DE2252607C3

DE2252607C3 - Cylinder for internal combustion engine

Info

Publication number: DE2252607C3
Application number: DE19722252607
Authority: DE
Inventors: Yasunori Nakamoto
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1972-10-26
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1981-08-27
Also published as: DE2252607A1; DE2252607B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a cylinder for an internal combustion engine in the preamble of the claim 1 specified genus.

In der US-PS 33 33 579 ist bereits ein derartiger Zylinder aus einer Aluminium-Silizium-Legierung beschrieben, bei dem harte Siliziumkristalle im Legierungswerkstoff eingebettet sind. Dieser Zylinderwerkstoff ist im Normalbetrieb, d.h. bei ausreichender Ölschmierung, abriebfester als herkömmliche Laufbuchsen aus Stahl. Ferner zeichnet sich dieser Legierungswerkstoff durch sein geringes Gewicht und seine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Um ein durch die aus dem Legierungswerkstoff in den Innenraum des Zylinders geringfügig hineinragenden harten Siliziumkristalle hervorgerufenes Fressen der Koiben während des Einfahrbetriebes zu verhindern, wird bei diesem bekannten Zylinder in einer ersten Bearbeitungsstufe das die Siliziumpartikei unmittelbar umgebende Aluminium im Bereich der Zylinderlauffläche entfernt, woraufhin in einem weiteren Bearbeitungsgang die vorstehenden Siliziumkristalle durch mechanisches Polieren zu einer glasurartigen Lauffläche umgewandelt werden. Obgleich durch ein derartiges Vorgehen die mechanischen Eigenschaften im Bereich der Zylinderlauffläche verbessert werden können, bleiben die für einen derartigen Legierungswerkstoff charakteristischen ungünstigen Kaltlaufeigenschaften erhalten. Das zum Kaltstart einer Brennkraftmaschine notwendige überfette Gemisch wäscht den Ölfilm an der Zylinderlauffläche ab, wodurch sich naturgemäß die Schmierung der gleitenden Teile des Kolbens verringert. Aufgrund des relativ geringen Erweichungspunktes der Aluminium-Silizium-Legierung wird durch die erhöhte Reibung zwischen den Kolbenringen und der Zylinderlauffläche erweichter Legierungswerkstoff des Zylinders von der Wand abgetragen, was u. U. zu einem Festfressen des Kolbens führen kann.In US-PS 33 33 579 such a cylinder made of an aluminum-silicon alloy is already described, in which hard silicon crystals are embedded in the alloy material. This cylinder material is more abrasion-resistant than conventional cylinder liners in normal operation, i.e. with sufficient oil lubrication from steel. Furthermore, this alloy material is characterized by its low weight and its high Thermal conductivity off. To get one through from the alloy material into the interior of the cylinder Slightly protruding hard silicon crystals caused seizure of the Koiben during the To prevent retraction operation is in this known cylinder in a first processing stage removes the aluminum immediately surrounding the silicon particles in the area of the cylinder running surface, whereupon the above silicon crystals by mechanical means in a further processing step Polishing can be converted into a glaze-like running surface. Although by such an approach the mechanical properties in the area of the cylinder surface can be improved, remain for obtain such an alloy material characteristic unfavorable cold running properties. That The excessively rich mixture required for cold starting an internal combustion engine washes the oil film on the cylinder surface which naturally reduces the lubrication of the sliding parts of the piston. Because of The relatively low softening point of the aluminum-silicon alloy is due to the increased friction Alloy material of the cylinder softened between the piston rings and the cylinder running surface from the Wall worn away, which may cause the piston to seize.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder für eine Brennkraftmaschine aus einer hypereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung so zu verbessern, daß die Gefahr des Festfressens von Kolben im Kaltlaufbetrieb vermieden wird.The invention is based on the object of providing a cylinder for an internal combustion engine from a hypereutectic aluminum-silicon alloy so improve that the risk of seizure of the piston is avoided in cold running.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird angenommen, daß im Kaltlaufbetrieb durch die Gleitbewegungen der Kolbenringe an der Zylinderlauffläche Teilchen aus diesem höherschmelzenden Material abgetragen und in die benachbarten Bereiche in den Legierungswerkstoff eingebettet werden, wodurch sich auch in diesen Bereichen der Schmelz- bzw. Erweichungspunkt erhöhtAccording to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. It is assumed that in cold running by the sliding movements of the piston rings on the Cylinder running surface particles from this higher melting material are removed and transferred to the neighboring ones Areas in the alloy material are embedded, which also in these areas of the Melting or softening point increased

Es sind bereits Zylinder oder Zylinderfutter für Brennkraftmaschinen bekannt (z. B. DE-PS 6 70 168 und US-PS 22 92 662), bei denen in der Zylinderlauffläche Nuten in vorgegebenen Flächenmustern eingearbeitet sind, welche mit einem abriebfesteren und korrosionsbeständigerem Werkstoff als der übrige Zylinderwerkstoff gefüllt sind. Diese in die Zylinderlaufflächen eingesetzten und mit ihnen fluchtenden Materialien dienen zur Erhöhung der mechanischen Verschleißfestigkeit der Zylinderlaufflächen und nicht der Beeinflussung der thermischen Eigenschaften.There are already known cylinders or cylinder liners for internal combustion engines (e.g. DE-PS 6 70 168 and US-PS 22 92 662), in which grooves are incorporated into the cylinder surface in predetermined surface patterns are made with a more abrasion-resistant and corrosion-resistant material than the rest of the cylinder material are filled. These materials inserted into the cylinder running surfaces and aligned with them serve to increase the mechanical wear resistance of the cylinder running surfaces and not to influence them the thermal properties.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 einen Teil eines Zylinders für Hubkolben-Brennkraftmaschinen im Längsschnitt,F i g. 1 part of a cylinder for reciprocating internal combustion engines in longitudinal section,

F i g. 2 einen Ausschnitt A in F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,F i g. 2 shows a section A in FIG. 1 in an enlarged view,

Fig.3 ein Mantelgehäuse einer Rotations-Brennkraftmaschine in perspektivischer Darstellung,
Fig.4 einen Seitenteil der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach F i g. 3.3 shows a jacket housing of a rotary internal combustion engine in a perspective illustration,
4 shows a side part of the rotary piston internal combustion engine according to FIG. 3.

Mit dem im folgenden verwendeten Ausdruck »Zylinder« sind die die Zylinderbohrungen unmittelbar umgebenden Gehäusewandungen von Hubkolbenebenso wie von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen gemeint.With the term "cylinder" used in the following, the cylinder bores are immediate surrounding housing walls of reciprocating pistons as well as of rotary piston internal combustion engines meant.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Zylinder 1 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine ist in der Zylinderlauffläche 3 eine Vielzahl von Nuten 5 in einem Karomuster eingearbeitet, welche mit einem dystektischen Material gefüllt sind, das einen höheren Schmelzpunkt als der unmittelbar angrenzende Legierungswerkstoff aufweist. Dieses Material mit höherem Schmelzpunkt in den Nuten 5 kann eine eisenhaltige Legierung, Molybdän und metallisches Karbid oder Keramik sein, das inIn the case of the FIG. 1 shown cylinder 1 of a reciprocating internal combustion engine is in the cylinder running surface 3 a plurality of grooves 5 incorporated in a check pattern, which are made with a dystectic material are filled, which has a higher melting point than the immediately adjacent alloy material. This material with a higher melting point in the grooves 5 can be an iron-containing alloy, molybdenum and metallic carbide or ceramic used in

-to geschmolzener Form auf die Zylinderlauffläche aufgespritzt wird. Der sich ergebende Niederschlag außerhalb der Nuten 5 wird anschließend von den übrigen Laufflächenbereichen entfernt.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, besteht die Struktur des Zylinderwerkstoffes aus einer hypereutektischen Aluminium-Silizium-Basislegierung 9, in welcher Siliziumkristalle 7 eingelagert sind. Der Werkstoff 11 mit dem höheren Schmelzpunkt als die umgebende Legierung ist derart in Nuten eingebettet, daß seine innere Oberfläche-to molten form is sprayed onto the cylinder surface. The resulting precipitate outside the grooves 5 is then removed from the remaining tread areas.
As shown in FIG. 2, the structure of the cylinder material consists of a hypereutectic aluminum-silicon base alloy 9 in which silicon crystals 7 are embedded. The material 11 with the higher melting point than the surrounding alloy is embedded in grooves in such a way that its inner surface

so mit der Zylinderlauffläche fluchtetso aligns with the cylinder surface

Bei der Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Fig.3 besteht der Zylinder 15 ebenfalls aus einer hypereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung und weist eine trochoidale innere Lauffläche 17 auf, an welcher die Dichtleisten eines — nicht dargestellten — Drehkolbens gleiten. In der Lauffläche sind Nuten 19 in einem karoförmigen Muster eingearbeitet, die mit einem Material von höherem Schmelzpunkt als der umgebende Legierungswerkstoff gefüllt sind, wie diesIn the rotary piston internal combustion engine according to Figure 3, the cylinder 15 also consists of a hypereutectic aluminum-silicon alloy and has a trochoidal inner running surface 17 on which the sealing strips of a - slide rotary piston - not shown. There are 19 in. Grooves in the tread incorporated a diamond-shaped pattern, made with a material with a higher melting point than the surrounding alloy material are filled like this

so auch bei der Ausführung nach F i g. 1 und 2 der Fall ist.so also in the case of the embodiment according to FIG. 1 and 2 is the case.

Das in Fig.4 dargestellte Seitenteil 21 für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach F i g. 3 weist an seiner sichtbaren Oberfläche 23 eine spiralförmige Schleife 25 aus einem Werkstoff auf, dessen Schmelzes punkt über demjenigen des angrenzenden Werkstoffes liegt. An dieser Oberfläche 23 gleiten die Dichtglieder des Kolbens, z. B. die Seitendichtungen, die Eckdichtungen und die Scheiteldichtungen.The side part 21 shown in Figure 4 for a Rotary piston internal combustion engine according to FIG. 3 has a spiral shape on its visible surface 23 Loop 25 made of a material whose melting point is above that of the adjacent material lies. On this surface 23 slide the sealing members of the piston, for. B. the side seals, the corner seals and the apex seals.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Cylinder for an internal combustion engine, consisting of a hypereutectic aluminum-silicon alloy, characterized in that a material with a higher melting point than that of the aluminum-silicon alloy in Grooves (S) is embedded, which are provided in this distributed evenly over the cylinder running surface are, the inner surface of the material with a higher melting point with the cylinder surface flees

2. Cylinder according to claim 1, characterized in that the material with the higher Melting point of an iron-containing alloy, molybdenum, a metallic carbide or a mixture from this is.