本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的部件，并且特別涉及設(shè)置有周向外表面的濕式汽缸襯套，在所述外表面接收包含硅的第一層的施加，在所述第一層上施加有包含氧化硅納米顆粒的第二彈性體層，以便當(dāng)其在工作時(shí)抵抗由于空蝕的侵蝕作用時(shí)增加襯套的耐久性。

背景技術(shù)：

用于重型或大型車輛的柴油內(nèi)燃機(jī)的汽缸襯套通常具有被冷卻流體或冷卻劑包圍的外表面，所述冷卻流體或冷卻劑起作用以驅(qū)散所產(chǎn)生的熱。這些現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛稱為濕式軸套或汽缸襯套的濕式汽缸襯套對(duì)已知為空蝕引起的侵蝕的故障機(jī)制是敏感的。

空蝕為由突然的壓降而發(fā)生的液體介質(zhì)中蒸發(fā)氣泡的形成。汽缸的移動(dòng)導(dǎo)致濕式氣缸襯套外側(cè)的高速振動(dòng)，使得當(dāng)其加速時(shí)冷卻流體具有低于發(fā)生流體蒸發(fā)時(shí)的最小壓力點(diǎn)的壓力降低。因此，發(fā)生冷卻流體的局部蒸發(fā)，形成蒸發(fā)氣泡。當(dāng)局部壓力再次增加時(shí)，流體中形成的蒸發(fā)氣泡就會(huì)消失。如果蒸發(fā)氣泡的消失區(qū)域接近襯套的外表面，那么氣泡能夠?qū)е略诒砻嫔习l(fā)生侵蝕，因此促進(jìn)材料的損失，并且甚至破壞濕式汽缸襯套。

在上述條件下，空蝕的現(xiàn)象能夠在接近濕式汽缸襯套的外表面的任何部分發(fā)生，然而觀察到兩種類型的反復(fù)發(fā)生的空蝕。第一類型的空蝕發(fā)生在濕式汽缸襯套的最大力的區(qū)域(推力側(cè)或反推力側(cè))中，此時(shí)由于二次移動(dòng)而發(fā)生活塞的沖擊。第二類型的空蝕發(fā)生在汽缸襯套與發(fā)動(dòng)機(jī)本體之間的裝配間隙中，此時(shí)存在冷卻流體的高流速。這些高流速減小了流體的局部壓力，并且受到汽缸襯套產(chǎn)生的小移動(dòng)的影響。

在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)了由各種技術(shù)進(jìn)行的防止或減小空蝕現(xiàn)象以及所導(dǎo)致的侵蝕的嘗試，這樣，例如，在韓國(guó)文獻(xiàn)kr20070060326中，其描述了具有增加的耐磨損和耐空蝕的濕式汽缸襯套。在其外表面上，汽缸襯套接納由具有導(dǎo)熱性能的聚合物組成的聚合物涂層。導(dǎo)熱劑被添加至聚合物，產(chǎn)生具有聚合物基體以及沿基體分布的導(dǎo)熱劑的非均相涂層。

英國(guó)文獻(xiàn)gb76954描述了一種濕式汽缸襯套，其在其外表面接納天然的或合成的橡膠涂層，所述涂層能夠被噴灑、硫化或設(shè)置在表面上。

所述兩篇文獻(xiàn)，以及遇到的其他技術(shù)都沒(méi)有提供用于由空蝕引起的侵蝕的問(wèn)題以及濕式汽缸襯套的可能的破裂的有效的解決方案。

因此需要找到一種用于濕式汽缸襯套的解決方案，其能夠在汽缸襯套經(jīng)受由空蝕引起的侵蝕的時(shí)保證極好的耐久性，使得汽缸襯套遭受更少的質(zhì)量損失，因此防止襯套的可能的破裂。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的包括提供具有耐空蝕的外表面的濕式汽缸襯套。

本發(fā)明的目的也包括提供一種濕式汽缸襯套，其包括由例如硅組成的第一層，以及包含氧化硅納米顆粒的硅烷-彈性體層，從而在由空蝕引起的侵蝕的作用下增加襯套的外表面的抵抗。

本發(fā)明的目的還包括提供在濕式汽缸襯套上施加涂層的方法，從而增加對(duì)空蝕的抵抗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主題為用于內(nèi)燃機(jī)的濕式汽缸襯套，包括由含鐵合金制成、設(shè)置有周向外表面的汽缸本體，在所述周向的外表面上依次施加有第一層和第二層，第二層用作冷卻流體與沉積在外表面上的第一層之間的界面，汽缸襯套包括第一層和第二層，第一層由至少一種硅或至少一種雙組分環(huán)氧粘合劑組成的第一層，并且第二層包括包含氧化硅納米顆粒的硅烷-彈性體化合物以及粘合改性劑添加劑，第二層經(jīng)受由空蝕引起的侵蝕，并且第一層可選地用作用于耐高溫的界面。

本發(fā)明的主題也是一種用于獲得用于內(nèi)燃機(jī)的濕式汽缸襯套的方法，包括以下步驟：

步驟i)通過(guò)離心和剖光進(jìn)行鑄造；

步驟ii)對(duì)將要沉積有第一層的表面進(jìn)行噴砂；

步驟iii)在外表面上噴灑或涂刷第一層，所述第一層由硅組成，將襯套保持在環(huán)境溫度下至少30分鐘；或者噴灑由雙組分環(huán)氧粘合劑組成的第一層，將汽缸保持在環(huán)境溫度下至少24小時(shí)；以及

步驟iv)在第一層上噴灑或涂刷第二層，其包括包含氧化硅納米顆粒的硅烷-彈性體化合物以及粘合改性劑添加劑，將襯套保持在環(huán)境溫度下至少24小時(shí)，或者保持在115℃的溫度下至少30分鐘。

本發(fā)明的主題還是包括至少一個(gè)如之前限定的濕式汽缸襯套的內(nèi)燃機(jī)。

附圖說(shuō)明

從以下基于下列附圖的詳細(xì)描述能夠更好地理解用于內(nèi)燃機(jī)的濕式汽缸襯套：

圖1-汽缸襯套的透視圖；

圖2-應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的汽缸襯套上的層結(jié)構(gòu)的橫截面的示意圖；以及

圖3-在間接空蝕測(cè)試中的汽缸襯套質(zhì)量損失的抵抗。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的濕式汽缸襯套10。更具體地，本發(fā)明涉及設(shè)置有周向外表面12的汽缸襯套10，在所述周向外表面12上施加由兩個(gè)層組成的涂層。該涂層包括直接施加在襯套10的外表面12上的包含硅的第一層1，以及施加在第一層1上的包含氧化硅納米顆粒的第二、硅烷-彈性體層2。結(jié)果，襯套10具有更高的耐空蝕性，因此減少了外表面12的侵蝕，這提供了襯套10的更少的質(zhì)量損失，以及因此具有更高的耐久性。

為了正確地理解本發(fā)明，需要說(shuō)明已知為由空蝕引起的侵蝕的故障機(jī)理的作用。首先，由根據(jù)工作負(fù)荷的壓力的變化引起的空蝕現(xiàn)象只發(fā)生在流體或液體介質(zhì)中。因此，濕式汽缸襯套10由于其外表面12被冷卻流體包圍而經(jīng)受空蝕的作用。

當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在汽缸內(nèi)部發(fā)生壓力變化，意味著冷卻流體通過(guò)低壓區(qū)域以及高壓區(qū)域。當(dāng)冷卻流體的低壓降低到最低壓力點(diǎn)以下時(shí)，發(fā)生流體的蒸發(fā)，從而形成蒸發(fā)氣泡。當(dāng)它們通過(guò)高壓區(qū)域時(shí)，蒸發(fā)氣泡圍繞襯套的外表面12迅速消失。蒸發(fā)氣泡的這種形成和消失經(jīng)常發(fā)生，并且導(dǎo)致襯套10的侵蝕，產(chǎn)生質(zhì)量損失，并因此降低了襯套的耐久性。這些氣泡的消失甚至能夠?qū)⒁r套的外表面穿孔，導(dǎo)致襯套10的破裂。

如圖1所示，濕式汽缸襯套10設(shè)置有管或中空的汽缸本體11，所述汽缸本體11通常由諸如鑄鐵的含鐵合金組成。該汽缸本體11特別包括兩個(gè)表面，即，發(fā)生活塞的軸向移動(dòng)的內(nèi)表面13，以及周向的外表面12。外表面12被冷卻流體或制冷劑液體包圍，并且接納涂層的施加，因此構(gòu)成本發(fā)明。

如能夠在圖2中觀察到的，根據(jù)本發(fā)明的涂層包括兩個(gè)層，即，直接施加在襯套10的外表面12上的、包含硅的第一聚合物層1，以及施加在第一層1上的、包含氧化硅納米顆粒和粘合改性劑添加劑的第二硅烷-彈性體層2。

第一層1的組成優(yōu)選為硅，并且可選地能夠使用添加有銅顆粒的雙組分環(huán)氧樹(shù)脂，以便增加耐高溫性。

在第一層1中使用的硅通過(guò)使用壓力槍的噴灑或涂刷方法來(lái)施加，并且將層保持在環(huán)境溫度至少30分鐘，使得第一層能夠粘合至外表面12。在可選的構(gòu)造中，雙組分環(huán)氧樹(shù)脂將被噴灑在襯套的外表面，并且將在環(huán)境溫度下保持至少24小時(shí)。

更具體地，第二層2包括聚二甲基硅氧烷的增強(qiáng)的硅烷-彈性體化合物，其濃度為8％至22％的氧化硅納米顆粒的體積，優(yōu)選16％至22％的氧化硅納米顆粒的體積，以及濃度為乙烯基硅烷和環(huán)氧硅烷或者氨基硅烷類型的粘合改性劑添加劑的8％至9％的體積。

氧化硅納米顆粒具有10nm至800nm，優(yōu)選300至600nm的尺寸。第二層2被噴灑在第一層1上，并且襯套10被保持在環(huán)境溫度下至少24小時(shí)，并且也能夠通過(guò)將其加熱至115℃至少30分鐘而進(jìn)行加速方法。

層1，2具有50至500μm的總厚度，優(yōu)選50至300μm之間的厚度，然而第一層1具有5至50μm之間的厚度。

用于獲得用于內(nèi)燃機(jī)的濕式汽缸襯套10的方法，包括以下步驟：

步驟i)通過(guò)離心和剖光進(jìn)行鑄造；

步驟ii)對(duì)將要沉積有第一層1的表面進(jìn)行噴砂；

步驟iii)在外表面12上噴灑或涂刷第一層1，所述第一層1由硅組成，將襯套10保持在環(huán)境溫度下至少30分鐘；或者噴灑由雙組分環(huán)氧粘合劑組成的第一層1，將襯套10保持在環(huán)境溫度下至少24小時(shí)；以及

步驟iv)在第一層1上噴灑或涂刷第二層2，其包括包含氧化硅納米顆粒的第二硅烷-彈性體化合物以及粘合改性劑添加劑，將襯套10保持在環(huán)境溫度下至少24小時(shí)，或者保持在115℃的溫度下至少30分鐘。

層1，2的施加方法能夠在襯套10的外表面區(qū)域12的全部(即100％)執(zhí)行，或者其能夠部分地(50％)施加在襯套10的外表面區(qū)域12。

如通過(guò)在測(cè)試工作臺(tái)上實(shí)施的測(cè)試在圖3中示出的結(jié)果所證明的，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的主題具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

如圖3中能夠分析的那樣，以mg/h(毫克每小時(shí))示出針對(duì)濕式汽缸襯套的質(zhì)量損失率，其中根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯套10包括珍珠巖鑄鐵。

根據(jù)astmg32標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行濕式汽缸襯套的質(zhì)量損失估計(jì)的測(cè)試，所述測(cè)試包括在測(cè)試工作臺(tái)上的空蝕測(cè)試。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯套10具有4.9mg/h的質(zhì)量損失率。也能夠觀察到，根據(jù)本發(fā)明的襯套具有0.5mg/h的質(zhì)量損失率。

如能夠注意到的，根據(jù)本發(fā)明的汽缸襯套10具有比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的襯套10小85％至90％的平均質(zhì)量損失。因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)中提供的技術(shù)方案，根據(jù)本發(fā)明的汽缸襯套10實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量損失率的顯著降低。

該質(zhì)量損失率的降低證明了，由本發(fā)明提出的兩層的硅烷-彈性體涂層保證了汽缸襯套10具有更大的抵抗，因此防止了濕式汽缸襯套遭受由空蝕產(chǎn)生的侵蝕作用所引起的損壞或破裂。

已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例的示例，需要理解的是，本發(fā)明的范圍覆蓋其他可能的變化，并且本發(fā)明只由包括等同替代方式的所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容限定。