DE2007891A1

DE2007891A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2007891A1
Application number: DE19702007891
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1970-09-03
Also published as: JPS4817921B1; GB1296967A; FR2037113A1; CH521519A; US3552370A

Description

Patentanwalt Dipl.-Ing. G.W.Schmidt ^ 2Q Feb. 1970

8 München 5 Buttermelcherstraöaia 2007891

SOUTHWIGK W, Briggs, Chevy Chase, Maryland, V. St.A.

Ve rbrennungs mo t οr

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Verbrennungsraum, der an zumindest einem Teil seiner Wandung einen wärmereflektierenden Überzug aufweist sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Überzuges.

Das Aufbringen solcher Überzüge auf die ganze oder einen Teil der Innenwandung der Verbrennungsräume, insbesondere den Kolbenboden, ist bekannt. Es bezweckt vor allem, die Wärmeabstrahlung aus dem Verbrennungsraum in Schranken zu halten und damit den Wirkungsgrad und die verfügbare Leistung der Maschine zu erhöhen. In einigen Fällen ist es tatsächlich gelungen, mit den verwendeten Uberzugsmaterialien einen Teil der normalerweise infolge Abstrahlung von Energie.im infraroten Bereich entstehenden Wärmeverluste auszuschalten, jedoch konnten die Wärmeverluste infolge unmittelbarer Wärmeableitung,· durch die Wände kaum beeinflußt werden. Ein weiterer Nachteil bei den bisher verwendeten Überzugsmaterialien besteht darin, daß viele derselben den verhältnismäßig hohen auftretenden Temperaturen und Drücken in dem Verbrennungsraum nicht gewachsen waren. Schließlich sind viele bisher für die •auskleidung "von Verbrennungsräumen verwendete Überzugsmaterialien ungeeignet auf Grund geringer Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischer Korrosion und Oxydation sowie geringer Verschleißfestigkeit. Viele dieser Überzüge besaßen unter Betriebsbedingungen keine Lebensdauer, die wirtschaftlich tragbar erscheint. Wegen hoher mechanischer Beanspruchungen innerhalb

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des Verbrennungsraumes auf Grund hoher Temperaturen und rascher Temperaturwechsel großer Häufigkeit traten ernsthafte Probleme durch Absplittern, Hissigwerden und Abblättern der überzüge auf.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen neuen und verbesserten liberzug für Verbrennungsräume anzugeben, der sowohl infrarote Strahlung in starkem Maße reflektiert als auch hervorragende Isolationseigenschaften zur Verminderung direkter Wärmeableitung aus den Verbrennungsgasen durch die Wandungen des Verbrennungsraumes aufweist. Damit sollen nicht nur Wärmeverluste weiter reduziert sowie Wirkungsgrad und Leistung erhöht werden, sondern es soll auch die Luftverunreinigung durch die Abgase auf Grund unvollständigen /lusbrandes des Brennstoffes praktisch ausgeschaltet werden.

Desweiteren sieht die Erfindung ein Verfahren vor, welches es gestattet, solche Überzüge in wirtschaftlicher Weise herzustellen.

Die erfindungsgemäßen Überzüge sollen eine hohe mechanische Festigkeit besitzen, hohen Temperaturen ebenso wie hohen Drücken widerstehen können und eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Überzug aus einer wärmedämmenden Grundschicht aus Nickel und Aluminium in Verbindung mit einer Deckschicht unter Einschluß von Kupfer besteht. Beide Schichten besitzen hohe mechanische Festigkeit, die Deckschicht darüber hinaus aber auch eine gute Verschleißfestigkeit.

Es hat sich gezeigt, daß bestimmte Sereiche der Wandungen von Verbrennungsräumen normalerweise heißer werden als andere und daß diese Bereiche weniger Ruß ansetzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält der überzug nun in diesen Bereichen eine andere Stärke als im übrigen.

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Zum tieferen Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit den Figuren weiter beschrieben.

Fig. 1 ist ein abgebrochener Längsschnitt durch den Zylinder eines Dieselmotors, in dem die Erfindung Anwendung gefunden hat;

Fig. 2 ist ein stark vergrößerter Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1 und läßt den auf den Kolbenboden aufgebrachten Überzug erkennen;

Fig. 3 ist ein Diagramm, in dem Versuchsergebnisse wiedergegeben sind, die mit einem herkömmlichen, unbeschichteten Motor sowie mit einem solchen gewonnen wurden, bei dem die Wandung des Verbrennungsräumes den erfindungsgemäßen Überzug aufwies;

Fig..4 ist ein Diagramm, das weitere, mit den beiden Motoren erhaltene Versuchsergebnisse zeigt und

Fig. 5 ist ein Balkendiagramm, das solche Versuchsergebnisse von Motoren ohne Überzug der Verbrennungsraumwandimg sowie mit Überzügen verschiedener Arten und Dicken zeigt.

Die Erfindung befaßt sich, kurz gesagt, mit der Herstellung von Überzügen auf den Wandungen des Verbrennungsraumes, wie z. .B. dem Kolbenboden, der Zylinderwand und dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors. Der Überzug vermag Infrarotstrahlung in starkem Maße zu reflektieren und bildet darüber hinaus eine wirksame Wärmebarriere gegenüber einer Wärmeableitung aus den Verbrennungsgasen durch die Kammerwände.

In Fig. 1 ist ein Dieselmotor gezeigt, dessen Verbrennungsraum den erfindungsgemäßen Überzug aufweist. Dieser besteht aus einer wärmedämmenden Grundschicht im wesentlichen aus Nickel und Aluminium zur Verminderung der Wärmeableitung durch die Wände

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sowie einer Deckschicht auf der Basis von Kupfer die in erster Linie wirksam ist, die aus der Verbrennung stammende Infrarotstrahlung zu reflektieren. Durch diesen mehrschichtigen Überzug werden Wärmeverluste aus den heißen Gasen innerhalb des Verbrennungsraumes weitgehend reduziert, wodurch die Temperatur der Gase innerhalb des Verbrennungsräumes über diejenige bei einem ähnlichen Motor ohne Überzug angehoben wird. Die höhere Temperatur wiederum hat einen weit höheren Prozentsatz vollkommen oxydierter Kohlenwasserstoffe zur Folge, durch den sich ein höherer Wirkungsgrad bzw. vermindeter Brennstoffverbrauch einstellt, wobei gleichzeitig in den Abgasen geringere Mengen unverbrannter Kohlenwasserstoffe festzustellen sind. Dies ist von besonderer Bedeutung im Hinblick auf die gegenwärtigen Anstrengungen und Maßnahmen zur Verminderung der Luftverunreinigung durch Verbrennungsmotoren.

Wenngleich in Fig. 1, wie gesagt, ein Dieselmotor dargestellt ist, kann die Erfindung mit gleichem oder ähnlichem Vorteil auch bei anderen Verbrennungsmotoren wie auch Verbrennungskammern Anwendung finden, wo immer es erwünscht ist, Wärmeverluste aus den Verbrennungsgasen zu vermindern.

Der in Fig. 1 gezeigte, mit 10 bezeichnete Motorblock enthält einen oder mehrere Zylinder 12, am oberen Ende verschlossen durch einen Zylinderkopf Ik. In jedem Zylinder 12 ist in der üblichen Weise ein Kolben 16 mit mehreren Ringen 18 gleitfähig geführt. Der Zylinderkopf I^ besitzt für jeden Zylinder zwei Vent Hoffnungen, in denen ein Einlaß- und ein Auslaßventil angeordnet sind, von denen eines gezeigt und mit 20 bezeichnet ist. Weiterhin hat jeder Zylinder eine Einspritzdüse 22 zur Einführung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum.

Dieser Verbrennungsraum, 2^, wird von dem Boden des Kolbens 16, der Unterseite des Zylinderkopfes i<+, einem Teil der Innenwand des Zylinders 12 und der Bodenfläche der Ventile begrenzt.

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All diese Flächen sind, erfindungsgemäß mit einem wärmereflektierenden und -dämmenden Überzug versehen, der generell mit 26 bezeichnet ist und nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Ein Ausschnitt dieses Überzuges ist in Pig. 2 stark vergrößert im Schnitt dargestellt. Außer, daß er den hohen Betriebstemperaturen und -drücken innerhalb des Verbrennungsraumes 2^ zu widerstehen vermag, besitzt er auch eine gute Korrosionsfestigkeit gegenüber den verbrennenden Gasen bei der hohen Temperatur. · .

Zusätzlich zu den obengenannten Eigenschaften reflektiert der Überzug 26 die durch die verbrennenden Gase erzeugte Infrarotstrahlung in hohem Maße, insbesondere im Wellenlängenbereich von 0,7 bis 10/U. Außer der Reflexionsfähigkeit gegenüber der Infrarotstrahlung (Reflexionsfaktor etwa 75 %) wirkt der Überzug 26 auch als Wärmebarriere, wobei er die Wärmeableitung durch die Wandungen des Verbrennungsraumes stark herabmindert. Auf diese Weise trägtcfer Überzug 26 auf zweierlei Weise zur Reduzierung der sonst üblichen Wärmeverluste bei.

Es hat sich gezeigt, daß an den Wandflächen der Verbrennungsräume von Verbrennungsmotoren Bereiche auftreten, sog. heiße Stellen,- die eine höhere Temperatur annehmen als die übrigen. Auf Grund dieser Peststellung sieht die Erfindung nun vor, den Überzug 26 auf die Wandung in unterschiedlicher Dicke aufzubringen, ihm insbesondere in den Bereichen hoher Temperatur eine größere Dicke zu geben als in den kälteren Bereichen. Beispielsweise bezeichnet in Fig. 2 T^ einen Teil des Kolbenbodens, der normalerweise heißer wird als der übrige Bereich T.. Dort ist der Überzug 26 mit grösserer Stärke aufgebracht als im Bereich T₁, so daß einem größeren Temperaturgradienten eine größere Dicke des Überzuges 26 entgegensteht.

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Temperaturuntersuchungen bei schneilaufenden Verbrennungsmotoren haben gezeigt, daß der mittlere Rereich des Kolbenbodens normalerweise eine höhere Temperatur annimmt als die Randbereiche, so daß man/Uberzug 26 in der Mitte des Kolbens dicker aufgebracht hat.

Im Idealfall sollte die Oberflächentemperatur an der Wandung des Verbrennungsraumes gleichmäßig sein, um heiße und kalte Stellen zu vermeiden, deren Nebeneinanderbestehen zu Frühzündungen Anlaß geben könnte. Insbesondere sollte die Oberflächentemperatur so hoch wie möglich gehalten werden, ohne den verhältnismäßig dünnen Überzug 26 zum Schmelzen zu bringen oder zu einem merklichen Verlust seiner mechanischen und seiner Verschleißfestigkeit Anlaß zu geben. Kalte Stellen in der Verbrennungsraumwand werden dafür verantwortlich gemacht, Rußansammlungen zu bilden, wobei man annimmt, daß diese Rußansammlungen zu einer Vergrösserung des Anteiles unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den ausgestoßenen Abgasen führen. In Übereinstimmung damit hat man festgestellt, daß durch Veränderung der Dicke des Überzuges 26 eine gleichmäßigere Wandtemperatur im Verbrennungsraum erhalten werden kann und gleichzeitig die Rußablagerungen weitgehend oder ganz vermieden werden können. Durch die zusätzliche Verminderung der Wärmeverluste aus den Verbrennungsgasen erhalten diese Gase eine höhere Temperatur, die von vorneherein zu einem geringeren Rußniederschlag an den Wandungen führt und ebenfalls zur Erreichung eines niedrigeren Prozentsatzes an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen beiträgt.

Der überzug 26 besteht im wesentlichen aus einer Grundschicht 28, die wegen ihrer verhältnismäßig niedrigen Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem Grundmaterial des Motors, normalerweise ' Aluminium, Eisen oder einer Legierung, als Wärmebarriere fungiert. Man hat gefunden, daß eine Grundschicht 28 aus einer Mischung von Nickel und Aluminium einen ausgezeichneten Schutz gegen die Wärmeableitung aus den Verbrennungsgasen durch die

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Wand des Verbrennungsraumes bildet. Darüber hinaus weist der Überzug 26 jedoch eine auf die Grundschicht 28 aufgebrachte Deckschicht 30 auf, deren Hauptzweck es ist, die Infrarotstrahlung aus den Verbrennungsgasen unmittelbar in.diese zu reflektieren. Für die Deckschicht 30 haben sich Kupfer und Kupferoxydul als sehr geeignet erwiesen, um die Infrarotstrahlung zu reflektieren. Gleichzeitig besitzen diese Materialien eine gute mechanische und Verschleißfestigkeit und gehen leicht mit der Grundsohicht 28 aus Nickel und Aluminium eine feste Verbindung ein.

Die Figuren 3 und ^ geben Versuchsergebnisse wieder, die mit einem Einzylinder-Wisconsin-Motor Modell PHD erhalten wurden, der einen Generator mit einer Nennleistung von 75ΟΌ Watt bei 115/230 Volt antrieb. Untersuchungen des spezifischen Brennstoffverbrauches, des Luftverhältnisses, der Abgastemperatür und des Anteils unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen wurde über einen repräsentativen Lastbereioh sowohl mit einer Standardausführung ohne Überzug bzw. Beschichtung der Verbrennungsraumwand als auch mit einer Ausführung mit einer solchen Beschichtung angestellt. Die Kurven, welche «fen Versuchsergebnissen mit der Standardausführung entsprechen sind mit "unbeschichtet" bezeichnet. Der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe wurde mit einem Flammenionisations-Äbgasanalysator anstelle eines Infrarotanalysators ermittelt, und es erscheint bemerkenswert, daß im Bereich höherer Last die Anteile unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen bei der unbeschich- · teten Ausführung weit über 275 PPM (parts per million = Anteile pro Million) lagen, dem Maximalwert, der gegenwärtig den kalifornischen und den Bundesvorschriften in den Vereinigten Staaten enspricht.

Nach Durchführung dieser Versuche an dem unbeschichteten Standardmodell wurde der Motor zerlegt' und die Verbrennungsraurawandung einschließlich des Kolberibodens, der Unterseite des Zylinderkopfes, der Ventilköpfe und des oberen Teils der Zylinder-

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wand, die nicht mit dem Kolben in Berührung tritt, nach den Vorschriften der Erfindung mit einem Überzug versehen. Dieser bestand aus einer Grundschicht von etwa 0,25**· mm aus einer Mischung von 95 % Nickel und 5 % Aluminium, die in Pulverform durch Flammspritzen in einer azetylenreichen Flamme aufgebracht wurde, und aus einer Deckschicht von Kupfer mit einer Stärke von etwa 0,127 mm, lie durch Flammspritzen mit einer wasserstoffrei'chen Flamme aufgebracht wurde» Die mit einem solchen Motor erhaltenen Kurven sind in den Diagrammen der Figuren 3 und k mit "beschichtet" bezeichnet.

Beim Vergleich der Versuchsergebiiisse bezüglich des spezifischen Brennstoffverbrauches in kg/kWh für den unbeschichteten Standardmotor einerseits und den erfindungsgemäß ausgerüsteten Versuchsmator andererseits ist festzustellen, daß der Brennstoffverbrauch des beschichteten Versuchsmotors über den gesamten Lastbereich beträchtlich niedriger liegt, was besagt, daß dieser einen weit höheren Wirkungsgrad besitzt, der auf den Überzug in dem Verbrennungsraum zurückzuführen ist. Vergleicht man die Versuchsergebnisse bezüglich der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen, so erkennt man, daß im Vollastbereich (beispielsweise für 6,5 kW) beim Standardraotor beinahe acht mal soviel unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Abgasen auftreten als bei dem Versuchsmotor und daß der Höchstwert für dtn Versuchsmotor bei weniger als 100 PPM liegt. Dieser niedrige Wert liegt reichlich unterhalb des zulässigen Wertes, wie er gegenwärtig durch die "California State Vehicle Testing Standards" (= Normen für die Überprüfung von Kraftfahrzeugen des Staates Kalifornien) festgelegt ist, und selbst unter dem Wert 100, der als zukünftige Höchstgrenze vorgeschlagen wird.

Auch zeigt der erfindungsgemäß ausgerüstete Versuchsmotor eine v;esentliche Verbesserung des Luftverhältnisses Λ , wie aus Fig". ^ zu erkennen, was bedeutet, daß ein erheblich geringerer Brennstoffanteil in dem erfindungsgemäß ausgerüsteten Motor verbrannt vierden kann, so daß sich eine greisere Wirtschaft-

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liohkeit und ein heißeres Gasgemisch erzielen lassen. Es ist festzustellen, daß der mit dem Überzug versehene Versuchsmotor etwas höhere Abgastemperäturen aufweist als der unbehandelte Standardmotor,was einer der Gründe für die Verminderung des Anteils unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen sein dürfte. .

Erfindungsgemäß kann die Grundschicht 28 des'Überzuges auf die Wandung des Verbrennungsraumes 24 durch Flammspritzen einer Mischung pulverisierten Aluminiums und Nickels aufgebracht werden. Der Prozentsatz der Komponenten in der Mischung kann zwischen 5 % Aluminium bei 95 % Nickel und 20 % Aluminium bei 80 % Nickel schwanken. Ein geeignetes Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäße Verwendung wird durch die Firma METCO-CORPORATION hergestellt und in geeigneter Pulverform unter den Warenzeichen "Nickel-Aluminae" und "METCO No. 450" auf den ; Markt gebracht. Zum Aufbringen der Aluminium-Nickel-Mischung auf die Wandung des Verbrennungsraumes kann ein herkömmliches Flammspritzgerät Verwendung finden. Nach Aufbringen der,Grundschicht 28 kann die Deckschicht 30 durch Flammspritzen von Kupferpulver in einer wasserstoffreichen Flamme bis zur gewünschten Dicke aufgetragen werden.

Es hat sich gezeigt, daß eine Grundschicht 28 aus Nickel und Aluminium, die auf das Grundmetall des Motors durch Flammspritzen mit einer Dicke von 0,076 bis 0,506 mm aufgebracht ist, eine hervorragende Wärmebarriere zur Eindämmung des Wärmeabflusses durch Leitung darstellt. Eine Deckschicht 30 auf dieser Grundschicht 28 mit einer Dicke zwischen 0,102 und Q,152 mm reflektiert sehr gut infrarote Strahlung und verbindet sich vorzüglich mit der Grundschicht. Werden die GFundschicht 28 und die Deckschicht 30, wie beschrieben, durch Flammspritzen aufgebracht, so besitzt der erhaltene Überzug 26 eine Porosität von 3 bis 5 Volumen-^, und man nimmt an, daß dies eine höhere Wandtemperatur des Verbrennungsraumes zuläßt (bis zu etwa

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802⁰C), ohne daß mechanische Schäden auftreten, wie etwa Rissigwerden, Schmelzen oder Abblättern des Überzuges von dem Grundmetall.

Es ist anzunehmen, daß der Überzug 26 allein durch seinen Auftrag mittels Piaramspritzen die notwendige Porosität erhält, so daß hohe Temperaturen und Drücke ebenso wie ungleichmäßige Erwärmung nicht zu übermäßigen inneren Spannungen in dem Überzugsmaterial führen, wodurch der überzug eine lange Lebensdauer besitzt. Man hat gefunden, daß das Kupfer bzw. Kupferoxydul, welches die Deckschicht JO bildet, etwa in einer Dicke von 0,127 mm auftreten sollte. Eine Schicht von dieser Dicke ist in der Lage, einer Temperatur von etwa 872⁰C ohne Schmelzen, übermäßige Korrosion oder unzulässigen Verschleiß zu widerstehen. Die Grundschicht 28 unter dieser Deckschicht 30 ist dick genug, um gerade so weit zu isolieren, daß die Oberfläche der Deckschicht auf Temperaturen verbleibt, die tiefer, jedoch maximal etwa 55 C unter/Schmelztemperatur des Materials liegen.

Soweit man festgestellt hat, kann eine Grundschicht 28 aus Nickel und Aluminium bis zu einer maximalen Dicke von etwa 0,5 nim, in vielen Fällen jedoch mit geringerer Dicke, aufgebracht werden, um zu verhindern, daß eine Deckschicht 30 aus Kupfer bzw. Kupferoxydul von etwa 0,15 mm eine Temperatur über dem Schmelzpunkt erreicht. Die größten Vorteile jedoch scheinen bei einer Schichtdicke von etwa 0,1 bis 0,15 mm aufzutreten. Beispielsweise kann in Pig. 2 die Schichtdicke im Bereich T. 0,1 mm und diejenige im Bereich T₂ etvia 0,13 bis 0,14 mm betragen.

Das Balkendiagramm der Pig. 5 zeigt untereinander Versuchsergebnisse, die mit demselben Motor bei Verwendung keines bzw. _t mehrerer verschiedener Überzüge 26 erhalten wurden, die sich teils durch das verwendete Material, teils durch ihre Stärke unterscheiden. Bei dem Standardmotor ohne Beschichtung der Ver-

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brennungsraurawand zeigte sich ein Brennstoffverbrauch von etwa 4,2 kg/h,und die Abgase enthMten etwa 800 PPM unverbrannte Kohlenwasserstoffe bei Dauerbetrieb unter Halblast. Es erscheint bemerkenswert, daß unter den gleichen Betriebsbedingungen der gleiche Motor mit verschiedenartigen Beschichtungen hinsichtlich Dicke und Art der Materialien, wie die Darstellung erkennen läßt, stets bessere Resultate lieferte als der unbeschichtete Standardmotor.

Mit einer isolierenden Grundschicht 28 aus Nickel und Aluminium von 0,0762 mm Dicke und einer Deckschicht 30 aus Kupferoxyd von 0,1143 mm Dicke wurde ein Brennstoffverbrauch von 3»? kg/h geraessen, und der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen verminderte sich auf 480 PPM. Man nimmt an, daß die Wärmedämmeigenschaften' wie auch die Wärmereflexionseigenschaften der verschiedenen untersuchten Überzüge für die große Verminderung des Anteils unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen verantwortlich sind, wohl weil sich damit in dem Verbrennungsraum. 24 höhere Temperaturen einstellen. Vergrößert man die Dicke der Grundschicht 28 auf etwa 0,229 mm bei gleichbleibender Dicke der Deckschicht 30, so vermindert sich der Brennstoffverbrauch weiter auf etwa 3,2 kg/h, und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen treten nur noch in einer Menge von 300 PPM auf. Wurde der Motor mit einer Grundschicht 28 aus Nickel und Aluminium von 0,254 mm Dicke und einer Deckschicht 30 aus Aluminiumoxyd anstelle von Kupfer bzw. Kupferoxydul von 0,12? mm ausgerüstet, so war ein leichter Anstieg des Brennstoffverbrauches wie auch des Anteils unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen, nämlich auf etwa 460 PPM, .zu verzeichnen. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß eine Deckschicht 30 aus Aluminium nicht in gleicher Weise wärmereflektierend ist wie eine Kupfer- bzw. Kupferoxydulschicht der gleichen Stärke. Bei einer Grundschicht 28 aus Aluminium und Nickel von 0,508 mm und einer Deckschicht 30 aus Kupferoxyd von 0,12? mm Stärke verminderte sich-der Brennstoffverbrauch

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auf 3,0 kg/h und der Anteil der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen gar auf 60 PPM, einen Wert somit, der weit unterhalb des zukünftig vermutlich festgesetzten zulässigen Höchstwertes liegt.

Aus dem Vorausgehenden ergibt sich, daß die Dicke der Grundschicht 28 den Brennstoffverbrauch wie auch den Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen merklich beeinflußt. Auch sieht man, daß das Kupferoxyd der Deckschicht 30 in einer Stärke von etwa 0,1 bis 0,15 mm etwas wirksamer ist als eine entsprechend dicke Aluminiumoxydschicht. '

Eine Grundschicht 28 aus einer Mischung von Aluminium und Nickel, die in der beschriebenen Weise durch Flammspritzen mit einer azetylenreichen Flamme aufgebracht worden ist, besitzt eine gute mechanische Festigkeit wie auch Verschleißfestigkeit. Es wurden Mischungen mit einem Aluminiumanteil von 5 % bis 20 % bei einem entsprechenden Nickelanteil von 95 % bis 80 % erprobt. Dabei haben sich etwas bessere Eigenschaften unter Verwendung der nickelreicheren Mischungen herausgestellt.

Versuche haben gezeigt, daß eine Deckschicht aus 100 % Kupfer bzw. Kupferoxydul und mit einer Dicke von etwa 0,10 bis 0,15 mm außerordentlich geeignet ist, wenn sie auf eine solche Grundschicht 28 aus Nickel und Aluminium in den genannten Anteilen und mit einer Dicke zwischen 0,0?6 und 0,508 mm aufgebracht wird. Die heißeren Stellen der Wand des Verbrennungsraumes 2k· erhalten vorzugsweise eine dickere Grundschicht 28, wie in Fig. 2 dargestellt, etwa in dem Bereich T₂, und auch die Dicke der Deckschicht 30 kann zwischen den beiden Bereichen T. und T₂ zwischen 0,102 und 0,152 mm variieren. Die dickere Grundschicht 28 scheint eine bessere Wärmebarriere darzustellen, und bei Auftragen dieser Schicht in Gestalt einer Mischung aus Nickel und Aluminium im Flammspritzverfahren ergeben sich keine Schwierigkeiten.

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Ein nach der vorgenannten Weise behandelter Verbrennungsraum zeigt weniger ausgesprochen heiße Stellen, d*,h. , daß die Temperaturgradienten in der Wand des Verbrennungsraumes und dem Überzug^ die normalerweise zu inneren Spannurigs zuständen führen* einander angeglichen werden* Zusammenfassend laßt sich sagen, daß bei Verwendung eines Überzuges auf der Wandung des Verbrennuhgsraumes, der aus einer aus Hiekel und Aluminium bestehenden Grundschicht 28, die durch Flammspritzen in einer azetylenreichen Flamme aufgebracht ist, und aus einer Deckschicht 30 aus Kupfer bzw. Kupferoxydul besteht, die durch Flammspritzen in einer wasserstoffreichen Flamme erzeugt ist* sich,der Wirkungsgrad der Maschine verbessert, wobei gleichzeitig die Luftverschmutzung durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe in den Abgasen wesentlich vermindert wird* Weiterhin läßt sich eine deutliche Verbesserung des spezifischen Brennstoffverbrauches wie auch eine Erhöhung der verfügbaren Leistung für einen Motor bestimmter'Größe, erzielen»·

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Claims

- 14- Pat entansprüche

/ 1. Verbrennungsmotor mit mindestens einem Verbrennungsraum, der

V^/an zumindest einem Teil seiner Wandung einen wärmereflektierenden Überzug aufweist, dadurch gekennzei chhet , daß der Überzug (26) aus einer wärmedämmenden Grundschicht (28) aus Nickel und Aluminium in Verbindung mit einer Deckschicht (30) unter Einschluß von Kupfer besteht.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Grundschicht (28) eine Dicke zwischen 0,076 mm und 0,508 mm und die Deckschicht (30) eine solche von etwa 0,102 mm bis 0,152 mm, vorzugsweise etwa 0,12? mm, besitzt.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der Grundschicht (28) Aluminium in einem Anteil von etwa 5 % bis 20 % auftritt entsprechend einem Nickelanteil von etwa 95 # bis 80 %.
4. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Nickel und Aluminium als Mischung auftreten.
5. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Deckschicht (30) aus Kupferoxydul oder einer anderen Cuprö-Verbindung besteht.
6. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der überzug (26) eine Porosität von 3 bis 5 Volumen-^ besitzt. '
7. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Grundschicht (28) und/oder Deckschicht (30) in unterschiedlichen Bereichen der

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Wandung des Verbrennungsraumes (2*0 mit unterschiedlicher Dicke aufgebracht sind.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch 'gekennzeichnet , daß die Dicke, vor allem der Grundschicht (28), in Bereichen (T₂) die im Betrieb normalerweise eine höhere Temperatur annehmen, größer ist als in den übrigen Bereichen (¹T₁).
9. Verfahren zur Herstellung des Überzuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Grundschicht (28) und/oder Deckschicht (30) durch Flammspritzen aufgebracht sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien der Flamme in Pulverform zugeführt werden, wobei ftickel und Aluminium bereits als Pulvermischung verarbeitet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Grundschicht (28) durch eine Azetylenflamme und das Aufbringen der Deckschicht (30) durch eine Wasserstofflamme erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch g e kennzeic h η e t , daß die Flamme luftarm eingestellt ist*

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