DE2602434A1 - Sheet metal lining for engine inlet and exhaust ducts - is preformed as two half shells and inserted in mould when casting cylinder head - Google Patents

Abstract

The inlet and exhaust ducts (4) in the cylinder head (8) of a combustion engine have a thin-walled sheet metal lining (5) inside the duct. The lining consists of two half-shells, which are first pressed into the correct shape of the duct and then inserted in the foundry mould. Then the cylinder head is cast in the normal way. The pressed shells may be provided with an insulating layer (7) on the outside, which may consist of ceramic material. The lining preferably extends from the valve seat ring (6) to the end of the exhaust duct or the start of the inlet duct. The lining may be double-walled, with an insulating layer, preferably air, between them.

Description

Im Zylinderkopf einer Breinraftmas chine In the cylinder head of a Breinraft engine

befindliche Gasführungskanäle und deren Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Gasführungskanäle und das Herstellen derselben, die im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine als Ein- und Auslaßkanäle dienen und eine verhältnismäßig dünne Blechwandung aufweisen, dio im Inneren des jeweiligen gegossenen 1(anals des Zylinderkopfes liegen. Derartige aus dünnen Blechwandungen bestehende Gasführungsrohre, die in die Aus- oder Binlaßkanäle von Verbrennungskraftmaschinen mit geringem Abstand zur eigentlichen Zylinderkopfwandung eingesetzt werden und auf dem Streckenabschnitt ihres möglichen Einsatzes eine Isolation zur Zylinderkopfwandung hervorrufen, werden Portliner genannt. Gas ducts located and their production The invention refers to gas ducts and the manufacture of the same in the cylinder head an internal combustion engine serve as inlet and outlet channels and one relatively have thin sheet metal walls, dio inside the respective cast 1 (anals des Cylinder head. Such gas guide tubes consisting of thin sheet metal walls, those in the outlet or inlet ducts of internal combustion engines with a small distance be used for the actual cylinder head wall and on the route section their possible use cause insulation to the cylinder head wall Called portliner.

Dadurch daß derartige Portliner nicht überall mit der durch Kühlwasser gekühlten Wandung des Zylinderkopfes in Verbindunst, stehbn, haben sio eine höhere Wandtemperatur als die Zylinderkopfwandung selbst. Dadurch ergibt sich oine bossere Nachreaktion der Verbrennungsgase im Abgaskanal und damit eine Schadstoffverminderung.Because such portliners are not everywhere with the cooling water Cooled wall of the cylinder head in connection, stand, sio have a higher Wall temperature than the cylinder head wall itself. This results in oine bossere Post-reaction of the combustion gases in the exhaust duct and thus a reduction in pollutants.

Üblicherweise werden derartige Portliner nachträglich in don Zylinderkopf eingebracht, so daß nur einfache Auslaßkanäle, wie z. B. Zylinderformen, Kegelformen oder ovale Rohro mit Portliner ausgekleidet werden können, da sich anders gekrümmte Formen nachträglich nicht mehr einsetzen lassen.Such port liners are usually installed subsequently in the cylinder head introduced so that only simple outlet channels such. B. cylinder shapes, cone shapes or oval pipes can be lined with portliner, as they are curved differently Do not allow molds to be used afterwards.

Außerdem müssen die Kanäle in engen Toleranzen liegende Konturen haben, damit die Portliner mit geringem Luftspalt eingepaßt werden können.In addition, the channels must have contours that are within tight tolerances, so that the portliner can be fitted with a small air gap.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bisher mit Portlinern zu erzielenden Ergebnisse zu verbessern und eine einfachere, serienmäßig leichter durchführbare Methode zur Herstellung derselbon vorzuschlagen. Außerdem soll durch die Erfindung erreicht werden, daß die Bereiche der Gasführungskanäle, die bisher noch nicht mit Portlinern ausgekleidet werden konnten, auch mit einzubeziehen und sie mit Portlinern auszukleiden.The object of the invention is to achieve that which has hitherto been achieved with portliners Improve results and a simpler, serial more easily feasible To propose method of making derselbon. In addition, the invention can be achieved that the areas of the gas ducts that have not yet been with Port liners could also be lined with and covered with port liners to undress.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch golöst, daß die aus vorzugsweise zwei Halbschalen bestehende Blechwandung, die an die Form des künftigen zugehörigen Gasführungskanals durch Pressen angepaßt ist, in die Gießform eingelegt und daraufhin darauf der Zylinderkopf in üblicher Weise abgegossen wird. Durch dieses Verfahren können auch kompliziertere Formen der Gasführungskanäle hergestellt und dadurch sogar dio Kerne für den Guß dor Kanäle eingespart worden, woil die Portliner solbst gewissermaßen die Kerne bilden.This object is achieved by the invention in that the preferably two half-shells existing sheet metal wall, which to the shape of the future associated gas duct is adapted by pressing into the Casting mold is inserted and then the cylinder head is cast in the usual way will. This method also enables the gas ducts to have more complicated shapes produced and thus even the cores for the casting of the channels were saved, where the portliners themselves form the nucleus, so to speak.

Ziir Verstärkung dor Isolation zwischen der aufgeheizten Blechwandung und der Wandung des wassergekühlten Zylinderkopfes kann auf den gepreßten Portliner auf seiner Außenseite eine Isolierschicht aufgetragen werden, die beispielsweise aus einer Keramikmasse besteht. Als Auftragsverfahren können Keramikspritzen oder Sintern, nämlich Auftragen eines riiit einem Lösungsmittel zu einem Brei angedicktes Pulvor, Auftragen dos Breis und Brennen desselben, oder Flammspritzen eingesetzt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Blech sowohl wie dio Keramikschicht eine Stärke von o,) bis 1 Millimeter aufweist. Auch die mit einer Isolierschicht beaufschlagten Blechpreßteile können dann so in die Gießform eingebettet werden, daß die Zylinderköpfe darauf in gewohnter Weise abgegossen werden können. Die aufgetragene Keramik- oder Sinterschicht muß insoweit hitzebeständig sein, daß sie den Gießvorgang übersteht, ohne von der Blechwandung abzuschmelzen oder abzubröckeln.For reinforcement of the insulation between the heated sheet metal wall and the wall of the water-cooled cylinder head can be pressed onto the portliner on its outside an insulating layer can be applied, for example consists of a ceramic mass. Ceramic spraying or Sintering, namely application of a paste that has been thickened with a solvent Powder, application of the pulp and firing, or flame spraying is used will. It is useful if both the sheet metal and the ceramic layer have a Thickness of o,) to 1 millimeter. Even those with an insulating layer Pressed sheet metal parts can then be embedded in the casting mold in such a way that the cylinder heads can then be poured in the usual way. The applied ceramic or The sintered layer must be heat-resistant to the extent that it survives the casting process, without melting or crumbling off the sheet metal wall.

Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebige Formen von Gasführungskanälen hergestellt werden iiönnon, ist es auch möglich, daß sich diese Kanäle vom Ventilsitzring bis zum Endo des Auslaßkanals bzw. bis zum Beginn des Einlaßkanals erstrocken.Since with the method according to the invention any shapes of gas ducts are produced iiönnon, it is also possible that these channels from the valve seat insert dried up to the end of the outlet channel or to the beginning of the inlet channel.

Die Gasführungskanäle können aber auch doppelwandig und zwar so ausgebildet sein, daß sich zwischen den beiden Wandungen ein mit Luft erfüllter Raum ergibt. Diese Luft stellt dann eine zusätzliche Isolierschicht dar. Anstelle von Luft kann auch cin anderes Isoliermittel in don Zwischenraum zwischen dio beiden Bleche eingebracht werden.The gas ducts can, however, also have a double-walled design, namely in this way be that there is a space filled with air between the two walls. This air then represents an additional insulating layer. Instead of air, it can Another isolating agent was also introduced into the space between the two sheets will.

Beim motorischen Betrieb eines solchen Zylinderkopfes hei -Zell die Abgase die Blechwandung auf und der Isolierstoff, beispielsweise die auf das Blech aufgetragene Keramikmasse verhindert weitgehend die Wärmeübertragung an die geosseneii und iait Wasser gekühlten Zylinderkopfwände und an das Kühlwasser. Durch die hohe Temperatur, die die Blechwände annehmen und beibehalten, wird dann als Nachreaktion eine Oxydation, d. h. oine chemische Veränderung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und von Kolhlenwasserstoffen zu Wasser und Kohlendioxid begünstigt. Dadurch werden die schädlichen Abgasbestandteile wesentlich herabgesetzt. Dies geschieht insbesondere dann, wenn die Abgase noch ausreichend Sauerstoff für oine Nachreaktion enthalten. Dieso Möglichkeit ist also bei Motoren, dio mit Luftüberschuß arbeiten, z. B.During the motorized operation of such a cylinder head, the hot-cell Exhaust gases on the sheet metal wall and the insulating material, for example that on the sheet metal applied ceramic mass largely prevents the heat transfer to the geosseneii and iait water-cooled cylinder head walls and to the cooling water. By the high The temperature that the sheet metal walls accept and maintain is then used as a post-reaction an oxidation, d. H. o a chemical change from carbon monoxide to carbon dioxide and favored by hydrocarbons to water and carbon dioxide. This will be the harmful exhaust gas components are significantly reduced. This happens in particular when the exhaust gases still contain sufficient oxygen for a post-reaction. This possibility is therefore with engines that work with excess air, z. B.

auch Schichtladungsmotoren gegeben oder es ist bei Lufteinblasung in die Auslaßkanäle der Fall.Stratified charge engines also exist or it is with air injection the case in the outlet channels.

Nicht nur Auslaßkanäle, sondern auch Einlaßkanäle können in der erfindrnlgsgemäßen Weise ausgekleidet werden, um beispielsweise die Ansauggemischtemperatur oberhalb der Kühlwassertemperatur zu halten. Dies kann vor allem bei Einlaßkanälen für ein zweites Einlaßventil bei Schichtlademotoren von Interesse sein, zu dei vorher angewärmte Luft und mit ihr vermischter Kraftstoff geleitet werden, wobei in don Einlaßkanälen Gemischtemperaturen von 100 bis 200 Grad möglichst bis zum Einlaßventil durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Einlaßkanaäle aufrechterhalten werden.Not only outlet channels, but also inlet channels can be used in the inventive Way to be lined, for example, the intake mixture temperature above to maintain the cooling water temperature. This can be especially true in the case of intake ports for a second inlet valve in stratified charge engines be of interest to the previously heated air and fuel mixed with it, with mixed temperatures of 100 to 200 degrees in the inlet channels, if possible up to to the inlet valve maintained by the inventive design of the inlet channels will.

Ein weiterer Vorteil wird bei Einsetzen der Erfindung nebenbei ohne weiteres dadurch erzielt, daß dio Blechteile in dor Regel eine wesentlich glattere Oberflache haben als die Wandungen dor Ein- und Auslaßkanäle nach dem Guß, während bei normalen ohne Portliner verwendeten Einlaß-oder Auslaßkanälen diese durch Polieren nachgearbeitet werden müssen, was nicht überall gut möglich ist, weil verschiedene Stellen der gekrümmten Kanäle nach dem Abguß gar nicht mehr gut erreichbar sind. Durch die von selbst glatte Oberflache der Portlinor an allen Stellen der Ein-und Auslaßkanäle ergeben sich der von selbst zusätzlich noch optimale Leistungsausbeuten.Another advantage is incidentally without using the invention further achieved by the fact that the sheet metal parts are usually much smoother Have surface as the walls dor inlet and outlet channels after casting, during in the case of normal inlet or outlet ducts used without a portliner, polishing them have to be reworked, which is not possible everywhere, because different Places the curved channels are no longer easily accessible after the casting. Due to the naturally smooth surface of the portlinor at all points of the entry and exit Outlet channels result in additional optimal power yields by themselves.

giQ Erfindung wird anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den oberen Teil eines Zylinders mit Zylinderkopf einer Brennkratfmaschine mit einem in den Auslaßkanal eingesetzten eiachen Portliner, Fig. 2 einen ähnlichen Zylinder mit einem doppelwandigen Portliner im Auslaßkanal.The giQ invention is illustrated by two in the drawing Embodiments explained in more detail in the following description, which also includes further Details of the subject matter of the invention can be found. Show it: Fig. 1 is a section through the upper part of a cylinder with a cylinder head Brennkratfmaschine with a single portliner inserted into the outlet channel, Fig. 2 shows a similar cylinder with a double-walled portliner in the exhaust port.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Zylinder 1 befindet sich der zugehörige Kolben 2 in seiner oberen Totpunktlage unterhalb des Ventils 3 und des Auslaßkanals 4. Der Auslaßkanal 4 ist mit einem Portliner 5 vollständig bis auf des Ventilsitzring G ausgekleidet. Der Portliner ist auf seiner Außenseite Init oinor Keramikschicht 7 versehen. Der Zylinderkopf wurde so hergestellt, , daß auf den Portliner 3 mit der Keramikschicht 7 der Zylinderkopf @ abgegossoll wurde. IIierdurch entsteht eine Isolierung der in dem Auslaßkanal 4 strömenden Abgase gegenüber der Wandung des Zylinderkopfes @ und des im Wasserraum 9 befindlichen Kühlwassers durch die Keramikschicht 7 und das wärmebeständige Blech des Portliners 5.In the cylinder 1 shown in the drawing is the associated piston 2 in its top dead center position below the valve 3 and the Outlet channel 4. The outlet channel 4 is complete with a port liner 5 except for of the valve seat insert G lined. The portliner is init on its outside oinor ceramic layer 7 provided. The cylinder head was made so that on the portliner 3 with the ceramic layer 7 of the cylinder head @ was to be cast. IIby there is an insulation of the exhaust gases flowing in the outlet channel 4 with respect to the Wall of the cylinder head @ and the cooling water located in the water space 9 through the ceramic layer 7 and the heat-resistant sheet metal of the portliner 5.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungbeispiel ist der Portliner doppelwandig ausgebildet. Er besteht also aus einem Blech 11 und einem Blech 12. Zwischen diesen befindet sich ein Spalt 13, dor entweder mit Luft oder mit einem Isoliermaterial ausgefüllt sein kann. Im übrigen wurde der Zylinderkopf mit dem doppelwandigen Portliner genauso horgestellt wie der mit dem einwandigen, indem über dem den Kern des Kanals bildenden Portliner der Zylinderkopf abscgossen wurde.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the port liner is double-walled. It therefore consists of a sheet 11 and a sheet 12. Between these there is a gap 13, either with air or with a Isolation material can be filled. In addition, the cylinder head with the double-walled portliner just like the one with the single-walled, by The cylinder head was cast over the portliner forming the core of the canal.

Claims (4)

Ansprüche 1. Herstellen von Gasführungskanälen, die im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine als Ein- und Auslaßkanäle dienen und eine verhältnismäßig dünne Blechwandung aufweisen, die im Inneren des jeweiligen gegossenen lianals des Zylinderkopfes liegt, d a d u r c h g o k e I1 n -z e i c h n e t , daß die vorzugsweise aus zwoi Halbschalen bestehondo Blechwandung 5; 11, 1), dio an die Form des kübftigen Gasführungskanals (4) durch Pressen angepaßt ist, in die Gießform eingelegt und daraufhin der Zylinderkopf (8) in üblicher Weise abgegossen wird. Claims 1. Manufacture of gas ducts in the cylinder head an internal combustion engine serve as inlet and outlet channels and one relatively have thin sheet metal walls inside the respective cast lianals of the The cylinder head lies, d a d u r c h g o k e I1 n -z e i c h n e t, that the preferably sheet metal wall 5 consisting of two half-shells; 11, 1), dio to the shape of the strong Gas guide channel (4) is adapted by pressing, inserted into the mold and then the cylinder head (8) is poured off in the usual way. 2. Herstellen von Gasführungskanälen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das gepreßte Blechteil (5; 12) auf seiner Außenseite mit einer Isolierschicht (7) versehen ist, dio beispielsweise aus einer Keramikmasso (7) besteht. 2. Manufacture of gas ducts according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that the pressed sheet metal part (5; 12) on its outside is provided with an insulating layer (7), dio for example from a ceramic mass (7) exists. 3. Nach dem Verfahren dor Ansprüche 1 odor 2 horgestellte Gasführungskanäle, d a d u r c h g e k e n n -z c i c h n e t , daß sich dieselben (4) vom Ventilsitzring (6) bis zum Ende des Auslaß- bzw. Beginn des Einlaßkanals (6) erstrecken. 3. According to the method dor claims 1 or 2 horosed gas ducts, d a d u r c h g e k e n n -z c i c h n e t that the same (4) from the valve seat insert (6) extend to the end of the outlet or beginning of the inlet channel (6). 4. Gasführungskanäle nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Blech bestehende Kanaleinlage (11, 12) doppelwandig, mit einer Isolierschicht, vorzugsweise einer Luftschicht (1@) zwischen den beiden Wandungen, ausgebildet sind.4. Gas ducts according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the sheet metal existing duct insert (11, 12) double-walled, with an insulating layer, preferably an air layer (1 @) between the two walls, are trained.