KR20050046003A - Combination of cylinder linings consisting of a light-metal alloy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차 엔진 공학에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 실린더 블록 또는 왕복 피스톤 내부 연소 엔진의 크랭크실에 주조(cast)되는 실린더 라이너에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to automotive engine engineering, and more particularly to a cylinder liner cast in a crankcase of a cylinder block or reciprocating piston internal combustion engine.
근래에, 무게를 줄이기 위해 실린더 블록 또는 내부 연소 엔진의 크랭크실은 통상적으로 알루미늄 합금으로 만들어지고 있다. 그러나, 좋은 주조성과 가공성(working properties)을 가지는 저비용의 알루미늄 합금은 상대적으로 약한 내열성 및 실린더 구멍의 피스톤 가동면(running surface)에서 약한 내마모성을 가지고 있다. 결과적으로, 이런 형태의 가동면들은 피스톤링을 가지는 피스톤의 직접적인 가동(running) 부재로 적합하지 않다.In recent years, to reduce weight, the crankcase of a cylinder block or internal combustion engine is usually made of aluminum alloy. However, low cost aluminum alloys with good castability and working properties have relatively weak heat resistance and weak wear resistance at the piston running surface of the cylinder bore. As a result, these types of moving surfaces are not suitable as direct running members of pistons with piston rings.
표면에서 가동하는 피스톤의 내마모성을 증가시키기 위해서, 예를 들면 과공정(hypereutectic) 알루미늄-실리콘 합금으로 만들어진 실린더 라이너들이 이용되고 있다.In order to increase the wear resistance of the piston running on the surface, cylinder liners made of, for example, hypereutectic aluminum-silicon alloys are used.
실린더 블록 또는 크랭크실에서 실린더 라이너들 고정시에 문제점 발생으로 인해, 실린더 라이너들이 미끌어지거나 회전할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 라이너들은 특히 프레싱(pressing) 결합 또는 열적 결합에 의해서 완전히 규격화된 실린더 블록으로 장착되거나 또는 실린더 블록을 주조하는 동안에 알루미늄 합금이 라이너들 주위로 주조되는 방식이 소개되어 있다. 이러한 방식에 따르면, 실린더 라이너는 바람직한 제작 과정을 거쳐 주조된다고 할 수 있다.Due to problems in securing the cylinder liners in the cylinder block or crankcase, the cylinder liners are not able to slide or rotate. In order to solve this problem, a method has been introduced in which the liner is mounted in a cylinder block that is fully standardized, in particular by pressing or thermal bonding, or where an aluminum alloy is cast around the liners while casting the cylinder block. In this way, the cylinder liner can be said to be cast through the desired manufacturing process.
실린더 라이너를 주조할 때, 지금까지 라이너들은 각각 예를 들면 원뿔형의 중심 슬리브관에 장착되는 방법으로 크랭크실의 주조금형(casting mold)내에 놓였으며, 알루미늄 합금이 그 라이너의 주위에 주조되었다. 그러나, 특별한 조치가 없으면, 이 과정은 특히 주조하는 동안에 라이너들 사이에 최소 웨브 너비를 유지해야 하는 기술적 문제를 야기한다. 예를 들면, 통상적으로 이용되는 압력 다이 캐스팅(pressure die-casting)의 경우에, 라이너들 사이의 간격을 적어도 수 밀리미터(통상적으로는 2-3mm)유지하며, 용탕(melt)으로 라이너들 사이의 공간을 충분히 채우는 것을 보장하고, 라이너가 실린더 블록에서 고정됨을 보장하기 위해서 용탕이 내각된 후에 라이너들은 미끌어지거나 회전할 수 없다. 이런 방식은 특히 이 목적을 위해 덜 빈번히 이용되는 중력 다이캐스팅(gravity die-casting) 및 사형캐스팅(sandcasting)과 같은 느리게 채우는 캐스팅(slow-filling casting) 과정들에 대해 적용되고, 라이너들이 완전히 주조되도록 라이너들 사이에서 매우 큰 간격이 유지되어야만 하는 경우에도 적용된다.When casting a cylinder liner, so far the liners have each been placed in a casting mold of the crankcase, for example by mounting in a conical center sleeve, and an aluminum alloy has been cast around the liner. However, without special measures, this process creates a technical problem of maintaining a minimum web width between liners, especially during casting. For example, in the case of commonly used pressure die-casting, the spacing between the liners is maintained at least several millimeters (usually 2-3 mm), and the melt between the liners is melted. The liners cannot be slipped or rotated after the melt has been cabinetd to ensure sufficient fill of space and to ensure that the liner is secured in the cylinder block. This approach is particularly applicable for slow-filling casting processes, such as gravity die-casting and sandcasting, which are less frequently used for this purpose, and the liner so that the liners are fully cast. This also applies where very large gaps must be maintained between them.
내부 연소 엔진들을 제작할 때, 실린더 구멍의 중심 사이 간격은 엔진 설계에 있어서 중요한 요소이고, 이 요소의 변화는 중대한 디자인의 변화를 일으킨다. 이런 어려움을 피하기 위해서, 실제로 실린더 구멍 중심 사이의 간격은 준상수(quasi-constant) 매개변수(parameter)로 간주된다. 동일한 제한들이 실린더 블록의 전체 길이에 가해지고, 최대 가능한 피스톤 스트로크(stroke)를 미리 결정함으로써 실린더 블록으로 주조하는 라이너들의 최대 길이에도 가해진다. 이것은 주조에 필요하며 실린더 공간의 지름을 제한하는 라이너들 사이의 최소 간격 때문에 불리한 제한이 주어진 엔진 디자인으로 달성될 수 있는 최대 변위(displacement)에 가해진다.When building internal combustion engines, the spacing between the centers of the cylinder holes is an important factor in engine design, and changes in this element cause significant design changes. To avoid this difficulty, the spacing between the cylinder bore centers is actually considered a quasi-constant parameter. The same limitations apply to the entire length of the cylinder block, and also to the maximum length of the liners casting into the cylinder block by pre-determining the maximum possible piston stroke. This is applied to the maximum displacement that is necessary for casting and that can be achieved with an engine design given the disadvantageous limitations due to the minimum spacing between the liners limiting the diameter of the cylinder space.
또한, 만약 실린더 블록으로 주조된 라이너들 사이의 간격이 작다면, 라이너들 사이의 웨브(web) 지역의 세기(strength)가 감소된다. 이것은 공지된 것처럼, 특히 내부 연소 엔진이 작동할 때 높은 비틀림 하중을 견뎌야만 하는 실린더 크랭크실의 비틀림 강성에 대해서도 마찬가지이다. 특히 내부 연소 엔진이 고속으로 가동하고 있을 때, 실린더 라이너들 사이의 웨브 영역에서 틈 또는 깨짐의 위험이 발생하며, 그런 위험들은 대부분의 심각한 상황에서 라이너들의 분해를 일으켜서, 결과적으로 엔진의 결함을 일으킬 수 있다.Also, if the spacing between the liners cast into the cylinder block is small, the strength of the web area between the liners is reduced. This is true as is known, especially for the torsional rigidity of the cylinder crankcase, which must withstand high torsional loads when the internal combustion engine is operating. Particularly when the internal combustion engine is running at high speeds, there is a risk of cracks or cracks in the web area between the cylinder liners, which in most serious situations will cause the liners to break down, resulting in engine failure. Can be.
근래의 내부 연소 엔진에서 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 위치하는 실린더 헤드 개스킷은 연소 챔버내의 고온 및 고압으로 인해 부가된 부하량의 영향을 받는다. 그러므로 누수를 피하기 위해서, 실린더 헤드는 충분히 강한 힘으로 실린더 블록으로 눌러져야 하지만("prestressed"), 과도한 압축력은 실린더 헤드 또는 실린더 블록의 원하지 않는 변형을 생기게 할 수 있다. 특히, 실린더 헤드의 고 압축력은 실린더 헤드 개스킷 하부 물질의 변형을 촉진한다("compression creep"). 이런 효과는 누수들이 특히 실린더 중심 사이의 간격들이 작은 곳인 실린더 헤드 개스킷의 비드(bead)들 밑의 웨브들 영역에서 발생하며, 이런 점이 단점이다.In modern internal combustion engines, the cylinder head gasket located between the cylinder head and the cylinder block is affected by the added load due to the high temperature and high pressure in the combustion chamber. Therefore, in order to avoid leakage, the cylinder head must be pressed into the cylinder block with a sufficiently strong force ("prestressed"), but excessive compressive force can cause unwanted deformation of the cylinder head or cylinder block. In particular, the high compressive force of the cylinder head promotes deformation of the cylinder head gasket underlying material (“compression creep”). This effect occurs in the area of webs under the beads of the cylinder head gasket where leaks are particularly small between the centers of the cylinders, which is a disadvantage.
게다가, 실린더 블록들로 라이너들을 주조하는데 이용된 과정들은 또한 종종 중심 슬리브관에 장착되었던 라이너들이 위치에 충분히 안전하게 고정될 수 없는 문제를 야기하며, 따라서 주조 과정 동안 움직이고, 실제로 파편이 발생한다.In addition, the processes used to cast liners into cylinder blocks also often cause the problem that the liners that were mounted to the center sleeve tube cannot be securely secured in place sufficiently, thus moving during the casting process, and in fact debris occurs.
독일 특허 공보 696 11 751 T2는 탄성의 실리콘 접착제에 의해 결합된 라이너들을 포함하는 라이너 정렬이 캐이싱 블록들로 주조되는 실린더 블록들을 제작하는 과정을 개시하고 있다. 라이너 정렬에서, 실린더 라이너들은 실린더 라이너들이 향하는 방향에서 서로를 향해 상대적으로 움직일 수 있다.German Patent Publication 696 11 751 T2 discloses a process for manufacturing cylinder blocks in which a liner alignment comprising liners bonded by an elastic silicone adhesive is cast into casing blocks. In liner alignment, the cylinder liners can move relative to one another in the direction in which the cylinder liners face.
독일 특허 공보 963 04 718 T2 및 독일 특허 공보 692 18 395 T2는 실린더 라이너들을 포함하는 이음매가 없는(monolithically) 주조 실린더 라이너 정렬을 개시하고 있다.German Patent Publication 963 04 718 T2 and German Patent Publication 692 18 395 T2 disclose a monolithically cast cylinder liner alignment comprising cylinder liners.
도 1은 본 발명에 따른 실린더 라이너들의 조합체의 사시도이다.1 is a perspective view of a combination of cylinder liners according to the present invention.
도 2는 냉각 통로들을 가지지 않고(도 2의 a) 두 개의 다른 형태의 냉각 통로들을 가지는(도 2의 b,c) 결합전의 실린더 라이너들의 종단면축에 수직인 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder liners prior to engagement without cooling passages (a of FIG. 2) and with two different types of cooling passages (b, c of FIG. 2).
도 3은 결합 심의 방법에 의해 결합된 결합후의 실린더 라이너들의 종단면에 수직인 단면도이다.3 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal section of the cylinder liners after engagement, joined by the method of engagement shims.
도 4는 통로 공동 섹션(도 4의 a) 또는 두 실린더 라이너들 사이에 위치된 통로(도 4의 b)를 형성하는 스페이서 종단면 섹션을 가지는 결합 후 실린더 라이너들의 종단면축에 수직인 단면도이다.4 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder liners after engagement with a spacer longitudinal section forming a passage cavity section (a in FIG. 4) or a passage (b in FIG. 4) positioned between two cylinder liners.
본 발명의 목적은 배경기술에 요약된 것처럼 실린더 블록에 실린더 라이너들을 주조하는 종래 기술의 문제점을 극복하는데 있다.It is an object of the present invention to overcome the problems of the prior art of casting cylinder liners to a cylinder block as outlined in the background.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 내부 연소 엔진의 실린더 블록으로 주조하기 위해 단단한 상태인 경금속 합급으로 만들어진 미리 제조된 실린더 라이너의 조합체를 제공하며, 실린더 블록내에서 실린더 구멍의 중심 사이 간격에 대응하는 실린더 라이너들 중심 사이 간격(center-to-center distance)을 가지고 일렬로 정렬된 다수의 실린더 라이너들은 힘(force) 장착 방법 및/또는 형태 장착 방법으로 결합된다. 그러므로, 실린더 라이너들은 공동들의 배열과 실린더 블록의 실린더 공간의 배열이 대응되는 방법으로 결합되며, 아직 추가적인 과정이 필요할 수도 있다.To achieve the above object, the present invention provides a combination of prefabricated cylinder liners made of a light metal alloy that is rigid for casting into a cylinder block of an internal combustion engine, corresponding to the spacing between the centers of the cylinder holes in the cylinder block. A plurality of cylinder liners aligned in line with a center-to-center distance between the cylinder liners are combined in a force mounting method and / or in a form mounting method. Therefore, the cylinder liners are combined in such a way that the arrangement of the cavities and the arrangement of the cylinder space of the cylinder block correspond, and further processing may still be required.
실린더 라이너들은 이미 결합되었으므로 실린더 블록 또는 라이너 둘레의 크랭크실을 주조하는 동안에 실린더 라이너들 사이 공간으로 임의의 용탕을 흐르게 할 필요가 없다. 그러므로, 라이너로써 주조될 실린더 라이너들 사이 간격은 보통 방식으로 라이너들을 주조할 때 필요했던 간격보다 작게 선택될 수 있다. 실린더 라이너들은 결합될 수 있으며 서로 떨어져 실린더 블록으로 주조될 수 있다. 즉 그들 사이의 간격없이, 그들 사이의 스페이서를 가지고서, 서로 접촉하는 외부 원주면을 가지거나 또는 감소된 중심 사이 간격을 가지고서, 또는 실린더 벽의 감소된 두께를 가지고서 주조될 수 있다. 특히 실린더 구멍의 소정의 중심 사이 간격을 이용할 때, 더 큰 실린더 변위를 만들기 위해서 종래 기술과 비교해 라이너들의 내부 지름이 증가하게 된다. 그러므로 더 큰 변위와 내부 연소 엔진의 고 동력(high power)이 동등한 스트로크 길이와 실린더 구멍의 중심 사이의 동등한 간격으로 달성될 수 있다. The cylinder liners are already joined so there is no need to flow any melt into the space between the cylinder liners during casting the crankcase around the cylinder block or liner. Therefore, the spacing between cylinder liners to be cast as a liner can be chosen to be smaller than the spacing required when casting the liners in the usual manner. Cylinder liners can be joined and cast into cylinder blocks away from each other. Ie without gaps between them, with spacers therebetween, with outer circumferential surfaces in contact with each other or with reduced center-to-center spacing, or with reduced thickness of the cylinder wall. Particularly when using the spacing between the predetermined centers of the cylinder holes, the inner diameter of the liners is increased in comparison with the prior art to create a larger cylinder displacement. Therefore larger displacements and high power of the internal combustion engine can be achieved with equal stroke length and equal spacing between the centers of the cylinder holes.
라이너들 사이 간격이 매우 짧거나 무시할 정도라도, 항상 실린더 라이너들은 본 발명에 따른 실린더 라이너 조합체 내에서 회전하거나 미끌어질 수 없도록 고정되는데, 이는 종래 주조 기술 제한에 상관없이 라이너들이 주조되고 있을 때 항상 라이너들이 이미 결합되어 있기 때문이다. 종래 기술이 실린더 라이너들의 충분히 안전한 결합이 주어진 라이너 사이의 매우 작은 웨브 너비를 가지며 고속인 내부 연소 엔진에서 각 라이너들의 이탈(loose) 위험을 가지고 있는 반면에, 내부 연소 엔진이 작동할 때 결합된 조합으로부터 개개의 라이너들리 이탈될 위험이 없다. 게다가, 실린더 라이너들의 단단한 조합체는 충분히 실린더 블록의 비틀림 강성을 증가시킨다.Even if the spacing between the liners is very short or negligible, the cylinder liners are always fixed such that they cannot be rotated or slipped in the cylinder liner combination according to the invention, which is always when the liners are being cast, regardless of conventional casting technology limitations Because they are already combined. Combination combined when the internal combustion engine is operating, while the prior art has the risk of loosening of each liner in a high speed internal combustion engine with a very small web width between the given liners given a sufficiently safe combination of cylinder liners. There is no risk of individual liners coming off from it. In addition, the rigid combination of cylinder liners sufficiently increases the torsional rigidity of the cylinder block.
실린더 라이너 조합체로 주조할 때의 장점은 각 라이너의 위치가 정해지고 고정되어야 하는 종래 기술과는 달리, 조합체가 단지 단위체(single unit)로써 위치가 정해지고 고정된다는 것이다. 조합체가 실린더 블록 또는 크랭크실내에서 주조될 때 조합체내에 있는 각 실린더 라이너가 움직이지 못하기 때문에, 주조될 라이너들의 상대적인 위치는 항상 동일하게 된다. 여전히 필요한 전체 조합체의 위치 설정(positioning) 및 고정하기는 종래 기술에서 각 라이너들의 경우에 구현된 것보다 더 간단하며, 더 신뢰할 만하며, 특히 더 빠르다. 이것은 실린더 블록을 생산하는 경우 폐품률을 감소시키므로, 시간이 절약되어 공정시간을 단축한다.The advantage of casting into a cylinder liner assembly is that, unlike the prior art, where each liner must be positioned and fixed, the combination is positioned and fixed as a single unit only. Since each cylinder liner in the combination does not move when the assembly is cast in the cylinder block or crankcase, the relative positions of the liners to be cast are always the same. Positioning and fixing of the entire combination still required is simpler, more reliable and especially faster than that implemented in the case of individual liners in the prior art. This reduces the scrap rate when producing cylinder blocks, thus saving time and shortening the process time.
실린더 라이너들은 결합 이음매(seam)를 가지고 통용하는 용접 과정에 의해 결합된다. 예를 들면, 레이져 빔, 전자 빔, 및 마찰 트위스트 용접 방법이 이런 목적하에 이용된다. 환언하면, 포지티브 잠김 결합(positively locking connection)에 의하여 실린더 라이너가 배타적으로 또는 추가적으로 결합되는 것이 또한 가능하다. 예를 들면, 실린더 라이너들은 종단면축을 따라서 도브테일 결합(dovetail joint)의 형태로 결합될 수 있다. 그래서, 실린더 라이너는 종단면축에 수직인 방향으로 고정된다.Cylinder liners are joined by a commonly used welding process with a joining seam. For example, laser beams, electron beams, and friction twist welding methods are used for this purpose. In other words, it is also possible for the cylinder liner to be bonded exclusively or additionally by positively locking connection. For example, the cylinder liners may be joined in the form of dovetail joints along the longitudinal axis. Thus, the cylinder liner is fixed in the direction perpendicular to the longitudinal section axis.
본 발명에 따른 실린더 라이너 조합체의 배치에서, 실린더 라이너들은 외부 원주면과 결합하는데 적합한 인접면들을 가진다. 예를 들면 조합체가 결합될 때 이 인접면은 서로 맞대어 지는 평탄부일 수도 있다. 평탄부들은 실린더 라이너들이 서로 더 밀접하게 결합될 수 있는 특별한 이점을 가진다. 따라서 실린더 구멍들의 주어진 중심 사이 간격과 주어진 세로 스트로크 및 실린더 라이너들에 요구된 최소 벽 두께를 고려할 때, 실린더 라이너의 절단면를 증가시키는 것이 가능하며 따라서 계속 라이너의 변위가 증가된다. In the arrangement of the cylinder liner combination according to the invention, the cylinder liners have adjacent surfaces suitable for engaging the outer circumferential surface. For example, the adjacent surfaces may be flat portions that face each other when the combination is combined. Flat parts have the particular advantage that the cylinder liners can be coupled more closely to each other. Thus, given the spacing between the given centers of the cylinder holes and the minimum wall thickness required for a given longitudinal stroke and cylinder liners, it is possible to increase the cut surface of the cylinder liner and thus increase the displacement of the liner.
앞서 개관한 것처럼, 실린더 라이너들은 인접 실린더 라이너들 사이의 간격을 가지거나 가지지 않거나 또는 이 거리의 감소가 있을 때 조차도 결합될 수 있다. 그래서 속이 빈 실린더 축은 주조된 라이너들의 소정의 실린더 구멍의 중심 사이 간격과 일치한다.As outlined above, the cylinder liners can be combined even with or without gaps between adjacent cylinder liners or with a decrease in this distance. The hollow cylinder axis thus coincides with the spacing between the centers of the desired cylinder holes of the molded liners.
근래의 내부 연소 엔진에서, 실린더 헤드 개스킷은 연소 챔버내에서 고온 및 고압으로 인한 매우 큰 부하량에 노출되어 있고, 결과적으로 실린더 헤드는 매우 큰 압축력을 실린더 블록에 가해야만 한다. 이에 연관되어 산출되는 결과를 피하기 위하여(예를 들면, 압축 뒤틀림), 라이너들 사이의 냉각이 물질 흐름 한계에 도달되지 않도록 함이 바람직하며, 따라서 유연한 변형이 방지될 수 있다.In modern internal combustion engines, the cylinder head gasket is exposed to very large loads due to high temperatures and high pressures in the combustion chamber, and as a result the cylinder head must exert a very large compressive force on the cylinder block. In order to avoid the results produced in this regard (eg compression distortion), it is desirable to ensure that the cooling between the liners does not reach the material flow limit, so that flexible deformation can be prevented.
이런 목적을 위해 본 발명에 따른 조합체에서, 한쪽 또는 양쪽 옆면이 열려 있으며 냉각 액체를 수송하는데 적합한 통로는 인접 실리더 라이너들 사이의 결합 영역에서 형성되는 것이 바람직할 수도 있다. 한쪽 또는 양쪽 옆면이 열린 통로를 통하여 펌프되는 결합 영역의 냉각은 실린더 헤드의 강한 프리스트레싱(prestressing)의 결과로써 물질의 유연한 변형을 방지할 수 있게 한다.In the combination according to the invention for this purpose, it may be preferable that one or both sides are open and a passage suitable for transporting the cooling liquid is formed in the joining region between adjacent cylinder liners. Cooling of the joining region, where one or both sides are pumped through the open passage, makes it possible to prevent flexible deformation of the material as a result of strong prestressing of the cylinder head.
이런 형태의 통로는 결합 영역내에 있는 인접 실린더 라이너들의 외부 원주면 중 적어도 하나에 홈이 형성되는 방식으로 배치될 수도 있다. 예를 들면, 통로를 형성하기 위해 서로 맞대어지는 홈을 가지는 인접 실린더 라이너들의 한 외부 원주면상의 홈 또는 양쪽 외부 원주면상의 홈에 의해 통로가 형성될 수도 있다.This type of passage may be arranged in such a way that a groove is formed in at least one of the outer circumferential surfaces of adjacent cylinder liners in the engagement region. For example, the passage may be formed by a groove on one outer circumferential surface of the adjacent cylinder liners or a groove on both outer circumferential surfaces having grooves that are opposed to each other to form the passage.
반대로, 결합 영역 내에서 정렬되고 고정되는 통로 공동 섹션(passage hollow section)에 의해 통로가 형성될 수 있다. 이런 형태의 통로 공동 섹션은 우선 조합체를 형성하기 위해서 결합되는 실린더 라이너들 사이에 위치되고, 그런 다음 라이너들이 결합된다. 예를 들면, 결합 이음매에 의해 인접 실린더 라이너들은 라이너들 사이에 위치한 통로 공동 섹션에 고정될 수도 있다. 게다가, 실린더 라이너들의 일렬 정렬을 따른 실린더 라이너들 사이의 간격은 통로 공동 섹션 크기에 의해 소정의 실린더 구멍의 중심 사이 간격을 맞추기 위해 변화될 수 있다. 반대로, 그것은 실린더 라이너들 사이에 정렬되고 냉각 유체를 전송하는 통로를 형성하며 공간을 유지하는 스페이서 종단면 섹션(spacer profiled section)에서는 가능하다. 스페이서 종단면 섹션은 통로 공동 섹션에 의해 배타적으로 형성된 통로 공동 섹션과는 다르며, 결합하는 라이너들의 외부 원주면의 스페이서 종단면 부분에서 통로를 형성하는데 연관된다.Conversely, the passage can be formed by a passage hollow section that is aligned and fixed within the joining region. A passage cavity section of this type is first positioned between the cylinder liners that are joined to form a combination, and then the liners are joined. For example, adjacent seam liners may be secured to a passage cavity section located between the liners by a coupling seam. In addition, the spacing between the cylinder liners along the alignment of the cylinder liners can be varied to match the spacing between the centers of certain cylinder holes by the passage cavity section size. In contrast, it is possible in a spacer profiled section, which is aligned between the cylinder liners and forms a passage for transferring the cooling fluid and maintains space. The spacer longitudinal section is different from the passage cavity section exclusively defined by the passage cavity section and is involved in forming the passageway in the spacer longitudinal section portion of the outer circumferential surface of the joining liners.
고온에 강력히 노출된 영역을 냉각하기 위해서, 라이너로써 주조되는 실린더 라이너 내에 냉각 통로는 연료가 연소 될 공간에서만 잠정적으로 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 실린더 헤드 개스킷을 결합하는 라이너들로써 주조될 실린더 라이너들의 끝 부분에서만 이런 형태의 통로가 위치되는 것이 바람직하다. 그래서, 특히 실린더 헤드 개스킷의 결합 영역이 냉각되며 실린더 헤드 개스킷 밑 부분의 물질의 압축 뒤틀림이 방지될 수 있다.In order to cool the areas strongly exposed to high temperatures, the cooling passages in the cylinder liners cast as liners are preferably located only in the space where the fuel will be burned. In particular, it is preferred that this type of passage is located only at the ends of the cylinder liners to be cast with the liners joining the cylinder head gasket. Thus, in particular, the joining area of the cylinder head gasket can be cooled and compression distortion of the material under the cylinder head gasket can be prevented.
본 발명에 따르면, 단단한 상태(phase)인 경금속 합금으로부터 형성된 실린더 라이너들은 임의로 과공정(hypereutetic) 알루미늄-실리콘 합금으로 구성될 수도 있다. 이 합금에 함유된 단단한 상태들은 실리콘에 의해 형성된다. SiC, TiO2, 또는 Al2O3 등은 알루미늄 주형내의 단단한 상대들로 이용되는데 적합한 요소들이다.According to the invention, the cylinder liners formed from the hard phase light metal alloy may optionally be composed of a hypereutetic aluminum-silicon alloy. The hard states contained in this alloy are formed by silicon. SiC, TiO 2 , or Al 2 O 3 and the like are suitable elements for use as hard counterparts in aluminum moulds.
알루미늄-실리콘 합금내에 실리콘 함유량은 전체 합금 무게의 12-40%, 17-30%가 바람직하고, 25%는 더 바람직하다. The silicon content in the aluminum-silicon alloy is preferably 12-40%, 17-30% of the total alloy weight, more preferably 25%.
예를 들면 라이너로써 주조될 과공정 알루미늄-실리콘으로부터 함유된 단단한 상태인 경금속 합금으로 만들어진 실린더 라이너들은 스프레이-컴펙팅 과정(spray-compacting process)에 의해 생산된다.Cylinder liners made of a hard state light metal alloy contained, for example, from overprocessed aluminum-silicon to be cast as a liner are produced by a spray-compacting process.
냉각 통로를 형성하는 통로 공동 섹션에 이용된 물질은 쉽게 경금속 합금 예를 들면, 알루미늄으로 성형될 수 있다. 여기서 단단한 상태들을 생산하는 요소들의 과공정 양(content)은 필요없다.The material used in the passage cavity section forming the cooling passages can easily be molded into a light metal alloy, for example aluminum. There is no need for an over-process content of elements that produce solid states.
본 발명에 따른 실린더 라이너 조합체에서, 실린더 라이너들은 3-8mm의 범위의 벽 두께가 바람직하며, 특히 대략 4mm가 바람직하다.In the cylinder liner combination according to the invention, the cylinder liners are preferably wall thicknesses in the range of 3-8 mm, in particular approximately 4 mm.
조합체는 2, 3, 4, 5, 6, 또는 8개의 실린더 라이너들을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 4개로 결합된 실린더 라이너들의 조합체가 실린더 라이너들로써 4실린더 인라인 엔진(four-cylinder in-line engine)의 실린더 블록으로 주조되는 것이 가능하거나 또는 이런 형태의 이중 조합체는 V8(4 실린더 2 라인들)엔진의 실린더 블록의 라이너로써 주조되는 것이 가능하다. 대응하는 방식으로, V6엔진은 각 3개로 결합된 실린더 라이너들의 2개의 조합체들로 장착될 수 있다.The combination preferably comprises two, three, four, five, six, or eight cylinder liners. For example, a combination of four combined cylinder liners may be cast into cylinder blocks of a four-cylinder in-line engine as cylinder liners or a double combination of this type may be V8 (four cylinder two). Lines) it is possible to cast as a liner of the cylinder block of the engine. In a corresponding manner, the V6 engine can be mounted with two combinations of three coupled cylinder liners each.
실린더 블록 또는 크랭크실을 주조하는 동안 정확하고 간단한 위치 설정(positioning)를 하기 위해서, 실린더 라이너 조합체는 이 목적을 위해 조합체에 적용될 수 있는 위치 설정(positioning) 또는 지시 표시를 가지고 바람직하게 장착될 수 있다.In order to make accurate and simple positioning during the casting of the cylinder block or crankcase, the cylinder liner assembly may preferably be mounted with a positioning or indication mark that can be applied to the combination for this purpose. .
본 발명은 위에서 설명된 것 같이 본 발명에 따른 스프레이 컴팩팅, 고온 분출, 및 고온 성형에 의해 제작되었던 실린더 라이너들이 논-포지티브(non-positively) 및/또는 포지티브(positively) 결합에 의한 실린더 라이너들의 조합체를 생산하는 방법에 관한 것이다. 이런 경우에, 특히 스프레이 컴팩팅에 의해 제작된 슬러그는 300-500℃ 의 범위의 온도에서 고온 사출되며 300-450℃의 범위의 온도에서 회전 스웨이징(rotary swaging)에 의해 진행된다.The present invention provides a method for the production of cylinder liners by non-positively and / or positively bonding cylinder liners that have been produced by spray compacting, hot spraying, and hot forming according to the present invention as described above. It relates to a method of producing a combination. In this case, slugs produced in particular by spray compacting are hot injected at a temperature in the range of 300-500 ° C. and proceeded by rotary swaging at a temperature in the range of 300-450 ° C.
또한, 본 발명은 실린더 라이너들의 조합체를 주조하는 방법에 관한 것이다. 실린더 라이너의 조합체는 실린더 블록을 주조하기 위해서 주조 금형(casting mold)에 위치되며 경금속 물질이 그 주위에 주조된다. 여기에는 압력 다이 캐스팅 방법이 바람직하다. 실린더 라이너 조합체는 실린더 라이너 조합체에 가해진 위치 표시들의 방법으로 주조 금형에 위치된다. 만약 실린더 라이너 조합체가 통로와 함께 제공되었다면, 용탕에 대해 불침투하는 소금 또는 모래들이 통로속으로 도입되는 것이 바람직하다. The invention also relates to a method of casting a combination of cylinder liners. The combination of cylinder liners is placed in a casting mold to cast the cylinder block and light metal material is cast around it. The pressure die casting method is preferable here. The cylinder liner assembly is positioned in the casting mold in the manner of position indications applied to the cylinder liner assembly. If a cylinder liner combination is provided with the passageway, salt or sand impermeable to the melt is preferably introduced into the passageway.
첨부된 도면에서, 대응하는 부재는 동일한 참조 번호로 표시된다.In the accompanying drawings, corresponding members are denoted by the same reference numerals.
도 1은 실린더 블록 또는 내부 연소 엔진의 크랭크실내로 주조하기 위한 본 발명의 실린더 라이너의 조합체 (1)을 나타내는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너 (2), (3), (4)는 고정된 조합체를 형성하기 위해 외부 원주면에 직접 직렬로 실린더 블록에서 소정의 실린더 구멍 중심 사이 간격에 대응하는 실린더 라이너 축 간격을 가지고 결합된다.1 is a perspective view showing a combination 1 of a cylinder liner of the present invention for casting into a crankcase of a cylinder block or an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the cylinder liners 2, 3, and 4 correspond to the spacing between the centers of a predetermined cylinder bore in the cylinder block in series with the outer circumferential surface directly to form a fixed combination. The liner is coupled with an axial gap.
실린더 라이너들은 스프레이 컴팩팅에 의해 생산되고 전체 합금 무게의 25%정도의 실리콘을 함유한 알루미늄 실리콘 합금으로 구성된다. 실린더 라이너의 벽 두께는 4mm이다. 실린더 라이너들은 용접으로 결합된다. Cylinder liners are produced by spray compacting and consist of an aluminum silicon alloy containing about 25% of the total weight of the alloy. The wall thickness of the cylinder liner is 4 mm. Cylinder liners are joined by welding.
예를 들면 3개의 실린더 라이너들의 조합체는 V6 엔진(3 실린더 2 라인)에 대한 라이너로써 복제해서 주조하는데 적합하다.For example, a combination of three cylinder liners is suitable for replicating and casting as a liner for a V6 engine (three cylinder two lines).
도 2는 조합체를 형성하기 위해 결합된 다른 실린더 라이너들의 종단면축에 수직한 평면의 단면도이다. 도 2의 a)는 외부 원주면의 평탄부 (5)에 접하는 면을 가지는 실린더 라이너 (2), (3), (4)를 도시한다. 평탄부 (5)는 실린더 라이너들이 결합될 때 서로 맞댈수 있는 방식으로 정렬된다. 도 2의 b)는 외부 원주면에 형성된 홈(recess,7)을 가지는 실린더 라이너 (2), (3), (4)를 도시한다. 실린더 라이너들이 결합될 때 특히 냉각 유체를 수송하기 위한 통로인 공유 공동을 형성할 수 있도록 정렬된다. 도 2의 c)는 도 2의 도 b)로부터 실린더 라이너들의 변형을 도시한다. 실린더 라이너들이 서로 결합될 때 서로 맞댈 수 있게 하는 평탄부의 교대(橋臺)면 (6)을 가지며 실린더 라이너 (2), (3), (4)가 홈 (7)을 접합하는 외부 원주면내에서 제공된다.2 is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the other cylinder liners joined to form a combination. 2 a) shows cylinder liners 2, 3, and 4 having a surface in contact with the flat portion 5 of the outer circumferential surface. The flats 5 are aligned in such a way that they can engage each other when the cylinder liners are joined. 2 b shows cylinder liners 2, 3, 4 with recesses 7 formed in the outer circumferential surface. When the cylinder liners are joined, they are arranged to form a shared cavity, in particular a passage for transporting the cooling fluid. 2 c) shows a deformation of the cylinder liners from FIG. 2 b). In the outer circumferential surface of the cylinder liners 2, 3, and 4 joining the grooves 7 with alternating surfaces 6 of the flat portions, which allow the cylinder liners to engage each other when joined together. Is provided by
도 3은 도 2의 실린더 라이너들의 결합 후인 실린더 라이너들의 종단면축에 수직한 단면도이다. 도 3의 a)는 평탄부 (5)에서 결합된 실린더 라이너 (2), (3), (4)를 도시한다. 도 3에 도시된 것처럼, 각각 인접한 실린더 라이너들은 결합 이음매 (9)에 의해 결합된다. 도 3의 b)는 결합된 상태에서 홈 (7)이 제공된 실린더 라이너 (2), (3), (4)를 도시한다. 인접한 실린더 라이너들의 홈은 냉각 유체를 수송하기 위한 통로 (8)을 각각 형성한다. 인접한 실린더 라이너들은 결합 이음매 (9)에 의해 결합된다. 도 3의 c)는 교대면(6)으로 결합되는 실린더 라이너 (2), (3), (4)들을 도시한다. 각각의 인접홈 (7)은 냉각 유체를 수송하기 위한 통로 (8)를 형성한다. 실린더 라이너들은 결합 이음매 (9)에 의해 결합된다.3 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal section axis of the cylinder liners after engagement of the cylinder liners of FIG. 2. 3 a) shows the cylinder liners 2, 3, 4 combined at the flat part 5. As shown in FIG. 3, each adjacent cylinder liner is joined by a joining seam 9. 3 b shows cylinder liners 2, 3, 4 provided with grooves 7 in the engaged state. The grooves of adjacent cylinder liners each form a passage 8 for transporting cooling fluid. Adjacent cylinder liners are joined by a joining seam 9. 3 c) shows the cylinder liners 2, 3, and 4 coupled to the alternating surface 6. Each adjacent groove 7 forms a passage 8 for transporting the cooling fluid. The cylinder liners are joined by a joining seam 9.
한편으로 교대면 (6)은 도 3의 b)에 도시된 실시예와 비교해서 인접한 실린더 라이너들의 지지면을 바람직하게 증가시키며, 다른 한편으로는 주어진 일정한 깊이의 홈에 대해서 냉각 유체 수송 동안 냉각 용량을 실현할 목적으로 통로 (8)의 다른 열린 공간을 허용한다. 또한, 교대면 (6)은 실리더 라이너들 사이의 간격이 실린더 구멍들 사이의 더 작은 중심 사이의 간격과 일치되도록 하는 것이 가능하다.The alternating surface 6 on the one hand preferably increases the support surface of adjacent cylinder liners as compared to the embodiment shown in b) of FIG. 3 and on the other hand the cooling capacity during the cooling fluid transport for a given constant depth groove. Allow other open spaces of the passage 8 for the purpose of realizing this. The alternating surface 6 also makes it possible for the spacing between the cylinder liners to coincide with the spacing between the smaller centers between the cylinder holes.
도 4는 실린더 라이너들이 결합된 후, 두 실린더 라이너들 사이에 정렬된 통로 공동 섹션 (10) 또는 스페이서 종단면 섹션 (11)을 가지는 실린더 라이너들 (2), (3), (4)의 종단면축에 수직한 단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 실린더 라이너들은 두 면으로부터 통로 공동 섹션 (10) 또는 스페이서 종단면 섹션 (11)에 맞대게 하는 평탄부(5)의 형태를 갖는 인접면을 가지고 있다. 통로 공동 섹션 (10) 또는 스페이서 종단면 섹션(11)은 결합 이음매 (9)에 의해 인접한 실린더와 각각 결합한다. 각 통로 공동 섹션(11)은 냉각 유체를 수송하기 위해 통로 (8)을 형성한다. 마찬가지로, 실린더 라이너의 외부 원주면의 인접 부분과 함께 각 스페이서 종단면 섹션 (11)은 냉각 유체를 수송하기 위한 통로 (8)을 형성한다. 통로 공동 섹션 (10) 또는 스페이서 종단면 섹션 (11)의 크기는 소정의 실린더 구멍의 중심 사이 간격의 함수로써 실린더 라이너 축 사이의 간격을 조정하게 한다. 또한 냉각 유체를 수송하는 동안 달성되는 냉각 용량을 목적으로 통로의 처리량을 변화시킬 수 있다. 4 is a longitudinal section axis of cylinder liners 2, 3, 4 with passage cavity section 10 or spacer longitudinal section 11 aligned between the two cylinder liners after the cylinder liners are joined. The cross section perpendicular to the is shown. In the embodiment shown in FIG. 4, the cylinder liners have adjacent surfaces in the form of flats 5 which abut against the passage cavity section 10 or the spacer longitudinal section 11 from two sides. The passage cavity section 10 or the spacer longitudinal section section 11 respectively engage with adjacent cylinders by means of a coupling seam 9. Each passage cavity section 11 forms a passage 8 for transporting cooling fluid. Likewise, each spacer longitudinal section 11 together with the adjacent portion of the outer circumferential surface of the cylinder liner forms a passage 8 for transporting the cooling fluid. The size of the passage cavity section 10 or the spacer longitudinal section 11 allows to adjust the spacing between cylinder liner axes as a function of the spacing between the centers of a given cylinder bore. It is also possible to vary the throughput of the passage for the purpose of the cooling capacity achieved during the transport of the cooling fluid.
물론, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 특히, 본 발명의 실시예는 다른 적당한 방법으로 다른 방식들과 결합할 수 있다.Of course, the present invention is not limited to the above embodiment. In particular, embodiments of the invention may be combined with other ways in other suitable ways.
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