DE10026194A1 - Verfahren zum Herstellen eines mindestens einen Förderkanal aufweisenden Gussteils, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, und entsprechend hergestellter Zwischenflansch - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient zum Herstellen eines mindestens einen Förderkanal (22) aufweisenden Gussteils (12), insbesondere für einen Verbrennungsmotor. Hierbei sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: DOLLAR A - Herstellen des Gussteils (12) mittels eines Gießverfahrens mit einem Kern, der nach Ausformung des Gussteils (12) entfernt wird beziehungsweise sich selbstständig auflöst; DOLLAR A - Benetzen der Oberfläche des Förderkanals (22) mit einem Bindemittel; DOLLAR A - Erstarrenlassen des die Oberfläche benetzenden Bindemittels.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mindestens einen Förderkanal aufweisenden Gussteils, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Zwischenflansch, der mit einem entsprechenden Verfahren hergestellt ist, gemäß Anspruch 8.

Verfahren zum Herstellen eines mindestens einen Förderkanal aufweisenden Gussteils, wie zum Beispiel eines Zwischenflansches einer Kraftstoffzuführvorrichtung für einen 1 Verbrennungsmotor, sind bekannt. Insbesondere sind bisher Kraftstoffzuführröhrchen vorgesehen, welche in eine entsprechende Gießform eingesetzt werden zur Herstellung eines Zwischenflansches mit durch die zusätzlichen Kraftstoffzuführröhrchen gebildeten Förderkanälen. Nachteilhafterweise erweisen sich bei einem Zwischenflansch mit eingegossenen Kraftstoffzuführröhrchen Abdichtungsprobleme an Verbindungsstellen von mit dem Zwischenflansch wirkzuverbindenden Bauteilen. Beispielsweise ist eine flüssigkeitsdichte Wirkverbindung zwischen einer Zuführleitungseinheit, welche auch als "Kraftstoffrail" bezeichnet wird, und einem Zwischenflansch mit eingegossenen Kraftstoffzuführröhrchen in nicht zuverlässiger und somit zufriedenstellender Weise möglich, da es insbesondere innerhalb von Einspritzventilaufnahmen der Zuführleitungseinheit, welche zur Wirkverbindung mit dem Zwischenflansch vorgesehen sind, zu Undichtigkeiten während einer Kraftstoffzufuhr kommen kann. Ein Zwischenflansch mit eingegossenen Kraftstoffzuführröhrchen lässt sich somit nicht beziehungsweise lediglich unter einem verhältnismäßig großen Aufwand in betriebssicherer Weise in einer Kraftstoffzuführvorrichtung eines Verbrennungsmotors integrieren. Ferner sind die 3-dimensional zu biegenden Kraftstoffzuführröhrchen fertigungstechnisch lediglich unter verhältnismäßig großem Aufwand herstellbar. Dabei kann es bei einer weiteren, spanenden Bearbeitung eines bereits hergestellten Zwischenflansches mit eingegossenen Kraftstoffzuführröhrchen zu Mischspänen kommen aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe des Zwischenflanschgusskörpers und der Kraftstoffzuführröhrchen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine verhältnismäßig einfache Herstellung eines mindestens einen Förderkanal aufweisenden Gussteils erlaubt und gleichzeitig eine betriebssichere Wirkverbindung mit wenigstens einem weiteren Funktionsbauteil, insbesondere eines Verbrennungsmotors, begünstigt.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

• - Herstellen des Gussteils mittels eines Gießverfahrens mit einem Kern, der nach Aus­ formung des Gussteils entfernt wird beziehungsweise sich selbständig auflöst;
• - Benetzen der Oberfläche des Förderkanals mit einem Bindemittel;
• - Erstarrenlassen des die Oberfläche benetzenden Bindemittels.

Aufgrund der Ausbildung einer Bindemittelschicht auf der Oberfläche des Förderkanals des Gussteils werden in verhältnismäßig einfacher und zuverlässiger Weise eventuell sich an der Oberfläche des Förderkanals befindende Kernreste, wie zum Beispiel ein­ zelne Partikel oder Körner, durch das Bindemittel gebunden. Insbesondere im Falle eines geometrisch kompliziert ausgebildeten Förderkanals lassen sich derartige Kernreste nur sehr schwierig beziehungsweise nicht aus selbigem entfernen, so dass das die Ober­ fläche des Förderkanals benetzende Bindemittel diese Kernreste umschließt und dauerhaft in der sich an der Oberfläche des Förderkanals ausbildenden, erstarrten Bindemittelschicht festhält beziehungsweise einschließt. Es ist somit vorteilhafterweise möglich, einerseits unerwünschte Kernreste in einem Förderkanal des Gussteils in einer Bindemittelschicht an der Oberfläche des Förderkanals dauerhaft einzuschließen, so dass selbige nicht zu weiteren Funktionseinheiten, beispielsweise einer Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors, bei Einsatz des Gussteils unter Betriebsbedingungen gefördert werden und gegebenenfalls eine Betriebsstörung auslösen können, und andererseits eine strömungsgünstige, glatte und somit reibungsarme Oberfläche des Förderkanals aufgrund der sich auf dieser ausbildenden Bindemittelschicht zu realisieren. Dabei können an sich bereits bekannte Gießverfahren mit einem Kern zur Herstellung des Gussteils eingesetzt werden. Bei diesen Gießverfahren wird ein den Förderkanal des Gussteils bildender Kern aus einem Kernmaterial in einer Gießform angeordnet. Anschließend wird ein flüssiges Gussmaterial in die Gießform zugeführt und selbiges unter Ausbildung eines Gussteils erstarren gelassen. Nach dem Entfernen der Gießform vom ausgeformten Gussteil kann das Kernmaterial entfernt und somit der Förderkanal freigelegt werden. Kleinteilige Reste (Partikel/Körner) des Kernmaterials im Förderkanal werden mittels des die Oberfläche des Förderkanals benetzenden Bindemittels dauerhaft in der sich ausbildenden Bindemittelschicht eingebunden.

Mit Vorteil ist das Bindemittel ein flüssiges Imprägniermittel, wie zum Beispiel Wasserglas. Ein flüssiges Imprägniermittel, wie beispielsweise Wasserglas, kann an einem Ende des freigelegten Förderkanals in selbigen eingegossen und am anderen Ende aus selbigem abgeführt werden. Hierdurch wird in verhältnismäßig einfacher, schneller und zuverlässiger Weise eine vollständige und gleichförmige Benetzung der gesamten Oberfläche des Förderkanals mit dem Bindemittel gewährleistet. Dies ist insbesondere bei einem geometrisch relativ kompliziert ausgebildeten Förderkanal von Vorteil, da sich Kernreste (Partikel/Körner) insbesondere an von außen schlecht zugänglichen Oberflächenabschnitten des Förderkanals festsetzen können, welche durch das die vollständige Oberfläche desselben gleichmäßig benetzende Bindemittel vollständig eingeschlossen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Kern ein wenigstens ein Kernbindemittel aufweisender Sandkern. Ein Sandkern eignet sich besonders zur Herstellung eines Gussteils mit einem geometrisch verhältnismäßig kompliziert ausgebildeten Förderkanal. Dabei ist der Sandkern mit einem Kernbindemittel versehen, um vor und während des Gießvorgangs, das heißt vor und während des Zuführvorgangs eines flüssigen Gussmaterials in eine den Kern enthaltende Gießform, eine ausreichende Eigensteifigkeit des Kerns zu gewährleisten. Aufgrund der hohen Betriebstemperaturen während des Gießvorgangs verdampft beziehungsweise vergast das Bindemittel nach Ausformung des Gussteils in der Gießform, so dass der Sandkern zerbröckelt und unter Freigabe des Förderkanals ausgeblasen werden kann.

Vorteilhafterweise ist das Gussteil ein Zwischenflansch und der Förderkanal ein Kraftstoffzuführkanal. Da ein derartiger Zwischenflansch mit mindestens einem Kraftstoffzuführkanal eine Zuführleitungseinheit, beispielsweise in Form eines sogenannten "Kraftstoffrails", mit einem Einspritzventil eines Verbrennungsmotors wirkverbindet, ist es von besonderer Bedeutung, dass nach Fertigstellung des Zwischenflansches in den Kraftstoffzuführkanälen keine freibeweglichen Kernpartikel beziehungsweise Kernkörner verbleiben, da selbige während des Betriebs des Verbrennungsmotors in mit den Kraftstoffzuführkanälen wirkverbundene Kraftstoffeinspritzventile gelangen können und somit eine Funktionsgefährdung derselben herbeiführen beziehungsweise eine Betriebsstörung auslösen können. Mittels einer die gesamte Oberfläche des Förderkanals benetzenden und auf dieser erstarrenden Bindemittelschicht kann in zuverlässiger Weise eine Funktionsstörung von Einspritzventilen aufgrund von aus den Förderkanälen in selbige geförderten Kernresten in zuverlässiger Weise ausgeschlossen werden.

Ein mittels des obengenannten Verfahrens hergestellter Zwischenflansch lässt sich an seinem jeweiligen Förderkanal verhältnismäßig einfach und abdichtungssicher mittels eines flüssigkeitsdichten Verbindungselements, wie zum Beispiel eines Doppelnippels, mit einer Zuführleitungseinheit ("Kraftstoffrail") wirkverbinden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer teilweise dargestellten Kraftstoffzuführvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Zwischenflansch und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Kraftstoffzu­ führvorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Kraftstoffzuführvorrichtung eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt). Die Kraftstoffzuführvorrichtung 10 enthält eine Zuführleitungseinheit 11, welche auch als "Kraftstoffrail" bezeichnet wird und mit einem Zwischenflansch 12 wirkverbunden ist. Der Zwischenflansch 12 enthält eine Mehrzahl an Kraftstoffzuführkanälen 22, welche zu diesen zugeordneten, unteren und kurz ausgebildeten Einspritzventilen 14 (Hochdruckeinspritzventile) führen.

Die Zuführleitungseinheit 11 enthält einen Kraftstoffzulauf 15, der eine Mehrzahl an Anschlussstutzen 18 aufweist, welche mit dem Zwischenflansch 12 wirkverbunden sind. Ferner weist die Zuführleitungseinheit 11 einen sich parallel zum Kraftstoffzulauf 15 erstreckenden Kraftstoffrücklauf 16 auf, der eine Mehrzahl an Einspritzventilaufnahmen 17 enthält, mit welchen diesen zugeordnete, obere, lang ausgebildete Einspritzventile 13 wirkverbunden sind. Die Anschlusstutzen 18 sind jeweils mittels eines Doppelnippels 19 flüssigkeitsdicht mit einem zugehörigen Kraftstoffzuführkanal 22 des Zwischenflansches 12 wirkverbunden. Der Doppelnippel 19 weist zur Gewährleistung einer flüssigkeitsdichten Wirkverbindung zwischen der Eintrittsseite des Kraftstoffzuführkanals 22 und Anschlusstutzen 18 zwei O-Ringe auf. Der jeweilige Kraftstoffzuführkanal 22 des Zwischenflansches 12 ist an seinem anderen, austrittsseitigen Ende mit einem zugehörigen, unteren, Einspritzventil 14 wirkverbunden. An der Oberfläche des Kraftstoffzuführkanals 22 des Zwischenflansches 12 ist eine Bindemittelschicht 25 ausgebildet. Ferner sind im Zwischenflansch 12 eine Mehrzahl an Schaltklappen, sogenannte "Tumble-Schaltklappen", angeordnet.

Die Bindemittelschicht 25 wird derart erhalten, dass ein Bindemittel, vorzugsweise ein flüssiges Imprägniermittel, wie zum Beispiel Wasserglas, in den Kraftstoffzuführkanal 22 des mittels eines Gießverfahrens hergestellten Zwischenflansches 12 an einem Ende eingegossen und am anderen Ende aus selbigem abgeführt wird, so dass das Bindemittel die Oberfläche des Kraftstoffzuführkanals 22 vollständig und gleichförmig benetzt und auf dieser erstarrt unter Ausbildung der Bindemittelschicht 25. Um eine zuverlässige und vollständige Benetzung der Oberfläche des Kraftstoffzuführkanals 22 mittels des Bindemittels zu gewährleisten, kann der Kraftstoffzuführkanal 22 während des Einfüllens des Bindemittels in selbigen austrittsseitig geschlossen werden, bis der Kraftstoffzuführkanal 22 vollständig mit Bindemittel (flüssiges Imprägniermittel) gefüllt wird. Anschließend kann der Kraftstoffzuführkanal 22 austrittsseitig geöffnet werden, so dass das in selbigem enthaltene Bindemittel abgeführt wird und eine an der Oberfläche des Kraftstoffzuführkanals 22 anhaftende, kontinuierliche Bindemittelschicht 25 verbleibt. Die Bindemittelschicht 25 dient dazu, eventuell im Kraftstoffzuführkanal 22 sich befindende Partikel, welche aus dem geometrisch verhältnismäßig kompliziert ausgebildeten Kraftstoffzuführkanal 22 nur schwierig, beispielsweise mittels Ausblasen mit Druckluft, entfernt werden können, dauerhaft zu binden und einzuschließen. Da der Zwischenflansch 12 mittels eines Gießverfahrens mit Kern hergestellt worden ist, wobei der Kern zur Ausbildung des Kraftstoffzuführkanals 22 dient, ist es sehr leicht möglich, dass Kernpartikel beziehungsweise Kernkörner (beispielsweise eines Sandkerns) auch nach Ausblasen des Kraftstoffzuführkanals 22 mittels Druckluft in selbigem verbleiben und gegebenenfalls das zugehörige Einspritzventil 14 aufgrund eines durch den Kraftstoffzuführkanal 22 führenden Kraftstoffstroms während des Betriebs des Verbrennungsmotors zusetzen.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors wird Kraftstoff durch den Kraftstoffzulauf 15 der Zuführleitungseinheit 11 ("Kraftstoffrail") gemäß Pfeilen 21 geleitet und durch die jewei­ lige Anschlusstutzen 18, den zugehörigen Doppelnippel 19, den entsprechenden Kraftstoffzuführkanal 22 des Zwischenflansches 12 und durch das mit diesem wirkverbundene untere Einspritzventil 14 in den Verbrennungsmotor gefördert. Mittels des Kraftstoffrücklaufs 16 wird Kraftstoff gemäß Pfeilen 20 den Einspritzventilaufnahmen 17 zugeführt, durch welche der Kraftstoff in die oberen Einspritzventile 13 gelangt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines mindestens einen Förderkanal aufweisenden Gussteils, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Herstellen des Gussteils (12) mittels eines Gießverfahrens mit einem Kern, der nach Ausformung des Gussteils (12) entfernt wird beziehungsweise sich selbständig auflöst;
• - Benetzen der Oberfläche des Förderkanals (22) mit einem Bindemittel;
• - Erstarrenlassen des die Oberfläche benetzenden Bindemittels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein flüssiges Imprägniermittel ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniermittel Wasserglas ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern ein wenigstens ein Kernbindemittel aufweisender Sandkern ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernbindemittel während des Gießverfahrens verdampft beziehungsweise vergast und der Sandkern zerbröckelt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel an einem Ende des Förderkanals (22) eingegossen und am anderen Ende des Förderkanals (22) abgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil (12) ein Zwischenflansch und der Förderkanal (22) ein Kraftstoffzuführkanal ist.

8. Zwischenflansch, der mit dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.

9. Zwischenflansch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (22) endseitig mittels eines flüssigkeitsdichten Verbindungselements (19) mit einer Zuführleitungseinheit (11) wirkverbunden ist.