DE102011018281A1 - Cylinder head for internal combustion engine e.g. diesel engine, of vehicle, has exhaust gas channels defined by channel walls and extending from openings to exhaust gas outlet, where surface of channel walls is made of surface material - Google Patents

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Abstract

The head (1) has a combustion chamber wall (4) to seal a cylinder (5) of an internal combustion engine (2), where exhaust gas passes through an exhaust opening from the cylinder into an exhaust system. The head and an exhaust gas manifold are formed as a single-piece component i.e. cast part, and made of base material. Exhaust gas channels are defined by channel walls and extend from exhaust openings to an exhaust gas outlet in a side wall (7), where a surface of the channel walls is made of surface material. The surface material comprises metal, ceramics, hard material or hard material mixture, oxide or oxide compound, silicate, enamel and zircon oxygen compound. An independent claim is also included for a method for manufacturing an exhaust gas manifold.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, der eine Brennraumwand und eine Seitenwand sowie einen Abgaskrümmer mit Kanalwänden umfasst, wobei der Zylinderkopf und der Abgaskrümmer als ein einteiliges Bauteil, insbesondere Gussteil, aus einem Grundwerkstoff ausgeführt sind, wobei sich von einzelnen Auslassöffnungen in der Brennraumwand zu einem Abgasauslass in der Seitenwand erstreckende Abgaskanäle von den Kanalwänden festgelegt sind.The invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine, which comprises a combustion chamber wall and a side wall and an exhaust manifold with channel walls, wherein the cylinder head and the exhaust manifold are designed as a one-piece component, in particular casting, of a base material, extending from individual outlet openings in the combustion chamber wall an exhaust gas outlet in the side wall extending exhaust passages are defined by the channel walls.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Zylinderkopf einteilig ausgebildeten Abgaskrümmers mit einem Abgaskanal aus einem Grundwerkstoff, wobei in einer Gießform ein den Abgaskanal ausbildender Gießkern angeordnet ist und wobei der Grundwerkstoff in einem flüssigen Zustand in die Gießform eingebracht wird und in einem erstarrten Zustand von der Gießform und dem Gießkern gelöst wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing a one-piece with a cylinder head exhaust manifold with an exhaust passage of a base material, wherein in a mold, the exhaust duct forming casting core is arranged and wherein the base material is introduced into the mold in a liquid state and in a solidified Condition is solved by the mold and the casting core.

Ein Zylinderkopf der genannten Art ist aus der Druckschrift DE 10 2008 057 338 A1 bekannt. Diese zeigt einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem integral als Teil des Zylinderkopfgussteils gegossenen Abgaskrümmer. Ein Turbolader mit seinem Turbinenkörper ist direkt an einem Abgasauslass des inneren Abgaskrümmers in dem Zylinderkopf angebracht. Ein Kühlwassermantel mit zwei Pegeln in dem Zylinderkopf ist mit separaten Kühlmittelzuleitungen für den oberen und unteren Kühlmantel versehen. Die Kühlmäntel erstrecken sich über und unter dem Abgasauslass und sind einwärts der Auslassmontagefläche verbunden, um Metalltemperaturen der Montagefläche unter diejenigen des zugehörigen Turbolader-Abgaseinlassflansches zu senken.A cylinder head of the type mentioned is from the document DE 10 2008 057 338 A1 known. This shows a cylinder head of an internal combustion engine with an exhaust manifold cast integrally as part of the cylinder head casting. A turbocharger with its turbine body is attached directly to an exhaust outlet of the inner exhaust manifold in the cylinder head. A cooling water jacket with two levels in the cylinder head is provided with separate coolant supply lines for the upper and lower cooling jacket. The cooling jackets extend above and below the exhaust outlet and are connected inwardly of the outlet mounting surface to lower metal temperatures of the mounting surface below those of the associated turbocharger exhaust inlet flange.

Durch die Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf ist es möglich, die Teilezahl der Brennkraftmaschine und den benötigten Bauraum zu reduzieren. Darüber hinaus eröffnen sich Vorteile hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs, der Herstellungskosten und der Wartungsintervalle. Der Zylinderkopf, insbesondere dessen Brennraumwand, dichtet die Zylinder gegenüber der Umgebung ab und bildet einen Teil der Brennkammer. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer der Brennkraftmaschine unterliegt der Zylinderkopf hohen thermischen Belastungen. Daher ist es üblich, dass der Zylinderkopf Einrichtungen zur Kühlung aufweist.By integrating the exhaust manifold in the cylinder head, it is possible to reduce the number of parts of the internal combustion engine and the required space. In addition, there are advantages in terms of fuel consumption, manufacturing costs and maintenance intervals. The cylinder head, in particular its combustion chamber wall, seals off the cylinders from the environment and forms part of the combustion chamber. Due to the high temperatures in the combustion chamber of the internal combustion engine, the cylinder head is subject to high thermal loads. Therefore, it is common for the cylinder head to have cooling means.

Einerseits erfährt der im Zylinderkopf integrierte Abgaskrümmer durch die intensive Kühlung des Zylinderkopfs eine ebenso starke Kühlung. Dies hat zur Folge, dass dem Abgas Wärme entzogen wird. Dieser Energieverlust wirkt sich auch auf Bauteile und Vorrichtungen aus, die im Abgasweg nach dem Abgaskrümmer angeordnet sind. Die geringere Enthalpie des Abgases reduziert insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader dessen Leistung und führt zu einem geringeren Ladedruck. Andererseits befindet sich das Abgas längere Zeit im Zylinderkopf, wodurch dieser mehr Wärme aus dem Abgas aufnehmen kann und stärker erhitzt wird. Gerade bei einer Hochaufladung mit einem Mitteldruck oberhalb von ungefähr 18 bar sind der Grundwerkstoff des Zylinderkopfs und die Kühleinrichtung des Zylinderkopfs einem hohen Wärmeeintrag ausgesetzt. Der Grundwerkstoff des Zylinderkopfs ist üblicherweise eine Legierung aus Eisen, Stahl und/oder Aluminium.On the one hand, the exhaust manifold integrated in the cylinder head experiences equally strong cooling due to the intensive cooling of the cylinder head. This has the consequence that heat is removed from the exhaust gas. This energy loss also affects components and devices that are located in the exhaust path after the exhaust manifold. The lower enthalpy of the exhaust gas reduces its performance in particular in an internal combustion engine with turbocharger and leads to a lower charge pressure. On the other hand, the exhaust gas is longer time in the cylinder head, which can absorb more heat from the exhaust gas and is heated more. Especially with a supercharging with a mean pressure above about 18 bar, the base material of the cylinder head and the cooling device of the cylinder head are exposed to a high heat input. The base material of the cylinder head is usually an alloy of iron, steel and / or aluminum.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf mit einem integrierten Abgaskrümmer und ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfs der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Abkühlung des Abgases beim Durchströmen des in dem Zylinderkopf ausgebildeten Abgaskrümmers reduziert wird und der Zylinderkopf vor einer starken Erwärmung, insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit Hochaufladung, geschützt wird.Against this background, the invention has the object, a cylinder head with an integrated exhaust manifold and a method for producing a cylinder head of the type mentioned above such that the cooling of the exhaust gas is reduced when flowing through the formed in the cylinder head exhaust manifold and the cylinder head in front of a strong heating, especially in an internal combustion engine with high charging, is protected.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Zylinderkopf gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a cylinder head according to the features of claim 1. The dependent claims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Zylinderkopf vorgesehen, bei dem die Oberfläche der Kanalwände aus einem Oberflächenmaterial ausgeführt ist. Das Oberflächenmaterial unterscheidet sich von dem Grundwerkstoff, insbesondere in seiner chemischen und/oder physikalischen Zusammensetzung und/oder seinen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften. Dabei ist es günstig, dass das Oberflächenmaterial einen größeren Wärmedurchlasswiderstand aufweist als der Grundwerkstoff. Hierdurch ist es möglich, dass der Abgaskanal, neben seiner Funktion als Abgasleitung, insbesondere die Kanalwand, als Dämmelement zwischen dem Abgas und dem Zylinderkopf wirkt. So wird erreicht, dass einerseits das Abgas beim Durchströmen des in dem Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmers nicht zu stark abgekühlt wird und dass andererseits der Zylinderkopf vor einer zu starken Erwärmung geschützt wird. Hierdurch kann die Bauteilbelastung gesenkt und die Leistung eines Abgasturboladers verbessert werden.According to the invention, therefore, a cylinder head is provided, in which the surface of the channel walls is made of a surface material. The surface material differs from the base material, in particular in its chemical and / or physical composition and / or its chemical and / or physical properties. It is favorable that the surface material has a greater thermal resistance than the base material. This makes it possible that the exhaust duct, in addition to its function as an exhaust pipe, in particular the channel wall, acts as an insulating element between the exhaust gas and the cylinder head. It is thus achieved that, on the one hand, the exhaust gas does not over-cool when flowing through the exhaust manifold integrated in the cylinder head and, on the other hand, that the cylinder head is protected from excessive heating. As a result, the component load can be reduced and the performance of an exhaust gas turbocharger can be improved.

Günstig ist es, dass das Oberflächenmaterial lokal unterschiedlich stark ausgeführt ist. Da die Dämmwirkung abhängig von der Wärmeleitfähigkeit und der Schichtstärke des Oberflächenmaterials ist, kann durch eine lokale Einstellung der Stärke des Oberflächenmaterials die Dämmwirkung örtlich angepasst werden. Somit kann auf die Intensität und die Verteilung des Wärmeeintrags in dem Zylinderkopf Einfluss genommen werden. Hierdurch kann die Bauteilbelastung gesenkt und die Kühlung des Zylinderkopfs optimiert werden. Vor allem ist es möglich, bei einer Hochaufladung einen im Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmer zu nutzen, ohne dessen Vorteile hinsichtlich Bauraum, Bauteilfestigkeit, Kanalführung und Kosten aufgeben zu müssen.It is favorable that the surface material is made locally strong different. Since the insulating effect is dependent on the thermal conductivity and the layer thickness of the surface material, by a local adjustment of the thickness of the surface material, the insulation effect can be localized. Thus, the intensity and distribution of the heat input in the cylinder head Be influenced. As a result, the component load can be reduced and the cooling of the cylinder head can be optimized. Above all, it is possible to use a built-in cylinder head exhaust manifold in a supercharger, without having to give up its advantages in terms of space, component strength, channel management and costs.

Ein weiterer Vorteil ist es, dass das Oberflächenmaterial gegenüber den chemischen, thermischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Abgases resistent ist. Hierdurch ist es möglich, den Einsatz heißgaskorrosionsbeständiger, teurer Materialien zu minimieren.Another advantage is that the surface material is resistant to the chemical, thermal and / or physical properties of the exhaust gas. This makes it possible to minimize the use of hot gas corrosion resistant, expensive materials.

Für die Gestaltung des Zylinderkopfs mit integriertem Abgaskrümmer ist es günstig, dass der Abgasauslass durch eine in der Seitenwand ausgebildete Montagefläche festgelegt ist, wobei die Montagefläche zum direkten Anbringen eines Turboladers ausgelegt ist. Hierzu ist die Montagefläche aus dem Oberflächenmaterial der Kanalwände und/oder einem anderen Oberflächenmaterial, dem Montageflächenmaterial, gefertigt. Hierdurch ist es möglich, dass die Montagefläche gemeinsam und einteilig mit dem Zylinderkopf hergestellt wird und die thermischen und/oder physikalischen Anforderungen für die Aufnahme des Turboladers erfüllt.For the design of the cylinder head with integrated exhaust manifold, it is favorable that the exhaust gas outlet is defined by a mounted in the side wall mounting surface, wherein the mounting surface is designed for direct attachment of a turbocharger. For this purpose, the mounting surface is made of the surface material of the channel walls and / or another surface material, the mounting surface material. This makes it possible that the mounting surface is made together and in one piece with the cylinder head and meets the thermal and / or physical requirements for receiving the turbocharger.

Günstig ist es, dass das Oberflächenmaterial und/oder das Montageflächenmaterial aus einer Keramik, einer Zirkon-Sauerstoffverbindung, einem Metall, einem Hartstoff, einem Hartstoffgemisch, einem insbesondere kristallinen Oxid oder einer Oxidverbindung, einem Silikat, einem Email und/oder einem Gemisch der genannten Stoffe zusammengesetzt ist. Hierdurch ist es möglich, ein Oberflächenmaterial und/oder ein Montageflächenmaterial mit einer den Wärmeeintrag verzögernden, ausreichenden Dämmwirkung zu schaffen, das in dem typischen Temperaturbereich diesel- und ottomotorischer Anwendungen haftfest, thermisch wechselbeständig und korrosionsstabil ist.It is favorable that the surface material and / or the mounting surface material of a ceramic, a zirconium oxygen compound, a metal, a hard material, a hard material mixture, a particular crystalline oxide or an oxide compound, a silicate, an enamel and / or a mixture of said Substances is composed. This makes it possible to provide a surface material and / or a mounting surface material with a heat input delaying, sufficient insulation effect, which is adherent, thermally resistant to change and corrosion stable in the typical temperature range of diesel and Otto engine applications.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The object is further achieved by a method according to the features of claim 6. The dependent claims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Zylinderkopf einteilig ausgebildeten Abgaskrümmers vorgesehen, bei dem eine Oberfläche einer Kanalwand des Abgaskanals aus zumindest einem sich von dem Grundwerkstoff unterscheidenden Oberflächenmaterial gebildet wird. Hierdurch ist es möglich, den Einsatz heißgaskorrosionsbeständiger, teurer Materialien zu minimieren und zugleich den Zylinderkopf gegen den Wärmeeintrag aus dem Abgas zu dämmen.According to the invention, therefore, a method is provided for producing an integral with a cylinder head exhaust manifold, wherein a surface of a channel wall of the exhaust passage is formed from at least one different from the base material surface material. This makes it possible to minimize the use of hot gas corrosion resistant, expensive materials and at the same time to insulate the cylinder head against the heat input from the exhaust gas.

Es ist möglich, dass das Oberflächenmaterial vor, während und/oder nach der Herstellung des Zylinderkopfs aus dem Grundwerkstoff mit diesem verbunden wird. Jedoch hat es sich als besonders günstig erwiesen, dass der Gießkern vor der Positionierung in der Gießform und/oder vor dem Einbringen des Grundwerkstoffs in die Gießform mit dem Oberflächenmaterial beschichtet wird. Durch das Einbringen des Oberflächenmaterials in dem Urformprozess ist es möglich, das Oberflächenmaterial, insbesondere an der Innenkontur der Kanalwände, mit dem Grundwerkstoff zu verbinden.It is possible that the surface material before, during and / or after the production of the cylinder head from the base material is connected to this. However, it has proved to be particularly favorable that the casting core is coated with the surface material prior to positioning in the casting mold and / or prior to introducing the base material into the casting mold. By introducing the surface material in the primary molding process, it is possible to connect the surface material, in particular on the inner contour of the channel walls, with the base material.

Weiterhin ist es möglich, das Oberflächenmaterial in lokal unterschiedlichen Stärken zu beschichten, wodurch Kanalwände mit einer anforderungsspezifischen Wandstärke aus dem Oberflächenmaterial erzeugt werden können.Furthermore, it is possible to coat the surface material in locally different thicknesses, whereby channel walls with a requirement-specific wall thickness can be produced from the surface material.

Bei der Verwendung eines festen, biegeweichen Oberflächenmaterials ist es günstig, dass das Oberflächenmaterial zum Beschichten des Gießkerns auf diesen aufgelegt, insbesondere aufgewickelt wird. Bei der Verwendung eines fluiden Oberflächenmaterials wird dieses auf den Gießkern aufgetragen, beispielsweise als Bemalung oder Anstrich, und/oder aufgespritzt. Beim Aufspritzen hat es sich als günstig erwiesen, das Oberflächenmaterial nicht oder nur sehr gering zu zerstäuben. Weiterhin kann bei einem fluiden Oberflächenmaterial der Gießkern mit dem Oberflächenmaterial umgossen und/oder der Gießkern in das Oberflächenmaterial getaucht werden. Durch das Umhüllen des Gießkerns mit dem Oberflächenmaterial werden die Haftbedingungen des Oberflächenmaterials an dem Grundwerkstoff deutlich verbessert, da sich das Oberflächenmaterial schon beim Gießen des Zylinderkopfs mit dessen Grundwerkstoff verbindet. Ein mögliches Schrumpfen des Oberflächenmaterials findet nicht im Zylinderkopf, sondern vor dem Gießvorgang auf dem Gießkern statt, wodurch schrumpfungsbedingte Ablösungen des Oberflächenmaterials von dem Grundmaterial, insbesondere in der Innenkontur des Abgaskrümmers, minimiert werden.When using a solid, flexible soft surface material, it is favorable that the surface material for coating the casting core placed on this, in particular wound. When using a fluid surface material, this is applied to the core, for example as a painting or painting, and / or sprayed on. When spraying, it has proven to be beneficial to not or only very slightly to atomize the surface material. Furthermore, in the case of a fluid surface material, the casting core can be encapsulated with the surface material and / or the casting core can be dipped into the surface material. By enveloping the casting core with the surface material, the adhesion conditions of the surface material to the base material are significantly improved, since the surface material already combines during casting of the cylinder head with its base material. A possible shrinkage of the surface material does not take place in the cylinder head, but before the casting process on the casting core, whereby shrinkage caused detachment of the surface material of the base material, in particular in the inner contour of the exhaust manifold, are minimized.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 eine erste Schnittdarstellung eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs; 1 a first sectional view of a cylinder head of an internal combustion engine of a vehicle;

2 eine zweite Schnittdarstellung des in 1 beschriebenen Zylinderkopfs mit einem integrierten Abgaskrümmer; 2 a second sectional view of the in 1 described cylinder head with an integrated exhaust manifold;

3 eine schematische Darstellung einer Gießform mit einem Gießkern in einem ersten Verfahrensschritt; 3 a schematic representation of a casting mold with a casting core in a first process step;

4 eine schematische Darstellung der Gießform mit dem Gießkern in einem zweiten Verfahrensschritt; 4 a schematic representation of the casting mold with the casting core in a second process step;

5 eine schematische Darstellung der Gießform mit dem Gießkern in einem dritten Verfahrensschritt; 5 a schematic representation of the casting mold with the casting core in a third process step;

6 eine schematische Darstellung der Gießform mit dem Gießkern in einem vierten Verfahrensschritt; 6 a schematic representation of the casting mold with the casting core in a fourth process step;

7 eine schematische Darstellung der Gießform mit dem Gießkern in einem fünften Verfahrensschritt; 7 a schematic representation of the mold with the casting core in a fifth method step;

8 eine schematische Darstellung der Gießform mit dem Gießkern in einem sechsten Verfahrensschritt; 8th a schematic representation of the casting mold with the casting core in a sixth method step;

9 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines mit einem Zylinderkopf einteilig ausgebildeten Abgaskrümmers. 9 a schematic representation of a method for producing a one-piece with a cylinder head exhaust manifold.

1 zeigt einen Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine 2 mit mehreren Ventilen 3 und Zylindern 5. Der Zylinderkopf 1 hat eine Brennraumwand 4, welche den Zylinder 5 der Brennkraftmaschine 2 gegenüber der Umgebung 6 abdichtet. Weiterhin umfasst der Zylinderkopf 1 eine Seitenwand 7. In der Brennraumwand 4 ist eine Auslassöffnung 10 dargestellt, durch die Abgas aus dem Zylinder 5 in die Abgasanlage (nicht dargestellt) entweichen kann. 1 shows a cylinder head 1 an internal combustion engine 2 with several valves 3 and cylinders 5 , The cylinder head 1 has a combustion chamber wall 4 which the cylinder 5 the internal combustion engine 2 opposite the environment 6 seals. Furthermore, the cylinder head includes 1 a side wall 7 , In the combustion chamber wall 4 is an outlet opening 10 represented by the exhaust gas from the cylinder 5 in the exhaust system (not shown) can escape.

2 zeigt den Zylinderkopf mit einem integrierten Abgaskrümmer 8. Der Abgaskrümmer 8 ist in der Darstellung symbolisch durch eine gestrichelte Linie hervorgehoben. Der Zylinderkopf 1 und der Abgaskrümmer 8 sind als ein einteiliges Bauteil, insbesondere als ein Gussteil, aus einem Grundwerkstoff ausgeführt. In dem Zylinderkopf 1 erstrecken sich von den einzelnen Auslassöffnungen 10 in der Brennraumwand zu einem Abgasauslass 11 in der Seitenwand 7 Abgaskanäle 12. Die Abgaskanäle 12 sind von Kanalwänden 9 festgelegt. Die Oberfläche der Kanalwände 9 ist aus einem Oberflächenmaterial ausgeführt, welches einen größeren Wärmedurchlasswiderstand aufweist als der Grundwerkstoff. So ist es möglich, dass einerseits das Abgas beim Durchströmen des in dem Zylinderkopf 1 integrierten Abgaskrümmers 8 nicht zu stark abgekühlt wird und andererseits der Zylinderkopf 1 vor einer zu starken Erwärmung geschützt wird. Der Grundwerkstoff ist eine Eisen-, Stahl-, Magnesium- und/oder Aluminium-Legierung. Das Oberflächenmaterial besteht aus einer Eisen-, Stahl-, Magnesium-, Aluminium-Legierung und/oder zumindest anteilig aus einem Oxid oder einer Oxidverbindung, vorzugsweise Zirconiumdioxid. 2 shows the cylinder head with an integrated exhaust manifold 8th , The exhaust manifold 8th is symbolically highlighted in the illustration by a dashed line. The cylinder head 1 and the exhaust manifold 8th are designed as a one-piece component, in particular as a casting, made of a base material. In the cylinder head 1 extend from the individual outlet openings 10 in the combustion chamber wall to an exhaust outlet 11 in the sidewall 7 exhaust ducts 12 , The exhaust ducts 12 are of canal walls 9 established. The surface of the canal walls 9 is made of a surface material, which has a greater thermal resistance than the base material. It is thus possible, on the one hand, for the exhaust gas to flow through the cylinder head 1 integrated exhaust manifold 8th not too strongly cooled and on the other hand, the cylinder head 1 is protected from excessive heating. The base material is an iron, steel, magnesium and / or aluminum alloy. The surface material consists of an iron, steel, magnesium, aluminum alloy and / or at least partially of an oxide or an oxide compound, preferably zirconia.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung betrifft einen Zylinderkopf 1, bei dem ein Abgasauslass 11 durch eine in der Seitenwand 7 ausgebildete Montagefläche 13 festgelegt ist. Die Montagefläche 13 ist zum direkten Anbringen eines hier nicht dargestellten Turboladers ausgelegt.A further development of the invention relates to a cylinder head 1 in which an exhaust outlet 11 through one in the side wall 7 trained mounting surface 13 is fixed. The mounting surface 13 is designed for direct attachment of a turbocharger, not shown here.

Die 3 bis 8 zeigen eine schematische Darstellung einer Gießform 14 mit einem Gießkern 15. An den 3 bis 8 wird das in 9 schematisch dargestellte Verfahren 23 zur Herstellung eines in den 1 und 2 beschriebenen Zylinderkopfs 1 näher erläutert.The 3 to 8th show a schematic representation of a mold 14 with a casting core 15 , To the 3 to 8th will that be in 9 schematically illustrated method 23 for producing a in the 1 and 2 described cylinder head 1 explained in more detail.

3 zeigt einen Gießkern 15. Der Gießkern 15 wird zunächst mit einem Oberflächenmaterial 16 beschichtet 17. Das Oberflächenmaterial 16 umhüllt den Gießkern 15 in unterschiedlichen Stärken. Der Gießkern 15 kann mit dem Oberflächenmaterial 16 beispielsweise durch Aufsprühen oder Auflegen beschichtet 17 werden. 3 shows a casting core 15 , The casting core 15 is first using a surface material 16 coated 17 , The surface material 16 envelops the casting core 15 in different strengths. The casting core 15 can with the surface material 16 coated for example by spraying or laying 17 become.

4 zeigt den mit dem Oberflächenmaterial 16 beschichteten Gießkern 15, wie dieser in einer leeren Gießform 14 positioniert 18 wird. 5 zeigt wie anschließend die Gießform 14 mit dem Grundwerkstoff 19, aus dem der Gusskörper, hier der Zylinderkopf 1, besteht, eingebracht 20 wird. 4 shows that with the surface material 16 coated casting core 15 like this one in an empty mold 14 positioned 18 becomes. 5 shows how then the mold 14 with the base material 19 , from which the cast body, here the cylinder head 1 , exists, introduced 20 becomes.

6 zeigt die Gießform 14, die bereits teilweise mit dem Grundwerkstoff 19 befüllt ist. Der heiße, flüssige Grundwerkstoff 19 verbindet sich in der Gießform 14 mit dem an dem Gießkern 15 haftenden Oberflächenmaterial 16. 6 shows the mold 14 that already partially with the base material 19 is filled. The hot, liquid base material 19 combines in the mold 14 with the at the casting core 15 adhesive surface material 16 ,

7 zeigt die Gießform 14, die vollständig mit dem Grundwerkstoff 19 befüllt ist. Der Grundwerkstoff 19 erstarrt 21 in der Gießform 14 und bildet dann den Gusskörper, hier den Zylinderkopf 1. 7 shows the mold 14 that completely with the base material 19 is filled. The base material 19 stiffens 21 in the mold 14 and then forms the cast body, here the cylinder head 1 ,

8 zeigt eine schematische Darstellung des Zylinderkopfs 1. Nach dem Erstarren 21 des Grundwerkstoffs 19 in der Gießform 14 wird der Gusskörper ausgeformt 22. Beim Ausformen 22 werden die Gießform 14 und der Gießkern 15 von dem Gusskörper, hier dem Zylinderkopf 1 entfernt. Der Zylinderkopf 1 hat Abgaskanäle 12 die von Kanalwänden 9 festgelegt sind. Die Oberfläche der Kanalwände 9 besteht aus dem Oberflächenmaterial 16, das lokal unterschiedliche Wandstärken aufweist. 8th shows a schematic representation of the cylinder head 1 , After solidification 21 of the base material 19 in the mold 14 the casting is formed 22 , When molding 22 become the mold 14 and the casting core 15 from the casting, here the cylinder head 1 away. The cylinder head 1 has exhaust ducts 12 those of canal walls 9 are fixed. The surface of the canal walls 9 consists of the surface material 16 which has locally different wall thicknesses.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zylinderkopfcylinder head
22
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33
VentilValve
44
BrennraumwandCombustion chamber wall
55
Zylindercylinder
66
UmgebungSurroundings
77
SeitenwandSide wall
88th
Abgaskrümmerexhaust manifold
99
Kanalwandchannel wall
1010
Auslassöffnungoutlet
1111
Abgasauslassexhaust outlet
1212
Abgaskanalexhaust duct
1313
Montageflächemounting surface
1414
Gießformmold
1515
Gießkerncasting core
1616
Oberflächenmaterialsurface material
1717
Beschichtung des GießkernsCoating of the casting core
1818
Positionieren des GießkernsPositioning the casting core
1919
GrundwerkstoffParent material
2020
Einbringenbring
2121
Erstarrencongeal
2222
Ausformenforming
2323
Verfahrenmethod

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008057338 A1 [0003] DE 102008057338 A1 [0003]

Claims (8)

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine (2), der eine Brennraumwand (4) und eine Seitenwand (7) sowie einen Abgaskrümmer (8) mit Kanalwänden (9) umfasst, wobei der Zylinderkopf (1) und der Abgaskrümmer (8) als ein einteiliges Bauteil, insbesondere Gussteil, aus einem Grundwerkstoff (19) ausgeführt sind, wobei sich von einzelnen Auslassöffnungen (10) in der Brennraumwand (4) zu einem Abgasauslass (11) in der Seitenwand (7) erstreckende Abgaskanäle (12) von den Kanalwänden (9) festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Kanalwände (9) aus einem Oberflächenmaterial (16) ausgeführt ist.Cylinder head ( 1 ) an internal combustion engine ( 2 ), which has a combustion chamber wall ( 4 ) and a side wall ( 7 ) and an exhaust manifold ( 8th ) with channel walls ( 9 ), wherein the cylinder head ( 1 ) and the exhaust manifold ( 8th ) as a one-piece component, in particular cast part, of a base material ( 19 ) are executed, wherein from individual outlet openings ( 10 ) in the combustion chamber wall ( 4 ) to an exhaust outlet ( 11 ) in the side wall ( 7 ) extending exhaust ducts ( 12 ) from the channel walls ( 9 ), characterized in that the surface of the channel walls ( 9 ) of a surface material ( 16 ) is executed. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (19) eine Eisen-, Stahl- und/oder Aluminium-Legierung ist.Cylinder head ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the base material ( 19 ) is an iron, steel and / or aluminum alloy. Zylinderkopf (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenmaterial (16) lokal unterschiedlich stark ausgeführt ist.Cylinder head ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface material ( 16 ) is carried out locally differently strong. Zylinderkopf (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedurchlasswiderstand des Oberflächenmaterials (16) größer ist als der des Grundwerkstoffs (19).Cylinder head ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thermal resistance of the surface material ( 16 ) is greater than that of the base material ( 19 ). Zylinderkopf (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenmaterial (16) aus einer Keramik, insbesondere einer Zirkon-Sauerstoffverbindung, einem Metall, einem Hartstoff, einem Hartstoffgemisch, einem Oxid oder Oxidverbindung, einem Silikat und/oder einem Email zusammengesetzt ist.Cylinder head ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface material ( 16 ) is composed of a ceramic, in particular a zirconium oxygen compound, a metal, a hard material, a hard material mixture, an oxide or oxide compound, a silicate and / or an enamel. Verfahren (23) zur Herstellung eines mit einem Zylinderkopf (1) einteilig ausgebildeten Abgaskrümmers (8) mit einem Abgaskanal (12) aus einem Grundwerkstoff (19), wobei in einer Gießform (14) ein den Abgaskanal (12) ausbildender Gießkern (15) angeordnet ist und der Grundwerkstoff (19) in einem flüssigen Zustand in die Gießform (14) eingebracht (20) und in einem erstarrten Zustand von der Gießform (14) und dem Gießkern (15) getrennt (22) wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche einer Kanalwand (9) des Abgaskanals (12) aus einem sich von dem Grundwerkstoff (19) unterscheidenden Oberflächenmaterial (16) gebildet wird.Procedure ( 23 ) for producing a cylinder head ( 1 ) integrally formed exhaust manifold ( 8th ) with an exhaust duct ( 12 ) of a base material ( 19 ), wherein in a casting mold ( 14 ) a the exhaust duct ( 12 ) forming casting core ( 15 ) and the base material ( 19 ) in a liquid state in the mold ( 14 ) brought in ( 20 ) and in a solidified state of the mold ( 14 ) and the casting core ( 15 ) separated ( 22 ), characterized in that a surface of a channel wall ( 9 ) of the exhaust duct ( 12 ) from a base material ( 19 ) different surface material ( 16 ) is formed. Verfahren (23) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (15) vor dem Positionieren (18) in der Gießform (14) und/oder vor dem Einbringen (20) des Grundwerkstoffs (19) in die Gießform (14) mit dem Oberflächenmaterial (16) beschichtet (17) wird.Procedure ( 23 ) according to claim 6, characterized in that the casting core ( 15 ) before positioning ( 18 ) in the mold ( 14 ) and / or before insertion ( 20 ) of the base material ( 19 ) in the mold ( 14 ) with the surface material ( 16 ) coated ( 17 ) becomes. Verfahren (23) nach zumindest einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten (17) mit dem Oberflächenmaterial (16) das Oberflächenmaterial (16) auf den Gießkern (15) aufgelegt, aufgetragen und/oder aufgespritzt wird, der Gießkern (15) mit dem Oberflächenmaterial (16) umgossen wird und/oder der Gießkern (15) in das Oberflächenmaterial (16) getaucht wird.Procedure ( 23 ) according to at least one of claims 6 or 7, characterized in that for coating ( 17 ) with the surface material ( 16 ) the surface material ( 16 ) on the casting core ( 15 ), applied and / or sprayed on, the casting core ( 15 ) with the surface material ( 16 ) and / or the casting core ( 15 ) in the surface material ( 16 ) is dipped.
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