存在这样一种类型的内燃机，其具有布置在气缸体内的气缸套。对于这种内燃机，提出有一种用于在内燃机运转过程中减小气缸孔壁的上部和下部之间的温差以防止由于排气损失和机械损失所造成的燃料效率降低和气缸孔圆度降低的技术(例如参见日本专利特开2001-200751号公报)。日本专利特开2001-200751号公报的技术将隔热材料覆盖在各个气缸套外壁的下部上。这可调节与气缸套的外壁接触的冷却剂的冷却速度，并减小气缸孔壁的上部和下部之间的温差。
但是，在日本专利特开2001-200751号公报中，气缸套外表面的大部分与冷却剂接触，仅有一小部分的外表面与气缸体接触。因此，气缸体无法充分地支承/支持气缸套。这样，难以将气缸孔的圆度保持在令人满意的状态。
为了用气缸体充分地支承气缸套并将气缸孔的圆度保持在令人满意的状态，可将气缸套的外表面镶铸在气缸体内。这使气缸套接合到气缸体上。
当将在日本专利特开2001-200751号公报中所述的气缸套镶铸到气缸体内时，覆盖气缸套下部的隔热材料由陶瓷制成。这样，气缸套和形成气缸体的金属之间的接合往往变得不充分。因此，特别地，气缸套的下部无法充分地由气缸体支承。这可能影响气缸体的圆度。
这样，采用在日本专利特开2001-200751号公报中所述的控制气缸套的上部和下部之间的导热性差异的气缸套无法充分地保持气缸孔的圆度。

本发明提供一种用在气缸体中的在轴向方向上具有导热性差异的气缸套，该气缸套包括对气缸体施加充分的接合力的外表面并使气缸孔保持充分的圆度。本发明还提供一种使用这种气缸套的气缸体和用于制造这种气缸套的方法。
本发明的一个方面是一种在铸造内燃机的气缸体时以预定的附着性接合到气缸体上的气缸套。该气缸套包括直接或经由中间层镶铸在铸造金属内的外表面。在所述外表面上布置有多个瓶颈状的突起部。所述外表面和所述气缸体或所述中间层之间的附着性沿所述气缸套的轴向方向不同。
本发明的另一个方面是一种用于内燃机的铸造气缸体。该气缸体包括由轻合金材料形成的铸造金属。在铸造所述气缸体时一气缸套镶铸在所述铸造金属内并以预定的附着性接合到所述气缸体上。所述气缸套包括直接或经由中间层镶铸在铸造金属内的外表面。在所述外表面上布置有多个瓶颈状的突起部。所述外表面和所述气缸体或所述中间层之间的附着性沿所述气缸套的轴向方向不同。
本发明的又一个方面是一种用于制造气缸套的方法，当铸造内燃机的气缸体时，所述气缸套接合到所述气缸体上。所述气缸套包括外表面并被镶铸在铸造金属内，所述外表面具有上部、下部和多个瓶颈状的突起部。所述方法包括仅在所述外表面的所述上部上进行粗糙化处理，并通过以金属喷涂材料喷涂所述外表面的所述上部和下部而在所述外表面上形成喷涂层。
本发明的另一个方面是一种用于制造气缸套的方法，当铸造内燃机的气缸体时，所述气缸套接合到所述气缸体上。所述气缸套包括外表面并被镶铸在铸造金属内，所述外表面具有上部、下部和多个瓶颈状的突起部。该方法包括在所述外表面的所述上部和下部上进行粗糙化处理。所述粗糙化处理的程度在所述上部上比在所述下部上更强。所述方法还包括通过以金属喷涂材料喷涂所述外表面的所述上部和下部而在所述外表面上形成喷涂层。
本发明的又一个方面是一种用于制造气缸套的方法，当铸造内燃机的气缸体时，所述气缸套接合到所述气缸体上。所述气缸套包括外表面并被镶铸在铸造金属内，所述外表面具有上部、下部和多个瓶颈状的突起部。所述方法包括通过使熔融的喷涂颗粒的金属喷涂材料接触所述气缸套的所述外表面并同时使在所述熔融的喷涂颗粒的周边产生的烟气接触所述外表面的所述下部而在所述外表面的所述上部上形成喷涂层以及在所述外表面的所述下部上形成烟气沉积层。所述方法还包括通过以熔融的喷涂颗粒的金属喷涂材料喷涂所述外表面的所述上部和下部而在所述外表面上形成喷涂层。
从下面结合附图作出的、通过示例示出本发明原理的说明中可清楚看到本发明的其它方面和优点。

通过参照下面对当前优选实施例的说明以及附图可最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1A是示出根据本发明第一实施例的气缸套的透视图；
图1B和1C是第一实施例中的气缸套的局部剖视图；
图2A是示出第一实施例中的气缸体的透视图；
图2B是示出第一实施例中的气缸体的局部剖视图；
图3是示出用于制造气缸套的工序的流程图；
图4是示出用于制造气缸套的工序的示意图；
图5是示出用于在铸模中形成窄孔的过程的说明图；
图6是示出在第一实施例中气缸套主体和喷涂层之间的附着强度的图示；
图7是示出第一实施例的气缸套的上部区域和下部区域之间的(气缸)孔壁温度的差异的图示；
图8是示出第一实施例的气缸套的孔壁温度分布的图示；
图9A和9B是示出第一实施例的效果的图示；
图10是示出在根据本发明第二实施例的气缸套主体上进行的粗糙化处理的图示；
图11是示出在第二实施例的气缸套主体上进行的选择性喷涂过程的图示；
图12是示出在第二实施例的气缸套主体上进行的竖直/上下(vertical)喷涂过程的图示；
图13A至13D是示出在第二实施例中形成在气缸套外表面上的层的剖视图；
图14是示出在第二实施例中气缸套主体和喷涂层之间的附着强度的图示；
图15是示出在根据本发明第三实施例的气缸套主体上进行的选择性喷涂过程的图示；
图16是示出在第三实施例中气缸套主体和喷涂层之间的附着强度的图示；
图17A和17B是示出在各个实施例中形成在气缸套外表面上的突起部的形状的图示；
图18A和18B是示出在各个实施例中形成在气缸套外表面上的突起部的形状的等高线图。

[第一实施例]
现在参照图1A至2B对本发明的第一实施例进行说明。图1A是示出根据本发明的气缸套2的透视图。图1B是示出气缸套2的上部的放大剖视图。图1C是示出气缸套2的下部的局部放大剖视图。图2A是示出使用气缸套2的气缸体4的局部透视图。图2B是示出使用气缸套2的气缸体4的局部剖视图。
<气缸套2的结构>
图1A至1C所示的气缸套2的主体2a由铸铁制成。在气缸套主体2a的外表面6(下文中称作“气缸套外表面6”)上形成有多个瓶颈状的突起部8。突起部8具有下列特征。
(1)各个突起部8在基部8a和末端部8b之间的部位具有最窄的部分(窄部8c)。
(2)各个突起部8的直径从窄部向基部8a和末端部8b增大。
(3)各个突起部8具有限定于末端部8b的基本上平坦的顶表面8d(气缸套2的径向方向上最靠外的表面)。
(4)在突起部8之间形成有基本上平滑的表面(底表面8e)。
图1A示出与喷涂层10一起位于底表面8e外侧的突起部8。气缸套外表面6的状态沿气缸套主体2a的轴线L的方向在气缸套外表面6的上部区域6a和下部区域6b之间不同。更具体地，与下部区域6b相比，上部区域6a相对于在气缸套外表面6内形成的喷涂层10具有更高的附着性。附着性的差异是由于仅在上部区域6a上进行了粗糙化处理。如图1B所示，这去除了大部分或全部的氧化皮11，氧化皮11的主要成分为形成在铸铁上的钢氧化物。在下部区域6b，未去除氧化皮。在铸造过程中，气缸套外表面6上的喷涂层10以机械的或冶金的方式接合到气缸体4上。因此，参照图1B和1C，对上部区域6a的粗糙化在上部区域6a增大了喷涂层10和气缸套外表面6之间的附着性。但是，由于下部区域6b未经过粗糙化，因此在下部区域6b喷涂层10和气缸套外表面6之间的附着性低。
<气缸套2的制造过程>
执行图3中的步骤A至H来制造气缸套2。气缸套2的制造将参照图4详细地加以说明。
[步骤A]
以预定比率混合耐火基材C1、粘结剂C2和水C3而制备悬浊液C4。在本实施例中，耐火基材C1、粘结剂C2和水C3的可选混合量以及耐火基材C1的平均粒径的范围设定如下。
耐火基材C1的混合量：以质量计8％至30％，
粘结剂C2的混合量：以质量计2％至10％，
水C3的混合量：以质量计60％至90％，
耐火基材C1的平均粒径：0.02mm至0.1mm。
[步骤B]
将预定量的表面活性剂C5加入到悬浊液C4中以制备铸模涂料C6。在本实施例中，表面活性剂C5的可选添加量的范围设定如下。
表面活性剂C5的添加量：以质量计0.005％＜X≤以质量计0.1％(X为表面活性剂C5的添加量)。
[步骤C]
使被加热到预定温度的模具31(铸模)旋转以将铸模涂料C6喷射和涂布到模具31的内表面31F上。铸模涂料C6的层(铸模涂料层C7)在模具31的整个内表面31F上形成有大致均一的厚度。在本实施例中，铸模涂料层C7的可选厚度的范围设定如下。
铸模涂料层C7的厚度：0.5mm至1.5mm
图5示出在铸模涂料层C7内形成瓶颈状的孔的状态。如图5所示，表面活性剂C5对铸模涂料层C7内的气泡D1起作用并在铸模涂料层C7的表面内形成孔D2。当各个孔D2延伸到模具31的内表面31F时，瓶颈状的孔D3在铸模涂料层C7内形成。
[步骤D]
在使铸模涂料层C7干燥后，将由铸铁形成的液态金属CI浇入旋转的模具31中以铸造气缸套主体2a。在与铸模涂料层C7内的孔D3相对应的位置处孔D3的形状转移到气缸套主体2a的外表面上。这形成瓶颈状的突起部8(见图1A至1C)。
[步骤E]
在液态金属CI硬化且形成气缸套主体2a后，将气缸套主体2a和铸模涂料层C7一起从模具31中取出。
[步骤F]
用喷抛处理装置(blast processing device)32从气缸套主体2a的外表面移除铸模涂料层C7。
[步骤G](对应于粗糙化处理)
用粗糙化装置(喷抛处理装置32或其它喷抛处理装置或喷水装置)对气缸套外表面6的上部区域6a(例如，气缸套外表面6的从上边缘到距上边缘约50mm的区域)进行粗糙化处理。
[步骤H](对应于竖直喷涂步骤)
喷涂装置33用铝喷涂材料完全地喷涂(线/丝喷涂(wire spray)或喷涂粉末例如等离子或HVOF)气缸套外表面6，所述铝喷涂材料是由铝或铝合金形成的金属喷涂材料。
<突起部的面积比率>
在本实施例中，在步骤F之后突起部的第一突起部面积比率S1和第二突起部面积比率S2的可选范围设定如下。
第一突起部面积比率S1：大于或等于10％，
第二突起部面积比率S2：小于或等于55％。
或者，所述范围可设定如下。
第一突起部面积比率S1：10％至50％，
第二突起部面积比率S2：20％至55％。
第一突起部面积比率S1等于在距离底表面8e的高度为0.4mm(使用底表面8e作为基准的沿突起部8的高度方向的距离)的平面内每单位面积上的突起部8的截面积。第二突起部面积比率S2等于在距离底表面8e的高度为0.2mm(使用底表面8e作为基准的沿突起部8的高度方向的距离)的平面内每单位面积上的突起部8的截面积。面积比率S1和S2从突起部8的用三维激光测量装置产生的等高线图(图17和18)获得。测量不必一定用三维激光测量装置进行，而是也可用其它测量装置进行。对于其它实施例也是如此。突起部8的高度和分布密度由在步骤C中形成的铸模涂料层C7内的孔D3的深度和分布密度确定。铸模涂料层C7形成为使得突起部8的高度为0.5至1.5mm，而在每平方厘米的气缸套外表面16上突起部8的数量为5至60个。
<铸铁的成分>
在本实施例中，考虑到耐磨性、抗咬合性和可加工性，铸铁的成分优选地设定如下。
T.C：以质量计2.9％至3.7％，
Si：以质量计1.6％至2.8％，
Mn：以质量计0.5％至1.0％，
P：以质量计0.05％至0.4％。
如果需要，可加入下列成分。
Cr：以质量计0.05％至0.4％，
B：以质量计0.03％至0.08％，
Cu：以质量计0.3％至0.5％。
<气缸体4的结构和制造>
气缸体4形成为使得气缸套2被镶铸在形成于气缸套外表面6上的喷涂层10内。使用轻合金材料作为用于形成气缸体的铸造金属。特别地，从减少重量和成本的方面考虑，可使用铝或铝合金。使用例如在“JIS ADC10(相应的标准：US ASTM A380.0)”、“JIS ADC12(相应的标准：ASTMA383.0)”中所描述的材料作为铝合金。将图1A至1C所示的气缸套2布置在铸模中。然后，将铝材的液态金属浇入铸模中。这形成了气缸体4，而喷涂层10的整个外周被镶铸在铝材内。
<对附着性的测量>
关于在步骤G中形成的喷涂层10和气缸套外表面6之间的附着性，由于在步骤H中只在气缸套外表面6的上部区域6a上进行粗糙化处理，所以通过下述测量可证实在上部区域6a和下部区域6b之间存在差异。首先，使用与FC230相当的铸铁并使用不具有孔D3(见图5)的模具通过离心铸造制造用于附着性测量的多个气缸套主体。对附着性测量用气缸套主体进行下面三种(A至C)处理以形成喷涂层。
A.在对附着性测量用气缸套主体的外表面进行粗糙化处理后，通过喷涂(Al-12Si丝电弧喷涂)形成喷涂层。(粗糙化处理通过喷丸处理进行，但是也可通过喷水处理代替进行)。
B.不进行粗糙化处理，并且在附着性测量用气缸套主体被加热的状态下通过喷涂(Al-12Si丝电弧喷涂)形成喷涂层。(进行该处理以模拟在突起部8(图1A至1C)的末端由于铸造而变热的状态下的喷涂)。
C.不进行加热和粗糙化处理，并且通过喷涂(Al-12Si丝电弧喷涂)形成喷涂层。
对于通过三种处理A至C形成的附着性测量用气缸套，通过进行拉伸试验来测量附着性测量用气缸套主体和喷涂层之间的附着性(MPa)。结果示出在图6的图示中。从该图示可见，在不进行粗糙化处理时，附着性急剧下降。这样，在图1A至1C所示的本实施例的气缸套2中，气缸套主体2a和喷涂层10之间的附着性在上部区域6a内高，但在下部区域6b内低得多。这样，在将气缸套2布置在铸模内之后将铝材的液态金属浇入铸模中时，镶铸过程中的高温和随后造成热收缩的冷却使得喷涂层10在下部区域6b从气缸套主体2a移开并在它们之间形成间隙。在上部区域6a该间隙很小或根本不存在。
如上所述，即使由于低附着性而形成间隙，突起部8也起到牢固地接合喷涂层10和气缸套主体2a的作用，并且借助于喷涂层10在气缸套2和气缸体4之间提供有充分的接合力。因此，气缸套2固定在气缸体4内，并且由气缸体4提供的支承将气缸孔2b的圆度保持得足够高。此外，由于附着性的差异，在气缸套2的上部区域6a，气缸孔2b的热量易于传递到气缸体4。相比较而言，在气缸套2的下部区域6b，难以将气缸孔2b的热量传递到气缸体4。这样，在温度容易升高的上部区域6a冷却效率高，而在温度难以升高的下部区域6a冷却效率低。形成气缸套主体2a、气缸体4和喷涂层10的各种材料的热导率(W/mK)如表1所示。
表1
    部件     材料     热导率(W/mK)     气缸套     FC230     41.7     气缸体     ADC12     127     喷涂层     Al-12Si     41.5     喷涂层     纯Al     66.7
这样，在本实施例中，与气缸体4相比，在彼此之间的边界部分附着性有所差异的气缸套主体2a和喷涂层10均由与气缸体4相比热导率足够低的材料形成。因此，附着性的降低在其导致气缸套主体2a和喷涂层10之间的热传导速度降低时特别显著。气缸套主体2a和喷涂层10之间的热传递不仅通过热传导进行，还通过诸如热辐射的其它热传递方式进行。但是，在本实施例中，所有这些热传递方式都被称作“热传导”。
<对(气缸)孔壁温度的测量>
通过如图2A和2B所示地镶铸具有下述的不同气缸套外表面状态的气缸套(a至d)来形成用于1600cc、四缸内燃机的气缸体。
a.比较示例1：通过步骤A至F形成的气缸套(未进行粗糙化处理和形成喷涂层)。
b.比较示例2：通过步骤A至H形成的气缸套。在步骤G中，在包括上部区域6a和下部区域6b的整个气缸套外表面上均匀地进行粗糙化处理。在步骤H中，形成喷涂层。
c.示例1：通过步骤A至H形成的气缸套。在步骤G中，仅在上部区域6a上通过进行喷丸处理而进行粗糙化处理。
d.示例2：通过步骤A至H形成的气缸套。在步骤G中，仅在上部区域6a上通过进行喷水处理而进行粗糙化处理。
在其中镶铸有所述四种气缸套的气缸体中，在内燃机运转过程中在距离气缸体的上表面(顶表面)10mm(上部区域)和距离上表面90mm(下部区域)的位置针对每个气缸套测量(气缸)孔壁温度。结果示出在图7的图示中。从该图示可见，在其中镶铸有比较示例1和2的气缸套“a”和“b”的气缸体中，10mm的位置和90mm的位置之间存在大的温差。在其中镶铸有示例1和2的气缸套“c”和“d”的气缸体中，10mm的位置和90mm的位置之间的温差大约是比较示例1和2的一半。这样，如图8中的实线所示，上部区域6a和下部区域6b的壁温之间的差异变小，整个气缸孔2b的壁温可设定在适当的温度范围内。图8中的虚线示出粗糙化处理在上部区域6a和下部区域6b两者上均匀进行的气缸套(b)的温度分布示例。
第一实施例具有下述优点。
作为气缸套主体2a的外表面的气缸套外表面6与对应于中间层的喷涂层(之间)的附着性沿气缸套主体2a的轴线L的方向不同。更具体地，附着性在上部区域6a高，而在下部区域6b低。在本实施例中，在步骤G中粗糙化处理仅在上部区域6a上进行以容易地实现附着性的这种差异。
在内燃机运转过程中在气缸孔2b内产生的燃烧热从气缸套主体2a经由喷涂层10传递到铝制的气缸体4。由于上部区域6a和下部区域6b之间的附着性差异，从气缸套主体2a向喷涂层10的热传递量在上部区域6a高，而在下部区域6b低。这有利于热量由从气缸孔2b内部接收大量热的上部区域6a向气缸体4排放，并阻碍热量由从气缸孔2b内部接收少量热的下部区域6b向气缸体4的排放。因此，气缸孔2b的壁温在气缸孔2b的上部区域和下部区域变得接近，且气缸孔2b的壁温可完全地设定在适当的温度范围内。尽管气缸套外表面6的附着性降低，但瓶颈状的突起部8分布在整个气缸套外表面6上。这样，气缸套主体2a和喷涂层10之间的接合力以及气缸套主体2a和气缸体4之间的接合力足够高。这将气缸孔2b的圆度保持在足够高的水平。
参照图9A，在其中镶铸有气缸套2的铝制气缸体4的上部区域6a中，气缸孔2b的壁温下降减少了发动机油的消耗。这可降低保持在气缸孔2b内的活塞的周边张力。此外，如图9B所示，在下部区域中，气缸孔2b的壁温上升降低了气缸孔2b内的油膜粘度。结果，内燃机的机械损失减少，并且如上所述，气缸孔2b的圆度得以保持。这可防止燃料效率由于排气损失或机械损失而降低，并保持令人满意的燃料效率。
[第二实施例]
在第二实施例中，替代第一实施例的步骤G和H进行如图10至13所示的步骤I和J。
[步骤I]
如图10所示，用粗糙化装置(喷抛处理装置32或其它喷抛处理装置或喷水装置)132在以与第一实施例相同的方式通过步骤A至F形成的气缸套主体102a的整个气缸套外表面106上均匀地进行粗糙化处理。
[步骤J]
如图11和12所示，在分步骤J-1和J-2中，喷涂装置完全地喷涂(线喷涂或喷涂粉末，例如等离子或HVOF)经过了步骤I的粗糙化处理的气缸套主体102a的气缸套外表面106。喷涂材料是由铝或铝合金形成的铝喷涂材料。
现在对作为用于形成喷涂层116的工序的分步骤J-1和J-2进行说明。
[分步骤J-1](对应于选择性喷涂步骤)
如图11中的实线所示，喷枪133a沿旋转的气缸套主体102的轴线L从喷涂起始位置St向熔融的喷涂颗粒133a接触整个上部区域106a的位置M移动。喷枪133a以单次行程即可获得目标喷涂层厚度的速度移动。在位置M，喷枪133a在喷枪133a继续喷涂的状态下暂时停止。在喷涂的同时，在熔融的喷涂颗粒133b的周围和周边喷射烟气133c。由细小的氧化物和细小的固体颗粒形成的烟气133c被用作用于妨害附着性的物质。在下部区域106b没有防止烟气133c接触下部区域106c的遮盖物。这样，烟气133c得以直接与下部区域106c接触并沉积在下部区域106b上。在该停止状态下，喷涂时间段的长度是沉积在下部区域106c上的烟气133c使附着性降低的长度并且预先通过实验确定。如图13A所示，这在上部区域106a上形成部分喷涂层112，并且如图13B所示，在下部区域106b上形成烟气沉积层114。
[分步骤J-2](对应于竖直喷涂步骤)
在喷涂时间段以在分步骤J-1中在位置M处停止的状态结束之后，如图12所示，喷枪133a沿轴线L以多个行程移动。在对上部区域106a和下部区域106b(主要是下部区域106b)进行喷涂之后，喷涂结束。如图12中的实线所示，喷枪133a以五个行程结束喷涂。所述多个喷涂行程在包括上部区域106的一部分的气缸套外表面106上均匀地形成具有目标喷涂层厚度的喷涂层116。这形成作为整个气缸套外表面106上的最上层的喷涂层116。至于下部区域106b，在分步骤J-1中形成的烟气沉积层114位于喷涂层116的下面。这形成本实施例的气缸套。此外，在分步骤J-2中，烟气133c接触气缸套外表面106但不直接接触气缸套主体102a，并且通过熔融的喷涂颗粒133b分散在喷涂层116内。这样，分步骤J-2中的烟气133c不会影响附着性。
<对附着性的测量>
为了根据是否存在烟气沉积层114来检验喷涂层116的附着性的变化，制备两个不具有突起部8(图1B和1C)的气缸套。在一个气缸套Ja中，在分步骤J-1和J-2中在上部区域106a上进行喷涂过程以形成图13C所示的喷涂层116。在另一个气缸套Jb中，在下部区域106b上进行喷涂过程以形成图13D所示的烟气沉积层114和喷涂层116。
在气缸套Ja和Jb上形成的喷涂层116的抗拉强度(MPa)的测量结果示出在图14中。如图14所示，位于喷涂层116下面或气缸套外表面106和喷涂层116之间的烟气沉积层114大大降低气缸套外表面106和喷涂层116之间的附着性。在其中镶铸有本实施例的气缸套的气缸体中，甚至在通过烟气沉积层114和喷涂层116实现接合的下部区域106b，突起部8也使气缸套和气缸体充分接合。
第二实施例具有下述优点。
气缸套外表面106的附着性在上部区域106a高，而在下部区域106b低。在本实施例中，整个气缸套外表面106在步骤I中被均匀地粗糙化。但是，在步骤J中，在喷涂层116和气缸套外表面106之间仅在下部区域106b形成烟气沉积层114。这可容易地在上部区域106a和下部区域106b之间获得附着性的差异。
如在第一实施例中所述，由于上部区域6a和下部区域6b之间的附着性差异，从气缸套主体102a向喷涂层116的导热性在上部区域106a高，而在下部区域106b低。因此，气缸孔102b的壁温在气缸孔102b的上部区域和下部区域变得接近，且气缸孔102b的壁温可完全地设定在适当的温度范围内。尽管喷涂层116的附着性由于下部区域106b内的烟气沉积层114而降低，但瓶颈状的突起部8分布在整个气缸套外表面106上。这样，气缸套主体102a和喷涂层116之间的接合力以及气缸套主体2a和气缸体4之间的接合力足够高。这将气缸孔102b的圆度保持在足够高的水平。结果，按与第一实施例相同的方式，可防止燃料效率由于排气损失或机械损失而降低，并保持令人满意的燃料效率。
烟气沉积层114在喷涂过程中与喷涂层116的一部分(部分喷涂层112)同时形成。这在上部区域106a和下部区域106b之间有效地提供了附着性的差异。此外，喷涂层116形成在烟气沉积层114上。这样，容易被移除/剥离的烟气沉积层114由喷涂层116保护。因此，烟气沉积层114在气缸套被运输时不会被移除，并且可防止附着性的差异在从气缸套被制造到气缸套被镶铸在气缸体中的时间段内发生变化。
[第三实施例]
在第三实施例中，在第二实施例的分步骤J-1期间，在这样的状态下形成部分喷涂层112和烟气沉积层114，即如图15所示，通过排气管道(对应于吸气装置)从上部区域106a朝向下部区域106b抽吸气缸套主体102a周围的空气。这可确保烟气133c均匀地接触下部区域106c。其它步骤与第二实施例中的相同。
<对附着性的测量>
为了根据本实施例的烟气沉积层114的存在来检验喷涂层116的附着性的变化，制备不具有突起部8的气缸套Jc。通过图15所示的分步骤J-1和图12所示的第二实施例的分步骤J-2进行与在下部区域106b上进行的喷涂过程相同的过程，在气缸套Jc上形成烟气沉积层114和喷涂层116。
测量在气缸套Jc上形成的喷涂层116的抗拉强度(MPa)。测量结果与第二实施例的气缸套Ja和Jb的数据一起示出在图16中。如图16所示，对于气缸套Jc而言，烟气沉积层114在整个下部区域106b上充分地形成。这样，与第二实施例的气缸套Jb相比，附着性进一步降低。在其中镶铸有本实施例的气缸套的气缸体中，即使附着性在下部区域106b上大大降低，气缸套和气缸体也由突起部8充分地接合。
第三实施例具有下述优点。
第三实施例具有第二实施例的优点。此外，第三实施例确保烟气沉积层114在下部区域106b上形成。另外，可通过调节排气管道118的吸力来控制烟气沉积层114的厚度。这能够高精度地调节附着性的差异和热传导的状态。
[对突起部的等高线图的说明]
现在对突起部8的用三维激光测量装置获得的等高线图进行讨论。
<突起部8的等高线图>
现在参照图17对各个突起部8的等高线的测量进行说明。将用于等高线的测量的试件设置在试验台上，试件的底表面8e(气缸套外表面6和106)面向非接触式的三维激光测量装置。激光束照射成基本上与气缸套外表面6和106垂直。测量结果由图像处理装置获取以产生突起部8的如图17A所示的等高线图。
图17B示出气缸套外表面6和106与等高线h之间的关系。从气缸套外表面6和106沿高度方向(箭头Y的方向)每隔预定距离截取突起部8的等高线h。在下文中，使用气缸套外表面6和106作为基准沿着箭头Y的方向的距离被称作“测量高度”。在图17A和17B的等高线中，以0.2mm的间隔示出等高线h。但是，等高线h间的间隔可改变。
[a]第一突起部面积比率S1
图18A是仅示出0.4mm或更高的测量高度的等高线h的等高线图(第一等高线图)。等高线图的面积(W1×W2)是用于获得第一突起部面积比率S1的单位面积。在第一等高线图中，由等高线h4所包围的区域R4的面积(图中用阴影线表示的面积SR4)等于位于测量高度为0.4mm的平面内的突起部的截面积(第一突起部截面积)。在第一等高线图中区域R4的数量(区域数量N4)相当于第一等高线图中突起部8的数量(突起部数量N1)。
第一突起部面积比率S1被计算为区域R4的总面积(SR4×N4)占等高线图的面积(W1×W2)的比率。也就是说，第一突起部面积比率S1相当于沿测量高度为0.4mm的平面在单位面积上所占的突起部的总的第一截面积。第一突起部面积比率S1通过下面所示的公式获得。
S1＝(SR4×N4)/(W1×W2)×100[％]
[b]第二突起部面积比率S2
图18B示出只示出0.2mm或更高的测量高度的等高线h的等高线图(第二等高线图)。等高线图的面积(W1×W2)是用于获得第二突起部面积比率S2的单位面积。在第二等高线图中，由等高线h2所包围的区域R2的面积(图中用阴影线表示的面积SR2)等于位于测量高度为0.2mm的平面内的突起部的截面积(第二突起部截面积)。在第二等高线图中区域R2的数量(区域数量N2)相当于第二等高线图中突起部8的数量。第二等高线图的面积等于第一等高线图的面积。这样，突起部8的数量等于突起部数量N1。
第二突起部面积比率S2被计算为区域R2的总面积(SR2×N2)占等高线图的面积(W1×W2)的比率。也就是说，第二突起部面积比率S2相当于沿测量高度为0.2mm的平面在气缸套外表面16的单位面积上所占的突起部8的总的第二截面积。第二突起部面积比率S2通过下面所示的公式获得。
S2＝(SR2×N2)/(W1×W2)×100[％]
[c]第一和第二突起部截面积
第一突起部截面积被计算为突起部的沿测量高度为0.4mm的平面截取的截面积，第二突起部截面积SR2被计算为突起部的沿测量高度为0.2mm的平面截取的截面积。例如，对等高线图进行图像处理，通过计算第一等高线图(图18A)中区域R4的面积而获得第一突起部截面积，通过计算第二等高线图(图18B)中区域R2的面积而获得第二突起部截面积。
[d]突起部数量
突起部数量N1是在每单位面积(1cm2)的气缸套外表面6和106上形成的突起部8的数量。例如，对等高线图进行图像处理，通过计算第一等高线图(图18A)中区域R4的数量(区域数量N4)而获得突起部数量N1。
将第一面积比率为10％或更大的气缸套与第一面积比率小于10％的气缸套在气缸体内的(气缸)孔的变形量方面进行比较。结果发现，后一气缸套的气缸孔的变形量比前一气缸孔大三倍。当气缸套的第二突起部面积比率S2为55％或更大时，空隙百分比会突然增大。空隙百分比是指在气缸套和气缸体之间的边界处的截面内所占的空隙的百分比。基于这些结果，通过将第一突起部面积比率S1为10％或更大和第二突起部面积比率S2为55％或更小的气缸套应用于气缸体，可增大气缸体材料和气缸套的接合强度和附着性。当第一突起部面积比率S1的上限为50％时，第二突起部面积比率S2变为55％或更小。当第二突起部面积比率S2的下限为20％时，第一突起部面积比率S1变为10％或更大。
[其它实施例]
(1)在图17A至18B所示的等高线图中，突起部8可形成为使得对于每个突起部8都示出由等高线h4所包围的区域R4。也就是说，气缸套可形成为使得各个突起部8在测量高度为0.4mm的位置处是独立的。在这种情况下，气缸体和气缸套之间的接合力进一步增强。此外，在测量高度为0.4 mm的位置处，通过将每个突起部8的面积设定为0.2至3.0mm2，可在制造过程中抑制突起部8的破损和接合力下降。
(2)在第一实施例的粗糙化处理中，粗糙化仅在上部区域6a上进行。但是，可在上部区域6a上进行强的粗糙化处理，而在下部区域6b上进行弱的粗糙化处理，以便调节上部区域6a和下部区域6b之间的附着性和导热性的差异。
(3)在第二和第三实施例中，烟气沉积层114仅在下部区域106b上形成。但是，可在上部区域106a上形成比下部区域106b薄的烟气沉积层以调节上部区域106a和下部区域106b之间的附着性和导热性的差异。
(4)在上述各个实施例中，在气缸套主体2a和12a的气缸套外表面6和106上形成有喷涂层10和116。但是，喷涂层10和116可省略。更具体地，在第一实施例中，仅仅其上部区域6a在步骤G中经过粗糙化处理的气缸套主体2a可用作镶铸在气缸体内的气缸套。由于在上部区域106a和下部区域106b对气缸体的附着性的差异，这也产生了导热状态的差异。此外，因为与气缸体的接合强度由于突起部8而足够大，所以也可获得与上述实施例相同的优点。
(5)在第一实施例中，粗糙化在气缸套主体2a的轴线L的方向上被分成两个程度。但是，也可将粗糙化分成三个或更多个等级。例如，可限定三个区域：上部区域、中部区域和下部区域。粗糙化的程度从上部区域朝下部区域逐渐降低。在这种情况下，粗糙化处理根本无需在下部区域上进行。此外，在第二和第三实施例中，烟气沉积在轴线L的方向上被分成两个程度。但是，也可将烟气沉积分成三个或更多个级别。例如，可限定三个区域：上部区域、中部区域和下部区域。烟气沉积的厚度从上部区域朝下部区域逐渐减小。在这种情况下，烟气根本无需在下部区域上沉积。
(6)在上述各个实施例中，突起部满足下列所有条件(a)至(d)：
(a)突起部的高度为0.5至1.5mm；
(b)突起部在外表面上的数量为每平方厘米5至60个；
(c)在突起部的通过用三维激光测量装置在突起部的高度方向上测量气缸套外表面而获得的等高线图中，由高度为0.4mm的等高线所包围的区域的面积比率S1为10％或更大；和
(d)在突起部的通过用三维激光测量装置在突起部的高度方向上测量气缸套外表面而获得的等高线图中，由高度为0.2mm的等高线所包围的区域的面积比率S2为55％或更小。
或者，突起部可以满足下列所有条件(a)到(d)：
(a)突起部的高度为0.5至1.5mm；
(b)突起部在气缸套外表面上的数量为每平方厘米5至60个；
(c)在突起部的通过用三维激光测量装置在突起部的高度方向上测量气缸套外表面而获得的等高线图中，由高度为0.4mm的等高线所包围的区域的面积比率S1为10％至50％；和
(d)在突起部的通过用三维激光测量装置在突起部的高度方向上测量气缸套外表面而获得的等高线图中，由高度为0.2mm的等高线所包围的区域的面积比率S2为20％至55％。
此外，突起部只需满足下列条件(a)和(b)中的任一个：
(a)突起部的高度为0.5至1.5mm；
(b)突起部在气缸套外表面上的数量为每平方厘米5至60个。
在这种情况下，也可在气缸套和气缸体之间获得强的接合力。
突起部可满足条件(a)和(b)中的至少一个以及条件(c)和(d)。在这种情况下，也可在气缸套和气缸体之间获得强的接合力。此外，只要有多个瓶颈状的突起部从外表面突出，则与气缸体的接合力就足够了，并且即使不满足上述条件也比现有技术的接合力大。
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