Гильза цилиндра и двигатель

Гильза цилиндра и двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к гильзе цилиндра, предназначенной для помещения в отливку и применяемой в блоке цилиндров, а также к двигателю, содержащему гильзу цилиндра.

В настоящее время на практике находят применение блоки цилиндров для двигателей с гильзами цилиндров. 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 модели Японии №62-52255.

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

Соответственно целью настоящего изобретения является создание гильзы цилиндра, позволяющей уменьшить перепад температур в осевом направлении цилиндра и в двигателе, имеющем гильзу цилиндра.

Согласно приведенной выше цели в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения создана гильза цилиндра, предназначенная для помещения в отливку и применяемая в блоке цилиндров. Гильза цилиндра согласно настоящему изобретению содержит верхнюю часть, среднюю часть и нижнюю часть в осевом направлении гильзы цилиндра, при этом на наружной круговой поверхности верхней части образована пленка с высокой теплопроводностью, проходящая от верхнего конца гильзы цилиндра к средней части, и на наружной круговой поверхности нижней части образована пленка с низкой теплопроводностью, проходящая от средней части к нижнему концу гильзы цилиндра. Пленка с высокой теплопроводностью служит для повышения теплопроводности между блоком цилиндров и гильзой цилиндра. Пленка с низкой теплопроводностью служит для уменьшения теплопроводности между блоком цилиндров и гильзой цилиндра.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью служит для улучшения сцепления гильзы цилиндра с блоком цилиндров.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью образована путем напыления металлического материала.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью образована путем дробеструйного нанесения слоя металлического материала.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью образована путем плакирования слоя металлического материала.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью скреплена с блоком цилиндров металлургическими средствами.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью имеет температуру плавления, которая ниже или равна температуре плавления литейного материала, применяемого при изготовлении отливки блока цилиндров, в которую помещают гильзу цилиндра.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью имеет более высокую теплопроводность, чем гильза цилиндра.

Предпочтительно пленка с высокой теплопроводностью имеет более высокую теплопроводность, чем блок цилиндров.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью служит для образования зазоров между блоком цилиндров и гильзой цилиндра.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью служит для уменьшения сцепления гильзы цилиндра с блоком цилиндров.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из смазки для пресс-формы для литья под давлением.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из литейной краски для центробежного литья.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из вещества, обладающего слабым сцеплением и содержащего в качестве основного компонента графит.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из вещества, обладающего слабым сцеплением и содержащего в качестве основного компонента нитрид бора.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из металлизированной краски.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из жаропрочной смолы.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из слоя обработки напылением с химической конверсией.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из напыленного слоя керамического материала.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из напыленного слоя материала на основе железа, напыленного слоя из оксидов и пор.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью образована из слоя оксида.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью имеет более низкую теплопроводность, чем блок цилиндров.

Предпочтительно пленка с низкой теплопроводностью имеет более низкую теплопроводность, чем гильза цилиндра.

Предпочтительно толщина пленки с низкой теплопроводностью уменьшается по мере удаления от нижнего конца гильзы цилиндра в осевом направлении гильзы цилиндра.

Предпочтительно блок цилиндров содержит несколько каналов цилиндра, и гильза цилиндра помещена в один из каналов, при этом пленка с низкой теплопроводностью образована на наружной круговой поверхности нижней части, за исключением участков, обращенных к соседним каналам цилиндров.

Предпочтительно средняя часть гильзы имеет верхний конец и нижний конец, пленка с высокой теплопроводностью образована на участке от верхнего конца гильзы до верхнего конца средней части, пленка с низкой теплопроводностью образована на участке от нижнего конца средней части до нижнего конца гильзы, между верхним и нижним концами средней части располагается участок без пленки, причем верхний конец средней части в осевом направлении расположен ближе к верхнему концу гильзы, чем нижний конец средней части.

Предпочтительно толщина стенки в верхней части меньше толщины в нижней части.

Предпочтительно наружная круговая поверхность имеет множество выступов, каждый из которых имеет суженную форму.

Предпочтительно количество выступов составляет от пяти до шестидесяти на 1 см² наружной круговой поверхности гильзы цилиндра.

Предпочтительно высота каждого выступа составляет от 0,5 до 1,5 мм.

Предпочтительно на контурной диаграмме наружной круговой поверхности гильзы цилиндра, полученной с помощью трехмерного лазерного измерительного устройства, отношение суммарной площади участков, ограниченных контурной линией, представляющей высоту 0,4 мм, к площади всей контурной диаграммы составляет 10% или более.

Предпочтительно на контурной диаграмме наружной круговой поверхности гильзы цилиндра, полученной с помощью трехмерного лазерного измерительного устройства, отношение суммарной площади участков, ограниченных контурной линией, представляющей высоту 0,2 мм, к площади всей контурной диаграммы составляет 55% или меньше.

Предпочтительно на контурной диаграмме наружной круговой поверхности гильзы цилиндра, полученной с помощью трехмерного лазерного измерительного устройства, отношение суммарной площади участков, ограниченных контурной линией, представляющей высоту 0,4 мм, к площади всей контурной диаграммы составляет 10-50%.

Предпочтительно на контурной диаграмме наружной круговой поверхности гильзы цилиндра, полученной с помощью трехмерного лазерного измерительного устройства, отношение суммарной площади участков, ограниченных контурной линией, представляющей высоту 0,2 мм, к площади всей контурной диаграммы составляет 20-55%.

Предпочтительно на контурной диаграмме наружной круговой поверхности гильзы цилиндра, полученной с помощью трехмерного лазерного измерительного устройства, площадь каждого участка, ограниченного контурной линией, представляющей высоту 0,4 мм, составляет 0,2-3,0 мм².

Предпочтительно поперечное сечение каждого выступа плоскостью, содержащей контурную линию, представляющую высоту 0,4 мм от ближнего конца выступа, отделено от поперечных сечений других выступов той же плоскостью.

Согласно другому объекту изобретения создан двигатель, содержащий вышеописанную гильзу цилиндра.

Другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из следующего описания, выполненного в сочетании с прилагаемыми чертежами, иллюстрирующими в качестве примера принципы изобретения.

Изобретение вместе с его целями и преимуществами может быть лучше всего понято за счет ссылки на следующее описание являющихся в настоящее время наиболее предпочтительными вариантов реализации и на прилагаемые чертежи, на которых:

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

Фиг.2 - вид в перспективе, иллюстрирующий гильзу цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

Фиг.3 - таблица, которая иллюстрирует один пример химического состава литейного чугуна, являющегося материалом для изготовления гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

Фиг.4 и 5 - диаграммы модели, иллюстрирующие выступ, имеющий суженную форму и выполненный на гильзе цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

Фиг.6А - вид в осевом разрезе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

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

Фиг.7 - вид в увеличенном масштабе в поперечном разрезе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZC с Фиг.6А;

Фиг.8 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZD с Фиг.6А;

Фиг.9 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZA с Фиг.1;

Фиг.10 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZB с Фиг.1;

Фиг.11А, 11В, 11С, 11D, 11Е и 11F - схемы технологического процесса, иллюстрирующие операции производства гильзы цилиндра путем центробежного литья;

Фиг.12А, 12В и 12С - схемы технологического процесса, иллюстрирующие операции формирования выемки, имеющей сжатую форму в слое литейной краски при производстве гильзы цилиндра путем центробежного литья;

Фиг.13А и 13В - схемы, иллюстрирующие один пример процедуры измерения параметров гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации с использованием трехмерного лазера;

Фиг.14 - схема, частично иллюстрирующая один пример контурных линий гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, полученных путем измерений с использованием трехмерного лазера;

Фиг.15 - схема, иллюстрирующая взаимозависимость между измеренной высотой и контурными линиями гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

Фиг.16 и 17 - схемы, каждая из которых частично показывает другой пример контурных линий гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения, полученных путем измерений с использованием трехмерного лазера;

Фиг.18А, 18В и 18С - схемы, иллюстрирующие один пример процедуры испытания на разрыв, предназначенной для определения прочности соединения гильзы цилиндра согласно первому варианту реализации блока цилиндров;

Фиг.19А, 19В и 19С - схемы, иллюстрирующие один пример процедуры применения лазерного импульсного способа определения теплопроводности блока цилиндров с гильзой цилиндра согласно первому варианту реализации настоящего изобретения;

Фиг.20 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZC с Фиг.6А;

Фиг.21 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZA с Фиг.1;

Фиг.22 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZC с Фиг.6А;

Фиг.23 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZA с Фиг.1;

Фиг.24 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZD с Фиг.6А;

Фиг.25 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZB с Фиг.1;

Фиг.26 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно пятому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZD с Фиг.6А;

Фиг.27 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно пятому варианту реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZB с Фиг.1;

Фиг.28 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно шестому-девятому вариантам реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZD с Фиг.6А;

Фиг.29 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе гильзы цилиндра согласно шестому-девятому вариантам реализации настоящего изобретения, иллюстрирующий область ZB с Фиг.1; и

Фиг.30 - вид в перспективе, иллюстрирующий гильзу цилиндра согласно десятому варианту реализации настоящего изобретения.

Первый вариант реализации настоящего изобретения будет описан далее со ссылкой на Фиг.1-19С.

Конструкция двигателя

На Фиг.1 показана конструкция всего двигателя 1, выполненного из алюминиевого сплава и 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 одну гильзу 2 цилиндра. Гильзы 2 цилиндра выполнены в блоке 11 цилиндров путем помещения в отливку.

Внутренняя круговая поверхность 21, которая является внутренней круговой поверхностью каждой гильзы 2 цилиндра, 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, которая является наружной круговой поверхностью каждой гильзы 2 цилиндра, 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 ADC12.

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

Гильза 2 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 могу быть добавлены компоненты, перечисленные в таблице «Дополнительные компоненты».

На наружной круговой поверхности 22 гильзы 2 выполнены выступы 3, каждый из которых имеет сжатую форму.

Выступы 3 выполнены по всей наружной круговой поверхности 22 гильзы от верхнего конца 23 гильзы, который является верхним концом гильзы 2 цилиндра, до нижнего конца 24 гильзы, который является нижним концом гильзы 2 цилиндра. 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.

В гильзе 2 цилиндра на наружную круговую поверхность 22 гильзы, включая поверхность выступов, наносят пленку 4 с высокой теплопроводностью и пленку 5 с низкой теплопроводностью. Пленка 4 с высокой теплопроводностью и пленка 5 с низкой теплопроводностью выполнены каждая по всей окружности гильзы 2 цилиндра.

Более конкретно, пленка 4 с высокой теплопроводностью образована на наружной круговой поверхности 22 гильзы на участке от верхнего конца 23 гильзы до средней части 25 гильзы, которая является средней частью гильзы 2 цилиндра в осевом направлении цилиндра 13. Пленка 5 с низкой теплопроводностью образована на наружной круговой поверхности 22 гильзы на участке от средней части 25 гильзы до нижнего конца 24 гильзы. Это означает, что поверхность раздела пленки 4 с высокой теплопроводностью и пленки 5 с низкой теплопроводностью образована на наружной круговой поверхности 22 гильзы в средней части 25 гильзы.

Пленка 4 с высокой теплопроводностью образована из напыленного слоя 41 алюминиевого сплава. В настоящем варианте реализации в качестве алюминиевого сплава, образующего напыленный слой 41, используется сплав Al-Si.

Пленка 5 с низкой теплопроводностью образована из напыленного слоя 51 керамического материала. В настоящем варианте реализации в качестве керамического материала, образующего напыленный слой 51, используется оксид алюминия. Напыленные слои 41, 51 образуются путем напыления (плазменного напыления, дугового напыления или высокоскоростного напыления с использованием кислородного топлива).

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

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

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

На Фиг.4 показана диаграмма модели, иллюстрирующая выступ 3. Далее радиальное направление гильзы 2 цилиндра (направление, указанное стрелкой А) обозначается как осевое направление выступа 3. Кроме того, осевое направление гильзы 2 цилиндра (направление, указанное стрелкой В) обозначается как радиальное направление выступа 3. На Фиг.4 показана форма выступа 3 так, как она видна в радиальном направлении выступа 3.

Выступ 3 образует одно целое с гильзой 2 цилиндра. Выступ 3 соединяется с наружной круговой поверхностью 22 гильзы ближним концом 31. На дальнем конце 32 выступа 3 образована верхняя поверхность 32А, которая соответствует поверхности дальнего конца выступа 3. Верхняя поверхность 32А является по существу плоской.

В осевом направлении выступа 3 между ближним концом 31 и дальним концом 32 образовано сужение 33.

Сужение 33 образовано таким образом, что площадь его поперечного сечения в осевом направлении выступа 3 (площадь поперечного сечения в осевом направлении SR) меньше площади поперечного сечения SR в осевом направлении на ближнем конце 31 и на дальнем конце 32.

Выступ 3 образуют таким образом, что площадь поперечного сечения SR в осевом направлении постепенно возрастает от сужения 33 по направлению к ближнему концу 31 и к дальнему концу 32.

На Фиг.5 показана диаграмма модели, иллюстрирующая выступ 3, в котором отмечено пространство 34 сужения гильзы 2 цилиндра. В каждой гильзе 2 цилиндра сужение 33 каждого выступа 3 создает пространство 34 сужения (заштрихованные участки на Фиг.5).

Пространством 34 сужения является пространство, окруженное воображаемой цилиндрической поверхностью, которая описывает наиболее удаленную часть 32В (на Фиг.5 прямые линии D-D соответствуют цилиндрической поверхности), и поверхностью сужения 33А, которая является поверхностью 33А. Наибольшая дальняя часть 32В представляет собой часть, в которой диаметр выступа 3 является наибольшим на дальнем конце 32.

В двигателе 1, имеющем гильзы 2 цилиндров, блок 11 цилиндров и гильзы 2 цилиндров скреплены между собой притом, что часть блока 11 цилиндров располагается в пространствах 64 сужения, т.е. иными словами, блок 11 цилиндров находится в зацеплении с выступами 3. Поэтому обеспечивается достаточная прочность скрепления блока 11 цилиндров и гильз 2 цилиндра. Кроме того, поскольку повышенная прочность скрепления гильзы препятствует деформации каналов 15 цилиндров, уменьшается трение. Соответственно, снижается уровень расхода топлива.

Со ссылкой на Фиг.6А, 6В и 7 будет описано формирование в гильзе 2 цилиндра пленки 4 с высокой теплопроводностью и пленки 5 с низкой теплопроводностью. Толщину пленки 4 с высокой теплопроводностью и толщину пленки 5 с низкой теплопроводностью обозначают как толщину ТР пленки.

[1] Расположение пленок

Положение пленки 4 с высокой теплопроводностью и пленки 5 с низкой теплопроводностью будет описано со ссылкой на Фиг.6А и 6В. На Фиг.6А показан поперечный разрез гильзы 2 цилиндра в осевом направлении. На Фиг.6В показан пример изменения температуры в цилиндре 13 при обычном рабочем состоянии двигателя, в частности температуры TW стенки цилиндра. После этого гильза 2 цилиндра, с которой удалены пленка 4 с высокой теплопроводностью и пленка 5 с низкой теплопроводностью, будет обозначаться как эталонная гильза цилиндра. Двигатель с эталонными гильзами цилиндра будет обозначаться как эталонный двигатель.

В этом варианте реализации положение пленки 4 с высокой теплопроводностью и пленки 5 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 TW стенок цилиндра 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 TWH стенок цилиндра, а самую низкую температуру TW стенок цилиндра эталонного двигателя обозначают как минимальную температуру TWL стенок цилиндра.

В эталонном двигателе температура TW стенок цилиндра изменяется следующим образом.

(A) На участке от нижнего конца 24 гильзы до средней части 25 гильзы температура TW стенок цилиндра постепенно возрастает от нижнего конца 24 гильзы до средней части 25 гильзы за счет небольшого воздействия газообразных продуктов сгорания. Рядом с нижним концом 24 гильзы температура TW стенок цилиндра является минимальной температурой TWL1 стенок цилиндра. Участок гильзы 2 цилиндра, на котором температура TW стенки цилиндра изменяется таким образом, обозначают как низкотемпературный участок 27 гильзы.

(B) На участке от средней части 25 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. Участок гильзы 2 цилиндра, на котором температура TW стенки цилиндра варьируется таким образом, обозначают как высокотемпературный участок 26 гильзы.

В двигателях внутреннего сгорания, включая описанный выше эталонный двигатель, повышение температуры TW стенок цилиндра вызывает тепловое расширение каналов цилиндра. Поскольку температура TW стенок цилиндра изменяется в осевом направлении, в осевом направлении изменяется степень деформации канала цилиндра. Такое изменение степени деформации цилиндра увеличивает трение поршня, что ведет к повышению уровня расхода топлива.

Таким образом, в каждой гильзе 2 цилиндра согласно настоящему варианту реализации пленку 4 с высокой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы на высокотемпературном участке 26 гильзы, в то время как пленку 5 с низкой теплопроводностью наносят на наружную круговую поверхность 22 гильзы на низкотемпературном участке 27 гильзы. Такая конфигурация уменьшает разницу между температурой TW стенок цилиндра на высокотемпературном участке 26 гильзы и температурой TW стенок цилиндра на низкотемпературном участке 27 гильзы.

В двигателе 1 согласно настоящему варианту реализации обеспечивается достаточное сцепление между блоком 11 цилиндров и высокотемпературными участками 26 гильзы, то есть в каждом высокотемпературном участке 26 гильзы возникает небольшой зазор. Это обеспечивает высокую теплопроводность между блоком 11 цилиндров и высокотемпературными участками 26 гильзы. Соответственно снижается температура TW стенок цилиндра на высокотемпературном участке 26 гильзы. В результате максимальная температура TWH стенок цилиндра становится максимальной температурой TWH2 стенок цилиндра, которая ниже максимальной температуры TWH1 стенок цилиндра.

В двигателе 1 пленка с низкой теплопроводностью снижает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и низкотемпературным участком 27 гильзы. Соответственно повышается температура TW стенок цилиндра на низкотемпературном участке 27 гильзы. В результате минимальная температура TWL стенок цилиндра становится минимальной температурой TWL2 стенок цилиндра, которая выше минимальной температуры TWL1 стенок цилиндра.

Таким образом, в двигателе 1 уменьшается разница температур ΔTW стенок цилиндра, которая является разницей между максимальной температурой TWH стенок цилиндра и минимальной температурой TWL стенок цилиндра. Соответственно уменьшается изменение деформации каждого канала 15 цилиндра в осевом направлении цилиндра 13. Другими словами, происходит выравнивание величины деформации канала 15 цилиндра. Это уменьшает трение и, таким образом, снижает уровень расхода топлива.

Температурная граница 28 стенок, которая является границей между высокотемпературным участком 26 гильзы и низкотемпературным участком 27 гильзы, может быть определена на основании температуры TW стенок цилиндра эталонного двигателя. С другой стороны, обнаружено, что во многих случаях длина высокотемпературного участка 25 гильзы (расстояние от верхнего конца 23 гильзы до температурной границы 28 стенок) 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 пленки 4 с высокой теплопроводностью диапазон от одной трети до одной четверти от верхнего конца 23 гильзы ко всей длине гильзы может рассматриваться как высокотемпературный участок 26 гильзы без точного определения расположения температурной границы 28 стенок.

[2] Толщина пленок

В гильзе 2 цилиндра пленку 4 с высокой теплопроводностью образуют таким образом, что ее толщина ТР меньше или равна 0,5 мм. Если толщина ТР пленки превышает 0,5 мм, снижается анкерный эффект выступов 3, что приводит к значительному уменьшению прочности скрепления между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы.

В настоящем варианте реализации пленка 4 с высокой теплопроводностью выполнена таким образом, что среднее значение толщины ТР пленки во множестве точек высокотемпературного участка 26 гильзы меньше или равно 0,5 мм. Однако пленка 4 с высокой теплопроводностью может быть выполнена таким образом, что толщина ТР пленки меньше или равна 0,5 мм по всему высокотемпературному участку 26 гильзы.

В двигателе 1 при уменьшении толщины ТР пленки возрастает теплопроводность между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы. Таким образом, при формировании пленки 4 с высокой теплопроводностью желательно, чтобы толщина ТР пленки была как можно ближе к нулю по всему высокотемпературному участку 26 гильзы.

Однако, поскольку в настоящее время трудно образовать напыленный слой 41, обладающий одинаковой толщиной по всему высокотемпературному участку 26 гильзы, некоторые части высокотемпературного участка 26 гильзы окажутся лишенными пленки 4 с высокой теплопроводностью, если заданная толщина ТР пленки имеет очень малое значение при формировании пленки 4 с высокой теплопроводностью. Таким образом, в настоящем варианте реализации при формировании пленки 5 с высокой теплопроводностью заданная толщина ТР пленки определяется согласно следующим условиям (А) и (В):

(A) пленка 4 с высокой теплопроводностью может быть образована на всем высокотемпературном участке 26 гильзы;

(B) минимальное значение находится в диапазоне, при котором удовлетворяется условие (А).

Поэтому пленка 4 с высокой теплопроводностью образована на всем высокотемпературном участке 26 гильзы, и толщина ТР пленки для пленки 4 с высокой теплопроводностью имеет небольшое значение. Поэтому происходит надежное повышение теплопроводности между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы. Хотя этот вариант реализации сфокусирован на повышении теплопроводности, заданная толщина ТР пленки определяется в соответствии с другими условиями, когда температура TW стенки цилиндра нуждается в регулировании до определенного значения.

В гильзе 2 цилиндра пленку 5 с низкой теплопроводностью образуют таким образом, что ее толщина ТР меньше или равна 0,5 мм. Если толщина пленки ТР превышает 0,5 мм, снижается анкерный эффект выступов 3, что приводит к значительному уменьшению прочности скрепления между блоком 11 цилиндров и низкотемпературным участком 27 гильзы.

В настоящем варианте реализации пленка 5 с низкой теплопроводностью выполнена таким образом, что среднее значение толщины ТР пленки во множестве точек низкотемпературного участка 27 гильзы меньше или равно 0,5 мм. Однако пленка с высокой теплопроводностью 5 может быть выполнена таким образом, что толщина ТР пленки меньше или равна 0,5 мм по всему низкотемпературному участку 27 гильзы.

[3] Формирование пленок вокруг выступов

На Фиг.7 показан вид в увеличенном масштабе, иллюстрирующий область ZC с Фиг.6A. В гильзе 2 цилиндра пленку 4 с высокой теплопроводностью образуют на наружной круговой поверхности 22 гильзы и на поверхностях выступов 3, так что пространства 34 сужения не заполняются. То есть при литье отливок для размещения гильз 2 цилиндров литейный материал заполняет пространства 34 сужений. Если пространства 34 сужений заполнены пленкой 4 с высокой теплопроводностью, литейный материал не заполнит пространства 34 сужений. Таким образом, на высокотемпературном участке 26 гильзы не будет достигнуто никакого анкерного эффекта выступов 3.

На Фиг.8 показан вид в увеличенном масштабе, иллюстрирующий область ZD с Фиг.6A. В гильзе 2 цилиндра пленку 5 с низкой теплопроводностью образуют на наружной круговой поверхности 22 гильзы и на поверхностях выступов 3, так что пространства 34 сужения не заполняются. То есть при литье отливок для размещения гильз 2 цилиндров литейный материал заполняет пространства 34 сужений. Если пространства 34 сужений заполнены пленкой 5 с низкой теплопроводностью, литейный материал не заполнит пространства 34 сужений. Таким образом, на низкотемпературном участке 27 гильзы не будет достигнуто никакого анкерного эффекта выступов 3.

Состояние скрепления блока 11 цилиндров и гильзы 2 цилиндра будет описано со ссылкой на Фиг.9 и 10. На Фиг.9 и 10 показаны виды в поперечном разрезе, иллюстрирующие блок 11 цилиндров и выполненные по оси цилиндра 13.

[1] Состояние скрепления высокотемпературного участка гильзы

На Фиг.9 показан вид в поперечном разрезе области ZA с Фиг.1 и показано состояние скрепления между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы. В двигателе 1 блок 11 цилиндров скреплен с высокотемпературным участком 26 гильзы в состоянии, при котором блок 11 цилиндров взаимодействует с выступами 3. Блок 11 цилиндров и высокотемпературный участок 26 гильзы скреплены между собой при наличии между ними пленки 4 с высокой теплопроводностью.

Поскольку пленка 4 с высокой теплопроводностью образована путем напыления, высокотемпературный участок 26 гильзы и пленка 4 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление высокотемпературного участка 26 гильзы и пленки 4 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление между блоком цилиндров и эталонной гильзой цилиндра в эталонном двигателе.

Пленка 4 с высокой теплопроводностью образована из сплава Al-Si, у которого температура плавления ниже эталонной температуры ТС плавления и который обладает высокой смачиваемостью с литейным материалом блока 11 цилиндров. Таким образом, блок 11 цилиндров и пленка 4 с высокой теплопроводностью механически скрепляются между собой при достаточном сцеплении и прочности скрепления. Сцепление блока 11 цилиндров и пленки 4 с высокой теплопроводностью выше, чем сцепление блока цилиндров и эталонной гильзы цилиндра в эталонном двигателе.

Поскольку блок 11 цилиндров и высокотемпературный участок 26 гильзы скреплены между собой в таком состоянии, в двигателе 1 достигаются следующие преимущества.

(A) Поскольку пленка 4 с высокой теплопроводностью обеспечивает сцепление между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы, теплопроводность между блоком цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы возрастает.

(B) Поскольку пленка 4 с высокой теплопроводностью обеспечивает прочность скрепления блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы, подавляется шелушение блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы. Поэтому даже при расширении канала 15 цилиндра сцепление блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы сохраняется. Это препятствует уменьшению теплопроводности.

(C) Поскольку выступы 3 обеспечивают прочность скрепления блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы, подавляется шелушение блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы. Поэтому даже при расширении канала 15 цилиндра сцепление блока 11 цилиндров и высокотемпературного участка 26 гильзы сохраняется. Это препятствует уменьшению теплопроводности.

В двигателе 1 по мере уменьшения сцепления между блоком 11 цилиндров и пленкой 4 с высокой теплопроводностью и сцепления между высокотемпературным участком 26 гильзы и пленкой с высокой теплопроводностью происходит увеличение зазора между этими компонентами. Соответственно уменьшается теплопроводность между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы. При уменьшении прочности скрепления между блоком 11 цилиндров и пленкой 4 с высокой теплопроводностью и прочности скрепления между высокотемпературным участком 26 гильзы и пленкой 4 с высокой теплопроводностью возрастает вероятность шелушения между этими компонентами. Поэтому при расширении канала 15 цилиндра уменьшается сцепление между блоком 11 цилиндров и высокотемпературным участком 26 гильзы.

В гильзе 2 цилиндра согласно настоящему варианту реализации температура плавления пленки 4 с высокой теплопроводностью меньше или равна эталонной температуре ТС. Таким образом, полагают, что при производстве блока 11 цилиндров пленка 4 с высокой теплопроводностью плавится и металлургически скрепляется с литейным материалом. Однако согласно результатам испытаний было подтверждено, что блок 11 цилиндров, описанный выше, был механически скреплен с пленкой 4 с высокой теплопроводностью. Кроме того, были обнаружены металлургически скрепленные участки. Однако блок 11 цилиндров и пленка 4 с высокой теплопроводностью были главным образом скреплены механическим путем.

В ходе испытаний также было обнаружено следующее. А именно, даже в случае, если лит