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DE102017003403A1 - Cylinder liner for a reciprocating engine and method for making such a cylinder liner - Google Patents

Cylinder liner for a reciprocating engine and method for making such a cylinder liner Download PDF

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DE102017003403A1
DE102017003403A1 DE102017003403.6A DE102017003403A DE102017003403A1 DE 102017003403 A1 DE102017003403 A1 DE 102017003403A1 DE 102017003403 A DE102017003403 A DE 102017003403A DE 102017003403 A1 DE102017003403 A1 DE 102017003403A1
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DE
Germany
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cylinder liner
cylinder
reciprocating engine
liner
piston
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Withdrawn
Application number
DE102017003403.6A
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German (de)
Inventor
Michael Lahres
Oliver Methner
Detlef Nowotni
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00—Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02—Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
    • F16J10/04—Running faces; Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004—Cylinder liners

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse (10) für eine Hubkolbenmaschine, mit wenigstens einer einen Zylinder (12) für einen Kolben der Hubkolbenmaschine bildenden Zylinderwand (14), wobei die Zylinderlaufbuchse (10) aus UHC-Leichtbaustahl gebildet ist.The invention relates to a cylinder liner (10) for a reciprocating engine, comprising at least one cylinder wall (14) forming a cylinder (12) for a piston of the reciprocating engine, wherein the cylinder liner (10) is made of UHC lightweight steel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbuchse für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Zylinderlaufbuchse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 3.The invention relates to a cylinder liner for a reciprocating engine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a cylinder liner according to the preamble of claim. 3

Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sowie Verfahren zum Herstellen solcher Zylinderlaufbuchsen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die Zylinderlaufbuchse weist dabei wenigstens eine einen Zylinder für einen Kolben der Hubkolbenmaschine bildende Zylinderwand auf, durch welche beispielsweise eine Zylinderlaufbahn für den Kolben gebildet ist. Der Kolben wird, insbesondere in seiner radialen Richtung, mittels der Zylinderlaufbahn beziehungsweise mittels der Zylinderwand, geführt, insbesondere dann, wenn sich der Kolben in dem Zylinder translatorisch hin- und herbewegt. Üblicherweise ist die Zylinderlaufbuchse aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Somit ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt wird.Cylinder liners for reciprocating engines, especially of motor vehicles, as well as methods for producing such cylinder liners are already well known from the general state of the art and in particular from the production of standard vehicles. In this case, the cylinder liner has at least one cylinder wall forming a cylinder for a piston of the reciprocating engine, by means of which, for example, a cylinder bore is formed for the piston. The piston is guided, in particular in its radial direction, by means of the cylinder track or by means of the cylinder wall, in particular when the piston reciprocates in the cylinder in a translatory manner. Usually, the cylinder liner is formed of a metallic material. Thus, it is provided in the context of the method that the cylinder liner is made of a metallic material.

Außerdem offenbart die DE 43 17 836 C1 eine Zylinderlaufbuchse für eine fluidgekühlte Kolbenmaschine mit innerer Verbrennung oder starker innerer Wärmeentwicklung, insbesondere für Ottomotoren, Dieselmotoren und Kolbenverdichter, wobei die Zylinderlaufbuchse als komplettes Funktionselement in einem Maschinengehäuse eingebaut wird.In addition, the disclosed DE 43 17 836 C1 a cylinder liner for a fluid-cooled piston engine with internal combustion or strong internal heat generation, especially for gasoline engines, diesel engines and reciprocating compressors, wherein the cylinder liner is installed as a complete functional element in a machine housing.

Schließlich ist der DE 198 18 589 A eine Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen, mit einem Kurbelgehäuse, einem mit diesem durch Zylinderkopfschrauben verbundenen Zylinderkopf und mit mindestens einem flüssigkeitsgekühlten Zylinder, der eine bis zum Zylinderkopf reichende Laufbuchse und einen die Laufbuchse umgebenden Kühlmantel aufweist.Finally, that is DE 198 18 589 A to take a known internal combustion engine, with a crankcase, a connected thereto by cylinder head bolts cylinder head and with at least one liquid-cooled cylinder having a reaching to the cylinder head bushing and a bushing surrounding the cooling jacket.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zylinderlaufbuchse und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden kann.Object of the present invention is to develop a cylinder liner and a method of the type mentioned in such a way that the weight of the cylinder liner can be kept very low.

Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderlaufbuchse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a cylinder liner with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 3. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Zylinderlaufbuchse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse, insbesondere die Zylinderwand, aus UHC-Leichtbaustahl gebildet ist. Der UHC-Leichtbaustahl wird auch als UHC-Stahl bezeichnet und ist beispielsweise ein aluminiumlegierter Leichtbaustahl, der eine etwa 10 Prozent geringere Dichte als herkömmlicher Hochleistungsstahl aufweist und dementsprechend wesentlich leichter ist bei ähnlicher Festigkeit. UHC steht dabei für Ultra High Carbon, wobei der UHC-Leichtbaustahl beispielsweise 1 bis 1,3 Gewichts-Prozent Kohlenstoff und 7 bis 8,5 Gewichts-Prozent Aluminium aufweist.To further develop a cylinder liner specified in the preamble of claim 1 type such that the weight of the cylinder liner can be kept particularly low, it is inventively provided that the cylinder liner, in particular the cylinder wall is formed of UHC lightweight steel. The UHC lightweight steel is also referred to as UHC steel and is, for example, an aluminum alloy lightweight steel, which has about 10 percent lower density than conventional high performance steel and is therefore much lighter with similar strength. UHC stands for Ultra High Carbon, with the UHC lightweight steel, for example, 1 to 1.3 weight percent carbon and 7 to 8.5 weight percent aluminum.

Durch die Verwendung des UHC-Leichtbaustahls, welcher einfach auch als Leichtbaustahl bezeichnet wird, kann die Zylinderlaufbuchse als gegenüber herkömmlichen Laufbuchsen dichtereduzierte Laufbuchse in Leichtbau ausgebildet werden, wobei beispielsweise eine Gewichtsreduktion von 10 Prozent darstellbar ist bei gleichen Kennwerten wie beispielsweise Bruchdehnung und Festigkeit. Der UHC-Stahl ist ein Leichtbauwerkstoff mit einer beispielsweise gegenüber herkömmlichen, für die Herstellung von Laufbuchsen zum Einsatz kommenden Werkstoffen um 70 Prozent reduzierten Wärmeleitfähigkeit, sodass beispielsweise eine Wärmeabfuhr in ein beispielsweise als Kühlwasser ausgebildetes Kühlmedium, das die vorzugsweise als nasse, trockene oder eingegossene Zylinderlaufbuchse ausgebildete Zylinderlaufbuchse umströmt beziehungsweise umspült, reduziert werden kann. Durch diese gegenüber herkömmlichen Laufbuchsen schlechtere Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse, welche als Leichtbaustahl-Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist, können hohe Brennraumtemperaturen realisiert werden. In der Folge können ein höherer Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine, eine bessere Gemischaufbereitung und eine bessere Verdampfung von Kraftstoff zum Betreiben der Hubkolbenmaschine realisiert werden. Außerdem ergibt sich gegenüber herkömmlichen Hubkolbenmaschinen eine Reduktion von statischen Massen, sodass der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen der Hubkolbenmaschine besonders gering gehalten werden können.By using the UHC lightweight steel, which is also referred to simply as lightweight steel, the cylinder liner can be designed as compared to conventional liners density-reduced liner in lightweight, for example, a weight reduction of 10 percent can be represented with the same characteristics such as elongation at break and strength. The UHC steel is a lightweight material with an example compared to conventional, for the production of liners used materials used by 70 percent reduced thermal conductivity, so that, for example, a heat dissipation in a designed, for example, as cooling water cooling medium, preferably as a wet, dry or cast cylinder liner trained cylinder liner flows around or lapped, can be reduced. By this compared to conventional liners worse thermal conductivity of the cylinder liner according to the invention, which is designed as a lightweight steel cylinder liner, high combustion chamber temperatures can be realized. As a result, a higher efficiency of the internal combustion engine, a better mixture preparation and a better evaporation of fuel for operating the reciprocating engine can be realized. In addition, compared to conventional reciprocating engines results in a reduction of static masses, so that the fuel consumption and thus the CO 2 emissions of the reciprocating engine can be kept very low.

Die nur geringe Wärmeabfuhr führt auch zu hohen Abgastemperaturen, sodass beispielsweise eine besonders große Energiemenge zum Antreiben eines Abgasturboladers zur Verfügung steht. Des Weiteren kann ein verbesserter Korrosionsschutz der Zylinderwand beziehungsweise einer durch die Zylinderwand gebildeten Zylinderlaufbahn realisiert werden, sodass auch beim Betrieb der Hubkolbenmaschine mit sogenannten Schlechtkraftstoffen eine übermäßige Korrosion vermieden werden kann. Im Verbund mit einem Leichtbaustahlkolbenbolzen und/oder einem Leichtbaustahlpleuel kann eine reibungs- und gewichtsreduzierte Kolben-/Pleuelgruppe dargestellt werden. Außerdem kann durch die Verwendung des UHC-Stahls eine Wärmedämmschicht zur Brennraumisolierung entfallen, sodass die Teileanzahl und somit das Gewicht und die Kosten der Hubkolbenmaschine besonders gering gehalten werden können. Schließlich kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen, auch als Zylinderliner bezeichneten Zylinderlaufbuchse gegenüber herkömmlichen Laufbuchsen eine CO2-Reduktion realisiert werden, sodass Gewicht reduziert und die Verbrennung im Zylinder verbessert werden kann.The low heat dissipation also leads to high exhaust gas temperatures, so that, for example, a particularly large amount of energy is available for driving an exhaust gas turbocharger. Furthermore, an improved corrosion protection of the cylinder wall or a cylinder bore formed by the cylinder wall can be realized, so that even during operation of the reciprocating piston engine with so-called bad fuels excessive corrosion can be avoided. In conjunction with a lightweight steel piston pin and / or a Leichtbaustahlpleuel a friction and weight reduced piston / conrod group can be displayed. In addition, by using the UHC steel, a thermal barrier coating for combustion chamber insulation can be omitted, so that the number of parts and thus the weight and the cost of the reciprocating engine can be kept very low. Finally, by using the cylinder liner according to the invention, also referred to as a cylinder liner, a CO 2 reduction can be realized in comparison to conventional liners, so that weight can be reduced and combustion in the cylinder can be improved.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 3 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Gewicht der Zylinderlaufbuchse besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass als der metallische Werkstoff ein UHC-Leichtbaustahl verwendet wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.In order to develop a method specified in the preamble of claim 3 type such that the weight of the cylinder liner can be kept particularly low, it is inventively provided that as the metallic material, a UHC lightweight steel is used. Advantages and advantageous embodiments of the cylinder liner according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Zylinderlaufbuchse durch Gießen hergestellt wird. Somit wird die Zylinderlaufbuchse beispielsweise derart hergestellt, dass der auch als Leichtbaustahl bezeichnete UHC-Stahl, aus welchem die Zylinderlaufbuchse hergestellt wird, gegossen wird.It has been found to be particularly advantageous if the cylinder liner is made by casting. Thus, for example, the cylinder liner is manufactured such that the UHC steel, also referred to as a lightweight steel, from which the cylinder liner is manufactured, is cast.

Beispielsweise wird die Zylinderlaufbuchse nach dem Gießen umgeformt und dabei beispielsweise durch Walzen zu Rundstäben umgeformt. Ferner ist es denkbar, eine nachträgliche gezielte Einstellung der Werkstoffeigenschaften durch eine Wärmebehandlung zu realisieren, sodass beispielsweise die Zylinderlaufbuchse nach dem Gießen, insbesondere nach dem Umformen, wenigstens einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Hierbei wird die Zylinderlaufbuchse beispielsweise auf 900 Grad Celsius aufgeheizt und auf 900 Grad Celsius für eine Stunde gehalten. Danach erfolgt beispielsweise eine Massivumformung eines Rundtrennlings zu Rohr-Halbzeugen, um schließlich die Zylinderlaufbuchse herzustellen.For example, the cylinder liner is formed after casting and thereby formed, for example by rolling to round rods. Furthermore, it is conceivable to realize a subsequent targeted adjustment of the material properties by a heat treatment, so that, for example, the cylinder liner is subjected to at least one heat treatment after casting, in particular after the forming. Here, the cylinder liner is heated, for example, to 900 degrees Celsius and held at 900 degrees Celsius for one hour. Thereafter, for example, a massive forming of a round partition to pipe semi-finished products, to finally produce the cylinder liner.

Ferner ist es denkbar, dass die Zylinderlaufbuchse durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt wird. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, die auch als Zylinderliner bezeichnete Zylinderlaufbuchse komplett durch 3D-Drucken und dabei beispielsweise aus UHC-Leichtbaustahlpulver herzustellen.Furthermore, it is conceivable that the cylinder liner is produced by a generative manufacturing process, in particular by 3D printing. In other words, it is preferably provided to manufacture the cylinder liner, which is also referred to as a cylinder liner, completely by 3D printing and in this case, for example, from UHC lightweight structural steel powder.

Eine weitere Möglichkeit, die Zylinderbuchse herzustellen, ist beispielsweise durch thermische Beschichtung auf einem Dorn, sodass die Zylinderlaufbuchse beispielsweise nach Art der sogenannten Goedel-Buchse hergestellt wird. Des Weiteren ist es auch denkbar, die Zylinderlaufbahn durch die „klassische” Nanoslide-Prozesskette (LDS Verfahren, Innenbrenner) zu beschichten. Schließlich ist es denkbar, die Zylinderlaufbuchse durch Halbwarmfließpressen herzustellen.Another way to produce the cylinder liner, for example, by thermal coating on a mandrel, so that the cylinder liner is made for example in the manner of the so-called Goedel socket. Furthermore, it is also conceivable to coat the cylinder bore through the "classical" nanoslide process chain (LDS process, internal burner). Finally, it is conceivable to produce the cylinder liner by semi-warm extrusion.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Perspektivansicht einer Zylinderlaufbuchse für eine Hubkolbenmaschine, mit wenigstens einer einen Zylinder für einen Kolben der Hubkolbenmaschine bildenden Zylinderwand, wobei die Zylinderlaufbuchse aus einem UHC-Leichtbaustahl gebildet ist.The drawing shows in the single FIGURE is a schematic perspective view of a cylinder liner for a reciprocating engine, with at least one cylinder for a piston of the reciprocating engine forming cylinder wall, wherein the cylinder liner is formed of a UHC lightweight steel.

Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Zylinderlaufbuchse für eine Hubkolbenmaschine, welche vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine und somit als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Die Hubkolbenmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Hubkolbenmaschine antreibbar ist. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeug, ausgebildet. Dabei weist die Hubkolbenmaschine ein Zylindergehäuse auf, wobei das Zylindergehäuse und die Zylinderlaufbuchse 10 beispielsweise als separat voneinander hergestellte und in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet sind. Im Rahmen der Herstellung der Hubkolbenmaschine wird beispielsweise die Zylinderlaufbuchse 10 in das Zylindergehäuse eingesetzt und mit diesem verbunden.The single FIGURE shows a schematic perspective view of a whole 10 designated cylinder liner for a reciprocating engine, which is preferably designed as an internal combustion engine and thus as a reciprocating internal combustion engine. The reciprocating engine is for example part of a drive train of a motor vehicle, which is drivable by means of the reciprocating piston engine. For example, the motor vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or commercial vehicle. In this case, the reciprocating engine has a cylinder housing, wherein the cylinder housing and the cylinder liner 10 For example, are formed as separately produced and in a fully manufactured state of the reciprocating engine interconnected components. As part of the production of the reciprocating engine, for example, the cylinder liner 10 inserted into the cylinder housing and connected to this.

Die Zylinderlaufbuchse 10 weist dabei eine einen Zylinder 12 bildende Zylinderwand 14 auf, durch welche beispielsweise eine Zylinderlaufbahn 16 gebildet ist. In vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine ist in dem Zylinder 12 ein in der Fig. nicht erkennbarer Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Außerdem weist die Hubkolbenmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche drehbar an dem Zylindergehäuse gelagert ist. Beispielsweise ist das Zylindergehäuse als Kurbelgehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildet. Der Kolben ist über ein Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, sodass translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder 12 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden. Dabei ist der Kolben bei seinen translatorischen Bewegungen in dem Zylinder 12 an der Zylinderlaufbahn 16 abstützbar, sodass beispielsweise der Kolben beziehungsweise an dem Kolben gehaltene Kolbenringe an der Zylinderlaufbahn 16 abgleiten, wenn sich der Kolben in dem Zylinder 12 translatorisch hin- und herbewegt.The cylinder liner 10 has a cylinder 12 forming cylinder wall 14 through which, for example, a cylinder liner 16 is formed. In fully manufactured state of the reciprocating engine is in the cylinder 12 an unrecognizable in the figure piston received translationally movable. In addition, the reciprocating piston engine designed as a crankshaft output shaft which rotatably on the Cylinder housing is mounted. For example, the cylinder housing is designed as a crankcase, in particular as a cylinder crankcase. The piston is pivotally connected to the crankshaft via a connecting rod, so that translational movements of the piston in the cylinder 12 be converted into a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation. In this case, the piston is in its translational movements in the cylinder 12 at the cylinder liner 16 supportable, so that, for example, the piston or held on the piston piston rings on the cylinder bore 16 Slip off when the piston in the cylinder 12 translationally reciprocated.

Die Zylinderlaufbuchse 10 ist dabei aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Um nun das Gewicht der Zylinderlaufbuchse 10 und somit der Hubkolbenmaschine insgesamt besonders gering halten zu können, wird als der metallische Werkstoff ein UHC-Leichtbaustahl (UHC – Ultra High Carbon) verwendet. Der UHC-Leichtbaustahl wird auch als UHC-Stahl oder Leichtbaustahl bezeichnet und ist beispielsweise eine aluminiumlegierter Stahl, welcher beispielsweise gegenüber herkömmlichem Stahl eine 10 Prozent geringere Dichte aufweist.The cylinder liner 10 is formed from a metallic material. To change the weight of the cylinder liner 10 and thus to be able to keep the reciprocating engine as a whole particularly low, a UHC lightweight steel (UHC - Ultra High Carbon) is used as the metallic material. The UHC lightweight steel is also referred to as UHC steel or lightweight steel and is, for example, an aluminum alloy steel which, for example, has a 10 percent lower density compared to conventional steel.

Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen der Zylinderlaufbuchse 10 wird beispielsweise diese durch Gießen des Leichtbaustahls insbesondere mit nachträglicher Umformung hergestellt, wobei beispielsweise die Zylinderlaufbuchse 10 im Rahmen der Umformung durch Walzen zunächst zu einem Rundstab umgeformt wird. Danach erfolgt beispielsweise eine gezielte Einstellung von Werkstoffeigenschaften, insbesondere durch eine Wärmebehandlung, in deren Rahmen die Zylinderlaufbuchse 10 beispielsweise eine Stunde lang auf 900 Grad Celsius gehalten wird. Danach erfolgt beispielsweise eine Massivumformung des Rundstabs oder eines Rundtrennlings zu einem Rohr-Halbzeug, aus welchem dann schließlich die Zylinderlaufbuchse 10 hergestellt wird.In the context of a method for producing the cylinder liner 10 For example, this is produced by casting the lightweight steel, in particular with subsequent forming, for example, the cylinder liner 10 As part of the forming by rolling, first to a round rod is formed. Thereafter, for example, a targeted adjustment of material properties, in particular by a heat treatment, in the context of the cylinder liner 10 for example, for one hour at 900 degrees Celsius. Thereafter, for example, a massive forming of the round rod or a round separator to a semi-finished tube, from which then finally the cylinder liner 10 will be produced.

Alternativ ist es denkbar, die auch als Zylinderliner bezeichnete Zylinderlaufbuchse 10 komplett durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken, herzustellen. Hierbei wird beispielsweise zunächst der UHC-Leichtbaustahl als ein Pulver bereitgestellt, welches auch als UHC-Pulver bezeichnet wird. Aus diesem Pulver wird dann die Zylinderlaufbuchse 10 mittels eines generativen Fertigungsverfahrens wie beispielsweise 3D-Drucken hergestellt. Ferner ist es denkbar, die Zylinderlaufbuchse 10 durch thermische Beschichtung auf einem Dorn herzustellen. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Zylinderlaufbuchse 10 durch Halbwarmfließpressen hergestellt wird. Ferner ist es möglich, die Zylinderlaufbuchse 10 durch eine Nanoslide-Prozesskette (LDS – Lichtbogendrahtspritzen) herzustellen.Alternatively, it is conceivable, also referred to as a cylinder liner cylinder liner 10 completely by a generative manufacturing process, in particular by 3D printing to produce. Here, for example, the UHC lightweight steel is first provided as a powder, which is also referred to as UHC powder. This powder then becomes the cylinder liner 10 produced by a generative manufacturing process such as 3D printing. It is also conceivable, the cylinder liner 10 produce by thermal coating on a mandrel. As further advantageous, it has been shown when the cylinder liner 10 is produced by semi-warm extrusion. It is also possible, the cylinder liner 10 through a nanoslide process chain (LDS arc wire spraying).

Bei der Zylinderlaufbuchse 10 wird der Umstand genutzt, dass der UHC-Leichtbaustahl gegenüber herkömmlichem Stahl eine wesentlich schlechtere Wärmeleitung aufweist. Dadurch kann eine Wärmeabfuhr aus dem Zylinder gering gehalten werden, sodass besonders hohe Brennraumtemperaturen dargestellt werden können. In der Folge kann ein besonders hoher Wirkungsgrad der Verbrennung dargestellt werden. Außerdem können eine bessere Gemischaufbereitung und eine bessere Verdampfung des Kraftstoffes realisiert werden. Die geringere Wärmeabfuhr führt ferner zu hohen Abgastemperaturen, wodurch eine besonders große Energiemenge zum Betreiben eines Abgasturboladers zur Verfügung steht. Eine größere bzw. Rest-Energiemenge kann auch zusätzlich für andere Verwendungszwecke oder Aggregate verwendet werden (z. B. Abgaswärmenutzung etc.). Außerdem kann ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz dargestellt werden, sodass auch bei der Verwendung von Schlechtkraftstoffen eine übermäßige Korrosion vermieden werden kann.At the cylinder liner 10 the fact is used that the UHC lightweight steel compared to conventional steel has a significantly lower heat conduction. As a result, heat removal from the cylinder can be kept low so that particularly high combustion chamber temperatures can be displayed. As a result, a particularly high combustion efficiency can be shown. In addition, a better mixture preparation and a better evaporation of the fuel can be realized. The lower heat dissipation also leads to high exhaust gas temperatures, whereby a particularly large amount of energy is available for operating an exhaust gas turbocharger. A larger or residual amount of energy can also be used in addition for other uses or aggregates (eg, exhaust gas heat recovery, etc.). In addition, a particularly advantageous corrosion protection can be shown, so that even with the use of bad fuels excessive corrosion can be avoided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4317836 C1 [0003] DE 4317836 C1 [0003]
  • DE 19818589 A [0004] DE 19818589 A [0004]

Claims (9)

Zylinderlaufbuchse (10) für eine Hubkolbenmaschine, mit wenigstens einer einen Zylinder (12) für einen Kolben der Hubkolbenmaschine bildenden Zylinderwand (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) aus UHC-Leichtbaustahl gebildet ist.Cylinder liner ( 10 ) for a reciprocating engine, with at least one cylinder ( 12 ) for a piston of the reciprocating engine forming cylinder wall ( 14 ), characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is made of UHC lightweight steel. Zylinderlaufbuchse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) als nasse, trockene oder eingegossene Zylinderlaufbuchse ausgebildet ist.Cylinder liner ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is designed as a wet, dry or cast cylinder liner. Verfahren zum Herstellen eine Zylinderlaufbuchse (10) für eine Hubkolbenmaschine, bei welchem die Zylinderlaufbuchse (10) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als der metallische Werkstoff ein UHC-Leichtbaustahl verwendet wird.Method for producing a cylinder liner ( 10 ) for a reciprocating piston engine, in which the cylinder liner ( 10 ) is made of a metallic material, characterized in that a UHC lightweight steel is used as the metallic material. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) durch Gießen hergestellt wird.A method according to claim 3, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is produced by casting. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) nach dem Gießen, insbesondere durch Walzen, umgeformt wird.Method according to claim 4, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) after casting, in particular by rolling, is formed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) nach dem Umformen wenigstens einer Wärmebehandlung unterzogen wird.A method according to claim 5, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is subjected to at least one heat treatment after forming. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) durch ein generatives Fertigungsverfahren, insbesondere durch 3D-Drucken, hergestellt wird.A method according to claim 3, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is produced by a generative manufacturing process, in particular by 3D printing. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) durch thermisches Beschichten, insbesondere eines Dorns, hergestellt wird.A method according to claim 3, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is produced by thermal coating, in particular a mandrel. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse (10) durch Halbwarmfließpressen hergestellt wird.Method according to one of claims 3 to 8, characterized in that the cylinder liner ( 10 ) is produced by semi-warm extrusion.
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