DE1124298B

DE1124298B - Brennkammer fuer wassergekuehlte Dieselmaschinen

Info

Publication number: DE1124298B
Application number: DEM40819A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Espenschied
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1959-03-14
Filing date: 1959-03-14
Publication date: 1962-02-22
Also published as: CH383072A; BE588482A; GB926356A

Description

Brennkammer für wassergekühlte Dieselmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für Dieselmaschinen. Dabei ist unter der »Brennkammer« nicht der eigentliche Innenraum dieses Bauteils zu verstehen, sondern der diese Kammer umgebende Körper samt Zubehör, also der zuweilen sogenannte »Brennraumaufbau«.
Es handelt sich vorliegend nicht um eine Brennkammer, bei welcher nur die Einspritzdüse dichtend am Körper des Aufbaues anliegend befestigt ist, sondern es ist auch die Glühkerze in dieser Weise unmittelbar an der Brennkammer befestigt. Hierdurch werden Abdichtschwierigkeiten vermieden, worauf noch eingegangen werden wird.
Bei der bekannten Brennkammer, von welcher die Erfindung ausgeht, ist das Brennkammerinnere über eine oder mehrere eingeschnürte Durchtrittsöffnungen (im nachfolgenden sowie im Patentanspruch kurz »Durchtrittsöffnung« genannt) mit dem Zylinderraum verbunden. Dabei liegt die Einspritzdüse an der der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite des Brennkammerinneren, während die Glühkerze schräg neben der Einspritzdüse an der dem Zylinderkopf abgewandten Seite liegt.
Die Brennkammer, auf welche die Erfindung Bezug hat, ist abnehmbar eingerichtet, nicht also beispielsweise eingegossen. Am Zylinderkopf angreifende Befestigungsmittel pressen die seitlich schräg zur Zylinderachse am Zylinderkopf angebrachte Brennkammer an eine Gegenfläche am Zylinderkopf oder an die Stirnfläche eines die Durchtrittsöffnung enthaltenden Einsatzteiles dichtend an. Als Dichtfläche dient dabei eine in der Nähe der Durchtrittsöffnung angeordnete Stirnfläche.
Brennkammern der bisher beschriebenen Art sind bekannt und sollen durch die Erfindung verbessert werden. Allerdings gilt die Erfindung nicht für nurluftgekühlte, sondern für wassergekühlte Dieselmaschinen.
Die bekannten Brennkammern sind als Rotationskörper ausgebildet und werden allseitig von den wassergekühlten Wänden des Zylinderkopfes umschlossen. Vielfach ist dabei zwischen den Wandungsteilen des Aufbaues, die den eigentlichen Brennraum bilden, und den umgebenden Zylinderkopfwänden ein Luftspalt vorgesehen. In der Gegend der Einspritzdüse berühren die Zylinderkopfwände die Brennkammer wärmeleitend, und teilweise wird der Düsensitz sogar direkt vom Kühlwasser bespült. Während die Einspritzdüse in den Aufbau eingesetzt ist, ist die Glühkerze oft in den Zylinderkopf eingeschraubt und ragt durch eine besondere Öffnung der Brennkammer in den Brennraum. Diese bekannte Ausführung ergibt Abdichtschwierigkeiten, da die Öffnung für die Glühkerze das Brennrauminnere mit dem erwähnten Luftspalt verbindet, der demzufolge nach außen abgedichtet werden muß. Diese Abdichtung geschieht durch einen Weichkupferring mit rundem Querschnitt, der die freie Wärmeausdehnung der Brennkammer nicht behindern darf. Besonders schwierig wird die Abdichtung, wenn der Düsensitz vom Kühlwasser bespült wird, da die hierbei zur Abdichtung des Kühlwasserraumes notwendigen Gummiringe nicht mit dem heißen Brennrauminhalt in Berührung kommen dürfen.
Diese Nachteile lassen sich bekanntermaßen dadurch vermeiden, daß man die Glühkerze direkt in die Brennkammer einschraubt, wodurch die erwähnten Abdichtschwierigkeiten fortfallen und mit einer einzigen Dichtfläche in der Nähe der Durchtrittsöffnung ausgekommen wird. Zwar hat man schon verschiedentlich gesondert an den Zylinderkopf angeschraubte Brennraumaufbauten an luftgekühlten Dieselmaschinen angewendet, doch lagen diese Aufbauten im Kühlluftstrom und waren mit Kühlrippen versehen. Die Anwendung einer vom Zylinderkopf völlig separaten Brennkammer bei wassergekühlten Dieselmaschinen, bei denen kein Kühlluftstrom den Aufbau trifft, hat die Fachwelt bisher als schwer zu verwirklichen betrachtet, da man annahm, nicht auf eine wärmeableitende Berührung des Düsensitzes mit der Zylinderkopfwand verzichten zu können, und befürchtete, die Einspritzdüse könne anderenfalls überhitzt werden und verkoken. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Befürchtung unbegründet sein kann und daß die hauptsächlich an der Durchtrittsöffnung und an dem eigentlichen Brennraum anfallende W ärmemenge dennoch zufriedenstellend abgeführtwerden können, indem hinsichtlich der Lage von Abdichtstelle, Wärmeableitflächen und Glühkerze die richtige Auswahl getroffen wird. Diese besteht erfindungsgemäß darin, daß die Brennkammer - außer über die Stirnfläche und die Befestigungsmittel - lediglich mit einer zylindrischen Außenfläche mit einer Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes in wärmeleitender Berührung gebracht wird; entscheidend dabei ist die Lage dieser Berührungsfläche, und zwar liegt diese Fläche zwischen der genannten Stirnfläche (Dichtung) und derjenigen äußeren Mantellinie der Brennkammer, welche in der Höhe der Glühkerzendurchdringung durch die Brennkammerwand liegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt.
In den Zylinderkopf 1 einer wassergekühlten Dieselmaschine ist die Brennkammer 2 eingesetzt, die mit Hilfe von zwei Stiftschrauben 3, die in Vorsprünge 4 des Zylinderkopfes 1 eingeschraubt sind, mit ihrer Stirnfläche 5 auf die Stirnfläche 6 des Einsatzes 7 gepreßt wird. Der Zylinderkopf 1 bildet mit den Vorsprüngen 4 eine im wesentlichen offene seitliche Nische 1 a. Auf die Stiftschrauben 3 sind Muttern 8 aufgeschraubt, welche die Anpreßkraft über die Kugelscheibe 9 und die Brücke 10 auf die Brennkammer 2 übertragen. In die Brennkammer 2 ist der Düsenhalter 11 eingeschraubt, der die Einspritzdüse 12 über den Dichtring 13 und den Düsenschutz 14 auf einen Gehäuseabsatz 15 preßt. Des weiteren ist in die Brennkammer 2 die Glühkerze 16 eingeschraubt, die auf dem Gehäuseabsatz 17 dichtend aufliegt. Zwischen den Stirnflächen 5 und 6 der Brennkammer 2 bzw. des Einsatzes 7 befindet sich der Dichtring 18. Zwischen dem Bund 19 des Einsatzes 7 und der Dichtfläche 20 des Zylinderkopfes 1 liegt der Dichtring 21. Der Einsatz 7 kann, wie dargestellt, durch einen Luftspalt 22, der etwa lho bis =ho mm weit ist, gegen den Zylinderkopf 1 wärmeisoliert sein. Er kann aber auch, wenn es bei dem jewels verwendeten Verbrennungsverfahren angebracht ist, in wärmeleitender Berührung mit dem Zylinderkopf 1 stehen. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung des dargestellten Einsatzes 7 beschränkt. Es können auch andere Einsatzbauarten mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen Verwendung finden. Der Einsatz 7 kann auch aus einem Stück mit der Brennkammer bestehen. Die der Stirnfläche 5 benachbarte Partie 23 ist durch den Luftspalt 24, der etwa 1 bis 2 mm weit ist, gegen den Zylinderkopf 1 wärmeisoliert. Die zylindrische Außenfläche 25, die einen Bruchteil der Gesamtoberfläche der Brennkammer 2 darstellt, steht mit einer Gegenbohrung 26 des Zylinderkopfes 1 in wärmeleitender Berührung. Die Gegenbohrung 26 schließt sich an die Nische 1 a an. Die Passung zwischen den Teilen 25 und 26 entspricht einem Schiebesitz oder Laufsitz. Dies gilt für ein Hubvolumen von 0,6 bis 0,71 pro Zylinder. Bei kleinerem Hubvolumen kann an dieser Stelle eine etwas weitere Passung vorgesehen werden. Die übrigen Partien der Brennkammer 2 sind durch einen mehrere Millimeter weiten Luftspalt 27 gegen den Zylinderkopf 1 und gegen die Vorsprünge 4 wärmeisoliert. Die Vorsprünge 4 können auch wegfallen, wobei in diesem Falle die Stiftschrauben 3 in den Rand der Bohrung 26 eingeschraubt sind. Der Stift 28 sorgt für die richtige Einbaulage der Brennkammer 2.
Die Kühlung der Brennkammer geschieht im wesentlichen durch Wärmeableitung an der Berührungsstelle der Teile 25 und 26 sowie durch Leitung und Strahlung an den übrigen freiliegenden Partien der Brennkammer und des Düsenhalters 11. Die Temperatur der Einspritzdüse liegt dabei nach Feststellung des Erfinders niedrig genug, um das verkokungsfreie Arbeiten einer Zapfendüse sicherzustellen.

Claims

PATENTAFTS PRÜCHE: 1. Brennkammer für wassergekühlte Dieselmaschinen, an welcher eine Einspritzdüse und eine Glühkerze, beide dichtend am Körper der Brennkammer anliegend, befestigt sind, und deren Inneres über eine eingeschnürte Durchtrittsöffnung mit dem Zylinderraum verbunden ist, wobei die Einspritzdüse an. der der Durchtrittsöffnung abgewandten Seite und die Glühkerze schräg neben der Einspritzdüse an der dem Zylinderkopf abgewandten Seite liegt, wobei ferner am Zylinderkopf angreifende Befestigungsmittel die abnehmbaren, seitlich schräg zur Zylinderachse am Zylinderkopf angebrachte Brennkammer mit ihrer in der Nähe der Durchtrittsöffnung angeordneten Stirnfläche an eine Gegenfläche am Zylinderkopf oder an die Stirnfläche eines die Durchtrittsöffnung enthaltenden Einsatzes dichtend anpressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) - außer über die Stirnfläche (5) und die Befestigungsmittel (3, 10) - lediglich mit einer zylindrischen Außenfläche (25) mit einer Aufnahmebohrung (26) des Zylinderkopfes (1) in wärmeleitender Berührung steht, wobei der Berührungsbereich von Außenfläche (25) und Aufnahmebohrung (26) zwischen der genannten Stirnfläche (5) und derjenigen äußeren Mantellinie der Brennkammer vorgesehen ist, welche in der Höhe der Glühkerzendurchdringung durch die Brennkammerwand liegt. z. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (16) in an sich bekannter Weise aus einer seitlich offenen Nische (la) des Zylinderkopfes (1) ragt, die zum Einbau der Brennkammer (2) dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 751780; österreichische Patentschrift Nr. 199 943; USA.-Patentschrift Nr. 2 857 891.