DE102005022469A1 - Cylinder crankcase for internal combustion (IC) engine, is monolithically molded from hard material consisting of low-eutectic aluminum alloy added with silicon particles - Google Patents

Cylinder crankcase for internal combustion (IC) engine, is monolithically molded from hard material consisting of low-eutectic aluminum alloy added with silicon particles Download PDF

Info

Publication number
DE102005022469A1
DE102005022469A1 DE200510022469 DE102005022469A DE102005022469A1 DE 102005022469 A1 DE102005022469 A1 DE 102005022469A1 DE 200510022469 DE200510022469 DE 200510022469 DE 102005022469 A DE102005022469 A DE 102005022469A DE 102005022469 A1 DE102005022469 A1 DE 102005022469A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
cylinder
combustion engine
cylinder crankcase
silicon particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200510022469
Other languages
German (de)
Other versions
DE102005022469B4 (en
Inventor
Jörg Nutz
Franz Bäumel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE200510022469 priority Critical patent/DE102005022469B4/en
Publication of DE102005022469A1 publication Critical patent/DE102005022469A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102005022469B4 publication Critical patent/DE102005022469B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0002Cylinder arrangements
    • F02F7/0012Crankcases of V-engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0084Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/90Alloys not otherwise provided for
    • F05C2201/903Aluminium alloy, e.g. AlCuMgPb F34,37

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

A cylinder crankcase (1), formed with cylinder bores (3), is monolithically molded from hard material consisting of low-eutectic aluminum alloy added with silicon particles. The inner surface of each cylinder bore is scored using a multi-stage spiral honing process. Each piston, arranged in each bore, is formed of aluminum alloy with iron or graphite-based coating on the lateral surface. An independent claim is also included for a method of manufacturing a cylinder crankcase.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses.The The invention relates to an internal combustion engine with a cylinder crankcase according to the preamble of claim 1 and a method for producing the cylinder crankcase.

Zur Reduzierung des Gewichtes einer Brennkraftmaschine ist es allgemein bekannt, das Zylinderkurbelgehäuse aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, durch ein Gießverfahren herzustellen.to Reducing the weight of an internal combustion engine is general known, the cylinder crankcase made of light metal, in particular aluminum, by a casting process manufacture.

Zum Erreichen hoher Laufzeiten werden dem Aluminium Hartstoffe, beispielsweise Siliziumpartikel, zugegeben, die sich in der Schmelze möglichst homogen verteilen, und die auf der Oberfläche der Zylinderlaufbahn die Gegenfläche für die Kolben der Brennkraftmaschine bilden. Dazu werden üblicher Weise die Hartstoffpartikel aus der eine Matrix bildenden Aluminiumoberfläche nasschemisch oder durch ein spezialisiertes Honverfahren freigelegt.To the Achieving high maturities are the aluminum hard materials, for example Silicon particles, added in the melt as possible distribute homogeneously, and on the surface of the cylinder bore the counter surface for the Form piston of the internal combustion engine. These are becoming more common Make the hard particles from the matrix-forming aluminum surface wet-chemically or uncovered by a specialized honing process.

Bei einer Aluminium-Silizium-Legierungen liegt der sogenannte Eutektoide Punkt bei einem Siliziumanteil von etwa 11.7% vor, bei dem die Schmelz aus der flüssigen Phase direkt in die feste Phase übergeht. Dementsprechend wird eine Aluminium-Silizium-Legierungen mit der Zusammensetzung von etwa AlSi12xx als eutektisch bezeichnet, wobei xx für weitere Legierungsanteile steht, beispielsweise Cu4 (4% Kupfer) oder Mg (1% Magnesium).In an aluminum-silicon alloys, the so-called eutectoid point is present at a silicon content of about 11.7%, at which the melt from the liquid phase passes directly into the solid phase. Accordingly, an aluminum-silicon alloy with the composition of about AlSi 12 xx is referred to as eutectic, where xx stands for further alloying shares, for example, Cu 4 (4% copper) or Mg (1% magnesium).

Aluminium-Silizium-Legierungen mit einem höheren Siliziumanteil, beispielsweise AlSi17xx, werden als übereutektisch bezeichnet. Legierungen mit einem geringeren Siliziumanteil, beispielsweise AlSi9xx, werden als untereutektische Legierung bezeichnet.Aluminum-silicon alloys with a higher silicon content, for example AlSi 17 xx, are called hypereutectic. Alloys having a lower silicon content, for example, AlSi 9 xx are referred to as hypoeutectic alloy.

Dabei ist typisch, dass eine untereutektische Aluminium-Silizium-Legierung kleinere Siliziumkristalle in einer geringeren Anzahl aufweist, und eine übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung größere Siliziumkristalle in einer höheren Anzahl aufweist.there This is typical of a hypoeutectic aluminum-silicon alloy having smaller silicon crystals in a smaller number, and a hypereutectic Aluminum-silicon alloy larger silicon crystals in a higher Number has.

Dabei nimmt der Aufwand für ein zuverlässig reproduzierbares Gießverfahren sowie der Aufwand für die anschließende Bearbeitung der Zylinderlaufbahnen mit einem steigenden Anteil an Siliziumpartikeln stark zu.there takes the effort for a reliable one reproducible casting process as well as the effort for the subsequent Machining the cylinder liners with an increasing proportion of Silicon particles too strong.

Aus einer Vielzahl von Druckschriften, beispielsweise aus der DE 42 12 716 , ist bekannt, dass bei einem Zylinderkurbelgehäuse aus einer untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen separate Zylinderlaufbuchsen einzugießen sind, da Kolben aus Aluminium auf der Oberfläche einer untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen aufgrund der geringen Siliziumpartikeldichte nicht dauerhaft laufen können.From a variety of pamphlets, for example from the DE 42 12 716 , it is known that in a cylinder crankcase from a hypoeutectic aluminum-silicon alloys separate cylinder liners are cast, since aluminum pistons on the surface of a hypoeutectic aluminum-silicon alloys can not run permanently due to the low silicon particle density.

Dabei ist es im Hinblick auf ein wenige Fertigungsschritte umfassendes, und damit kostengünstiges Fertigungsverfahren vorteilhaft das Zylinderkurbelgehäuse monolithisch auszubilden, wobei die Zylinderlaufbahnen wie das Zylinderkurbelgehäuses beim Gießen aus dem selben Material entstehen.there is it in terms of a few manufacturing steps comprehensive, and thus cost-effective manufacturing process advantageous to construct the cylinder crankcase monolithic, wherein the cylinder liners as the cylinder crankcase to water made of the same material.

Ein weiterer Vorteil eines monolithischen Zylinderkurbelgehäuses besteht in der Vermeidung mechanischer Spannungen, die bei einer Verwendung von unterschiedlichen Materialien für das Zylinderkurbelgehäuse und die Zylinderlaufbahnen aufgrund der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten entstehen.One Another advantage of a monolithic cylinder crankcase consists in avoiding mechanical stresses when using of different materials for the cylinder crankcase and the cylinder liners due to the different expansion coefficients arise.

Derartige mechanische Spannungen können zu einem Verzug führen, der die dichtende Wirkung der Kolbenringe reduziert bzw. das Blowby erhöht, den Ölverbrauch und den Verschleiß fördert und letztlich den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine erhöht.such mechanical stresses can lead to a delay, which reduces the sealing effect of the piston rings or the blowby elevated, the oil consumption and promotes wear and tear ultimately increases the fuel consumption of the internal combustion engine.

Aus der Druckschrift EP1452716 ist die Herstellung eines solchen, monolithischen Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine aus einer übereutektischen Aluminiumlegierung mit der Zusammensetzung AlSi17Cu4Mg bekannt, das nach dem Kokillengussverfahren durchgeführt wird.From the publication EP1452716 is the production of such a monolithic cylinder crankcase for an engine of a hypereutectic aluminum alloy with the composition AlSi 17 Cu 4 Mg known, which is carried out by the Kokillengussverfahren.

Der wesentliche Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem hohen Aufwand, der zur Anwendung des Kokillengussverfahrens sowie zur Bearbeitung des Rohgussteils insbesondere der Zylinderlaufbahnen aufgewendet werden muss.Of the significant disadvantage of this method is the high cost, for the application of the chill casting process and for processing spent the raw casting, in particular the cylinder liners must become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses anzugeben, bei dem ein monolithisch gegossenes Zylinderkurbelgehäuse aus einer untereutektischen Aluminiumlegierung hergestellt werden kann.Of the Invention is the object of an internal combustion engine with a cylinder crankcase as well to provide a method of manufacturing the cylinder crankcase in which a monolithic cast cylinder crankcase a hypoeutectic aluminum alloy can be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 7 gelöst.These Task is achieved by the characterizing features of the independent claims 1 and 7 solved.

Nach Patentanspruch 1 ist das Zylinderkurbelgehäuse aus einer Hartstoffe enthaltenden Aluminiumlegierung hergestellt, ist die Hartstoffe enthaltende Aluminiumlegierung untereutektisch zusammengesetzt, und ist das Zylinderkurbelgehäuse zusammen mit den Zylinderlaufbahnen monolithisch gegossen.To Claim 1 is the cylinder crankcase from a hard materials containing Made of aluminum alloy, is the hard materials containing aluminum alloy hypoeutectic composite, and is the cylinder crankcase together monolithic cast with the cylinder liners.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hartstoff Siliziumpartikel bildendes Silizium ist.In an advantageous embodiment of the invention is provided the hard material is silicon particles forming silicon.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Oberfläche der Zylinderlaufbahnen eine Riefen aufweisendes Riefenstruktur eingebracht ist. Die Riefenstruktur ist vorzugsweise durch ein mehrstufiges Spiral-Gleithonverfahren entstanden.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that in the surface the cylinder barrels introduced a grooves having grooves structure is. The score structure is preferably a multi-level Spiral sliding-clay method emerged.

In einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kolben der Brennkraftmaschine aus Aluminium hergestellt sind, wobei auf die Mantelfläche der Kolben eine auf Eisen oder auf Graphit basierende Beschichtung aufgebracht ist.In one next advantageous development of the invention is provided that the Pistons of the internal combustion engine are made of aluminum, wherein on the lateral surface the piston is a coating based on iron or graphite is applied.

Die Kolben der Brennkraftmaschine tragen mindestens einen Kolbenring, dessen Oberfläche stahlnitriert ist. Der mindestens eine Kolbenring ist vorzugsweise als zweiteiliger Stahlölring ausgebildet, der beispielsweise von einer innenliegenden Schlauchfeder gegen die Zylinderlaufbahn verschoben wird.The Pistons of the internal combustion engine carry at least one piston ring, its surface is steel nitrided. The at least one piston ring is preferably as a two-part steel oil ring formed, for example, by an internal hose spring is moved against the cylinder bore.

Nach Patentanspruch 7 wird das Zylinderkurbelgehäuse gegossen, wobei als Gießverfahren das kostengünstige Sandgießen oder Druckgießen angewendet wird. Grundsätzlich kann auch hier das Kokillengussverfahren angewendet werden. Die Zylinderlaufbahnen werden durch ein vorzugsweise mehrstufiges Honverfahren bearbeitet. Als Honverfahren wird das Spiral- Gleithonverfahren verwendet.To Claim 7, the cylinder crankcase is cast, using as casting the cost-effective sand casting or die casting is applied. in principle Here, too, the chill casting process can be used. The Cylinder tracks are by a preferably multi-stage honing process processed. As a honing process, the spiral-sliding method used.

In einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zylinderkurbelgehäuse einer Wärmebehandlung T5, T6 oder T7 unterzogen wird. Die T-Nummer zeigt die aus der Wärmebehandlung resultierende Härte und ist relevant für die Elastizität. Nach der europäischer Norm bedeutet der Wärmebehandlungsparameter T6, dass das Werkstück lösungsgeglüht, abgeschreckt und warmausgelagert wird. T7 bedeutet, dass das Werkstück lösungsgeglüht, abgeschreckt und überaltert wird.In one next advantageous development of the invention is provided that the cylinder crankcase a heat treatment T5, T6 or T7 is subjected. The T number shows that from the heat treatment resulting hardness and is relevant for the elasticity. After the European Norm means the heat treatment parameter T6 that the workpiece Solution annealed, quenched and warmed up. T7 means that the workpiece is solution annealed, quenched and obsolete becomes.

In einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Siliziumpartikel von dem eine Matrix um die Siliziumpartikel bilden Aluminium eingeschlossen werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Siliziumpartikel vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine nicht aus der Aluminiummatrix freigelegt werden.In a last advantageous development of the invention is provided that the silicon particles from the one matrix around the silicon particles make aluminum are included. It is envisaged that the Silicon particles before the commissioning of the internal combustion engine not be exposed from the aluminum matrix.

Das Zylinderkurbelgehäuse der Bennkraftmaschine, das nach dem beschriebenen Verfahren herbestellt wird, weist sehr geringe Herstellungskosten auf und zeichnet sich durch geringen Ölverbrauch, geringes Blowby und geringen Verschleiß aus.The cylinder crankcase the Bennkraftmaschine that herbestellt according to the described method is, has very low production costs and stands out due to low oil consumption, low blowby and low wear.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Zylinderkurbelgehäuse sowie das Verfahren zur Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses der Brennkraftmaschine anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.in the The following is the cylinder crankcase according to the invention as well the method for producing the cylinder crankcase of Internal combustion engine based on an embodiment in connection illustrated and explained with two figures.

Es zeigen:It demonstrate:

1 die Gesamtansicht eines monolithischen Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, 1 the overall view of a monolithic cylinder crankcase of an internal combustion engine,

2 die schematische Darstellung einer mikroskopischen Aufnahme von der Oberfläche der Zylinderlaufbahn des Zylinderkurbelgehäuses. 2 the schematic representation of a microscopic image of the surface of the cylinder bore of the cylinder crankcase.

Ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine wird aus einer untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gegossen, die aus 88% Aluminium, 9% Silizium und 3% Kupfer, kurz AlSi9Cu3, besteht. Die Herstellung erfolgt kostengünstig in einem Sandgussverfahren. Alternativ kann auch ein Druckgussverfah ren angewendet werden. Nach dem Gießen wird das Zylinderkurbelgehäuse einer Wärmebehandlung T6 ausgesetzt, durch welche die Härte und damit die Elastizität des Zylinderkurbelgehäuses, insbesondere der Zylinderlaufbahnen, eingestellt wird.A cylinder crankcase for an internal combustion engine is cast from a hypoeutectic aluminum-silicon alloy consisting of 88% aluminum, 9% silicon and 3% copper, short AlSi 9 Cu 3 . The production is cost-effective in a sand casting process. Alternatively, a Druckgussverfah ren can be applied. After casting, the cylinder crankcase is subjected to a heat treatment T6, by which the hardness and thus the elasticity of the cylinder crankcase, in particular the cylinder liners, is adjusted.

1 zeigt das Zylinderkurbelgehäuse 1 für eine sechszylindrige Brennkraftmaschine mit zwei v-förmig zueinander angeordneten Zylinderbänken 2. Das Zylinderkurbelgehäuse 1 ist zur Vermeidung mechanischer Spannungen monolithisch aufbaut. 1 shows the cylinder crankcase 1 for a six-cylinder internal combustion engine with two V-shaped cylinder banks arranged to each other 2 , The cylinder crankcase 1 is constructed monolithic to avoid mechanical stresses.

Die Gießform eines Zylinderkurbelgehäuses 1 ist so ausgeführt, dass die Zylinderlaufbahnen 3 im oberen Bereich von einem Wassermantel bildenden Kanälen 4 umgeben sind. Die Verbindung der nicht dargestellten Zylinderköpfe mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 erfolgt durch Verschraubungen, für die im Zylinderkurbelgehäuse 1 Bohrungen 5 ausgebildet sind, die im unteren Bereich der Zylinderlaufbahn 3 ein Muttergewinde aufweisen, welches unterhalb des von den Kanälen 4 Wassermantels angeordnet ist. Dadurch wird bewirkt, dass beim Verschrauben der Zylinderköpfe mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 keinen Verzug im Bereich der Zylinderlaufbahnen 3 entsteht.The casting mold of a cylinder crankcase 1 is designed so that the cylinder liners 3 in the upper part of a water jacket forming channels 4 are surrounded. The connection of the cylinder heads, not shown, with the cylinder crankcase 1 is done by screwing, for in the cylinder crankcase 1 drilling 5 are formed, in the lower part of the cylinder bore 3 have a female thread, which is below that of the channels 4 Water jacket is arranged. This causes when screwing the cylinder heads with the cylinder crankcase 1 no distortion in the area of the cylinder liners 3 arises.

Nach dem Gießen des Zylinderkurbelgehäuses 1 werden die Zylinderlaufbahnen 3 durch ein mehrstufiges Honverfahren bearbeitet. Durch das Honen werden die Zylinderlaufbahn 3 als Gleitfläche für die aus Aluminium gefertigten Kolben ausgebildet. Dabei hat sich gezeigt, dass die Verwendung des Spiral-Gleithonens, wie es in der Druckschrift DE 196 07 774 beschrieben ist, besonders vorteilhafte Resultate im Hinblick auf den Schmiermittelverbrauch, auf die Reibwerte und auf den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ergibt.After casting the cylinder crankcase 1 become the cylinder liners 3 processed by a multi-level honing process. By honing the cylinder liner 3 designed as a sliding surface for the piston made of aluminum. It has been shown that the use of the spiral sliding hone, as described in the document DE 196 07 774 is described, particularly advantageous results in terms of lubricant consumption, results in the coefficient of friction and the fuel consumption of the internal combustion engine.

Die ebenfalls nicht dargestellten, aus Aluminium hergestellten Kolben weisen auf der Mantelfläche eine Oberflächenbeschichtung auf, die vorzugsweise auf Eisen oder auf Graphit basiert. Beispielsweise wird eine auf Eisen basierende Oberflächenbeschichtung im Siebdruckverfahren aufgebracht, die als Ferroprint bezeichnet wird. Alternativ kann eine als Ferrostan bezeichnete Oberflächenbeschichtung galvanisch aufgebracht werden.The also not shown, made of aluminum pistons have on the lateral surface one surface coating preferably based on iron or graphite. For example becomes an iron-based surface coating by screen printing applied, which is referred to as Ferroprint. Alternatively, you can a surface coating called Ferrostan galvanic be applied.

Der Kolben trägt in seinem oberen Bereich drei Kolbenringe, einen Kompressionsring, einen Zwischenring und einen Ölabstreifring. Der Kompressionsring und der Ölabstreifring bestehen aus einem chromhaltigen Stahl, dessen Chromgehalt gering gewählt ist und bei ca. 11 % liegt. Der Übergang der äußeren, die Zylinderlauffläche berührenden Seitenfläche der Kolbenringe und den dazu im Wesentlichen senkrechten Flächen der Kolbenringe ist so ausgebildet, dass Kantenausbrüche vermieden werden. Zudem kann die äußere Seitenfläche insbesondere des Kompressionsringes symmetrisch oder asymmetrisch ballig ausgebildet werden. Der Ölabstreifring ist vorzugsweise als zweiteiliger Schlauchfederring ausgebildet, beispielsweise als Dachfasenring.Of the Piston carries in its upper area three piston rings, a compression ring, an intermediate ring and an oil scraper ring. The compression ring and the oil scraper ring consist of a chromium-containing steel whose chromium content is low chosen is and is at about 11%. The transition the outer, the cylinder surface touching side surface the piston rings and the substantially vertical surfaces of the Piston rings are designed so that edge breakouts are avoided. moreover in particular, the outer side surface the compression ring formed symmetrically or asymmetrically spherical become. The oil scraper ring is preferably designed as a two-part hose spring ring, for example, as roof lobe ring.

2 zeigt ein eine mikroskopische Aufnahme von der Oberfläche einer Zylinderlaufbahn 3 des Zylinderkurbelgshäuses 1 nach der Anwedung des Spiral-Gleithonverfahrens. Dabei sind zwei unterschiedliche Arten von Ausscheidungen zu erkennen, die von einer Matrix aus Aluminium 7 eingeschlossen sind. 2 shows a micrograph of the surface of a cylinder bore 3 of the cylinder crankcase 1 after the application of the spiral sliding method. There are two different types of precipitates, that of a matrix of aluminum 7 are included.

Die Siliziumpartikel 6 bilden in geringer Dichte kleine Kristalle, die in der Figur als flächige Ausscheidungen dargestellt sind. Zudem bilden sich insbesondere durch die Wärmebehandlung T6 nadelartige Sekundärausscheidungen 9, die von Kupfer-, Kupfer-Nickel-Aluminiden sowie von Siliziumkarbiden gebildet werden. Durch das Spiral Gleithonen weist die Zylinderlaufbahn 3 eine charakteristische Riefenstruktur auf, die aus sich kreuzenden, unterschiedlich tiefen Riefen 8 bestehen, die gegenüber der Zylinderachse zu beiden Seiten um den gleichen spitzen Winkel geneigt sind. Durch diese Riefenstruktur wird die Öltragfähigkeit der Zylinderlauffläche wesentlich verbessert, wodurch der Ölverbrauch, die Reibung und damit der Verschleiß beim Betrieb der Brennkraftmaschine reduziert werden können.The silicon particles 6 form small crystals in low density, which are shown in the figure as surface precipitates. In addition, in particular by the heat treatment T6 needle-like secondary precipitates form 9 , which are formed by copper, copper-nickel aluminides and silicon carbides. Due to the spiral sliding, the cylinder bore has 3 a characteristic ridge structure consisting of intersecting, different deep grooves 8th exist, which are inclined relative to the cylinder axis on both sides by the same acute angle. By this groove structure, the oil carrying capacity of the cylinder surface is significantly improved, whereby the oil consumption, friction and thus wear during operation of the internal combustion engine can be reduced.

Für eine zuverlässige Inbetriebnahme der fertig montierten Brennkraftmaschinen ist es üblich die Siliziumpartikel nasschemisch oder durch eine spezielles Honverfahren aus der Aluminiummatrix freizulegen, wobei zudem die Oberflächen der Siliziumpartikel, die mit dem Kolben in Berührung kommen, abgerundet werden. Dieser Freilegeschritt wird beim vorliegenden Herstellungsverfahren nicht durchgeführt, wodurch erhebliche Kostenvorteile entstehen.For a reliable commissioning the assembled engine is the usual Silicon particles wet-chemically or by a special honing process expose from the aluminum matrix, wherein also the surfaces of the Silicon particles that come into contact with the piston are rounded off. This clearance step is used in the present production process not done, which results in considerable cost advantages.

Zur Gewichtsoptimierung kann das Zylinderkurbelgehäuse so ausgeführt sein, dass lediglich ein Innenteil aus dem untereutektischen Aluminium gegossen wird, wobei das Innenteil die Zylinderlaufbahnen und gegebenenfalls einen Teil der Kühlwasserführungen umfasst. Dieses Innenteil wird dann beispielsweise von einem Mantel aus Magnesium umgeben.For weight optimization, the cylinder crankcase can be designed so that only one In Part is poured from the hypoeutectic aluminum, wherein the inner part comprises the cylinder liners and optionally a part of the cooling water ducts. This inner part is then surrounded, for example, by a shell of magnesium.

Durch das Zylinderkurbelgehäuse, das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wird, werden die Herstellungskosten der Brennkraftmaschine reduziert, wobei zugleich der Schmiermittelverbrauch, die Reibwerte und damit der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine reduziert wird.By the cylinder crankcase, which is prepared by the described method, the Reduced manufacturing cost of the internal combustion engine, at the same time the lubricant consumption, the coefficient of friction and thus the fuel consumption the internal combustion engine is reduced.

Bezugszeichenliste: P 5622

Figure 00080001
List of Reference Numerals: P 5622
Figure 00080001

Claims (11)

Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse (1), – wobei das Zylinderkurbelgehäuse (1) aus einer Hartstoffe enthaltenden Aluminiumlegierung hergestellt ist, – wobei die Hartstoffe enthaltende Aluminiumlegierung untereutektisch zusammengesetzt ist, – und wobei das Zylinderkurbelgehäuse (1) zusammen mit den Zylinderlaufbahnen (3) monolithisch gegossen ist.Internal combustion engine with a cylinder crankcase ( 1 ), - wherein the cylinder crankcase ( 1 ) is made of an aluminum alloy containing hard materials, - wherein the aluminum alloy containing hard materials is hypoeutectic, - and wherein the cylinder crankcase ( 1 ) together with the cylinder liners ( 3 ) is poured monolithically. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartstoff Siliziumpartikel (6) bildendes Silizium ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hard material silicon particles ( 6 ) is silicon forming. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche der Zylinderlaufbahnen (3) eine Riefen (8) aufweisendes Riefenstruktur eingebracht ist, und dass die Riefenstruktur durch eine Spiralhonverfahren entstanden ist.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that in the surface of the cylinder liners ( 3 ) a scoring ( 8th ), and that the score structure was created by a Spiralhonverfahren. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben der Brennkraftmaschine aus Aluminium hergestellt sind, und dass auf die Mantelfläche der Kolben eine auf Eisen und/oder auf Graphit basierende Beschichtung aufgebracht ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pistons of the internal combustion engine are made of aluminum, and that on the lateral surface of the Piston a based on iron and / or graphite coating is applied. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben mindestens einen Kolbenring tragen, und dass der mindestens eine Kolbenring stahlnitriert ist.Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston at least one piston ring wear, and that the at least one piston ring is steel nitrided. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kolbenring als zweiteiliger Stahlölring ausgebildet ist.Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the at least one piston ring is designed as a two-part steel oil ring is. Verfahren zur Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse gegossen wird, dass als Gießverfahren ein Sandgießen, ein Druckgießen oder ein Kokillengießen verwendet wird, und dass die Zylinderlaufbahnen durch ein Honverfahren bearbeitet werden.Method for producing the cylinder crankcase after Claim 1, characterized in that the cylinder crankcase poured will that as a casting process a sand casting, a die-casting or a mold casting is used, and that the cylinder liners by a honing process to be edited. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Honverfahren ein mehrstufiges Honverfahren ist.Method according to claim 7, characterized in that that as honing process is a multi-level honing process. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Honverfahren das Spiral- Gleithonverfahren verwendet wird.Method according to claim 7 or 8, characterized that the spiral sliding method is used as the honing method. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbahnen einer Wärmebehandlung unterzogen werden, und dass die Wärmebehandlung T5, Wärmebehandlung T6 oder die Wärmebehandlung T7 angewendet wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized that the cylinder liners are subjected to a heat treatment, and that the heat treatment T5, heat treatment T6 or the heat treatment T7 is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumpartikel von dem eine Matrix um die Siliziumpartikel bilden Aluminium eingeschlossen werden, und dass die Siliziumpartikel vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine nicht aus der Aluminiummatrix freigelegt werden.Method according to one of claims 7 to 9, characterized that the silicon particles from the one matrix around the silicon particles form aluminum, and that the silicon particles not before starting up the internal combustion engine from the aluminum matrix be exposed.
DE200510022469 2005-05-14 2005-05-14 Internal combustion engine with a cylinder crankcase Expired - Fee Related DE102005022469B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510022469 DE102005022469B4 (en) 2005-05-14 2005-05-14 Internal combustion engine with a cylinder crankcase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510022469 DE102005022469B4 (en) 2005-05-14 2005-05-14 Internal combustion engine with a cylinder crankcase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005022469A1 true DE102005022469A1 (en) 2007-01-18
DE102005022469B4 DE102005022469B4 (en) 2011-05-05

Family

ID=37563256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510022469 Expired - Fee Related DE102005022469B4 (en) 2005-05-14 2005-05-14 Internal combustion engine with a cylinder crankcase

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005022469B4 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007007684A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-28 Audi Ag Method for manufacturing mechanically processed cast workpiece with exact geometrical structure, involves setting of target parameters to determine accurate geometrical structure of workpiece
WO2009112177A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Daimler Ag Cylinder crankcase, and method for the production thereof
FR2932849A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Crankcase for operating heat engine of vehicle, has curvilinear striations whose inclination angle with surfaces of cylindrical wall continuously increases from bottom dead point zone of piston to top dead point zone of piston
CN102678369A (en) * 2011-03-08 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Linerless engine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9863030B2 (en) * 2015-03-02 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC Stress relief of mechanically roughened cylinder bores for reduced cracking tendency

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4009714A1 (en) * 1990-03-27 1991-10-02 Kolbenschmidt Ag SINGLE CYLINDER OR MULTI-CYLINDER BLOCK
DE4240050A1 (en) * 1992-11-28 1994-06-01 Mahle Gmbh Piston-cylinder device of an internal combustion engine
DE19607774B4 (en) * 1996-03-01 2005-07-14 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Method for honing inner surfaces of a cylinder and cylinder
DE19627926A1 (en) * 1996-07-11 1998-01-15 Ks Aluminium Technologie Ag Process for machining cylinder liners
DE10019794C2 (en) * 2000-04-20 2002-08-29 Federal Mogul Friedberg Gmbh Wire for wire arc spraying process and its use

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007007684A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-28 Audi Ag Method for manufacturing mechanically processed cast workpiece with exact geometrical structure, involves setting of target parameters to determine accurate geometrical structure of workpiece
WO2009112177A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Daimler Ag Cylinder crankcase, and method for the production thereof
FR2932849A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Crankcase for operating heat engine of vehicle, has curvilinear striations whose inclination angle with surfaces of cylindrical wall continuously increases from bottom dead point zone of piston to top dead point zone of piston
CN102678369A (en) * 2011-03-08 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Linerless engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005022469B4 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4438550C2 (en) Process for producing a cylinder liner cast from a hypereutectic aluminum-silicon alloy into a crankcase of a reciprocating piston machine
DE112004001160B4 (en) Aluminum alloy for a cast engine block, cast cylinder block for an internal combustion engine, and use of the aluminum alloy
DE19523484C2 (en) Method for producing a cylinder liner from a hypereutectic aluminum / silicon alloy for casting into a crankcase of a reciprocating piston machine and cylinder liner produced thereafter
DE19801074C2 (en) Process for the production of a layer composite material for sliding elements
DE3135943C2 (en) Aluminum-silicon alloys and processes for their manufacture
DE3725495C2 (en)
EP0449356A1 (en) Single or multi-cylinder block
DE102009049323A1 (en) Internal combustion engine with a crankcase and method for producing a crankcase
EP0871791B1 (en) Process for manufacturing cylinder liners
DE19810309B4 (en) Pressure ring, in particular piston ring for aluminum cylinder and method for its production
EP1444421B1 (en) Method for the production of a valve seat
EP2214850B1 (en) Method for producing cylinder liners for insert casting use of a motor block
DE60003221T2 (en) CAST IRON ALLOY
DE102012203432A1 (en) Engine without cylinder liner
DE102005022469B4 (en) Internal combustion engine with a cylinder crankcase
EP0759519A2 (en) Piston ring for internal combustion engine
DE2418389A1 (en) ALUMINUM ALLOY FOR COMBUSTION ENGINE AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION
WO2005038073A2 (en) Cylinder lining comprising an exterior coating of two layers and method for sealing or embedding said lining to form a composite body
DE10049598A1 (en) Production of a cast iron material used e.g. in the production of piston rings comprises forming a melt, producing a blank with a white cast structure, and holding the blank
DE102004013181B3 (en) Piston for an internal combustion engine, method of manufacturing a piston, and use of a copper alloy to make a piston
DE102012203570A1 (en) Cast light metal piston, especially an aluminum piston
DE4434576A1 (en) Cylinder for internal combustion engine
EP0704613A1 (en) Compositely cast cylinder or cylinderblock
DE102007010839B4 (en) A method of manufacturing a piston and piston having an annular reinforcement comprising a plurality of reinforcing segments
DE2408276A1 (en) Piston and cylinder of aluminium-silicon alloy for IC engines - have projecting primary silicon crystals constituting wear surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
8110 Request for examination paragraph 44
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110806

R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee