发动机气缸中部限位器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及内燃发动机，更具体地，涉及用于支撑气缸衬套的气缸中部限位器(mid-stop)ο
[0002]背景
[0003]在内燃发动机的设计中，结合可更换的气缸衬套为这种发动机的制造商和用户提供了许多优点。例如，在发动机的大修期间，可更换的衬套可以很容易地移除和更换。此夕卜，气缸衬套消除了在制造过程中如果气缸的内表面被不正确地加工而报废整个发动机缸体的必然性。在使用过程期间，为了协助保持气缸内的衬套处在适当的位置，一些常规的衬套和气缸构造使用了在衬套内形成的座安置在其上的限位器(例如，顶部限位器、中部限位器、底部限位器)。
[0004]尽管有上述以及其它优点，许多问题伴随着可更换的气缸衬套的使用而出现，如由发动机制造商以前使用的大量的各种气缸和衬套设计所例证的。尽管每个先前已知的衬套设计可具有明显的优点，但没有一个设计似乎是最佳的或没有问题和缺点的。
[0005]例如，带有气缸中位限位器和衬套座构造的常规的发动机系统具有若干缺点。例如，在发动机的操作期间在气缸中部限位器和衬套座界面处可经历显著的气缸和衬套变形。
[0006]气缸和衬套的变形在界面处在中部限位器和座之间会引起气缸和衬套之间的相对运动，这在中部限位器及座上会导致过度磨损。过度磨损可以消极地影响发动机的性能，并且在某些情况下，需要更换整个发动机缸体。一些常规的发动机系统在上部限位器和衬套座之间放置环形垫片，以减少上部限位器和座之间的磨损。然而，具有中部限位器构造的常规的发动机系统没有使用环形垫片。此外，对于在衬套和气缸之间的确使用了垫片的那些发动机系统，该垫片会难以安装并且在组装过程期间难以与衬套对齐。这样的垫片通常是在发动机的原始装配后安装，例如在发动机修理或修复过程中安装。由于这个原因，大多数垫片不能很好地适合于在发动机的原始组装期间安装。
[0007]此外，气缸和衬套的变形可能引起衬套突入气缸空腔内。衬套的突入气缸内可能造成衬套碰撞活塞，从而造成活塞的磨损和变形。
【发明内容】
[0008]响应于本领域的目前状态，已经开发了本申请的主题，并且特别地，响应于常规发动机气缸和衬套的通过目前可用的发动机构造尚未充分解决的问题和需求。例如，常规的发动机系统通过使用安装困难的垫片或定位在气缸和衬套座之间在顶部限位器界面上的垫片，通过简单地解决气缸和衬套座之间的这些相对运动的症状(例如，磨损)，试图掩盖气缸和衬套座之间的相对运动。而且，没有一种常规的发动机系统试图解决相对运动的根本原因。换言之，一些常规的发动机系统没有配置成通过阻止其间的相对运动来减少中部限位器和衬套座之间的磨损。本质上，一些现有技术的发动机系统承认中部限位器和衬套座之间的相对运动是不可避免的，然而不能提供合适的措施以解释这样的相对运动。防止相对运动的症状大多数的尝试(例如，结合垫片)增加了发动机系统的制造复杂性和成本。其它现有技术的发动机系统仅着重于防止相对运动的症状，而不是防止相对运动本身。
[0009]因此，本申请的主题已经开发以提供发动机气缸，该发动机气缸克服了现有技术的许多缺点。通常，在一些实施方案中，垫片定位在中部限位器和座界面之间，以减少磨损。在某些实施方案中，垫片被希望用以降低制造的复杂性，并在装配期间确保适当的对齐。根据其它实施方案，气缸中部限位器是专门设计用以限制中部限位器和衬套座之间的相对运动。因此，与一些现有技术的气缸和衬套组件相反，本公开的主题通过使用各种垫片设计和布置，以及通过解决相对运动的根本原因，降低了中部限位器和衬套座之间的磨损。以这种方式，减少了中部限位器和衬套座之间的相对磨损和运动，没有不必要地增加发动机的制造复杂性和成本。
[0010]根据一个实施方案，内燃发动机包括汽缸和衬套。气缸包括形成在气缸的侧壁内的中部限位器。中部限位器包括第一接触表面和位于第一接触表面和侧壁之间的底部沟槽(undercut)。衬套定位在气缸内并且包括具有第二接触表面的座。第二接触面支撑在第一接触表面上。
[0011]在发动机的一些实施方式中，气缸界定了中心轴线，并且第一接触表面大体上垂直于中心轴线。底部沟槽能够远离第一接触表面向下地延伸。在某些实施方式中，中部限位器包括中部限位区域和底部沟槽，该中部限位区域界定了第一接触表面，底部沟槽界定了中部限位区域和侧壁之间的空间。中部限位区域在承受操作负载荷时沿径向向外的方向朝向侧壁可以是可变形的。
[0012]根据发动机的某些实施方式，底部沟槽包括环形槽。底部沟槽能够从侧壁径向向内地定位。当承受操作载荷时，第一接触表面和第二接触表面能够沿径向向外的方向朝向侧壁移动。当承受操作载荷时，底部沟槽能够有助于第一接触表面和第二接触表面的共同运动。
[0013]在另一个实施方案中，内燃发动机的气缸包括通道，该通道从顶端至底端延伸。该通道由一个侧壁界定。气缸还包括环形的中部限位区域，该中部限位区域绕通道的周界延伸。另外，气缸包括环形的底部沟槽，该环形的底部沟槽绕通道的周界在环形的中部限位区域和侧壁之间延伸。
[0014]根据气缸的一些实施方式，环形的中部限位区域界定了接触表面，该接触表面相对于通道的中心轴线大体上垂直地延伸。环形的底部沟槽能够界定中部限位区域和侧壁之间的空间。环形的中部限位区域可以配置成用于在操作载荷下沿径向向外的方向朝向侧壁变形并移动进入该空间。
[0015]在气缸的某些实施方式中，环形的底部沟槽包括环形槽，该环形槽垂直地伸入中部限位区域。环形的底部沟槽可包括凹的表面。在一些实施方式中，环形的中部限位区域的第一宽度和环形的底部沟槽的第二宽度的比在约为0.20和约为0.5之间。环形的底部沟槽的深度可以大于通道在环形的底部沟槽上方的高度的约2%。在一些实施方式中，环形的底部沟槽具有大体半圆形的表面。
[0016]在又一实施方案中，公开了一种用于减小内燃发动机内的磨损的方法，内燃发动机具有气缸和支撑在气缸内的气缸衬套。该方法包括在气缸内设置中部限位器，中部限位器包括中部限位区域以及定位在中部限位区域和气缸的侧壁之间的底部沟槽。此外，该方法包括在气缸衬套上设置座，并将座定位在中部限位区域上。该方法还包括沿径向向外的方向朝向气缸的侧壁移动中部限位区域和座。
[0017]根据一些实施方式，该方法还包括把压缩载荷和横向载荷施加到中部限位区域和座。在施加压缩载荷和横向载荷期间，沿径向向外的方向朝向气缸的侧壁能够发生移动中部限位区域和座。此外，该方法可以包括从中部限位区域和座释放压缩载荷和横向载荷。此夕卜，该方法可以包括在释放压缩载荷和横向载荷期间，沿径向向内的方向远离气缸的侧壁移动中部限位区域和座。
[0018]所描述的本公开的主题的特征、结构、优点和/或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施方案和/或实施方式中结合。在以下的描述中，提供了许多具体细节，以给予对本公开的主题的实施方案的透彻理解。相关领域的技术人员应认识到，本公开的主题可以在没有特定的实施方案或实施方式的一个或多个具体特征、细节、组件、材料和/或方法的情况下实施。在其它实例中，在某些实施方案和/或实施方式中可以认识到另外的特征和优点，该另外的特征和优点可能没有出现在所有实施方案或实施方式中。此外，在一些实例中，没有示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊本公开的主题的方面。本公开的主题的特征和优点根据下面的描述和所附的权利要求将变得更加明显，或者可以通过按如下说明的实践本主题来获知。
【附图说明】
[0019]为了使本主题的优点可以更容易地理解，将通过参考示出在附图中的具体实施方案提供上面简要描述的主题的更具体的描述。理解的是，这些附图仅描绘本主题的代表性实施方案，并且因此不被认为是限制它的范围，通过使用附图将以另外的具体说明和细节来描述本主题，在附图中:
[0020]图1是具有根据一个实施方案的气缸和气缸衬套的发动机系统的剖视侧视图；
[0021]图2是根据图1中的细节A的中部限位器和座界面的详细的剖视侧视图；
[0022]图3是根据一个实施方案的处于压缩载荷和横向载荷下的中部限位器和座界面的剖视侧视图；
[0023]图4是根据一个实施方案的气缸中部限位器的剖视侧视图；
[0024]图5是根据一个实施方案的具有定位在中部限位器和座之间的垫片的中部限位器和座界面的剖视侧视图；
[0025]图6是根据一个实施方案的垫片的仰视透视图；
[0026]图7是根据一个实施方案的联接到气缸衬套的图6的垫片的仰视透视图；以及
[0027]图8是根据一个实施方案的具有定位在中部限位器和座之间的图6的垫片的中部限位器和座界面的剖视侧视图。
[0028]详细描述