本申請要求在35U.S.C.§119(a)下于2015年5月7日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2015-0063553的權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于車輛的發(fā)動機，更具體地，涉及發(fā)動機的氣缸體，在其中可以均勻地保持氣缸襯墊沿著氣缸體的水套的高度方向的溫度分布。

背景技術(shù)：

一般而言，內(nèi)燃機通過將經(jīng)由燃燒燃料產(chǎn)生的燃燒氣體施加到活塞或渦輪葉片來轉(zhuǎn)換熱能。

內(nèi)燃機通常是指具有往復(fù)運動以通過點燃?xì)飧變?nèi)部的燃料和空氣的混合氣體來移動活塞的發(fā)動機，其中內(nèi)燃機可以設(shè)置在車輛中。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、噴氣發(fā)動機、以及火箭發(fā)動機是其他類型的內(nèi)燃機。

根據(jù)使用的燃料，可以將內(nèi)燃機分類為燃?xì)獍l(fā)動機、汽油發(fā)動機、以及石油發(fā)動機。

石油燃?xì)馄桶l(fā)動機是通過火花塞的電火花點燃的，以及柴油發(fā)動機是通過在高溫和高壓空氣中注射燃料而自然點燃的。

內(nèi)燃機的活塞的沖程類型包括4沖程循環(huán)類型和2沖程循環(huán)類型。

一般而言，已知車輛的內(nèi)燃機具有在約15％至35％范圍內(nèi)的熱效率。然而，即使當(dāng)內(nèi)燃機在最大效率下運行時，由于熱能和廢氣通過內(nèi)燃機的壁釋放到外部也可能消耗約60％或更高的總熱能。

由于當(dāng)減少通過內(nèi)燃機的壁釋放到外部的熱能的量時可以提高內(nèi)燃機的效率，因此已經(jīng)開發(fā)了其中在內(nèi)燃機的外部安裝絕緣材料，改變內(nèi)燃機的部分材料或結(jié)構(gòu)，或改變內(nèi)燃機的冷卻系統(tǒng)的方法。

特別地，車輛的內(nèi)燃機的效率和燃料消耗可以通過最小化在內(nèi)燃機中產(chǎn)生的熱沿著內(nèi)燃機的壁釋放到外部來改善。然而，重復(fù)的高溫和高壓條件施加至其的能夠在內(nèi)燃機的內(nèi)部保持延長的時間的絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)的研究尚未導(dǎo)致合適的替代材料或結(jié)構(gòu)。

在此部分中公開的以上信息僅用于增進對本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，因此，其可以包括沒有形成本國的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各個方面旨在提供用于車輛的發(fā)動機的氣缸體，其中通過將絕緣涂層施加至氣缸體的氣缸襯墊的下部的外周表面，氣缸體均勻地保持氣缸襯墊沿著水套的高度方向的溫度分布。優(yōu)選地，絕緣涂層確保高機械性能和耐熱性同時具有低熱導(dǎo)率和低容積熱容量。

根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體可以包括氣缸襯墊和冷卻劑通過其流動的水套，所述水套沿著氣缸襯墊的外周形成，其中可以在氣缸襯墊的外周表面處形成包含聚酰胺酰亞胺樹脂和分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中的氣凝膠的絕緣涂層。

絕緣涂層可以在氣缸襯墊的下部的外周表面處形成。

絕緣涂層可以具有約0.60W/mK或更小的熱導(dǎo)率。

絕緣涂層可以具有約1250KJ/m³K或更小的熱容量。

在氣凝膠中，可以包含基于聚酰胺酰亞胺樹脂的總重量的約2wt％或更小的量的聚酰胺酰亞胺樹脂。

在從氣凝膠的表面起最長直徑的約5％或更大的深度處，可以不包含聚酰胺酰亞胺樹脂。

當(dāng)分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中時，氣凝膠可以具有約92％至99％范圍內(nèi)的孔率(pore rate)。

絕緣涂層可以具有約50μm至500μm范圍內(nèi)的厚度。

基于100重量份的聚酰胺酰亞胺樹脂，絕緣涂層可以以約5至50重量份的量包含氣凝膠。

根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體可以包括氣缸襯墊和冷卻劑通過其流動的水套，所述水套沿著氣缸襯墊的外周形成，其中絕緣涂層可以在氣缸襯墊的下部的外周表面處形成，其中絕緣涂層可以包含聚酰胺酰亞胺樹脂和分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中的氣凝膠，并且具有約0.60W/mK或更小的熱導(dǎo)率和約1250KJ/m³K或更小的熱容量，并且其中，在從氣凝膠的表面起最長直徑的約95％或更小的深度處，可以包含聚酰胺酰亞胺樹脂。

附圖說明

在以下詳細(xì)描述中，簡單通過圖示的方式僅示出并且描述了本發(fā)明的某些示例性實施方式。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的氣缸體的透視圖。

圖2是由本發(fā)明的一個示例性實施方式獲得的示例性絕緣涂層的表面的照片。

圖3是從與在圖2中描述的示例性實施方式相比的比較例中獲得的涂層的表面的照片。

具體實施方式

本文所使用的術(shù)語僅是為了描述特定示例性實施方式的目的，而不旨在限制本發(fā)明。除非上下文另有明確說明，否則如本文中所使用的單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)術(shù)語“包括”和/或“包含”用于本說明書時，指明存在陳述的特征、整體、步驟、操作、元件(要素)和/或組件，但并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件(要素)、組件和/或它們的組。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的列出項中的任何以及所有組合。

除非特別指明或者從上下文中顯而易見，否則將在如本文中使用的術(shù)語“約”理解為在本領(lǐng)域中正常公差的范圍內(nèi)，例如，在平均值的2個標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)?？梢詫ⅰ凹s”理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非從上下文另外清楚，否則在本文中提供的所有數(shù)值由術(shù)語“約”修飾。

應(yīng)當(dāng)理解，本文中所使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種小船(boat)和船舶(ship)的水運工具(watercraft)；航行器等；并且包括混合動力車輛、電動車輛、插入式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其 他可替代的燃料車輛(例如，源自除了石油以外的資源的燃料)。如本文中提及的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如，汽油動力和電動力車輛。

進一步地，本發(fā)明的控制邏輯可以體現(xiàn)為包括由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計算機可讀介質(zhì)上的非暫時性計算機可讀介質(zhì)(non-transitory computer readable media)。計算機可讀介質(zhì)的實例包括但并不限于，ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可讀介質(zhì)也可以分布在網(wǎng)絡(luò)連接的計算機系統(tǒng)中，從而以分布式方式(例如通過遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器(telematics server)或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN))來存儲并執(zhí)行計算機可讀介質(zhì)。

在下文中，將參照其中示出了本發(fā)明的示例性實施方式的附圖更全面地描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在均沒有背離本發(fā)明的精神或者范圍的情況下，可以以各種不同的方式對所描述的實施方式進行修改。為了清楚描述本發(fā)明的示例性實施方式的目的，省略了不涉及描述的部分。在整個說明書中使用相同的參考標(biāo)號來指代相同或相似部件。

進一步地，可選地說明了附圖中示出的每個構(gòu)造的尺寸和厚度，以便更好理解和易于描述，本發(fā)明并不限于示出的附圖，并且為了清楚的目的放大了多個部件和區(qū)域的厚度。術(shù)語“第一”和“第二”可以用于指代各種組件，但是組件可以不限于以上術(shù)語。本發(fā)明不限于順序。此外，貫穿該說明書，除非明確描述為相反，否則將詞語“包括”以及諸如“包含”或者“含有”的變形理解為意指包括所述元件，但并不排除任何其他元件。進一步地，說明書中描述的術(shù)語“...單元”、“…裝置”、“…部件”和“…構(gòu)件”是指通常的構(gòu)造處理至少一種功能或操作的單元。

圖1為示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體的部分切割的氣缸襯墊的透視圖。

參照圖1，可以將根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體100應(yīng)用于車輛的發(fā)動機。

氣缸體100形成發(fā)動機的主體基礎(chǔ)，并且包括優(yōu)選地與多個氣缸一起澆鑄為一種結(jié)構(gòu)的體結(jié)構(gòu)(block structure)，并且氣缸蓋安裝在氣缸體100上。

在下文中，盡管通過實例的方式將根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的氣缸體100應(yīng)用于車輛的發(fā)動機，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍不限于此。如本文所描述的氣缸體的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于各種類型和目的的內(nèi)燃機，諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、噴氣發(fā)動機、以及火箭發(fā)動機。

根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體100可以包括一個或多個氣缸襯墊10。特別地，氣缸襯墊10分別對應(yīng)于氣缸孔(cylinder bore)，并且水套30可以沿著氣缸襯墊10的外周形成。

活塞(未示出)可以安裝在氣缸襯墊10的內(nèi)部，以便通過活塞環(huán)上下移動。

水套30形成冷卻劑通道，由水泵提供的冷卻劑通過所述冷卻劑通道流向氣缸襯墊10的外周表面。

由于氣缸襯墊和水套的構(gòu)造對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言通常是已知的，因此將省略詳細(xì)說明。

一般而言，氣缸體100中水套30內(nèi)部的冷卻劑通過從水泵排出的壓力在水平方向上流動。

進一步地，根據(jù)從氣缸體100傳遞的熱量的不同，還存在水平方向的流動通道中的垂直方向上進行熱交換的流動。

關(guān)于水套30內(nèi)部的冷卻劑流動，當(dāng)冷卻劑流動速度快時，由于傳熱系數(shù)增加使得氣缸襯墊10的溫度降低。相反，當(dāng)冷卻劑流動速度慢時，氣缸襯墊10的溫度升高。

特別地，氣缸體100的上端部通過從燃燒室傳遞的熱而具有大熱負(fù)荷，并且氣缸體100的下端部具有相對小的熱負(fù)荷。

基于以上描述的情況，在氣缸體100的上端部氣缸襯墊10可以是過熱的，并且在氣缸體100的下端部可以是相對過冷的。

因此，氣缸襯墊10的溫度分布示出，基于活塞的沖程方向，上端側(cè)保持高于下端側(cè)的溫度。

類似地，氣缸襯墊10的上端側(cè)的溫度分布保持高于下端側(cè)的溫度分布，因此空道(gallery)內(nèi)部的油溫可能降低。

這種油溫降低能夠引起活塞和氣缸襯墊10的表面之間過多的摩擦。特別地，在活塞往復(fù)運動的情況下，由于活塞摩擦阻力增加致使該問題導(dǎo)致發(fā)動機的功率損失，因此燃料消耗惡化。

此外，由于在水套30內(nèi)部流動的冷卻劑的溫度的非均勻分布，因此氣缸孔可以發(fā)生變形，并且由于氣缸孔的變形，使得用于應(yīng)對(處理，coping with)油消耗或燃料消耗增加的低張力活塞環(huán)的應(yīng)用變得困難。

進一步地，由于冷卻劑通過水套30的流速不同以及燃燒氣體的效果，因此氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向(諸如活塞的沖程方向)可以發(fā)生溫度偏差。

用于防止以上描述的問題的示例性方法是通過在水套30內(nèi)部安裝墊片(spacer)并且降低氣缸襯墊10的下端部側(cè)的流速來增加氣缸襯墊10 的下端部側(cè)的溫度。然而，由于生產(chǎn)和安裝墊片，因此該方法可以導(dǎo)致成本增加，并且變得難以確保用于在水套30內(nèi)部安裝墊片的足夠空間。

此外，以上提及的氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向的溫度偏差，通過擴大活塞和氣缸襯墊10之間的間隙可以引起噪音產(chǎn)生并且使氣缸襯墊10的耐久性惡化。

將根據(jù)本發(fā)明的示例性氣缸體100配置為能夠均勻地保持氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向的溫度分布。

為此，根據(jù)本發(fā)明的示例性氣缸體100可以包括絕緣涂層50，所述絕緣涂層通過被涂覆在氣缸襯墊10的外周表面來形成。

在本發(fā)明的一個示例性實施方式中，基于氣缸襯墊10的高度方向，絕緣涂層50可以在低于中心部的氣缸襯墊10的下端部的外周表面處形成。

絕緣涂層50具有高機械性能和耐熱性，同時具有低熱導(dǎo)率和低容積熱容量。

在下文中，可以將絕緣涂層50施加至用于發(fā)動機的氣缸體100，并且將詳細(xì)描述其絕緣涂層組合物(insulation coating composition)。

本發(fā)明可以提供絕緣涂層組合物，所述組合物可以包含：分散在第一溶劑中的聚酰胺酰亞胺樹脂以及分散在第二有機溶劑中的氣凝膠。第一溶劑可以是具有高沸點的有機溶劑或水溶劑(aqueous solvent)，并且第二溶劑可以具有低沸點。

此外，絕緣涂層可以包含聚酰胺酰亞胺樹脂和分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中的氣凝膠，因此，絕緣層可以具有約0.60W/mK或更小的熱導(dǎo)率。如在本文中使用的，“高沸點”指溶劑的沸騰溫度為約110℃或更高，以及 “低沸點”指溶劑的沸騰溫度為約110℃或更低。進一步地，“水溶劑”是指可以包含至少一部分水，或進一步地，可以是可溶于水的或與水混合而沒有分離的溶劑或溶劑體系。例如，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、可以是可溶于水的其他極性溶劑、以及其混合物可以用作水溶劑。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，絕緣涂層組合物可以包含：分散在高沸點有機溶劑或水溶劑中的聚酰胺酰亞胺樹脂；以及分散在低沸點有機溶劑中的氣凝膠。

本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)通過獲得本文明的實驗證實了，當(dāng)使用通過將聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠分別分散在各自的預(yù)定溶劑(即，第一溶劑和第二溶劑)中，并且通過將聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠與預(yù)定的溶劑混合獲得的涂層組合物時，從其獲得的涂層可以具有改善的機械材料性能和耐熱性。同時，可以減小涂層的熱導(dǎo)率和密度。因此，可以將涂層組合物應(yīng)用于內(nèi)燃機，使得釋放到外面的熱能可以減少以改善車輛的內(nèi)燃機的效率以及燃料消耗。

在近些年，已經(jīng)提出了在諸如熱絕緣材料、緩沖擊材料(impact buffer material)、或隔音材料領(lǐng)域中使用氣凝膠或空氣-凝膠(air-gel)的方法。

氣凝膠具有其中纏上具有約1/10,000的頭發(fā)厚度的細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)，并且氣凝膠可以形成約90％或更高的孔率。將涂層的孔率定義為涂層的空隙體積與涂層的總體積的比率。氣凝膠的示例性材料可以包含二氧化硅、碳、或有機聚合物。

特別地，由于以上結(jié)構(gòu)特性，氣凝膠可以具有充分低的密度、高透明度和非常低的熱導(dǎo)率。

然而，盡管氣凝膠具有優(yōu)異的絕緣特性，但是由于氣凝膠因高脆性可以容易地從小沖擊而破裂，并且難以被加工成各種厚度和形式，因此使用它作為熱絕緣材料可能存在限制。進一步地，當(dāng)將氣凝膠與其他反應(yīng)材料混合時，溶劑或溶質(zhì)可以滲透到氣凝膠中，使得產(chǎn)生的氣溶膠材料的粘性可能增加并且混合可能不能充分進行。因此，尚未以與其他材料結(jié)合或以與其他材料混合使用氣凝膠，所述材料不具有如氣凝膠的多孔性。

相反，在示例性絕緣涂層組合物中，可以將聚酰胺酰亞胺樹脂分散在第一溶劑，諸如高沸點有機溶劑或水溶劑中，并且可以將氣凝膠分散在可以是低沸點的有機溶劑的第二溶劑中。因此，聚酰胺酰亞胺樹脂在第一溶劑中的分散相可以不與氣凝膠在第二溶劑中的分散相結(jié)合以均勻地相互混合，并且絕緣涂層組合物還可以具有均勻的組成。

進一步地，由于諸如高沸點有機溶劑或水溶劑的第一溶劑和諸如低沸點有機溶劑的第二溶劑可能不能容易地相互溶解或混合，因此當(dāng)將聚酰胺酰亞胺樹脂分散在第一溶劑中并且將氣凝膠分散在第二溶劑中時，第一溶劑和第二溶劑可以相互混合。因此，在涂覆和干燥示例性絕緣涂層組合物之前，可以最小化聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠之間的直接接觸，并且可以防止聚酰胺酰亞胺樹脂滲透或浸透到氣凝膠的孔中。

此外，由于諸如低沸點有機溶劑的第二溶劑具有與諸如高沸點有機溶劑或水溶劑的第一溶劑的預(yù)定親和力，因此第二溶劑可以允許分散于其中的氣凝膠與第一溶劑物理混合以均勻分布，并且允許聚酰胺酰亞胺樹脂均勻分布在第一溶劑中。因此，從示例性絕緣涂層組合物獲得的絕緣涂層可以確保氣凝膠的等同物理材料，并且氣凝膠可以均勻分散于聚酰胺酰亞胺樹脂中，從而提高機械性能、耐熱性能、以及絕緣特性。

也就是說，如上所描述的，從示例性絕緣涂層組合物獲得的絕緣涂層可以保持氣凝膠的材料性能和結(jié)構(gòu)的等同水平(equivalent level)，可以確保高機械性能和耐熱性同時代表低熱導(dǎo)率和低密度，因此，絕緣涂層可以 應(yīng)用于內(nèi)燃機使得外部釋放的熱能可以減少以改善車輛的內(nèi)燃機的效率和燃料消耗。

例如，如在圖1中示出的，可以將絕緣涂層50施加至氣缸襯墊10的下端部側(cè)的外周表面，用于均勻保持氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向的溫度分布。

如以上所描述的，絕緣涂層組合物可以通過將分散在高沸點有機溶劑或水溶劑中的聚酰胺酰亞胺樹脂與分散在低沸點有機溶劑中的氣凝膠混合來形成?；旌戏椒梢圆痪唧w限定，但可以是在相關(guān)領(lǐng)域中通常已知的物理混合方法。

例如，當(dāng)兩種類型的溶劑分散相可以相互混合時，硅珠可以添加到混合物，并且球磨機可以在室溫在常壓條件下以約100至500rpm的速度進行以制備涂層組合物(涂覆溶液)。然而，聚酰胺酰亞胺樹脂的溶劑與氣凝膠的溶劑的混合方法可以不限于以上實例。

示例性絕緣涂層組合物可以提供絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)，其可以在高溫和高壓條件重復(fù)施加至其的內(nèi)燃機內(nèi)部保持長時間。具體地，示例性絕緣涂層組合物可以用于作為內(nèi)燃機的內(nèi)表面或內(nèi)燃機的組件的涂層材料。特別地，如以上所描述的，示例性絕緣涂層組合物可以用于涂覆氣缸襯墊的外表面。

在絕緣涂層組合物中包含的示例性聚酰胺酰亞胺樹脂可以不受限制，但聚酰胺酰亞胺樹脂可以具有約3000至300,000，或具體地約4000至100,000的重均分子量。

當(dāng)聚酰胺酰亞胺樹脂的重均分子量小于預(yù)定值，例如，小于約3000時，可能難以獲得從絕緣涂層組合物獲得的涂層或涂覆膜的充分的機械性能或耐熱性以及絕緣性能，并且聚合物樹脂可以容易地滲透到氣凝膠中。

進一步地，當(dāng)聚酰胺酰亞胺樹脂的重均分子量大于預(yù)定值，例如，大于約300,000時，從絕緣涂層組合物獲得的涂層或涂覆膜的均勻性可能劣化，在絕緣涂層組合物中的氣凝膠的分散可能劣化，或在涂覆絕緣涂層組合物時可能發(fā)生涂覆裝置的噴嘴等的阻塞。此外，可能花費延長的時間以進行絕緣涂層組合物的熱處理并且熱處理溫度可能升高。

通常已知的氣凝膠可以用作該氣凝膠。具體地，包含二氧化硅、碳、聚酰亞胺、金屬碳化物、或其至少兩種的混合物的組分的氣凝膠可以用作該氣凝膠。氣凝膠可以具有約100cm³/g至1000cm³/g的比表面積，或具體地約300cm³/g至900cm³/g。

基于100重量份的聚酰胺酰亞胺樹脂，絕緣涂層組合物可以包含約5至50重量份的量，或具體地約10至45重量份的量的氣凝膠。聚酰胺酰亞胺樹脂與氣凝膠的重量比可以是排出分散溶劑的固體含量的重量比。

基于聚酰胺酰亞胺樹脂，當(dāng)氣凝膠的含量小于預(yù)定量，例如，小于約5重量份時，可能難以降低從絕緣涂層組合物獲得的涂層或涂覆膜的熱導(dǎo)率和密度，并且從絕緣涂層組合物制備的絕緣層的耐熱性可能降低。

基于聚酰胺酰亞胺樹脂，當(dāng)氣凝膠的含量大于預(yù)定量，例如，大于約50重量份時，可能難以充分獲得從絕緣涂層組合物獲得的涂層或涂覆膜的機械性能，并且在從絕緣涂層組合物制備的絕緣層中可能發(fā)生裂紋，或可能難以牢固地保持絕緣層的涂覆形式。

盡管在第一溶劑諸如高沸點有機溶劑或水溶劑中聚酰胺酰亞胺樹脂的固體含量可以不受限制，但基于第一溶劑的總重量考慮到絕緣涂層組合物的均勻性或材料性能，聚酰胺酰亞胺的固體組分可以在約5wt％至75wt％的范圍內(nèi)。

盡管在第二溶劑諸如低沸點有機溶劑中的氣凝膠的固體含量可以不受限制，但是基于第二溶劑的總重量考慮到絕緣涂層組合物的均勻性或材料性能，固體組分可以在約5wt％至75wt％的范圍內(nèi)。

如上所描述的，由于第一溶劑和第二溶劑不容易相互溶解或混合，因此在涂覆和干燥絕緣涂層組合物之前，可以最小化聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠之間的直接接觸，并且可以防止聚酰胺酰亞胺樹脂滲透或浸透到氣凝膠的孔內(nèi)部。

特別地，第一溶劑和第二溶劑之間的沸騰溫度的差異可以是約10℃或更高、或約20℃或更高，或具體地，在約10至200℃的范圍內(nèi)。第一溶劑可以是具有110℃或更高的沸騰溫度的有機溶劑。

例如，第一溶劑可以選自由以下組成的組：苯甲醚、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮和乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、乙酸丁酯、環(huán)己酮、乙二醇單乙醚乙酸酯(BCA)、苯、己烷、DMSO、N,N'-二甲基甲酰胺、以及其至少兩種的混合物。

第二溶劑可以是具有約110℃或更小的沸騰溫度的有機溶劑。

例如，低沸點有機溶劑可以選自由以下組成的組：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙二酯、異丙醇、以及其至少兩種的混合物。

進一步地，第一溶劑可以是可以選自由水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、以及其至少兩種的混合物組成的組的水溶劑。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，水溶劑可以包含聚酰胺酰亞胺樹脂和在聚酰胺酰亞胺樹脂中的氣凝膠，例如，如分散的，并且如此制備的絕緣涂層可以具有0.60W/mK或更小的熱導(dǎo)率。

本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)制備了絕緣涂層以具有改善的機械性能和耐熱性，同時使用如上所描述的示例性絕緣涂層組合物具有低熱導(dǎo)率和低密度。因此，通過減少釋放到外面的熱能可以改善車輛的內(nèi)燃機效率和燃料消耗，并且當(dāng)將絕緣涂層施加至內(nèi)燃機并且具體地施加至氣缸襯墊的下端部側(cè)的外周表面時，可以均勻地保持氣缸襯墊的溫度分布。

氣凝膠可以均勻地分散在穿過聚酰胺酰亞胺樹脂的整個區(qū)域的絕緣涂層中。因此，可以容易地確保由氣凝膠實現(xiàn)的材料性能，例如，低熱導(dǎo)率和低密度。進一步地，當(dāng)僅使用聚酰胺酰亞胺樹脂時，可以以等同水平實現(xiàn)從聚酰胺酰亞胺樹脂獲得的性能，例如，高機械性能和耐熱性。

絕緣涂層可以提供低熱導(dǎo)率和改善的熱容量。具體地，絕緣涂層可以具有約0.60W/mK或更小，或0.55W/mK或更小，或可以在約0.60W/mK至0.200W/mK的范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率。絕緣涂層可以具有約1250KJ/m³K或更小，或具體地約1000至1250KJ/m³K的熱容量。

如上所描述的，由于示例性絕緣涂層組合物包含分散在第一溶劑諸如高沸點有機溶劑或水溶劑中的聚酰胺酰亞胺樹脂，以及分散在第二溶劑諸如低沸點有機溶劑中的氣凝膠，并且在涂覆和干燥涂層組合物之前可以最小化聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠之間的直接接觸，可以防止聚酰胺酰亞胺樹脂滲透或浸透到包含在最終制備的絕緣涂層中的氣凝膠的孔內(nèi)部。

具體地，在分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中的氣凝膠中可以基本上不包含聚酰胺酰亞胺樹脂。例如，約2wt％或更小，或具體地約1wt％或更小的量的聚酰胺酰亞胺樹脂可以包含在或滲透在氣凝膠中。

此外，在絕緣涂層中，氣凝膠可以包含在聚酰胺酰亞胺樹脂中，例如，如分散的。在這種情況下，氣凝膠的外面可以與聚酰胺酰亞胺樹脂接觸或與聚酰胺酰亞胺樹脂結(jié)合，但是聚酰胺酰亞胺樹脂可以不包含在氣凝膠內(nèi) 部。特別地，在從包含于絕緣涂層的氣凝膠的表面起最長直徑的約5％或更大的深度處，可以不包含或滲透聚酰胺酰亞胺樹脂。

也就是說，在從氣凝膠的表面起最長直徑的約95％或更小的深度處可以包含聚酰胺酰亞胺樹脂。

由于聚酰胺酰亞胺樹脂沒有滲透或浸透到氣凝膠的內(nèi)部或孔中，因此在分散在聚酰胺酰亞胺樹脂之前或之后氣凝膠可以保持等同水平的孔率。特別地，包含于絕緣涂層中的每個氣凝膠可以具有約92％至99％范圍內(nèi)的孔率，同時分散在聚酰胺酰亞胺樹脂中。

絕緣涂層可以提供絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)，其可以在高溫和高壓條件重復(fù)施加至其的內(nèi)燃機內(nèi)部保持延長的時間。示例性絕緣涂層可以在內(nèi)燃機的內(nèi)表面或內(nèi)燃機組件上形成。此外，如上所描述的，示例性絕緣涂層可以在氣缸襯墊的表面上形成。

絕緣覆層的厚度可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域或位置或所需的材料性能來確定。例如，絕緣涂層的厚度可以在約50μm至500μm的范圍內(nèi)?；?00重量份的排除溶劑含量的聚酰胺酰亞胺樹脂，示例性絕緣涂層可以以約5至50重量份、或10至45重量份的量包括氣凝膠。

如果氣凝膠的含量小于預(yù)定量，例如，基于聚酰胺酰亞胺樹脂，小于約5重量份，可能難以降低絕緣涂層的熱導(dǎo)率和密度，難以充分確保耐熱性，并且難以降低絕緣涂層的耐熱性。

進一步地，如果氣凝膠的含量大于預(yù)定量，例如，基于聚酰胺酰亞胺樹脂，大于約50重量份，可能難以充分獲得絕緣涂層的機械材料性能，以及在絕緣涂層中可能出現(xiàn)裂紋或可能難以牢固地保持絕緣層的涂覆形式。

聚酰胺酰亞胺樹脂可以具有在約3000至300,000的范圍內(nèi)或具體地約4000至100,000的重均分子量。氣凝膠可以包含選自由二氧化硅、碳、聚酰亞胺、以及金屬碳化物組成的組的至少一種。氣凝膠可以具有在約100cm³/g至1000cm³/g的范圍內(nèi)的比表面積。相對于聚酰胺酰亞胺樹脂和氣凝膠的詳細(xì)含量包括相對于示例性絕緣涂層組合物的以上含量。

可以通過干燥絕緣涂層組合物獲得絕緣涂層。用于干燥示例性絕緣涂層組合物的裝置或方法可以不受具體限制。例如，在不存在限制的情況下，可以使用在室溫或更高的自然干燥方法或在50℃或更高的溫度干燥絕緣涂層組合物的方法。

可以將絕緣涂層組合物涂覆在涂覆目標(biāo)上，例如，內(nèi)燃機的內(nèi)表面或內(nèi)燃機的組件的外表面，絕緣涂層組合物可以在約50℃至200℃的溫度下半干燥至少一次，以及半干燥的涂層組合物可以在約200℃或更高的溫度下完全干燥，使得可以形成絕緣涂層。然而，制備示例性絕緣涂層的詳細(xì)的方法可以不限于此。

將在下文詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式。然而，以下示例性實施方式僅說明本發(fā)明，并且本發(fā)明的內(nèi)容不限于以下示例性實施方式。

[示例性實施方式1-3]

1.絕緣涂層組合物的制備

將分散在乙醇中的多孔硅氣凝膠(具有約500cm³/g的比表面積)和分散在二甲苯中的聚酰胺酰亞胺樹脂(蘇威公司(Solvay Corporation)的產(chǎn)品，具有約11,000的重均分子量)注入到20g的反應(yīng)裝置中，添加約440g的硅珠，并且將球磨機在室溫和常壓條件下以約150至300rpm的速度進行，使得制備絕緣涂層組合物(涂覆溶液)。

在這種情況下，以下表1列出了多孔硅氣凝膠與聚酰胺酰亞胺樹脂的重量比。

2.絕緣涂層的形成

在噴涂方案中將獲得的絕緣涂層組合物涂覆在用于車輛的發(fā)動機的組件上。在將絕緣涂層組合物涂覆到組件上并且首先在約150℃的溫度下半干燥約10分鐘之后，再涂覆絕緣涂層組合物并且第二次在約150℃下半干燥約10分鐘。在第二次半干燥之后，再涂覆絕緣涂層組合物以及在約150℃的溫度下完全干燥約60分鐘，使得絕緣涂層在組件上形成。在這種情況下，以下表1列出了形成的涂層的厚度。

[比較例1]

在溶液(PAI溶液)噴涂方案中，將分散于二甲苯中的聚酰胺酰亞胺樹脂(蘇威公司的產(chǎn)品，具有約11,000的重均分子量)涂覆到用于車輛發(fā)動機的組件上。

在將PAI溶液涂覆到組件上并且首先在約150℃下半干燥約10分鐘之后，再涂覆PAI溶液并且第二次在約150℃下半干燥約10分鐘。在第二次半干燥之后，再涂覆PAI溶液以及在約250℃的溫度下完全干燥約60分鐘，使得絕緣涂層在組件上形成。在這種情況下，如在以下表1中列出形成的涂層的厚度。

[比較例2]

1.涂層組合物的制備

將聚酰胺酰亞胺樹脂(蘇威公司的產(chǎn)品，具有約11,000的重均分子量)注入到20g的反應(yīng)裝置中，添加約440g的硅珠，并且將球磨機在室溫和 常壓條件下以150至300rpm的速度進行，使得制備絕緣涂層組合物(涂覆溶液)。

2.絕緣涂層的形成

以如示例性實施方式1中的相同方式形成具有約200μm厚度的涂層。

[實驗實施例]

1.實驗實施例1：熱導(dǎo)率的測量

從示例性實施方式和比較例獲得的組件的涂層的熱導(dǎo)率是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1461使用激光脈沖法(laser flash method)在室溫和常壓條件通過熱擴散法測量的。

2.實驗實施例2：熱容量的測量

從示例性實施方式和比較例獲得的組件上的涂層的比熱是通過使用藍(lán)寶石作為參考使用DSC裝置根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1269在室溫條件下測量的，并且確認(rèn)熱容量。

(表1)

如表1所列，證實了從示例性實施方式1至3獲得的絕緣涂層在約120至200μm的厚度范圍內(nèi)具有約1240KJ/m³K或更小的熱容量以及約0.54W/mK或更小的熱導(dǎo)率。

進一步地，如圖2所示，在從示例性實施方式1制備的絕緣涂層中，聚酰胺酰亞胺樹脂不滲透入氣凝膠中并且氣凝膠可以保持約92％的內(nèi)部孔率。

相反，在從比較例2制備的涂層中，如圖3所示，聚酰胺酰亞胺樹脂不滲透入氣凝膠中使得幾乎觀察不到孔。

如本文所解釋的，利用根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機的示例性氣缸體100，可以將確保高機械性能和耐熱性同時表現(xiàn)出低熱導(dǎo)率和低容積熱容量的絕緣涂層50施加至氣缸襯墊10的下端部的外周表面。

因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性氣缸體100可以減少氣缸襯墊10的上端部的熱負(fù)荷，防止其下端部的過度冷卻，因此均勻地保持氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向(諸如活塞的沖程方向)的溫度分布。

也就是說，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，通過將絕緣涂層50施加到氣缸襯墊10的下端部側(cè)的外周表面，可能升高氣缸襯墊10的下端部側(cè)的溫度并且可以最小化整個氣缸襯墊10的溫度偏差。

因此，根據(jù)本發(fā)明，由于與現(xiàn)有技術(shù)不同，不需要在水套30內(nèi)部安裝墊片，因此可以實現(xiàn)降低成本并且水套30的內(nèi)部空間利用可以更高。

進一步地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，可以改善燃料消耗，這是因為均勻地保持氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向的溫度分布，使得活塞和氣缸襯墊10之間的摩擦損失通過油粘度降低而變得較小。

此外，通過均勻氣缸襯墊10的溫度分布可以防止氣缸孔的變形，可以防止由于氣缸孔的變形導(dǎo)致的油消耗的增加，并且用于改善燃料消耗的低張力活塞環(huán)變得可適用。

此外，由于氣缸襯墊10沿著水套30的高度方向的溫度偏差減小，因此通過活塞和氣缸襯墊10之間的間隙減小，可以最小化噪音產(chǎn)生，并且可以改善氣缸襯墊10的耐久性。

本文公開了本發(fā)明的示例性實施方式，但本發(fā)明并不限于所公開的實施方式，相反，而是旨在涵蓋包含在本發(fā)明的所附權(quán)利要求、詳細(xì)說明和附圖內(nèi)的各種修改和等同安排。

盡管已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是實用的示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實施方式，而是相反，旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同安排。