DE4230596A1 - Prodn of cylinder block of a multicylinder internal combustion engine - with the cylinder unit produced by continuous pressing or casting process. - Google Patents

Prodn of cylinder block of a multicylinder internal combustion engine - with the cylinder unit produced by continuous pressing or casting process.

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Abstract

The method concerns manufacture of the cylinder block of a multicylinder internal combustion engine in which the cylinders are produced as a unit (1) which subsequently is surrounded with a casting housing (6). The method is characterised by the fact that the cylinder unit (1) is produced by a continuous pressing or casting process. The resultant cylinder block is characterised by at least one of the following features: (a) the cylinder unit (1) is made of a light (possibly fibre-reinforced) metal, and is possibly coated; (b) the housing (6) is pressure cast in a light (possibly fibre-reinforced) metal; (c) the cylinder block has a closed-deck structure; (d) the housing is provided with a groove (7) for accommodation of an appropriate sealant (8). A water jacket core (3) is attached to the cylinder unit (1) before the housing (6) is cast around it. Such a core is provided with a coating. USE/ADVANTAGE - In manufacture of multicylinder internal combustion engines. The manufacturing process is simplified in comparison with known methods.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblocks einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, wobei zunächst die Zylinder als Einheit geformt werden, die anschließend in ein Gehäuse eingegossen wird.The invention relates to a method for producing a Cylinder blocks of a multi-cylinder internal combustion engine, the cylinders are first formed as a unit, which is then poured into a housing.

Bekannt ist ein derartiges Herstellverfahren, bei dem zunächst die Zylinder als Einheit geformt werden, aus der EP 03 63 844 A2. Dabei werden einzelne Gußeisen- oder Keramik-Zylinderbüchsen zunächst mit einer Aluminium-Le­ gierung umgossen, wodurch ein sog. Zylinderbüchsenverbund gebildet wird. Anschließend wird um diesen Zylinderbüch­ senverbund bzw. um diese Zylindereinheit ein Aluminium­ gehäuse herumgegossen.Such a manufacturing method is known in which first the cylinders are formed as a unit from which EP 03 63 844 A2. Individual cast iron or Ceramic cylinder liners first with an aluminum Le Pouring alloy, creating a so-called cylinder liner assembly is formed. Then this cylinder book aluminum or around this cylinder unit poured around the housing.

Ein weiterer Zylinderblock mit einer vorgeformten Zylin­ dereinheit ist in der DE 39 31 678 A1 gezeigt. Hierbei ist die Zylindereinheit in Leichtmetall-Kokillengußtech­ nik hergestellt und wird in ein in Leichtmetall-Druckguß­ technik hergestelltes Gehäuse eingepreßt.Another cylinder block with a preformed cylinder the unit is shown in DE 39 31 678 A1. Here is the cylinder unit in light metal die casting technology nik manufactured and is in a die-cast in light metal technically manufactured housing.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren für Zylinderblöcke mit vorgeformten Zylindereinheiten sind insbesondere im Hinblick auf die Fertigung dieser Zylindereinheiten, d. h. im Hinblick auf die Fertigung des in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt mit einem Gehäuse zu vereinigenden Zylinderbüchsenverbundes relativ aufwendig.The manufacturing processes known from the prior art for cylinder blocks with preformed cylinder units are particularly with regard to the manufacture of these Cylinder units, d. H. in terms of manufacturing  in a subsequent processing step with a Housing to be combined cylinder liner assembly relative complex.

Ein demgegenüber vereinfachtes Fertigungsver­ fahren aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung.In contrast, a simplified manufacturing process Showing driving is the task of the present inventor dung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Zylin­ dereinheit in einem Stranggieß- oder Strangpreßverfahren geformt wird. Durch die Merkmale der Unteransprüche 2 und 3 wird dieses Verfahren in vorteilhafter Weise zur Ferti­ gung eines Zylinderblockes in closed-deck-Konstruktion weitergebildet, während Anspruch 4 verschiedene Merkmale eines nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell­ ten Zylinderblockes zum Inhalt hat.To solve this problem it is provided that the Zylin unit in a continuous casting or extrusion process is formed. Due to the features of subclaims 2 and 3, this method is advantageously a ferti a cylinder block in a closed-deck construction trained while claim 4 different features one produced by a method according to the invention ten cylinder block to the content.

Erfindungsgemäß wird die Zylindereinheit bzw. der Zylin­ derbüchsenverbund nach einem Strangpreßverfahren oder nach einem Stranggießverfahren hergestellt. Ein derarti­ ges Strang-Herstellverfahren ist einfach anwendbar, da die Geometrie dieser Zylindereinheit in Zylinderachsrich­ tung betrachtet unverändert ist. Nach diesem Strang-Her­ stellverfahren können somit eine Vielzahl von Zylinder­ einheiten für eine Vielzahl von im wesentlichen gleichen Zylinderblöcken hintereinanderliegend sozusagen am Stück hergestellt werden. Anschließend ist es nurmehr erforder­ lich, die einzelnen Zylindereinheiten von diesem Zylin­ dereinheiten-Strang abzuschneiden. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich somit in hervorragender Weise für eine Großserienfertigung.According to the invention, the cylinder unit or the cylin derbüchsenverbund after an extrusion process or produced by a continuous casting process. Such a Ges strand manufacturing process is easy to use because the geometry of this cylinder unit in cylinder axis considered is unchanged. After this strand-her Adjustment methods can therefore use a large number of cylinders units for a variety of essentially the same Cylinder blocks one after the other in a row getting produced. Then it is only necessary Lich, the individual cylinder units of this cylinder cut off the unit strand. The proposed The process is therefore ideal for mass production.

Um abermals in einem relativ einfachen Fertigungsverfah­ ren einen bewährten Zylinderblock zu erhalten, wird an­ schließend um die erfindungsgemäß vorgeformte Zylinder­ einheit ein Gehäuse gegossen. Bevorzugt bleiben dabei weite Bereiche der Zylindereinheit von den Wänden des Ge­ häuses beabstandet, um hierdurch einen Raum für einen Kühlwassermantel zu schaffen. Beispielsweise bei Anwen­ dung eines Kokillen-Gießverfahrens kann die vorgeformte Zylindereinheit lediglich in ihrem unteren Randbereich mit dem Gehäuse direkt verbunden sein, während der weitaus größte Teil der Mantelfläche der Zylindereinheit durch eine Kokille freigehalten wird. Hierdurch ergibt sich ein Zylinderblock der sog. open-deck-Konstruktion. Es ist aber auch möglich, eine im Hinblick auf die er­ reichbare Steifigkeit deutlich günstigere closed-deck- Konstruktion zu fertigen. Hierzu wird vor dem Umgießen der Zylindereinheit mit dem Gehäuse auf die vorgeformte Zylindereinheit ein Kühl-Wassermantelkern aufgebracht, der nach dem Abgießen des Gehäuses wie üblich entfernt wird. Selbstverständlich können durch diesen Kern auch die im Zylinderblockdeck vorzusehenden Wasserübertritte erzeugt werden. Aufgebracht bzw. hergestellt werden kann dieser Kern nach den gängigen Kern-Herstellungsverfahren, so z. B. durch das Croning-, durch hot-box- oder durch cold-box-Verfahren. Dabei kann es empfehlenswert sein, auf den Kern vor dem Umgießen der nunmehr mit einem Kern versehenen Zylindereinheit eine tragende, gegenüber dem später auftretenden Gießdruck resistente Schicht aufzu­ bringen. Die Oberfläche des Kerns sollte somit eine dem späteren Gießverfahren angepaßte Behandlung, so z. B. Schlichten und/oder Beschichten, erfahren. Möglich ist das Aufbringen einer Keramikschicht oder auch ein Metal­ lisieren des Kerns beispielsweise durch Eintauchen oder Besprühen.To again in a relatively simple manufacturing process To get a proven cylinder block is going to be closing around the cylinder preformed according to the invention unit cast a housing. Stay preferred wide areas of the cylinder unit from the walls of the Ge spaced apart to create a space for one  To create a cooling water jacket. For example, with users The use of a mold casting process can be the preformed one Cylinder unit only in its lower edge area be connected directly to the housing during the by far the largest part of the lateral surface of the cylinder unit is kept free by a mold. This gives a cylinder block of the so-called open-deck construction. But it is also possible to take one with regard to it Reachable stiffness significantly cheaper closed-deck Construction. This is done before casting the cylinder unit with the housing on the preformed Cylinder cooling water jacket core applied, which is removed as usual after pouring the housing becomes. Of course, through this core too the water crossings to be provided in the cylinder block deck be generated. Can be applied or manufactured this core according to the common core manufacturing processes, so z. B. by croning, by hot box or by cold box process. It can be recommended on the core before casting around the core provided cylinder unit a load-bearing, opposite the later appearing casting pressure resistant layer bring. The surface of the core should therefore be one later casting process adapted treatment, such. B. Finishing and / or coating. Is possible the application of a ceramic layer or a metal lization of the core, for example, by immersion or Spray.

Zum Umgießen des Gehäuses wird der ggf. mit einem Kern versehene Zylinderbüchsenverbund bzw. die Zylindereinheit in eine Dauerform oder eine verlorene Form eingelegt und mit einem funktionsorientierten Gießverfahren (modifizierter Druckguß, Niederdruckguß, Kokillenguß, Sandguß) zum Zylinderblock in open-deck-Konstruktion bzw. closed-deck-Konstruktion gegossen. Das wirtschaftlichste Verfahren ist dabei der Druckguß, wobei ein erfindungsge­ mäß gestalteter Zylinderblock für dieses Verfahren beson­ ders geeignet ist. Die weitere Ver- bzw. Bearbeitung er­ folgt in den gängigen Serientechnologien für Zylinder­ blöcke. So ist es möglich, die Zylinder der Zylinderein­ heit innenseitig zu beschichten, d. h. mit Trag- /Verschleißschichten zu versehen oder andere Ober­ flächenbehandlungen in Abhängigkeit von dem verwendeten Material der Zylindereinheit durchzuführen, so z. B. zu ätzen, insbesondere wenn die Zylindereinheit in einer übereutektischen Aluminium-Legierung ausgeführt ist.If necessary, a core is used to cast around the housing provided cylinder liner assembly or the cylinder unit inserted into a permanent form or a lost form and with a function-oriented casting process (modified die casting, low pressure casting, die casting, Sand casting) to the cylinder block in open-deck construction or poured closed-deck construction. The most economical  The process is die casting, whereby a fiction specially designed cylinder block for this process which is suitable. The further processing or editing follows in the common series technologies for cylinders blocks. So it is possible to insert the cylinders of the cylinders unit to coat on the inside, d. H. with support / Wear layers or other upper surface treatments depending on the used Perform material of the cylinder unit, such. B. too etching, especially if the cylinder unit is in a hypereutectic aluminum alloy is executed.

Bevorzugt ist sowohl die Zylindereinheit als auch das Ge­ häuse in Leichtmetall ausgeführt. Insbesondere für die Zylindereinheit besteht jedoch auch die Möglichkeit des Einsatzes von keramischen Werkstoffen im Verbund. Wenn­ gleich sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch open-deck-Konstruktionen realisieren lassen, so ist doch durch das Aufbringen eines Wassermantelkernes die Umsetzung einer an sich vorteilhafteren closed-deck-Kon­ struktion auf einfache Weise möglich.Both the cylinder unit and the Ge are preferred Housing made of light metal. Especially for the However, there is also the possibility of the cylinder unit Use of ceramic materials in the composite. If the same with the method according to the invention Having open-deck constructions implemented is that by applying a water jacket core Implementation of a more advantageous closed-deck con structure possible in a simple way.

Wie auch das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiel zeigt, kann darüber hinaus im Stoßbereich zwischen der Zylindereinheit und dem Gehäuse insbesondere im Gehäuse eine Nut vorgesehen sein, die mit einer ge­ eigneten Dichtmasse ausgefüllt werden kann, um eine Leckage von Kühlwasser zu vermeiden, falls in diesem Stoßbereich beim Umgießen der Zylindereinheit keine druckdichte Verbindung zwischen der Zylindereinheit sowie dem Gehäuse hergestellt worden ist.Like the preferred embodiment described below example shows, can also in the joint area between the cylinder unit and the housing in particular a groove can be provided in the housing, with a ge suitable sealant can be filled to a Avoid leakage of cooling water if in this No impact area when casting around the cylinder unit pressure-tight connection between the cylinder unit as well the housing has been manufactured.

Fig. 1 zeigt einen closed-deck-Zylinderblock im Schnitt, wobei nur die für das Verständnis der Erfindung erforder­ lichen Merkmale näher bezeichnet sind. Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die vorgeformte Zylindereinheit mit aufgebrachtem Wassermantelkern. Fig. 1 shows a closed-deck cylinder block in section, wherein only the characteristics required for understanding the invention are specified. Fig. 2 shows a perspective view of the preformed cylinder unit with an applied water jacket core.

Mit der Bezugsziffer 1 ist eine Zylindereinheit eines Zy­ linderblocks einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine be­ zeichnet. Diese Zylindereinheit stellt ein einziges zu­ sammenhängendes Bauteil dar und vereinigt dabei die ein­ zelnen Zylinderbüchsen 2a, 2b, 2c, 2d der hier gezeigten vierzylindrigen Reihen-Brennkraftmaschine. Diese Zylin­ dereinheit 1 ist in einer Aluminium-Legierung ausgeführt und wird in einem Strangpreßverfahren oder in einem Stranggießverfahren hergestellt.Reference numeral 1 denotes a cylinder unit of a cylinder block of a multi-cylinder internal combustion engine. This cylinder unit represents a single component to be connected and thereby combines the individual cylinder liners 2 a, 2 b, 2 c, 2 d of the four-cylinder in-line internal combustion engine shown here. This Zylin dereinheit 1 is made of an aluminum alloy and is manufactured in an extrusion process or in a continuous casting process.

Nachdem eine Zylindereinheit 1 von dem sich ergebenden Zylindereinheiten-Strang abgetrennt wurde, wird auf die so vorgeformte Zylindereinheit 1 ein Wassermantelkern 3 aufgebracht. Der Wassermantelkern 3 wird dabei so gestal­ tet, daß im unteren Bereich der Zylindereinheit 1 ein zu­ sammenhängender Abschnitt 4 und im oberen Bereich der Zy­ lindereinheit 1 mehrere einzelne Abschnitte 5 frei blei­ ben.After a cylinder unit 1 has been separated from the resulting cylinder unit strand, a water jacket core 3 is applied to the cylinder unit 1 preformed in this way. The water jacket core 3 is designed so that in the lower area of the cylinder unit 1 a coherent section 4 and in the upper area of the cylinder unit 1 several individual sections 5 remain free.

Anschließend wird die so vorbereitete und mit dem Wasser­ mantelkern 3 versehene Zylindereinheit 1 in eine Gießform eingelegt, in der das den Zylinderblock vervollständi­ gende Gehäuse 6 um die Zylindereinheit 1 herum gegossen wird. In einem weiteren Schritt wird wie bekannt der Was­ sermantelkern 3 entfernt, ferner erfolgt auch die weitere Bearbeitung des Zylinderblocks nach dem bekannten Stand der Technik. Jedoch kann zur Sicherstellung einer absolu­ ten Dichtheit im Stoßbereich zwischen der Zylindereinheit 1 und dem Gehäuse 6 (Einzelheit X) eine im Gehäuse vor­ zugsweise vorgegossene Nut 7 mit einer geeigneten Dicht­ masse 8 ausgefüllt werden, beispielsweise durch Tamponie­ ren. Subsequently, the cylinder unit 1 thus prepared and provided with the water jacket core 3 is inserted into a casting mold in which the housing 6 which is complete with the cylinder block is cast around the cylinder unit 1 . In a further step, as is known, the water core core 3 is removed, and further processing of the cylinder block takes place in accordance with the known prior art. However, in order to ensure an absolute tightness in the joint area between the cylinder unit 1 and the housing 6 (detail X), a groove 7 , preferably pre-cast in the housing, can be filled with a suitable sealing compound 8 , for example by tamponing.

Das beschriebene und beanspruchte Herstellverfahren eignet sich in hervorragender Weise zum Fertigen von Zy­ linderblöcken, bei denen tragende und umhüllende Funkti­ onsbereiche, nämlich das Gehäuse 6, sowie die thermisch und mechanisch beanspruchten Funktionsbereiche, nämlich die Zylindereinheit 1, jeweils für sich separate Bauteile bilden, die auf einfache Weise den jeweiligen Anforderun­ gen entsprechend und dabei auch unter Verwendung unter­ schiedlicher beanspruchungsgerechter Materialien herge­ stellt werden können. Hiermit läßt sich u. a. das Gewicht eines Zylinderblocks reduzieren. Da darüber hinaus die Zylindereinheit 1 ein in sich geschlossenes Bauteil ohne Kühlmittelräume zwischen den einzelnen Zylinderbüchsen 2a bis 2d bildet, besitzt der gezeigte Zylinderblock auch eine äußerst geringe Baulänge. Indem die Zylindereinheit nach einem Stranggießverfahren oder einem Strangpreßver­ fahren geformt wird, wird der erforderliche Bearbeitungs­ umfang minimiert, was zu einer Senkung der Bauteil- und Bearbeitungskosten aber auch der Stück- und Investitions­ kosten für einen erfindungsgemäßen Zylinderblock bzw. für dessen Herstellung führt. Dabei sind selbstverständlich eine Vielzahl von Abwandlungen vom gezeigten Ausführungs­ beispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.The described and claimed manufacturing process is extremely suitable for the production of cylinder blocks in which supporting and enveloping functional areas, namely the housing 6 , and the thermally and mechanically stressed functional areas, namely the cylinder unit 1 , each form separate components for themselves can be produced in a simple manner according to the respective requirements and can also be produced using different load-bearing materials. This can reduce the weight of a cylinder block, among other things. In addition, since the cylinder unit 1 forms a self-contained component without coolant spaces between the individual cylinder liners 2 a to 2 d, the cylinder block shown also has an extremely small overall length. By the cylinder unit is formed according to a continuous casting process or an extrusion process, the required processing is minimized, which leads to a reduction in component and processing costs but also the unit and investment costs for a cylinder block according to the invention or for its production. Of course, a variety of modifications of the embodiment shown are possible without leaving the content of the claims.

Claims (4)

1. Herstellverfahren für einen Zylinderblock einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, wobei zunächst die Zylinder als Einheit (1) geformt werden, die an­ schließend mit einem Gehäuse (6) umgossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinheit (1) in einem Strangpreß- oder Stranggießverfahren ge­ formt wird.1. Manufacturing method for a cylinder block of a multi-cylinder internal combustion engine, the cylinders being first formed as a unit ( 1 ), which is then encapsulated with a housing ( 6 ), characterized in that the cylinder unit ( 1 ) ge in an extrusion or continuous casting process is formed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die vorgeformte Zy­ lindereinheit (1) vor dem Umgießen ein Wassermantel­ kern (3) aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a water jacket core ( 3 ) is applied to the preformed Zy cylinder unit ( 1 ) before casting. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassermantelkern (3) vor dem Umgießen der Zylindereinheit (1) beschichtet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the water jacket core ( 3 ) is coated before casting around the cylinder unit ( 1 ). 4. Zylinderblock, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:
  • - die Zylindereinheit (1) ist in Leichtmetall (ggf. faserverstärkt), insbesondere in einer Aluminium-Le­ gierung ausgeführt sowie ggf. beschichtet
  • - das Gehäuse (6) ist in Leichtmetall ausgeführt und in einem Druckgußverfahren gegossen und ggf. faser­ verstärkt
  • - der Zylinderblock ist als closed-deck-Konstruktion gestaltet
  • - im Stoßbereich zwischen Zylindereinheit (1) und Ge­ häuse (6) besitzt das Gehäuse (6) eine Nut (7) zum Einbringen einer geeigneten Dichtmasse (8).
4. Cylinder block, produced by a method according to one of the preceding claims, characterized by at least one of the following features:
  • - The cylinder unit ( 1 ) is made of light metal (possibly fiber-reinforced), in particular in an aluminum alloy and optionally coated
  • - The housing ( 6 ) is made of light metal and cast in a die-casting process and possibly fiber reinforced
  • - The cylinder block is designed as a closed-deck construction
  • - In the joint area between the cylinder unit ( 1 ) and Ge housing ( 6 ), the housing ( 6 ) has a groove ( 7 ) for introducing a suitable sealing compound ( 8 ).
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