способ обработки, в частности механической обработки, по меньшей мере, одной направляющей отработанные газы поверхностной зоны компонента двигателя внутреннего сгорания или компонента картера двигателя, а также картер двигателя внутреннего сгорания и гильза цилиндра

Формула изобретения

1. Способ обработки, предпочтительно механической обработки, по меньшей мере, одной направляющей отработанные газы поверхностной зоны компонента двигателя внутреннего сгорания или компонента картера двигателя, и/или, по меньшей мере, одной рабочей поверхности цилиндра картера двигателя внутреннего сгорания и/или, по меньшей мере, одной цилиндрической рабочей поверхности гильзы цилиндра, посредством изменяющего качество поверхности обрабатывающего инструмента, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одну, изготовленную из подверженного коррозии материала, направляющую отработанные газы поверхностную зону, и/или, по меньшей мере, одну рабочую поверхность цилиндра картера, и/или гильзу цилиндра в рамках обработки посредством изменяющего качество поверхности обрабатывающего инструмента вводят в соприкосновение с, по меньшей мере, одним трибохимически активируемым веществом, которое во время обработки в зависимости от определенной силы прижатия обрабатывающего инструмента и/или от установившейся во время обработки определенной температуры обработки активируется и образует с соответствующей поверхностной зоной вследствие трибохимической реакции устойчивую к коррозии поверхность в виде трибореакционного слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяющий качество поверхности обрабатывающий инструмент представляет собой механический обрабатывающий инструмент, предпочтительно инструмент для обработки резанием и/или резанием со снятием стружки, особенно предпочтительно хонинговальный инструмент, посредством которого, по меньшей мере, одна направляющая отработанные газы поверхностная зона и/или, по меньшей мере, одна рабочая поверхность цилиндра механически обрабатывается и изменяется в отношении качества поверхности.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что трибохимически активируемое вещество посредством обрабатывающего инструмента до и/или во время обработки наносят непосредственно на механически обрабатываемую поверхность и/или вводят как добавку к подаваемому для механической обработки смазочному веществу.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что трибохимически активируемое вещество образовано, по меньшей мере, металлосиликатом.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что картер изготовлен из металлического материала, и/или из подверженного коррозии чугунного литья, и/или подверженной коррозии стали.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что трибореакционный слой изготавливают на последней стадии обработки перед завершением изготовления компонента.

7. Картер двигателя внутреннего сгорания, выполненный с, по меньшей мере, одной направляющей отработанные газы поверхностной зоной и/или с, по меньшей мере, одной рабочей поверхностью цилиндра, причем эта поверхностная зона и/или рабочая поверхность цилиндра имеет образованную путем обработки способом по одному из пп.1-6 устойчивую к коррозии поверхность.

8. Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания, выполненная с, по меньшей мере, одной цилиндрической рабочей поверхностью, которая имеет образованную путем обработки способом по одному из пп.1-6 устойчивую к коррозии поверхность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу обработки, в частности механической обработки, по меньшей мере, одной направляющей отработанные газы поверхностной зоны компонента двигателя внутреннего сгорания или компонента картера двигателя, в частности обработки, по меньшей мере, одной рабочей поверхности цилиндра картера двигателя внутреннего сгорания или обработки, по меньшей мере, одной цилиндрической рабочей поверхности гильзы цилиндра, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Далее изобретение относится к картеру двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 7, а также гильзе цилиндра согласно ограничительной части пункта 8 формулы изобретения.

Картеры двигателей внутреннего сгорания широко известны. Они служат для установки коленчатого вала и содержат цилиндры с цилиндрическими рабочими поверхностями, в которых перемещаются поршни двигателей внутреннего сгорания. В связи с возвратом отработанных газов при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с использованием топлива с высоким содержанием серы могут образоваться агрессивные среды, например, могут образоваться оксиды серы и оксиды азота, которые с конденсируемой водой образуют агрессивные кислоты такие, например, как серная кислота. Эти агрессивные среды или кислоты оказывают корродирующее воздействие на направляющие отработанные газы компоненты изготовленного из подверженного коррозии материала картера двигателя внутреннего сгорания, например, в зоне рабочих поверхностей цилиндров картера двигателя внутреннего сгорания. Это приводит к разрушению поверхностных зон рабочих поверхностей цилиндра и, в конечном итоге, к повреждению или разрушению последних, что, как известно, оказывает негативное воздействие на работу двигателя внутреннего сгорания в целом. В принципе это относится также к таким рабочим поверхностям цилиндров, которые образованы вставленными или залитыми в картер гильзами цилиндров, называемыми также облицовкой цилиндра.

Кроме того, широко известно, например, из DE 10 2007 017 977 А1, что рабочие поверхности цилиндров картера двигателя внутреннего сгорания механически прецизионно обрабатывают хонингованием, чтобы между поршнем и поверхностью цилиндра создать хорошие антифрикционные свойства. Однако такие прецизионно обработанные трудоемкие поверхности разрушаются вышеописанным воздействием кислоты при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания с использованием серосодержащего топлива и быстро приводят к необходимости доработки поверхностей цилиндров, что, разумеется, обходится дорого и требует больших затрат труда.

Чтобы воспрепятствовать такому коррозионному воздействию агрессивных кислот, газов и конденсатов, на обычные материалы из чугунного литья или сталей могут быть нанесены покрытия из менее подверженных коррозии материалов, например, железохромового сплава, что однако ведет к существенному удорожанию в целом картера двигателя внутреннего сгорания или гильз цилиндров.

Поэтому задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать способ обработки, в частности механической обработки, по меньшей мере, одной направляющей отработанные газы поверхностной зоны компонента двигателя внутреннего сгорания или компонента картера двигателя, в частности обработки, по меньшей мере, одной рабочей поверхности цилиндра картера двигателя внутреннего сгорания или обработки, по меньшей мере, одной цилиндрической рабочей поверхности гильзы цилиндра, посредством которого (способа), по меньшей мере, одна направляющая отработанные газы поверхностная зона может быть простым и функционально эффективным образом надежно защищена от коррозии, в частности надежно защищена от коррозии внутри двигателя. Другая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить картер двигателя внутреннего сгорания и/или гильзу цилиндра, по меньшей мере, одна направляющая отработанные газы поверхностная зона первого или второго из них, в частности, по меньшей мере, одна рабочая поверхность цилиндра которых надежно защищена от коррозии агрессивными средами.

Эта задача в отношении способа решается за счет признаков пункта 1 формулы изобретения. В отношении картера двигателя внутреннего сгорания эта задача решается за счет признаков пункта 7 формулы изобретения. Относительно гильзы цилиндра задача решается признаками пункта 8. Предпочтительные варианты осуществления приводятся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предлагается, согласно изобретению, что, по меньшей мере, одна, изготовленная из подверженного коррозии материала, направляющая отработанные газы поверхностная зона картера компонента двигателя внутреннего сгорания или компонента картера, в частности, по меньшей мере, одна рабочая поверхность картера или гильзы цилиндра, в рамках обработки посредством изменяющего качество поверхности обрабатывающего инструмента, входит в соприкосновение, по меньшей мере, с одним трибохимически активируемым веществом, которое в ходе обработки, в частности, в зависимости от определенной силы прижатия обрабатывающего инструмента и/или от установившейся во время обработки определенной температуры обработки, активируется и образует с соответствующей поверхностной зоной вследствие трибохимической реакции устойчивую к коррозии поверхность в форме трибореакционного слоя.

Таким образом, предпочтительно можно отказаться от трудоемких процессов нанесения покрытий вслед за изготовлением соответствующего компонента, равно как и от использования дорогостоящих, устойчивых к коррозии материалов. Более того, предлагаемое изобретение в рамках осуществляемой, в любом случае, изменяющей качество поверхностей обработки направляющих отработанные газы поверхностных зон, в результате простой трибохимической реакции позволяет получить устойчивую к коррозии поверхность.

Следовательно, согласно изобретению, эта коррозионностойкая поверхность против воздействия агрессивных кислот, газов и конденсатов, которое может появиться при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с возвратом отработанных газов и серосодержащим топливом, не создается только впоследствии, соответственно, при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, а уже предварительно как одно целое с изменяющей качество поверхности обработкой соответствующего компонента в рамках его изготовления.

В принципе, может быть использован любой обрабатывающий инструмент, посредством которого может быть достигнуто изготовление, согласно изобретению, трибореакционного слоя, например, также термически воздействующие способы обработки такие, например, как лазерное хонингование, если они не приводят к испарению трибохимически активирующего вещества. Однако изменяющий качество поверхности обрабатывающий инструмент предпочтительно представляет собой механический обрабатывающий инструмент для обработки резанием и/или резанием со снятием стружки, посредством которого, по меньшей мере, одна направляющая отработанные газы поверхностная зона, в частности, по меньшей мере, одна рабочая поверхность цилиндра, механически обрабатывается и изменяется в отношении качества поверхности. Понятие «обработка резанием и резанием со снятием стружки» следует при этом понимать изначально в широком смысле, и оно включает в себя любую механическую обработку, при которой обрабатываемая поверхность изменяется и тем самым ей придается определенная форма, будь то посредством геометрически определенного или посредством геометрически неопределенного резца.

Особенно предпочтительным в качестве механического обрабатывающего инструмента является хонинговальный инструмент, посредством которого хонингуют, по меньшей мере, одну направляющую отработанные газы поверхностную зону, в частности, рабочую поверхность цилиндра, при этом применяется полный процесс хонингования, отдельно или в комбинации. Хонингование представляет собой, как правило, последнюю стадию обработки при изготовлении картера двигателя внутреннего сгорания, в частности, для точного по размерам выполнения отверстия цилиндра и, следовательно, рабочих поверхностей цилиндров картера. Посредством хонингования обеспечивается, что, например, рабочие поверхности цилиндра картера обладают необходимой способностью удержания масла, так как хонингованные поверхности имеют перекрещивающиеся следы от инструмента.

Кроме того, в рамках механической обработки за счет контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью обеспечивается, что возникают высокие энергии реакции, в частности в отношении силы прижатия и/или температуры обработки, которые приводят к активации трибохимически активируемого вещества и, следовательно, могут создать устойчивую к коррозии поверхность в виде трибореакционного слоя. Таким образом, возникающие, в любом случае, в рамках механической обработки высокие силы прижатия и температуры предпочтительно могут быть использованы, чтобы активировать трибохимически активируемое вещество, так что оно с соответствующей поверхностной зоной создает устойчивую к коррозии поверхность.

При этом трибохимически активируемое вещество посредством соответствующего обрабатывающего инструмента до и/или во время обработки может быть нанесено непосредственно на обрабатываемую поверхность, например, нанесен как твердый слой или как слой, выполненный напылением, причем трибохимически активируемое вещество распределяется в этом случае в соответствующем средстве по возможности однородно и тонко; альтернативно или дополнительно трибохимически активируемое вещество может подмешиваться также как добавка к и без того подаваемому при обработке, в частности, при механической обработке, смазочному веществу. Понятие «смазочное вещество» следует понимать здесь в широком смысле и изначально оно включает в себя все жидкие среды, которые в соединении, в частности, с механической обработкой добавляются обычным способом как эмульсия или тому подобное. В частности, внесение трибохимически активируемого вещества как добавки к соответствующему смазочному веществу осуществляют особенно просто и обеспечивают простым способом, что трибохимически активируемое вещество попадает точно туда, где может состояться трибохимическая реакция для создания устойчивой к коррозии поверхности.

В качестве трибохимически активируемого вещества пригодны, в частности, металлосиликаты, при необходимости также борные соединения. Добавку предпочтительно растворяют или эмульгируют в концентрате в определенном количестве, затем этот концентрат добавляют, соответственно, эмульгируют в смазочное вещество в концентрации от 7 до 15%, предпочтительно примерно 10%, относительно количества смазочного вещества.

Как уже было сказано выше, на основе осуществления способа согласно изобретению, образующие направляющие отработанные газы поверхностные зоны компоненты двигателя внутреннего сгорания, как, например, картер и/или гильзы цилиндров, могут быть изготовлены из экономичного металлического материала, например, из подверженного коррозии чугунного литья и/или подверженной коррозии стали.

Преимущества, вытекающие в связи с картером двигателя внутреннего сгорания с направляющими отработанные газы поверхностными зонами, в частности с рабочими поверхностями цилиндров, соответственно, с гильзой цилиндра, идентичны тем, которые описаны выше в связи с осуществлением способа согласно изобретению. В этом отношении здесь делается ссылка на приведенные выше варианты осуществления.

На единственной фигуре схематично и в виде примера показан цилиндр 1 не представленного здесь более детально картера двигателя внутреннего сгорания. Во внутреннее отверстие (внутренний диаметр) цилиндра вводят показанную здесь также исключительно схематично хонинговальную головку 2, чтобы произвести известным образом прецизионную обработку рабочей поверхности 3 цилиндра. Хонинговальная головка 2 содержит для этого распределенные по периферии несущие хонинговальные бруски 4 державки 5, которые разнесены между собой в окружном направлении. В этом отношении хонинговальная головка 2 является обычной. Хонинговальная головка 2 выполняет для прецизионной механической обработки рабочей поверхности 3 цилиндра вращательное движение в соответствии со стрелкой 6, с перемещением в направлении стрелки 7, чтобы изготовить рабочую поверхность 3 цилиндра с желательными следами хонингования (не показаны).

В рамках этой прецизионной механической обработки хонингованием посредством хонинговальной головки 2 при помощи показанного здесь лишь исключительно схематично смазочного сопла 8 смазочное вещество 9 подается во внутреннее отверстие цилиндра и, следовательно, на рабочую поверхность 3 цилиндра, что представлено на фиг.1 лишь исключительно схематично и в виде примера. Подаваемое здесь смазочное вещество 9 поступает из резервуара 10 смазочного вещества, который на единственной фигуре чертежа также представлен лишь исключительно схематично. При этом смазочное вещество 9 состоит из основной эмульсии 12 смазочного вещества, в котором эмульгируют или диспергируют трибохимически активируемую добавку 11, например металлосиликат, так что рабочая поверхность 3 цилиндра в рамках прецизионной механической обработки посредством хонинговальной головки 2 смачивается трибохимически активируемой добавкой. В ходе дальнейшей механической обработки хонингованием, ввиду имеющейся в соответствующей зоне хонингования высокой силой прижатия хонинговальной головки 2 и имеющейся в зоне хонингования относительно высокой температурой обработки эта добавка активируется и вместе с прецизионно механически обрабатываемой поверхностной зоной рабочей поверхности 3 цилиндра образует таким образом лишь исключительно в виде примера и схематично обозначенную устойчивую к коррозии поверхность 13 в виде трибореакционного слоя. Последний образует надежную антикоррозионную защиту внутри двигателя против агрессивных кислот, газов, конденсатов и тому подобного, которые могут возникнуть, в частности, при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания с возвратом отработанных газов и серосодержащим топливом.

Сам картер и, следовательно, рабочие поверхности 3 цилиндров изготовлены до их обработки предпочтительно, например, из чугунного литья.

Перечень позиций на чертеже

1 Цилиндр

2 Хонинговальная головка

3 Рабочая поверхность цилиндра

4 Хонинговальные бруски

5 Державки хонинговальных брусков

6 Стрелка

7 Стрелка

8 Смазочное сопло

9 Смазочное вещество

10 Резервуар смазочного вещества

11 Трибохимически активируемая добавка

12 Основная эмульсия смазочного вещества

13 Коррозионностойкая поверхность.