DE19605588C2

DE19605588C2 - Process for machining a cylinder liner in internal combustion engines

Info

Publication number: DE19605588C2
Application number: DE1996105588
Authority: DE
Inventors: Hans-Albert Dipl Ing Michel
Original assignee: Goetze GmbH; AE Goetze GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: DE19605588A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Laufbahn für einen Kolben mit einem Kolbenringsystem zur Abdichtung zwischen Arbeitsraum und Kurbelgehäuse bei Brennkraftmaschinen, wobei die Laufbahn durch Honen gerichtete Honriefen aufweist.The invention relates to a method for machining a raceway for a piston with a piston ring system for sealing between the work area and the crankcase in internal combustion engines, the raceway being honed by honing having.

Zur Verbesserung der Schmierungsverhältnisse unter kritischen Bedingungen, wie sie bei modernen Hochleistungsmotoren auftreten, muß die Oberfläche der Laufbahn des Kolbens mit seinem Kolbenringsystem eine ständige Ölbenetzung aufweisen. Zu diesem Zweck wurden bisher die Laufbahnen durch verschiedene Maßnahmen mit verschiedenen Oberflächentopograhpien ausgestattet. Durch Honen der Laufbahn werden gerichtete Strukturen in Form von Mikroriefen erzeugt. Riefentiefe, Riefenbreite, Riefenabstand und der Honwinkel, das heißt der Verlauf der Riefen in Bezug zur Zylinderachse, nehmen Einfluß auf den Ölverbrauch, den Verschleiß und auf das Einlaufverhalten der Gleitpartner. Aus der DE 43 16 012 A1 ist eine solche Laufbahn zu entnehmen. Die Honriefen erstrecken sich über die gesamte Laufbahn so daß das Schmieröl abfließen kann.To improve the lubrication conditions under critical conditions, such as modern high-performance engines occur, the surface of the career of the Piston with its piston ring system have constant oil wetting. To this So far, the careers have been the object of different measures with different Surface topographies. By honing the career, judgments are made Structures created in the form of micro-grooves. Groove depth, groove width, groove spacing and the honing angle, i.e. the course of the grooves in relation to the cylinder axis, influence the oil consumption, the wear and the running behavior of the Sliding partner. Such a career can be found in DE 43 16 012 A1. The Honing grooves extend over the entire track so that the lubricating oil flows off can.

Um den Einlaufverschleiß und den Ölverbrauch während der Einlaufzeit herabzusetzen, ist es nach der DE 39 32 328 A1 bekannt, durch eine Laserstrahlbehandlung eine Mikroglättung und Veredelung der gehonten Laufbahn zu erzeugen. Die durch das Honen gebildete Struktur auf der Laufbahn wird hierdurch jedoch nicht verändert, so daß die Honriefen erhalten bleiben. To reduce the run-in wear and oil consumption during the run-in period, it is known from DE 39 32 328 A1 to use a laser beam treatment Generate micro-smoothing and refinement of honed careers. The through that However, honing the structure formed on the career is not changed, so that the honing marks are preserved.

Über dem Hubbereich des Kolbens, das heißt zwischen der oberen und unteren Totpunktstellung, herrschen während des Motorbetriebes unterschiedliche Bedingungen. In den Totpunktstellungen ist der Verschleiß höher als im übrigen Bereich. Im oberen Totpunkt ist darüber hinaus der Verschleiß, bedingt durch die hohen Temperaturen und Drücke, größer als im unteren Totpunkt.Above the stroke range of the piston, i.e. between the upper and lower Dead center position, different conditions prevail during engine operation. In the dead center positions the wear is higher than in the rest of the area. At the top Dead point is also wear, due to the high temperatures and Press greater than bottom dead center.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine nach dem Verfahren hergestellte gattungsgemäße Laufbahn zu schaffen, die für die unterschiedlichen Bedingungen über die Hubhöhe zu einer optimalen Oberfläche führt, so daß bereits während der Einlaufzeit der Gleitpartner, Verschleiß und Ölverbrauch optimiert sind.The invention has for its object a method and a method created generic career to create for the different Conditions over the lift height leads to an optimal surface, so that already during the running-in period of the sliding partners, wear and oil consumption are optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features of Claim 1 solved. Advantageous configurations and practical Further training is specified in the subclaims.

Durch die Erfindung wird eine gleichmäßige ungerichtete Verteilung von Ölreservoiren im Bereich der Totpunktstellungen erzeugt. Die Rauheitscharakteristik ist dabei so gewählt, daß die Rauhigkeit vom unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunktes abnimmt. Zwischen den ungleichförmigen Plateauflächen ist ein ungeordnetes Labyrinth gebildet. Das in den Vertiefungen haftende Öl umspült die Plateaus und trägt damit zur Kühlung bei.The invention provides a uniform undirected distribution of oil reservoirs generated in the dead center position. The roughness characteristic is like this chosen that the roughness from bottom dead center towards top dead center decreases. There is an unordered labyrinth between the irregular plateau surfaces educated. The oil stuck in the wells rinses the plateaus and thus contributes to it Cooling at.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:The invention is shown using an exemplary embodiment in the drawing and is explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinder und einem Kolben in der oberen und unteren Totpunktstellung. Fig. 1 shows a section of an internal combustion engine with a cylinder and a piston in the top and bottom dead center position.

Fig. 2 Ansicht eines Teilstückes der Laufbahn des Kolbens. Fig. 2 view of a portion of the piston raceway.

Fig. 3 Ausschnittsvergrößerung gemäß Ansicht III der Fig. 2. Fig. 3 enlarged detail view according to III in FIG. 2.

Fig. 4 Ausschnittsvergrößerung gemäß Ansicht IV der Fig. 2. Fig. 4 enlarged detail view according to IV in FIG. 2.

Fig. 5 Schnittdarstellung der Fig. 3. Fig. 5-sectional view of FIG. 3.

In der Fig. 1 ist ein Kolben (1) einmal in der oberen und einmal in der unteren Totpunktstellung dargestellt. Zur Abdichtung des Brennraumes weist der Kolben ein Kolbenringsystem (2) auf, welches gleitend an der Oberfläche eines Zylinders (3) anliegt. Die Laufbahn (4) des Zylinders (3) ist durch Honen mit einer definierten Oberflächenstruktur versehen. In der Fig. 4 ist eine durch Honen gebildete Oberflächenstruktur abgebildet. Beim Honen entstehen nutartige Honriefen, die bezüglich der Zylinderachse A unter einem definierten Winkel alpha verlaufen.In Fig. 1, a piston ( 1 ) is shown once in the upper and once in the lower dead center position. To seal the combustion chamber, the piston has a piston ring system ( 2 ) which slidably abuts the surface of a cylinder ( 3 ). The raceway ( 4 ) of the cylinder ( 3 ) is provided with a defined surface structure by honing. In FIG. 4 is a surface structure formed by honing is depicted. During honing, groove-like honing grooves are formed, which run at a defined angle alpha with respect to the cylinder axis A.

In der Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Laufbahn (4) dargestellt, welche in der oberen und unteren Totpunktstellung T, T' eine durch eine Läppbearbeitung erzeugte Oberflächenstruktur aufweist. Die Fig. 3 zeigt die durch die Läppbearbeitung erzeugte Struktur. Durch das Läppen werden Vertiefungen (6) und Plateauflächen (5) gebildet. Es wird ein ungeordnetes Labyrinth mit ungleichförmigen Plateauflächen (5) erzeugt. In den Vertiefungen (6) kann sich ein Ölfilm aufbauen, der auf die Plateauflächen (5) kühlend wirkt. Im Bereich außerhalb der Totpunktstellungen T, T' kann das Öl entlang der Honriefen abfließen. Da in diesem Bereich, im Gegensatz zu dem Bereich der Totpunktstellungen T, T', kein Kolbenkippen stattfindet, reicht die durch die Honriefen gebildete Struktur aus. In FIG. 2 a raceway according to the invention (4) is shown which 'has a surface structure produced by a lapping operation in the upper and lower dead center position T, T. Fig. 3 shows the structure produced by the lapping operation. By lapping, depressions ( 6 ) and plateau surfaces ( 5 ) are formed. An unordered labyrinth with non-uniform plateau surfaces ( 5 ) is created. An oil film can build up in the depressions ( 6 ) and has a cooling effect on the plateau surfaces ( 5 ). In the area outside the dead center positions T, T ', the oil can flow off along the honing grooves. Since in this area, in contrast to the area of the dead center positions T, T ', there is no piston tilting, the structure formed by the honing grooves is sufficient.

Durch die Unterteilung der Laufbahn (4) in Abschnitte mit verschiedenen Oberflächenstrukturen ist insgesamt eine optimal angepaßte Laufbahn geschaffen. Die in der Fig. 5 dargestellten Plateauflächen (5) und Vertiefungen (6) werden vorzugsweise im Hinblick auf Größe und Tiefe so ausgebildet, daß die Rauhigkeit im oberen Totpunkt T kleiner ist als im unteren Totpunkt T'.The subdivision of the career ( 4 ) into sections with different surface structures creates an optimally adapted career overall. The plateau surfaces ( 5 ) and depressions ( 6 ) shown in FIG. 5 are preferably designed with regard to size and depth so that the roughness at top dead center T is smaller than at bottom dead center T '.

Claims

1. A method for machining a raceway for a piston with a piston ring system for sealing between the working space and crankcase in internal combustion engines, the raceway having honing grooves directed by honing, characterized in that in the areas of the top and bottom dead center positions T, T 'of the piston ( 1 ) recesses ( 6 ) and uneven plateau surfaces ( 5 ) are formed by lapping and these areas are free of honing grooves ( 7 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that by the Lapping a roughness (Rz) of 1 to 8 microns is generated.

3. The method according to claims I and 2, characterized in that the Roughness at top dead center T is less than the roughness at bottom dead center T 'is set.

4. Cylinder with a raceway according to claims 1 to 3, characterized in that in the regions of the top and bottom dead center positions T, T 'of the piston ( 1 ) a surface is arranged in each of the depressions ( 6 ) and uneven by lapping Plateau surfaces ( 5 ) are worked in that a surface with directed honing grooves ( 7 ) extends axially between these surfaces.

5. Cylinder according to claim 4, characterized in that the surface in the region of the top dead center position T of the piston ( 1 ) has a roughness of 1 to 4 micrometers.

6. Cylinder according to claim 4, characterized in that the surface in the region of the bottom dead center position T 'of the piston ( 1 ) has a roughness of 5 to 8 microns.