DE102008017023A1 - Bauteil für eine mit Alkoholkraftstoff betriebene Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein aus einer oder mehreren Komponenten bestehendes Bauteil für eine mit Alkoholkraftstoff betriebene Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei zumindest eine der Komponenten aus einem martensitischen Stahl mit einem C-Gehalt von/bis zu 0,7% und einem Cr-Gehalt von 12 bis 18% gefertigt ist. Dabei soll die zumindest eine Komponente im Einbaufall des Bauteils in der Brennkraftmaschine dem zur Schmierung des Kurbeltriebs der Brennkraftmaschine dienenden Schmieröl unmittelbar ausgesetzt sein.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein aus einer oder mehreren Komponenten bestehendes Bauteil für eine mit Alkoholkraftstoff betriebene Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei zumindest eine der Komponenten aus einem martensitischen Stahl mit einem C-Gehalt von bis zu 0,7% und einem Cr-Gehalt von 12 bis 18% gefertigt ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die sich verschärfende Knappheit an Erdöl sowie das wachsende Bestreben, den Ausstoß von klimarelevantem Kohlendioxid zu reduzieren, zwingen in zunehmendem Maße dazu, erdölbasierte Kraftstoffe für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit Alkoholen zu vermischen oder durch diese vollständig zu substituieren. Ein typischer Vertreter eines solchen Alkoholkraftstoffs ist bekanntermaßen der mit E85 bezeichnete Kraftstoffblend mit 85% Ethanol- und 15% Benzinanteil, während reine Alkoholkraftstoffe E100 oder M100 beispielsweise aus 100% Ethanol beziehungsweise Methanol bestehen.
  • Bei der konstruktiven Auslegung der mit Alkoholkraftstoffen betriebenen Brennkraftmaschinen ist jedoch unbedingt die chemische Aggressivität dieser Kraftstoffe zu beachten, die neben einer frühzeitigen Zerstörung von Elastomerdichtungen zu Korrosion an metallischen Bauteilen führen kann. Diesbezüglich ist es aus der als gattungsbildend betrachteten JP 06058218 bekannt, den Ventilkörper und/oder den Ventilsitz eines an Alkoholkraftstoffe angepassten Kraftstoffeinspritzventils aus einem martensitischen Stahl der eingangs genannten Art zu fertigen. Nicht nur die hohe Korrosionsbeständigkeit, sondern infolge des martensitischen Gefüges gleichzeitig auch hohe Verschleißfestigkeit prädestinieren einen solchen Stahl als dauerfesten Werkstoff für Kraftstoff führende Bauteile oder deren Komponenten, die zum einen hohen mechanischen und tribologischen Belastungen und zum anderen den korrosiven Eigenschaften des Alkoholkraftstoffes ausgesetzt sind.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Sinne einer konstruktiv ganzheitlich betrachteten Auslegung einer mit Alkoholkraftstoff betriebenen Hubkolben-Brennkraftmaschine sowohl verschleiß- als auch korrosionsbeständige Bauteile oder Komponenten davon anzugeben, die außerhalb des Kraftstoffsystems in der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll das Bauteil oder im Falle eines aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Bauteils zumindest eine der Komponenten im Einbaufall des Bauteils in der Brennkraftma schine dem zur Schmierung des Kurbeltriebs der Brennkraftmaschine dienenden Schmieröl unmittelbar ausgesetzt sein. Diese Lösung berücksichtigt die korrosiven Eigenschaften des bei der Verbrennung von Alkoholkraftstoffen hohen Wasseranteils im Blow-By-Gas sowie des ebenfalls hohen Alkoholeintrags in das Schmieröl, jeweils verglichen mit der Verbrennung konventioneller, rein erdölbasierter Kraftstoffe.
  • Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die als Bauteil- beziehungsweise Komponentenwerkstoff bevorzugt in Frage kommenden martensitischen Stähle:
    Werkstoff-Nr. [DIN] Werkstoffsorte C-Anteil [%] Cr-Anteil [%]
    1.3541 X45Cr13 0,42–0,50 12,50–14,50
    1.4005 X12CrS13 max. 0,15 12,00–13,00
    1.4006 X10Cr13/X12Cr13 0,03–0,12 12,00–14,00
    1.4021 X20Cr13 0,17–0,25 12,00–14,00
    1.4024 X15Cr13 0,12–0,17 12,00–14,00
    1.4028 X30Cr13 0,28–0,35 12,00–14,00
    1.4034 X46Cr13 0,42–0,50 12,50–14,50
    1.4037 X65Cr13 0,58–0,70 12,50–14,50
    1.4057 X17CrNi16-2/X19CrNi17-2 0,14–0,23 15,50–17,50
    1.4104 X12CrMoS17/X14CrMoS17 0,10–0,17 15,50–17,50
    1.4108 X30CrMoN15-1 0,25–0,35 14,00–16,00
    1.4116 X45CrMoV15/X50CrMoV15 0,45–0,55 14,00–15,00
    1.4120 X20CrMo13 0,17–0,22 12,00–14,00
    1.4122 X35CrMo17/X39CrMo17-1 0,33–0,45 15,50–17,50
    1.4313 X4CrNi13-4/X3CrNiMo13-4 max. 0,05 12,50–14,00
    1.4351 X3CrNi13-4 max. 0,04 12,70–14,80
    1.4418 X4CrNiMo16-5-1 max. 0,05 15,00–16,50
    1.4542 X5CrNiCuNb16-4 max. 0,07 15,00–17,00
    1.4545 X5CrNiCuNb15-5-4 max. 0,07 14,00–15,50
    1.4548 X5CrNiCuNb17-4-4 max. 0,07 15,00–17,50
  • Bei dem Bauteil kann es sich einerseits um ein Bauteil für einen Gaswechselventiltrieb der Brennkraftmaschine handeln. Unter dem Gaswechselventiltrieb ist die Gesamtheit aller in der Brennkraftmaschine angeordneten Bauteile zu verstehen, die für den Antrieb des oder der Gaswechselventile erforderlich sind. Um nur einige Beispiele zu nennen, handelt es sich hierbei insbesondere um:
    • • die Nockenwelle,
    • • deren Verbindung zur Kurbelwelle in Form eines Kettentriebs einschließlich der zur Führung und Spannung erforderlichen Kettenführungen beziehungsweise Kettenspannern,
    • • gegebenenfalls eines die Winkelphase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle verstellenden Nockenwellenstellers,
    • • die die Nocken der Nockenwelle abgreifenden Nockenfolger entweder in Form von linear gelagerten Stößeln, wie ein das Gaswechselventil direkt betätigender Tassenstößel oder ein das Gaswechselventil mittels einer Stößelstange indirekt betätigender Stößel, oder in Form von schwenkbeweglich gelagerten Kipp-, Schwing- oder Schlepphebeln, jeweils mit Gleit- oder Rollenabgriff sowie mit mechanisch oder hydraulisch wirkenden Ventilspieleinstellelementen beziehungsweise Ausgleichselementen und
    • • die zur Abstützung der schwenkbeweglich gelagerten Hebel erforderlichen Schwenklager, typischerweise in Form von gemeinsamen Achsen für die Kipp- oder Schwinghebel oder in Form von einzelnen Abstützelementen, die jedem der Schlepphebel zugeordnet sind.
  • Bei dem Bauteil kann es sich andererseits auch um ein Bauteil für ein Massenausgleichsgetriebe zum Ausgleich freier Massenkräfte- oder momente der Brennkraftmaschine handeln. Als Beispiel für diesen Fall sei insbesondere eine mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotierende Ausgleichswelle für eine Brennkraftmaschine in Reihen-4-Zylinder Bauform genannt.
  • Im Hinblick auf eine klare Zuordnung der vorgenannten Beispiele auf die an sich bekannten Bauformen der Bauteile sei auf das „Handbuch Verbrennungsmotor", 1. Auflage April 2002, erschienen im Vieweg Verlag verwiesen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 06058218 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - „Handbuch Verbrennungsmotor”, 1. Auflage April 2002, erschienen im Vieweg Verlag [0009]

Claims (4)

  1. Aus einer oder mehreren Komponenten bestehendes Bauteil für eine mit Alkoholkraftstoff betriebene Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei zumindest eine der Komponenten aus einem martensitischen Stahl mit einem C-Gehalt von bis zu 0,7% und einem Cr-Gehalt von 12 bis 18% gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente im Einbaufall des Bauteils in der Brennkraftmaschine dem zur Schmierung des Kurbeltriebs der Brennkraftmaschine dienenden Schmieröl unmittelbar ausgesetzt ist.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente aus einem der folgenden Stahlwerkstoffe besteht: X45Cr13, X12CrS13, X10Cr13, X12Cr13, X20Cr13, X15Cr13, X30Cr13, X46Cr13, X65Cr13, X17CrNi16-2, X19CrNi17-2, X12CrMoS17, X14CrMoS17, X30CrMoN15-1, X45CrMoV15, X50CrMoV15, X20CrMo13, X35CrMo17, X39CrMo17-1, X4CrNi13-4, X3CrNiMo13-4, X3CrNi13-4, X4CriNiMo16-5-1, X5CrNiCuNb16-4, X5CrNiCuNb15-5-4 und X5CrNiCuNb17-4-4.
  3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Bauteil für einen Gaswechselventiltrieb der Brennkraftmaschine handelt.
  4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Bauteil für ein Massenausgleichsgetriebe der Brennkraftmaschine handelt.
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