DE102010025286B4 - Light metal casting for an internal combustion engine - Google Patents
Light metal casting for an internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010025286B4 DE102010025286B4 DE102010025286A DE102010025286A DE102010025286B4 DE 102010025286 B4 DE102010025286 B4 DE 102010025286B4 DE 102010025286 A DE102010025286 A DE 102010025286A DE 102010025286 A DE102010025286 A DE 102010025286A DE 102010025286 B4 DE102010025286 B4 DE 102010025286B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light metal
- coating
- casting
- cylinder head
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
- E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
- E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
- E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
- E05F15/611—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings
- E05F15/627—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for swinging wings operated by flexible elongated pulling elements, e.g. belts, chains or cables
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/243—Cylinder heads and inlet or exhaust manifolds integrally cast together
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4285—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of both intake and exhaust channel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4285—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of both intake and exhaust channel
- F02F1/4292—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of both intake and exhaust channel with liners
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
- E05F1/00—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass
- E05F1/02—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass gravity-actuated, e.g. by use of counterweights
- E05F1/04—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass gravity-actuated, e.g. by use of counterweights for wings which lift during movement, operated by their own weight
- E05F1/06—Mechanisms in the shape of hinges or pivots, operated by the weight of the wing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
- E05F1/00—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass
- E05F1/08—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass spring-actuated, e.g. for horizontally sliding wings
- E05F1/10—Closers or openers for wings, not otherwise provided for in this subclass spring-actuated, e.g. for horizontally sliding wings for swinging wings, e.g. counterbalance
- E05F1/12—Mechanisms in the shape of hinges or pivots, operated by springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/40—Application in turbochargers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/02—Glass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/12—Coating
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor mit einem im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal (101, 106), der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas (G) strömt. Um bei einem solchen Leichtmetallgussteil die Gefahr einer Überhitzung des Leichtmetalls, das den heißen Abgasstrom führenden Kanal umgibt, wirksam zu verhindern, ohne dass dazu eine massive Kühlung des Abgases erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, die Innenflächen (110) des Kanals (101, 106) mindestens abschnittsweise mit einer Beschichtung (111) zu belegen sind, das aus einem Glasmaterial gebildet ist, dessen Schmelztemperatur größer als die Maximaltemperatur des Abgases (G) und höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.The invention relates to a light metal casting for an internal combustion engine having a channel (101, 106) produced in the course of casting the light metal casting, which is curved or branched one or more times and flows through the exhaust gas (G) which is hot in practical use of the internal combustion engine. In order to effectively prevent the risk of overheating of the light metal surrounding the hot exhaust gas flow channel in such a light metal casting without massive cooling of the exhaust gas being required, the invention proposes that the inner surfaces (110) of the channel (101, FIG. 106) are at least partially occupied by a coating (111) which is formed of a glass material whose melting temperature is greater than the maximum temperature of the exhaust gas (G) and at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.
Description
Die Erfindung betrifft ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor, das einen im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal aufweist, der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas strömt. Bei solchen Leichtmetallgussteilen handelt es sich typischerweise um aus einer Aluminiumlegierung gegossene Zylinderköpfe oder um die Gehäuse von Turboladern, die vom aus einem Verbrennungsmotor austretenden Abgas angetrieben werden.The invention relates to a light metal casting for an internal combustion engine, which has a channel produced in the course of casting the light metal casting, which is one or more curved or branched and flows through the hot in practical use of the internal combustion engine exhaust gas. Such light metal castings are typically cylinder heads cast from an aluminum alloy, or the housings of turbochargers driven by exhaust gas exiting an internal combustion engine.
Moderne Konzepte für Verbrennungsmotoren mit zwei oder mehr Zylindern sehen vor, dass zwei oder mehr Zylindern zugeordnete Auslässe des Verbrennungsmotors unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers innerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden, um anschließend zu einem von dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetriebenen Funktionsteil geleitet zu werden. Um die zentrale Abführung des Abgases platzsparend zu gewährleisten, weist die in den Zylinderkopf integrierte Gesamtabgasleitung eine komplexe Formgebung mit in der Regel zwei von einem zentralen Anschlussstück in einem rechten Winkel seitlich wegführende Leitungsarmen und davon wiederum unter einem Winkel abzweigenden, zu den jeweiligen Auslassöffnungen der Brennräume des Verbrennungsmotors führenden Leitungsstücken auf. Ein Beispiel für ein solches integriertes Konzept ist in der
Der Vorteil einer in den Zylinderkopf integrierten gemeinsamen Abgasleitung besteht in erster Linie darin, dass ein von dem Abgasstrom angetriebenes, für den Betrieb des Verbrennungsmotors benötigtes Funktionselement sehr nahe an den Auslässen des Zylinderkopfes positioniert werden kann. Dies führt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Funktionselement um einen Turbolader handelt, dazu, dass das heiße Abgas zwischen seinem Austritt aus dem Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders und dem Eintritt in das abgasgetriebene Funktionselement nur minimalen Verlusten an Enthalpie ausgesetzt ist, so dass ein besonders schnelles Ansprechen des jeweiligen Funktionselements gewährleistet ist. Gleichzeitig wird durch die Minimierung der Distanz zwischen dem Funktionselement und den Auslässen des Motors erreicht, dass die Abgase beim Verlassen des abgasgetriebenen Funktionselement mit nach wie vor hoher Temperatur in die nachfolgenden durchströmten Systeme zur Abgasnachbehandlung eintreten. Auf diese Weise wird auch dort schnell eine Betriebstemperatur erreicht, bei der diese Systeme wirksam sind.The advantage of a common exhaust pipe integrated in the cylinder head consists primarily in that a functional element driven by the exhaust gas stream and required for the operation of the internal combustion engine can be positioned very close to the outlets of the cylinder head. This leads, in particular, when the functional element is a turbocharger, to the fact that the hot exhaust gas between its exit from the combustion chamber of the respective cylinder and the inlet into the exhaust-driven functional element is exposed to only minimal enthalpy losses, so that a particular fast response of the respective functional element is ensured. At the same time is achieved by minimizing the distance between the functional element and the outlets of the engine that the exhaust gases on leaving the exhaust-driven functional element with still high temperature in the subsequent flow through systems for exhaust aftertreatment occur. In this way, there is also quickly reached an operating temperature at which these systems are effective.
Eine noch weitergehende Integration ist in der
Unabhängig davon, ob das Turboladergehäuse an den Zylinderkopf angegossen ist oder nicht, besteht bei den voranstehend erläuterten integrierten Gestaltungen eines Zylinderkopfes das Problem, dass der Zylinderkopf und das Turboladergehäuse im Bereich ihrer abgasführenden Kanäle sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Deshalb werden bei den voranstehend erläuterten bekannten Konzepten sowohl die in den Zylinderkopf integrierte gemeinsame Abgasleitung als auch das Gehäuse des Turboladers durch einen in den Zylinderkopf und das Turboladergehäuse ebenfalls integrierten Wassermantel gekühlt. Durch diesen wird der das heiße Abgas führende Kanal zumindest abschnittweise kühlt. Auf diese Weise wird die Abgastemperatur abgesenkt, so dass trotz der engen Anbindung des Turboladers an den Auslass des Zylinderkopfes eine thermische Überlastung vermieden wird. Dieser Maßnahme steht jedoch der Wunsch gegenüber, die Temperatur des in den Turbolader einströmenden und ihn verlassenden Abgases möglichst hoch zu halten, um die anschließend durchströmten Abgasbehandlungssysteme möglichst schnell und effektiv zu aktivieren.Regardless of whether the turbocharger housing is cast on the cylinder head or not, there is the problem in the above-described integrated designs of a cylinder head that the cylinder head and the turbocharger housing are exposed to very high temperatures in the region of their exhaust-carrying channels. Therefore, in the above-described known concepts, both the common exhaust pipe integrated into the cylinder head and the housing of the turbocharger are cooled by a water jacket also integrated into the cylinder head and the turbocharger housing. Through this, the channel carrying the hot exhaust gas is at least partially cooled. In this way, the exhaust gas temperature is lowered, so that despite the close connection of the turbocharger to the outlet of the cylinder head thermal overload is avoided. However, this measure is counterbalanced by the desire to keep the temperature of the exhaust gas flowing into and out of the turbocharger as high as possible in order to activate the exhaust gas treatment systems subsequently flown through as quickly and effectively as possible.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Gefahr einer Überhitzung des Leichtmetalls, das den heißen Abgasstrom führenden Kanal umgibt, wirksam verhindert ist, ohne dass dazu eine massive Kühlung des Abgases erforderlich ist.Against the background of the prior art described above, the object of the invention to provide a light metal casting for an internal combustion engine, in which the risk of overheating of the light metal, which surrounds the hot exhaust gas flow channel is effectively prevented, without causing a massive Cooling of the exhaust gas is required.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Leichtmetallgussteil gelöst worden, das die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.This object has been achieved by a light metal casting, which has the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are in the following as the general inventive concept explained in detail.
Gemäß der Erfindung sind bei einem Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor mit einem im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal, der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas strömt, die Innenflächen des Kanals mindestens abschnittsweise mit einer Beschichtung belegt, das aus einem Glasmaterial gebildet ist, dessen Schmelztemperatur höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.According to the invention, in a light metal casting for an internal combustion engine with a generated in the course of casting the light metal casting channel, which is one or more curved or branched and flows through the hot in practical use of the engine exhaust gas, the inner surfaces of the channel at least partially with a coating occupied, which is formed of a glass material whose melting temperature is at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.
Erfindungsgemäß ist also zumindest in den Bereichen des abgasführenden Kanals eines Leichtmetallgusselements, die im praktischen Einsatz besonders hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, eine Glasbeschichtung aufgetragen. Diese Glasbeschichtung bildet eine Isolierung, durch die der Wärmeübergang vom Heißgas auf das den Kanal umgebende Leichtmetall verhindert wird.According to the invention, therefore, a glass coating is applied, at least in the regions of the exhaust-carrying channel of a light metal casting element, which are exposed in practical use to particularly high thermal loads. This glass coating forms an insulation, by which the heat transfer from the hot gas to the light metal surrounding the channel is prevented.
Überraschend hat sich herausgestellt, dass die isolierende Wirkung der erfindungsgemäß auf die Innenflächen eine abgasführenden Kanals aufgetragenen Glasschicht so groß ist, dass die Gefahr einer thermischen Überlastung des Leichtmetalls gegenüber identisch ausgelegten Gussstücken, bei denen keine erfindungsgemäße Beschichtung vorhanden ist, auch dann auf ein Minimum reduziert ist, wenn es sich bei dem abgasführenden Kanal um einen Zylinderkopf handelt, in den ein Abgaskrümmer in der aus dem eingangs erläuterten Art integriert ist. Indem bei einem solchen Zylinderkopf auf mindestens einer Innenfläche eines Abgaskanal eine erfindungsgemäße Beschichtung vorhanden ist, kann gerade bei einem solchen Leichtmetallgussteil trotz der auf engstem Raum zusammengedrängten Anordnung von Auslass und abgasführendem Kanal die thermische Belastung des Leichtmetallwerkstoffs auf einem im Hinblick auf die Belastbarkeit und Lebensdauer des Bauteils zulässigen Niveau gehalten werden.Surprisingly, it has been found that the insulating effect of the present invention applied to the inner surfaces of an exhaust gas duct glass layer is so large that the risk of thermal overloading of the light metal compared to identically designed castings, in which no inventive coating is present, even then reduced to a minimum is, if it is in the exhaust-carrying channel is a cylinder head, in which an exhaust manifold is integrated in the of the type described above. By having a coating according to the invention in such a cylinder head on at least one inner surface of an exhaust gas duct, the thermal load of the light metal material can be determined with regard to the load capacity and service life of the light metal material, in particular in such a light metal casting, despite the arrangement of outlet and exhaust gas duct in a confined space Component be maintained level.
Dasselbe gilt, wenn es sich bei dem Leichtmetallgussteil um ein komplex geformtes Gehäuse für ein abgasbetriebenes Funktionsbauteil eines Verbrennungsmotors handelt, in dem ein das Abgas führender Kanal gießtechnisch abgebildet ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung versehen ist.The same applies if the light-metal casting is a complex-shaped housing for an exhaust-operated functional component of an internal combustion engine, in which a channel carrying the exhaust gas is cast by casting, which is provided with the coating at least in sections.
Besonders positiv wirken sich die durch die Erfindung erzielten Effekte dann aus, wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Leichtmetallgussteil um einen Zylinderkopf mit einem daran einstückig angegossenen Gehäuse oder Gehäuseteil eines abgasbetriebenen Funktionsbauteils handelt, wobei in den Zylinderkopf ein das Funktionsbauteil und einen Abgasauslas des Zylinderkopfs verbindender Abgaskanal eingeformt ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung versehen ist. Gerade bei den eng begrenzten räumlichen Verhältnissen, wie sie bei einer solchen Zylinderkopf-Funktionsbauteil-Kombination gegeben sind, erweist sich die durch die erfindungsgemäße Beschichtung erzielte Wärmeisolierung als besonders günstig.The effects achieved by the invention have a particularly positive effect when the light-metal casting according to the invention is a cylinder head with a housing or housing part of an exhaust-operated functional component cast integrally thereon, wherein an exhaust duct connecting the functional component and an exhaust outlet of the cylinder head into the cylinder head is formed, which is at least partially provided with the coating. Especially with the narrow spatial conditions, as given in such a cylinder head functional component combination, the thermal insulation achieved by the coating according to the invention proves to be particularly favorable.
Typischerweise handelt es sich bei dem voranstehend erwähnten Funktionsbauteil um einen abgasangetriebenen Turbolader.Typically, the functional component mentioned above is an exhaust gas driven turbocharger.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung lassen sich bei komplizierten Gussteilen auch deshalb besonders gut nutzen, weil sich die erfindungsgemäße Beschichtung im Zuge der gießtechnischen Herstellung des Leichtmetallgussteils auf besonders einfache Weise erzeugen lässt. Zu diesem Zweck sind die Eigenschaften des Glasmaterials, aus dem die Beschichtung erfindungsgemäß besteht, so auf den Gusswerkstoff, aus dem das Leichtmetallbauteil gegossen ist, und die im Betrieb auftretenden Temperaturen des den in erfindungsgemäßer Weise beschichteten Kanal durchströmenden heißen Abgases abgestimmt, dass das Glasmaterial bei Kontakt mit dem Gusswerkstoff selbsttätig aufschmilzt, gleichzeitig jedoch so temperaturbeständig ist, dass es auch bei einer intensiven Anströmung durch das Heißgas seine isolierende Wirkung beibehält. Hierzu weist das Glasmaterial, aus dem die erfindungsgemäß erzeugte Beschichtung besteht, eine Schmelztemperatur auf, die größer als die Maximaltemperatur des Abgases und höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.The advantages of the coating according to the invention can also be used particularly well in complicated castings because the coating according to the invention can be produced in a particularly simple manner in the course of the casting production of the light metal casting. For this purpose, the properties of the glass material from which the coating according to the invention, so on the cast material from which the light metal component is cast, and matched during operation temperatures of the channel coated in accordance with the invention channel flowing hot exhaust gas tuned that the glass material at Contact with the cast material melts automatically, but at the same time is so temperature-resistant that it retains its insulating effect even with an intense flow through the hot gas. For this purpose, the glass material, from which the coating produced according to the invention consists, has a melting temperature which is greater than the maximum temperature of the exhaust gas and at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Glasmaterial kann es sich um ein Glaslot handeln, dessen Schmelztemperatur im Bereich von 360–600°C, insbesondere 480–550°C, liegt.The glass material used according to the invention may be a glass solder whose melting temperature is in the range of 360-600 ° C., in particular 480-550 ° C.
Das in der voranstehend erläuterten Weise erfindungsgemäß beschaffene Glasmaterial wird vor dem Gießen des Leichtmetallgussteils jeweils auf den oder die Gießkerne beispielsweise in Form eines Pulvers oder als Granulat aufgebracht, welcher oder welche den jeweiligen Abgas führenden Kanal im zu gießenden Gussteil abbilden. Sobald das pulverförmige oder körnige Glasmaterial beim Abgießen des Gussteils mit der heißen, schmelzflüssigen Leichtmetallschmelze in Kontakt kommt, beginnt es zu erweichen und bei weiterem Kontakt mit dem nun erstarrenden Gussteil zu schmelzen. Dabei geht es eine innige Haftverbindung mit der Oberfläche des Gussteiles ein. Mit fortschreitender Abkühlung erstarrt auch das Glasmaterial wieder, wobei es an der die Innenfläche des jeweiligen abgasführenden Kanals des Leichtmetallgussteils bildenden Oberfläche haften bleibt. Auf diese Weise kann auch an entlegenen, schlecht zugänglichen Stellen sicher eine erfindungsgemäße Beschichtung erzeugt werden, ohne dass es dazu zusätzlicher Hilfsmittel bedarf. Die Erfindung nutzt somit die an sich beispielsweise aus der
Anders als beim Stand der Technik nutzt die Erfindung diese Art der Beschichtung jedoch für Gussteile für Verbrennungsmotoren, die aus Leichtmetall bestehen. Bei diesen Bauteilen sind die Abgaskanäle besonders filigran geformt. Auch sind die im praktischen Einsatz auftretenden thermischen Belastungen andere als bei einem Heizkessel der gemäß dem Stand der Technik beschichteten Art. So unterliegen erfindungsgemäß beschichtete Leichtmetallgussteile nicht nur bei der Erwärmung aus dem kalten Zustand (”Kaltstart”) thermischem Stress, sondern auch hochfrequent mit vergleichbar geringen Amplituden wechselnden Temperaturschwankungen, zu denen es aufgrund der im laufenden Betrieb unregelmäßig auftretenden Lastwechsel kommt.Unlike the prior art, however, the invention uses this type of coating for castings for internal combustion engines made of light metal. In these components, the exhaust ducts are particularly filigree. Also, the thermal loads occurring in practical use are different than in a boiler of the art coated according to the prior art. Thus coated according to the invention light metal castings are not only in the heating from the cold state ("cold start") thermal stress, but also high frequency with comparable Low amplitudes changing temperature fluctuations, which occurs due to the irregular load changes occurring during operation.
Beispielsweise durch Auswahl eines Glasmaterials mit einem geeigneten Schmelztemperaturbereich oder eine bestimmte Verteilung des Glaspulvers oder -granulats auf dem jeweiligen Gießkern kann die Struktur der auf der Innenfläche des Abgas führenden Kanals erfindungsgemäß gebildeten Beschichtung beeinflusst werden. So ist es möglich, die erfindungsgemäße Beschichtung mit einer geschlossenen, sich über den jeweils beschichteten Abschnitt erstreckenden Struktur auszubilden. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn das Wärmeausdehnungsverhalten des verwendeten Glasmaterials in etwa dem Ausdehnungsverhalten des Leichtmetalls entspricht, aus dem das jeweilige Gussteil gegossen ist.For example, by selecting a glass material with a suitable melting temperature range or a certain distribution of the glass powder or granules on the respective casting core, the structure of the coating formed on the inner surface of the exhaust gas according to the invention can be influenced. Thus, it is possible to form the coating according to the invention with a closed structure extending over the respectively coated section. This may be useful, for example, if the thermal expansion behavior of the glass material used corresponds approximately to the expansion behavior of the light metal from which the respective casting is cast.
Eine vollständig geschlossene Beschichtung wird in der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle eine optimal isolierende Wirkung gewährleisten.A completely closed coating will ensure an optimal insulating effect in the majority of applications.
Stellt sich heraus, dass die in Folge der betrieblich bedingten Erwärmung eintretenden Spannungen in der Beschichtung so groß werden, dass eine geschlossen ausgebildete Beschichtung von der jeweils beschichteten Fläche abzuplatzen droht, so kann es zweckmäßig sein, die Beschichtung mit mindestens einer Solltrennstelle zu versehen, durch die die Beschichtung in zwei oder mehr Bereiche aufgeteilt ist. Dies ermöglicht es den einzelnen Bereichen der Beschichtung sich relativ zueinander zu bewegen, so dass hohe Spannungen in der Beschichtung vermieden werden.If it turns out that the stresses occurring in the coating as a result of the operational heating become so great that it threatens to rupture a coating formed in a closed manner from the respectively coated surface, then it may be expedient to provide the coating with at least one predetermined separation point the coating is divided into two or more areas. This allows the individual areas of the coating to move relative to one another, so that high stresses in the coating are avoided.
Im Hinblick auf die Minimierung thermisch induzierter Spannungen in der Beschichtung besonders effektiv ist es, wenn die Beschichtung durch individuell in sich abgeschlossene Glasperlen gebildet ist, die in einer oder mehreren Gruppen dicht aneinanderliegend oder vereinzelt an der mit der Beschichtung versehenen Innenfläche des Kanals haften. Diese Ausprägung der Beschichtung hat den Vorteil, dass die Glasperlen einzeln, d. h. ohne mit benachbarten Glasperlen stoffschlüssig fest verbunden zu sein, oder in Gruppen, deren Glasperlen miteinander zwar fest verbunden, die jedoch mit den umliegenden Glasperlen keine Verbindung haben, vorliegen, so dass eine Vielzahl von Solltrennstellen vorhanden sind und die Beschichtung optimal den mit seiner Erwärmung oder Ankühlung einhergehenden Änderungen der Abmessungen des Leichtmetallgussteils folgen kann. Eine Beschichtung mit einer im voranstehend erläuterten Sinne perlenförmigen Struktur kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass für die Beschichtung ein Glasmaterial mit einem Schmelzpunkt gewählt wird, der sehr nahe der Schmelztemperatur der jeweils vergossenen Leichtmetallschmelze liegt. Wird ein solches Glasmaterial als Pulver oder Granulat auf einen Kern gegeben, der den Abgas führenden Kanal im zu gießenden Leichtmetallgussteil abbildet, so schmelzen die einzelnen Glasmaterialkörner bei Kontakt mit der Schmelze nur soweit auf, dass räumlich abgeschlossene perlenförmige Gebilde entstehen. Diese behalten ihre abgeschlossene Form bei, ohne mit einer größeren Menge benachbarten Perlen zusammenzufließen und eine flächige Schicht zu bilden. Selbstverständlich kann es dabei dazu kommen, dass zwei oder mehr eng benachbart angeordnete Körner gemeinsam eine Perle größeren Volumens bilden. Optimalerweise bleibt auch dieses Gebilde dann in sich abgeschlossen erhalten, ohne mit weiteren benachbarten Perlen eine geschlossene Beschichtung zu bilden. Ebenso selbstverständlich kann es jedoch dazu kommen, dass sich in bestimmten Bereichen, in dem es zu einem besonders hohen Wärmeeintrag durch die Schmelze kommt, eine flächige Beschichtung bildet, während in einem anderen Bereich die voranstehend erläuterte perlige Struktur entsteht.It is particularly effective in minimizing thermally induced stresses in the coating when the coating is formed by individually self-contained glass beads adhered in one or more groups close to or isolated from the inner surface of the channel provided with the coating. This feature of the coating has the advantage that the glass beads individually, d. H. without being firmly bonded to adjacent glass beads, or in groups whose glass beads are firmly connected to each other but which have no connection with the surrounding glass beads, are present, so that a plurality of predetermined separation points are present and the coating optimally with its heating or Cooling accompanying changes in the dimensions of the light metal casting can follow. A coating with a pearl-shaped structure as explained above can be produced, for example, by choosing a glass material with a melting point for the coating which is very close to the melting temperature of the respectively cast light metal melt. If such a glass material is added to a core as a powder or granules which images the exhaust gas channel in the light metal casting to be cast, the individual glass material grains only melt on contact with the melt to such an extent that spatially enclosed pearl-shaped structures are formed. These retain their self-contained shape without merging with a larger quantity of adjacent beads to form a laminar layer. Of course, it may happen that two or more closely spaced grains together form a bead of larger volume. Optimally, this structure is then retained in itself, without forming a closed coating with other adjacent beads. However, it can naturally also happen that in certain areas in which there is a particularly high heat input through the melt, a two-dimensional coating forms, while in another area the above-described pearly structure is formed.
Als Gussmaterial für die hier in Rede stehenden Leichtmetallbauteile kommen typischerweise Legierungen der Klassen AlSiCu, AlSiMg oder AlCu zum Einsatz, deren Schmelztemperatur im Bereich von 560–670°C liegt.Alloys of the classes AlSiCu, AlSiMg or AlCu, whose melting temperature is in the range of 560-670 ° C., are typically used as the casting material for the light metal components in question.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Each show schematically:
In den in
Zusätzlich ist der Zylinderkopf
Zum zusätzlichen Schutz vor Überhitzung des Aluminiumgussmaterials, das die im praktischen Einsatz von einem heißen Abgasstrom G durchströmten Abgaskanäle
Abhängig vom Wärmeausdehnungsverhalten des Materials der Beschichtung und des Gusswerkstoffs von Zylinderkopf
Die zum zeitgleichen, einstückigen Gießen von Zylinderkopf
Die Dauergießform
Die Dauergießformteile der Dauergießform
Um die innerhalb des zu gießenden Zylinderkopfs
In das die eine Seitenwand der Dauergießform
Die Breite der Öffnung
Das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung geteilte Formpaket
Das Formteil
Das Formpaket
Ausgehend von diesem Ende
Der zweite Formkern
Sowohl zwischen den den Formhohlraumabschnitt
Um im Zylinderkopf
Wird der Formhohlraum
Nach dem Erstarren der Schmelze und Entformen des dann fertig gegossenen Zylinderkopfs
Die Entformung des an den Zylinderkopf
Um eine passgenaue, lagerichtige Ausrichtung des Formpakets
Die lagerichtige Ausrichtung des Formpakets
Auf der Tragplatte
Die vorliegend erläuterte Gestaltung des Zylinderkopfs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Zylinderkopfcylinder head
- 101101
-
Abgaskanal des Zylinderkopfs
100 Exhaust duct of thecylinder head 100 - 102102
-
Auslassöffnung des Zylinderkopfs
100 Outlet opening of thecylinder head 100 - 103103
-
oberer Bereich des Wassermantels des Zylinderkopfs
100 Upper area of the water jacket of thecylinder head 100 - 104104
-
unterer Bereich des Wassermantels des Zylinderkopfs
100 lower area of the water jacket of thecylinder head 100 - 105105
-
an den Zylinderkopf
100 angegossenes Gehäuseto thecylinder head 100 molded housing - 106106
-
Abgaskanal des Gehäuses
105 Exhaust duct of thehousing 105 - 107107
-
Auslassöffnung des Abgaskanals
106 Outlet opening of theexhaust duct 106 - 108108
-
Wassermantel des Gehäuses
105 Water jacket of thehousing 105 - 109109
-
Trennwand des Gehäuses
105 Partition wall of thehousing 105 - 110110
-
Innenflächen der Abgaskanäle
101 ,106 Inner surfaces of theexhaust ducts 101 .106 - 111111
- Beschichtung aus GlasmaterialCoating of glass material
- 11
- Dauergießformpermanent mold
- 22
- Trägerplattesupport plate
- 33
- Formteilmolding
- 4–64-6
- DauergießformteileDauergießformteile
- 77
- Formhohlraummold cavity
- 8, 98, 9
- Formelementeform elements
- 10–1210-12
- Formkernemandrels
- 1313
- Öffnungopening
- 1414
-
Randfläche der Öffnung
13 Edge surface of theopening 13 - 2020
- Vorsprunghead Start
- 2121
- Formpaketmold package
- 22, 2322, 23
- Formteilemoldings
- 24, 2524, 25
- Formkernemandrels
- 2626
- FormhohlraumabschnittMold cavity section
- 2727
-
Ende des Formkerns
24 End of themold core 24 - 2828
-
Endabschnitt des Formkerns
24 End portion of themold core 24 - 2929
-
Vorsprung des Formkerns
24 Projection of themold core 24 - 3030
-
Endabschnitt des Formkerns
25 End portion of themold core 25 - 3131
-
Vorsprung des Formkerns
25 Projection of themold core 25 - 3232
-
Innenflächen der Formteile
22 ,23 Inner surfaces of themoldings 22 .23 - 3434
-
äußere Fläche des Formkerns
24 outer surface of themold core 24 - 3535
-
innere Fläche des Formkerns
24 inner surface of themold core 24 - 3636
-
Umfangsfläche des Formkerns
25 Peripheral surface of themold core 25 - 3737
-
Kanal des Formpakets
21 Channel of themold package 21 - 3838
-
Kanal des Formpakets
21 Channel of themold package 21 - 3939
- Vorsprüngeprojections
- 4040
- Ausnehmungenrecesses
- 4141
- Bockbuck
- Ee
- Einströmrichtung des Abgasstroms GInflow direction of the exhaust gas flow G.
- GG
- Abgasstromexhaust gas flow
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- PP
- GlaslotpulverGlaslotpulver
- UU
- UmgebungSurroundings
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010025286A DE102010025286B4 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
DE202010010960U DE202010010960U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010025286A DE102010025286B4 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010025286A1 DE102010025286A1 (en) | 2011-12-29 |
DE102010025286B4 true DE102010025286B4 (en) | 2013-08-01 |
Family
ID=46635391
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010025286A Active DE102010025286B4 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
DE202010010960U Expired - Lifetime DE202010010960U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202010010960U Expired - Lifetime DE202010010960U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Light metal casting for an internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE102010025286B4 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013108428A1 (en) | 2013-08-05 | 2015-02-05 | Tenedora Nemak, S.A. De C.V. | Enamel powder, metal component with a surface portion provided with an enamel coating and method for producing such a metal component |
DE102014100568A1 (en) | 2014-01-20 | 2015-07-23 | Tenedora Nemak, S.A. De C.V. | Casting and insert for such a casting |
DE202015101383U1 (en) | 2015-01-20 | 2015-04-02 | Tenedora Nemak, S.A. De C.V. | Casting and insert for such a casting |
DE102015107171A1 (en) | 2015-05-07 | 2016-11-10 | Nemak, S.A.B. De C.V. | Metal part and method for its production |
DE102016103866B3 (en) | 2016-03-03 | 2017-05-18 | Nemak, S.A.B. De C.V. | A method of heat treating a metal material component having at least one surface portion coated with a glaze or enamel coating |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3102515A (en) * | 1961-09-21 | 1963-09-03 | Smith Corp A O | Internally coated intake manifold for internal combustion engines |
DE2734747A1 (en) * | 1977-08-02 | 1979-02-15 | Daimler Benz Ag | Mounting for ceramic turbine rotor on metal shaft - uses shrink or friction fit or friction welding at end faces |
DE3706206C1 (en) * | 1987-02-26 | 1988-10-06 | Feldmuehle Ag | Tubular ceramic body of aluminium titanate having an oxide-containing coating and process for the production thereof |
EP0972921A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-19 | Konotech s.r.o. | Internal combustion piston engine |
EP2143926A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | Ford Global Technologies, LLC | Combination with cylinder head and turbine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3715198A1 (en) | 1987-05-07 | 1988-11-24 | Buderus Heiztechnik Gmbh | Process for applying a corrosion-resistant coating to castings |
-
2010
- 2010-06-28 DE DE102010025286A patent/DE102010025286B4/en active Active
- 2010-06-28 DE DE202010010960U patent/DE202010010960U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3102515A (en) * | 1961-09-21 | 1963-09-03 | Smith Corp A O | Internally coated intake manifold for internal combustion engines |
DE2734747A1 (en) * | 1977-08-02 | 1979-02-15 | Daimler Benz Ag | Mounting for ceramic turbine rotor on metal shaft - uses shrink or friction fit or friction welding at end faces |
DE3706206C1 (en) * | 1987-02-26 | 1988-10-06 | Feldmuehle Ag | Tubular ceramic body of aluminium titanate having an oxide-containing coating and process for the production thereof |
EP0972921A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-19 | Konotech s.r.o. | Internal combustion piston engine |
EP2143926A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | Ford Global Technologies, LLC | Combination with cylinder head and turbine |
EP2143922A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-13 | Ford Global Technologies, LLC | Cylinder head with exhaust manifold and turbo charger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010025286A1 (en) | 2011-12-29 |
DE202010010960U1 (en) | 2011-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010025286B4 (en) | Light metal casting for an internal combustion engine | |
EP2325453B1 (en) | Cooling system | |
EP2945760B1 (en) | Casting mold for producing castings, in particular cylinder blocks and cylinder heads, having functional connection of the feeder | |
DE102014101080B3 (en) | Device for producing a cylinder crankcase in low-pressure or gravity casting | |
AT519458B1 (en) | CYLINDER HEAD FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
DE102017100805A1 (en) | Casting mold for casting complex shaped castings and use of such a casting mold | |
DE2756007A1 (en) | HOUSING OF A PISTON COMBUSTION ENGINE FOR MOTOR VEHICLES | |
EP1317978B1 (en) | Mould pipe for continuous casting of metals | |
EP2399692B1 (en) | Mould for moulding moulded items from molten metal | |
DE102016113620A1 (en) | Method for producing a housing component of an internal combustion engine | |
DE202010018001U1 (en) | Light metal casting for an internal combustion engine | |
EP2636468B1 (en) | Device for manufacturing a cylinder crankcase | |
WO2010121939A1 (en) | Casting apparatus for producing a turbine rotor blade of a gas turbine and turbine rotor blade | |
EP0899042A1 (en) | Fabrication method of a casted cylinder head | |
DE10357125A1 (en) | Manifold for exhaust has sheet metal inner wall and outer wall formed by cast structure over spacers which after casting are removed to produce air gap | |
EP2636467B1 (en) | Device for manufacturing a cylinder crank case in V design | |
DE102021109356B4 (en) | PROCESSES OF MANUFACTURE AND CONSTRUCTION OF CAST VALVE SEATS | |
EP1204516B1 (en) | Method for producing a hollow body using the lost core technology | |
DE7616404U1 (en) | AUXILIARY DEVICE FOR POURING | |
EP2422901B1 (en) | Device for moulding cast iron in a mould | |
DE102012004954B4 (en) | Exhaust manifold for an internal combustion engine | |
DE1925862A1 (en) | Process for the production of strands in the continuous casting process and device for carrying out the process | |
WO2014044801A1 (en) | Apparatus for the continuous casting of metals | |
DE19860553C2 (en) | Liquid-cooled combustion grate | |
AT522037B1 (en) | Mold unit for the continuous casting of metal products as well as a continuous caster |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131105 |