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Brennkraftmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die für ihre von den
Brenngasen beaufschlagten Bereiche zumindest teilweise mit einer wärmedämmenden
Abdeckung versehen ist, welche bei zumindest zweischichtiger Ausbildung eine dünnwandige
metallische Deckschicht und eine durch diese abgeschirmte, dahinterliegende Isolierschicht
umfaßt.
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Bei aus der Literatur bekannten Ausbildungen von Brennkraftmaschinen
dieser Art (z. B. DT-PS 566 737) ist die m-tallische Deckschicht durch Blecheinsätze
gebildet, welche einen Luftspalt als Isolierschicht abgrenzen.
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Aufgrund dessen, daß die Deckschichten bei derartigen Lösungen verhältnismäßig
grcßflächig nicht abgestützt sein können, müssen sie, um die Gasdruckkräfte aufnehmen
zu können, vergleichsweise dick ausgebildet werden. Dies hat funktionell zur Folge,
daß die Wärmespeicherkapazität der Deckschicht verhältnismäßig groß ist. Die Deckschicht
mit ihrer relativ hohen Wärme eindringzahl kann deswegen in ihrem Oberflächentemperaturverlauf
den Gastemperaturen während des Prozessen ii wesentlichen nicht folgen und nicht
lastabhängig eine mittlere Temperatur an. Diese mittlere Temperatur läßt sich aber
bei dickeren Deckschichten im Zusammenwirken mit der dahinterliegenden Iuolierschicht
nur für einen Lastbereich auf das gewünschte Niveau einstellen, d. h., daß beispielsweise
bei richtiger Einstellung für den Teillastbereich das Temperaturniveau für den Vollastbereich
zu hoch ist und Nachteile für die Füllung bzw. bein Ottomotor auch die Gefahr von
Glühzündungen mit sich bringt.
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Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden
werden, und es wird hierzu gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Deckschicht folienartig
auszubilden, und zwar bei Abstützung über die Isolierschicht zumindest in Druckriohtung.
Bei einer derartig dünnen Deckschicht verfügt diese über eine so geringe Wärmespeicherkapazität,
daß sie den Temperaturverläufen besser folgen kann, wodurch die vorgeschilderten
Nachteile vermindert werden und sich sowohl für den Teillast- als auch den Vollastbereich
in gleicher Weise verbesserte Bedingungen erreichen lassen.
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Bei derartig folienartigen Deckschichten ist es zur Erzielung der
notwendigen Steifigkeit erforderlich, eine formschlüssige Anlage am Isoliermaterial
sicherzustellen, was sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt dadurch erreichen läßt,
daß ein ntsprechender Unterdruck aufgebaut wird. Bei einer derartigen Abstützung
der folienartigen Deckschicht durch Unterdruck wird dabei der Unterdruck zweckmäßigerweise
größer als der maximal im Brennraum der Maschine auftretende Unterdruck bemessen.
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Für die Isolierschicht können im Rahmen der Erfindung keramische Stoffe
Verwendung finden, wobei diese formfeat ausgebildet sein können, oder auch in Pulver-
oder Faserstruktur vorliegen können.
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Eine erfindungsgemäß besonders zweckmäßige Lösung besteht ferner darin,
daß die Deckschicht die Isolierschicht allseitig umschließt und mit dieser eine
flor feste Einbausinheit bildet, die über die Deckschicht gasdicht mit dem jeweiligen
Maschinenteil verbunden ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine
gemäß der Erfindung, bei der die von den Brenngasen beaufschlqten Bereiche im wesentlichen
mit einer wärmedämmenden Abdeckung versehen sind, u n d
Fig. 2 und
3 Kolbenschnitte, anhand derer verschiedene Ausgestaltungen der wärmedämmenden Abdeckung
dargestellt sind.
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In den Figuren ist mit 1 der Zylinder bezeichnet, dessen die ZylindeFbohrung
2 aufnehmender Block 3 nach oben durch den Zylinderkopf 4 abgeschlossen ist, dem
die Gaswechselkanäle und Gaswechselsteuerelemente zugeordnet sind, von denen hier
nur der Auslaßkanal 3 und das Auslaßventil 6 gezeigt sind.
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In der Zylinderbohrung 2 ist in üblicher Weise ber eine Pleuelstange
7 hin und her beweglich geführt der Kolben 8 angeordnet, der zusammen mit Wandbereichen
der Zylinderbohrung 2 und des Zylinderkopfes 4 den volumenveränderlichen Brennraum
9 begrenzt.
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Die genannten, den Brennraum 9 umgrenzenden Bereiche, die während
des Arbeitsprozesses von den Brenngasen beaufschlagt sind, sind im Rahmen der erfindungsgemäßen
Lösung ebenso wie der Boden 10 des Kolbens, die dem Brennraum 9 zugewandte Unterseite
11 des Ventiltellers sowie die Wandung 12 des Auslaßkanales 5 mit einer wäruedämmenden
Abdeckung versehen, die insgesamt mit 13 bezeichnet ist und die im Rahmen der Erfindung
dadurch gekennzeichnet ist, daß ihre Deckschicht 14 (Fig. 2 und 3) folienartig ausgebildet
und über die Isolierschicht 15 abgestützt ist.
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Fig. 2 und 3 zeigen den Aufbau einer erfindungsgemäßen wärmedämmenden
Abdeckung am Beispiel der dem Kolbenboden 10 des Kolbens 8 zugeordneten Abdeckung.
Prinzipiell gleich gestaltete wärmedämmend Abdeckungen können als Auskleidungen
aber auch dem Auslaßkanal 3 zugeordnet sein oder als Wandauflagen dem Boden des
Zylinderkopfes
im Bereich der Kolbenbohrung 2, der Unterseite des Ventiltellers 11 sowie der Wandung
der Zylinderbohrung 2 im Bereich des Brennraumes 9 zugeordnet sein.
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Der in Fig. 2 veranschaulichte Aufbau der wärmedämmenden Abdeckung
weist eine Isolierschicht 15 auf, welche hier formfest ausgebildet ist, in gleicher
Weise aber im Rahmen der Erfindung pulver- und/eder faserförmig ausgebildet ein
kann.
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Die Isolierschicht 15 liegt unmittelbar auf dem Boden 10 des Kolbens
8 auf und ist nach außen von der Deckschicht 14 ummantelt, welche durch eine metallische
Folie 14 gebildet ist, die am Umfang seitlich bis über den Kolbenboden 10 herabgezogen
ist und in ihrem über den Kolbenboden lo herabreichenden Bereich 16 mit dem Kolben
8 verbunden ist. Die Verbindung rfolgt bevorzugt gasdicht durch Hartlöten oder Schweißen,
wobei insbesondere im Falle des Aufbaus des Kolbens 8 aus einer Leichtmetallegierung
als Zwischenglied 17 ein Eisenring vorgesehen werden kann, der mechanisch mit dem
Grundmaterial des Kolbens 8 verbunden sein kann.
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Um bei dem dünnwandigen, folienartigen Material der Deckschicht 14
ein Flattern zu vermeiden, ist im Rahmen der Erfindung der die Isolierschicht 15
aufnehmende und durch die Deckschicht 14 abgekapeelte Raum unter Unterdruck gesetzt,
derart, daß die Folie in fester Anlage zur Isolierschicht gehalten ist, weswegen
der Unterdruck in dem durch die Deckschicht 14 umgrenzten Raum größer als der maximal
im Brennraum der Maschine auftretende Unterdruck gewählt wird.
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In Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist in Fig. 3 die Isolierschicht
15 allseitig von einer Deckschicht 14 umschlossen, der zu diesem Zweck in der Ausgestaltung
gemäß Fig. 3 eine weitere Folie 18 zugehört, welche zwischen der Isolierschicht
13 und dem Kolbenboden 10 liegt und welche mit ihrem Randbereich 19 im dargestellten
Ausführungsbeispiel ebenfalls über den Kolbenboden 10 nach unten gezogen und hier
mit dem Bereich 16 verbunden ist. Die miteinander verbundenen Folienbereiche 16
und 19 sind ihrerseits mit dem ringartigen Zwischenglied verbunden, das, wie bereits
dargelegt, z. B. durch Eingießen gegenüber dem Grundmaterial des Kolbens 8 verankert
sein kann oder, insbesondere im Rahmen der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 auch auf den
Kolben aufgeschraubt sein kann, so daß die insgesamt mit 13 bezeichnete wärmedämmende
Abdeckung als vorgefertigt Einheit gegenüber dem Kolben 8 zu fixieren ist.
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der Insbesondere bei einer der prinzipiellen Ausgestaltung gemäß
Fig. 3 entsprechenden Konstruktion bildet die wärmedämmende Abdeckung bevorzugt
eine formfeste Einbaueinheit mit formfester Isolierschicht, die über die Deckschicht
gasdicht mit dem jeweiligen Maschinenteil verbunden ist, so daß nicht, wiederum
bezogen auf die Ausführungsfor- gemäß Fig. 3, Brenngase zwischen den Kolben boden
lo und die wärmedämmende Abdeckung, also zwischen Kolben boden 10 und Folie 18 gelangen
können.
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L e e r s e i t e