DE7738152U1

DE7738152U1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE7738152U1
Application number: DE7738152U
Authority: DE
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Publication date: 1978-06-08

Description

18 856-A

27. Januar 1978

KAWASAKI JUKOGYO K.K. Kobe-shi, hyogo-ken (Japan)

Verbrennungsmotor

Die Neuerung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere eine Kombination eines Zylinderüberzuges und eines Kolbenringes in Verbrennungsmotoren.

In üblichen Verbrennungsmotoren stehen von cen Kolben getragene Kolbenringe in Gleitberührung mit den Innenwandungen der Zylinder. Gewöhnlich bestehen die Kolbenringe aus graphitiertem Gußeisen oder Stahl und sind sie zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit verchromt. Derartige verchromte Kolbenringe haben sich bei der Verwendung in Gußeisenzylindern bewährt.

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In Motoren mit Zylindern, aus Leichtmetallegierungen, 2.B. Aluminiumlegierungen, ist es dagegen üblich, auf den Innenwandungen der Zylinder verschleißfeste Uber- »üge vorzusehen. Bei der Verwendung von verchromten Kolbenringen in derartigen Zylindern sind manchmal !Schwierigkeiten aufgetreten. Beispielsweise ist in der US-PS 4 044 217 ein Drantexplosionsspritzverfahren zum Herstellen von verschleiß- und freßfesten Metallüberzügen auf einem Motorzylinder angegeben. Nach den Angaben in der genannten US-PS werden zur Bildung eines Hehrschichtigen Überzuges aus Metall verschleiß- und freßbeständige Materialien, wie Molybdän und Stahl, miteinander abwechselnd im Drahtexplosionsspritzverfahren aufgetragen. Die so erhaltenen, mehrschichtigen Metallliberzüge besitzen eine ausgezeichnete Härte und eine geeignete Porosität und daher auch die erforderliche Verschleiß- und Freßfestigkeit. Wenn man iber in Zylindern mit derartigen verschleiß- und freßfesten Metallüberzügen übliche verchromte Kolbenringe verwendet, führt die hohe Oberflächenhärte der ortsfesten und der bewegten Fläche oft zum Aufrauhen der Zylinderwandungen.

Die Aufgabe der Neuerung besteht in der Schaffung eines Kolbenringes, der für die Verwendung in einem Motorfcylinder mit einer harten Innenwandung gut geeignet

Eine weitere Aufgabe der Neuerung besteht in der Schaffung eines Kolbenringes, der genügend verschleißfest ist, aber auch bei seiner Verwendung in einem Motorzylinder mit einer harten Innenwandung keine Aufrauhung derselben bewirkt.

Ferner besteht eine Aufgabe der Neuerung in der Schaffung eines Kolbenringes, der zum Zusammenwirken mit einer Zylinderwandung geeignet ist, die von einem Hetallüberzug gebildet wird, der aus durch Drahtexplosionsspritzen aufgetragenen, miteinander abwechselnden Schichten aus Kohlenstoffstahl und einem verschleißlind freßfesten Material besteht.

$ur Lösung dieser und anderer Aufgaben wird neuerungs- ^ernäß ein Kolbenring aus graphitiertem Gußeisen verwendet. Vorzugsweise besteht der Kolbenring aus einem Gußeisen, in dem der Graphit nicht lamellenförmig, frondern kugelig ist.

pie Neuerung schafft ferner eine kombinierte Anordnung fcit einem Motorzylinder, dessen Innenwandung von einem überzug aus durch Drahtexplosionsspritzen aufgetragenen, !miteinander abwechselnden Metallschichten aus Stahl und fcinem verschleiß- und freßfesten Material gebildet wird, |Uid mit einem Kolbenring, der aus graphitiertem Gußeisen, Vorzugsweise aus Gußeisen mit Kugelgraphit, besteht.

Hach einer Weiterentwicklung der Neuerung ist der aus graphitiertem Gußeisen bestehende Kolbenring zur Erhöhung seiner Oberflächenhärte und seiner Verschleißfestigkeit nitriert. Durch die Nitrierung wird auch die ^reßfestigkeit verbessert, weil die Nitrierung zur BiI-3ung einer Oberflächenschicht führt, die Nitride und Karbide des Eisens enthält. Eine derartige Schicht wirkt einem Temperaturanstieg der aneinander gleitenden Flächen entgegen. Der Kolbenring kann aber auch phos-

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phatiert oder mit einem überzug aus Polytetrafluoräthylen versehen sein.

Die Neuerung schafft einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinder, dessen Innenwandung von einem Metallüberzug gebildet wird, der aus durch Drahtexplosionsspritzen aufgetragenen, miteinander abwechselnden Schichten aus Stahl und einem verschleiß- und freßfesten Material besteht. Der Kolbenring des Motors besteht aus graphitiertem Gußeisen. Durch die Kombination des Zylinderüberzuges und des Kolbenringes wird eine I^ ge Lebensdauer des Kotors gewährleistet.

Zum besseren Verständnis der Neuerung werden Ausführungsbeispiele derselben nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 im Schnitt einen Teil eines neuerungsgemäß ausgebildeten Verbrennungsmotors,

Fig. 2 ein Kurvenbild zur Darstellung des Verschleißverhaltens von Kolbenringen und

Fig. 3 ein Kurvenbild zur Darstellung der Beziehung

zwischen der Reibungskraft und dem Berührungsdruck bei der Verwendung des Kolbenringes gemäß der Neuerung an einer Zylinderwandung mit einem Metallüberzug aus durch Drahtexplosionsspritzen von Stahl und einem verschleiß- und freßfesten Material aufgetragenen Schichten.

Die Innenwandung des Zylinders 1 des in Fig. 1 gezeigten Verbrennungsmotors wird von einem überzug 2 gebildet. Ein in dem Zylinder 1 hin- und herbewegbar angeordneter Kolben 3 trägt Kolbenringe 4, die mit der Oberfläche des Überzuges 2 in Gleitberührung stehen. Der Metallüberzug ist nach dem Verfahren gemäß

der US-PS 4 044 217 hergestellt worden und besteht aus durch Drahtexplosionsspritzen aufgetragenen, miteinander abwechselnden Schichten aus Stahl einerseits und einem verschleiß- und freßfesten Material andererseits, das aus Molybdän, einer Wolfram-Molybdän-Legierung, Wolfram, Chrom, Nickel oder Titan bestehen kann. Die Kolbenringe 4 bestehen aus graphitiertem Gußeisen, insbesondere aus Gußeisen mit Kugelgraphit. Die Kolbenringe 4 können nitriert oder phosphatiert oder mit Polytetrafluorethylen überzogen sein.

Zum Nachweis der durch die Neuerung erzielbaren Vorteile sind Versuche mit Motorzylindern durchgeführt worden, deren Innenwandung von Metallüberzügen gebildet waren, die gemäß der Lehre der vorgenannten US-PS unter Verwendung von Molybdän als dem verschleiß- und freßfesten Material hergestellt worden waren. Es zeigte sich, daß der Metallüberzug des Motorzylinders nach dem Lauf mit den üblichen Kolbenringen aufgerauht war, während nach dem Lauf mit den neuerungsgemäßen Kolbenringen keine Schädigung des Motorzylinders erkennbar war.

Das Verschleißverhalten der Kolbenringe während der Prüfungen ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei erkennt man, daß durch die Kombination des Motorzylinders mit dem neuerungsgemäßen Kolbenring der Verschleiß stark verringert werden kann. Anstatt direkt auf dem Zylinderkörper kann der Metallüberzug 2 des Motorzylinders natürlich auf einer in dem Zylinder sitzenden Zylinderbuchse vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist die zwischen dem mit einer Geschwindigkeit von 5 m/sek. bewegten Kolben und dem Zylinder wirksame Reibungskraft bei verschiedenen Kontaktdrücken dargestellt. Aus den Versuchsergebnissen erkennt man, daß das Gußeisen mit Kugelgraphit hinsichtlich der Reibungskraft ein viel besseres Verhalten zeigt und daher auch viel freßfester ist als das Gußeisen

mit Lamellengraphit. Das Gußeisen mit Kugelgraphit ist auch hinsichtlich der Schmieröl-Haltewirkung dem Gußeisen mit Lamellengraphit vorzuziehen.

Die Neuerung ist auf aie vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, da diese im Rahmen des Nauerungsgadankens abgeändert werden können.

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Claims

3c..utzansprüche

1. Verbrennungsmotor,dadurch gekennzeichnet , c".aß ein Zylinder, dessen Innenwandung von einem Überzug aus durch Drahtexplosionsspritzen aufgetragenen, miteinander abwechselnden Schichten aus Stahl und einem verschleiß- und freßfesten Material besteht, mit mindestens einem Kolbenring aus graphitiertem Gußeisen kombiniert ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenring aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenring eine nitrierte Oberfläche hat.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenring eine phosphatierte Oberfläche hat.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenring mit Polytetrafluorätnylen überzogen ist.

$. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das verschleiß-

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und freßfeste Material aus Molybdän, einer Mclybdän-Vvolfram-Legierung, Wolfram, Chrom, Nickel oder Titan besteht.

7. Kolbenring für Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet , daß er aus graphitiertem Gußeisen besteht.

6. Kolbenring für Verbrennungsmororen, dadurch gekennzeichnet , daß er aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.

9. Kolbenring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß er eine nitrierte Oberfläche besitzt.

10. Kolbenring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß er eine phosphatierte Oberfläche besitzt.

11. Kolbenring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß er mit Polytetrafluoräthylen überzogen ist.