<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, selbstzündende Vorkammer-Einspritzbrennkraftmaschine, deren Kolben in seinem mit einer im wesentlichen ebenen oder schwach gekrümmten Stirnfläche versehenen Boden an derAuftreffstelle des aus derVorkammer austretendenBrennstrahles einen Einsatz aus hoch wärmebeständigem Werkstoff aufweist. Bisher werden solche Einsätze im Kolbenboden verwendet, um einerseits die Stelle, an der der Brennstoffstrahl aus der Vorkammer auf den Kolben auftrifft, zu schützen und anderseits die anfallende Wärme möglichst rasch und gleichmässig über den ganzen Kolbenboden zu verteilen.
Man ist also bestrebt, einen guten Wärmeübergang vom Einsatz zu dem ihn umgebenden Kolbenwerkstoff zu erzielen. und es ist zu diesem Zweck auch schon vorgeschlagen worden, den als Hohlkörper ausgebildeten Einsatz mit bei Betriebstemperatur flüssigem Metall od. dgl. als Wärmeübertragungsstoff zu füllen. Die gleiche Aufgabe haben sogenannte Kolbenschutzplatten, die sich über die ganze Kolbenstirnfläche erstrecken.
Die Vorkammer wird bisher in der Regel so dimensioniert, dass ihr Volumen etwa 50% des gesamten Kompressionsvolumens beträgt. Dieser Fall ist insbesondere dann gegeben, wenn der Kolbenboden eine Verbrennungsmulde und bzw. oder Ventiltaschen aufweist. Auch durch diese Massnahme soll eine örtliche Überhitzung des Kolbenbodens vermieden werden, da bei verhältnismässig kleinen Vorkammern der austretendeBrennstrahl ein geringeres Wärme volumen besitzt und eine gleichmässige Verbrennung im gesamten Verbrennungsraum stattfindet. Es hat sich aber gezeigt, dass zwar Rissbildungen im Kolben als Folge von durch Temperaturunterschiede entstehenden Wärmespannungen vermieden werden, dass jedoch durch verringerte Temperaturen des Kolbenbodens der Zündverzug verzögert wird.
Da sich bei später einsetzender Zündung zwischenzeitlich eine grössere unverbrannte Brennstoffmenge ansammelt, ergibt sich dann ein steiler Verbrennungsdruckanstieg,. der zu lauten Verbrennungsgeräuschen führt ;
Demgegenüber bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Einspritzbrennkraftmaschine, die sich durch besonders geräuscharmen Lauf auszeichnet, ohne dass die Gefahr von Kolbenrissen besteht.
EMI1.2
des grossen Vorkammervolumens der Grossteil der Gesamtluft gezwungen, amEinsatzkörper vorbeizustreichen, sodasssiemitzusätzlicherVorwärmungdesInnerederVorkammererreicht.
DadieVorkammereinenwesentlich grösseren Anteil der Luft als bisher aufnimmt, ist die Einströmgeschwindigkeit durch die Überström- öffnung auch bei niederen Drehzahlen verhältnismässig hoch, so dass der eingespritzte Brennstoffstrahl gut aufgerissen, verwirbelt und praktisch am Austritt aus der Vorkammer gehindert wird. Es findet also nahezu der gesamte Verbrennungsvorgang in der Vorkammer statt, wo durch die gute Luftvorwärmung und die feine Brennstoffverteilung praktisch keinZündverzug mehr auftritt. Daraus folgert eine weiche,'geräuscharme Verbrennung.
Versuche haben ergeben, dass Mulden oder Taschen im Kolbenboden oder entsprechende Ausnehmungen im Zylinderkopf die Verbrennungsgeräusche verstärken, was offensichtlich darauf zu-
<Desc/Clms Page number 2>
rückzuführen ist, dass sich in diesen Aussparungen desHauptverbrennungsraumesReste unverbrannten Brennstoffes ansammeln können, die bei ihrer Verbrennung schlagartigen Druckanstieg hervorrufen. Ausserdem wird durch solche zusätzliche Hohlräume das Volumensverhältnis zwischen Vorkammer und Hauptbrennraum ungünstig beeinflusst. Der Einsatzkörper kann bei Leichtmetallkolben beispielsweiseaushochwarmfestem Stahl bestehen, dessen Wärmeleitkoeffizient gegenüber Leichtmetall verhältnismässig gering ist, so dass der gewünschteTemperaturunterschied eingehalten werden kann.
Bei anderer Materialwahl wird es sich gegebenenfalls empfehlen, den Einsatzkörper wenigstens teilweise freizustellen, um einen zu starken Wärmeabfluss zum Kolbenwerkstoff zu verhindern.
. In weiterer Ausbildung der Erfindung sind im Kolbenboden etwa von der Mitte des Einsatzkörpers strahlenförmig ausgehende Nuten vorgesehen. Diese Nuten bewirken eine gleichmässige Verteilung des aus der Überströmöffnung austretenden Brennstrahles nahezu über die ganze Kolbenstirnfläche, so dass sich einerseits eine günstige Wärmebelastung des Kolbenbodens ergibt und anderseits eine zu starke Erhitzung des Ventilsteges am Zylinderkopf vermieden wird. Die Nuten können beispielsweise mit Hilfe eines Frä- sers, dessen Achse zur Kolbenachse geneigt ist, nach dem Einbau des Einsatzkörpers eingearbeitet werden und erhalten zweckmässig einen etwa V-förmigen Querschnitt.
DerEinsatzkörper ist erfindungsgemäss an einem Ende mit einem in an sich bekannter Weise nur über einen Teil seiner Länge reichenden Gewinde, an das kolbenbodenseitig ein schlanker Konus anschliesst, in den Kolbenboden eingeschraubt und durch Verstemmen gesichert. Im Konusbereich liegt der Einsatzkörper satt am Kolbenbodenwerkstoff an und man hat durch entsprechende Wahl des Verhältnisses der Konuslän- - ge zur Gewindelänge die Möglichkeit, den Wärmeübergang zwischen den beiden Werkstoffen zu beein- flussen. Ausserdem wird durch die Kombination eines Konus- mit einem Gewindeteil eine bessere Verspannung des Einsatzkörpers im Kolbenboden erreicht. Der Einsatzkörper wird bei annähernd betriebswarmem Kolben kalt eingeschraubt, um spätere Lockerungen durch verschiedene Wärmedehnung zu verhindern.
Um eine solideDrehungssicherung zu erreichen, erhält der Einsatzkörper bei der Montage zweckmässiger- weise mehrere Umfangslängsnuten, in die das Kolbenmaterial beim Verstemmen eintreten kann.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 einen Teil eines Zylinders samt Kolben und Zylinderkopf einer Vorkammer-Einspritzbrennkraftmaschine im
Axialschnitt, Fig. 2 den Kolben in Stirnansicht, Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Kolbenboden nach der Linie III-III der Fig. 2 und Fig. 4 und 5 den Einsatzkörper in Ansicht und Draufsicht.
Mit 1 ist die im Zylinderkopf 2 vorgesehene Vorkammer bezeichnet, in die der Brennstoff durch eine Einspritzdüse 3 koaxial eingespritzt wird. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Kolben. 4 in seiner oberen Totpunktlage einen nur der Stärke der Zylinderkopfdichtungentsprechenden Abstand von der
Zylinderkopfunterseite besitzt. Daraus ergibt sich, dass die Vorkammer mehr als 65% des gesamten Kompressionsvolumens aufnimmt. Im Kolbenboden 5, der eine ebene Stirnfläche aufweist, ist an der Auf- treffstelle des aus der Vorkammer austretenden Brennstrahles ein im wesentlichen zylindrischer Einsatz- körper 6 aus hoch wärmebeständigem Werkstoff vorgesehen.
Das Verhältnis des Durchmessers der Vor- kammer-Überströmöffnung 7 zum Durchmesser des Einsatzkörpers 6 beträgt etwa 1 : 1, 5. Im Kol- benboden 5 sind von der Mitte des Einsatzkörpers 6 strahlenförmig ausgehende Nuten 8 mit Hilfe eines Fräsers 9 (Fig. 3) eingearbeitet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen, dass der Einsatzkörper 6 ein nur über einen Teil seiner Länge reichendes Gewinde 10 und daran anschliessend einen schlanken Konus 11 aufweist. Der Einsatzkörper 6 ist länger als die entsprechende Bohrung im Kolbenboden. Im vorragenden Teil sind Abflachungen 12 vor- gesehen, die das Ansetzen eines Schlüssels zum Einschrauben ermöglichen. Ferner besitzt der Einsatz-
EMI2.1
drehung gesichert, worauf das über die Stirnfläche vorragende Ende abgearbeitet wird. Anschliessend erfolgt erst das Einfräsen der Nuten 8.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.