ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И ЛИТОЙ УЗЕЛ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ Российский патент 2018 года по МПК F02F1/18 F02F7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к двигателю, имеющему формованный горячим литьем композитный блок цилиндров, а также гильзу цилиндра и вставку перегородки, встроенные в блок цилиндров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В конструкции двигателя, могут быть компромиссы между прочностью, весом и другими свойствами материалов у материалов, используемых для построения головки блока и блока. Например, сталь или чугун использовались для производства блоков цилиндров. Чугун может иметь несколько преимуществ над другими материалами, такие как меньшее отношение объема к пределу прочности и меньший коэффициент трения, уменьшая размер двигателя и повышая долговечность камеры сгорания. Однако чугунные блоки цилиндров могут иметь низкое отношение предела прочности к весу, в большей степени подвержены коррозии и имеют нежелательные характеристики переноса тепла. Для уменьшения веса блока и увеличения количества тепла, переносимого в водяные рубашки, блок цилиндров может отливаться из алюминия. Однако алюминиевые блоки цилиндров имеют несколько недостатков, таких как высокие коэффициенты трения и большие отношения объема к пределу прочности.

В US 5,370,087 (опубл. 06.12.1994, МПК F02F7/00, F02B1/04) раскрыт двигатель, имеющий композитный корпус для цилиндров, ограничивающий металлические ряды цилиндров. Авторы выявили несколько недостатков у блока цилиндров, раскрытого в US 5,370,087. Прежде всего, корпус для цилиндров, ограничивающий ряды цилиндров, расположен на определенном расстоянии от рядов цилиндров, чтобы обеспечивать возможность хладагенту обтекать цилиндры. Этот тип компоновки понижает конструктивную целостность двигателя по сравнению с двигателями, отлитыми посредством единого непрерывного куска металла. Поэтому силы, передаваемые на двигатель через внешние компоненты, такие как трансмиссия, могут повреждать корпус для цилиндров.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы в материалах настоящего описания выявили вышеприведенные проблемы и разработали двигатель.

В одном из аспектов предложен двигатель, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии;

гильзу цилиндра, отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра; и

вставку перегородки, продолжающуюся через термоотверждаемый композитный блок цилиндров и присоединенную непосредственно к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра имеет наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем остальные наружные поверхности гильзы цилиндра.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором наружная поверхность расположена ниже полости водяной рубашки, окружающей цилиндр.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра содержит порошковый металл.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра содержит железо.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором композитный блок цилиндров содержит смолу.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором композитный блок цилиндров содержит материал из углеродного волокна.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра покрыта покрытием, осажденным плазменной струей из железа/оксида железа.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра содержит крепежный выступ, образующий нижнюю границу водяной рубашки, окружающей гильзу цилиндра и находящийся в поверхностно распределенном контакте с частью композитного блока цилиндров.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором композитный блок цилиндров выполнен с возможностью работы при температурах до 200°C.

В одном из дополнительных аспектов предложен двигатель, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии; и

гильзу цилиндра, содержащую отличный материал, чем композитный блок цилиндров, и отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра; и

вставку перегородки, содержащую две опоры, продолжающиеся вертикально через композитный блок цилиндров и выполненные с отверстиями для крепления головки блока в каждой из опор, непосредственно присоединенные к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра имеет первую наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем вторая наружная поверхность.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором первая наружная поверхность расположена вертикально ниже второй наружной поверхности.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором наружная поверхность расположена ниже полости водяной рубашки, по меньшей мере частично окружающей гильзу цилиндра.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором гильза цилиндра содержит крепежный выступ блока цилиндров, расположенный между первой и второй поверхностями.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором вставка перегородки содержит крышку подшипника коленчатого вала.

В одном из вариантов предложен двигатель, в котором композитный блок цилиндров содержит полимерный материал.

В одном из еще дополнительных аспектов предложен литой узел блока цилиндров, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии;

гильзу цилиндра, содержащую отличный материал, чем композитный блок цилиндров, и отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра и имеет первую наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем вторая наружная поверхность; и

вставку перегородки, отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем вставка перегородки содержит две опоры, продолжающиеся вертикально через композитный блок цилиндров, выполненные с отверстиями для крепления головки блока в каждой из опор, непосредственно присоединенные к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором гильза цилиндра выполнена из непрерывного куска материала.

В одном из вариантов предложен узел, в котором первая наружная поверхность расположена ниже второй наружной поверхности.

Таким образом, композитный материал, отлитый за одно целое с гильзой цилиндра и вставкой перегородки, может использоваться для формирования части цилиндра, чтобы повысить отношение предела прочности к весу двигателя. Более того, гильза цилиндра и вставка перегородки могут содержать металл или другой пригодный материал, имеющий в большей степени желательные характеристики абразивного износа и переноса тепла, вокруг камеры сгорания. Таким образом, выбранные части блока цилиндров могут быть выполнены из разных материалов для повышения отношения предела прочности к весу двигателя, не компрометируя требуемые характеристики камеры сгорания. Более того, отливка гильзы цилиндра и вставки перегородки за одно целое с блоком цилиндров повышает прочность соединения узла. Дополнительно, присоединение вставки перегородки непосредственно к головке блока цилиндров дает нагрузкам сгорания, распространяющимся через болты головки, привязываться к реактивным нагрузкам от крышек корпуса подшипников коленчатого вала. Как результат, нагрузки равномернее распределяются по всему двигателю, тем самым увеличивая долговечность двигателя.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания. Дополнительно, вышеприведенные проблемы были выявлены авторами в материалах настоящего описания и не признаются известными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение транспортного средства, содержащего двигатель, содержащий литой узел композитного блока цилиндров, прикрепленный к головке блока цилиндров;

фиг. 2 показывает первый примерный литой узел блока цилиндров;

фиг. 3 показывает изображение в разобранном виде литого узла блока цилиндров, проиллюстрированного на фиг. 2; и

фиг. 4 показывает способ производства двигателя.

Фиг. 2-3 начерчены приблизительно в масштабе, однако, если требуется, могут использоваться другие относительные размеры.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В материалах настоящего описания описан двигатель, имеющий композитный блок цилиндров с отлитой за одно целое гильзой цилиндра, образующей границу по меньшей мере одного цилиндра. Двигатель дополнительно включает в себя вставку перегородки, продолжающуюся через по меньшей мере часть блока цилиндров. Гильза цилиндра и вставка перегородки могут быть выполнены из металла наряду с тем, что блок цилиндров может быть выполнен из термореактивного или формованного горячим литьем композитного материала, такого как полимерный материал, углеродное волокно, и т.д. Таким образом, материал, имеющий высокое отношение удельной прочности к весу, может использоваться для выполнения блока, окружающего гильзу цилиндра и вставку перегородки. Поэтому требуемая конструктивная целостность блока цилиндров может сохраняться наряду с уменьшением веса блока, и конструктивная целостность блока цилиндров может повышаться без увеличения веса блока. Более того, предоставление отлитой за одно целое металлической гильзы цилиндра в композитном блоке цилиндров дает разным материалам, лучше пригодным, чтобы справляться с теплом и давлением, формируемыми посредством сгорания, возможность использоваться для выполнения цилиндров. Таким образом, характеристики различных участков двигателя могут регулироваться на основании требуемых рабочих характеристик двигателя. Следовательно, отношение предела прочности к весу двигателя повышается, не компрометируя характеристики абразивного износа и переноса тепла камеры сгорания.

Более того, посредством предоставления вставки перегородки нагрузки, вырабатываемые на коленчатом валу, например, могут передаваться непосредственно на головку блока цилиндров. Таким образом, нагрузки от коленчатого вала могут равномернее распределяться по разным участкам двигателя. Как результат, увеличивается срок службы двигателя. Дополнительно, гильза цилиндра может заключать в себе различные конструктивные характеристики, которые дают большую прочность соединения между гильзой цилиндра и блоком. Например, гильза цилиндра может включать в себя крепежный выступ блока, продолжающийся вокруг периферийной поверхности гильзы. Контуры крепежного выступа блока обеспечивают большую величину прочности сцепления между формованным горячим литьем композитным блоком цилиндров и гильзой цилиндра во время отливки.

Фиг. 1 показывает схематичное изображение транспортного средства 50, включающего в себя систему 52 впуска, двигатель 54 и систему 56 выпуска. Система 52 впуска выполнена с возможностью выдавать всасываемый воздух в цилиндры 57 в двигателе 54. Цилиндры также могут указываться ссылкой как камеры сгорания. Стрелка 58 обозначает сообщение по текучей среде между системой 52 впуска и двигателем 54. Более конкретно, система 52 впуска может быть выполнена с возможностью выдавать всасываемый воздух в каждый из цилиндров в двигателе. Система 52 впуска может включать в себя различные впускные трубопроводы, впускной коллектор, дроссель, и т.д. Более того, турбонагнетатель, включающий в себя компрессор и турбину, может быть включен в двигатель 54 в одном из примеров.

Двигатель 54 включает в себя головку 59 блока цилиндров, присоединенную к литому узлу 60 блока цилиндров, формирующему множество цилиндров 57. В изображенном примере двигатель 3 включает в себя цилиндры в рядной конфигурации. Однако предполагались альтернативные компоновки цилиндров и количества цилиндров. Например, цилиндры могут быть расположены рядами в V-образной конфигурации, цилиндр может быть расположен в горизонтально оппозитной конфигурации и т.д. Может быть реализован многотактный цикл сгорания. Например, предполагались четырехтактный или двухтактный циклы сгорания. Следует принимать во внимание, что двигатель 54, изображенный на фиг. 1, имеет конструктивную сложность, которая не изображена на фиг. 1. Более конкретно, литой узел 60 блока цилиндров может включать в себя множество компонентов, которые могут быть выполнены из разных материалов. Например, литой узел 60 блока цилиндров, а потому двигатель 54, может включать в себя композитный блок цилиндров, гильзу цилиндров и одну или более вставок перегородки. Компоненты литого узла блока цилиндров описаны в материалах настоящего описания подробнее со ссылкой на фиг. 2-3.

Стрелка 62 изображает сообщение по текучей среде между двигателем 54 и системой 56 выпуска. Следует принимать во внимание, что каждый из цилиндров 57 в двигателе 54 может находиться в сообщении по текучей среде с системой 56 выпуска. Система 56 выпуска может включать в себя множество компонентов, таких как выпускной коллектор, устройства снижения токсичности выхлопных газов (например, каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, фильтры, и т.д.), глушители, и т.д.

Фиг. 2 показывает изображение в разобранном виде примерного литого узла 200 (например, формованного горячим литьем) блока цилиндров. Литой узел 200 блока цилиндров может быть подобным литому узлу 60 блока цилиндров, показанному на фиг. 1, а потому может быть включен в двигатель 54. Литой узел 200 блока цилиндров включает в себя композитный блок 202 цилиндров. Некоторое количество пригодных способов производства могут использоваться для выполнения композитного блока 202 цилиндров. Например, композитный блок цилиндров может выполняться посредством технологии термоотверждения, такой как литьевое формование под давлением. Поэтому композитный блок 202 цилиндров может конкретно указываться ссылкой как термоотверждаемый композитный блок цилиндров в одном из примеров. Способы производства для композитного блока 202 цилиндров в материалах настоящего описания описаны подробнее со ссылкой на фиг. 4.

Пригодные материалы, используемые для выполнения композитного блока цилиндров, могут включать в себя полимерный материал, такой как термореактивная смола, углеродное волокно, и т.д. Следует принимать во внимание, что пластичная смола может быть менее дорогостоящей, чем углеродное волокно. Композитный материал может быть теплостойким, когда подвергается воздействию тепла, вырабатываемого от действия сгорания. Например, композитный материал может быть теплостойким при работе в температурном диапазоне между 120°C и 200°C в одном из примеров. Более того, композитный материал также может иметь требуемую жесткость и прочность, чтобы справляться с механическими напряжениями и деформациями, формируемыми в двигателе или других компонентах транспортного средства, таких как трансмиссия. Следует принимать во внимание, что выполнение части двигателя из композитного материала дает материалу с высоким отношением удельной прочности к весу возможность использоваться в выбранных областях двигателя, где могут не быть необходимы благоприятные характеристики абразивного износа и тепловые характеристики. Таким образом, разные участки двигателя могут быть настроены, чтобы добиваться разных характеристик конечного использования для повышения отношения предела прочности к весу двигателя и долговечности двигателя.

Композитный блок 202 цилиндров включает в себя верхнюю сторону 210, нижнюю сторону 212, переднюю сторону 214, заднюю сторону 216 и две боковых стороны 217. Соединительное средство 218 для крепления передней крышки двигателя, имеющее отверстия 219, показано включенным в переднюю сторону 214. Соединительное средство 218 для крепления может быть присоединено к передней крышке двигателя. Дополнительно, задняя сторона 216 включает в себя соединительное средство 220 для колоколообразного картера трансмиссии. Соединительное средство 220 для колоколообразного картера трансмиссии может быть присоединено к колоколообразному картеру трансмиссии, включенному в трансмиссию посредством отверстий 221 крепления, выполненных с возможностью принимать устройство крепления. Силовая передача, очевидно, изгибающаяся на колоколообразном картере от трансмиссии до блока цилиндров, требовала бы дополнительной конструктивной опоры. Эта опора выполнена в виде цельного металлического кольца с ограничителями крутящего момента и резьбовыми приливами, которые отлиты в блоке цилиндров во время производства блока на соединительном средстве 220 и включают в себя установочные элементы 221 в пределах конструкции для дополнительной прочности и грузоподъемности. Дополнительно, трансмиссия может быть присоединена к коленчатому валу, присоединенному к поршням в двигателе. Композитный блок цилиндров включает в себя отверстия 221 для крепления головки блока цилиндров. Более того, отверстия 221 для крепления головки блока цилиндров выполнены с возможностью крепиться к болтам или другим пригодным устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров, такой как головка 59 блока цилиндров, показанная на фиг. 1. В одном из примеров, металлические опорные конструкции 270, отлитые в композитном блоке цилиндров, могут быть расположены прилегающими к соединительному средству 218 для крепления и/или соединительному средству 220 для колоколообразного картера трансмиссии. Металлические опорные конструкции 270 могут быть по меньшей мере частично окружены посредством композитного блока 202 цилиндров. Таким образом, дополнительная опора может предоставляться для выбранных областей литого узла композитного блока цилиндров.

Продолжая по фиг. 2, литой узел 200 блока цилиндров дополнительно включает в себя гильзу 222 цилиндра. Гильза 222 цилиндра формирует непрерывный фрагмент материала в изображенном примере. Дополнительно, гильза 222 цилиндра образует часть границы множества цилиндров 224. Гильза цилиндра может содержать металл (например, порошковый металл, такой как железо (например, серый чугун), алюминий, и т.д.). В собранной конфигурации, гильза 222 цилиндра может быть расположена в проеме 250 композитного блока 202 цилиндров. Более того, гильза 222 цилиндра сформирована из единого непрерывного фрагмента материала в изображенном примере. Однако предполагались другие конфигурации гильзы цилиндра. Например, гильза цилиндра, имеющая две или более секций, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, может использоваться в других примерах.

Дополнительно, литой узел 200 блока цилиндров дополнительно включает в себя множество вставок 226 перегородки. Одиночная вставка перегородки показана на фиг. 2. Однако, узел включает в себя четыре вставки перегородки в изображенном примере. Более того, каждая из вставок 226 перегородки включает в себя крышку 228 корпуса подшипника. Крышка 228 корпуса подшипника может охватывать подшипник коленчатого вала. Таким образом, количество вставок перегородки в узле литого блока цилиндров больше, чем количество цилиндров в узле, в изображенном примере. Однако, предполагались узлы блока цилиндров с разным количеством вставок перегородки. Например, только одна вставка перегородки может быть включена в литой узел 200 блока цилиндров. Вставки 226 перегородки продолжаются (например, продолжаются вертикально) через композитный блок 202 цилиндров. Вертикальная ось дана для справки. Однако, если требуется, могут использоваться другие относительные размеры. Продольная и поперечная оси также приведены для справки на фиг. 2. Вставки 226 перегородки могут быть присоединены к головке блока цилиндров, такой как головка 59 блока цилиндров, показанная на фиг. 1. Таким образом, вставки перегородки привязывают нагрузки сгорания, проходящие через болты головки, с реактивными нагрузками от крышек корпусов подшипника коленчатого вала. Вставки 226 перегородки и гильза 222 цилиндра показаны подробнее на фиг. 3.

Продолжая по фиг. 2, композитный блок 202 цилиндров и гильза 222 цилиндра могут быть выполнены из разных материалов. Например, композитный блок 202 цилиндров может быть выполнен из термоотверждаемого материала, такого как полимерный материал (например, пластичная смола), и/или углеродного волокна. С другой стороны, гильза цилиндра может быть выполнена из металла (например, порошкового металла), такого как железо, алюминий, и т.д. Гильза 222 цилиндра также может быть покрыта материалом, таким как покрытие осаждения плазменной струей из железа/оксида железа, известное как PTWA, для износостойкости и повышенной долговечности. Алюминиевая гильза 222 цилиндра также может иметь традиционную чугунную втулку в качестве части своей конструкции, чтобы выдерживать более высокие давления сгорания. Эти используемые комбинации для материалов гильзы выбираются на основании применения двигателя и способа сгорания, таких как безнаддувная система впуска или система впуска с наддувом. Дополнительно, композитный блок 202 цилиндров и вставки 226 перегородки могут быть выполнены из разных материалов. Например, вставки 226 перегородки могут быть выполнены из металла, такого как чугун CGI, порошковый металл, алюминий, и т.д. Дополнительно, вставки 226 перегородки и гильза 222 цилиндра могут быть выполнены из разных материалов в одном из примеров или одного и того же материала в других примерах, изложенных в материалах настоящего описания, для применений системы двигателя ради решения проблем надежности и долговечности.

Композитный блок 202 цилиндров включает в себя полости 240 водяной рубашки. Две задние полости 240 слива масла головки блока цилиндров в качестве примера могут находиться в сообщении по текучей среде с маслом, возвращающимся из головки блока цилиндров обратно вниз в масляный поддон в отдельном канале или полостях, окружающих гильзу 222 цилиндра, но отделенных композитным материалом, формирующим блок 202 цилиндров, подробнее обсужденный в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2.

Наружные поверхности гильзы 222 цилиндра могут иметь меняющиеся степени шероховатости. Следует принимать во внимание, что поверхности с большей шероховатостью имеют повышенную прочность соединения с композитным блоком цилиндров, когда формуются при высоких температурах. Первая наружная поверхность 260 может иметь большую шероховатость, чем вторая наружная поверхность 262 в гильзе 222 цилиндра. Таким образом, шероховатость наружных поверхностей гильзы цилиндра может меняться для обеспечения большей прочности соединения в некоторых областях гильзы цилиндра. Как показано, первая наружная поверхность 260 расположена ниже второй наружной поверхности 262. Более того, первая наружная поверхность 260 расположена ниже крепежного выступа 300 блока. Следует принимать во внимание, что полость 350 водяной рубашки может окружать вторую наружную поверхность 262. В собранной конфигурации в области второй наружной поверхности 262 гильза 222 цилиндра может не находиться в распределенном стыковом контакте с блоком 202 цилиндров. В собранной конфигурации в области второй наружной поверхности 262, гильза 222 цилиндра может не находиться в поверхностно распределенном контакте с блоком 202 цилиндров. Дополнительно, толщина гильзы 222 цилиндра не меняется по вертикальной оси в области вокруг первой и второй наружных поверхностей (260 и 262). Однако предполагались другие геометрии гильзы цилиндра. Крепежный выступ 300 блока описан подробнее в материалах настоящего описания.

Фиг. 3 показывает детализированный вид гильзы 222 цилиндра и вставок 226 перегородки. Цилиндры 224 также показаны на фиг. 3. Гильза 222 цилиндра включает в себя крепежный выступ 300 блока, имеющий больший радиус, чем другие поверхности, окружающие крепежный выступ блока. Крепежный выступ 300 блока продолжается вокруг периферийной поверхности 301 гильзы 222 цилиндра. Крепежный выступ 300 блока находится в поверхностно распределенном контакте с участком композитного блока 202 цилиндров. Поэтому композитный блок цилиндров может формоваться прямо с гильзой 222 цилиндра. Крепежный выступ 300 блока дает более прочному соединению возможность формироваться между гильзой цилиндра и композитным блоком цилиндров. В одном из примеров крепежный выступ 300 блока может непрерывно продолжаться вокруг гильзы 222 цилиндра. Однако в других примерах крепежный выступ блока может быть сегментирован. В одном из примеров крепежный выступ 300 блока может образовывать границу (например, нижнюю границу) полости водяной рубашки. Таким образом, водяная рубашка может быть отделена от масла в картере двигателя, расположенном под блоком.

Как обсуждено ранее, вставки 226 перегородки продолжаются вертикально через композитный блок 202 цилиндров, показанный на фиг. 2. Каждая из вставок 226 перегородки включает в себя две опоры 310, продолжающиеся (например, продолжающиеся вертикально) через композитный блок 202 цилиндров, показанный на фиг. 2 и 3. Более конкретно, опоры продолжаются выше дна 312 цилиндров 224. Крышки 228 корпуса подшипника вставок 226 перегородки также показаны на фиг. 3.

Каждая из опор 310 включает в себя отверстие 311, которое может быть присоединено (например, присоединено непосредственно) к устройству крепления, продолжающемуся из головки блока цилиндров, такой как головка 59 блока цилиндров, показанная на фиг. 1. Присоединение вставок 226 перегородки к головке блока цилиндров дает усилиям, формируемым коленчатым валом, возможность равномернее распределяться по всему двигателю, тем самым уменьшая вероятность трещин, изгиба, и т.д., компонентов двигателя. Дополнительно, секции опор 310 расположены по каждую боковую сторону гильзы 222 цилиндра. Таким образом, вставки перегородки могут продолжаться через композитный блок цилиндров мимо части гильзы цилиндра.

Каждая из вставок 226 перегородки включает в себя крышку 228 корпуса подшипника. Крышки 228 подшипника выполнены с возможностью охватывать подшипник коленчатого вала. Подшипники коленчатого вала дают возможность поддерживаемого вращения коленчатого вала. Крышки 228 корпуса подшипника могут быть расколоты для облегчения установки подшипников коленчатого вала и коленчатого вала. Отверстия 314 в нижней части крышек 228 корпуса подшипника выполнены с возможностью принимать устройства крепления. Например, крышки 228 корпуса подшипника могут быть расколоты, чтобы давать возможность установки коленчатого вала. Поэтому устройства крепления могут продолжаться через отверстия 314 для прикрепления расколотой части крышки корпуса подшипника к вставке перегородки, чтобы давать возможность крепления коленчатого вала и подшипников коленчатого вала.

Литой узел блока цилиндров дополнительно включает в себя полость 350 водяной рубашки, по меньшей мере частично окружающую гильзу 222 цилиндра. Полость 350 водяной рубашки может быть включена в систему охлаждения двигателя. Система охлаждения двигателя может включать в себя компоненты, такие как теплообменник, насос, и т.д.

Фиг. 4 показывает способ 400 производства двигателя. Способ может использоваться для производства двигателя, обсужденного выше со ссылкой на фиг. 1-3, или может использоваться для производства другого пригодного двигателя.

На этапе 402 способ включает в себя отливку гильзы цилиндра, образующей участок границы одной или более камер сгорания. Затем, на этапе 404, способ включает в себя отливку вставки перегородки, включающей в себя крышку подшипника коленчатого вала.

Кроме того, в других примерах, может быть отлито множество вставок перегородки.

На этапе 406, способ включает в себя отливку термоотверждаемого композитного блока цилиндров вокруг по меньшей мере части гильзы цилиндра и вставки перегородки, термоотверждаемый композитный блок цилиндров включает в себя соединительное средство для крепления передней крышки цилиндра и соединительное средство для крепления трансмиссии. Затем, на этапе 408, способ включает в себя механическую обработку полости водяной рубашки в части термоотверждаемого композитного блока цилиндров, по меньшей мере частично окружающей цилиндры. Следует принимать во внимание, что в других примерах способ может не включать в себя этап 408. В таком примере парафиновый остов может быть расположен вокруг гильзы цилиндра пред отливкой композитного блока цилиндров. Парафиновый остов может определять контуры полости водяной рубашки, по меньшей мере частично окружающей гильзу цилиндра. Следует принимать во внимание, что механическая обработка полости водяной рубашки в композитном блоке цилиндров может давать конструкции полости водяной рубашки возможность определяться на последней стадии производственного процесса. Следовательно, приспосабливаемость технологического процесса производства двигателя может повышаться.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящего описания, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель содержит термоотверждаемый композитный блок (202) цилиндров, металлическую гильзу (222) цилиндра и металлическую вставку (226) перегородки. Термоотверждаемый композитный блок (202) цилиндров имеет соединительное средство (218) для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство (220) для крепления трансмиссии. Металлическая гильза (222) цилиндра отлита за одно целое с композитным блоком (202) цилиндров. Гильза (222) цилиндра образует часть границы цилиндра (224). Металлическая вставка (226) перегородки содержит крышку (228) корпуса подшипника картера и две опоры, вертикально продолжающиеся через блок (202) цилиндров, мимо части гильзы (222) цилиндра. Отверстия для крепления головки блока в каждой из опор присоединены непосредственно к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров. Раскрыты вариант выполнения двигателя и литой узел блока цилиндров. Технический результат заключается в повышении прочности и долговечности двигателя. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Двигатель, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии;

металлическую гильзу цилиндра, отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра; и

металлическую вставку перегородки, содержащую крышку корпуса подшипника картера и две опоры, вертикально продолжающиеся через блок цилиндров, мимо части гильзы цилиндра, причем отверстия для крепления головки блока в каждой из опор присоединены непосредственно к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

2. Двигатель по п. 1, в котором гильза цилиндра имеет наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем остальные наружные поверхности гильзы цилиндра.

3. Двигатель по п. 2, в котором наружная поверхность расположена ниже полости водяной рубашки, окружающей цилиндр.

4. Двигатель по п. 1, в котором гильза цилиндра содержит порошковый металл.

5. Двигатель по п. 4, в котором гильза цилиндра содержит железо.

6. Двигатель по п. 1, в котором композитный блок цилиндров содержит смолу.

7. Двигатель по п. 6, в котором композитный блок цилиндров содержит материал из углеродного волокна.

8. Двигатель по п. 1, в котором гильза цилиндра покрыта покрытием, осажденным плазменной струей из по меньшей мере одного из: железа и оксида железа.

9. Двигатель по п. 1, в котором гильза цилиндра содержит крепежный выступ, образующий нижнюю границу водяной рубашки, окружающей гильзу цилиндра и находящийся в поверхностно распределенном контакте с частью композитного блока цилиндров.

10. Двигатель по п. 1, в котором композитный блок цилиндров выполнен с возможностью работы при температурах до 200°C.

11. Двигатель, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии;

гильзу цилиндра, выполненную из отличного материала, чем композитный блок цилиндров, и отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра; и

вставку перегородки, выполненную из отличного материала, чем композитный блок цилиндров, причем вставка перегородки содержит крышку корпуса подшипника картера, две опоры, продолжающиеся вертикально через композитный блок цилиндров мимо части гильзы цилиндра, и отверстия для крепления головки блока в каждой из опор, непосредственно присоединенные к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

12. Двигатель по п. 11, в котором гильза цилиндра имеет первую наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем вторая наружная поверхность.

13. Двигатель по п. 12, в котором первая наружная поверхность расположена вертикально ниже второй наружной поверхности.

14. Двигатель по п. 13, в котором наружная поверхность расположена ниже полости водяной рубашки, по меньшей мере частично окружающей гильзу цилиндра.

15. Двигатель по п. 12, в котором гильза цилиндра содержит крепежный выступ блока цилиндров, расположенный между первой и второй наружными поверхностями.

16. Двигатель по п. 11, в котором композитный блок цилиндров содержит полимерный материал.

17. Литой узел блока цилиндров, содержащий:

термоотверждаемый композитный блок цилиндров, имеющий соединительное средство для крепления передней крышки двигателя и соединительное средство для крепления трансмиссии;

гильзу цилиндра, выполненную из отличного материала, чем композитный блок цилиндров, и отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем гильза цилиндра образует часть границы цилиндра и имеет первую наружную поверхность, имеющую большую шероховатость, чем вторая наружная поверхность; и

вставку перегородки, отлитую за одно целое с композитным блоком цилиндров, причем вставка перегородки выполнена из отличного материала, чем композитный блок цилиндров, и содержит крышку корпуса подшипника картера, две опоры, продолжающиеся вертикально через композитный блок цилиндров мимо части гильзы цилиндра и выполненные с отверстиями для крепления головки блока в каждой из опор, непосредственно присоединенные к устройствам крепления, продолжающимся от головки блока цилиндров.

18. Литой узел блока цилиндров по п. 17, в котором гильза цилиндра выполнена из непрерывного куска материала.

19. Литой узел блока цилиндров по п. 17, в котором первая наружная поверхность расположена ниже второй наружной поверхности.