DE10235910A1 - Combustion engine cylinder liner set casting joins liners in sequence by side welds and includes cooling channels in liners all arranged at spacing matching cylinder bore interval. - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugmotortechnik und betrifft insbesondere zylindrische Hohlprofile, die als Zylinderlaufbuchsen in den Zylinderblock bzw. das Kurbelgehäuse eines Hubkolben-Verbrennungsmotors eingegossen werden sollen.The present invention resides the field of motor vehicle engine technology and relates in particular cylindrical hollow profiles that act as cylinder liners in the cylinder block or the crankcase of a reciprocating internal combustion engine to be cast.
Heutzutage werden die Zylinderblöcke bzw. Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren zur Verminderung des Gewichts im allgemeinen aus legiertem Aluminium gefertigt. Kostengünstige, gut gießfähige und gut zu bearbeitende Aluminiumlegierungen sind jedoch mit dem Nachteil einer verhältnismäßig niedrigen Warmfestigkeit und einem schlechten Verschleißwiderstand an den Kolbenlaufflächen der Zylinderbohrungen verbunden. Derartige Laufflächen sind deshalb als direkte Laufpartner für die Kolben mit Kolbenringen ungeeignet.Nowadays, the cylinder blocks or crankcases from Internal combustion engines to reduce weight in general made of alloy aluminum. Inexpensive, well pourable and However, aluminum alloys that are easy to machine have the disadvantage a relatively low one Heat resistance and poor wear resistance on the piston running surfaces of the Connected cylinder bores. Such treads are therefore considered direct Running partner for the pistons with piston rings are unsuitable.
Um die Verschleißfestigkeit der Kolbenlaufflächen zu erhöhen, ist bekannt Zylinderlaufbuchsen vorzusehen, die beispielsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gefertigt sind.To increase the wear resistance of the piston running surfaces increase, is known to provide cylinder liners, for example, from a hypereutectic Aluminum-silicon alloy are made.
Problematisch ist hierbei die verschieb- und drehsichere Fixierung der Zylinderlaufbuchsen im Zylinderblock bzw. Kurbelgehäuse. Diese werden hierzu entweder nachträglich in den fertig bearbeiteten Zylinderblock eingesetzt, insbesondere eingepresst oder thermisch gefügt, oder beim Gießen des Zylinderblocks mit der Aluminiumlegierung umgossen, wobei das Eingießen der Zylinderlaufbuchsen als der bevorzugte Fertigungsprozess angesehen werden kann.The problem here is the shifting and rotationally secure fixing of the cylinder liners in the cylinder block or crankcase. These are either subsequently processed in the finished Cylinder block used, in particular pressed or thermally together, or when pouring cast aluminum alloy around the cylinder block, whereby the pour in cylinder liners are considered the preferred manufacturing process can.
Beim Eingießen der Zylinderlaufbuchsen werden diese bislang einzeln in die Gießform des Kurbelgehäuses eingelegt, beispielsweise auf konische Pinolen aufgesteckt, und anschließend mit der Aluminiumlegierung umgossen. Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, wirft jedoch auch dieses Verfahren technische Probleme auf, die sich insbesondere aus einer minimal einzuhaltenden Stegbreite zwischen den Laufbuchsen beim Eingießen ergeben. So ist es bei dem üblicherweise eingesetzten Druckgussverfahren notwendig, einen Abstand von wenigstens einigen Millimetern (im allgemeinen 2-3 mm) zwischen den Laufbuchsen einzuhalten, damit eine vollständige Füllung des Raums zwischen den Laufbuchsen mit Schmelze gewährleistet ist, und die Laufbuchsen nach Erkalten der Schmelze verschiebund drehsicher im Zylinderblock fixiert sind. Dies gilt umso mehr für die hierbei weniger häufig eingesetzten langsam füllenden Gießverfahren, wie Kokillenguss und Sandguss, bei denen für ein vollständiges Eingießen der Laufbuchsen noch wesentlich größere Abstände zwischen den Laufbuchsen eingehalten werden müssen.When pouring the cylinder liners so far, these have been individually inserted into the mold of the crankcase, For example, plugged onto conical quills, and then with cast around the aluminum alloy. If no special arrangements are taken, however, this method also raises technical Problems that arise in particular from a minimal web width to be observed between the liners when pouring. So it is with that usually used die casting process necessary, a distance of at least a few millimeters (generally 2-3 mm) between the liners to adhere to a complete filling the space between the liners with melt guaranteed and the bushings move after the melt has cooled and are securely fixed in the cylinder block. This applies all the more to this less often used slowly filling casting, such as gravity die casting and sand casting, for which a complete pouring of the Bushings even larger distances between the bushings must be observed.
Bei der Fertigung von Verbrennungsmotoren ist der Zylinderbohrungsmittenabstand eine zentrale Größe bei der Auslegung des Motors, deren Änderung weit reichende konstruktive Änderung nach sich ziehen würde. Um derartige Schwierigkeiten zu vermeiden, wird der Zylinderbohrungsmittenabstand in praxi als quasi konstante Größe angesehen. Gleiche Einschränkungen gelten für die Baulänge des Zylinderblocks und damit einhergehend die maximale Länge der darin eingegossenen Laufbuchsen, welche den maximal möglichen Kolbenhub vorgibt. Hieraus folgt, dass durch den gießtechnisch bedingten notwendigen Minimalabstand zwischen den Laufbuchsen, welcher den Durchmesser der Zylinderräume limitiert, bei einer gegebenen Auslegung des Motors dem maximal erzielbaren Hubraum nachteilige Einschränkungen auferlegt sind.In the manufacture of internal combustion engines the cylinder bore center distance is a key factor in the Design of the engine, its change far-reaching constructive change would entail. To avoid such difficulties, the cylinder bore center distance viewed in practice as a quasi-constant variable. Same restrictions apply to the overall length of the cylinder block and the associated maximum length of the cast in bushings, which the maximum possible Piston stroke specifies. It follows that by the casting technology conditional necessary minimum distance between the liners, which the diameter of the cylinder spaces limited, the maximum for a given design of the engine achievable displacement disadvantageous restrictions are imposed.
Ferner hat sich gezeigt, dass wenn der Abstand zwischen den in den Zylinderblock eingegossenen Laufbuchsen klein ist, die Festigkeit des Stegbereichs zwischen den Laufbuchsen abnimmt. Dies gilt insbesondere für die Verwindungssteifigkeit des Zylinderkurbelgehäuses, welches beim Betrieb des Verbrennungsmotors bekanntlich hohen tordierenden Belastungen standhalten muss. Vor allem wenn der Verbrennungsmotor mit hohen Drehzahlen läuft, besteht die Gefahr, dass Risse oder Brüche im Stegbereich zwischen den Laufbuchsen auftreten, welche schlimmstenfalls eine Lockerung der Laufbuchsen und einen dadurch bedingten Ausfall des Motors zur Folge haben können.It has also been shown that if the distance between the liners cast into the cylinder block is small, the strength of the land area between the liners decreases. This applies in particular to the torsional rigidity the cylinder crankcase, which is known to twist high when operating the internal combustion engine Must withstand loads. Especially when the internal combustion engine runs at high speeds the risk of cracks or breaks occur in the web area between the liners, which in the worst case a loosening of the liners and a consequent failure of the engine.
Als weiterer Punkt ist anzuführen, dass in modernen Verbrennungsmotoren die zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock befindliche Zylinderkopfdichtung aufgrund immer höherer Temperaturen und Drücke im Brennraum immer stärker belastet wird. Um Undichtigkeiten zu vermeiden, muss der Zylinderkopf deshalb mit einer ausreichend hohen Kraft auf den Zylinderblock gedrückt ("vorgespannt") werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass eine zu hohe Presskraft zu unerwünschten Formänderungen an Zylinderkopf oder Zylinderblock führen kann. Insbesondere wird durch eine hohe Presskraft des Zylinderkopfs eine plastische Verformung von Material unterhalb der Zylinderkopfdichtung ("Druckkriechen") begünstigt. Dieser Effekt tritt vor allem im Bereich der Stege unterhalb der in dieser Hinsicht nachteiligen Sicken der Zylinderkopfdichtung auf, wodurch insbesondere bei Vorliegen kleiner Zylinderbohrungsmittenabstände Undichtigkeiten entstehen können.Another point to be made is that in modern internal combustion engines between the cylinder head and cylinder block cylinder head gasket due to ever higher temperatures and pressures increasingly stronger in the combustion chamber is charged. To avoid leaks, the cylinder head therefore with a sufficiently high force on the cylinder block depressed ("biased"), but it should be noted that a too high pressing force to undesirable deformations to the cylinder head or cylinder block. In particular due to the high pressing force of the cylinder head, plastic deformation favored by material below the cylinder head gasket ("pressure creep"). This effect occurs especially in the area of the webs below the in this respect disadvantageous beads of the cylinder head gasket on, which causes leaks, especially when there are small cylinder bore center distances can arise.
Weiterhin tritt bei den herkömmlichen Verfahren zum Eingießen der Laufbuchsen in den Zylinderblock oft das Problem auf, dass die auf die Pinolen aufgesteckten Laufbuchsen nicht hinreichend fest fixiert werden können und sich während des Eingießprozesses bewegen, was sich in der Praxis als ein häufiger Grund für die Produktion von Ausschuss erwiesen hat.Furthermore occurs in the conventional Pouring process The bushings in the cylinder block often pose the problem that the the bushings attached to the sleeves are not sufficiently tight can be fixed and yourself during the pouring process move what is in practice as a common reason for production proven by committee.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die eingangs geschilderten Nachteile der im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Eingießen von Hohlprofilen in einen Zylinderblock zu überwinden.The object of the present invention lies in the disadvantages described at the outset in the prior art Technique known for pouring hollow profiles into a Overcome cylinder block.
Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck ein Verbund aus zylinderförmigen Hohlprofilen, welche aus einer Leichtmetall-Legierung mit eingelagerten Hartphasen gefertigt sind, zum Eingießen in einen Zylinderblock als Zylinderlaufbuchsen eines Verbrennungsmotors gezeigt, bei welchem Verbund eine Mehrzahl von Hohlprofilen in einer reihenförmigen Anordnung, in welcher der Abstand zwischen den Hohlprofilachsen dem Zylinderbohrungsmittenabstand des Zylinderblocks entspricht, kraft- und/oder formschlüssig gefügt sind. Die Hohlprofile sind somit derart gefügt, dass die Anordnung ihrer Hohlräume der Anordnung der gegebenenfalls noch weiter zu bearbeitenden Zylinderräume des Zylinderblocks entspricht.According to the invention, a Compound of cylindrical hollow profiles, which are made of a light metal alloy with embedded hard phases, for casting into a cylinder block as cylinder liners of an internal combustion engine, in which composite a plurality of hollow profiles in a row arrangement, in which the distance between the hollow profile axes is the cylinder bore center distance of the Cylinder blocks corresponds, are non-positively and / or positively joined. The hollow profiles are thus joined in such a way that the arrangement of their cavities corresponds to the arrangement of the cylinder spaces of the cylinder block that may be further processed.
Da die Hohlprofile bereits gefügt sind und deshalb beim Umgießen keine Schmelze mehr in den Zwischenraum zwischen den Hohlprofilen fließen muss, kann der Abstand zwischen den als Laufbuchsen einzugießenden Hohlprofilen in vorteilhafter Weise kleiner als bei dem herkömmlichen Eingießen von einzelnen Laufbuchsen gewählt werden. Die Hohlprofile können mit Abstand, d. h. mit einem Abstandskalter, ohne Abstand, d. h. bei Berührung ihrer äußeren Umfangsflächen, oder sogar mit unter schrittenem Abstand, d. h. bei einer Verminderung der Stärke der Hohlprofilwände, gefügt und als Zylinderlaufbuchsen in einen Zylinderblock eingegossen werden. Dies ermöglicht insbesondere bei einem vorgegebenen Zylinderbohrungsmittenabstand den Innendurchmesser der Laufbuchsen gegenüber dem Stand der Technik zu vergrößern und dadurch einen größeren Zylinderhubraum zu erzielen. In vorteilhafter Weise sind somit bei einer gleichbleibenden Hublänge und einem gleichbleibenden Zylinderbohrungsmittenabstand größere Hubräume und damit höhere Leistungen des Verbrennungsmotors möglich.Because the hollow profiles are already joined and therefore when casting no more melt in the space between the hollow profiles must flow can be the distance between the hollow profiles to be cast as bushings advantageously smaller than in the conventional pouring of individuals Bushings selected become. The hollow profiles can at a distance, d. H. with a gap cooler, no gap, d. H. On contact their outer peripheral surfaces, or even with a short distance, d. H. with a decrease of strength the hollow profile walls, together and are cast into a cylinder block as cylinder liners. This allows especially with a given cylinder bore center distance the inner diameter of the liners compared to the prior art enlarge and thereby a larger cylinder displacement to achieve. Advantageously, a constant stroke and a constant cylinder bore center distance larger displacements and thus higher performances of the internal combustion engine possible.
Eine dreh- und verschiebesichere Fixierung der Zylinderlaufbuchsen ist bei dem erfindungsgemäßen Hohlprofilverbund, selbst bei sehr kleinen oder verschwindenden Laufbuchsenabständen, stets gewährleistet, da die Laufbuchsen, unabhängig von den gießtechnischen Beschränkungen im Stand der Technik, beim Eingießen bereits sicher gefügt sind. Ein Lösen einzelner Laufbuchsen aus dem gefügten Verbund während des Betriebs des Verbrennungsmotors ist, im Unterschied zum Stand der Technik, wo vor allem bei sehr kleinen Stegbreiten zwischen den Laufbuchsen und bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors die Gefahr einer Lockerung einzelner Laufbuchsen besteht, bei einer (stets möglichen) hinreichend festen Fügung der Hohlprofile nicht zu befürchten. Darüber hinaus ist durch den starren Verbund der Hohlprofile die Verwindungssteifigkeit des Zylinderblocks deutlich verbessert.A turn and slide-proof The cylinder liners are fixed in the hollow profile composite according to the invention, even with very small or disappearing bushing gaps, always guaranteed because the liners, independently from the casting technology restrictions in the prior art, are already securely joined when pouring. On Solving individual Bushings from the joined composite while the operation of the internal combustion engine is, in contrast to the state the technology, where especially with very small bridge widths between the Bushings and at high engine speeds There is a risk of loosening individual liners in one sufficient (always possible) firm disposition not to fear the hollow profiles. About that In addition, the rigid connection of the hollow profiles means that it is torsionally rigid of the cylinder block significantly improved.
Beim Eingießen des Hohlprofilverbunds zeigt sich weiterhin der Vorteil, dass im Unterschied zum Stand der Technik, wo jede Laufbuchse einzeln positioniert und fixiert werden muss, der Verbund nur als Ganzes positioniert und fixiert zu werden braucht. Da eine Bewegung einzelner Hohlprofile im Verbund beim Eingießen nicht möglich ist, ist die relative Lage der einzugießenden Laufbuchsen stets gleich. Die nur noch notwendige Positionierung und Fixierung des gesamten Verbunds ist grundsätzlich einfacher, sicherer und vor allem auch schneller zu bewerkstelligen als bei einzelnen Laufbuchsen, wie im Stand der Technik. Dies trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, die Ausschussquote bei der Fertigung der Zylinderblöcke zu reduzieren, und durch den gewonnenen Zeitvorteil das Verfahren zu beschleunigen.When pouring the hollow profile composite shows there is also the advantage that, in contrast to the prior art, where each liner must be individually positioned and fixed, the composite only needs to be positioned and fixed as a whole. There a movement of individual hollow profiles in the composite does not occur during casting possible the relative position of the bushings to be cast is always the same. The only necessary positioning and fixation of the whole Verbund is fundamental easier, safer and, above all, faster to accomplish than with individual liners, as in the prior art. This contributes to advantage Help reduce the reject rate in cylinder block manufacturing, and to accelerate the procedure by saving time.
Die Hohlprofile werden vorzugsweise durch Anbringen von Fügenähten mittels eines herkömmlichen Schweißverfahrens gefügt. Hierzu kann beispielsweise das Laserstrahl-, Elektronenstrahloder Reibrührschweißen eingesetzt werden. Andererseits besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass die Hohlprofile ausschließlich oder zusätzlich durch Formschluss gefügt werden. Beispielsweise können die Hohlprofile in der Art einer Schwalbenschwanzführung entlang der Profilachsen gefügt werden, durch welche die Hohlprofile in einer Richtung senkrecht zu den Profilachsen befestigt werden.The hollow profiles are preferred by attaching seams by means of a conventional one welding process together. For example, laser beam, electron beam or friction stir welding can be used for this purpose become. On the other hand, there is always the possibility that the hollow profiles exclusively or additionally joined by positive locking become. For example, the Hollow profiles in the manner of a dovetail guide along the profile axes together through which the hollow profiles are perpendicular in one direction be attached to the profile axes.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbunds von Hohlprofilen weisen die Hohlprofile zum Fügen geeignete Stoßflächen an ihren äußeren Umfangsflächen auf. Diese Stoßflächen können beispielsweise Abflachungen sein, welche beim Fügen des Verbunds zur gegenseitigen Anlage gebracht werden. Abflachungen haben den besonderen Vorteil, dass die Hohlprofile noch "enger" gefügt werden können und dadurch, bei gegebenem Zylinderbohrungsmittenabstand und gegebenem Längshub, sowie unter Berücksichtigung einer mindestens notwendigen Wandstärke der Hohlprofile, die Querschnittsfläche des Hohlprofils und damit der Hubraum der Laufbuchse noch weiter vergrößert werden können.In an advantageous embodiment of the composite according to the invention of hollow profiles, the hollow profiles have suitable abutting surfaces on their outer peripheral surfaces for joining. These abutting surfaces can, for example Be flattenings, which when joining of the network to mutual investment. flats have the particular advantage that the hollow profiles are joined even "closer" can and thereby, for a given cylinder bore center distance and given longitudinal stroke, as well as taking into account an at least necessary wall thickness of the hollow profiles, the cross-sectional area of the Hollow profile and thus the displacement of the liner can be increased even further can.
Wie eingangs bereits geschildert, können die Hohlprofile mit, ohne oder unterschrittenem Abstand zwischen benachbarten Hohlprofilen gefügt werden, so dass stets gewährleistet ist, dass der Abstand der Hohlzylinderachsen einem vorgegebenen Zylinderbohrungsmittenabstand der eingegossenen Laufbuchsen entspricht.As already mentioned at the beginning, can the hollow profiles with, without or less than the distance between adjacent hollow profiles added be guaranteed so that always is that the distance between the hollow cylinder axes is a given The distance between the center of the cylinder bore and the cast bushings corresponds.
Bei den modernen Verbrennungsmotoren ist die Zylinderkopfdichtung aufgrund hoher Temperaturen und Drücke im Brennraum immer stärkeren Belastungen ausgesetzt, weshalb der Zylinderkopf mit sehr hoher Presskraft auf den Zylinderblock aufgedrückt werden muss. Um die damit verbunden nachteiligen Folgeerscheinungen (z. B. Druckkriechen) zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn durch eine Kühlung zwischen den Laufbuchsen die Fließgrenzen des Materials nicht erreicht werden und deshalb plastische Verformungen vermieden werden können.With modern internal combustion engines is the cylinder head gasket due to high temperatures and pressures in the combustion chamber always stronger Exposed loads, which is why the cylinder head with very high Press force must be pressed onto the cylinder block. For that with it associated adverse sequelae (e.g. pressure creep) To avoid, it is advantageous if by cooling between the flow limits of the Material can not be reached and therefore plastic deformations can be avoided.
Zu diesem Zweck kann im erfindungsgemäßen Verbund im Fügebereich zwischen benachbarten Hohlprofilen in vorteilhafter Weise wenigstens ein zum Transport von Kühlfluid geeigneter, einseitig oder beidseitig offener Kanal geformt sein. Durch die Kühlung des Fügebereichs, wozu Kühlfluid durch den einseitig oder beidseitig offenen Kanal gepumpt wird, kann in vorteilhafter Weise eine plastische Verformung von Material aufgrund einer hohen Vorspannung des Zylinderkopfs vermieden werden.For this purpose, at least one channel which is suitable for the transport of cooling fluid and is open on one or both sides can advantageously be formed in the joint according to the invention in the joining area between adjacent hollow profiles. Through the Cooling of the joining area, for which cooling fluid is pumped through the channel that is open on one or both sides, can advantageously avoid plastic deformation of material due to a high prestressing of the cylinder head.
Ein derartiger Kanal kann so gestaltet sein, dass er innerhalb des Fügebereichs in wenigstens einer der äußeren Umfangsflächen der benachbarten Hohlprofile ausgespart ist. So kann der Kanal entweder durch eine Aussparung in nur einer äußeren Umfangsfläche oder durch Aussparungen in beiden äußeren Umfangsflächen der benachbarten Hohlprofile, wobei sich die Ausspa rungen der benachbarten Hohlprofile zu einem Kanal ergänzen, geformt sein.Such a channel can be designed in this way be within the joint area in at least one of the outer peripheral surfaces of the neighboring hollow profiles is recessed. So the channel can either through a recess in only one outer peripheral surface or through recesses in both outer peripheral surfaces of the adjacent hollow profiles, the recesses of the adjacent hollow profiles add to a channel, be shaped.
Alternativ hierzu kann der Kanal von einem innerhalb des Fügebereichs angeordneten und befestigten Kanalhohlprofil gebildet sein. Ein derartiges Kanalhohlprofil wird zunächst zwischen den zu einem Verbund zu fügenden Hohlprofilen positioniert, welche anschließend gefügt werden. Zum Fügen der Hohlprofile kann benachbarte Hohlprofile jeweils an dem zwischen ihnen befindlichen Kanalhohlprofil, beispielsweise durch eine Fügenaht, befestigt werden. Zudem lässt sich über die Abmessung eines Kanalhohlprofils längs der reihenförmigen Anordnung der Hohlprofile der Abstand der Hohlprofile im Hinblick auf einen vorgegebenen Zylinderbohrungsmittenabstand variieren. Alternativ hierzu kann ein zwischen den Hohlprofilen angeordnetes zur Einhaltung eines bestimmbaren Abstands vorgesehenes Abstandsprofil einen Kanal zum Transport von Kühlfluid formen. Das Abstandsprofil unterscheidet sich vom Kanalhohlprofil dahingehend, dass der Kanal ausschließlich von dem Kanalhohlprofil geformt ist, während hierzu bei dem Abstandsprofil auch Abschnitte der äußeren Umfangsflächen der angrenzenden Hohlprofile teilhaben.Alternatively, the channel from within the joining area arranged and fixed channel hollow profile can be formed. On Such channel hollow profile is first between the one Composite to be joined Positioned hollow profiles, which are then joined. For joining the hollow profiles can adjacent hollow profiles each on the one between them Hollow channel profile, for example by a seam, are attached. moreover can be done via the Dimension of a hollow channel profile along the row-shaped arrangement of Hollow profiles the distance between the hollow profiles with regard to a given Cylinder bore center distance vary. Alternatively, you can one arranged between the hollow profiles to maintain a determinable distance provided distance profile a channel to Shape the transport of cooling fluid. The distance profile differs from the hollow channel profile in that that the channel exclusively is formed by the hollow channel profile, while the spacer profile also portions of the outer peripheral surfaces of the participate in adjacent hollow profiles.
Vorzugsweise befindet sich ein Kanal zum Kühlen im wesentlichen nur auf Höhe des zur Verbrennung von Kraftstoff vorgesehenen Raums der als Laufbuchsen einzugießenden Hohlprofile, um eine Kühlung der den hohen Temperaturen am stärksten ausgesetzten Bereiche zu bewirken. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn sich ein solcher Kanal im wesentlichen nur auf Höhe des der Zylinderkopfdichtung angrenzenden Endes der als Laufbuchsen einzugießenden Hohlprofile befindet, so dass vor allem der der Zylinderkopfdichtung angrenzende Bereich gekühlt wird, und ein Druckkriechen des unmittelbar unter der Zylinderkopfdichtung befindlichen Materials unterbunden werden kann.There is preferably a channel for cooling essentially only at height of the space intended for the combustion of fuel as the liners einzugießenden Hollow sections for cooling the strongest of the high temperatures exposed areas. In particular, it is preferred if such a channel is essentially only at the level of the Cylinder head gasket adjacent end of the hollow profiles to be cast as liners located, so that especially the one adjacent to the cylinder head gasket Area cooled will, and a pressure creep of just under the cylinder head gasket located material can be prevented.
Erfindungsgemäß können die aus einer Leichtmetall-Legierung mit eingelagerten Hartphasen gebildeten Hohlprofile aus einer, gegebenenfalls übereutektischen, Aluminium-Silizium-Legierung bestehen. In dieser Legierung werden die eingelagerten Hartphasen durch das Silizium gebildet. Andere als Hartphasen in der Aluminiummatrix geeignete Elemente können beispielsweise SiC, TiO2 oder Al2O3 sein.According to the invention, the hollow profiles formed from a light metal alloy with embedded hard phases can consist of an, optionally hypereutectic, aluminum-silicon alloy. In this alloy, the embedded hard phases are formed by the silicon. Elements other than hard phases in the aluminum matrix can be, for example, SiC, TiO 2 or Al 2 O 3 .
Der Gehalt von Silizium in der Aluminium-Silizium-Legierung beträgt vorteilhaft 12-40 Gew.-%, bevorzugt 17-30 Gew.-%, und insbesondere bevorzugt 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.The content of silicon in the aluminum-silicon alloy is advantageously 12-40% by weight, preferably 17-30% by weight, and in particular preferably 25% by weight, based in each case on the total weight of the alloy.
Die als Laufbuchsen einzugießenden Hohlprofile aus Leichtmetall-Legierung mit eingelagerten Hartphasen, beispielsweise aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, werden vorteilhaft durch das Sprühkompaktierverfahren hergestellt, welches an sich bekannt ist, und hier deshalb nicht näher erläutert werden muss.The hollow profiles to be cast in as bushings made of light metal alloy with embedded hard phases, for example from a hypereutectic Aluminum-silicon alloy are advantageous through the spray compacting process made, which is known per se, and therefore not here are explained in more detail got to.
Bei dem Material des den Kühlkanal bildenden Kanalhohlprofils handelt es sich vorteilhaft um gut formbare Leichtmetall-Legierungen, beispielsweise Aluminiumlegierungen, bei denen man auf einen übereutektischen Gehalt von Hartphasen ergebenden Elementen verzichten kann.With the material of the cooling channel forming channel hollow profile is advantageously well formable Light metal alloys, For example, aluminum alloys, which are hypereutectic The content of elements resulting from hard phases can be dispensed with.
In dem erfindungsgemäßen Hohlprofilverbund weisen die als Laufbuchsen einzugießenden Hohlprofile vorteilhaft eine Wandstärke im Bereich von 3-8 mm, insbesondere bevorzugt ungefähr 4 mm auf .In the hollow profile composite according to the invention have the hollow profiles to be cast as sleeves advantageous a wall thickness in the range of 3-8 mm, particularly preferably approximately 4 mm ,
Der Verbund besteht vorzugsweise aus 2, 3, 4, 5, 6 oder 8 Hohlprofilen. Beispielsweise kann ein Verbund aus 4 gefügten Hohlprofilen in den Zylinderblock eines Vierzylinder-Reihenmotors, oder in zweifacher Ausfertigung, in den Zylinderblock eines V8-Motors (2 Reihen à 4 Zylinder) als Laufbuchsen eingegossen werden. In entsprechender Weise kann ein V6-Motor mit zwei einzelnen Verbünden aus jeweils 3 gefügten Hohlprofilen als Laufbuchsen bestückt werden.The bond is preferably from 2, 3, 4, 5, 6 or 8 hollow profiles. For example, a composite out of 4 added Hollow profiles in the cylinder block of a four-cylinder in-line engine, or in duplicate, in the cylinder block of a V8 engine (2 rows of 4 Cylinders) are cast in as liners. In corresponding In this way, a V6 engine with two individual assemblies, each with 3 joined hollow profiles equipped as liners become.
Der Hohlprofilverbund kann zum genauen und einfachen Positionieren beim Eingießen in einen Zylinderblock bzw. ein Kurbelgehäuse vorteilhaft mit Positionier- bzw. Kennmarken ausgestattet werden, welche zu diesem Zweck am Verbund angebracht werden können.The hollow profile composite can be used for precise and easy positioning when pouring into a cylinder block or a crankcase be advantageously equipped with positioning or identification marks, which can be attached to the composite for this purpose.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines, wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbunds aus Hohlprofilen, bei welchem durch die aufeinanderfolgenden Schritte Sprühkompaktieren, Warmstrangpressen und Warmumformen gefertigte zylindrische Hohlprofile kraftund/oder formschlüssig gefügt werden. Insbesondere werden hierbei die durch das Sprühkompaktieren gefertigten Bolzen bei einer Temperatur im Bereich von 300-550°C warmstranggepresst und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 300-450°C rundgeknetet.The subject of the invention is furthermore a method of manufacturing a as described above composite according to the invention from hollow profiles, in which through the successive steps spray forming, Hot extrusion and hot forming of cylindrical hollow profiles non-positive and / or positive together become. In particular, they are compacted by spraying manufactured bolts are hot extruded at a temperature in the range of 300-550 ° C and subsequently kneaded at a temperature in the range of 300-450 ° C.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Eingießen eines, wie oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbunds von Hohlprofilen, bei welchem der Verbund in einer den Zylinderblock formenden Gießform positioniert und mit Leichtmetallwerkstoff umgossen wird. Hierbei wird vorzugsweise das Druckgussverfahren eingesetzt. Vorteilhaft erfolgt die Positionie rung des Hohlprofilverbunds in der Gießform durch am Hohlprofilverbund angebrachte Positioniermarken. Wurde der Hohlprofilverbund mit Kanälen versehen, so ist es vorteilhaft, wenn in die Kanäle für Schmelze undurchlässige Salz- oder Sandkerne eingebracht werden.Furthermore, the invention relates to a method for casting in a composite of hollow profiles according to the invention as described above, in which the composite is positioned in a casting mold which forms the cylinder block and cast with light metal material. The die casting process is preferably used here. The positioning of the hollow profile composite in the casting mold is advantageously carried out by positi attached to the hollow profile composite oniermarken. If the hollow profile composite has been provided with channels, it is advantageous if salt or sand cores which are impervious to melt are introduced into the channels.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigenThe invention is now based on embodiments explained in more detail, whereby Terms of the attached Drawings is taken. Show it
In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Corresponding elements are in the figures designated by the same reference numerals.
Zunächst sei
Die Hohlprofile wurden durch Sprühkompaktieren gefertigt und bestehen aus einer Aluminium-Silizium-Legierung mit einem Silizium-Gehalt von 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Die Wandstärke der Hohlprofile beträgt 4 mm. Die Hohlprofile wurden durch Schweißen gefügt.The hollow profiles were compacted by spray manufactured and consist of an aluminum-silicon alloy with a silicon content of 25% by weight, based on the total weight the alloy. The wall thickness the hollow profiles is 4 mm. The hollow profiles were joined by welding.
Der Verbund aus drei Hohlprofilen ist in zweifacher Ausfertigung beispielsweise zum Eingießen als Laufbuchsen für einen V6-Motor geeignet (2 Reihen à 3 Zylinder).The combination of three hollow profiles is in duplicate, for example, for pouring in as Bushings for a V6 engine suitable (2 rows of 3 cylinders).
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können die beschriebenen Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.Of course, the invention is not limited to the described embodiments. In particular, the described Ausfüh tion forms can be combined in a suitable manner.
Claims (26)
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