DE1006667B

DE1006667B - Combustion chamber structure for air-cooled injection internal combustion engines

Info

Publication number: DE1006667B
Application number: DEM27769A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans L Hockel; Werner Moench
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1955-07-23
Filing date: 1955-07-23
Publication date: 1957-04-18

Description

Brennkammeraufbau für luftgekühlte Einspritzbrennkraf traaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennkammeraufbau für luftgekühlte Einspritzbrei-inkraftmaschinen, der einen abgeteilten Verbrennungsraum (Vorkammer, Wirbelkammer) enthält und der mittels Befestigungsschrauben und Haltegliedern lösbar am Zylinderkopf befestigt ist. Derartige Brennkammeraufbauten stellen den heißesten Teil einer Einspritzbrennkraftmaschine dar. Bei luftgekühlten Zylinderköpfen muß darauf geachtet werden, daß an keiner Stelle Ternperaturspitzen auftreten, welche die Festigkeit des Werkstoffes, in den meisten Fällen Leichtinetall, so weit herabsetzen, daß es zu P'issen kommt. Die am meisten gefährdete Stelle liegt bei ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen, für die die Erfindung vorzugsweise in Anwendung kommt, zwischen den Ventilsitzen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu bewerkstelligen, daß von dem heißen Brennkammeraufbau möglichst wenig Wärme zu der vorerwähnten Stelle abfließt. Die Wärme des Brennkammeraufbaues soll vielmehr von dein ihn umspülenden Kühlluftstrom abgeführt werden.Combustion chamber structure for air-cooled injection combustion machines The invention relates to a combustion chamber structure for air-cooled injection slurry-inkraftmaschinen which contains a divided combustion chamber (prechamber, swirl chamber) and which is releasably attached to the cylinder head by means of fastening screws and retaining members. Such combustor assemblies represent the heißesten part of an injection internal combustion engine is For air-cooled cylinder heads must be taken to ensure that Ternperaturspitzen occur at any point that the strength of the material, reduce in most cases Leichtinetall so far that there is P'issen.. The most endangered point in valve-controlled internal combustion engines, for which the invention is preferably used, is between the valve seats. The object of the invention is to achieve that as little heat as possible flows from the hot combustion chamber structure to the aforementioned point. Rather, the heat of the combustion chamber structure should be dissipated by the flow of cooling air flowing around it.

Die bekanntgewordenen Ausführungen von Brennkammeraufbauten, die lösbar an einem luftgekühlten Zylinderkopf angebracht sind, lösen die Erfindungsaufgabe nur in ganz ungenügendem Maße. So ist es beispielsweise bekannt, Brennkammeraufbauten mittels Gewinde in den Zylinderkopf einzuschrauben. Da sich das Gewinde an der heißesten Stelle des Brennkammeraufbaues befindet und mit dein 7Y1inderkopf eine verhältnismäßig große gemeinsame Berührungsfläche aufweist, findet ein untragbar holier Wärmeübergang zu der gefährdeten Stegpartie statt. Es ist weiter bekanntgeworden, Brennkaniineraufbauten mittels Schrauben zu befestigen. Diese Schrauben greifen an heißen Stellen des Brennkaninieraufbaues an und stellen somit eine wärmeleitende Verbindung zu den gefährdeten Querschnitten her.The known designs of combustion chamber structures that are detachable are attached to an air-cooled cylinder head, solve the problem of the invention only to a very inadequate degree. For example, it is known to have combustion chamber structures screw it into the cylinder head by means of a thread. Since the thread is at the hottest Place of the combustion chamber structure and with your 7Y1inderkopf a relatively has a large common contact area, there is an intolerable heat transfer to the endangered part of the pier. It has also become known, fuel canal superstructures to be fixed with screws. These screws grip hot spots on the firing canine structure and thus provide a thermally conductive connection to the endangered cross-sections here.

Es ist ferner bekannt, Brennkammereinbauten von wassergekühlten Brennkraftmaschinen mittels Schrauben zu befestigen, die am kältesten Teil der Brennkammer angreifen. Die eigentliche Brennkammer steht in diesem Falle jedoch mit den wasserberührten Wänden des Zylinderkopfes in wärmeleitender Verbindung, so daä weder die örtliche Überhitzungsgefahr beseitigt ist noch die Warmhaltung der Brennkammer begünstigt wird.It is also known internal combustion chambers of water-cooled internal combustion engines to be fastened with screws that attack the coldest part of the combustion chamber. In this case, however, the actual combustion chamber is with those that come into contact with water Walls of the cylinder head in a thermally conductive connection, so that neither the local The risk of overheating is eliminated and the combustion chamber is kept warm will.

Die Aufgabe, bei einem Brennkammeraufbau der eingangs genannten Gattung den Wärmefluß vom Brennkammeraufbau zu dem gefährdeten Stegquerschnitt zwischen den Ventilen zu verhindern, wird gemäß der Erfindung durch das Zusammenwirken folgender Maßnahmen gelöst: 1. Der Einsatzkörper, welcher den oder die Verhindungskanäle zwischen dem abgeteilten Brennraum und dem Zylinderraum enthält, ist unter Freilassung von Luftspalten in den Zylinderkopf eingesetzt und steht mit demselben nur über einen Dichtring in wärmeleitender Verbindung.The task of preventing in a combustion chamber assembly of the aforementioned type the flow of heat from the combustion chamber assembly to the vulnerable web cross-section between the valves is achieved according to the invention by the interaction of the following measures: 1. The insert body, wherein the or Verhindungskanäle between the partitioned combustion chamber and contains the cylinder space, is inserted into the cylinder head, leaving air gaps free, and is only in heat-conducting connection with the same via a sealing ring.

2. Die Halteglieder, an denen die Befestigungsschrauben angreifen, sind in größtmöglicher Entfernung von dem heißen Einsatzkörper am kältesten Teil des Brennkammeraufbaues angebracht.2. The retaining links on which the fastening screws engage are as far away as possible from the hot insert body on the coldest part attached to the combustion chamber structure.

Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Maßnahmen sind bereits an Brennkammeraufbauten angewendet worden. Sie wurden aber in jedem Fall zusammen mit anderen gegensätzlichen Maßnahmen verbunden, die ihre Wirkung wieder aufhoben. Die Erfindung ist aber nur dann erfüllt, wenn alle Merkmale des Hauptanspruchs vollzählig vorhanden sind.Details of the measures described above are already on Combustion chamber structures have been applied. But in any case they were together with connected with other opposing measures that canceled their effect again. the Invention is only fulfilled if all features of the main claim are complete available.

In Ausgestaltung der Erfindung werden die Befestigungsschrauben an Stellen des Zylinderkopfes eingeschraubt, die möglichst weit von der gefährdeten Stelle, z. B. der Stegpartie, entfernt sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird durch Verwendung eines geeigneten Dichtungswerkstoffes dazu beigetragen, daß die Wärme des Brennkammeraufbaues möglichst nicht zum Zylinderkopf, sondern zu der wärmeabführenden Rippenpartie des Aufbaues abfließt.In an embodiment of the invention, the fastening screws are on Place the cylinder head screwed in as far as possible from the endangered Place, e.g. B. the bridge part are removed. In a further embodiment of the invention is contributed to by using a suitable sealing material that the heat of the combustion chamber structure, if possible, not to the cylinder head, but to the heat-dissipating rib section of the structure flows off.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Schnitten und Ansichten dargestellt.The invention is shown in the drawing in several sections and views shown.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Brennkammeraufbau längs der Linie A-B (Fig. 2); Fig. 2 zeigt eine Ansicht von oben auf den Brennkammeraufbau, aus dem die Einspritzdüse und die Glühkerze entfernt sind, in Richtung des Pfeiles E; Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie C-D (Fig. 2); Fig. 4 zeigt die Abdichtung des Brennkammeraufbaues in vergrößerter Darstellung. 1 shows a section through the combustion chamber structure according to the invention along the line AB (FIG. 2); Fig. 2 is a top view of the combustion chamber assembly, from which the injector and glow plug are removed, in the direction of arrow E; Fig. 3 shows a section along the line CD (Fig. 2); Fig. 4 shows the sealing of the combustion chamber structure in an enlarged view.

Der Brennkammeraufbau 1 trägt in seinem Oberteil die Einspritzdüse 2 und die Glühkerze 3, die in bekannter Weise mittels Gewinde eingeschraubt sind. Der Aufbau ist in seinem im Kühlluftstrom befindlichen Teil mit Rippen 4 besetzt. Am zylinderkopfseitigen Ende des Aufbaues 1 befindet sich der Einsatzkörper 5, welcher den Verbindungskanal 6 vorn Verbrennungsraum7 zum Zylinderraum8 enthält. Der Einsatzkörper 5 liegt unter Zwischenlage einer Dichtung 9 auf einem in den Leichtmetallzylinderkopf 10 eingeschrumpften Schwermetallring 11 auf. Der Dichtring 9 kann zur Verbesserung der Wärmedäminung aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff, beispielsweise aus Asbest, hergestellt sein. Der Brennkammeraufbau 1 wird von Schrauben 12 (Fig. 3) gehalten, die an Lappen 13 angreifen, welche ihrerseits aus dem oberen kältesten Teil des Aufbaues herauswachsen. Die Schrauben 12 sind in Verstärkungen 14 des Zylinderkopfes 10 eingeschraubt. Ihre Kraft überträgt sich auf den Aufbau 1, von diesem über eine Dichtung 15 (Fig. 4) und einen Flansch 16 des Einsatzkörpers 5 auf die Dichtung 9 und den Ring 11. Die Dichtung 15 kann aus einem besonders gut wärmeleitenden Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer, hergestellt sein, um sicherzustellen, daß die Wärme des heißen Einsatzkörpers möglichst gut zu den Kühlrippen 4 des Aufbaues 1 geleitet wird. Die Dichtflächen des Aufbaues 1 und des Flansches 16 sowie des Ringes 11 sind an ihrem Außenumfang mit Ring-Wülsten 17 versehen, die ein Ausplatzen der Dichtungen, besonders der Dichtung 9, verhindern. Zwischen dem Hals des Einsatzkörpers 5 und dem Zylinderkopf 10 ist ein Luftspalt 18 angeordnet, der isolierend wirkt. Gleichermaßen befindet sich zwischen dem Flansch 16 und dem Zylinderkopf 10 ein Luftspalt 19. Die metallische Berührung des Einsatzkörpers 15 mit dem Schwermetallring 11 ist auf das kleinstmöglichste, zur Zentrierung unbedingt erforderliche M , aß verringt.The upper part of the combustion chamber structure 1 carries the injection nozzle 2 and the glow plug 3, which are screwed in in a known manner by means of a thread. The part of the structure located in the flow of cooling air is provided with ribs 4. At the end of the structure 1 on the cylinder head side, there is the insert body 5, which contains the connecting duct 6 from the combustion chamber 7 to the cylinder chamber 8. The insert body 5 rests on a heavy metal ring 11 shrunk into the light metal cylinder head 10 , with a seal 9 in between. The sealing ring 9 can be made of a poorly thermally conductive material, for example asbestos, to improve the thermal insulation. The combustion chamber structure 1 is held in place by screws 12 (FIG. 3) which engage tabs 13 which in turn grow out of the upper coldest part of the structure. The screws 12 are screwed into reinforcements 14 of the cylinder head 10 . Their force is transmitted to the structure 1, from this via a seal 15 (FIG. 4) and a flange 16 of the insert body 5 to the seal 9 and the ring 11. The seal 15 can be made of a particularly good heat-conducting material, for example copper , be made in order to ensure that the heat of the hot insert body is conducted as well as possible to the cooling fins 4 of the structure 1 . The sealing surfaces of the structure 1 and of the flange 16 and of the ring 11 are provided on their outer circumference with annular beads 17 which prevent the seals, especially the seal 9, from bursting. An air gap 18 , which has an insulating effect, is arranged between the neck of the insert body 5 and the cylinder head 10. Likewise, there is an air gap 19 between the flange 16 and the cylinder head 10. The metallic contact of the insert body 15 with the heavy metal ring 11 is reduced to the smallest possible M , ate absolutely necessary for centering.

Die beschriebenen Maßnahmen bewirken, daß möglichst wenig Wärme von dem heißen Einsatzkörper 5 zu der gefährdeten Ste-partie20 zwischen den nicht dargestellten Ventilsitzen abfließt. Die Wärme des Einsatzkörpers soll vielmehr nach Möglichkeit dem Aufbau 1 zugeleitet und von dort durch den Kühlluftstrom abgeführt werden.The measures described have the effect that as little heat as possible flows away from the hot insert body 5 to the endangered partie20 between the valve seats (not shown). Rather, the heat from the insert body should , if possible, be fed to the structure 1 and removed from there by the flow of cooling air.

Die Kühlluft strömt an dem beschriebenen Brennkammeraufbau in Pf eilrichtung F vorbei und gelangt von ihm in einen Schacht zwischen den nicht dargestellten Ventilkanälen des Zylinderkopfes. Die Kühlrippen4 sind an der Stelle21 eingebuchtet, damit der Kühlluftstrom durch die Verstärkungen 14 nicht behindert wird. Der Einsatzkörper 5 ist vorzugsweise aus einem hochhitzebeständigen Stahl, der Brennkammeraufbau 1 aus einem Schwermetall, in erster Linie Gußeisen oder Temperguß, hergestellt.The cooling air flows to the combustion chamber assembly described in Pf eilrichtung F over and gets him into a shaft between the not shown valve ports of the cylinder head. The cooling fins 4 are indented at the point 21 so that the cooling air flow through the reinforcements 14 is not obstructed. The insert body 5 is preferably made from a highly heat-resistant steel, the combustion chamber structure 1 from a heavy metal, primarily cast iron or malleable cast iron.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. Sie kann beispielsweise auch an einstückigen Brennkammeraufbauten mit VortA angewendet werden. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Wärmehaltung des Einsatzkörpers 5 in der beschriebenen Art und Weise sich auch günstig auf die verbrennungstechnische Wirkung dieses Teiles auszuwirken scheint.The invention is not restricted to the embodiment shown. It can also be used, for example, on one-piece combustion chamber structures with VortA. It should also be pointed out that the heat retention of the insert body 5 in the manner described also seems to have a favorable effect on the combustion effect of this part.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Air-cooled pulp chamber structure, detachably attached to such a cylinder head by means of fastening screws and retaining members, which contains a divided combustion chamber (antechamber, swirl chamber), characterized in that the one or more connecting channels (6) between the divided combustion chamber (7) and the Cylinder space (8) containing insert body (5) with the release of air gaps (18, 19) is inserted into the cylinder head (10) and is in heat-conducting connection with the same only via a sealing ring (9) and that the holding members (13) on which attack the fastening screws (12), are attached as far as possible from the hot insert body (5) on the coldest part of the pulp chamber structure.

2. Brennkammeraufban according to claim 1, characterized in that the fastening screws (12) in as far as possible from the endangered point, for. B. the web portion (20), removed reinforcements (14) of the cylinder head (10) are screwed. 3. Combustion chamber structure according to claim 1 and 2, characterized in that the sealing ring (9) lying between the insert body (5) and the cylinder head (10) or a ring (11) embedded in this consists of a poorly thermally conductive material. 4. Combustion chamber structure according to claim 1 to 3, characterized in that the sealing ring (15) lying between the insert body (5) and the combustion chamber structure (l #) consists of a material that conducts heat well. 5. Brennkanimeraufban according to claim 1 to 4, characterized in that the flange (16) of the insert (5) is provided at its outer periphery with known annular beads (17) contemplated references: 55 German patents No. 751 781, 749 023; USA. Patent No. 2,148,505....