EP0073024B1 - Mehrschichtige Wand eines hohlen Körpers und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Mehrschichtige Wand eines hohlen Körpers und Verfahren zur Herstellung derselben Download PDF

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EP0073024B1 EP82107582A EP82107582A EP0073024B1 EP 0073024 B1 EP0073024 B1 EP 0073024B1 EP 82107582 A EP82107582 A EP 82107582A EP 82107582 A EP82107582 A EP 82107582A EP 0073024 B1 EP0073024 B1 EP 0073024B1
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrschichtige Wand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Wand.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine anfangs genannte mehrschichtige Wand zu schaffen, die thermisch und mechanisch hoch belastbar und, wenn erwünscht, gut wärmeisolierend ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß die mehrschichtige Hohlkörperwand wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben auf gebaut ist.
  • Die dort genannte keramische Innenschicht bzw. deren keramischer Werkstoff ist also von der Art, daß sie bzw. er große Temperaturen und/oder großen Verschleiß bzw. große Reibung ertragen kann. Die dort genannte
  • Halteschicht bzw. deren faserverstärkter Werkstoff ist von der Art, daß sie bzw. er der Wand große Festigkeit oder Festigkeiten anderer Art als die Verschleißfestigkeit verleiht, insbesondere große Zugfestigkeit, vorzugsweise zur Aufnahme eines Drucks eines im Innenraum des hohlen Körpers befindlichen Fluids. Die betreffenden Zugkräfte (sie weisen beim hohlen Umdrehungskörper in Umfangsrichtung) werden von Verstärkungsfasern dieser Halteschicht aufgenommen, die dann durch diese Zugkräfte unter Faserlängszugspannung stehen. Solche Verstärkungsfasern sind insbesondere Umfangsfasern, d. h. in Umfangsrichtung gewickelte bzw. verlaufende Verstärkungsfasern. Auch schräg zur Umfangsrichtung verlaufende, sich kreuzende Verstärkungsfasern können vorgesehen werden. Es soll die keramische Innenschicht durch diese Halteschicht unter Druckvorspannung (die betreffenden Druckkräfte weisen beim hohlen Umdrehungskörper in Umfangsrichtung) gesetzt sein, so daß wesentlich höhere Innendrücke ertragen werden als bei einem hohlen Körper, dessen Wand nur aus keramischem Werkstoff besteht. Die keramische Innenschicht ist dann also bei Innendruck nicht zu sehr auf Zug belastet, was sie evtl. nicht aushalten würde. Die genannte Druckvorspannung kann auch so groß gemacht werden, daß die keramische Innenschicht bei kleineren Innendrücken nur unter Druckspannung steht; Druckspannung kann sie besser ertragen als Zugspannung. Ferner kann diese Halteschicht einen hohen Elastizitätsmodul, eine äußerst geringe Wärmedehnung und eine relativ große Temperaturbeständigkeit aufweisen. Zur Wärmeisolierung ist die genannte Isolierkeramik-Zwischenschicht zwischen den beiden anderen genannten Schichten vorgesehen. Durch diese Zwischenschicht kann die Wärmeleitung nach außen vermindert werden und somit die Wärme innen gehalten und auch eine Überhitzung der Halteschicht und eine Abnahme der Festigkeit der Halteschicht verhindert werden. Dank dieser Zwischenschicht läßt sich die Wand bei thermischer Belastung mit geringer Kühlleistung auf einer für den Werkstoff der Halteschicht erträglichen Temperatur halten.
  • Ausbildungen und Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Wand sind insbesondere in den Unteransprüchen 2 bis 6 aufgeführt.
  • Für den Anspruch 2 gilt ebenfalls all das, was über die Wand bzw. ihre drei Schichten im Anschluß an die Angabeder Erfindung, d. h. an den diesbezüglichen Hinweis auf das Kennzeichen des Anspruchs 1 ausführlich ausgeführt ist, nur daß jetzt die metallische Halteschicht bzw. deren Metall von der Art ist, daß sie bzw. das Metall nun der Wand große Festigkeit oder Festigkeiten anderer Art als die Verschleißfestigkeit verleiht, insbesondere große Zugfestigkeit, und nur daß jetzt die genannten Zugkräfte von dieser metallischen Haiteschicht aufgenommen werden können und die keramische Innenschicht durch diese metallische Halteschicht unter eine genannte Druckvorspannung gesetzt werden kann. Ferner sind bei der Halteschicht aus Metall die Festigkeit, z.B. die Zugfestigkeit, der Elastizitätsmodul und die Temperaturbeständigkeit öfter kleiner und ist dort die Wärmedehnung öfter größer als bei faserverstärkten Werkstoffen, was auch für hochwarmfesten Stahl als bevorzugtes Halteschicht-Metall - siehe den Anspruch 4 - gelten kann. Insbesondere wegen dieser öfter kleineren Temperaturbeständigkeit und größeren Wärmedehnung ist die Isolierkeramik-Zwischenschicht vorgesehen. Die im Anspruch 3 genannten keramischen Werkstoffe der keramischen Innenschicht weisen hohe Temperaturfestigkeit und hohe Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit auf, undsiehe den Anspruch 5 - kohlenstoffaserverstärkter Graphit, für die Halteschicht, weist große Zugfestigkeit auf. Die im Anspruch 6 angegebenen Werkstoffe für die Zwischenschicht sind gut wärmeisolierend. Der faserverstärkte Werkstoff (Einbettungswerkstoff, Matrix) der Halteschicht ist insbesondere organischer Werkstoff oder Metall.
  • Die keramische Innenschicht kann insbesondere dadurch unter eine genannte Druckvorspannung gesetzt werden, daß gemäß dem Anspruch 7 vorgegangen wird. Z.B. werden also die drei Schichten als feste Hohlkörper hergestellt und der Zwischenschicht-Hohlkörper auf den Innenschicht-Hohlkörper und der Halteschicht-Hohlkörper auf den Zwischenschicht-Hohlkörper aufgeschrumpft. Dieses Verfahren ist z.B. zur Herstellung des Rohrs (siehe den Überbegriff des Anspruchs 1) geeignet. Das Verfahren ist relativ einfach durchzuführen.
  • Insbesondere bei einem komplizierter geformten hohlen Körper, aber auch z. B. bei einem Rohr, kann bezüglich der Isolierkeramik-Zwischenschicht und der Halteschicht aus Metall wie in den Ansprüchen 8, 10 und 11 angegeben vorgegangen werden. Das im Anspruch 8 genannte Aufbringen der Pulverschicht geschieht insbesondere wie im Anspruch 9 angegeben. Durch aufsintern des Metalls (Anspruch 10), insbesondere des hochwarmfesten Stahls, auf die Isolierkeramik-Zwischenschicht ergibt sich von selbst eine genannte Druckvorspannung der keramischen Innenschicht, da bei der Abkühlung nach dem Sintern die Schrumpfung des Metalls größer ist als die Schrumpfung der keramischen Innenschicht bzw. des keramischen Innenteils.
  • Die Erfindung wird insbesondere bei einer Dieselmotor-Vorbrennkammer, einer Verbrennungsmotor-Zylinderlaufbuchse, einem heißgasberührten Gehäuse oder Gehäuseteil, einem Wälzlagerring und einem Gleitlager, z. B. bei Lagerschalen desselben, als genanntem hohlem Körper angewendet. Diese Einrichtungen bzw. Teile sind thermisch und mechanisch (insbesondere durch genannten Innendruck und/ oder Reibung) erheblich belastet. Ferner ist bei ihnen meist eine gute Wärmeisolation erwünscht, insbesondere bei der genannten Vorbrennkammer und der genannten Zylinderlaufbuchse zur Kleinhaltung der Verluste des Motors.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Wand bei einer Vorbrennkammer und einer Zylinderlaufbuchse eines Dieselmotors in einem Längsschnitt dargestellt.
  • Die Vorbrennkammer 22 und die Zylinderlaufbuchse 23 sind hohle Umdrehungskörper. Die Vorbrennkammer 22 befindet sich in einer Bohrung eines Zylinderkopfs 13 aus Stahl. Sie bzw. ihre Wand besteht aus einer wärmefesten, keramischen Innenschicht 10 aus Siliziumkarbid (SiC), einer Isolierkeramik-Schicht 11 aus Magnesiumaluminiumsilikat (MAS) und einer Halteschicht 12 aus kohlenstoffaserverstärktem Graphit. Die keramische Innenschicht 10 verläuft, zur Zylinderlaufbuchse 23 hin gesehen, so, daß der Innenraum der Vorbrennkammer 22 sich zuerst kegelstumpfförmig verengt, anschließend, zur Bildung eines bauchigen Brennraums 19, sich kegelstumpfförmig erweitert und dann beckenartig zusammenzieht, um daran anschließend zylindrisch zu verlaufen. Die Halteschicht 12 bzw. also die Vorbrennkammer 22 ist außen längs den beiden Kegelstümpfen zylindrisch, um sich dann ebenfalls beckenartig zusammenzuziehen und dann zylindrisch zu verlaufen. Die genannte Zylinderkopfbohrung hat die gleiche Form und die gleichen Abmessungen.
  • Die Vorbrennkammer 22 ist, damit die Halteschicht 12 aufgebracht werden kann, aus drei axial aufeinanderfolgenden Teilen zusammengesetzt, wobei die Teilebenen beim Zusammenstoß der beiden Kegelstümpfe und beim großen Beckendurchmesser liegen. Jeweils wird die keramische Innenschicht 10 als festes Teil hergestellt, die Isolierkeramik-Zwischenschicht 11 durch Aufbringen einer Schicht sinterfähigen Isolierkeramikpulvers aus Magnesiumaluminiumsilikat (MAS) auf den keramischen Innenkörper 10 durch isostatisches Pressen oder durch Umspritzen (Spritzguß) und Sintern dieser Pulverschicht hergestellt und die Halteschicht 12 als festes Teil hergestellt und auf die Isolierkeramik-Zwischenschicht 11 aufgeschrumpft.
  • Ein Einsatzstück 14 drückt die drei Vorbrennkammer-Teile in der Zylinderkopfbohrung mittels nicht dargestellter, das Einsatzstück 14 mit dem Zylinderkopf 13 verbindender, achsparalleler Schrauben gegeneinander und gegen das Becken des Zylinderkopfs 13. Der Ausströmzylinder der Vorbrennkammer 22 ragt etwas in den Brennraum 20 des Motorzylinders hinein, weist dort auf dem Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, etwa radiale Ausströmkanäle 15 auf und geht mit seinen drei Schichten 10 bis 12 in eine also ebenfalls dreischichtige, ihn abschließende Stirnwand über.
  • Die Zylinderlaufbuchse 23 ist ein Hohlzylinderkörper und sitzt in einem Motorblock 21, mit dem, was nicht dargestellt ist, der Zylinderkopf 13 verschraubt ist. Die Zylinderlaufbuchse 23 bzw. ihre Wand besteht aus einer wärme- und verschleiß- bzw. abriebfesten, keramischen Innenschicht 16 aus Siliziumkarbid (SiC), einer Isolierkeramik-Schicht 17 aus Aluminiumtitanat (AITi03) und einer Halteschicht 18 aus hochwarmfesten Stahl. Die Schichten 16 und 17 werden einzeln als feste Teile hergestellt, und das Teil 17 wird auf das Teil 16 aufgeschrumpft. Die Halteschicht 18 wird dann durch Aufbringen eines sinterfahigen Pulvers aus hochwarmfesten Stahl auf das Teil 17 durch isostatischen Pressen oder durch Umspritzen (Spritzguß) und Sintern dieser Pulverschicht hergestellt.
  • Nachfolgend wird beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse aus SiC/MAS und Nimonic 90R angegeben. Zunächst wird ein Keramikrohr aus drucklos gesintertem SiC mit den Maßen Innendurchmesser 70 mm, Außendurchmesser 80 mm und Länge 100 mm hergestellt. Dieses Rohr wird durch Kaltisostatpressen mit einer solchen Glaspulverschicht umgeben, die durch Wärmebehandlung in eine MAS-Schicht überführbar ist. Die Herstellung eines solchen Glaspulvers wird beschrieben in "Properties of Cordierit Glass-Ceramics Produced by Sintering and Crystallization of Glass Powder" by Claes I. Helgesson in Science of Ceramics Vol. 8 1979, Seiten 347 bis 361, veröffentlicht von The British Ceramic Society. Die fertige MAS-Schicht wird spanabhebend bearbeitet, so daß ein SiC-Rohr mit einer Außenschicht von ca. 5 mm Dicke aus MAS entsteht. Dieser Verbundkörper aus keramischer Innen- und MAS-Zwischenschicht wird nun mit einer 5 mm dicken Schicht aus Kohlenstoffasern in Umfangsrichtung gewickelt und mit zur rückstandsreichen Verkokung geeignetem Harz (Phenole, Polyimide, Polyphenylene) imprägniert. Das Harz wird unter Sauerstoffabschluß (üblicherweise unter Schutzgas) bei Temperaturen bis 1000°C verkokt. Das Imprägnieren und Verkoken wird zwei bis fünf mal wiederholt. Anschließend erfolgt eine Graphitierung durch Erhitzen unter Schutzgas auf 2000°C während einer Dauer von 10 Stunden. Anstelle der Kohlefaser können auch mit Borkarbid beschichtete Borfasern zur Anwendung kommen in einer Mätrix von Aluminium, wobei vorzugsweise Aluminium 6061 F oder Aluminium 2024 F verwendet wird. In diesem Fall erfolgt eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 560° C unter einem Arbeitsdruck von 15 bar.
  • Anstelle einer faserverstärkten Halteschicht kann eine solche aus Metall aufgebracht werden.
  • Die äußere Halteschicht besteht aus wärmebeständigem Stahl wie z. B. X 10 CrNiTi 1810, Inconel 718R Oder C 263 oder Mimonic 90R. Die Verbindung der äußeren Halteschicht mit dem aus Innenschicht und Zwischenschicht bestehenden Verbundkörper erfolgt vorzugsweise durch Schrumpfen, indem ein Rohr aus Nimonic 90 mit einem Außendurchmesser von 100 mm, Innendurchmesser 90,4 mm ± 50 um, Länge 100 mm hergestellt wird, auf 600° C erhitzt wird und auf den Verbundkörper aufgeschoben wird. Beim Abkühlen erfolgt dann die Schrumpfverbindung.
  • Ein weiteres Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Vorbrennkammer läuft wie folgt ab: Es wird ein Innenteil der Vorbrennkammer aus drucklos gesintertem Si3N4 hergestellt. Danach wird eine MAS-Schicht als Zwischenschicht aufgebracht wie in dem erst beschriebenen Verfahrensbeispiel. Zur Herstellung der äußeren Halteschicht wird eine Pulverschicht aus Udimet 700R-Pulver (Korngröße
    Figure imgb0001
    45 µm) durch kaltisostatisches Pressen bei 2000 bar auf die MAS-Schicht aufgebracht. Danach erfolgt eine mechanische Bearbeitung der noch grünen Schicht auf eine Wandstärke von 6 mm. Dieser mechanischen Bearbeitung schließt sich Sintern durch Erhitzen des gesamten Körpers auf 1200°C unter Schutzgas während einer Dauer von 4 Stunden an. Dabei beträgt die aufheizgeschwindigkeit 5° C pro Minute.

Claims (11)

1. Mehrschichtige Wand eines hohlen Körpers, insbesondere Umdrehungskörpers, z. B. eines Rohrs oder Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wand auf der Belastungsseite, d. h. innen, eine wärme- und/oder verschleißfeste, keramische Innenschicht (10), eine äußere Halteschicht (12) aus faserverstärktem Werkstoff oder Metall und eine Zwischenschicht (11) aus wärmeisolierendem, keramischem Werkstoff zwischen diesen Schichten (10, 12) aufweist, wobei die Zwischenschicht auf die Innenschicht aufgeschrumpft oder aufgesintert ist.
2. Mehrschichtige Hohlkörperwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschicht (12) auf den aus Innen- und Zwischenschicht (10, 11) bestehenden Verbundkörper eine Druckvorspannung ausübt.
3. Mehrschichtige Hohlkörperwand nach anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der genannten keramischen Innenschicht (10.16) Siliziumkarbid (SiC) oder Siliziumnitrid (Si3N4) ist.
4. Mehrschichtige Hohlkörperwand nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall hochwarmfester Stahl ist.
5. Mehrschichtige Hohlkörperwand nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der faserverstärkte Werkstoff kohlenstoffaserverstärkter Graphit ist.
6. Mehrschichtige Hohlkörperwand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierende, keramische Werkstoff Lithiumaluminiumsilikat (LAS), Magnesiumaluminiumsilikat (MAS), Aluminiumtitanat (AITi03) oder pyrolytisches Bornitrid (BN) ist.
7. Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Wand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halteschicht (12,17) auf den aus Innen- und Zwischenschicht bestehenden Verbundkörper aufgeschrumpft wird.
8. Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Wand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkeramik-Zwischenschicht (11) durch aufbringen einer Schicht aus sinterfähigem Isolierkeramikpulver und Sintern derselben hergestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverschicht durch isostatisches Pressen oder durch Umspritzen (Spritzguß) aufgebracht wird.
10. Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Wand nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschicht aus Metall durch Umgießen mit dem Metall in einer Gußform hergestellt werden.
11. Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Wand nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Halteschicht aus Metall durch Aufbringen einer Schicht aus sinterfähigem Metallpulver auf den aus Innen- und Zwischenschicht bestehenden Verbundkörper und Sintern des Pulvers hergestellt wird.
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Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3311865C1 (de) * 1983-03-31 1984-11-08 Seilstorfer GmbH & Co Metallurgische Verfahrenstechnik KG, 8012 Ottobrunn Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Warmarbeits-Werkzeugform
SE461275B (sv) * 1983-07-28 1990-01-29 Mtu Muenchen Gmbh Foerfarande foer framstaellning av varmhaallfast keramik samt enligt foerfarandet framstaelld keramikkomponent
WO1987001978A1 (en) * 1984-04-04 1987-04-09 Gesenkschmiede Schneider Gmbh Multi-layer hollow body, process for its production and its application
DE3535513A1 (de) * 1985-10-04 1987-04-09 Schneider Gesenkschmiede Verwendung von hohkoerpern mit schichtaufbau
DE3412633A1 (de) * 1984-04-04 1985-11-28 Gesenkschmiede Schneider Gmbh, 7080 Aalen Hohlkoerper zum einsatz bei unterschiedlichen bedingungen
JPS60212614A (ja) * 1984-04-06 1985-10-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の副室
US4616611A (en) * 1984-10-16 1986-10-14 Ngk Insulators, Ltd. Precombustion chamber construction of internal combustion engine
DE3444406A1 (de) * 1984-12-05 1986-06-05 Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm Gegossene bauteile fuer brennkraftmaschinen mit eingegossenen bewehrungskoerpern sowie verfahren zur herstellung der verbindung zwischen den bauteilen und den bewehrungskoerpern
US4738227A (en) * 1986-02-21 1988-04-19 Adiabatics, Inc. Thermal ignition combustion system
JPS62289385A (ja) * 1986-06-09 1987-12-16 Ngk Insulators Ltd セラミツクス・金属結合体
US4742805A (en) * 1986-08-14 1988-05-10 Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
FR2614321A1 (fr) * 1987-04-27 1988-10-28 Europ Propulsion Cartouche en materiaux composites pour dispositif d'elaboration de monocristaux.
JP2718071B2 (ja) * 1988-07-21 1998-02-25 いすゞ自動車株式会社 副室式断熱エンジン
JPH0299718A (ja) * 1988-10-07 1990-04-11 Mitsubishi Motors Corp 直接噴射式ディーゼル機関の燃焼室構造
DE3837293A1 (de) * 1988-11-03 1990-05-17 Emitec Emissionstechnologie Verbundhohlkoerper
US5664327A (en) * 1988-11-03 1997-09-09 Emitec Gesellschaft Fur Emissionstechnologie Gmbh Method for producing a hollow composite members
US4993382A (en) * 1989-02-22 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Riken Insert for an indirect injection diesel engine
US5025765A (en) * 1989-04-26 1991-06-25 Isuzu Ceramics Research Institute Co. Ltd. Heat-insulated four-cycle engine with prechamber
JPH0357818A (ja) * 1989-07-27 1991-03-13 Isuzu Motors Ltd 副室の断熱構造
JP2628919B2 (ja) * 1989-10-31 1997-07-09 川崎重工業株式会社 アブレーシブタイプウオータージェット用ノズル及びその製造法
JPH0650055B2 (ja) * 1989-10-31 1994-06-29 いすゞ自動車株式会社 副室断熱エンジンの構造
JPH0467947A (ja) * 1990-07-09 1992-03-03 Nissan Motor Co Ltd 積層型複合部材
US5306565A (en) * 1990-09-18 1994-04-26 Norton Company High temperature ceramic composite
DE4332971A1 (de) * 1993-09-28 1995-03-30 Fischer Artur Werke Gmbh Verfahren zur Herstellung von ineinandergreifenden Teilen
US5687787A (en) * 1995-08-16 1997-11-18 Northrop Grumman Corporation Fiber reinforced ceramic matrix composite internal combustion engine exhaust manifold
DE19635971C2 (de) * 1996-09-05 2003-08-21 Porextherm Daemmstoffe Gmbh Wärmedämmformkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
US5915351A (en) * 1997-02-24 1999-06-29 Chrysler Corporation Insulated precombustion chamber
US6960741B2 (en) * 2002-08-26 2005-11-01 Lexmark International, Inc. Large area alumina ceramic heater
US8387599B2 (en) * 2008-01-07 2013-03-05 Mcalister Technologies, Llc Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines
US8561598B2 (en) * 2008-01-07 2013-10-22 Mcalister Technologies, Llc Method and system of thermochemical regeneration to provide oxygenated fuel, for example, with fuel-cooled fuel injectors
US8365700B2 (en) * 2008-01-07 2013-02-05 Mcalister Technologies, Llc Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control
US8074625B2 (en) * 2008-01-07 2011-12-13 Mcalister Technologies, Llc Fuel injector actuator assemblies and associated methods of use and manufacture
US8413634B2 (en) * 2008-01-07 2013-04-09 Mcalister Technologies, Llc Integrated fuel injector igniters with conductive cable assemblies
US8635985B2 (en) * 2008-01-07 2014-01-28 Mcalister Technologies, Llc Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture
US7628137B1 (en) * 2008-01-07 2009-12-08 Mcalister Roy E Multifuel storage, metering and ignition system
US8225768B2 (en) * 2008-01-07 2012-07-24 Mcalister Technologies, Llc Integrated fuel injector igniters suitable for large engine applications and associated methods of use and manufacture
DE102008057160A1 (de) * 2008-11-13 2010-05-20 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Austausch eines inneren Scheibenelements einer integral beschaufelten Scheibe
JP5718921B2 (ja) 2009-08-27 2015-05-13 マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー 複数のドライバ及び／又はイオン化制御を備える燃焼室における燃料給気の形状設定
CA2772043C (en) * 2009-08-27 2014-01-07 Mcalister Technologies, Llc Ceramic insulator and methods of use and manufacture thereof
EP2510213A4 (de) 2009-12-07 2014-07-23 Mcalister Technologies Llc Adaptives steuersystem für kraftstoffeinspritzdüsen und zünder
KR101364416B1 (ko) 2009-12-07 2014-02-17 맥알리스터 테크놀로지즈 엘엘씨 대형 엔진 적용에 적합한 일체식 연료 인젝터 점화기 및 연관된 이용 및 제조방법
CN102844540A (zh) 2010-02-13 2012-12-26 麦卡利斯特技术有限责任公司 用于自适应地冷却发动机中的燃烧室的方法和系统
US20110297753A1 (en) 2010-12-06 2011-12-08 Mcalister Roy E Integrated fuel injector igniters configured to inject multiple fuels and/or coolants and associated methods of use and manufacture
CA2788577C (en) 2010-02-13 2014-04-01 Mcalister Technologies, Llc Fuel injector assemblies having acoustical force modifiers and associated methods of use and manufacture
US8528519B2 (en) 2010-10-27 2013-09-10 Mcalister Technologies, Llc Integrated fuel injector igniters suitable for large engine applications and associated methods of use and manufacture
US8091528B2 (en) 2010-12-06 2012-01-10 Mcalister Technologies, Llc Integrated fuel injector igniters having force generating assemblies for injecting and igniting fuel and associated methods of use and manufacture
US8820275B2 (en) 2011-02-14 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Torque multiplier engines
CN103890343B (zh) 2011-08-12 2015-07-15 麦卡利斯特技术有限责任公司 用于改进的发动机冷却及能量产生的系统和方法
US8919377B2 (en) 2011-08-12 2014-12-30 Mcalister Technologies, Llc Acoustically actuated flow valve assembly including a plurality of reed valves
GB2505871A (en) * 2012-07-20 2014-03-19 Williams Grand Prix Eng Flame or heat resistant material comprising ceramic and carbon layers
US8851047B2 (en) 2012-08-13 2014-10-07 Mcallister Technologies, Llc Injector-igniters with variable gap electrode
US9169814B2 (en) 2012-11-02 2015-10-27 Mcalister Technologies, Llc Systems, methods, and devices with enhanced lorentz thrust
US8752524B2 (en) 2012-11-02 2014-06-17 Mcalister Technologies, Llc Fuel injection systems with enhanced thrust
US9169821B2 (en) 2012-11-02 2015-10-27 Mcalister Technologies, Llc Fuel injection systems with enhanced corona burst
US9115325B2 (en) 2012-11-12 2015-08-25 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for utilizing alcohol fuels
US20140131466A1 (en) 2012-11-12 2014-05-15 Advanced Green Innovations, LLC Hydraulic displacement amplifiers for fuel injectors
US9309846B2 (en) 2012-11-12 2016-04-12 Mcalister Technologies, Llc Motion modifiers for fuel injection systems
US9200561B2 (en) 2012-11-12 2015-12-01 Mcalister Technologies, Llc Chemical fuel conditioning and activation
US8800527B2 (en) 2012-11-19 2014-08-12 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for providing adaptive swirl injection and ignition
US9194337B2 (en) 2013-03-14 2015-11-24 Advanced Green Innovations, LLC High pressure direct injected gaseous fuel system and retrofit kit incorporating the same
US8820293B1 (en) 2013-03-15 2014-09-02 Mcalister Technologies, Llc Injector-igniter with thermochemical regeneration
US9562500B2 (en) 2013-03-15 2017-02-07 Mcalister Technologies, Llc Injector-igniter with fuel characterization
EP3617469A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-04 ISOLITE GmbH Sintermetall-blanket
CN111960827B (zh) * 2020-08-27 2022-08-02 哈尔滨工业大学 一种多元bcn系高熵陶瓷粉体及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE864173C (de) * 1950-03-06 1953-01-22 Porsche Konstruktionen G M B H Einspritzbrennkraftmaschine mit einer als besonderer Bauteil in den Zylinderkopf eingegossenen Brennkammer und Verfahren zur Herstellung derselben
US3960995A (en) * 1970-05-13 1976-06-01 Kourkene Jacques P Method for prestressing a body of ceramic material
BE789580A (fr) * 1971-10-02 1973-02-01 Lucas Industries Ltd Paliers en matiere ceramique
US3931438A (en) * 1971-11-08 1976-01-06 Corning Glass Works Differential densification strengthening of glass-ceramics
JPS5416012A (en) * 1977-07-07 1979-02-06 Ngk Spark Plug Co Ltd Cyclinder head for internal combustion engine with precombustion chamber
JPS5557615A (en) * 1978-10-24 1980-04-28 Toyota Motor Corp Structure of vortex chamber of internal combustion engine
JPS5922044B2 (ja) * 1978-11-06 1984-05-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の渦流室の構造
JPS5623517A (en) * 1979-08-02 1981-03-05 Toshiba Corp Sub-combustion chamber in internal combustion engine
JPS56150190A (en) * 1980-01-16 1981-11-20 Agency Of Ind Science & Technol Preparation of composite material by thermite reaction
US4341826A (en) * 1980-02-13 1982-07-27 United Technologies Corporation Internal combustion engine and composite parts formed from silicon carbide fiber-reinforced ceramic or glass matrices
US4324843A (en) * 1980-02-13 1982-04-13 United Technologies Corporation Continuous length silicon carbide fiber reinforced ceramic composites
US4346556A (en) * 1980-05-12 1982-08-31 General Motors Corporation Insulating engine exhaust port liner

Also Published As

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DE3276360D1 (en) 1987-06-25

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