DE3538633A1

DE3538633A1 - Vorkammer mit einer anordnung zur thermischen isolierung

Info

Publication number: DE3538633A1
Application number: DE19853538633
Authority: DE
Inventors: Mitsuyoshi Aichi Kawamura; Hisaharu Tokai Aichi Nishio; Toshio Kakamigahara Aichi Okumura; Masato Nagoya Aichi Taniguchi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1986-04-30
Also published as: US4672933A

Description

VORKAMMER MIT EINER ANORDNUNG ZUR THERMISCHEN

ISOLIERUNG

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorkammer, die mit einer Isolierung versehen ist, d.h. sie befaßt sich mit einer Anordnung zur thermischen Isolierung zur Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades, wobei ein Zylinderkopf gegenüber einem Verbrennungsgas in der Vorkammer, speziell der Wirbelkammer eines Verbrennungsmotors thermisch isoliert ist.

Es wurden bereits verschiedene Bemühungen unternommen, um ein Mundstück der Vorkammer mittels Keramik auszubilden, speziell zur Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades von Dieselmotoren. Es zeigte sich jedoch, daß eine thermische Isolierung lediglich im Mundstück im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit nicht ausreicht. In neuerer Zeit wurden Untersuchungen durchgeführt, um die Kammer durch Keramik zu bilden, um diese thermisch zu isolieren. Wenn der keramische thermische Isolator in Berührung mit einem Hohlraum steht, der im Zylinderkopf gebildet ist, besteht eine hohe Wärmeableitung, was einen niedrigen thermischen Isolationseffekt bewirkt. Es wurde daher vorgeschlagen, eine Wärmeisolationsschicht aus Luft vorzusehen, welche den äußeren Rand des Keramikkörpers umgibt, um die geringe thermische Isolierung auszugleichen. In diesem Zusammenhang wird auf die

' ο 0 j u u

veröffentlichte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 59-21024 mit dem Titel "Vorkammer für Verbrennungsmotoren" verwiesen.

Es ist sehr schwierig, eine vollständige Abdichtung gegenüber dem Verbrennungsgas bei hohen Temperaturen und Drucken aufrecht zu halten. Bei der in der vorstehend erwähnten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung beschriebenen Anordnung bildet das seitliche Ende des

^q Zylinders, welches einen Fassungsbereich zwischen dem Zylinderkopf und dem Keramikkörper liefert, in dem die Vorkammer gebildet ist, einen Dichtungsbereich zwischen dem Zylinderkopf und einem Zylinderblock mittels einer Dichtung. Aus diesem Grunde wird der Keramikkörper 5 teilweise von der Dichtung unterstützt, wenn der Zylinderkopf mit dem Zylinderblock zusammengebaut wird. Dies führt insofern zu Nachteilen, als die Vorkammer instabil ist, weil sie gekippt oder angehoben ist, wenn die Fabrikationsgenauigkeit des Keramikkörpers nicht so

2Q hoch ist, und/oder es kommt zu einer Deformierung der Dichtung bzw. Dichtungsmittel.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,, eine Anordnung zur thermischen Isolierung einer Vorkammer zu schaffen, welche einen ausgezeichneten Verbrennungswirkungsgrad aufweist und bei der die Dichtungseigenschaften sowie die mechanische Stabilität verbessert sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruches gelöst. Bevorzugte

„α Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

<■

Mit der Erfindung wird eine Vorkammer geschaffen, die mit einer Anordnung zur thermischen Isolierung eines Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors von dem

„ρ- Verbrennungsgas in der Vorkammer versehen ist, welche enthält:

(a) Einen keramischen Hohlkörper, der eine Vorkammer
liefert, und der innerhalb des Hohlraums fvjr die
Vorkammer angeordnet ist;

(b) ein hohles Fassungsglied, welches so angeordnet

° ist, daß es den keramischen Hohlkörper im Inneren
des Hohlraums umgibt, um die zwischen dem Zylinderkopf und dem keramischen Hohlkörper gebildete
Spannung auszugleichen und zu absorbieren;

(c) Dichtungsmittel zur Abdichtung eines Raumes zwisehen dem keramischen Hohlkörper und dem Fassungsglied, um einen abgeschlossenen Raum zwischen diesen festzulegen,

wobei das hohle Fassungsglied über die Dichtungsmittel fest an dem keramischen Hohlkörper gehalten ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur thermischen Isolierung einer Vorkammer enthält den keramischen Hohlkörper, der fest in den Hohlraum für die Vorkammer eingepaßt ist, indem zwischen dem Hohlraum und dem keramischen Hohlkörper ein Fassungsglied eingebrachtist, welches die zwischen dem Zylinderkopf und dem keramischen Hohlkörper erzeugte Spannung ausgleicht und absorbiert, wobei die Befestigung des Fassungsgliedes mittels zwischen dem keramischen Hohlkörper und dem Fassungsglied eingebrachte Dichtungsmittel bewerkstelligt ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Anordnung in den Hohlraum des Zylinderkopfes mittels Fassungs- bzw. Einfaß-Techniken eingepaßt werden, wie sie bei üblichen Metallkomponenten anwendbar sind, wie eine Schrumpffassung, eine Expansionsfassung, eine Preßfassung odeSr Ähnliches. Die erfindungsgemäße Anordnung führt daher zu einer sehr verläßlichen Abdichtung an beiden Fassungen zwischen dem keramischen Hohlkörper und dem Fassungsglied und zwischen dem Fassungsglied und dem Zylinderkopf, wobei sie darüberhinaus mechanisch stabil gegenüber dem

Zylinderkopf ist.

Aus dem selben Grund ist sie mechanisch extrem stabil und leicht zu handhaben, im Gegensatz zu dem Falle, bei dem ° sie allein aus Keramik besteht.

Der Abstand zwischen dem keramischen Hohlkörper und dem Fassungsglied kann auf die gewünschte Größe ausgedehnt werden, um den thermischen Isolierungseffekt zu vergrößern. In diesem Falle ist das Abdichtungsverhalten außerordentlich hervorragend.

Da die dimensionsmäßige Genauigkeit des Passbereichs zwischen dem Hohlraum des Zylinderkopfes und der vorliegenden Anordnung lediglich von dem Fassungsglied abhängt, ergibt sich eine große Konstruktionsfreiheit für die keramischen Komponenten und lediglich ein geringerer Bereich der gesamten Oberfläche muß einer Präzisionsbearbeitung unterzogen, d.h. zum Beispiel geschliffen, werden. Da der keramische Hohlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Teilen aufweisen kann, läßt er sich mittels bekannter Verformungsverfahren herstellen, wie beispielsweise durch Spritzguß, durch Schlammgießverfahren (slip casting molding), Preßverformung usw., was bewirkt, daß der keramische Hohlkörper bemerkenswert gut herzustellen ist.

Die beiliegenden Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
30

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eine'r ersten Ausführungsform einer Vorkammer, die mit einer Anordnung zur thermischen Isolierung eines Zylinderkopfes von einem Verbrennungsgas in der
Vorkammer versehen ist;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Vorkammer, welche in einem Zylinderkopf gehaltert ist;

Die Fig. 3

° bis 5 zeigen Längsschnitte von weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung; und

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Beispiel einer Dichtungseinrichtung, welche bei
der erfindungsgemäßen Vorkammer verwendbar
ist.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 die erste Ausführungsform einer Anordnung zur thermischen Isolierung einer Vorkammer beschrieben werden. Die

¹^ Anordnung zur thermischen Isolierung einer Vorkammer 10 ist allgemein durch das Bezugszeichen 11 wiedergegeben. Ein keramischer Hohlkörper 12 ist an seiner Oberseite mit einer Einführungsöffnung 12a für eine Glühkerze und einer Einführungsöffnung 12b für eine Einspritzdüse versehen.

Der keramische Hohlkörper 12 ist mit einem vorstehenden Halsbereich 12c versehen, der über dessen Randgebiet einen größeren Durchmesser aufweist. Der keramische Hohlkörper 12 ist des weiteren an seiner Unterseite benachbart seinem nicht gezeigten Zylinder mit einer Düsenbohrung 12d versehen. Die Düsenbohrung 12d erstreckt sich durch die Bodenwandung des keramischen Hohlkörpers 12 derart hindurch, daß die in diesem gebildete Vorkammer 10 in Verbindung mit einer nicht gezeigten Verbrennungskammer im Zylinder steht. Zwischen dem keramischen Hohlkörper 12 und einem Fassungsglied 17 sind als Dichtungsmittel eine plattenförmige 'Dichtung 13, eine stabförmige bzw. O-Ring-Dichtung 14, thermisch isolierende Kügelchen aus einem anorganischen Material 15 und eine Druckplatte als Pressdichtung 16 vorgesehen. Das Fassungsglied 17 hat eine im wesentlichen zylindrische Gestalt, so daß es zumindest den Halsbereich 12c des

keramischen Hohlkörpers 12 vollständig umgibt. Das Fassungsglied 17 hat eine Innenseite, die dem Halsbereich so gegenübersteht, daß ein Spalt zwischen diesen gebildet wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Fassungsglied 17 enthält einen Bereich 17a, der einen größeren Innendurchmesser aufweist und der sich von dem Halsbereich 12c zu der Oberseite erstreckt in einem Bereich 17b mit kleinerem Innendurchmesser, welcher der Bodenseite des keramischen Hohlkörpers 12 unterhalb des ]_Q- Halsbereiches 12c gegenüberliegt.

Zum Zusammenbau der vorgenannten Bauelemente wird zunächst die plattenfÖrmige, sich verjüngende Dichtung 13 auf einer Schulter 17d gehalten, die sich zwischen dem Bereich 17a mit größerem Innendurchmesser und dem Bereich 17b mit kleinerem Innendurchmesser des Fassungsgliedes 17 erstreckt. Anschließend wird der keramische Hohlkörper in das Fassungsglied 17 von der Seite des Bereichs mit größerem Innendurchmesser 17a eingeführt. Eine

2Q O-Ring-Dichtung 14 mit einem Durchmesser, der größer ist als der Abstand zwischen dem Halsbereich 12c und dem Bereich 17a mit größerem Durchmesser, wird an der Kante der oberen Schulter 12f des Halsbereiches 12c gehalten. Anschließend wird ein Raum, der oberhalb des Halsbereiches 12c von der äußeren Oberfläche 12c des Bereichs 12e des zylindrischen Teils des keramischen Hohlkörpers 12, von im Bereich 17 mit größerem Durchmesser und der O-Ring-Dichtung 14 festgelegt ist, mit thermisch isolierenden Körnchen 15 aus einem

OQ anorganischen Material gefüllt. Nach einem Kontaktieren der Körnchen mittels der ringförmigen Pi?.eßplatte 16 wird das obere Ende 17e des Bereichs 17a mit größerem Innendurchmesser nach innen eingedrückt bzw. eingestemmt, so daß sich dessen Durchmesser verringert. Aufgrund des

gg Zusammenwirkens zwischen der plattenförmigen, sich verjüngenden Dichtung 13, dem Halsbereich 12c, der

¹ O-Ring-Dichtung 14, den thermisch isolierenden Körnchen 15 und der Druckplatte 17, die sandwichartig zwischen der Schulter 17d, zwischen dem Bereich 17a mit größerem Innendurchmesser und dem Bereich 17b mit kleinerem Innendurchmeser und dem nach innen gebogenen, bezüglich seines Durchmessers verringerten Endes 17e des Bereichs 17a mit größerem Innendurchmesser eine axial wirkende Kraft zwischen den Bauelementen erzeugt, wodurch die Vorkammer 10 von einer Anordnung 11 gebildet wird, welche das Fassungsglied 17 und das mit diesem fest verbundenen keramischen Hohlkörper 12 enthält.

Die Art der Erzeugung der axialen Kraft, welche notwendig ist, um das Fassungsglied 17 fest mit dem mit einem Boden versehenen keramischen Hohlkörper 12 zu verbinden, ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt, bei dem das Ende 17e des Bereichs 17a mit größerem Innendurchmesser nach innen gebogen bzw. gestemmt und damit der Innenseitendurchmesser verringert wird. So kann beispielsweise ein Teil des Bereichs 17a mit größerem Innendurchmesser vorab mit einer streifenförmigen, bezüglich der Dicke reduzierten Nut 17c versehen sein. Nachdem der Halsbereich 12c und die Dichtungsglieder lose sandwichartig zusammengesetzt sind, indem das Ende 17e des Bereichs 17a mit größerem Innendurchmesser nach innen gebogen wird, kann ein thermisches Zusammenpressen durchgeführt werden, indem man einen starken elektrischen Strom durch das Fassungsglied 17 hindurchleitet. Durch Verwendung von beiden Methoden in einer kombinierten Weise läßt sich das Fassungsglied 17 noch fester an 'dem keramischen Hohlkörper 12 befestigen.

Obwohl die Typen und Kombinationen der Dichtungsmittel nicht auf die bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläuterten beschränkt sind, ist es

jedoch bevorzugt, daß die Schulter zwischen dem Bereich mit größerem Innendurchmesser und dem Bereich mit kleinerem Innendurchmesser und der Seitenkante des Bodens des halsförmigen Bereichs, welche daraufhin gerichtet ist, verjüngt zulaufend ausgebildet ist, um 2wischen dem keramischen Hohlkörper und einer zu verwendenden scheibenförmigen oder sich verjüngenden Dichtung eine Ausrichtung zu bewirken, wobei die Dichtung dazu dient, den Raum zwischen den sich verjüngenden Oberflächen

IQ abzudichten, wenn. der Bereich mit kleinerem Innendurchmesser des Fassungsglieds 17 an der Bodenseite ausgebildet ist. Andererseits ist das Dichtungsglied für die Abdichtung des Zwischenraums zwischen dem Oberseitenende des Halsbereiches 12c und dem Bereich 17a

I^ mit größerem Innendurchmesser als drahtförmige O-Ring-Dichtung ausgebildet. Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es zwar möglich, als Dichtung lediglich eine einzelne O-Ring-Dichtung zu verwenden. Die Verwendung einer O-Ring-Dichtung in Kombination mit thermisch isolierenden Körnern eines anorganischen Materials und der Preßdichtung ermöglicht es jedoch, axiale mechanische Stoße auf den keramischen Hohlkörper aufgrund der Elastizität der Körner zu dämpfen.

Thermisch isolierende Körner, wie beispielsweise aus Talk, Magnesium bzw. Aluminiumoxid, Ferrit oder Glimmerpulver eignen sich als anorganische thermisch isolierende Körner.

Im folgenden soll die zweite Ausführungsform anhand des

Längsschnitts von Fig. 2 erläutert werden, bei dem eine alternative Ausgestaltung für die Anordnung der thermischen Isolierung der Vorkammer 10 dargestellt ist, ₃g eingepaßt in den Hohlraum 28a eines Zylinderkopfes 28.

ORIGINAL INSPECTED

Die Anordnung zur thermischen Isolierung der Vorkammer 21 enthält einen keramischen Hohlkörper 22. Der keramische Hohlkörper 22 ist an seiner bogenförmig ausgestalteten Oberseite mit einer Einführungsbohrung 22a für eine Glühkerze und einer Einführungsbohrung 22b für eine Einspritzdüse versehen. Der keramische Hohlkörper ist des weiteren mit einem Halsbereich 22c versehen, der einen größeren Durchmesser an seiner Außenseite aufweist, sowie mit einer Düsenbohrung 22d an seiner Unterseite. Der keramische Hohlkörper 22 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, daß er in dem Halsbereich 22c in eine obere Hälfte 22' und eine untere Hälfte 22" unterteilt ist. Eine plattenförmige Dichtung 23 und O-Ring-Dichtung 24 sind zwischen dem keramischen Hohlkörper 22 und einem Fassungsglied 27 angeordnet. Das Fassungsglied 27 ist bezüglich seiner Gestalt umgekehrt ausgebildet wie das Fassungsglied 17 bei der ersten Ausführungsform. Das Fassungsglied 27 hat bezüglich dessen Innenfläche einen Bereich 27a mit größerem Innendurchmesser und einen Bereich 27b mit kleinerem Innendurchmesser.

Bei dem Zusammenbau der Bauelemente von dieser Ausführungsform wird zunächst die plattenförmige Dichtung 23 in Eingriff mit einer Schulter 27d zwischen dem Bereich 27a mit größerem Innendurchmesser und dem Bereich 27b mit kleinerem Durchmesser des Fassungsgliedes 27 gebracht. Die obere Hälfte 22' des keramischen ₃Q Hohlkörpers 22 ist in das Fassungsglied 27 über den Bereich 27a mit größerem Innendurchmesser eingepaßt. Anschließend wird die untere Hälfte 22" des keramischen Hohlkörpers 22 in das Fassungsglied 27 eingepaßt. Nachdem die O-Ring-Dichtung 24 in Eingriff mit dem Ende des Halsbereiches 22c nahe an dem Zylinder gebracht ist, wird das Ende 27e des Bereichs 27a mit größerem

ORKSINAL INSPECTED

Innendurchmesser nach innen gepreßt, um dessen Innendurchmesser zu verringern. Das Fassungsglied 27 wird an dem keramischen Hohlkörper 22 befestigt, um die Anordnung 21 zur thermischen Isolierung der Vorkammer 21a zu bilden. Nachdem die Anordnung 21 an den Hohlraum 28a des Zylinderkopfes 28 mittels eines herkömmlichen Metallkomponenten-Einfaßverfahrens, wie beispielsweise einer Einfassung durch Pressen oder Schrumpfen, eingefasst wurde, wird die Anordnung 21 an dem

X-O Zylinderkopf 28 mittels eines Hitzeabschirmrings 29 befestigt, der verhindert, daß das Verbrennungsgas in Berührung mit dem eingebördelten Bereich 27e tritt. Bevorzugterweise wird zwischen dem eingebördelten Bereich 27e und dem Wärmeabschirmrxng 29 ein gewisser Abstand belassen. Das nach innen Biegen bzw. Einbördeln des Fassungsglieds 27 an der unteren Hälfte 22' des keramischen Hohlkörpers 22, das im Gegensatz zu der Ausführungsform von Fig. 2 erfolgt, ermöglichst es, eine maschinelle spanabhebende Bearbeitung der Endoberfläche des Fassungsglieds 27 an dessen Oberseite durchzuführen und gestattet eine einfache axiale Ausrichtung desselben, wenn die thermisch isolierende Anordnung 21 in den Hohlraum 28a eingepaßt wird. -J**^

Die Glühkerze 20a und die Einspritzdüse 20b werden in die Vorkammer 11a der thermisch isolierenden Anordnung 21 eingebracht, welche in dem Hohlraum 28a befestigt ist. In diesem Falle ist es nicht notwendig, den an der Oberseite zwischen der Decke des Hohlraums 28a und dem

QQ bogenförmigen Oberbereich des keramischen Hohlkörpers 22 gebildeten Raum gegenüber der Vorkammer ^LO abzudichten.

Ein Motor, bei dem die vorliegende Anordnung eingebaut war, wurde bei 4000 U/pM 100 Stunden lang betrieben.

qc Anschließend wurden die Anordnung und die Vorkammer untersucht, indem man den Zylinderkopf abnahm. Dabei

zeigte sich, daß keine Beschädigungen an den keramischen Elementen aufgetreten waren und daß es zu keinem Kippen, zu keinem Absenken oder Auszacken (oder einer Deformation) der _xthermisch isolierenden Anordnung gekommen war

Beim Zerlegen der Anordnung 21, welche eine thermische Isolierung der Vorkammer bewirkt, zeigte es sich des IQ weiteren, daß es keine Anzeichen für ein Eindringen von Verbrennungsgas in den Raum zwischen der inneren Oberfläche des Fassungsgliedes 27 und des Halsbereiches gab, d.h. daß eine vollständige Abdichtung aufrecht erhalten war.

Die in Fig. 3 im Längsschnitt dargestellte dritte Ausführungsform bei einer Anordnung zur thermischen Isolierung der Vorkammer soll im folgenden näher erläutert werden. Die Anordnung zur thermischen Isolierung einer Vorkammer 10 ist hier allgemein durch das Bezugszeichen 31 angedeutet. Ein keramischer Hohlkörper 32 ist an seiner Oberseite mit einer Einführungsbohrung 32a für eine Glühkerze und einer Einführungsbohrung 32b für eine Kraftstoffeinspritzdüse versehen. Der keramische Hohlkörper 32 ist mit einem Halsbereich 32c versehen, der über dessen Rand einen größeren Durchmesser aufweist. Der keramische Hohlkörper 32 ist des weiteren an seiner Unterseite benachbart zu einem nicht dargestellten Zylinder mit einer Düsenbohrung

QQ 32d versehen. Die Düsenbohrung 32d erstreckt sich durch den keramischen Hohlkörper 32, so daß die Vorkammer-10, die in dem keramischen Hohlkörper 32 gebildet ist, in Verbindung mit einer in dem Zylinder vorgesehenen, nicht gezeigten, Hauptverbrennungskammer steht. Des weiteren

gc sind eine plattenförmige Ringdichtung 33 und eine O-Ring-Dichtung 34 als Dichtungsmittel zwischen dem

ORIGINAL INSPECTED

_₁₇_ 35386 J

keramischen Hohlkörper 32 und einem Fassungsglied 37 angebracht.

Der äußere Rand des keramischen Hohlkörpers 32 ist in das Fassungsglied 37 eingebaut. Das Fassungsglied 37 weist an seiner Innenseite eine abgestufte Schulter 37a auf, welche dem oberen Ende des Halsbereichs 32 gegenüberliegt. Ein Press-Fassungsglied 39 ist im Pressitz in den zwischen der Innenseite des

IQ Fassungsglieds 37 und der Außenseite des keramischen Hohlkörpers 32 unterhalb von dessen Halsbereich 32c eingesetzt.

Beim Zusammensetzen der Bauelemente wird der plattenförmige Dichtungsring 32 zwischen die Schulter 37a des Fassungsglieds 37 und der Oberseitenendfläche des Halsbereichs 32c eingesetzt. Der keramische Hohlkörper 32 wird in das Fassungsglied 37 eingepaßt. Die 0-Ring-Dichtung 34, welche einen größeren Durchmesser aufweist als der Abstand zwischen der Innenseite des Fassungsglieds 37 und dem Randbereich 32c, wird in den Raum zwischen dem Fassungsglied 37 und dem keramischen Hohlkörper 32 eingefügt und an der dem Zylinder zugekehrten Endseite des Halsbereiches 32c festgehalten. Das Fassungsglied 37 wird an dem keramischen Hohlkörper 32 befestigt, indem man das Press-Fassungsglied 39 zwischen diese im Pressitz einbringt, wodurch die Anordnung 31 zur thermischen Isolierung der Vorkammer entsteht.

Die nach oben gerichtete Endfläche äes<. Halsbereichs 32c und die dieser gegenüberliegende Schulter 37a sind vorzugsweise verjüngt ausgebildet, um den keramischen Hohlkörper 32 auszurichten.

Im folgenden soll unter Bezug auf Fig. 4 eine vierte

ORlGSHAL IMSPECTEO

Ausführungsform einer Anordnung zur thermischen Isolierung der Vorkammer näher erläutert werden.

Die Anordnung 41 zur thermischen Isolierung enthält einen keramischen Hohlkörper 42, der identisch zu dem keramischen Hohlkörper 32 des dritten Ausführungsbeispiels ist, mit der Ausnahme, daß der keramische Hohlkörper 42 in eine obere Hälfte 42' und eine untere Hälfte 42" an dem Halsbereich 42c unterteilt

■^0 ist. Eine plattenförmige Ringdichtung 43 wird an der nach oben gerichteten Endseite des Halsbereiches 42c gehalten, und zwar in ähnlicher Weise wie die plattenförmige Ringdichtung 33 bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. Körner aus einem thermisch isolierenden

■^5 anorganischen Material, wie beispielsweise Talk, sind in einen Hohlraum eingebracht, der sich unterhalb des Halsbereichs 42c des keramischen Hohlkörpers 42 in Richtung auf den Zylinder erstreckt, um eine Abdichtung des Hohlraums zwischen der Innenseite des Fassungsglieds

2Q 47 und dem Halsbereich 42c zu erzeugen. Ein Press-Fassungsglied 49 sitzt im Pressitz in dem verbleibenden, nicht von den Körnern ausgefüllten Raum. Das körnige Abdichtungsmaterial, wie beispielsweise die anorganischen, thermisch isolierenden Körner 44, kann nur dann zur Anwendung kommen, wenn der Raum zwischen der Innenseite des Fassungsglieds 47 und dem Halsbereich 42c eng genug ist, um ein Dazwischengeraten der Körner zu verhindern (z.B. ein Spalt von etwa bis zu 0,1 mm für Talk usw.). Die Einbringung dieses Dichtungsmaterials hat

₃q jedoch die Wirkung, mechanische Stöße, die auf den keramischen Hohlkörper wirken könnten, aufgrund der Elastizität der Körner abzumildern sowie eine Dichtung und eine thermische Isolierung zu bewirken. Wenn die bei der dritten Ausführungsform beschriebene Dichtung 34

gc zunächst an der dem Zylinder zugekehrten Endseite des Halsbereiches 42c festgehalten wird und der vorgenannte

Raum damit abgedichtet wird, lassen sich die anorganischen, thermisch isolierenden Körnchen 44 auch dann einbringen, wenn der genannte Zwischenraum breit ist.

Die Anordnung 41 zur thermischen Isolierung der Vorkammer wird im Pressitz in einem Hohlraum eines nicht gezeigten Zylinderkopfes eingepaßt. Die Glühkerze 20a und die Kraftstoffeinspritzdüse 20b werden in die entsprechenden Bohrungen 42a und 42b in der Anordnung 41 eingesetzt.

Ein Motor, bei dem die vorliegende Anordnung eingebaut war, wurde über eine Zeitdauer von 100 Stunden bei 4000 U/pM betrieben. Anschließend wurde der Zylinderkopf abgenommen, und die Vorkammer untersucht. Es zeigte sich, daß keine Beschädigungen an den keramischen Teilen aufgetreten waren, daß es zu keinem Kippen bzw. Verwinden, zu keinem Absenken oder zu Auszackungen (oder Deformationen) der thermisch isolierenden Anordnung gekommen war.

Nach einem Zerlegen der Anordnung 41 zur thermischen Isolierung der Vorkammer zeigte sich, daß man kein Zeichen für ein Eindringen von Verbrennungsgas in einen Raum zwischen der inneren Oberfläche des Fassungsglieds 47 und des Halsbereiches 42c feststellen konnte, so daß eine vollständige Abdichtung aufrechterhalten war.

Im folgenden soll unter Bezug auf Fig. 5 eine fünfte

oQ Ausführungsform einer Anordnung zur thermischen Isolierung der Vorkammer näher erl'äutert werden. Die Anordnung 51 von dieser Ausführungsform ist identisch zu derjenigen von Fig. 3, mit der Ausnahme, daß das Dichtungsglied 53, welches eine Abdichtung eines

ge keramischen Hohlkörpers 52 und eines Fassungsglieds 55 an der Oberseite desselben bewirkt, keine plattenförmige

««WM-

- 20 - 353853

Dichtung ist, sondern eine abgeschrägte bzw. abgekantete Dichtung, die, wie aus Fig. 6 hervorgeht, einen gekrümmten bzw. gebogenen Abschnitt enthält. Wenn eine derartige abgeschrägte Dichtung 53 verwendet wird, gestaltet sich die Ausrichtung des keramischen Hohlkörpers 52 mit dem Fassungsglied 55 einfacher, wenn der keramische Hohlkörper 52 in das Fassungsglied 55 eingepaßt wird, da der keramische Hohlkörper 52 hierdurch bezüglich des Fassungsglieds 55 in axialer Richtung einfach und schnell fixiert wird.

ORIGINAL INSPECTED

Claims

DlEHL & PARTNER

Rcitu itanwälte · European Patent Attorneys

Kanzlei/Office: 3 5 38 6 3

Flügqenstraßel3· D-8000 München 19

30. Oktober 1985 D/sol N 4479-D

NGK Spark Plug Co., Ltd. 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi,

Aichi, Japan

VORKAMMER MIT EINER ANORDNUNG ZUR THERMISCHEN ISOLIERUNG

Patentansprüche

Γ IJ Vorkammer (10) mit einer Anordnung (11;21;31;41;51) 25 _zur thermischen Isolierung eines Zylinderkopfes (28) eines Verbrennungsmotors von einem Verbrennungsgas in der Vorkammer (10) ,
gekennzeichnet durch:

30 (a) einen Keramikhohlkörper (12 ; 22 ; 32; 4-2; 52) , der eine Vorkammer (10) bildet zur Anordnung in: raums (28a) für die Vorkammer (10);

kammer (10) bildet zur Anordnung innerhalb des Hohl-

(b) ein hohles Fassungsglied (17;27;37;47;55), welches den 35 Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) im Inneren des Hohl-

raums (28a) umgibt, und dazu dient, zwischen dem Zylinderkopf (28) und dem Keramikhohlkörper (12;22;32;42?52) erzeugte Spannungen zu dämpfen und zu absorbieren; und

(c) Dichtungsmittel (13,14,15,16;23,24;33,34;43,44;53,54), welche dazu dienen, einen zwischen dem Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) und dem Fassungsglied (17;27;37; 47;55) bestehenden Zwischenraum abzudichten, so daß ein geschlossener Raum zwischen diesen gebildet wird, 10

wobei das hohle Fassungsglied (17;27;37;47;55) fest an dem Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) über die Dichtungsmittel (13,14,15,16;23,24;33,34;43,44;53,54) befestigt ist.
2. Vorkammer nach Anspruch 1, bei der der Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) derart angeordnet ist, daß ein Abstand denselben innerhalb des Hohlraums (28a) des Zylinderkopfs (28) umgibt.
3. Vorkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) mit einem vorragenden Halsbereich (12c;22c;32c;42c;52c) versehen ist, der längs des Randbereichs desselben einen vergrößerten Durchmesser aufweist.

25
4. Vorkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsglied (17;27;37;47;55) fest an dem Halsbereich (12c;22c;32c;42c;52c) des Keramikhohlkörpers (12;22;32;42; 52) über die Dichtungsmittel (13,14;23,24;33,34;43,44;53,

54) gehaltert ist.
5. Vorkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (13,14;23,24;33,34;43,44;53,54) an entgegengesetzten Schultern des Halsbereiches (12c;22c;32c; 42c;52c) angebracht sind.

♦ BAD ORIGINAL
6. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (13,14,15,16; 23, 24 ; 33, 34 ; 43, 44;. 53, 54 ) den Freiraum zwischen dem Keramikhohlkörper (12;22;32;42;52) und dem Fassungsglied (17;27; 37;47;55) mit Ausnahme eines nahe an dem Zylinder gelegenen Teilbereichs abdichten.
7. Vorkammer nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Preßsitzglied (39;49;59), daß im Preßsitz in dem nicht abgedichteten Raum nahe dem Zylinder eingebracht ist, um eine feste Verbindung zwischen dem Fassungsglied (37;47;55) und dem Keramikhohlkörper (32;42;52) zu bilden, und einen dichten Sitz der Dichtungsmittel (33,34;43,44;53,54) zu erzielen .
8. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikhohlkörper einen einstückigen Hohlkörper (12;32;52) bildet oder aus einer Mehrzahl von Einzelteilen (22·,22";42·,42") gebildet ist.
9. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikhohlkörper (22;42) zwei getrennte Bereiche (22 ' ,22";42 ' ,42" ) enthält.
10. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikhohlkörper (22;42) in axialer Richtung in zwei Bereiche (22',22";42',42") am Halsbereich (22c;42c) desselben unterteilt ist.
11. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel zumindest ein Paar von Dichtungsgliedern (13,14;23,24;33,34;43,44;53,54) enthalten, von denen je eines an je einer Schulter des Halsbereichs (12c;22c;32c;42c;52c) anliegt.

-A-
12. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel thermisch isolierende Körner (15;44) aus anorganischem Material enthalten .
13. Vorkammer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Körner (15) zwischen einem Dichtungsglied (14) und einem weiteren Ringglied (16) gehaltert sind, welche sandwichartig zu den isolierenden Körnern (15) liegen.
14. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel zumindest eine Art von Dichtungsgliedern enthalten, ausgewählt aus Ringplatten, O-Ringen oder einem Spiral- bzw. Wendeldraht.
15. Vorkammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (53) zumindest einen konischen Bereich enthält.
16. Vorkammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (53) einen Ringstreifenbereich enthält, der sich von dem äußeren Rand des konischen Bereichs aus erstreckt (Figur 6).
17. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsglied (17?27) an dem Keramikhohlkörper (12;22) durch Eindrücken des Randes befestigt ist.
18. Vorkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsglied f17;27;37;47;55) fest in dem Hohlraum (28a) befestigt ist.
19. Vorkammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsglied (17;27;37;47;55) in dem Hohlraum durch

Preßfassung, Schrumpffassung oder Expansionsfassung gehaltert ist.
20. Vorkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikhohlkörper (22) in dem Hohlraum (28a) derart angeordnet ist, daß ein Abstand zwischen dem Oberseitenbereich des Keramikhohlkörpers (22) und der Decke des Hohlraums (28a) verbleibt.