DE19703309C1 - Verbrennungs-Vorkammer, die mittels mindestens zweier Bauteile gebildet ist - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungs-Vorkammer, insbesondere verwendbar bei Otto- oder Dieselmotoren, die mittels mindestens zweier Bauteile gebildet ist, wobei ein oberes Bauteil beispielsweise zur Aufnahme einer Einspritz- oder Zündeinrichtung und ein unteres, die Vorkammer gegen den Hauptbrennraum des Zylinders abschließendes Bauteil vorgesehen ist.

Aus fertigungstechnischen Gründen werden solche Verbrennungs-Vorkammern in der Regel mehrteilig ausgeführt. Insbesondere wird gegenüber einteilig hergestellten Vorkammer-Körpern, die aus einem einheitlichen Material gefertigt sind, der Vorteil erzielt, daß ohne Beeinträchtigung des Verbrennungsvorganges und der Lebensdauer die Herstellungskosten wesentlich verringert werden können. Denn der thermisch am stärksten beanspruchte Teil kann eben aus einem hochwertigen Material bestehen, während der andere Teil aus einem billigeren Werkstoff hergestellt sein kann.

Die einzelnen, die Vorkammer ausbildenden Bauteile sind bekannterweise unter Ausbildung einer Trennfuge zusammengeschweißt. Eine derartige Verbrennungs- Vorkammer wird beispielsweise in der DE-AS 10 65 215 gezeigt.

Zu dem Zwecke des Zusammenfügens derartiger Bauteile sind bereits verschiedene schweißtechnische Verfahren eingesetzt worden, wie Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG), Metall-Inertgas-Schweißen (MIG), Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) oder auch Strahl-Schweißen mittels Laser oder Elektronenstrahl.

Diese Fügeverfahren sind jedoch aufwendig und teuer. Außerdem ist eine Schweißverbindung nicht kerbfrei, vor allem verbleibt an der inneren, die Vorkammer ausbildende Wandung eine unverschweißte Stoßstelle, so daß die Gefahr von Anrissen an dieser Stelle auftritt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungs- Vorkammer der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ohne Beeinträchtigung des Verbrennungsvorganges und der Lebensdauer, bezogen auf eine Schweißverbindung eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist, die Verbindungsnaht der einzelnen Bauteile kerbfrei ist und gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorkammer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Verbindungsnaht der Vorkammer-Bauteile durch ein Löt- Fügeverfahren hergestellt ist. Diese Maßnahme ermöglicht einerseits die Verbindung von Bauteilen aus gleichen oder verschiedenen Werkstoffen und liefert andererseits zudem eine hohe Festigkeit der Verbindung. Desweiteren erreicht man dadurch eine kerbfreie Verbindungsnaht.

Insbesondere Hochtemperaturlöten liefert eine sehr hitzebeständige Verbindung. Das Hochtemperaturlöten ist ein thermisches Füge- und Beschichtungsverfahren im Vakuum- oder Schutzgas mit Loten, deren Liquidustemperatur oberhalb 900°C liegt. Die meist verwendeten Lote sind dabei Nickel-Basislote, Gold-Nickel- und andere Edelmetalllote, sowie Kupfer- und Kupferbasislote.

Auch Hartlöten würde eine hitzebeständige Verbindung liefern. Als Hartlote, auch Schlaglote genannt, verwendet man dabei vorzugsweise Legierungen von Kupfer und Zink (Messinglote), für Leichtmetalle eine Aluminium-Silizium-Legierung, Zink- Zinn-Legierung oder Zink-Aluminium-Kadmium-Legierung.

Die Werkstoffwahl der Vorkammer-Bauteile erfolgt in Abhängigkeit der thermischen Belastung der Vorkammer. Die thermische Dehnung der Fügepartner sollte annähernd gleich sein.

Die Gestaltung der Stoßstellen der zu verbindenden Vorkammer-Bauteile erfolgt nach bestimmten Regeln, die dadurch einen optimalen Fluß des Lotes und somit eine bestmögliche Benetzung der Grenzflächen und Festigkeit der Verbindungsnaht gewährleistet.

Als besonders vorteilhafte Maßnahme ist anzusehen, eines der Bauteile, insbesondere das thermisch weniger belastete obere Bauteil der Vorkammer an seiner Stoßstelle mit einem ringförmigen Bund zur Außenzentrierung an der Stoßstelle des anderen, insbesondere des unteren thermisch höher belasteten Bauteils zu versehen, um so die auf die Lötnaht wirkenden Thermospannungen zu reduzieren und damit die Bauteilfestigkeit zu erhöhen.

In Anbetracht all dieser Maßnahmen hat sich als Fügeverfahren das Hochtemperatur-Vakuum-Löten als das vorteilhafteste erwiesen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand des Beispiels einer in der Zeichnung dargestellten Verbrennungs-Vorkammer beschrieben.

Eine mit 1 bezeichnete Verbrennungs-Vorkammer ist aus zwei Bauteilen 2, 3 aufgebaut. Ein oberes Bauteil 2 ist zur Aufnahme einer nicht gezeigten Einrichtung, beispielsweise ein Zündöl-Einspritzsystem, und ein unteres Bauteil 3, das die Vorkammer gegen den Hauptbrennraum eines nicht gezeigten Zylinders abschließt. Beide Teile 2, 3 umfassen jeweils einen Halbraum 4a, 4b, wobei das in den Hauptbrennraum hineinragende untere Bauteil 3 noch einen kanalförmigen, sich an den Halbraum 4b anschließenden Raum 5 umschließt. Die Verbindung zwischen dem Raum 5 und dem Hauptbrennraum wird durch eine oder mehrere in bestimmtem Winkel zur Achse der Vorkammer 1 eingebrachte Bohrungen 6 hergestellt.

Das obere Bauteil 2 ist an seiner Stoßstelle mit einem ringförmigen, außenliegenden Bund 8 ausgeführt und mit diesem am unteren Bauteil 3 zentriert.

Die so ausgestaltete Verbrennungs-Vorkammer ist in bekannter Weise in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine einsetzbar, wie beispielsweise in der DE-OS 27 53 266 gezeigt ist. Auch ist die Verwendung in gleicher Weise für einen Zweistoffmotor, der wahlweise mit (Erd-) Gas anstelle von (Dieselöl-)Treibstoff betreibbar ist und beispielsweise nach dem sogenannten Niederdruck-Gaseinblase- Verfahren arbeitet, möglich. Bei diesem Verfahren wird das Brenngas während des Einlaßtaktes in den Zylinder eingebracht, zusammen mit der Verbrennungsluft komprimiert und mit Einspritzen einer kleinen Menge Diesel- oder Schweröl in die Verbrennungs-Vorkammer gezündet.

Claims (5)

1. Verbrennungs-Vorkammer, insbesondere verwendbar bei Otto- oder Dieselmotoren, die mittels mindestens zweier Bauteile gebildet ist, wobei ein oberes Bauteil zur Aufnahme einer Einrichtung, insbesondere einer Einspritz- oder Zündeinrichtung und ein unteres, die Vorkammer gegen den Hauptbrennraum abschließendes Bauteil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsnaht (7) der Vorkammer-Bauteile (2, 3) durch ein Löt- Fügeverfahren hergestellt ist.

2. Verbrennungs-Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsnaht (7) durch Hochtemperaturlöten hergestellt ist.

3. Verbrennungs-Vorkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsnaht (7) durch Hochtemperaturlöten im Vakuum mit Nickel- Basisloten hergestellt ist.

4. Verbrennungs-Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen der Vorkammer-Bauteile (2, 3) an der Verbindungsnaht (7) derart gestaltet sind, so daß ein optimaler Fluß des Lotes und somit eine bestmögliche Benetzung der Grenzflächen und Festigkeit der Verbindungsnaht (7) gegeben ist.

5. Verbrennungs-Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bauteile, insbesondere das thermisch weniger belastete obere Bauteil (2) an seiner Stoßstelle einen ringförmigen Bund zur Außenzentrierung an der Stoßstelle des anderen, insbesondere des unteren thermisch höher belasteten Bauteils (3) aufweist.