DE1122325B - Light metal pistons for internal combustion engines with a combustion chamber provided in the piston crown - Google Patents

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Kolbenboden vorgesehenen Brennraum Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Kolbenboden vorgesehenen Brennraum, dessen Mündungsrand eine aus einem andersgearteten Werkstoff als dem Kolbenwerkstoff bestehende Bewehrung aufweist.Light metal pistons for internal combustion engines with one in the piston crown provided combustion chamber The invention relates to a light metal piston for internal combustion engines with a combustion chamber provided in the piston crown, the mouth edge of which is one of a has different types of material than the piston material existing reinforcement.

Um einen wirksamen Schutz der thermisch hoch beanspruchten Brennraum-Mündungsränder solcher Kolben zu erzielen, hat man bisher vielfach geglaubt, zur Bewehrung Metalle von größerer Härte als der des Kolbenwerkstoffes, insbesondere Gußeisen, verwenden zu müssen. Dadurch ergeben sich aber Schwierigkeiten hinsichtlich der betriebssicheren Verankerung solcher Bewehrungen im Kolbenkörper, und zwar insbesondere dann, wenn die Bewehrungen spezifisch schwerer sind als der Kolbenwerkstoff und wenn die Kolben zum Einbau in Brennkraftmaschinen mit großen Drehzahlen bestimmt sind.To effectively protect the thermally highly stressed combustion chamber opening edges To achieve such a piston, it has been widely believed until now, for reinforcement metals Use harder than the piston material, especially cast iron to have to. However, this gives rise to difficulties with regard to the operationally reliable Anchoring such reinforcements in the piston body, especially when the reinforcements are specifically heavier than the piston material and if the piston are intended for installation in internal combustion engines with high speeds.

Gemäß der Erfindung wird eine diesen Nachteil nicht aufweisende Bewehrung der Brennraum-Mündungsränder an Kolben der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß sie aus Reinaluminium besteht. Versuche haben ergeben, daß durch derartige Bewehrungen das Auftreten bei hochbeanspruchten Leichtmetallkolben aus den üblichen meist hochsiliziumhaltigen Legierungen gelegentlich beobachteter Spannungsrisse an den Mündungsrändern vermieden werden kann, was in erster Linie darauf zurückzuführen sein wird, daß die erheblich bessere Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Bewehrungswerkstoffes eine merkliche thermische Entlastung der gefährdeten Zonen und damit auch eine Verminderung der auftretenden Wärmespannungen mit sich bringt.According to the invention, there is a reinforcement that does not have this disadvantage the combustion chamber opening edges on pistons of the type mentioned are achieved by that it is made of pure aluminum. Tests have shown that by such reinforcements the occurrence in highly stressed light metal pistons made of the usual, mostly high-silicon pistons Alloys occasionally observed stress cracks at the mouth edges avoided can be, which will primarily be due to the fact that the substantial better thermal conductivity of the reinforcement material used a noticeable thermal relief of the endangered zones and thus also a reduction in the occurring thermal stress brings with it.

Die Erkenntnis, daß man durch Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des den Mündungsrand des Brennraumes bewehrenden Werkstoffes den gefürchteten Wärmerissen entgegenwirken kann, ist allerdings nicht mehr neu. Und zwar hat man für diesen Zweck bereits als Bewehrung eine Leichtmetall-Knetlegierung angewandt, durch deren besonders dichtes Gefüge sowie die Ausrichtung des Faserverlaufes man sich eine verbesserte Wärmeableitung von der hochbeanspruchten Brennraumkante versprach.The realization that by increasing the thermal conductivity of the the edge of the mouth of the combustion chamber reinforcing the dreaded heat cracks can counteract this, however, is no longer new. And you have for this one Purpose already applied a light metal wrought alloy as reinforcement, through their a particularly dense structure as well as the alignment of the fiber orientation is one promised improved heat dissipation from the highly stressed edge of the combustion chamber.

Die Erfindung geht jedoch über dieses Ziel hinaus, da durch die nunmehr vorgeschlagene Verwendung einer aus Reinaluminium bestehenden Brennraumkantenbewehrung stärker ins Gewicht fallende Gewinne an abgeleiteter Wärme möglich werden. Unterstützt wird der Erfindungszweck, nämlich die Vermeidung von Schäden an der Brennraumkante, auch noch dadurch, daß das Reinaluminium einen höheren Schmelzpunkt und größere Dehnung besitzt als der üblicherweise verwendete Kolbenwerkstoff. Unter »Reinaluminium« ist ein Werkstoff mit mindestens 99,5% Aluminiumanteil zu verstehen. Werkstoffe mit geringerem Aluminiumanteil als die angegebene Ziffer scheiden für das gesamte Schutzbegehren aus.However, the invention goes beyond this goal, as by now proposed use of a combustion chamber edge reinforcement made of pure aluminum more significant gains in dissipated heat become possible. Supports the purpose of the invention, namely the avoidance of damage to the edge of the combustion chamber, also because the pure aluminum has a higher melting point and greater Elongation is the most commonly used piston material. Under "pure aluminum" a material with at least 99.5% aluminum is to be understood. Materials with a lower proportion of aluminum than the specified figure separate for the whole Protection request.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäß aus reinem Aluminium zu bildenden Bewehrungen mit dem Kolbenkörper molekular verbunden. Beispielsweise kann man sie in bekannter Weise durch Auftragsschweißung oder im sogenannten Verbundgießverfahren aufbringen.Preferably those to be formed according to the invention from pure aluminum are used Reinforcements are molecularly connected to the piston body. For example, you can in a known manner by build-up welding or in the so-called composite casting process raise.

In der Zeichnung ist zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes ein Ausschnitt aus einem Kolben 1 dargestellt, in dessen Kopf ein Brennraum 2 ausgespart ist. Der Kolben besteht aus einem üblichen Kolbenwerkstoff, z. B. einer eutektischen oder übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung. Der Mündungsrand 3 des Brennraumes 2 ist dagegen in dem durch engere Schraffur kenntlich gemachten Bereich aus Reinaluminium gebildet.In the drawing is to illustrate the subject of the invention a section of a piston 1 is shown, in the head of which a combustion chamber 2 is recessed is. The piston consists of a common piston material, e.g. B. a eutectic or hypereutectic aluminum-silicon alloy. The mouth edge 3 of the combustion chamber 2, on the other hand, is made of pure aluminum in the area identified by narrower hatching educated.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Kolbenboden vorgesehenen Brennraum, dessen Mündungsrand eine von der Art des übrigen Kolbenwerkstoffes abweichende und besser als dieser Werkstoff wärmeleitende Leichtmetallbewehrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daB die Bewehrung aus Reinaluminium besteht. PATENT CLAIMS: 1. Light metal pistons for internal combustion engines with a combustion chamber provided in the piston crown, the mouth edge of which is one of the type of the rest of the piston material different and better thermally conductive than this material Light metal reinforcement has, characterized in that the Reinforcement consists of pure aluminum. 2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Bewehrung mit dem Kolbenkörper molekular verbunden ist. 2. Light metal piston according to claim 1, characterized indicated that the reinforcement is molecularly connected to the piston body. 3. Leichtmetallkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Bewehrung durch AuftragsschweiBung aufgebracht ist. 3. Light metal piston according to claim 2, characterized in that the reinforcement is applied by build-up welding. 4. Leichtmetallkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Bewehrung nach dem VerbundgieBverfahren aufgebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 748 567, 869 570; Deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 709.4. Light metal piston according to claim 2, characterized in that the reinforcement is applied according to the composite casting process. Documents considered: German Patent Specifications No. 748 567, 869 570; German publication No. 1 043 709.