DE102008054007B4

DE102008054007B4 - Internal combustion engine and method for producing connecting rods and piston pins for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102008054007B4
Application number: DE102008054007.2A
Authority: DE
Inventors: Zacharias Georgeou; Dr. Kiese Jürgen; Prof. Dr. Heilmaier Martin
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: DE102008054007A1

Abstract

Verbrennungskraftmaschine (20) mit wenigstens einem Pleuel (14), einem Kolbenbolzen (12) und einem Kolben (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kolbenbolzen (12) und/oder das Pleuel (14) aus einer (Eisen-Aluminium) FeAl-Legierung hergestellt ist.Internal combustion engine (20) with at least one connecting rod (14), a piston pin (12) and a piston (3), characterized in that at least the piston pin (12) and / or the connecting rod (14) of an (iron-aluminum) FeAl Alloy is made.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, ein Verfahren zur Herstellung der Pleuel und/oder Kolbenbolzen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 12 genannten Merkmalen sowie einen Pleuel und einen Kolbenbolzen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 21 und 22 genannten Merkmalen.The invention relates to an internal combustion engine with the features mentioned in the preamble of claim 1, a method for producing the connecting rods and / or piston pin with the features mentioned in the preamble of claim 12 and a connecting rod and a piston pin with the mentioned in the preamble of claim 21 and 22 features.

Es ist bekannt, dass in Verbrennungskraftmaschinen verwendete, Kraft umsetzende Mechanismen im Wesentlichen Pleuel, Kolben, Kurbelwellen und Kolbenbolzen aufweisen, die Dreh- und Translationsbewegungen ausführen, um die Expansionsenergie des Brenngases in eine Rotationsenergie umzusetzen. Alle daran beteiligten beweglichen Teile weisen eine Masse auf, die durch ihre Trägheit zum Entstehen von Schwingungen, Vibrationen und Reibung beitragen. Diese wirken entgegen einer Beschleunigung oder einer Verlangsamung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und beeinflussen dadurch die dynamischen Eigenschaften, erhöhen den Kraftstoffverbrauch und begrenzen die pro Gewichtseinheit und Volumeneinheit erreichbare Leistung.It is known that force-applying mechanisms used in internal combustion engines have substantially connecting rods, pistons, crankshafts, and piston pins that perform rotational and translational motions to convert the expansion energy of the fuel gas into rotational energy. All involved moving parts have a mass, which contribute by their inertia to the formation of vibrations, vibrations and friction. These counteract an acceleration or deceleration of the speed of the internal combustion engine and thereby influence the dynamic properties, increase the fuel consumption and limit the achievable per unit weight and volume unit performance.

Um diesen Massenträgheitseffekten entgegen zu wirken, ist bekannt, das Gewicht aller beteiligten bewegten Teile zu reduzieren, was jedoch durch die Materialeigenschaften verfügbarer und geeigneter Werkstoffe eingeschränkt ist. Die Kolben beispielsweise sind seit geraumer Zeit aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Die durch sehr hohe auftretende Übertragungskräfte stark beanspruchten Pleuel und Kolbenbolzen, die der drehbaren Verbindung zwischen Kolben und Pleuel dienen, bestehen in der Regel aus Vergütungsstählen, die im Allgemeinen eine relativ hohe Dichte aufweisen.To counteract these inertia effects, it is known to reduce the weight of all involved moving parts, but this is limited by the material properties of available and suitable materials. For example, the pistons have been made of aluminum alloys for some time. The highly stressed by very high transmission forces connecting rod and piston pin, which serve the rotatable connection between the piston and connecting rod, are usually made of tempered steels, which generally have a relatively high density.

US 6 074 501 A offenbart ein thermisches Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierungen, mit denen eine erhöhte Warmfestigkeit bis 300 °C erreicht wird. Diese Legierungen sind zum Herstellen von Pleuel und Kolbenbolzen nicht geeignet. US 6 074 501 A discloses a thermal process for producing aluminum-silicon-magnesium alloys with which an increased heat resistance up to 300 ° C is achieved. These alloys are not suitable for the production of connecting rods and piston pins.

DE 10 2004 050 484 A1 offenbart eine Legierung auf Basis von Aluminium, die zum Herstellen von Pleuelstangen verwendet werden kann. Die Legierung weist zwischen 15 und 30 Gewichts-% Silizium auf, mindestens 1 Gewichts-% Nickel, zumindest einen der beiden Bestandteile, Eisen oder Titan, wobei die Summe der Anteile von Nickel, Eisen und Titan mindestens 3 Gewichts-% beträgt. Diese Legierung weist zwar ein sehr niedriges spezifisches Gewicht auf, ihre mechanische Festigkeit ist jedoch gering. Ferner ist es nicht möglich, Kolbenbolzen aus dieser Legierung zu fertigen, da die Festigkeit und die Verschleißfestigkeit nicht ausreichen. DE 10 2004 050 484 A1 discloses an aluminum based alloy that can be used to make connecting rods. The alloy comprises between 15 and 30% by weight of silicon, at least 1% by weight of nickel, at least one of the two constituents, iron or titanium, the sum of the proportions of nickel, iron and titanium being at least 3% by weight. Although this alloy has a very low specific gravity, its mechanical strength is low. Furthermore, it is not possible to manufacture piston pins of this alloy, since the strength and the wear resistance are insufficient.

Die EP 0 203 198 A1 zeigt und beschreibt ein Pleuel, welches aus einer Aluminiumlegierung besteht, in welche ein Inlay aus einem Stahldraht zur Erhöhung der Festigkeit eingegossen ist.The EP 0 203 198 A1 shows and describes a connecting rod, which consists of an aluminum alloy, in which an inlay is cast from a steel wire to increase the strength.

Die EP 0 602 904 A1 , die EP 1 469 963 B1 und die EP 0 351 056 A2 befassen sich mit FeAl-Legierungen. Während die erstgenannte Veröffentlichung ein Einlassventil aus einer FeAl-Legierung offenbart, zeigen die anderen Veröffentlichungen Herstellungsverfahren für Bauteile aus einer FeAl-Legierung.The EP 0 602 904 A1 , the EP 1 469 963 B1 and the EP 0 351 056 A2 deal with FeAl alloys. While the former publication discloses a FeAl alloy inlet valve, the other publications show methods of manufacturing FeAl alloy components.

Im Vergleich mit konventionellen Materialien wie Vergütungsstahl nimmt die zyklische Festigkeit der Eisen-Aluminium-Legierungen im Temperaturbereich zwischen 150 und 300 °C und die statische Festigkeit mit steigender Temperatur bis 600 °C zu.In comparison with conventional materials such as tempered steel, the cyclic strength of the iron-aluminum alloys in the temperature range between 150 and 300 ° C and the static strength increases with increasing temperature up to 600 ° C.

Die Dichte beispielsweise einer Fe-Al-Cr-Legierung liegt zwischen 6,3 und 6,5 g/ccm, während die Dichte der Vergütungsstähle 7,8 g/ccm beträgt.The density of, for example, an Fe-Al-Cr alloy is between 6.3 and 6.5 g / cc, while the density of the tempered steels is 7.8 g / cc.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pleuel und/oder Kolbenbolzen einer Verbrennungskraftmaschine im Gewicht zu reduzieren und hierbei vergleichbare oder verbesserte thermische, mechanische und dynamische Eigenschaften zu erreichen, die den oben beschriebenen Nachteilen entgegen wirken.The invention has for its object to reduce the connecting rod and / or piston pin of an internal combustion engine in weight and to achieve comparable or improved thermal, mechanical and dynamic properties, which counteract the disadvantages described above.

Dadurch, dass bei einer Verbrennungskraftmaschine, die wenigstens ein Pleuel, einen Kolbenbolzen und einen Kolben aufweist, wenigstens der Kolbenbolzen und/oder das Pleuel aus einer FeAl-Legierung hergestellt ist, wird vorteilhaft erreicht, dass bei Gewichtsreduzierung gleichzeitig gute thermische, dynamische und mechanische Eigenschaften erreicht werden.The fact that in an internal combustion engine having at least one connecting rod, a piston pin and a piston, at least the piston pin and / or the connecting rod is made of a FeAl alloy, is advantageously achieved that at the same time good thermal, dynamic and mechanical properties in weight reduction be achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die FeAl-Legierung eine intermetallische FeAl-Legierung.In a preferred embodiment of the invention, the FeAl alloy is an FeAl intermetallic alloy.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des Eisens der FeAl-Legierung zwischen 72 und 92 Gewichts-%.In a further preferred embodiment of the present invention, the iron content of the FeAl alloy is between 72 and 92% by weight.

Vorzugsweise beträgt der Anteil des Aluminiums der FeAI-Legierung zwischen 8 und 23 Gewichts-%, wobei die Eisen- und Aluminiumanteile zueinander in einem im Wesentlichen komplementären Verhältnis stehen und bei Zusammensetzungen mit einem von 100 % abweichenden Verhältnis wenigstens ein weiteres Element und/oder Verbindung zum Auffüllen des fehlenden Anteils verwendet ist.Preferably, the proportion of aluminum in the FeAl alloy is between 8 and 23% by weight, with the proportions of iron and aluminum relative to each other being substantially complementary, and for compositions having a non-100% ratio, at least one further element and / or compound is used to fill in the missing portion.

Der Anteil von vor allem einer besseren Verschleißfestigkeit dienendem Chroms in der FeAl-Legierung beträgt in einer der weiteren bevorzugten Ausgestaltungen 1 bis 8 Gewichts-% und der Anteil von Niob zwischen 0 und 10 Gewichts-%. Das Element Niob bildet hierbei Mischkristalle, die der Legierung zu einem höheren Elastizitäts-Modul verhelfen. In one of the further preferred embodiments, the proportion of chromium in the FeAl alloy serving above all for better wear resistance is 1 to 8% by weight and the proportion of niobium is between 0 and 10% by weight. The element niobium here forms mixed crystals, which help the alloy to a higher modulus of elasticity.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil von Bor an der FeAI-Legierung zwischen 0 und 1000 ppm in Gewichtsprozent.According to a preferred further embodiment of the present invention, the proportion of boron in the FeAl alloy is between 0 and 1000 ppm by weight.

Zusätzlich weist die FeAl-Legierung in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wenigstens eines von den Elementen Kohlenstoff, Titan, Zirkonium, Silizium und/oder Vanadium bis zu einem aufsummierten Volumenanteil von maximal 1 Gewichts-% auf.In addition, in further preferred embodiments of the present invention, the FeAl alloy has at least one of the elements carbon, titanium, zirconium, silicon and / or vanadium up to a cumulative volume fraction of at most 1% by weight.

Vorzugsweise bildet das Zirkonium mit dem Kohlenstoff Zirkoniumcarbid, um dadurch den freien Kohlenstoff, der die Legierung nachteilig spröde macht, zu binden und zugleich die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.Preferably, the zirconium forms zirconium carbide with the carbon to thereby bind the free carbon which adversely brittles the alloy while increasing the wear resistance.

Die FeAl-Legierung weist erfindungsgemäß vorzugsweise eine geordnete intermetallische Kristallstruktur auf.The FeAl alloy according to the invention preferably has an ordered intermetallic crystal structure.

In bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist das Eisen in der FeAl-Legierung geordnet und intermetallisch kristallisiert. Bei einem Aluminiumgehalt bis 8 Gewichts-% liegt beispielsweise eine überwiegend ferritische Kristallstruktur vor und bei einem Aluminiumgehalt von 8 bis 20 Gewichts-% eine geordnete und intermetallische Kristallstruktur vor.In preferred embodiments of the present invention, the iron is ordered in the FeAl alloy and intermetallic crystallized. For example, with an aluminum content of up to 8% by weight, a predominantly ferritic crystal structure is present and, with an aluminum content of 8 to 20% by weight, an ordered and intermetallic crystal structure.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuels und/oder eines Kolbenbolzens für eine Verbrennungskraftmaschine dadurch gelöst, dass

- ein Rohling hergestellt wird,
- der Rohling vorzugsweise wenigstens einem formgebenden und/oder spanenden Bearbeitungsschritt unterzogen wird, und
- der Rohling aus einer Eisen-Aluminium-Legierung erhalten wird.

The object of the invention is further achieved by a method for producing a connecting rod and / or a piston pin for an internal combustion engine in that

- a blank is produced,
- The blank is preferably subjected to at least one shaping and / or machining step, and
- The blank is obtained from an iron-aluminum alloy.

Der Rohling kann vorzugsweise als Gussteil oder pulvermetallurgisch hergestellt werden.The blank may preferably be produced as a casting or powder metallurgy.

In bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens beträgt der Anteil des Eisens der FeAl-Legierung zwischen 72 und 92 Gewichts-%. Der Anteil des Aluminiums liegt vorzugsweise zwischen 8 und 23 Gewichts-%, wobei die Eisen- und Aluminiumanteile zueinander in einem im Wesentlichen komplementären Verhältnis stehen und bei Zusammensetzungen mit einem von 100 Gewichts-% abweichenden Verhältnis wenigstens ein weiteres Element und/oder Verbindung zum Auffüllen des fehlenden Anteils verwendet ist.In preferred embodiments of the production method according to the invention, the iron content of the FeAl alloy is between 72 and 92% by weight. The proportion of aluminum is preferably between 8 and 23% by weight, with the proportions of iron and aluminum relative to each other being substantially complementary, and for compositions having a different ratio of 100% by weight, at least one additional element and / or filling compound the missing part is used.

Der Chrom-Anteil der FeAl-Legierung beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 8 Gewichts-%, der Niob-Anteil zwischen 0 und 10 Gewichts-% und der Bor-Anteil der FeAI-Legierung zwischen 0 und 1000 ppm in Gewichtsprozent.The chromium content of the FeAl alloy is preferably between 1 and 8% by weight, the niobium content between 0 and 10% by weight and the boron content of the FeAl alloy between 0 and 1000 ppm by weight.

Die Beschichtung des Pleuels und/oder Kolbenbolzens kommt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durch eine selbstbildende Aluminiumoxidschicht Al₂O₃ zustande, die einen Korrosionsschutz und zugleich eine verschleißfeste Schicht ausbildet. Die verschleißfeste Schicht ist beispielsweise zum Ausbilden der zylindrischen Gleitoberfläche des Kolbenbolzens von großem Nutzen.The coating of the connecting rod and / or piston pin comes about in accordance with a preferred embodiment of the present invention by a self-forming aluminum oxide Al ₂ O ₃ , which forms a corrosion protection and at the same time a wear-resistant layer. The wear-resistant layer is of great use, for example, for forming the cylindrical sliding surface of the piston pin.

Ferner wird in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens nach vorliegender Erfindung die Beschichtung des Pleuels und/oder Kolbenbolzens als eine Chrombeschichtung zum Erhöhen der Verschleißfestigkeit ausgeführt. Vorzugsweise werden in der FeAl-Legierung und/oder der Oberfläche des Pleuels und Kolbenbolzens Mischkristalle aus Fe-Al-Cr ausgebildet, die eine erhöhte Verschleißfestigkeit bewirken.Further, in further preferred embodiments of the method of the present invention, the coating of the connecting rod and / or piston pin is carried out as a chromium coating for increasing the wear resistance. Preferably, in the FeAl alloy and / or the surface of the connecting rod and piston pin mixed crystals of Fe-Al-Cr are formed, which cause an increased wear resistance.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem mit einem Pleuel und/oder einem Kolbenbolzen gelöst, der jeweils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The object of the present invention is also achieved with a connecting rod and / or a piston pin, which is produced in each case by the method according to the invention.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine Querschnittsansicht einer Verbrennungskraftmaschine zeigt, näher erläutert.The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawing, which shows a cross-sectional view of an internal combustion engine.

1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Zylindergruppe einer Verbrennungskraftmaschine 20, die einen in einem Zylinderblock 13 eingebauten Zylinder 4, einen im Zylinder 4 bewegbar angeordneten Kolben 3, einen mit dem Kolben 3 drehbar über ein oberes Pleuelauge und einen Kolbenbolzen 12 verbundenes Pleuel 14, das mit einem unteren Pleuelauge mit einem Pleuelschaft 15 einer drehbar gelagerten Kurbelwelle drehbar verbunden ist, ein Gegengewicht 16 der Kurbelwelle, ein Einlass- 5 und ein Auslassventil 10, je eine Nockenwelle 7 und 9, eine Zündkerze 8, einen Ansaug- 6 und einen Abgaskanal 11 aufweist. 1 shows a cross-sectional view through a cylinder group of an internal combustion engine 20 one in a cylinder block 13 built-in cylinder 4 , one in the cylinder 4 movably arranged pistons 3 , one with the piston 3 rotatable via an upper connecting rod eye and a piston pin 12 connected connecting rod 14 with a connecting rod eye with a conrod shaft 15 a rotatably mounted crankshaft is rotatably connected, a counterweight 16 the crankshaft, an intake 5 and an exhaust valve 10 , one camshaft each 7 and 9 , a spark plug 8th , a suction 6 and an exhaust duct 11 having.

Der Kolbenbolzen 12 und/oder das Pleuel 14 ist aus einer Eisen-Aluminium-Legierung hergestellt, die einen Eisenanteil zwischen 72 und 92 Gewichts-% aufweist. Der Anteil des Aluminiums (Al) der FeAl-Legierung beträgt hierbei zwischen 8 und 23 Gewichts-%, wobei die Eisen- und Aluminiumanteile zueinander in einem im Wesentlichen komplementären Verhältnis stehen und bei Zusammensetzungen mit einem von 100 Gewichts-% abweichenden Verhältnis wenigstens ein weiteres Element und/oder Verbindung zum Auffüllen des fehlenden Anteils verwendet ist.The piston pin 12 and / or the connecting rod 14 is made of an iron-aluminum alloy, which has an iron content between 72 and 92% by weight. The proportion of the aluminum (Al) of the FeAl alloy is in this case between 8 and 23% by weight, the proportions of iron and aluminum being in a substantially complementary relationship to one another, and at least one other for compositions having a ratio deviating from 100% by weight Element and / or compound is used to fill in the missing portion.

So kann der Chrom-Anteil (Cr) an der FeAl-Legierung zwischen 1 und 8 Gewichts-% betragen und vor allem die Verschleißfestigkeit der Legierung steigern.Thus, the chromium content (Cr) of the FeAl alloy can be between 1 and 8% by weight and, above all, increase the wear resistance of the alloy.

Der Niob-Anteil (Nb) an der FeAl-Legierung kann zwischen 0 und 10 Gewichts-% betragen. Der Bor-Anteil (B) an der FeAl-Legierung kann zwischen 0 und 1000 ppm betragen.The niobium content (Nb) of the FeAl alloy can be between 0 and 10% by weight. The boron content (B) of the FeAl alloy can be between 0 and 1000 ppm.

Zusätzlich kann die FeAl-Legierung wenigstens eines von den Elementen Kohlenstoff (C), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Silizium (Si) und/oder Vanadium (V) bis zu einem aufsummierten Volumenanteil von maximal 1 Gewichts-% aufweisen.In addition, the FeAl alloy may include at least one of carbon (C), titanium (Ti), zirconium (Zr), silicon (Si), and / or vanadium (V) to a cumulative volume fraction of at most 1% by weight.

Hierbei bildet das Zirkonium (Zr) mit dem Kohlenstoff (C) Zirkoniumcarbid, um dadurch den freien Kohlenstoff zu binden und die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die FeAl-Legierung kann eine Mischkristallstruktur aufweisen.Here, the zirconium (Zr) forms with the carbon (C) zirconium carbide to thereby bind the free carbon and increase the wear resistance. The FeAl alloy may have a mixed crystal structure.

Das Eisen in der FeAl-Legierung kann ferritisch oder intermetallisch kristallisiert sein.The iron in the FeAl alloy may be ferritic or intermetallic crystallized.

Ein Pleuel oder ein Kolbenbolzen wird als ein Rohling beispielsweise im Gussverfahren hergestellt. Der Rohling kann auch aus einem Stangenhalbzeug oder pulvermetallurgisch hergestellt werden. Dann wird dieser Rohling gegebenenfalls einem Schmiedeverfahren oder dergleichen unterzogen, um ein endgültig ausgeformtes Formteil zu bilden und/oder durch Verdichten der oberen Schichten höhere mechanische Festigkeitseigenschaften zu erreichen.A connecting rod or a piston pin is produced as a blank, for example by casting. The blank can also be made from a semi-finished bar or powder metallurgy. Then, if necessary, this blank is subjected to a forging process or the like to form a final molded article and / or to obtain higher mechanical strength properties by compacting the upper layers.

Zum Herstellen einer Maßfläche wie zum Beispiel der zylindrischen Gleitlagerfläche des Kolbenbolzens oder der Innenaufnahmefläche des oberen und unteren Pleuelauges wird wenigstens ein spanhebender Bearbeitungsschritt ausgeführt.For producing a dimensional surface, such as the cylindrical sliding bearing surface of the piston pin or the inner receiving surface of the upper and lower connecting rod, at least one machining step is performed.

Optional kann eine thermische Härtung, ein Walzen und/oder eine Beschichtung des Rohlings oder eine Kombination davon ausgeführt werden, wobei als Guss die Eisen-Aluminium-Legierung verwendet wird.Optionally, thermal curing, rolling and / or coating of the blank or a combination thereof may be carried out using as cast the iron-aluminum alloy.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Werkstoff kann gegenüber einem dispersionsgehärteten Aluminium-Werkstoff eine deutlich höhere Steifigkeit aufweisen. Diese Steifigkeit lässt sich durch den E-Modul oder auch durch die wesentlich höhere Dauerschwingfestigkeit ausdrücken, die um den Faktor 2 bis 3 gesteigert ist. Ferner weist der erfindungsgemäße Werkstoff eine höhere maximal mögliche Einsatztemperatur auf, die bei dispersionsgehärtetem Aluminium-Werkstoff etwa 150°C beträgt.The inventively provided material may have a significantly higher stiffness compared to a dispersion-hardened aluminum material. This rigidity can be expressed by the modulus of elasticity or by the much higher fatigue strength, by the factor 2 to 3 is increased. Furthermore, the material according to the invention has a higher maximum possible use temperature, which is about 150 ° C. in the case of dispersion-hardened aluminum material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ölwanneoil pan
22: Öloil
33: Kolbenpiston
44: Zylindercylinder
55: Einlassventilintake valve
66: Ansaugkanalintake port
77: Nockenwellecamshaft
88th: Zündkerzespark plug
99: Nockenwellecamshaft
1010: Auslassventiloutlet valve
1111: Abgaskanalexhaust duct
1212: Kolbenbolzenpiston pin
1313: Zylinderblockcylinder block
1414: Pleuelpleuel
1515: Pleuelschaft der KurbelwelleConnecting rod of the crankshaft
1616: Gegengewichtcounterweight
2020: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine

Claims

Internal combustion engine (20) with at least one connecting rod (14), a piston pin (12) and a piston (3), characterized in that at least the piston pin (12) and / or the connecting rod (14) of an (iron-aluminum) FeAl Alloy is made.

Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the FeAl alloy is an FeAl intermetallic alloy.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the iron (Fe) content of the FeAl alloy is between 72 and 92% by weight.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of aluminum (AI) of the FeAl Alloy is between 8 and 23% by weight, with the proportions of iron and aluminum to each other being in a substantially complementary relationship and, for compositions having a different ratio of 100% by weight, using at least one further element and / or compound to fill in the missing fraction is.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a chromium content (Cr) of the FeAl alloy is between 1 and 8% by weight.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a niobium content (Nb) of the FeAl alloy is between 0 and 10% by weight.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a proportion of boron (B) in the FeAl alloy is between 0 and 1000 ppm by weight.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the FeAl alloy additionally comprises at least one of the elements carbon (C), titanium (Ti), zirconium (Zr), silicon (Si) and / or vanadium (V) up to a has a cumulative volume fraction of not more than 1% by weight.

Internal combustion engine after Claim 8 characterized in that the zirconium (Zr) forms zirconium carbide with the carbon (C) to thereby bind the free carbon and increase the wear resistance.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the FeAl alloy has a mixed crystal structure or an ordered intermetallic crystal structure.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the iron in the FeAl alloy is ferritic or intermetallic crystallized.

Method for producing a connecting rod and / or a piston pin, in particular for an internal combustion engine, characterized in that a blank is produced, the blank is preferably subjected to at least one shaping and / or a machining step, and the blank of an iron-aluminum alloy is obtained.

Method according to Claim 12 , characterized in that the iron (Fe) content of the FeAl alloy is between 72 and 92% by weight.

Method according to one of the preceding Claims 12 or 13 characterized in that the proportion of the aluminum (AI) of the FeAl alloy is between 8 and 23% by weight, the proportions of iron and aluminum being substantially complementary to each other, and at least for compositions having a non-100% ratio another element and / or compound is used to fill in the missing portion.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 14 , characterized in that the chromium content (Cr) of the FeAl alloy is between 1 and 8% by weight.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 15 , characterized in that the niobium content (Nb) of the FeAl alloy is between 0 and 10% by weight.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 16 , characterized in that the boron content (B) of the FeAl alloy is between 0 and 1000 ppm by weight.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 17 , characterized in that a coating of the connecting rod (14) and / or piston pin (12) by a self-forming aluminum oxide layer (Al ₂ O ₃ ) is formed, which forms a corrosion protection and a wear-resistant layer.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 17 , characterized in that a coating of the connecting rod (14) and / or piston pin (12) is carried out as a chromium coating for increasing the wear resistance.

Method according to one of the preceding Claims 12 to 17 and 19 characterized in that in the FeAl alloy and / or the surface of the connecting rod (14) and piston pin (12) mixed crystals of Fe-Al-Cr are formed.

Connecting rod, produced by a method according to one of the preceding Claims 12 to 20 ,

Piston pin, produced by a method according to one of the preceding Claims 12 to 20 ,