帶有襯套的往復式活塞發動機的制作方法

帶有襯套的往復式活塞發動機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及帶有襯套的往復式活塞發動機。一種往復式活塞發動機，其具有：汽缸體；布置在所述汽缸體中的至少一個燃燒室；以及襯套，所述襯套毗鄰所述燃燒室并且由第一材料組成。在一個示例中，該往復式活塞發動機包括用于襯套的徑向加強的由第二材料組成的加強元件，所述加強元件被布置在所述汽缸體和所述襯套之間并且至少部分地圍繞所述襯套，其中第二材料具有比第一材料高的彈性模量。
【專利說明】帶有襯套的往復式活塞發動機
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2015年2月5日提交的德國專利申請號102015201994.2的優先權，其全部公開內容以引用方式被并入本文以用于任何目的。
技術領域
[0003]本說明書大體涉及用于機動車輛的往復式活塞發動機。
【背景技術】
[0004]其中汽缸體中的汽缸孔襯有襯套(liner)的往復式活塞發動機在本領域是已知的。例如，WO 2014/006199 A2公開了由用于鑄造成內燃發動機的發動機缸體的灰鑄鐵組成的汽缸套，其中至少在汽缸套的外圓周表面上的區域中布置了用于加強汽缸套到發動機缸體的鑄造材料的連接的裝置，所述裝置是金屬絲網或線柵，當鑄造發動機缸體時，該金屬絲網或線柵不會熔化或打開，其中，在至少一個區域中，該裝置被焊接到汽缸套。

【發明內容】

[0005]本公開提供了改進的往復式活塞發動機和具有這樣的往復式發動機的機動車輛。一個示例包括往復式活塞發動機，該往復式活塞發動機具有:汽缸體;布置在所述汽缸體中的至少一個燃燒室；以及襯套，所述襯套毗鄰(border)所述燃燒室并且由第一材料組成，其中，所述往復式活塞發動機包括用于所述襯套的徑向加強的由第二材料組成的加強元件，所述加強元件被布置在所述汽缸體和所述襯套之間并且至少部分地圍繞所述襯套，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的彈性模量。
[0006]根據本公開，提供了賦予至少一個襯套更大剛度的布置。因此，襯套然后可以得到更好的保護，防止由于燃燒壓力和高溫在往復式活塞發動機操作期間特別是在開放蓋板設計的情況下可能出現在襯套的上端的孔變形。較小的孔變形可允許使用具有較低預拉力的活塞環，并且因此，可以減小活塞環和襯套之間的摩擦。因此，可以實現往復式活塞發動機的更高效率。增加的效率可以進一步導致保留燃料，并且可以減少發動機的CO2排放。
[0007]解決由于在“開放蓋板”往復式發動機中襯套的更高運動距離對孔變形的負面影響的其他嘗試包括將加入的金屬基質復合材料(MMC)緊密地安裝在汽缸套的外周上。由Takami等人在WO 2008/059330中示出了一種示例方法。在其中，具有加入金屬基質復合材料環的汽缸套的開放蓋板汽缸體被緊密地安裝在汽缸套的外周上，并且MMC環面對頂板。進一步地，襯套材料相對于汽缸體材料的強度具有更高的強度。
[0008]然而，
【發明人】在此已認識到這樣的系統的潛在問題。作為一個示例，相對于其他常用材料(諸如鋼)，MMC材料通常成本更高，并且MMC材料可以進一步需要用于纖維增強系統的復雜的制作方法。作為進一步的示例，由于脫氣和制造原因，內燃發動機的很多汽缸體具有開放蓋板設計。如本文所使用的，術語“開放蓋板”指汽缸套的頂部不直接連接到汽缸體的外壁的發動機。然而，因為襯套的較高運動距離，所以開放蓋板設計會對孔變形具有負面影響。為了襯套和活塞之間的低摩擦，可以需要低孔變形。為此，高孔變形會對燃料經濟性具有實質性影響。這對于高負荷渦輪增壓發動機會變得越來越重要。
[0009]在一個示例中，可以通過往復式活塞發動機解決上面所描述的問題，該往復式活塞發動機具有:汽缸體;布置在所述汽缸體中的至少一個燃燒室；以及襯套，所述襯套毗鄰所述燃燒室并且由第一材料組成，其中，所述往復式活塞發動機包括用于所述襯套的徑向加強的由第二材料組成的加強元件，所述加強元件被布置在所述汽缸體和所述襯套之間并且至少部分地圍繞所述襯套，所述第二材料具有比所述第一材料高的彈性模量。這樣，開放蓋板汽缸體的脫氣效益可以與設置在汽缸和發動機缸體之間的襯套的結構剛度和硬度相全士么云口口 ο
[0010]作為所公開的往復式活塞發動機的一個示例，所描述的襯套可以由灰鑄鐵或鋁組成，并且所述加強元件可以由鋼組成。應當理解，如本文中所使用的，鋁還可以指鋁合金。當與灰鑄鐵或招相比$父時，鋼具有更尚的彈性系數，并且因此，鋼具有相對尚的材料剛度。在這種情況下，襯套可以由常規材料組成，該常規材料在安裝和操作性能方面已被證明是成功的。
[0011]應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被隨附于【具體實施方式】的權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0012I圖1示出發動機的示意圖。
[0013]圖2示出根據本公開的機動車輛的示例性實施例。
[0014]圖3示出根據本公開的往復式活塞發動機的第一示例性實施例的俯視圖。
[0015]圖4示出根據本公開的往復式活塞發動機的第二示例性實施例的俯視圖。
[0016]圖5示出往復式活塞發動機的第二實施例的側視圖。
[0017]圖2至圖4被示出為近似按比例繪制，雖然可以使用其他相關的尺寸。
【具體實施方式】
[0018]下面的描述涉及用于機動車輛的往復式活塞發動機，該往復式活塞發動機包括:汽缸體;布置在所述汽缸體中的至少一個燃燒室；以及襯套，所述襯套毗鄰所述燃燒室并且由第一材料組成。
[0019]在根據本公開的往復式活塞發動機的一個實施例中，襯套可以由灰鑄鐵或鋁組成，并且加強元件可以由鋼組成。由于當與灰鑄鐵或鋁相比較時，鋼具有更高的彈性系數，因此相對于招或灰鑄鐵，鋼具有尚材料剛度。
[0020]本文中提供的圖示出所公開的往復式活塞發動機和襯套系統的示例表示。圖1圖示說明可以包括所公開的襯套和往復活塞布置的示例發動機實施例。在該圖示說明中，發動機被示出為包括渦輪和壓縮機，這可以進一步提高汽缸套的實用性。例如，由于壓縮機可以在發動機內使用以壓縮且最終驅動更多空氣進入到燃燒室內，所以所述室和汽缸可以經歷增加的壓力和可以損壞或損害汽缸體的材料的其他應力。圖2提供一種示例車輛，該示例車輛可以包括圖1中所描述的發動機系統且可以進一步包括在隨后的圖中所圖示說明的襯套系統和加強元件。圖3示出包括襯套、成型件(moldings)和冷卻液管道布置的單缸的俯視圖。在該圖中，示出了部件的結構布置和它們彼此之間的關系。在圖4中，提供了進一步的示例實施例，并且示出有3個汽缸和燃燒室。在該圖中，能夠看出包括不止一個汽缸的發動機中襯套和加強元件的位置。圖5在圖4中呈現的實施例上進行了擴展，并且圖示說明了包括3個汽缸的汽缸體的側剖視圖。這里，示出了襯套相對于加強元件的位置。
[0021]關于圖1，圖示說明了示例內燃發動機100。可以經由電子發動機控制器12控制圖1的內燃發動機100，并且內燃發動機100可以進一步包括至少一個燃燒室30。在該圖中示出燃燒室30，該燃燒室30通過相應的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。可以分別通過進氣凸輪51和排氣凸輪53操作每個進氣門和排氣門。可以由進氣凸輪傳感器55確定進氣凸輪51的位置。進一步地，可以由排氣凸輪傳感器57確定排氣凸輪53的位置。
[0022]示出燃料噴射器66，該燃料噴射器66被定位成使得它可以將燃料直接噴射到燃燒室30中，這作為直接噴射對于本領域中的技術人員來說是已知的。燃料噴射器66可以傳送與來自控制器單元12的脈沖寬度成比例的燃料。可以由包括燃料箱、燃料栗和燃料軌(未示出)的燃料系統(未示出)將燃料傳送到燃料噴射器66。可以通過改變位置閥和調整到燃料栗的流量調節由燃料系統傳送到燃燒室30的燃料壓力。另外，計量閥可以位于燃料軌中或燃料軌的附近，用于閉環燃料控制。栗計量閥可以進一步調節流動到燃料栗的燃料，從而減少栗送到高壓燃料栗的燃料。
[0023]圖1中圖示說明了進氣歧管44，該進氣歧管44與可選的電子節氣門62連通，為了控制來自進氣增壓室46的空氣流，該電子節氣門62可以調節節流板64的位置。在一個實施例中，本公開的發動機系統100可以包括渦輪164和壓縮機162。壓縮機162可以從進氣口 42吸入空氣以供應給增壓室46。排體可以使經由軸161耦接到壓縮機162的渦輪164旋轉。還可以在至少一個實施例中提供增壓空氣冷卻器115，并且增壓空氣冷卻器115可以冷卻由壓縮機162壓縮的空氣。可以通過調節可變葉片控制72或壓縮機旁通閥158的位置來調節壓縮機速度。在可替代的示例中，除了可變葉片控制72之外，可以使用廢氣門74。可變葉片控制72可以調節可變幾何形狀渦輪葉片的位置。當葉片處于封閉的位置時，排氣可以穿過渦輪164，并且在渦輪上賦予增大的力。壓縮機旁通閥158可以允許在壓縮機162的出口處的壓縮空氣被返回到壓縮機162的輸入。這樣，可以降低壓縮機162的效率，以便影響壓縮機162的流量并且減小進氣歧管壓力。
[0024]當隨著活塞36接近止點壓縮沖程經由壓縮點火將燃料點燃時，可以在燃燒室30中啟動在所提供的發動機系統100內的燃燒。在一些示例中，寬域排氣氧(UEGO)傳感器126可以被耦接到排放設備70上游的排氣歧管48。在另一些示例中，UEGO傳感器可以位于一個或更多個排氣后處理裝置的下游。進一步地，在一些示例中，可以由可以包括NOx和氧感測元件兩者的NOx傳感器替換UEGO傳感器。
[0025]在較低的發動機溫度下，電熱塞68可以將電能轉換為熱能，以便升高燃燒室30中的溫度。通過升高燃燒室30中的溫度，經由壓縮點燃汽缸空氣-燃料混合物可以更容易。然后，控制器12可以調節供應到電熱塞68的電力的量。電熱塞68可以伸入到汽缸中，并且它可以進一步包括與電熱塞集成的壓力傳感器，用于確定燃燒室30內的壓力。
[0026]可以在至少一個示例實施例中提供排放控制設備70，并且排放控制設備70可以包括微粒過濾器和催化劑磚。在另一個示例實施例中，可以使用每個均包括多個磚的多個排放控制設備。進一步地，在一個示例中，排放控制設備70可以包括氧化催化劑。在另一些示例中，排放控制設備可以包括貧NOx捕集器或選擇性催化還原劑(SCR)，和/或柴油機微粒過濾器(DPF)。為了將排氣釋放到大氣，發動機系統100的排放設備70可以相對于渦輪164被放置在發動機的排氣系統的下游，使得供應給渦輪164的排氣可以被轉換為安全的形態。
[0027]在另一個示例中，可以在發動機中經由EGR閥80提供排氣再循環(EGR)』GR閥80可以是三通閥，所述三通閥關閉或打開以阻止或允許排氣從排放設備70的下游流動到壓縮機162上游的發動機空氣進氣系統中的位置。在可替代的實施例中，EFT可以從渦輪164的上游流動到進氣歧管44 ο在一個示例中，EGR可以繞過EGR冷卻器85，或者可替代地，可以通過穿過EGR冷卻器85使EGR冷卻。在另一些示例中，可以提供高壓和低壓EGR系統。
[0028]如圖1中提供的控制器12被示出為常規微型計算機，其包括:微處理器單元(CPU)102、輸入和輸出端口(1/0)104、只讀存儲器(R0M)106、隨機存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM)IlO和常規數據總線。控制器12被示出從耦接到發動機100的傳感器接收各種信號，除了先前所討論的那些信號之外，還包括:來自耦接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻液溫度(ECT);耦接到加速器踏板130的用于感測如由駕駛員132調節的加速器位置的位置傳感器134;來自耦接到進氣歧管44的壓力傳感器121的發動機歧管壓力(MAP)的測量;來自壓力傳感器122的增壓壓力;來自氧傳感器126的排氣氧濃度;來自感測曲軸40位置的霍爾效應傳感器118的發動機位置傳感器;來自傳感器120(例如，熱線式空氣流量計)的進入發動機的空氣質量的測量；以及來自傳感器58的節氣門位置的測量。還可以通過傳感器(圖1中未示出)感測大氣壓力，用于由控制器12進行處理。在本公開的一個示例實施例中，對于曲軸每次旋轉，發動機位置傳感器118可以產生預定數量的等距脈沖，由此可以確定發動機轉速(RPM)。發動機系統100的控制器12可以進一步起作用以控制且隨后致動上面所描述的閥門。
[0029]應當理解，在圖1中提供的發動機實施例中，由于顯示的渦輪增壓系統，所以在下面進一步詳細描述的襯套和加強元件可以對賦予在汽缸體上的額外的力和應力提供增加的阻力。進一步地，由于增加燃燒室的整體強度，所以加強元件和襯套系統可以增加發動機的壽命。這樣，可以例如在除了圖1所示的發動機之外的發動機，諸如柴油機，以及可以受益于燃燒室的增加的結構剛度和/或強度的其他發動機中使用襯套和加強元件。
[0030]現在轉到圖2，該圖根據本公開圖示說明了機動車輛10的示例性實施例。機動車輛10包括作為車輛的驅動部件的往復式活塞發動機U。在一個實施例中，往復式活塞發動機11可以是上面所描述的且在圖1中所圖示說明的發動機。
[0031]應當理解，為了圖示說明的目的，只提供了圖2中所示的機動車輛，并且所公開的包括襯套和加強元件的發動機可以應用于各種不同的機動車輛類型。作為一個示例，襯套和加強元件可以應用于較大車輛(諸如，公共汽車或卡車)的發動機。
[0032]根據本公開，以圖3到圖5中的示例的方式圖示說明了往復式活塞發動機11。進一步地，如圖中所示，往復式活塞發動機11包括殼體12，殼體12在本文中被稱為汽缸體12。除了汽缸體12之外，特別地，往復式活塞發動機11可以包含汽缸蓋(諸如，圖1的汽缸蓋)，該汽缸蓋可以按慣例方式沿汽缸體12的上側26進行定位。至少一個燃燒室13被布置在汽缸體12中。圖3進一步圖示說明了一個示例實施例，并且被示出具有單個燃燒室，然而實施例被提供有不止一個燃燒室。例如，圖4和圖5圖示說明包括三個燃燒室13的示例性實施例。
[0033]現在轉到圖3，在俯視圖中提供了單個燃燒室13以明確每個部件的相對定位。該實施例的往復式活塞發動機11可以包括汽缸體12、燃燒室13、襯套14，該襯套14可以進一步包括內側21和外側22、加強元件17和成型件28。
[0034]可以由襯套14毗鄰至少一個燃燒室13，使得襯套在圓周面上完全圍繞燃燒室。在包括不止一個汽缸的發動機實施例中，可以將襯套14分配給往復式活塞發動機11的燃燒室13中的每個。在一個實施例中，襯套14可以包括大致圓柱形輪廓形狀，并且汽缸可以進一步大致本質上是空心的。襯套14的內側21可以朝向燃燒室13，其中，內側21與燃燒室13的外周直接共面接觸，并且襯套的外側22可以朝向汽缸體12。襯套的外側22可以與加強元件17直接共面接觸。這樣，襯套的內側21因此可以形成燃燒室13的圓周邊界。
[0035]襯套14可以布置在汽缸體12和燃燒室13之間，使得襯套與燃燒室13的外周直接共面接觸，并且還與加強元件在朝向汽缸體12的面處直接共面接觸。進一步地，用于往復式活塞發動機11的液體冷卻的冷卻導管20可以被提供在襯套14的外側22上的汽缸體中，使得冷卻導管20可以被夾在汽缸體的內表面和加強元件17的外周邊之間。冷卻導管20可以在特定的示例中被實施為冷卻套管20，該冷卻套管20可以充分地圍封和封裝襯套14。在圖3和圖4中圖示說明了通過冷卻套管20圍封襯套14。
[0036]在一個實施例中的往復式活塞發動機11的汽缸體12可以包括開放蓋板設計，其中，冷卻導管20在上側26上可以是開放的。為了完全地密封冷卻導管20，汽缸蓋可以具有對應配置的蓋密封件。
[0037]參考圖4，該圖圖示說明了包括三個汽缸的汽缸體12的實施例的俯視圖。類似于圖3，所圖示說明的往復式發動機包括汽缸體12、至少一個燃燒室13、襯套14，該襯套14進一步包括內側21和外側22、加強元件17和成型件28。可以由襯套14毗鄰燃燒室13，使得襯套14大致圍繞燃燒室的圓周周邊。
[0038]按照這種觀點，不難看出在至少一個實施例中，襯套14可以被固定到往復式活塞發動機11的每個單獨的燃燒室13的內部，使得燃燒室由襯套14完全圍繞在內面上。在該實施例中，襯套14被示出包括大致圓柱形輪廓形狀，其中，汽缸是空心的。襯套14的內側21可以朝向燃燒室13，其中，內側21與燃燒室13的外周直接共面接觸，并且襯套14的外側可以朝向汽缸體12。因此，襯套14的外側22可以與所提供的加強元件17直接共面接觸。
[0039]在一個實施例中，加強元件17可以包括如圖4中所圖示說明的彼此連接的多個半圓形部分。加強元件17可以大致圍繞多個燃燒室13，使得由加強元件17限定汽缸13和汽缸體12之間的接口。這樣，加強汽缸體12而不將活塞運動限制在所提供的汽缸13內是可能的。進一步地，如圖4中所圖示說明的，在一些實施例中的加強元件可不完全地圍繞汽缸14的整個外周，使得可以減少加強元件所需的材料量，并且因此還可以減少成本。如上面簡要提到的，在包括不止一個燃燒室的實施例中，雖然加強元件17在它的整個圓周上可不完全封裝或圍繞燃燒室，但是在這些實施例中，襯套14將被配置為完全圍繞燃燒室13的圓周。
[0040]在一個實施例中，襯套14可以被布置在汽缸體12和燃燒室13之間，使得襯套可以與燃燒室13的外周直接共面接觸，并且可以至少部分地與加強元件17直接共面接觸。
[0041]在一個實施例中，加強元件可以限定特定的高度，該特定的高度可以小于或低于襯套的高度。這樣，可以在部分中布置加強元件。在進一步的實施例中，相對于機動車輛中發動機的位置，可以在襯套的上端處布置加強元件。這樣，加強元件因此可以作為可以存在孔變形的最大風險的點。
[0042]作為一個示例實施例，加強元件17可以限定壁厚，該壁厚可以比襯套的壁厚大。由于由加強元件壁厚引起的整體壁厚中加強元件的部分越大可以導致兩個部件的整體結構剛度越大，元件17的加強效果因此可以被增加。在進一步的示例中，襯套可以包括凹部，并且加強元件可以被設置在襯套的凹部內。這樣，加強元件可以被配置為甚至更寬，并且可以增加組件的整體剛度。另外，在至少一個示例實施例中，由于凹部的邊界可作為定位輔助件，所以在往復式活塞發動機11的安裝期間，可以有利于加強元件17的位置。
[0043]在另一個實施例中，加強元件可以至少部分地圍繞多個襯套，使得可以實現節省空間的配置。應當理解，在一個實施例中，加強元件可以包括封閉的基本形狀，意思是加強元件可以完全圍繞燃燒室。然而，在又一些實施例中，加強元件可以包括開放的基本形狀，其中，加強元件可不完全圍繞燃燒室和襯套的圓周面。這樣，加強元件可以包括部分。
[0044]在一個示例中，加強元件可以進一步在其外面上包括多個成型件。通過該成型件，可以增強加強元件的外側的表面，并且因此，可以實現或增加冷卻效果。
[0045]圖5示意性地圖示說明了通過汽缸體12的部分的側視圖，并且在圖4中呈現的視圖上進行擴展。作為本領域中慣用的襯套14可以位于汽缸的區域中，其中，活塞(未示出)執行其往復運動。襯套14可以具有線性高度15，并且該線性高度可以從上端18向下延伸直到襯套14的下端19。在這種情況下，限定襯套的頂部表面的上端18可以朝向如圖4中所示的圍繞圖5中呈現的部件的汽缸體12的上側26。
[0046]襯套14的壁厚在本文中被稱為襯套壁厚16并且限定襯套的寬度。可以由第一材料制造襯套14，特別地，由灰鑄鐵或由鋁制造襯套14，其中，鋁還可以包括鋁合金。應當理解，制造襯套的材料可以被選擇成與構造汽缸體12的材料相比具有較低的彈性模量。在一個示例中，各種部件的較高/較低的彈性模量可以是整個所述部件的模量，因為橫穿部件的整個材料的彈性模量是恒定的(例如，具有5% )。
[0047]在一個實施例中，往復式活塞發動機11可以包括限定燃燒室13和汽缸體12之間的接口的加強元件17。加強元件17可以被配置為以一種方式支撐襯套14，使得可以使襯套14的徑向擴展困難的。這樣，可以借助于加強元件17增加襯套14變形的阻力。襯套14與加強元件17—起相比于沒有加強元件17可以具有更大的剛度。可以由與第一材料不同的第二材料制造加強元件17。例如，在一個實施例中，可以由鋼構造加強元件17。根據本公開，與制造襯套14的第一材料相比較，第二材料應該具有更高的彈性系數。
[0048]進一步地，在至少一個實施例中，加強元件17可以被布置在襯套14和發動機缸體12之間。在一些示例實施例中，可以將加強元件17擠壓或縮攏在其上，或者澆鑄在其中。可以以一種方式布置加強元件17，使得它抵靠襯套14的外側22并且圍繞在至少一個區域中的襯套14。加強元件17可以進一步布置在襯套14的上端18處并且可以特別地保持與襯套14齊平。
[0049]加強元件17可以具有加強元件高度23，加強元件高度23可以低于襯套高度15。因此，多個加強元件17沿襯套高度15布置是可能的。更進一步地，加強元件17可以包括加強元件壁厚24，該加強元件壁厚24在寬度上比襯套壁厚16更大。
[0050]襯套14的上端18可以具有凹部25，凹部25可以允許接收加強元件17。在至少一個示例實施例中，可以在凹部25的位置處減小襯套壁厚16。
[0051]在一個示例中，加強元件17可以連同其外側27至少部分地突出進入到冷卻導管
20。在另一個示例實施例中，成型件28可以被提供用于增加加強元件的外側27的表面，并且可以如圖2所圖示說明的沿加強元件17的外側27進行布置。進一步地，可以在至少一個實施例中提供成型件28例如作為冷卻翅片。
[0052]特別地，加強元件17可以是如圖5所示的實心設計的基本橫截面。在表面26的平面中加強元件17的配置可以與往復式活塞發動機11內的汽缸或燃燒室13和襯套14的數量相匹配。
[0053]為了說明的目的，圖3示出具有單個燃燒室13且因此具有單個襯套14的實施例。在這種情況下，以封閉的圓環的形式示出加強元件17。加強元件17被設計或配置為非圓形和/或開環也是可能的。如在一個示例實施例中，如果往復式活塞發動機11包括多個襯套14，則加強元件17可以接合在多個襯套14周圍。圖4中圖示說明了具有三個燃燒室13和三個襯套14的示例性實施例。在上側26的相同平面中，在該實施例中，加強元件17可以包括封閉的配置，該封閉的配置可以由四個圓環段進行組裝，并且可以圍繞由環段限定的三個圓。往復式活塞發動機11包括多個加強元件17也是可能的，其中多個加強元件17中的每個可以加強至少一個襯套14。基于發動機的汽缸數量、汽缸布置和汽缸間距，可以提供多個實施例的可能性，使得本領域的技術人員可以根據本公開實踐本主題。
[0054]圖1至圖5示出具有各種部件的相對定位的示例配置。在至少一個示例中，如果示出直接彼此接觸或直接耦接，則這樣的元件可以分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似地，在至少一個示例中，示出彼此鄰接或相鄰的元件可以分別彼此鄰接或相鄰。作為示例，位于彼此共面接觸的部件可以被稱為共面接觸。作為另一個示例，在至少一個示例中，僅中間具有空間、被定位成彼此分開且沒有其他部件的元件可以如此稱呼。
[0055]這樣，通過在內燃往復式活塞發動機的(一個或多個)燃燒室內提供襯套，可以提高汽缸體的結構剛度和變形抗力。
[0056]作為在汽缸體內提供至少部分地圍繞諸如在包括多個汽缸的實施例中的多個襯套的加強元件的技術效果的一個示例是:加強的燃燒室的節省空間配置會是可能的。另外，較少的個別零件可必須在制造過程中進行制造或銑削。
[0057]加強元件的封閉基本形狀(諸如圖3中提供的實施例)的額外的技術效果是:當與部分開放的基本形狀(諸如圖4中所示的實施例)相比較時，可以獲得是加強元件的更大的結構剛度。
[0058]作為一個實施例，往復式活塞發動機包括:汽缸體;布置在汽缸體中的至少一個燃燒室;和毗鄰燃燒室且由第一材料組成的襯套，其中，往復式活塞發動機包括用于襯套的徑向加強的由第二材料組成的加強元件，所述加強元件布置在汽缸體和襯套之間并且至少部分地圍繞襯套，其中提供了比第一材料具有更高彈性模量的第二材料。在往復式發動機的第一示例中，襯套由灰鑄鐵或鋁組成，并且加強元件由鋼組成。往復式活塞發動機的第二示例可以可選地包括第一示例，并且可以進一步包括其中加強元件具有比襯套的襯套高度低的加強元件高度。往復式活塞發動機的第三示例可以可選地包括第一示例和第二示例中的任一個，并且可以進一步包括布置在襯套的上端處的加強元件。往復式發動機的第四示例可以包括第一示例到第三示例中的一個或更多個，并且進一步包括加強元件，該加強元件的加強元件壁厚比襯套的襯套壁厚大。往復式活塞發動機的第五示例可以包括第一示例到第四示例中的一個或更多個，并且可以進一步包括具有凹部的襯套和布置在凹部中的加強元件。往復式活塞發動機的第六示例可以包括第一示例到第五示例中的一個或更多個，并且可以進一步包括至少部分地圍繞多個襯套的加強元件。往復式活塞發動機的第七示例可以包括第一示例到第六示例中的任一個，并且進一步包括具有封閉的基本形狀的加強元件。往復式活塞發動機的第八示例可以可選地包括第一示例到第七示例中的一個或更多個，并且進一步包括加強元件，該加強元件在其外側上具有成型件。往復式活塞發動機的第九示例可以可選地包括第一示例到第八示例中的一個或更多個，并且進一步包括以開放蓋板設計體現的往復式活塞發動機。
[0059]注意，本文中所包括的示例控制和估計程序能夠與各種發動機和/或車輛系統配置一起使用。在本文中所公開的控制方法和程序可以作為可執行指令存儲在非臨時性存儲器中并且可以通過包括控制器的控制系統結合各種傳感器、致動器和其他發動機硬件來執行。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數量的處理策略中的一個或更多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以按所示順序執行、并行地被執行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現在本文中所描述的示例實施例的特征和優點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動作、操作和/或功能中的一個或更多個可以被重復執行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器的代碼，其中通過結合電子控制器執行包括各種發動機硬件部件的系統中的指令而使所描述的動作得以實現。
[0060]應認識到，在本文中所公開的配置和程序本質上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于V-6、I_4、1-
6、V_12、對置4缸和其他發動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統和構造和其他的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0061]本申請的權利要求具體地指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或其等同物。這些權利要求應當被理解為包括一個或更多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過修改現有權利要求或通過在這個或關聯申請中提出新的權利要求而得要求保護。這些權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本公開的主題內。
【主權項】
1.一種往復式活塞發動機，其包括: 汽缸體， 布置在所述汽缸體中的至少一個燃燒室，以及 襯套，所述襯套毗鄰所述燃燒室并且由第一材料組成， 其中，所述往復式活塞發動機包括用于所述襯套的徑向加強的由第二材料組成的加強元件，所述加強元件被布置在所述汽缸體和所述襯套之間并且至少部分地圍繞所述襯套，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的彈性模量。2.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述襯套由灰鑄鐵或鋁組成，并且所述加強元件由鋼組成。3.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件具有比所述襯套的襯套高度低的加強元件高度。4.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件被布置在所述襯套的上端處。5.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件具有比所述襯套的襯套壁厚大的加強元件壁厚。6.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述襯套具有凹部，并且所述加強元件被布置在所述凹部中。7.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件至少部分地圍繞多個襯套。8.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件具有封閉的形狀。9.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件在其外側上具有成型件。10.根據權利要求1所述的往復式活塞發動機，其中，所述往復式活塞發動機包括開放蓋板設計。11.一種往復式活塞發動機，其包括: 汽缸體， 布置在所述汽缸體中的汽缸， 襯套，所述襯套毗鄰每個汽缸并且所述襯套由第一材料組成;和 加強元件，所述加強元件由第二材料組成用于所述襯套的徑向加強并且被布置在所述汽缸體和所述襯套之間并且至少部分地圍繞所述襯套，其中所述第二材料具有比所述第一材料高的彈性模量。12.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述襯套由灰鑄鐵或鋁組成，并且所述加強元件由鋼組成，并且其中沒有其他材料在所述汽缸體和所述襯套之間，并且其中所述汽缸體和襯套中的每個與所述加強元件共面接觸。13.根據權利要求12所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件具有比所述襯套的襯套高度低的加強元件高度。14.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件僅被布置在所述襯套的上端處。15.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，對于大多數所述襯套，所述加強元件具有比所述襯套的襯套壁厚大的加強元件壁厚。16.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述襯套具有凹部，并且所述加強元件被布置在所述凹部中。17.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件至少部分地圍繞多個襯套。18.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件具有基本形狀。19.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述加強元件在其外側上具有成型件。20.根據權利要求11所述的往復式活塞發動機，其中，所述往復式活塞發動機包括開放蓋板設計。
【文檔編號】F02F1/00GK105863865SQ201610079491
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月4日
【發明人】S·奎林, K-P·海因, B·斯坦尼爾
【申請人】福特環球技術公司