DE19626574A1

DE19626574A1 - Cylinder liner

Info

Publication number: DE19626574A1
Application number: DE19626574A
Authority: DE
Inventors: Otto W Stenzel
Original assignee: KS Aluminium Technologie GmbH
Current assignee: KS Huayu Alutech GmbH
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-08
Also published as: EP0816660A1; EP0816660B1; DE59707392D1

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Zylinderlaufbüchse zum Einsetzen in eine Zylinderbohrung eines Verbrennungsmotors oder zum Eingießen in einen Zylinderblock.The invention relates to an aluminum alloy manufactured cylinder liner for insertion into a Cylinder bore of an internal combustion engine or for pouring into a cylinder block.

Zylinderblöcke mit eingesetzten oder eingegossenen Laufbüchsen werden durch Zylinderköpfe abgeschlossen, wobei zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf im allgemeinen eine Zylinderkopfdichtung eingesetzt ist, die als Dichtelement zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf dient. Es müssen hohe Kräfte zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock aufgewendet werden, um auch bei der ständig wechselnden Belastung im Verbrennungsbetrieb eine Abdichtung zu gewährleisten. Insbesondere im Hochleistungsbereich wird die eingesetzte oder eingegossene Zylinderlaufbüchse vor allem an ihrem zylinderkopfseitigen Randbereich besonders warm. Hier treten Temperaturen zwischen 200° und 300° auf, da in diesem Bereich die Kühlverhältnisse weniger optimal sind und die durch den Verbrennungsprozeß entstehende Wärmeleistung hier am höchsten ist jedoch nur in der vom Zylinderkopf abgewandten Richtung abgeführt werden kann.Cylinder blocks with inserted or cast in liners are completed by cylinder heads, with between Cylinder block and cylinder head generally one Cylinder head gasket is used as a sealing element between cylinder block and cylinder head. It must be high Forces between cylinder head and cylinder block applied to keep up with the constantly changing load in the Incinerator to ensure a seal. The used or cast cylinder liner especially on your edge area on the cylinder head side is particularly warm. Kick here Temperatures between 200 ° and 300 ° as in this area the cooling conditions are less optimal and that by the Combustion process heat output is highest here is, however, only in the direction facing away from the cylinder head can be dissipated.

Bei den auftretenden Temperaturen zwischen 200° und 300° nimmt die Warmfestigkeit der verschleißarmen Aluminiumwerkstofflegierungen deutlich ab. Es wird häufig beobachtet, daß infolge der reduzierten Warmfestigkeit und des Kriechverhaltens der verwendeten Aluminiumlegierungswerkstoffe im Laufe des Betriebs eine Verformung der Aluminiumlaufbüchse auftritt. Die für eine hinreichende Abdichtung zwischen Zylinder bzw. Zylinderrohr und Zylinderkopf erforderliche Spannung geht dann verloren, so daß es zu Undichtigkeiten zwischen dem Brennraum und dem Kühlwassermantel oder zwischen den Brennräumen benachbarter Zylinder kommt.At the occurring temperatures between 200 ° and 300 ° the heat resistance of the low wear Aluminum material alloys significantly. It gets common observed that due to the reduced heat resistance and the Creep behavior of the aluminum alloy materials used deformation of the aluminum liner during operation occurs. The for an adequate seal between Cylinder or cylinder tube and cylinder head required Tension is then lost, causing leaks between the combustion chamber and the cooling water jacket or between the combustion chambers of neighboring cylinders.

Es wird desweiteren häufig beobachtet, daß im Bereich des oberen Umkehrpunktes eines Kolbens aufgrund der bei jedem Umkehrvorgang auftretenden Haftreibung verglichen mit den nur durch Gleitreibung beanspruchten Laufflächenbereichen der Büchse stärkere Abnutzungserscheinungen auftreten, die zu einer starken Beeinträchtigung und Beanspruchung des oberen Kolbenrings führen. Sowohl die Lebensdauer des Kolbens als auch der Zylinderlauffläche werden hierdurch herabgesetzt.It is also frequently observed that in the area of top reversal point of a piston due to the at each Reversal static friction compared to the only tread areas of the Can show stronger signs of wear that too severe impairment and stress on the upper Guide the piston ring. Both the life of the piston and this also reduces the cylinder running surface.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abhilfe für die vorstehend geschilderten Probleme zu schaffen.The present invention is therefore based on the object a remedy for the problems described above create.

Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderlaufbüchse der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie in ihrem zylinderkopfseitigen umlaufenden Randbereich und/oder in dem Bereich, in dem der obere Umkehrpunkt eines Kolbens zu liegen kommt, gegenüber der übrigen Büchseninnenwandung verstärkt ist.This task is accomplished by a cylinder liner at the beginning described type according to the invention solved in that they its peripheral edge area on the cylinder head side and / or in the area where the top turning point of a piston is too comes to lie, opposite the other inner wall of the sleeve is reinforced.

Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine an sich bekannte Zylinderlaufbüchse lokal, nämlich im Randbereich und/oder im Bereich des oberen Umkehrpunkts des Kolbens in Umfangsrichtung zu verstärken.It is therefore proposed according to the invention, one per se Known cylinder liner locally, namely in the edge area and / or in the region of the upper reversal point of the piston in To strengthen circumferential direction.

Durch die Festigkeitserhöhung, die durch eine Wärmebehandlung allein nicht erreicht werden könnte, da die Betriebstemperaturen zu hoch liegen, so daß eine Festigkeitserhöhung reversibel wäre, wird erfindungsgemäß verhindert, daß sich der zylinderkopfseitige Randbereich der Zylinderlaufbüchse verformt und so zu Undichtigkeiten führt. Wenn eine solche Verstärkung im Bereich des oberen Umkehrpunkts eines Kolben vorgesehen wird, kann das Auftreten vorzeitiger Abnutzungserscheinungen an der Zylinderlauffläche wirksam vermieden werden.By increasing the strength, by heat treatment could not be achieved alone because the Operating temperatures are too high, so that a Strength increase would be reversible, is the invention prevents the edge area of the cylinder head The cylinder liner is deformed and leads to leaks. If such reinforcement in the area of the upper Reversal point of a piston is provided, the occurrence premature wear on the cylinder surface be effectively avoided.

Es versteht sich, daß eine Zylinderlaufbüchse, bei der die Verstärkung vom oberen Randbereich bis in den Bereich des oberen Umkehrpunkts eines Kolbens erstreckt ist, also inbesondere bis 10 mm vom oberen Büchsenrand wegreicht, bevorzugt wird.It is understood that a cylinder liner in which the Reinforcement from the upper edge area to the area of the top reversal point of a piston is extended in particular reaches up to 10 mm from the upper edge of the sleeve, is preferred.

Die lokale Verstärkung wird in besonders vorteilhafter Weise durch eine Kupfer-, eine Nickel- oder eine Kupfer-/ Nickellegierung erreicht, die in das Grundgefüge des Legierungsmaterials der Zylinderlaufbüchse eindiffundiert ist.The local gain is particularly advantageous by a copper, a nickel or a copper / Nickel alloy achieved in the basic structure of the Alloy material of the cylinder liner is diffused.

Die Nickel-Kupferlegierung wird vorzugsweise durch Aufschweißen, insbesondere um Lichtbogenschweißverfahren eindiffundiert. Es hat sich aber auch als vorteilhaft erwiesen, wenn der lokal zu verstärkende Bereich der Zylinderlaufbüchse mit einer Nickel-Kupferlegierung beschichtet wird, die dann mittels eines Laserstrahls eingebrannt wird. Es kann sich dabei als vorteilhaft oder auch als erforderlich erweisen, daß der entsprechende Randbereich der Büchse zuvor abgetragen, abgedreht oder in irgendeiner Form zurückgesetzt wird, um das Legierungsmetall aufbringen zu können. The nickel-copper alloy is preferably made of Welding, especially around arc welding processes diffused. But it has also proven to be beneficial proved if the area to be reinforced locally of Cylinder liner with a nickel-copper alloy is coated, which is then by means of a laser beam is branded. It can prove to be advantageous or also prove necessary that the corresponding edge area the rifle has been removed, turned off or in any way Form is reset to apply the alloy metal can.

Die Erfindung wird desweiteren in der Bereitstellung eines Zylinderblocks mit einer eingesetzten oder eingegossenen Zylinderlaufbüchse gesehen, die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist.The invention is furthermore in the provision of a Cylinder blocks with an inserted or cast one Cylinder liner seen in the above described manner is formed.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Zylinderlaufbüchse.The figure shows a longitudinal section through an inventive trained cylinder liner.

Die Zylinderlaufbüchse 2 besteht aus einer an sich bekannten Aluminiumlegierung, bspw. der von der Anmelderin unter der Marke "Alusil" angebetenen Aluminiumlegierung. Die Laufbüchse 2 ist in ihrem zylinderkopfseitigen Randbereich 4 durch Eindiffundieren einer Nickel-Kupferlegierung in Umfangsrichtung verstärkt. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn der Randbereich zuerst abgedreht wird und dann durch Aufschmelzlegieren im Lichtbogenschweißverfahren aufgebracht wird, wobei festigkeitserhöhende Legierungen sowie Aluminiumlegierungen verwendet werden. Vorzugsweise wird das sog. Zweidrahtverfahren angewandt. Der verstärkte Bereich reicht im Inneren der Büchse 2 bis in den Bereich 6 des oberen Umkehrpunkts eines Kolbens.The cylinder liner 2 consists of an aluminum alloy known per se, for example the aluminum alloy offered by the applicant under the "Alusil" brand. The liner 2 is reinforced in its peripheral region 4 on the cylinder head side by diffusion of a nickel-copper alloy in the circumferential direction. It proves to be particularly advantageous if the edge area is first turned off and then applied by reflow alloying using the arc welding process, strength-increasing alloys and aluminum alloys being used. The so-called two-wire method is preferably used. The reinforced area extends inside the sleeve 2 into the area 6 of the upper turning point of a piston.

Claims

1. Made of an aluminum alloy cylinder liner ( 2 ) for insertion into a cylinder bore of an internal combustion engine or for pouring into a cylinder block, characterized in that the cylinder liner ( 2 ) in its peripheral edge region ( 4 ) and / or in the region ( 6 ), in which the upper turning point of a piston comes to rest, is reinforced compared to the other inner wall of the sleeve.

2. Cylinder liner according to claim 1, characterized characterized that in the area of local reinforcement a copper, nickel or nickel-copper alloy in the Basic structure of the alloy material is diffused.

3. Cylinder liner according to claim 2, characterized characterized in that the nickel-copper alloy by Welding is diffused.

4. Cylinder liner according to claim 3, characterized characterized in that the nickel-copper alloy by Arc welding, plasma welding or Laser pulse welding is diffused.

5. cylinder liner according to claim 2, characterized characterized in that the nickel-copper alloy by means of a laser beam is burned in.

6. Cylinder block, characterized by an inserted or cast cylinder liner ( 2 ) according to one or more of the preceding claims.