[发明专利]制造气缸套的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种内燃机的气缸套，更具体地，涉及一种在至少一部分套头环槽上具有层(case)的气缸套。

背景技术

内燃机，比如柴油机或汽油机，包括限定多个气缸孔的气缸体。活塞在气缸孔内往复运动，产生机械功率。典型地，每个气缸孔包括可更换的气缸套。气缸套包括配合在气缸孔内的圆柱形套筒。气缸套也可以包括在它的顶端处的径向凸缘，其在发动机缸体上支撑套。气缸套的内表面(称为工作表面)用作活塞环的滑动表面。由于发动机运行期间活塞环在工作表面上滑动，气缸套可能随着时间的流逝而磨损。当气缸套磨损不利地影响发动机性能时，气缸套可能被新的或者整修的气缸套替换。

通常，气缸套可以由钢或者铸铁制成。钢和铸铁都主要是铁，带有碳作为主合金元素。钢包括少于2％(通常少于1％)的碳，而铸铁包括超过2％的碳。由于2％是铁能固化为单相合金的大致最大碳含量，因此铸铁固化为在它们的微观结构中带有碳(为石墨)的多相合金。铸铁中的石墨用作润滑剂，并且提供了在气缸套应用中的耐磨性。根据微观结构中石墨的形态，铸铁可以分类为灰铸铁、蠕墨铸铁或者球墨铸铁。在灰铸铁(或者片石墨铸铁)中，石墨以片状形式存在。在球墨铸铁(ductile iron或nodular iron)中，石墨以小球形式存在。具有球形状的石墨使得球墨铸铁相对于灰铸铁具有提高的刚度、强度和抗冲击性。因此，在要求较高的强度的应用中，气缸套可以由球墨铸铁制造。为了增加气缸套的耐磨性，气缸套的工作表面可以通过感应淬火硬化。

在发动机缸体中安装气缸套期间，以及在发动机运行期间，可能导致气缸套中的高应力。这些应力可能在靠近支撑发动机缸体上的气缸套的凸缘的基部或者根部尤其高。因为所导致的这些高应力，靠近凸缘根部的区域容易疲劳失效。因此，可能在气缸套上执行各种加强操作，以增加气缸套在这个关键区域中的强度。美国专利No.6,732,699(专利’699)公开了一种具有径向上部凸缘的铸铁气缸套，径向上部凸缘包括形成在气缸套的凸缘和外表面之间的连接处的弓形圆角。在专利’699的气缸套中，临近弓形圆角(即凸缘根部)的部分材料被激光硬化，以增加这个区域中材料的抗疲劳强度。虽然激光硬化凸缘根部可以增加气缸套的疲劳寿命，这个方法可能不适合一些应用。例如，执行后处理过程，比如激光硬化，可能增加气缸套的成本。另外，在一些应用中，气缸套的潜在失效引发位置对于激光硬化而言可能不容易达到。

本发明关注克服现有技术中这些或其它缺陷。

发明内容

在一方面，公开了一种用于发动机的气缸套。气缸套可以包括具有内表面和外表面的中空圆柱形套筒，其沿着纵向轴线从第一端延伸到第二端。气缸套还可以包括在靠近第一端的内表面上的环形套头环槽，其具有弧形圆角区域。气缸套还可以包括形成在套筒内表面上的硬化层。所述层可以在套头环槽的圆角区域的基部下方延伸。

在另一方面，公开了一种制造气缸套的方法。所述方法可以包括制造中空圆柱形套筒，中空圆柱形套筒包括内表面和外表面，其沿着纵向轴线从第一端延伸到第二端。所述方法还可以包括在套筒的内表面上形成硬化层，使得靠近第一端的层的厚度大于在内表面的其它区域上的层的厚度。所述方法还可以包括在套筒的靠近第一端的内表面上加工套头环槽，使得在加工后，在套头环槽的基部上保留至少部分所述层。

在又一方面，公开了一种发动机。发动机可以包括发动机缸体， 发动机缸体包括一个或多个气缸孔以及定位于至少一个气缸孔中的气缸套。气缸套可以包括具有沿着纵向轴线从第一端延伸到第二端的内工作表面的中空圆柱形套筒、以及从第一端朝向第二端延伸的环形套头环槽。发动机还可以包括通过表面硬化形成在工作表面上的硬化层。所述层可以在至少部分套头环槽下方延伸。发动机还可以包括位于套头环槽中的防磨环或者套头环。

附图说明

图1是具有气缸套12的部分发动机10的横断面视图；

图2A是现有技术气缸套12的一部分的横断面视图；

图2B是图2A的现有技术气缸套的套头环槽的圆角区域的放大图；

图3是图1的部分气缸套的横断面视图；以及

图4是示出了制造图3中气缸套的示例方法的流程图。

具体实施方式