[发明专利]用于气缸孔涂层填充材料的系统和方法

说明书

本公开提供了“用于气缸孔涂层填充材料的系统和方法”。提供了用于以一种或多种填充材料填充气缸内表面涂层的表面孔隙以提供期望的材料和性能性质的方法和系统。在一个示例中，一种用于发动机的气缸包括内表面，所述内表面包括具有多个表面孔隙的涂层，所述多个表面孔隙的至少一部分填充有一种或多种填充材料，所述一种或多种填充材料被配置为减少摩擦，增加摩擦膜形成，调整热传递，减少材料沉积，和/或减少磨合持续时间。

技术领域

本说明书总体上涉及用于用一种或多种填充材料至少部分地填充存在于气缸孔涂层中的至少一些表面孔隙的方法和系统。

背景技术

发动机缸体(气缸体)包括气缸孔，所述气缸孔容纳内燃发动机的活塞。发动机缸体可以由例如铸铁或铝铸成。铝比铸铁轻，并且可以被选择以便减轻车辆的重量并提高燃料经济性。铝制发动机缸体可以包括缸套，诸如铸铁缸套。如果无缸套，则铝制发动机缸体可以在孔表面上包括涂层。无缸套缸体可以接收涂层(例如，等离子涂覆孔过程)以减少磨损和/或摩擦。

每个气缸孔的内表面在涂覆之前进行机械加工，使得所述表面以合适的耐磨性和强度而用于汽车应用。机械加工过程可以包括使内表面粗糙化，将金属涂层施加到粗糙表面，珩磨金属涂层以获得精加工内表面，并清洁内表面以去除毛刺和碎屑。涂覆和/或珩磨过程可以在内表面上产生表面孔隙，所述表面孔隙可以用于保留油或其他润滑剂，从而减少活塞与缸孔的内表面之间的摩擦。

Maki等人在第2019/0017463号美国公开案中示出了一种用于涂覆发动机缸体的气缸孔或缸套表面的示例性方法。其中将涂层喷涂到发动机孔表面上，珩磨涂覆的表面以形成包括多个表面孔隙的经珩磨的表面区域，并且在所述经珩磨的表面区域的一个或多个区域中清洁所述经珩磨的表面区域以从所述多个表面孔隙中的至少一些表面孔隙中去除材料。

然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，尽管上述清洁过程仅可以在经珩磨的表面区域的某些区域(例如，需要高的活塞速度的区域)中执行以便产生具有不同孔隙率的区域，但是在其中不一定需要孔隙率的某些区域中可能仍然存在孔隙。此外，可以在上止点和下止点附近/处包括活塞环反转区域(ring reversal region)的这些区域可能会受益于气缸孔或缸套表面中通常不存在的附加的性能增强材料。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的气缸来解决，所述气缸包括内表面，所述内表面包括具有多个表面孔隙的涂层，所述多个表面孔隙的至少一部分填充有一种或多种填充材料，所述一种或多种填充材料被配置为减少摩擦，增加摩擦膜形成，调整热传递，减少材料沉积，和/或减少磨合持续时间。

作为一个示例，所述一种或多种填充材料可以包括固体润滑剂，诸如石墨、二硫化钼、银纳米颗粒、铜基粉末和糊剂、氧化铜纳米颗粒、二硫化钨、铜和石墨烯，它们可以减少摩擦和/或增加摩擦膜形成。至少在一些示例中，一种或多种填充材料可以仅在选择区域(诸如环反转区域)中填充表面孔隙，这可以允许气缸的中间区域中的表面孔隙保持开放以容纳润滑油。因此，沿着气缸长度可以提供不同的摩擦/润滑量，从而尤其是在冷启动条件下促进更长期保持润滑，这将减少环与气缸套之间的摩擦力以及金属间接触，从而减少对发动机的磨损和/或损坏。此外，顶部环反转区域可能暴露于燃烧，这可能导致将油保持在顶部环反转区域中面临挑战。通过在顶部环反转区域处的孔隙中提供固体润滑剂，可以减少在顶部环反转区域处的摩擦。

应当理解，提供以上发明内容是为了以简化形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着标识所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出了发动机的气缸的示例。

图2是图1的气缸的一部分的放大图。