[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP0163241A2 - Member for internal combustion engines and process for manufacturing the same - Google Patents

Member for internal combustion engines and process for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
EP0163241A2
EP0163241A2 EP85106211A EP85106211A EP0163241A2 EP 0163241 A2 EP0163241 A2 EP 0163241A2 EP 85106211 A EP85106211 A EP 85106211A EP 85106211 A EP85106211 A EP 85106211A EP 0163241 A2 EP0163241 A2 EP 0163241A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insert
component
base material
relief
inserts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP85106211A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0163241B1 (en
EP0163241A3 (en
Inventor
Andreas Dipl.-Ing. Deuber
Edmund Siegl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novelis Deutschland GmbH
Original Assignee
Alcan Aluminiumwerk Nuernberg GmbH
Alcan Aluminiumwerke GmbH
Alcan Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcan Aluminiumwerk Nuernberg GmbH, Alcan Aluminiumwerke GmbH, Alcan Deutschland GmbH filed Critical Alcan Aluminiumwerk Nuernberg GmbH
Publication of EP0163241A2 publication Critical patent/EP0163241A2/en
Publication of EP0163241A3 publication Critical patent/EP0163241A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0163241B1 publication Critical patent/EP0163241B1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/26Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/10Pistons  having surface coverings
    • F02F3/12Pistons  having surface coverings on piston heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F7/0087Ceramic materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/244Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/249Cylinder heads with flame plate, e.g. insert in the cylinder head used as a thermal insulation between cylinder head and combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Definitions

  • the invention relates to a combustion chamber component for internal combustion engines with at least one insert made of heat-resistant, in particular ceramic material, in a recess of the component facing the combustion chamber, which is connected to the base material of the component by casting or shrinking.
  • Components made of aluminum alloys which limit the combustion chamber of internal combustion engines, are often provided with inserts made of heat-resistant, high-strength materials in order to heat the light metal material thermally and / or mechanically to reinforce areas locally.
  • a typical example is B ran space inserts in flasks. Similar inserts are also used in cylinder heads.
  • the inserts can be made of heat-resistant steels or other suitable heavy metal alloys. In recent times, ceramic materials have also been used for this purpose.
  • DE-PS 725 761 describes pistons in which the inserts are positively anchored by undercuts when the piston base material is cast around them.
  • the encapsulation material is shrunk on, stress concentrations occur in the area of the undercuts, which can easily lead to cracks in the ceramic insert.
  • the space required for an undercut is often not available on the piston head in terms of design.
  • connection technology is the clasping of the ceramic insert essentially due to the shrinkage forces that arise during the encapsulation with a largely smooth, possibly slightly curved outer surface of the insert part.
  • the object of the invention is to provide components of the type mentioned above, in which the inserts do not migrate out of the base material clasping them in engine operation, ie have a permanent, firm hold in the component base material. Furthermore should a method of manufacturing these components can be specified.
  • At least one gas pressure relief bore is provided for relieving a gas pressure building up under the inserts in the base material leading to the underside of the inserts.
  • These holes which may have a diameter of 0.01 to 10 mm according to the invention act, jerk relief channels than venting or D, ie they prevent the build up of a pressure gas cushion in the joint between the insert part and casting material.
  • the insert is first fixed in its position relative to the other component in the correspondingly prepared component or in the mold cavity of the casting mold for the component, only then are the relief bores made by suitable measures during casting and by mechanical processing in the base material of the component generated.
  • the insert is appropriately anchored in the base material by pouring or shrinking.
  • the pressing is almost impossible as the connection method, because a K would eramik emotions the mechanical stresses likely not stand.
  • the pressure relief bores provided according to the invention prevent the build-up of excess pressure in the parting plane and thus the described process of pushing out the insert.
  • the pressure of the combustion gases which now only acts on one side from the combustion chamber, will constantly press the insert or the cast-in part into its deepest position or its cast-around position in the presence of the pressure relief bores.
  • DE-OS 31 10 292 shows a piston with a ceramic insert, which likewise has a bore in the bottom of the piston head recess, which leads from the parting plane between the insert and the piston head into the interior of the piston.
  • a ceramic insert which likewise has a bore in the bottom of the piston head recess, which leads from the parting plane between the insert and the piston head into the interior of the piston.
  • the bore serving as the lubricating oil guide.
  • a vent hole can be provided essentially in the middle.
  • a relatively large ventilation cross section is created where the gases enter the space between the insert and the piston crown during engine operation.
  • a weakening of the piston due to an excessively large central bore is thereby avoided.
  • an insert here a cast part, is arranged in a piston head recess 2 of a piston 1.
  • Relief bores 4 and 5 are arranged in the bottom of the piston head recess and lead from the parting plane 6 between the insert part 3 and the piston head into the interior of the piston 1.
  • the bore 4 is arranged centrally and the bores 5 are arranged eccentrically or peripherally concentrically, forming a ring of relief bores.
  • a cylinder head 11 which facing the combustion chamber in a cylinder head recess 12 comprises an insert 13. Since there is an interruption of the upwardly curved insert due to the arrangement of the inlet and outlet channels 17 and 18, there is at least one central Ent load bore 14, which is guided away from the parting plane 16 axially parallel.
  • the peripheral I ntlastungsbohronne 15 date lead out from the parting plane 16 to the outer surface of the cylinder head.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Bauteile für Verbrennungsmotoren mit hitzebeständigen Brennraum-Einsätzen, insbesondere auf Bauteile aus Leichtmetall mit eingfegossenen, porösen Keramikeinsätzen, bei welchen zur Entspannung eines sich unter den Einsätzen (3) aufbauenden Gasdruckes im Grundwerkstoff des Bauteiles (1) zu der Unterseite des Einsatzes führend mindestens eine Gasdruck-Entlastungsbohrung (4, 5) vorgesehen ist. Die Erfindung beschreibt des weiteren ein Verfahren zur Herstellung dieser Bauteile, bei welchem der Einsatz zuerst in seiner Lage relativ zum übrigen Bauteil fixiert wird und danach die Bohrungen im Grundwerkstoff ausgeführt werden.The invention relates to components for internal combustion engines with heat-resistant combustion chamber inserts, in particular to components made of light metal with cast-in, porous ceramic inserts, in which a gas pressure builds up under the inserts (3) in the base material of the component (1) to the underside of the At least one gas pressure relief bore (4, 5) is provided in the leading position. The invention further describes a method for producing these components, in which the insert is first fixed in its position relative to the other component and then the holes are made in the base material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennraum-Bauteil für Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Einsatz aus hitzebeständigem, insbesondere keramischem Werkstoff, in einer dem Brennraum zugewandten Ausnehmung des Bauteiles, der durch Umgießen oder Einschrumpfen mit dem Grundwerkstoff des Bauteiles verbunden ist.The invention relates to a combustion chamber component for internal combustion engines with at least one insert made of heat-resistant, in particular ceramic material, in a recess of the component facing the combustion chamber, which is connected to the base material of the component by casting or shrinking.

Bauteile aus Aluminiumlegierungen, die den Verbrennungsraum von Verbrennungskraftmaschinen begrenzen, werden häufig mit Einsätzen aus hitzebeständigen, hochfesten Werkstoffen versehen, um den Leichtmetallwerkstoff in thermisch und/oder mechanisch hochbeanspruchten Bereichen örtlich zu armieren. Ein typisches Beispiel sind Brannraumeinsätze in Kolben. Gleichartige Einsätze werden jedoch auch in Zylinderköpfen verwendet. Die Einsätze können aus warmfesten Stählen oder aus anderen geeigneten Schwermetall-Legierungen bestehen. In jüngster Zeit werden bevorzugt auch Keramikwerkstoffe für diesen Zweck eingesetzt.Components made of aluminum alloys, which limit the combustion chamber of internal combustion engines, are often provided with inserts made of heat-resistant, high-strength materials in order to heat the light metal material thermally and / or mechanically to reinforce areas locally. A typical example is B ran space inserts in flasks. Similar inserts are also used in cylinder heads. The inserts can be made of heat-resistant steels or other suitable heavy metal alloys. In recent times, ceramic materials have also been used for this purpose.

Insbesondere bei der Verwendung von Keramikeinsätzen besteht das bisher nicht befriedigend gelöste technische Problem, dem Einsatz einen festen Halt im Kolbengrundwerkstoff zu geben.Especially when using ceramic inserts, there is the technical problem that has not yet been satisfactorily resolved, to give the insert a firm hold in the piston base material.

In der DE-PS 725 761 sind Kolben beschrieben, bei welchen die Einsätze beim Umgießen mit dem Kolbengrundwerkstoff durch Hinterschneidungen formschlüssig verankert sind. Beim Aufschrumpfen des Umgußmaterials entstehen im Bereich der Hinterschneidungen jedoch Spannungskonzentrationen, die leicht zu Rissen im Keramikeinsatz führen können. Außerdem steht oft der für eine Hinterschneidung erforderliche Platz rein konstruktiv am Kolbenkopf nicht zur Verfügung.DE-PS 725 761 describes pistons in which the inserts are positively anchored by undercuts when the piston base material is cast around them. When the encapsulation material is shrunk on, stress concentrations occur in the area of the undercuts, which can easily lead to cracks in the ceramic insert. In addition, the space required for an undercut is often not available on the piston head in terms of design.

Die gleiche Gefahr unzulässiger Spannungen im Keramikwerkstoff ist bei mechanischen Verbindungen, z.B. mit Hilfe von Schrauben, gegeben. Auch das Abpuffern der Schrumpfspannungen mit weichen Zwischenlagen, wie in der US-PS 4 245 611 beschrieben, bringt keine in jeder Hinsicht befriedigende Lösung.The same danger of impermissible stresses in the ceramic material is with mechanical connections, e.g. with the help of screws. Buffering the shrinkage stresses with soft intermediate layers, as described in US Pat. No. 4,245,611, does not provide a satisfactory solution in every respect.

Die sowohl im Hinblick auf den Platzbedarf und die Vermeidung von Spannungskonzentrationen günstigste Verbindungstechnik ist die Umklammerung des Keramikeinsatzes im wesentlichen durch die beim Umgießen entstehenden Schrumpfkräfte bei weitgehend glatter, allenfalls leicht gewölbter Außenfläche des Einsatzteiles.The cheapest in terms of space requirements and the avoidance of stress concentrations Connection technology is the clasping of the ceramic insert essentially due to the shrinkage forces that arise during the encapsulation with a largely smooth, possibly slightly curved outer surface of the insert part.

Um allein mit Hilfe der beim Umgießen entstehenden Schrumpfspannung einen sicheren Halt des Eingußteiles auch unter Motorbetriebsbedingungen zu erreichen, ist man gezwungen, die relevanten physikalischen Eigenschaften, wie Ausdehnungskoeffizient, Elastizitätsmodul und Fließgrenze der beteiligten Werkstoffe, so aufeinander abzustimmen, daß die Schrumpfkräfte auch bei zyklischen Temperaturwechseln erhalten bleiben, wie dies in der DE-OS 33 28 435 beschrieben ist.In order to achieve a secure hold of the casting even under engine operating conditions solely with the help of the shrinkage stress that occurs during overmolding, it is necessary to coordinate the relevant physical properties, such as expansion coefficient, modulus of elasticity and yield point of the materials involved, so that the shrinkage forces change even with cyclical temperature changes remain as described in D E-OS 33 28 435.

Trotz solcher Maßnahmen zeigte sich bisher in der Praxis immer wieder, daß auf diese Weise eingegossene Einsatzteile im Motorbetrieb allmählich aus dem sie umklammernden Umgußmaterial herauswanderten, wodurch es leicht zum Anschlagen des Keramikteils an gegenüberliegenden Teilen der Brennraumwand und damit zur Zerstörung des Einsatzes kommen konnte. Interessant dabei war, daß das Einsatzteil auch im teilweise herausgewanderten Zustand in der Regel von den Schrumpfkräften noch fest umklammert war.Despite such measures, it has been shown in practice so far that insert parts cast in this way gradually move out of the encapsulating material surrounding them during engine operation, which could easily cause the ceramic part to strike against opposite parts of the combustion chamber wall and thus destroy the insert. It was interesting to note that the insert was usually still firmly gripped by the shrinking forces even in the partially migrated state.

Aufgabe der Erfindung ist es, Bauteile oben genannter Art anzugeben, bei welchen die Einsätze im Motorbetrieb aus dem sie umklammernden Grundmaterial nicht herauswandern, also einen dauerhaft festen Halt im Bauteil-Grundwerkstoff besitzen. Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung dieser Bauteile angegeben werden.The object of the invention is to provide components of the type mentioned above, in which the inserts do not migrate out of the base material clasping them in engine operation, ie have a permanent, firm hold in the component base material. Furthermore should a method of manufacturing these components can be specified.

Diese Aufgabe wird durch Bauteile mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.This object is achieved by components with the features of claim 1 and by a method according to claim 5.

Demgemäß ist zur Entspannung eines sich unter den-Einsätzen aufbauenden Gasdruckes im Grundmaterial zu der Unterseite der Einsätze führend mindestens eine Gasdruckentlastungsbohrung vorgesehen. Diese Bohrungen, die erfindungsgemäß einen Durchmesser von 0,01 bis 10 mm aufweisen können, wirken als Entlüftungs- oder Druckentlastungskanäle, d.h. sie verhindern den Aufbau eines Druckgaspolsters in der Trennfuge zwischen Einsatzteil und Umgußmaterial.Accordingly, at least one gas pressure relief bore is provided for relieving a gas pressure building up under the inserts in the base material leading to the underside of the inserts. These holes, which may have a diameter of 0.01 to 10 mm according to the invention act, jerk relief channels than venting or D, ie they prevent the build up of a pressure gas cushion in the joint between the insert part and casting material.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird der Einsatz zuerst im entsprechend vorbereiteten Bauteil oder im Formhohlraum der Gießform für das Bauteil in seiner Lage relativ zum übrigen Bauteil fixiert, erst danach werden die Entlastungsbohrungen durch geeignete Maßnahmen während des Gießens und durch mechanische Bearbeitung im Grundwerkstoff des Bauteils erzeugt. Das Verankern des Einsatzes im Grundwerkstoff erfolgt dabei zweckmäßigerweise durch Eingießen bzw. durch Einschrumpfen. Bei Einsätzen aus Keramikwerkstoff ist das Einpressen als Verbindungsverfahren nahezu ausgeschlossen, weil ein Keramikkörper die mechanischen Belastungen wahrscheinlich nicht aushalten würde.According to the method according to the invention, the insert is first fixed in its position relative to the other component in the correspondingly prepared component or in the mold cavity of the casting mold for the component, only then are the relief bores made by suitable measures during casting and by mechanical processing in the base material of the component generated. The insert is appropriately anchored in the base material by pouring or shrinking. For inserts of ceramic material, the pressing is almost impossible as the connection method, because a K would eramikkörper the mechanical stresses likely not stand.

Die Erfindung, die sich bevorzugt auf Einsätze aus porösem Keramikwerkstoff bezieht, beruht auf folgenden Erkenntnissen bzw. Überlegungen:

  • Nach dem Umgießen befindet sich in der Trennfuge zwischen Einsatz und Umgußmaterial eine gewisse Menge eingeschlossener Gase oder kondensierter vergasbarer Substanzen, wie beispielsweise Wasser. Diese Stoffe können zum einen Einschlüsse von nicht vollständig entwichener Luft aus dem Formhohlraum sein; zum anderen rühren sie aber auch daher, daß Keramikteile von Natur aus eine gewisse unvermeidliche Porosität besitzen, was zur Folge hat, daß sie beim Erhitzen über längere Zeiträume Gase abgeben. Hinzu kommt eine manchmal ebenfalls über längere Zeit anhaltende Abspaltung von Kristallwasser aus dem Keramikwerkstoff. Unter dem Einfluß der hohen Motorbetriebstemperaturen expandieren die eingekapselten Gase oder vergasbaren Stoffe und treiben den Einsatz wie einen Pneumatikkolben nach außen.
The invention, which preferably relates to inserts made of porous ceramic material, is based on the following findings or considerations:
  • After the encapsulation, there is a certain amount of trapped gases or condensed gasifiable substances, such as water, for example, in the joint between insert and encapsulation material. On the one hand, these substances can be inclusions of air that has not completely escaped from the mold cavity; on the other hand, they also stem from the fact that ceramic parts inherently have a certain inevitable porosity, with the result that they give off gases when heated over long periods of time. In addition, crystal water is sometimes split off over a longer period of time from the ceramic material. Otorbetriebstemperaturen under the influence of high M expand the encapsulated gases or gasifiable materials and drive the use, such as a pneumatic piston to the outside.

Dem kann sich ein weiterer Vorgang überlagern. Bei der Erwärmung im Motorbetrieb dehnt sich nämlich der Kolben nicht völlig gleichmäßig aus, so daß es zu leichten Unrundheiten und örtlichen Spaltbildungen zwischen Umgußmaterial und Einsatz kommen kann. Die unter hohem Druck stehenden Verbrennungsgase dringen dann entlang diesen Spalten in die Trennebene zwischen Umgußmaterial und Einsatz ein. Beim Öffnen des Ausströmventils baut sich der Gasdruck im Verbrennungsraum in sehr kurzer Zeit ab, während das in die Trennebene eingedrungene Gas nur langsam entweichen kann, so daß bei jedem Arbeitstakt für eine gewisse Zeit ein Überdruck in der Trennebene besteht, der den Einsatz nach außen drängen will. Mit fortschreitendem Herauswandern wird das Gasvolumen in der Trennebene zunehmen und den Vorgang entsprechend beschleunigen. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Druckentlastungsbohrungen verhindern den Aufbau eines Überdruckes in der Trennebene und damit den beschriebenen Vorgang des Herausdrückens des Einsatzes. Der nunmehr nur einseitig vom Verbrennungsraum her wirkende Druck der Verbrennungsgase wird bei Vorhandensein der Druckentlastungsbohrungen ständig den Einsatz oder das Eingußteil in seine tiefste Lage bzw. seine Umgußlage hineindrücken.Another process can overlap this. When the engine is warming up, the piston does not expand completely evenly, so that there may be slight out-of-roundness and local gaps between the casting material and the insert. The high pressure combustion gases then penetrate along these gaps into the parting line between To g ußmaterial and use. When the outflow valve is opened, the gas pressure in the combustion chamber is reduced in a very short time, while the gas which has entered the parting plane can only escape slowly, so that there is a positive pressure in the parting plane for a certain time each time, which forces the insert to the outside want. As the emigration progresses, the gas volume in the parting plane will increase and the process will accelerate accordingly. The pressure relief bores provided according to the invention prevent the build-up of excess pressure in the parting plane and thus the described process of pushing out the insert. The pressure of the combustion gases, which now only acts on one side from the combustion chamber, will constantly press the insert or the cast-in part into its deepest position or its cast-around position in the presence of the pressure relief bores.

Es ist zwar bereits bei Kolben bekannt, unter dem Einsatz eine zur Trennebene hin offene Bohrung im Grundmaterial vorzusehen. Diese Bohrung dient jedoch jeweils ganz anderen Funktionen.It is already known for pistons to use a hole in the base material that is open towards the parting plane. However, this hole serves completely different functions.

So zeigt die DE-OS 31 10 292 einen Kolben mit Keramikeinsatz, der ebenfalls im Boden der Kolbenkopfaussparung eine Bohrung aufweist, die von der Trennebene zwischen Einsatzteil und Kolbenkopf ins Innere des Kolbens führt. Es handelt sich jedoch nicht um ein eingegossenes, sondern um ein nachträglich rein mechanisch in den Kolbenkopf eingesetztes Einsatzteil, wobei die Bohrung der Schmierölführung dient.For example, DE-OS 31 10 292 shows a piston with a ceramic insert, which likewise has a bore in the bottom of the piston head recess, which leads from the parting plane between the insert and the piston head into the interior of the piston. However, it is not a cast-in part, but an insert that is subsequently inserted purely mechanically into the piston head, the bore serving as the lubricating oil guide.

Des weiteren ist in der PCT-Anmeldung WO 83/00535 ein Kolben mit einem warmfesten metallischen Einsatz im Bereich des Verbrennungsraumes beschrieben, bei dem im Boden der Kolbenkopfaussparung eine zentrische Bohrung vorgesehen ist. Diese Bohrung dient jedoch nur zum Entweichen der Luft während des Einpressens des Einsatzes in die Ausnehmung im Kolbenkopf. Sie ist nicht zur Entlüftung während des Motorbetriebs gedacht. Es sind nämlich im Boden der Kolbenkopfaussparung oder im Boden des Einsatzes Ausnehmungen vorgesehen, die der Reduzierung des Flächenkontaktes zwischen Einsatz und Grundmaterial dienen. Diese Ausnehmungen sind aber gerade nicht mit Bohrungen versehen, obwohl sie Gaspolster bilden. Ferner können Keramikeinsätze, wie bereits erwähnt, durch Einpressen nicht eingebracht werden. Diese
müssen eingegossen oder eventuell eingeschrumpft werden. Weder das Eingießen noch das Einschrumpfen wird aber den Fachmann veranlassen, eine Entlüftungsbohrung wie bei dem zur Rede stehenden Kolben einzubringen.
Furthermore, in PCT application WO 83/00535 a piston with a heat-resistant metallic insert in the area of Combustion chamber described, a central bore is provided in the olbenkopfaussparung in the bottom of K. However, this hole only serves to escape the air during the pressing of the insert into the recess in the piston head. It is not intended for ventilation during engine operation. Namely, there are provided in the bottom of the piston head recess or in the bottom of the insert recesses, which serve to reduce the F lächenkontaktes between insert and basic material. However, these recesses are not provided with holes, although they form gas cushions. Further, K can eramikeinsätze, as already mentioned, are not introduced by press-fitting. These
must be poured in or possibly shrunk. However, neither the pouring nor the shrinking will cause the person skilled in the art to make a vent hole as in the piston in question.

Erfindungsgemäß kann zwar eine Entlüftungsbohrung im wesentlichen mittig vorgesehen sein. Da in der Mitte des Kolbenbodens jedoch die größten mechanischen Spannungen auftreten, ist es günstiger, mehrere Entlüftungsbohrungen außermittig vorzusehen. Mit einer größeren Anzahl peripher angeordneter Bohrungen mit kleinem Querschnitt wird ein relativ großer Entlüftungsquerschnitt dort geschaffen, wo die Gase während des Motorbetriebs in den Zwischenraum zwischen Einsatz und Kolbenboden eintreten. Hierdurch wird gleichzeitig einer Schwächung des Kolbens durch eine zu große zentrische Bohrung vermieden.According to the invention, a vent hole can be provided essentially in the middle. However, since the greatest mechanical stresses occur in the middle of the piston crown, it is cheaper to provide several ventilation holes off-center. With a larger number of peripherally arranged bores with a small cross section, a relatively large ventilation cross section is created where the gases enter the space between the insert and the piston crown during engine operation. At the same time, a weakening of the piston due to an excessively large central bore is thereby avoided.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.The subject matter of the invention is further explained below using the exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

  • Fig. l als erfindungsgemäßes Bauteil einen Kolben, undFig. L as a component according to the invention, a piston, and
  • Fig. 2 einen Zylinderkopf als Bauteil in erfindungsgemäßer Ausführung.Fig. 2 shows a cylinder head as a component in the inventive design.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in einer Kolbenkopfaussparung 2 eines Kolbens 1 ein Einsatz, hier ein Eingußteil, angeordnet. Im Boden der Kolbenkopfausnehmung sind Entlastungsbohrungen 4 bzw. 5 angeordnet, die von der Trennebene 6 zwischen Einsatzteil 3 und Kolbenkopf ins Innere des Kolbens 1 führen.As shown in FIG. 1, an insert, here a cast part, is arranged in a piston head recess 2 of a piston 1. Relief bores 4 and 5 are arranged in the bottom of the piston head recess and lead from the parting plane 6 between the insert part 3 and the piston head into the interior of the piston 1.

Die Bohrung 4 ist dabei zentrisch angeordnet und die Bohrungen 5 sind außermittig bzw. peripher konzentrisch angeordnet, einen Kranz von Entlastungsbohrungen bildend.The bore 4 is arranged centrally and the bores 5 are arranged eccentrically or peripherally concentrically, forming a ring of relief bores.

In Fig. 2 ist als erfindungsgemäß ausgebildetes Bau- teil ein Zylinderkopf 11 dargestellt, welcher in einer dem Verbrennungsraum zugekehrten Zylinderkopfaussparung 12 einen Einsatz 13 aufweist. Da durch die Anordnung der Einlaß- bzw. Auslaßkanäle 17 und 18 eine Unterbrechung des nach oben gewölbten Einsatzes vorhanden ist, ist hier mindestens eine mittige Entlastungsbohrung 14, die von der Trennebene 16 achsparallel weggeführt ist, vorgesehen. Die peripheren Entlastungsbohrungen 15 fühen von der Trennebene 16 zur Mantelfläche des Zylinderkopfes hin.In Fig. 2 is as according to the invention formed au- B part, a cylinder head 11 is shown, which facing the combustion chamber in a cylinder head recess 12 comprises an insert 13. Since there is an interruption of the upwardly curved insert due to the arrangement of the inlet and outlet channels 17 and 18, there is at least one central Ent load bore 14, which is guided away from the parting plane 16 axially parallel. The peripheral I ntlastungsbohrungen 15 date lead out from the parting plane 16 to the outer surface of the cylinder head.

Claims (6)

1 Brennraum-Bauteil für Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Einsatz aus hitzebeständigem, insbesondere keramischem Werkstoff, in einer dem Brennraum zugewandten Ausnehmung des Bauteiles, der durch Umgießen oder Einschrumpfen mit dem Grundwerkstoff des Bauteiles verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entspannung eines sich unter dem Einsatz (3; 13) aufbauenden Gasdruckes im Grundwerkstoff des Bauteiles (1, 11) mindestens eine Gasdruck-Entlastungsbohrung (4, 5 bzw. 14, 15) vorgesehen ist, die von einer freien Obefläche zu der Unterseite des Einsatzes (3; 13) führt.1 combustion chamber component for internal combustion engines with at least one insert made of heat-resistant, in particular ceramic material, in a recess of the component facing the combustion chamber, which is connected to the base material of the component by encapsulation or shrink fitting, characterized in that one can relax under the insert (3; 13) building gas pressure in the base material of the component (1, 11) at least one gas pressure relief bore (4, 5 or 14, 15) is provided, which leads from a free surface to the underside of the insert (3; 13) . 2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlastungsbohrung (4 bzw. 14) zentrisch in bezug auf den Einsatz (3; 13) angeordnet ist.2. Component according to claim 1, characterized in that a relief bore (4 or 14) is arranged centrally with respect to the insert (3; 13). 3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Entlastungsbohrungen (5 bzw. 15) außermittig, vorzugsweise peripher, in bezug auf den Einsatz (3; 13) angeordnet sind.3. Component according to claim 1, characterized in that a plurality of relief bores (5 or 15) are arranged off-center, preferably peripherally, with respect to the insert (3; 13). 4. Bauteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsbohrungen (4, 5 bzw. 14, 15) einen Durchmesser von 0,01 bis 10 mm aufweisen.4. Component according to claims 1 to 3, characterized in that the relief bores (4, 5 or 14, 15) have a diameter of 0.01 to 10 mm. 5. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz zuerst in seiner Lage relativ zum übrigen Bauteil fixiert wird und danach die Entlastungsbohrungen im Grundwerkstoff des Bauteils ausgeführt werden.5. A method for producing a component according to claims 1 to 4, characterized in that the insert is first fixed in position relative to the other component and then the relief holes are made in the base material of the component. 6. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsbohrungen während des Umgießens durch entsprechend angeordnete Kernstifte erzeugt werden.6. A method for producing a component according to claims 1 to 4, characterized in that the relief holes are produced during the casting by appropriately arranged K Ernstifte.
EP85106211A 1984-06-01 1985-05-21 Member for internal combustion engines and process for manufacturing the same Expired EP0163241B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3420571 1984-06-01
DE3420571A DE3420571C1 (en) 1984-06-01 1984-06-01 Component for internal combustion engines and method for its production

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0163241A2 true EP0163241A2 (en) 1985-12-04
EP0163241A3 EP0163241A3 (en) 1986-04-02
EP0163241B1 EP0163241B1 (en) 1989-01-04

Family

ID=6237465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP85106211A Expired EP0163241B1 (en) 1984-06-01 1985-05-21 Member for internal combustion engines and process for manufacturing the same

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4646692A (en)
EP (1) EP0163241B1 (en)
JP (1) JPS618449A (en)
KR (1) KR890000752B1 (en)
CA (1) CA1270707A (en)
DE (2) DE3420571C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0294091A2 (en) * 1987-05-30 1988-12-07 Isuzu Motors Limited Heat insulating piston structure
EP0294092A2 (en) * 1987-05-30 1988-12-07 Isuzu Motors Limited Heat-insulating engine structure
US5033427A (en) * 1987-05-30 1991-07-23 Isuzu Motors Limited Heat-insulating engine structure

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61237867A (en) * 1985-04-15 1986-10-23 Kawasaki Heavy Ind Ltd Cylinder head for internal-combustion engine
DE3530924A1 (en) * 1985-08-29 1987-03-12 Alcan Aluminiumwerke HEAT-RESISTANT COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
SE469908B (en) * 1986-07-04 1993-10-04 Volvo Ab Combustion engine component with surface exposed to combustion gases, which is coated with a thermally insulating material and method of making the component
US4781157A (en) * 1987-12-24 1988-11-01 Ford Motor Company Multipart ceramic cylinder head
DE19848649C5 (en) * 1998-10-22 2008-11-27 Peter Greiner Carbon piston for an internal combustion engine
US6354260B1 (en) 2000-11-14 2002-03-12 Cwn, Inc. Replaceable combustion chamber insert for two cycle engines and method for manufacturing same
US6874479B2 (en) 2003-03-21 2005-04-05 Avl List Gmbh Internal combustion engine
KR100680532B1 (en) * 2004-12-17 2007-02-08 현대자동차주식회사 Mounting apparatus for the heat activator in a combustion chamber
JP2007044615A (en) * 2005-08-09 2007-02-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The Method for operating electrostatic precipitator
DE102012104820B4 (en) * 2012-06-04 2014-10-09 Actech Gmbh Process for the production of composite castings
CN105484892A (en) * 2015-12-02 2016-04-13 湖南江滨机器(集团)有限责任公司 Piston, engine and piston manufacturing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE725761C (en) * 1940-04-03 1942-09-29 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Pistons, in particular light metal pistons for high-speed internal combustion engines
US4245611A (en) * 1978-09-05 1981-01-20 General Motors Corporation Ceramic insulated engine pistons
DE3110292A1 (en) * 1981-03-17 1982-09-30 Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser Piston for internal combustion engine
EP0072140A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-16 Ae Plc Pistons with combustion bowl inserts
DE3328435A1 (en) * 1982-09-10 1984-03-15 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Piston for internal combustion engines

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB160790A (en) * 1920-03-27 1921-12-22 Fried Krupp Germaniawerft Ag Improvements in connecting weldable metal articles with articles which cannot be welded or are difficult to weld
US4018194A (en) * 1975-01-06 1977-04-19 Texaco Inc. Engine piston with insulated combustion chamber
DE2541966A1 (en) * 1975-09-19 1977-03-24 Vox Lumatic Gmbh Internal combustion engine piston - has anular cooling chamber to pass air below piston crown
SE433376B (en) * 1979-10-22 1984-05-21 Saab Scania Ab Piston engine with heat insulated combustion chamber
GB2092709B (en) * 1981-02-07 1984-05-31 Ae Plc Securing piston crown

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE725761C (en) * 1940-04-03 1942-09-29 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Pistons, in particular light metal pistons for high-speed internal combustion engines
US4245611A (en) * 1978-09-05 1981-01-20 General Motors Corporation Ceramic insulated engine pistons
DE3110292A1 (en) * 1981-03-17 1982-09-30 Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser Piston for internal combustion engine
EP0072140A1 (en) * 1981-07-31 1983-02-16 Ae Plc Pistons with combustion bowl inserts
DE3328435A1 (en) * 1982-09-10 1984-03-15 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Piston for internal combustion engines

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0294091A2 (en) * 1987-05-30 1988-12-07 Isuzu Motors Limited Heat insulating piston structure
EP0294092A2 (en) * 1987-05-30 1988-12-07 Isuzu Motors Limited Heat-insulating engine structure
EP0294091A3 (en) * 1987-05-30 1989-10-25 Isuzu Motors Limited Heat insulating piston structure
EP0294092A3 (en) * 1987-05-30 1989-10-25 Isuzu Motors Limited Heat-insulating engine structure
US5033427A (en) * 1987-05-30 1991-07-23 Isuzu Motors Limited Heat-insulating engine structure

Also Published As

Publication number Publication date
CA1270707A (en) 1990-06-26
JPS618449A (en) 1986-01-16
EP0163241B1 (en) 1989-01-04
KR890000752B1 (en) 1989-04-03
KR860000466A (en) 1986-01-29
EP0163241A3 (en) 1986-04-02
DE3567245D1 (en) 1989-02-09
DE3420571C1 (en) 1986-01-09
US4646692A (en) 1987-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0163241B1 (en) Member for internal combustion engines and process for manufacturing the same
DE3607427C2 (en) Method for producing the piston of an internal combustion engine and this piston
EP1977102B1 (en) Piston for an internal combustion engine and method for production thereof
EP1929146B8 (en) Method for producing a piston for an internal combustion engine and the thus produced piston
DE19635326C2 (en) Method and apparatus for making a light alloy composite member
DE3539674C2 (en) Twin cylinder block blank and device for casting such a cylinder block blank
DE69301520T2 (en) Method for producing a tappet for an internal combustion engine
DE3039707A1 (en) MOLD GROUP, WITH THIS FORGING DEVICE AND FORGING METHOD
DE69124804T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CASTING OBJECTS
DE3111097A1 (en) "METHOD FOR IMPROVING THE METALLURGICAL CONNECTION BETWEEN AN IRON METAL INSERT AND AN ALUMINUM MOLDED BODY"
EP2738377A2 (en) Process for manufacturing a cylinder crankcase
DE102006001946A1 (en) Cylinder liner for cylinder housing of lifting piston internal combustion engine comprises covering element which closes hollow chamber of liner in coolant-tight manner for casting process
EP0868614B1 (en) Process for producing a cast machine part with a multiple-part bearing assembly formed by fracture
EP2340901B1 (en) Method for making a cast component
EP0241426B1 (en) Process and plant for pressure casting
DE69809126T2 (en) Device and its use for producing a cylinder block of an internal combustion engine
DE10206728B4 (en) Hollow piston and method for its production by sintering
DE8416866U1 (en) Component for combustion engines
DE19755557C1 (en) Mould for producing an engine block
EP1498197B1 (en) Casting process for reciprocating-piston combustion engine block
DE29823552U1 (en) Pistons for internal combustion engines
EP0893182B1 (en) Production method for a cylinder liner of an internal combustion engine
EP3524843B1 (en) Method for producing a composite cast part and composite cast part
DE19515171A1 (en) Method of attaching a ceramic valve guide assembly
DE102007052498A1 (en) Manufacturing forged piston for internal combustion engine with piston shaft and piston head, comprises inserting holder for insert parts into a casting mold, fixing the insert part in the holder by retaining means, and casting a cast part

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL

17P Request for examination filed

Effective date: 19860527

17Q First examination report despatched

Effective date: 19870121

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALCAN DEUTSCHLAND GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALCAN DEUTSCHLAND GMBH

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): BE DE FR GB IT NL

ITF It: translation for a ep patent filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
REF Corresponds to:

Ref document number: 3567245

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19890209

ET Fr: translation filed
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Effective date: 19890531

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Effective date: 19891201

26N No opposition filed
NLV4 Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19900426

Year of fee payment: 6

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19900514

Year of fee payment: 6

ITTA It: last paid annual fee
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19900629

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Effective date: 19910521

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19920131

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19920303

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST