一种内燃机气缸套及内燃机的制作方法

本发明涉及内燃机技术领域，更具体地，涉及一种内燃机气缸套及内燃机。

背景技术：

内燃机通过燃烧室内的燃料燃烧，将燃烧产生的部分热能转化为动能对外做功，其它的热能通过排气、内燃机的冷却系统以及克服运动副之间的摩擦消耗掉。在燃烧产出的热能相同的情况下，内燃机对外界传递的热能越少，克服摩擦功损失越小，则对外做功越多，有效热效率越高。因此如何减少传热损失以及降低摩擦损失是提高发动机有效效率的关键。

发动机有效效率是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的低热值的比值。用以评定发动机作为热机的经济性。不同发动机和动力装置的热效率各异，但数值都小于1。提高发动机热效率是节约能源的重要手段，是改进热力发动机的主要方向之一。为了实现更高的热效率，历史上曾经出现过各种气缸套内表面涂敷绝热涂层。例如，在气缸缸套内表面增加陶瓷涂层，以实现降低缸内高温燃气通过气缸套向冷却水的传热。这种方式最终未能被广泛采用的主要原因在于涂层在缸套内表面，涂层在高温高压环境的耐久性是巨大的挑战，活塞环的局部高压与高速摩擦更加剧了涂层的磨损和脱落，对发动机的可靠性带来巨大的风险。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的问题，

本技术：
提出了一种内燃机气缸套及内燃机，用于解决上述部分或全部技术问题。

第一方面，本申请提供一种内燃机气缸套，所述内燃机气缸套的外壁面涂布有隔热涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述隔热涂层为非金属涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述隔热涂层为聚四氟乙烯涂层、聚酰亚胺涂层或者陶瓷类材料涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述内燃机气缸套的上部区域的外壁面涂布所述陶瓷类材料涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述内燃机气缸套的中下部区域的外壁面涂布所述聚酰亚胺涂层或者陶瓷类材料涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述内燃机气缸套的上部区域的外壁面由内至外依次涂布所述陶瓷类材料涂层和所述聚酰亚胺涂层，或者由内至外依次涂布所述陶瓷类材料涂层和陶瓷类材料涂层。

在根据第一方面的一个实施方式中，所述内燃机气缸套外壁面的隔热涂层的厚度为0.5-1.5毫米。

第二方面，本申请提供一种内燃机，其包括根据第一方面所述的内燃机气缸套。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请的内燃机气缸套，通过将隔热涂层布置在气缸套外壁面，从而避免了气缸套外壁面与高温高压燃气、活塞环的接触，具有更好的隔热性，减少了对外散热，快速提升机油温度，降低机油粘度，减少摩擦损失，从而更长久可靠地实现内燃机更高的热效率。同时，缸套温度的提升也降低了高温燃气在气缸套内表面因冷凝形成酸性物质而对气缸套造成腐蚀。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的一种在内燃机气缸套外壁面涂布隔热涂层的方式。

图2显示了根据本发明的另一种在内燃机气缸套外壁面涂布隔热涂层的方式。

图3显示了根据本发明的又一种在内燃机气缸套外壁面涂布隔热涂层的方式。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记：

1-内燃机气缸套；2-陶瓷类涂层；3-聚四氟乙烯涂层或聚酰亚胺涂层；a-与缸体配合的区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

下面，先介绍下内燃机气缸套的传热过程，内燃机气缸套的传热过程包括导热、对流换热、辐射换热三种方式。高温燃气与燃烧室壁面之间的换热为对流换热和辐射换热，热量由燃烧室的内侧表面传递到外侧表面，或者由燃烧室高温零件传递到低温零件为导热过程；热量由缸体壁面传递给水套中的冷却水时为对流换热，当热量由缸体壁面传递给大气环境时，则为对流换热和辐射换热。

本申请针对内燃机气缸套与冷却水之间的对流换热过程进行改善，以降低内燃机气缸套对外界的传热。

根据本申请的一种内燃机气缸套，其外壁面涂布有隔热涂层。隔热涂层可以为非金属涂层。例如：可以为聚四氟乙烯涂层、聚酰亚胺涂层或者陶瓷类材料涂层等。

下面介绍几种优选地涂布方式：

第一：如图1所示，采用局部涂布的方式。

内燃机气缸套1上部区域的外壁面涂布陶瓷类材料涂层2。该陶瓷类材料涂层2涂布在内燃机气缸套1上部的高温区域的外壁面，而内燃机气缸套1的中下部区域的外壁面则不涂布任何涂层。其中，如图1所示，在涂布陶瓷类材料涂层2的区域的上方是与缸体配合的区域a，因此，该区域a无需涂布隔热涂层。

第二：如图2所示，采用分区涂布不同涂层的方式。

内燃机气缸套1上部的高温区域的外壁面涂布陶瓷类材料涂层2，内燃机气缸套1中下部区域的外壁面涂布聚四氟乙烯涂层或者聚酰亚胺涂层3。

第三：如图3所示，采用涂布复合涂层的方式。

内燃机气缸套1上部的高温区域的外壁面由内至外依次涂布陶瓷类材料涂层2和聚四氟乙烯涂层3，或者由内至外依次涂布陶瓷类材料涂层2和聚酰亚胺涂层3。而内燃机气缸套1的中下部区域的外壁面则不涂布任何涂层。可以理解地，内燃机气缸套1的中下部区域的外壁面也可以选择性地涂布聚四氟乙烯涂层或者聚酰亚胺涂层3。

优选地，内燃机气缸套外壁面的隔热涂层的厚度为0.5-1.5毫米。该厚度范围可以显著改变内燃机气缸套的散热能力，提高内燃机的排气温度，降低对内燃机后处理系统的要求。

此外，本申请还提供一种内燃机，其包括根据本申请的内燃机气缸套。

综上所述，本申请具有以下优点：本申请的内燃机气缸套，通过将隔热涂层布置在气缸套外壁面，从而避免了气缸套外壁面与高温高压燃气、活塞环的接触，具有更好的隔热性，减少了对外散热，快速提升机油温度，降低机油粘度，减少摩擦损失，从而更长久可靠地实现内燃机更高的热效率。同时，缸套温度的提升也降低了高温燃气在气缸套内表面因冷凝形成酸性物质而对气缸套造成腐蚀。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

技术特征：

1.一种内燃机气缸套，其特征在于，所述内燃机气缸套的外壁面涂布有隔热涂层。

2.根据权利要求1所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述隔热涂层为非金属涂层。

3.根据权利要求2所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述隔热涂层为聚四氟乙烯涂层、聚酰亚胺涂层或者陶瓷类材料涂层。

4.根据权利要求3所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述内燃机气缸套的上部区域的外壁面涂布所述陶瓷类材料涂层。

5.根据权利要求4所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述内燃机气缸套的中下部区域的外壁面涂布所述聚酰亚胺涂层或者陶瓷类材料涂层。

6.根据权利要求3所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述内燃机气缸套的上部区域的外壁面由内至外依次涂布所述陶瓷类材料涂层和所述聚酰亚胺涂层，或者由内至外依次涂布所述陶瓷类材料涂层和陶瓷类材料涂层。

7.根据权利要求1所述的内燃机气缸套，其特征在于，所述内燃机气缸套外壁面的隔热涂层的厚度为0.5-1.5毫米。

8.一种内燃机，其特征在于，包括根据权利要求1-7任一项所述的内燃机气缸套。

技术总结
本申请提供了一种内燃机气缸套，内燃机气缸套的外壁面涂布有隔热涂层。本申请的内燃机气缸套，通过将隔热涂层布置在气缸套外壁面，从而避免了气缸套外壁面与高温高压燃气、活塞环的接触，具有更好的隔热性，减少了对外散热，快速提升机油温度，降低机油粘度，减少摩擦损失，从而更长久可靠地实现内燃机更高的热效率。同时，缸套温度的提升也降低了高温燃气在气缸套内表面因冷凝形成酸性物质而对气缸套造成腐蚀。

技术研发人员：胡建华;锁国涛;李志娟
受保护的技术使用者：北京福田康明斯发动机有限公司
技术研发日：2019.11.26
技术公布日：2021.06.11