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Title:
METHOD FOR PRODUCTION OF A PISTON FOR A RECIPROCATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/063112
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for production of a piston for a reciprocating internal combustion engine, in particular, for an Otto-cycle engine with direct injection in a motor vehicle, whereby each piston is produced in a casting process. According to the invention, the volume V¿IST?, formed by the surfaces on the combustion chamber side thereof, is determined for at least the first piston of a casting process batch, said volume V¿IST? is compared with a desired volume V¿SOLL? and, depending upon this comparison, the compression height K¿H? is fixed with a difference from a set value such that V¿IST? = V¿SOLL?, within given tolerance allowances.

Inventors:
LIPPERT EDUARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/001077
Publication Date:
August 30, 2001
Filing Date:
February 01, 2001
Export Citation:
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Assignee:
VOLKSWAGEN AG (DE)
LIPPERT EDUARD (DE)
International Classes:
B22C9/24; B22D15/02; B23P15/10; F02F3/00; F02B75/12; (IPC1-7): F02F3/00; B22D15/02; B23P15/10; F16L1/00
Foreign References:
US5983856A1999-11-16
US4847964A1989-07-18
GB2191964A1987-12-31
US5605126A1997-02-25
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 03 31 March 1999 (1999-03-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 333 (P - 1759) 23 June 1994 (1994-06-23)
Attorney, Agent or Firm:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT (Brieffach 1770 Wolfsburg, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei jeder Kolben in einem Gießprozeß hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens von einem ersten Kolben einer Charge eines Gießvorganges das von seiner brennraumseitigen Oberfläche gebildete Volumen VIST bestimmt wird, daß dieses Volumen VIST mit einem gewünschten Volumen VSOLL verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Kompressionshöhe KH derart abweichend von einem Sollwert festgelegt wird, daß danach bis auf Toleranzabweichungengilt VIST = VSOLL Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Gießen für alle Kolben einer Charge die Kolbenbolzenbohrung im zuvor bestimmten Abstand KH von der Kolbenoberfläche ausgebildet wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausbilden der Kolbenbolzenbohrung der Kolben mechanisch, beispielsweise mittels fräsen, bearbeitet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen dadurch ermittelt wird, daß der Kolben mit seiner Brennraumseite in ein Flüssigkeitskissen getaucht, die Verdrängung gemessen und daraus das Volumen der Brennraumseite errechnet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gießverfahren Kolben mit zerklüfteter Oberfläche bzw. mit brennraumseitigen Mulden und Erhöhungen hergestellt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil einer brennraumseitigen Kolbenoberfläche als rohe Gußfläche verbleibt.
Description:
Verfahren zur Herstellung von Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei jeder Kolben in einem Gießprozeß hergestellt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Herstellung von Hubkolbenbrennkraftmaschinen ergibt sich aufgrund von Streuungen bei im Gießverfahren hergestellten Kolben eine entsprechende Abweichung im gewünschten Hubvolumen und des Verdichtungsverhältnisses E. Beispielsweise bei E = 11 sind Toleranzen von 0, 5 üblich. Bei Kolben mit glatter brennraumseitiger Fläche können Toleranzen aus dem Gießverfahren durch mechanische Nachbearbeitung ausgeglichen werden. Dies ist jedoch bei Kolben mit zerklüfteter Oberfläche, die beispielsweise Mulden und Erhöhungen zum entsprechenden Beeinflussen eines Einspritzvorganges in Ottomotoren mit Direkteinspritzung umfassen, nicht mehr möglich.

Bei derartigen Kolben verbleibt ein wesentlicher Teil der brennraumseitigen Kolbenoberfläche als Gußfläche. Daher ist das von der brennraumseitigen Kolbenoberfläche bestimmte Volumen im Zylinder mit großen Schwankungen entsprechend den großen Toleranzen im Gießprozeß behaftet. Dies beeinflußt jedoch die Motorfunktion ungünstig. So steigt ggf. eine Abgastemperatur, eine Emission von Schadstoffen und ein Kraftstoffverbrauch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden und eine möglichst geringe Toleranz für Hubraum bzw.

Verdichtungsverhältnis erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens von einem ersten Kolben einer Charge eines Gießvorganges das von seiner brennraumseitigen Oberfläche gebildete Volumen VIST bestimmt wird, daß dieses Volumen VIST mit einem gewünschten Volumen VSOLL verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Kompressionshöhe KH derart abweichend von einem Soiiwerí festgeiegi wird, daß danach bis auf Toleranzabweichungen gilt VIST = VSOLL Dies hat den Vorteil, daß eine geringe Streuung bzgl. des Verdichtungsverhältnisses erzielt wird, da für jede Charge die Kolbenbolzenbohrung entsprechend an anderer Stelle am Kolben ausgebildet wird, so daß ggf. nach dem Gießprozeß aufgrund von Streuungen des von der Brennraumseite des Kolbens definierten Volumens des Kolbens resultierende Abweichungen mit der Kompressionshöhe ausgeglichen werden.

Zweckmäßigerweise wird nach dem Gießen für alle Kolben einer Charge die Kolbenbolzenbohrung im zuvor bestimmten Abstand KH von der Kolbenoberfläche ausgebildet. Hierzu wird er Kolben beispielsweise mechanisch, beispielsweise mittels fräsen, bearbeitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Volumen dadurch ermittelt, daß der Kolben mit seiner Brennraumseite in ein Flüssigkeitskissen getaucht, die Verdrängung gemessen und daraus das Volumen der Brennraumseite errechnet wird.

Die im Gießverfahren hergestellten Kolben weisen eine zerklüftete Oberfläche bzw. brennraumseitige Mulden und Erhöhungen auf. Ein wesentlicher Teil der brennraumseitigen Kolbenoberfläche ist daher nicht in geeigneter Weise mechanisch nachbearbeitbar, so daß diese Flache als rohe Gußfläche verbleibt.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. einen Kolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine.

Der in der einzigen Fig. dargestellte Kolben 10 weist eine brennraumseitige Oberfläche 12 auf, welche ein entsprechendes Volumen definiert. Ferner weist der Kolben 10 eine Kolbenbolzenbohrung 14 auf, wobei der Abstand der Kolbenbolzenbohrung von der Kolbenoberfläche 12 als Kompressionshöhe KH 16 bezeichnet wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß ein erster Kolben einer Charge von in einem Gießprozeß hergestellten Kolben derart vermessen wird, daß das von dessen Brennraumseite gebildete Volumen bestimmt wird. Aus diesem Volumen ergibt sich eine entsprechende Abweichung des späteren Kompressionsvolumens des in einem Zylinder eingebauten Kolbens 10. Um diese Abweichung zu kompensieren, wird die Kompressionshöhe KH derart bestimmt, daß trotz des abweichenden Volumens bzgl. der brennraumseitigen Kolbenoberfläche wieder möglichst genau das gewünschte Kompressionsverhältnis erzielt wird. Im Anschluß an das Gießen wird dann mittels mechanischer Bearbeitung des Kolbens die Kolbenbolzenbohrung 14 an der entsprechenden Stelle am Kolben 10 ausgebildet.

Es wird erfindungsgemäß nach Vermessung des ersten Kolbens und Beginn der Fertigung dieser Charge mit dem eingestellten Wert für die Kompressionshöhe KH fertigungsbegleitend jeder x-te Kolben entnommen und KH überprüft und ggf. korrigiert.