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Vorkammereinsatz für Einspritzbrennkraftmaschinen
Bei Vorkammermotoren bedarf der Vorkammereinsatz als thermisch höchstbeanspruchter Teil, insbesondere die für dessen Haltbarkeit massgebliche Spitze, welche die Ausblaskanäle enthält, durch die die Vorkammer mit dem Zylinderraum veibunden ist, einer guten Kühlung.
Aus naheliegenden Gründen-die Vorkammer liegt abseits der Spülluftströmung und sie kommt erst in nennenswerten Umfang mit der Verbrennungsluft in Berührung, wenn diese durch ihre Verdichtung im Zylinder ebenfalls bereits in erheblichem Masse vorgewärmt ist-kommt für die Abführung der Vorkammerwärme Konvektion durch den Zylinderinhalt nicht in Frage. Es kommt somit lediglich die Wärmeableitung in den Wänden des Vorkammereinsatzes gegen die diesen umschliessenden Teile des Zylinderkopfes in Betracht. Zufolge der extremen thermischen Belastung der Vorkammer muss diese aus sehr hitzebeständigem Material bestehen, die jedoch geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Kühlung insbesondere der Vorkammerspitze. Ausgegangen wird dabei von einer Vergrösserung des für die Wärmeableitung wirksamen Querschnittes durch eine Erhöhung der Materialstärke des Vorkammereinsatzes im Bereich der aus hitzebeständigem Material bestehenden Vorkammerspitze. Die Vergrösserung der Wanddicke im Bereich der Ausblaskanäle darf anderseits nicht dazu führen, dass hiedurch die Strömungsverluste zufolge der Verlängerung der Ausblaskanäle anwachsen. Jener Anteil dieser Verluste, der sich aus der Drosselung der Strömung in den engen Kanälen ergibt, ist stark von der Länge der Ausblaskanäle konstanten Querschnitts abhängig, den das Gas beim Ausströmen in den Zylinderraum passieren muss.
Die Vergrösserung der Wanddicke kann deshalb nur zu einem insgesamt befriedigenden Erfolg führen, wenn es gelingt, dennoch die für den Drosselverlust massgebliche Länge der Ausblaskanäle im wesentlichen unverändert zu lassen.
Bisher ist schon vorgeschlagen worden, zur Verkürzung eines einzigen, schlitzförmigen Ausblaskanals den Vorkammereinsatz zylinderraumseitig nach einer ebenen Fläche abzuschneiden, die gegen die Längsachse des Einsatzes geneigt, senkrecht zur Achse des Ausblaskanals verläuft. Bei dieser Ausbildung ergibt sich jedoch gerade in dessen Bereich eine Einschnürung der Vorkammerwand, wodurch diese Massnahme eigentlich dem Erfordernis der Wärmeableitung entgegenwirkt.
Im Gegensatz hiezu wird nach der Erfindung die Verstärkung der Vorkammerwand im Bereich der Ausblaskanäle voll erhalten und jegliche Einschnürung vermieden. Die Kanäle sind hiezu nach aussen durch diese erweiternde Anfräsungen oder Ansenkungen des Volkammereinsatzes begrenzt. Hiedurch. wird ein Ansteigen der Drosselverluste über das bisherige Ausmass ebenfalls vermieden. Durch die Vergrösserung der Materialstärke steht für die Wärmeabfuhr aber ein Querschnitt zur Verfügung. der der geringeren War-' meleitfähigkeit des hitzebeständigen Materials entgegenwirkt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die Wärmeübertragung zwischen der Vorkammer und dem Zylinderkopf. Danach ist in jenem Bereich der Vorkammer, der wärmeleitend mit dem Zylinderkopf verbunden ist, der Vorkammereinsatz an seiner Aussenseite mit einer Schicht eines Materials besonders hoher Wärmeleitfähigkeit versehen. Dieses Material muss, um eine Verbesseiung der Wärmeübertragung zu ergeben, selbstverständlich unter Vermeidung jeder Fuge auf dem hitzebeständigen Vorkammerteil aufgebracht sein. Hiefür stehen zahlreiche bekannte Verfahren, wie Aufspritzen, Aufschweissen u. dgl. zur Verfügung.
Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, zwischen dem Vorkammereinsatz und dem Zylinderkopf eine Büchse aus wärmeleitendem Material vorzusehen, die den Vorkammereinsatz unter Freilassung der thermisch höchst beanspruchten Teile wie der Mündungen der Ausblaskanäle und der Stirnseite des Vorkammereinsatzes mantelförmig umgibt, doch ist bei diesem Vorschlag nur eine unbefriedi-
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gende Wärmeableitung zu erwarten, weil in allen Betriebszuständen zwischen dem Vorkammereinsatz und der inneren Mantelfläche dieser Büchse ein Luftspalt bestehen bleiben soll, weshalb die Wärme nur über die stirnseitige Ringfläche der Büchse abgeleitet wird.
Im Gegensatz hiezu besteht das Wesen der Erfindung darin, einerseits Material guter Wärmeleitfähigkeit unter Vermeidung jeglicher Fuge zwischen Vorkammereinsatz und Mantelschicht auf die Wand des Vorltammereinsatzes aufzubringen und anderseits den Vorkammereinsatz gerade im Bereich dieser Oberflächenschicht mit möglichst geringem Spiel in den Zylinderkopf einzusetzen.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausbildungsform erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt, Fig. 2 die Ansicht einer Vorkammer nach der Erfindung.
Der aus besonders hitzebeständigem Material bestehende Teil 1 des Vorkammereinsatzes enthält an seiner Spitze die Ausblaskanäle 2, die die Vorkammer 9 mit dem Zylinderraum verbinden. Um trotz der für die Wärmeableitung von der Vorkammerspitze gegen den Zylinderkopf vorgesehenen grossen Materialstärke des Vorkammereinsatzes die Ausblaskanäle zur Verminderung der Drosselverluste kurz genug ausführen zu können, münden die Kanäle in trichterförmige Ansenkungen oder Anfräsungen 3 an der Aussenseite des Einsatzes.
Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs von der Vorkammer in den Zy'inderkopf ist der Einsatz an den Flächen 6 und 7, längs der er wärmeleitend im Zylinderkopf sitzt," einer Schicht 4 eines Materials besonders hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, Aluminium, Nickel, S Über u. ahnl. versehen.
Diese Schicht umschliesst die Vorkammer als Mantel. der die thermisch höchst : beanspruchten Teile. nämlich die Ränder der Austrittsöffnungen 3 und die Stirnfläche 8 der Verkammerspitze, frei lässt. Zur Verbesserung der Wärmeableitung sind beim dargestellten Beispiel gegen die Stirnfläche 8 verlaufende Nuten 5 zwischen den Öffnungen 3 eingefräst, die ebenfalls mit :dem Materiat des Mantels 4 ausgefüllt sind.
Die Aufbringung der Schicht 4 kann nach beliebigen bekannten Verfahren érf0J. gen, die lediglich die Bedingung der fugenlosen Anordnung metallischer Oberflächenschichten erfüllen. So ist es unter anderem möglich, die Verfahren des Verbundgusses z. B. des Alfin-Verfährens anzuwenden.
PATENTANSPRÜCHE
1. Vorkammereinsatz für Einspritzbrennkraftmaschinen mit verstärkten wendingen m Bereich der den Vorkammer- mit dem Zylinderraum verbindenden Ausblaskanäle, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausblaskanäle (2) zur Verminderung ihrer Durchströmlänge, wie an sich bekannt, zylinderraumseitig je in einer abgeschrägten Wandfläche des Einsatzes ausmünden, und dass die abgeschrägte Wandfläche als gekrümmte Mantelfläche einer die Mündung der Ausblaskanäle indbesondere trichterförmig begrenzenden Vertiefung (3) ausgebildet ist.