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Patent Searching and Data


Title:
DIESEL ENGINE PISTON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/096726
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piston for a diesel engine comprising a combustion cavity. The piston crown and the cavity are plasma-sprayed with a coating. The aim of the invention is to produce the coating in a cost-effective manner. To achieve this, the layer thickness of the coating is uneven, being thicker in the border region of the cavity.

Inventors:
BISCHOFBERGER ULRICH (DE)
SANDER WILFRIED (DE)
ULLRICH MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001941
Publication Date:
December 20, 2001
Filing Date:
May 22, 2001
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE GMBH (DE)
BISCHOFBERGER ULRICH (DE)
SANDER WILFRIED (DE)
ULLRICH MICHAEL (DE)
International Classes:
C23C4/06; F02B23/06; F02F3/00; F02F3/12; F02F3/14; F02F3/26; F02B3/06; (IPC1-7): F02F3/12; F02F3/14
Foreign References:
DE29600036U11996-02-29
GB1478293A1977-06-29
US5352538A1994-10-04
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 005 (M - 267) 11 January 1984 (1984-01-11)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 040 (M - 278) 21 February 1984 (1984-02-21)
Attorney, Agent or Firm:
MAHLE GMBH (Patentabteilung Pragstrasse 26-46 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kolben für Dieselmotoren, bei dem zumindest der Kolben boden aus Stahl besteht, mit einer Verbrennungsmulde und mit einer auf der dem Zylinderkopf zugewandten Oberfläche des Kolbenbodens und/oder in der Verbren nungsmulde durch thermisches Spritzen aufgebrachten Be schichtung aus einer NiCrAlLegierung oder einer Co CrAlLegierung, einer Mischung aus beiden Legierungen, oder einer FeCrAlLegierung, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Muldenrands die größte Schichtstärke vorliegt und die Schichtstärke am Kolbenboden nach ra dial außen und in der Verbrennungsmulde zum Muldengrund hin abnimmt.
2. Kolben für Dieselmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als einzige thermische Spritz schicht auf dem Kolben vorliegt.
3. Kolben für Dieselmotoren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die BeschichtungsLegierung zusätzlich Yttrium ent hält.
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden und die Verbrennungsmulde vor dem Beschichten etwa in dem Maße durch eine Drehbearbeitung ausgespart werden, die der jeweiligen Schichtstärke der später aufzubringenden Schicht entspricht, um dasselbe Verdichtungsverhältnis wie beim unbeschichteten Kolben zu erzielen.
Description:
Kolben für Dieselmotoren Die Erfindung betrifft einen Kolben für Dieselmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus dem SAE-Paper 860888"In-Service Performance of Ceramic and Metallic Coatings in Diesel Engines"an sich bekannt, daß bei Diesel-Kolben durch Beschichtung des Kol- benbodens mit MCrAlY-Plasmaspritzschichten Korrosion ver- hindert werden kann. Allerdings sind die dort vorgestellten Ergebnisse reine Forschungsergebnisse und haben bisher kei- nen Eingang in die Praxis gefunden und es sind die zum Kor- rosionsschutz angegebenen Spritzschichten immer im Zusam- menhang mit Schichten aus Zirkondioxid betrachtet worden, für die sie als Haftschicht und Korrosionsschutzschicht wirken. Es werden in dem SAE-Paper keine näheren Angaben zur Ausführung der Schicht gemacht.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, der- artige Spritzschichten auch im Hinblick auf eine wirt- schaftliche Herstellung serientauglich zu machen.

Dieses Problem wird gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen- stand der Unteransprüche.

Ein gattungsgemäßer Kolben ist auch aus der DE 29600036 be- kannt. Bei diesem Kolben soll ein Verzundern des Kolbenbo- dens und der Verbrennungsmulde dadurch verhindert werden, daß eine Schicht aus einer Aluminiumlegierung oder aus Ke- ramik, insbesondere aus Zirkondioxid oder anderen tempera- turbeständigen Oxiden auf dem Kolbenboden aufgebracht wird.

Lediglich optional wird dort auf dem Kolbenboden zwischen Keramikschicht und Grundmaterial noch eine Korrosions- schutzschicht aus einer NiCrAl-Legierung aufgebracht.

Die Herstellung einer derartigen Beschichtung, bestehend aus einer Keramikschicht und einer weiteren Schicht aus ei- ner Legierung ist aufwendig, zeitintensiv und daher teuer.

Erfindungsgemäße Beschichtungen weisen daher vorzugsweise keine zusätzliche Keramikbeschichtung auf, sondern bestehen ausschließlich aus einer MCrAlY-Schicht, wobei M stellver- tretend für die Metalle Ni, Fe und Co steht.

Die Stärke der erfindungsgemäßen Spritzschicht variiert und ist im Bereich des Muldenrandes am größten, während sie auf dem Kolbenboden nach radial außen und in der Mulde zum Mul- dengrund hin abnimmt.

Insbesondere der Kolbenboden, aber auch die Mulde können im Bereich der Beschichtung durch Drehbearbeitung so ausge- spart sein, daß die Beschichtung etwa bündig mit dem Kol- benboden abschließt, sodaß die Oberflächen des unbeschich- teten Bereichs des Kolbenbodens und des beschichteten Be- reichs in derselben Ebene liegen und sich dasselbe Kompres- sionsverhältnis wie beim unbeschichteten Kolben einstellt.

Die Schichtstärke liegt meist im Bereich von 50 p. m- 500 m, am Muldenrand vorzugsweise bei 200 Rm-400 Rm. Als Verfahren zur Herstellung der Schicht wird das Plasmasprit- zen bevorzugt. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs- beispiels näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 den Kolbenboden eines erfindungsgemäßen Kolbens.

Der aus Stahl bestehende Kolbenboden 1 weist eine Verbren- nungsmulde 2 und eine dem Zylinderkopf zugewandte Oberflä- che 3 auf. Eine die Oberfläche 3 und die Verbrennungsmulde 2 zumindest teilweise abdeckende Plasmaspritzschicht 4 weist im Bereich des Muldenrands 5 ihre größte Stärke auf und es nimmt die Schichtstärke nach radial außen und zum Muldengrund hin ab. Dabei ist die Spritzschicht nicht maß- stäblich, sondern zur Verdeutlichung des Schichtstärkenver- laufs vergrößert dargestellt.