут рассмотрены ниже.

Пленка 3 с высокой теплопроводностью и пленка 4 с низкой теплопроводностью имеют конфигурацию, показанную ниже.

Пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется на наружной круговой поверхности 22 гильзы, соответствующей верхней части 25 гильзы и средней части 27 гильзы. То есть пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется на участке по направлению от верхнего конца 23 гильзы к нижней части 26 гильзы.

Пленка 3 с высокой теплопроводностью включает в себя базовую часть 31 пленки, расположенную на верхней части 25 гильзы и наклонную часть 32 пленки, расположенную на средней части 27 гильзы.

Базовая часть 31 пленки и наклонная часть 32 пленки выполнены в виде непрерывной пленки.

Базовая часть 31 пленки выполнена с, по существу, постоянной толщиной. С другой стороны, наклонная часть 32 пленки выполнена так, что ее толщина постепенно уменьшается по направлению от верхнего конца 23 гильзы по направлению к нижнему концу 24 гильзы.

Пленка 4 с низкой теплопроводностью формируется на наружной круговой поверхности 22 гильзы, соответствующей нижней части 26 гильзы и средней части 27 гильзы. То есть пленка 4 с низкой теплопроводностью формируется на участке по направлению от нижнего конца 24 гильзы к верхней части 26 гильзы.

Пленка 4 с низкой теплопроводностью включает в себя базовую часть 41 пленки, расположенную на нижней части 26 гильзы, и наклонную часть 42 пленки, расположенную на средней части 27 гильзы.

Базовая часть 41 пленки и наклонная часть 42 пленки выполнены в виде непрерывной пленки.

Базовая часть 41 пленки выполнена с, по существу, постоянной толщиной. С другой стороны, наклонная часть 42 пленки выполнена так, что ее толщина постепенно уменьшается по направлению от нижнего конца 24 гильзы по направлению к верхнему концу 23 гильзы.

Участок 30 со слоистой пленкой формируют на наружной круговой поверхности 22 гильзы средней части 27 гильзы 2 цилиндра. Участок 30 со слоистой пленкой формируют путем нанесения слоями пленки 3 с высокой теплопроводностью и пленки 4 с низкой теплопроводностью. На участке 30 со слоистой пленкой пленку 3 с высокой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы, а пленку 4 с низкой теплопроводностью наносят на пленку 3 с высокой теплопроводностью.

В гильзе 2 цилиндра согласно настоящему варианту реализации участок 30 со слоистой пленкой конфигурирован так, как описано выше. Однако взаимозависимость между пленкой 3 с высокой теплопроводностью и пленкой 4 с низкой теплопроводностью на участке 30 со слоистой пленкой может быть изменена так, как показано на фиг.5. То есть участок 30 со слоистой пленкой может быть конфигурирован таким образом, что пленку 4 с низкой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы, а пленку 3 с высокой теплопроводностью наносят на пленку 4 с низкой теплопроводностью.

Далее будет описано нанесение на гильзу 2 цилиндра пленки 3 с высокой теплопроводностью и пленки 4 с низкой теплопроводностью (расположение и толщина пленок).

1. Расположение пленок

Положение пленки 3 с высокой теплопроводностью и пленки 4 с низкой теплопроводностью будет описано со ссылкой на фиг.6А и 6В. На фиг.6А показан разрез цилиндрической гильзы 2 в осевом направлении. На фиг.6В показан пример изменения температуры в цилиндре в осевом направлении (температура TW стенки цилиндра) при обычном рабочем состоянии двигателя. После этого гильза 2 цилиндра, с которой удалены пленка 3 с высокой теплопроводностью и пленка 4 с низкой теплопроводностью, будет обозначаться как эталонная гильза цилиндра. Двигатель с эталонной гильзой цилиндра будет обозначаться как эталонный двигатель.

В этом варианте реализации положение пленки 3 с высокой теплопроводностью и пленки 4 с низкой теплопроводностью определяют, основываясь на температуре TW стенок цилиндра в эталонном двигателе.

Будет описано изменение температуры TW стенок цилиндра. На фиг.6В сплошная линия представляет температуру стенок цилиндра TW эталонного двигателя, а пунктирная линия представляет температуру TW стенок цилиндра двигателя 1 согласно настоящему варианту реализации. Далее более высокую температуру TW стенок цилиндра обозначают как максимальную температуру TW стенок цилиндра, а самую низкую температуру стенок цилиндра TW эталонного двигателя обозначают как минимальную температуру TW стенок цилиндра.

В эталонном двигателе температура стенок цилиндра TW изменяется следующим образом:

(А) На участке от нижнего конца 24 гильзы до средней части 27 гильзы температура стенок цилиндра TW постепенно возрастает от нижнего конца 24 гильзы до средней части 27 гильзы за счет небольшого воздействия газообразных продуктов сгорания. Рядом с нижним концом 24 гильзы температура стенок цилиндра TW является минимальной температурой TWL1 стенок цилиндра.

(В) На участке от средней части 27 гильзы до верхнего конца 23 гильзы температура TW стенок цилиндра резко возрастает за счет большого воздействия газообразных продуктов сгорания. Рядом с верхним концом 23 гильзы температура TW стенок цилиндра является максимальной температурой TWH1 стенок цилиндра.

В двигателях внутреннего сгорания, включая описанный выше эталонный двигатель, повышение температуры стенок цилиндра TW вызывает тепловое расширение каналов цилиндра. С другой стороны, поскольку температура стенок цилиндра TW варьируется в осевом направлении, в осевом направлении варьируется степень деформации канала цилиндра. Такое варьирование степени деформации цилиндра увеличивает трение поршня, что приводит к повышению уровня расхода топлива.

Таким образом в каждой гильзе 2 цилиндра согласно настоящему варианту реализации пленку 4 с низкой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы в нижней части 26 гильзы, в то время как пленку 3 с высокой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы в верхней части 25 гильзы. Такая конфигурация уменьшает разницу между максимальной температурой TWH стенок цилиндра и минимальной температурой TWL стенок цилиндра (разность температуры ∆TW стенок цилиндра).

В двигателе 1 согласно настоящему варианту реализации пленка 3 с высокой теплопроводностью повышает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы. Соответственно понижается температура TW стенок цилиндра в верхней части 25 гильзы. Из-за этого максимальная температура TWH стенок цилиндра становится максимальной температурой TWH2 стенок цилиндра, которая ниже максимальной температуры TWH1 стенок цилиндра.

В двигателе 1 пленка 4 с низкой теплопроводностью снижает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и нижней частью 26 гильзы. Соответственно повышается температура TW стенок цилиндра в нижней части 26 гильзы. Из-за этого минимальная температура TWL стенок цилиндра становится минимальной температурой TWH2 стенок цилиндра, которая выше минимальной температуры TWL1 стенок цилиндра.

Таким образом, в двигателе 1 уменьшается разница между максимальной температурой TWH стенок цилиндра и минимальной температурой TWL стенок цилиндра (разность температуры ∆TW стенок цилиндра). Соответственно уменьшается варьирование деформации каждого канала 15 цилиндра в осевом направлении цилиндра (выравнивается степень деформации). Это уменьшает трение и, таким образом, снижает уровень расхода топлива. Кроме того, участок 30 со слоистой пленкой сглаживает резкие изменения температуры TW стенок цилиндра в средней части 27 гильзы. Это дополнительно способствует надежному выравниванию деформации канала 15 цилиндра.

Граница между верхней частью 25 гильзы и средней частью 27 гильзы (температурная граница стенок 28) может быть определена на основании температуры TW стенок цилиндра эталонного двигателя. С другой стороны, обнаружено, что во многих случаях длина верхней части 25 гильзы (расстояние от верхнего конца 23 гильзы до температурной границы стенок 28) составляет от одной трети до одной четверти от всей длины гильзы 2 цилиндра (длина от верхнего конца 23 гильзы до нижнего конца 24 гильзы). Поэтому при определении расположения с высокой теплопроводностью пленки 3 диапазон от одной трети до одной четверти от верхнего конца 23 гильзы ко всей длине гильзы может рассматриваться как верхняя часть 25 гильзы без точного определения расположения температурной границы стенок 28.

2. Толщина пленок

Далее будет описан выбор толщины пленки 3 с высокой теплопроводностью и пленки 4 с низкой теплопроводностью.

В гильзе 2 цилиндра толщина базовой части 31 пленки 3 с высокой теплопроводностью и толщина базовой части 41 пленки 4 с низкой теплопроводностью, по существу, равны между собой. Кроме того, толщина участка 30 со слоистой пленкой, по существу, равна толщине базовой части 31 пленки 3 с высокой теплопроводностью и толщине базовой части 41 пленки 4 с низкой теплопроводностью. Таким образом, толщина базовой части 31 пленки 3 с высокой теплопроводностью и толщина базовой части 41 пленки 4 с низкой теплопроводностью определяются таким образом, что от верхнего конца 23 гильзы до нижнего конца 24 гильзы образуется пленка, имеющая, по существу, постоянную толщину.

В качестве материала для пленки 3 с высокой теплопроводностью может быть использован материал, отвечающий, по меньшей мере, одному из следующих условий (А) и (Б).

(А) Материал, у которого температура плавления ниже или равна температуре литого металла литейного материала (эталонной температуре ТС литого металла), или материала, содержащего такой материал. Более конкретно эталонная температура ТС литого металла может быть описана следующим образом. То есть эталонная температура ТС литого металла относится к температуре литого металла блока 11 цилиндров в то время, когда литейный материал заливают в форму для получения отливки, предназначенной для помещения в нее гильз 2 цилиндра.

(Б) Материал, который может быть скреплен металлургическими средствами с литейным материалом блока 11 цилиндров, или материал, который содержит такой материал.

В качестве способа нанесения пленки 3 с высокой теплопроводностью может быть использован любой из перечисленных способов:

1 - напыление;

2 - дробеструйное нанесение покрытий; и

3 - плакирование.

Далее приведены основные примеры пленки 3 с высокой теплопроводностью.

[1] Первая конфигурация пленки с высокой теплопроводностью

В гильзе 2 цилиндра слой, полученный путем напыления, может рассматриваться как пленка 3 с высокой теплопроводностью. В качестве материала для напыленного слоя могут использоваться, главным образом, алюминий, алюминиевый сплав, медь или медный сплав.

В случае, когда пленка 3 с высокой теплопроводностью образуется напыленным слоем алюминиевого сплава (сплав Al-Si), блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра скрепляются между собой следующим образом.

Что касается ситуации со скреплением верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то, поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью наносится путем напыления, верхняя часть 25 гильзы и пленка 3 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Что касается ситуации со скреплением блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется из сплава Al-Si, у которого температура плавления ниже эталонной температуры плавления ТС литого металла и который обладает высокой смачиваемостью с литейным материалом блока 11 цилиндров. Таким образом, блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Поскольку блок 11 цилиндров и верхняя часть 25 гильзы скреплены между собой в таком состоянии, в двигателе 1 достигаются следующие преимущества.

[A] Поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью обеспечивает сцепление между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы, теплопроводность между блоком цилиндров и верхней частью 25 гильзы возрастает.

[B] Поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью обеспечивает прочность скрепления блока 11 цилиндров и верхней части 25 гильзы, подавляется шелушение блока 11 цилиндров и верхней части 25 гильзы. Поэтому даже при расширении канала 15 цилиндра сцепление блока 11 цилиндров и верхней части 25 гильзы сохраняется. Это препятствует уменьшению теплопроводности.

Кроме того, когда описанная выше конфигурация применяется к пленке 3 с высокой теплопроводностью, достигаются следующие преимущества.

[C] Поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью получается путем напыления сплава Al-Si, уменьшается разница между степенью расширения блока 11 цилиндров и степенью расширения пленки 3 с высокой теплопроводностью. Таким образом, при расширении канала 15 цилиндра обеспечивается сцепление между блоком 11 цилиндров и гильзой 2 цилиндра.

[D] Поскольку используется сплав Al-Si, обладающий хорошей смачиваемостью с литейным материалом блока 11 цилиндров, дополнительно возрастают сцепление и прочность скрепления блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью.

В двигателе 1, по мере того как ослабевает сцепление между блоком 11 цилиндров и пленкой 3 с высокой теплопроводностью и сцепление между верхней частью 25 гильзы и пленкой 3 с высокой теплопроводностью, увеличивается величина зазора между этими компонентами. Соответственно уменьшается теплопроводность между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы. По мере того как ослабевает прочность скрепления между блоком 11 цилиндров и пленкой 3 с высокой теплопроводностью и прочность скрепления между верхней частью 25 гильзы и пленкой 3 с высокой теплопроводностью, повышается вероятность шелушения между этими компонентами. Поэтому при расширении канала 15 цилиндра уменьшается сцепление между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы.

Полагают, что, в случае когда температура плавления пленки 3 с высокой теплопроводностью ниже или равна эталонной температуре ТС плавления литого металла, пленка 3 с высокой теплопроводностью плавится и скрепляется металлургическими средствами с литейным материалом при производстве блока 11 цилиндров. Однако согласно результатам испытаний было подтверждено, что блок 11 цилиндров, описанный выше, был механически скреплен с пленкой с высокой теплопроводностью. Далее были обнаружены части, скрепленные металлургическими средствами. Однако блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью были скреплены, главным образом, механическим путем.

В ходе испытаний также было обнаружено следующее, а именно: даже если литейный материал и пленка 3 с высокой теплопроводностью не были скреплены металлургическими средствами (или только частично скреплены металлургическим путем), сцепление и прочность скрепления блока 11 цилиндров и верхней части 25 гильзы повышались, пока пленка 3 с высокой теплопроводностью имела температуру плавления, ниже или равную эталонной температуре ТС плавления литого металла. Хотя этот механизм не был в точности разъяснен, полагают, что скорость затвердевания литейного материала уменьшается из-за того, что тепло литейного материала недостаточно плавно отводится пленкой 3 с высокой теплопроводностью.

[2] Вторая конфигурация с высокой теплопроводностью пленки

В гильзе 2 цилиндра слой, полученный способом дробеструйного нанесения покрытий (дробеструйным способом), может рассматриваться как пленка 3 с высокой теплопроводностью. В качестве материала для слоя, нанесенного дробеструйным способом, могут использоваться, главным образом, алюминий, алюминиевый сплав, медь и цинк.

В случае, когда пленка 3 с высокой теплопроводностью образуется нанесенным дробеструйным способом слоем алюминия, блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра скрепляются между собой следующим образом.

Что касается ситуации со скреплением верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то, поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью наносится дробеструйным способом, верхняя часть 25 гильзы и пленка 3 с высокой теплопроводностью механически и металлургическими средствами скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. То есть верхняя часть 25 гильзы и пленка 3 с высокой теплопроводностью скрепляются между собой в состоянии, когда механически скрепленные части и скрепленные металлургическими средствами части смешаны. Сцепление верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Что касается ситуации со скреплением блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется из алюминия, у которого температура плавления ниже эталонной температуры ТС плавления литого металла и который обладает высокой смачиваемостью с литейным материалом блока 11 цилиндров. Таким образом, блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Поскольку блок 11 цилиндров и верхняя часть 25 гильзы скреплены между собой в таком состоянии, в двигателе 1 достигаются преимущества [A] и [B] из раскрытой ранее «[1] первой конфигурации с высокой теплопроводностью пленки». Что касается механического соединения между блоком 11 цилиндров и пленкой 3 с высокой теплопроводностью, то здесь могут быть применены те же объяснения, что и для «[1] первой конфигурации с высокой теплопроводностью пленки».

Кроме того, когда описанная выше конфигурация применяется к пленке 3 с высокой теплопроводностью, достигаются следующие преимущества.

[C] При использовании дробеструйного способа пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется без плавления материала покрытия. Поэтому пленка 3 с высокой теплопроводностью не содержит оксидов. Следовательно, предотвращается ухудшение теплопроводности пленки 3 с высокой теплопроводностью из-за окисления.

[3] Третья конфигурация с высокой теплопроводностью пленки

В гильзе 2 цилиндра слой, полученный способом плакирования, может рассматриваться как пленка 3 с высокой теплопроводностью. В качестве материала для слоя, нанесенного дробеструйным способом, могут использоваться, главным образом, алюминий, алюминиевый сплав, медь или сплав меди.

В случае, когда пленка 3 с высокой теплопроводностью образуется нанесенным способом плакирования слоем сплава меди, блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра скрепляются между собой следующим образом. Часть 30 со слоистой пленкой конфигурирована так, как показано на фиг.5.

Что касается ситуации со скреплением верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то, поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью наносится способом плакирования, верхняя часть 25 гильзы и пленка 3 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление верхней части 25 гильзы и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Что касается ситуации со скреплением блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью, то пленка 3 с высокой теплопроводностью формируется из медного сплава, у которого температура плавления ниже эталонной температуры ТС плавления литого металла. Однако блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью скрепляются между собой металлургическими средствами при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Поскольку блок 11 цилиндров и верхняя часть 25 гильзы скреплены между собой в таком состоянии, в двигателе 1 достигаются преимущества [A] и [B] из раскрытой выше «[1] первой конфигурации с высокой теплопроводностью пленки».

Кроме того, когда описанная выше конфигурация применяется к пленке 3 с высокой теплопроводностью, достигаются следующие преимущества.

[C] Поскольку блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью скрепляются между собой металлургическими средствами, сцепление и прочность скрепления между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы дополнительно возрастают.

[D] Поскольку пленка 3 с высокой теплопроводностью сформирована из медного сплава, обладающего более высокой теплопроводностью, чем блок 11 цилиндров, дополнительно возрастает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и верхней частью 25 гильзы.

Относительно скрепления блока 11 цилиндров и пленки 3 с высокой теплопроводностью полагают, что пленка 3 с высокой теплопроводностью должна в основе своей формироваться из металла, который имеет температуру плавления, равную или меньшую эталонной температуры ТС плавления литого металла. Однако, согласно результатам испытаний, даже в том случае, когда пленка 3 с высокой теплопроводностью выполнена из металла с температурой плавления выше эталонной температуры ТС плавления литого металла, в некоторых случаях блок 11 цилиндров и пленка 3 с высокой теплопроводностью скрепляются между собой металлургическими средствами.

В качестве материала пленки 4 с низкой теплопроводностью может быть использован материал, отвечающий, по меньшей мере, одному из следующих условий (А) и (В):

(А) Материал, который уменьшает сцепление блока 11 цилиндров с литейным материалом, или материал, который содержит такой материал.

(В) Материал, теплопроводность которого ниже, чем у, по меньшей мере, одного из таких элементов, как блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра, или материал, который содержит такой материал.

В качестве способа нанесения пленки 4 с низкой теплопроводностью может быть применен любой из следующих способов:

1 - напыление;

2 - окрашивание;

3 - нанесение покрытия на основе смолы; и

4 - обработка с химической конверсией.

Далее приведены основные примеры с низкой теплопроводностью пленки 4.

[1] Первая конфигурация с низкой теплопроводностью пленки

В гильзе 2 цилиндра слой, полученный путем напыления, может рассматриваться как пленка 4 с низкой теплопроводностью. В качестве материала для напыленного слоя могут использоваться, главным образом, керамические материалы, такие как оксид алюминия и двуокись циркония. С другой стороны, пленка 4 с низкой теплопроводностью может быть образована напыленным слоем материала на основе железа, который включает в себя оксиды и ряд пор.

В случае, когда пленка 4 с низкой теплопроводностью образована напыленным слоем оксида алюминия, блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра скрепляются между собой следующим образом.

Что касается ситуации со скреплением блока 11 цилиндров и пленки 4 с низкой теплопроводностью, то, поскольку пленка 4 с низкой теплопроводностью выполнена из оксида алюминия, который обладает меньшей теплопроводностью, чем блок 11 цилиндров, блок 11 цилиндров и пленка 4 с низкой теплопроводностью скрепляются между собой механически при состоянии низкой теплопроводности.

В двигателе 1, благодаря тому, что блок 11 цилиндров и нижняя часть 26 гильзы скреплены между собой в этом состоянии, достигаются следующие преимущества. Так, поскольку пленка 4 с низкой теплопроводностью уменьшает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и нижней частью 26 гильзы, температура TW стенок цилиндра в нижней части 26 гильзы повышается.

[2] Вторая конфигурация пленки с низкой теплопроводностью

В гильзе 2 цилиндра в качестве пленки 4 с низкой теплопроводностью может быть использован слой смазки для пресс-формы, нанесенный путем окрашивания. В качестве смазки для пресс-формы могут быть использованы следующие вещества.

Смазка для пресс-форм, полученная путем смешивания вермикулита, хитазола и жидкого стекла.

Смазка для пресс-форм, полученная путем смешивания жидкого материала, основным компонентом которого является кремний, и жидкого стекла.

В случае, когда пленка 4 с низкой теплопроводностью образована слоем смазки для пресс-форм, блок 11 цилиндров и гильза 2 цилиндра скрепляются между собой следующим образом.

Что касается ситуации со скреплением блока 11 цилиндров и пленки 4 с низкой теплопроводностью, то, поскольку пленка 4 с низкой теплопроводностью выполнена из смазки для пресс-форм, обладающей слабым сцеплением с блоком 11 цилиндров, блок 11 цилиндров и пленка 4 с низкой теплопроводностью скрепляются между собой с зазорами.

В двигателе 1, благодаря тому, что блок 11 цилиндров и нижняя часть 26 гильзы скреплены между собой в этом состоянии, достигаются следующие преимущества. Так, поскольку зазоры уменьшают теплопроводность между блоком 11 цилиндров и нижней частью 26 гильзы, температура TW стенок цилиндра в нижней части 26 гильзы повышается. Кроме того, может использоваться смазка для пресс-форм, которую применяют во время изготовления блока 11 цилиндров, или же материал для такой смазки для пресс-форм. Таким образом