DE3708560A1 - Isolation fuer einen gaskanal im zylinderkopf einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolation für einen Gaskanal im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1.

Mit der Isolation des Gaskanals, z. B. des Auslaßkanals im Zylinderkopf, soll der in den Zylinderkopf, ausgehend vom Auslaßkanal, abgestrahlte bzw. abgeleitete Wärmeanteil weitgehend eingedämmt werden. Dies deshalb, weil man einerseits eine übermäßige Aufheizung der Auslaßventilpar­ tie des Zylinderkopfes vermeiden möchte, aber auch ande­ rerseits die in dem Abgas enthaltene Wärmeenergie z. B. für den Betrieb eines Abgasturboladers oder Heizung voll auszunutzen möchte.

Aus der US-PS 35 68 723 ist eine Keramikauskleidung für einen Abgaskanal bekannt. Das vorgeformte Keramikrohr wird als Kernstück mit Metall umgossen und bildet nach dem Er­ starren mit dem Metall des Zylinderkopfes eine Einheit. Die Zusammensetzung des Keramikwerkstoffs sowie andere zur Herstellung desselben notwendigen Angaben sind dort ausführlich beschrieben.

Die intermittierende Arbeitsweise der Verbrennungskraftma­ schine und die sich daraus ergebende Änderung der Abgas­ parameter führt in den meisten Fällen dazu, daß die Kera­ mikschicht im Laufe der Zeit angegriffen wird und anfängt zu bröckeln.

Aus der DE-OS 30 38 276 ist eine doppelwandige Isolierung bekannt, die aus vorgeformten und zusammengeschweißten Halbschalen besteht, die zur Bildung von isolierenden oder kühlbaren Gaskanälen im Zylinderkopf mit vergossen sind. Die am Rand miteinander verschweißten Halbschalen bilden zwei Zwischenräume, die entweder mit Luft gefüllt sind, oder zu Kühl- oder Aufwärmezwecken von einem Medium durch­ strömt werden.

Bei steigender Leistung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei steigendem Aufladegrad, steigt demzufolge auch die thermische Beanspruchung, insbesondere die des Zylinderkopfes, so daß die Isolierwirkung der innerhalb des doppelwandigen Rohres eingeschlossenen Luft nicht mehr ausreicht. Das doppelwandige Rohr mittels eines Mediums zu durchströmen ist unverhältnismäßig kompliziert und aufwen­ dig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Isolation aus doppelwandigem Rohr dahingehend zu verbessern, daß der Wärmefluß im Innenraum der Isolation durch Konvektion und Strahlung wesentlich herabgesetzt wird, um somit eine Iso­ lierwirkung und Geräuschreduktion auch bei höheren Motor­ leistungen in ausreichendem Maße zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführte Merkmal gelöst. Durch die Luftab­ saugung aus dem Innenraum des doppelwandigen Stahlrohres entsteht ein Vakuum, das einen Wärmefluß von der einen Seite des doppelwandigen Stahlrohres zu der anderen Seite effektiv und dauerhaft reduziert. Je nach Wunsch bzw. dem thermischen Zustand entsprechend, kann ein technisch pas­ sender Vakuumzustand im Innenraum des doppelwandigen Stahlrohres hergestellt werden.

Je nach Evakuierungsgrad kann der Innenraum vor dem Ein­ bauen bzw. Eingießen im Gaskanal oder danach evakuiert werden, um evtl. Schäden beim Gießen von hoch evakuiertem Rohr mit dem geschmolzenen Werkstoff vorzubeugen. Der In­ nenraum ist deshalb an einem verschließbaren Kanal ange­ schlossen, dessen Öffnung durch die Zylinderkopfwand nach außen mündet, um dadurch eine Verbindung zu der Vakuumpum­ pe herzustellen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, die Oberflächen der den Innenraum begrenzenden Wände auf Hochglanz zu po­ lieren oder zu verspiegeln. Diese Maßnahme, zusammen mit einer Innenraumevakuierung, setzt die Strahlung der Wärme durch den luftleeren Innenraum weitgehend herab.

Eine besondere Ausführung der Erfindung nach Anspruch 5 und 6 sieht vor, zusätzlich zu den vorhergenannten Maßnah­ men, den Innenraum mit Isolierwerkstoff zu füllen. Dieser kann vorzugsweise aus Keramik in Pulver-, Faser- oder Fliesform sein.

Die Besonderheit der Erfindung insgesamt liegt daran, daß man die letzt genannten Maßnahmen (Hochglanzpolierung- und Ausfüllen des Innenraums) in vernünftigem Maße mit der Wirtschaftlichkeit einer Vakuumherstellung innerhalb des Innenraumes wahlweise zusammen kombiniert und je nach thermischer Belastung einsetzen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren gezeigt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit erfindungsgemäßer Isolation,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Isolation mit dem Kanalanschluß zu der Vakuumpumpe.

In der Fig. 1, und soweit mit Fig. 2 übereinstimmend, ist mit 1 ein Zylinderkopf und mit 2 ein Gaskanal bezeichnet, der mit einem doppelwandigen Stahlrohr 3 ausgekleidet ist. Das Stahlrohr besteht aus je zwei Außen- und zwei Innen­ schalen 4, 5, die miteinander verschweißt sind, wobei der Innenraum 6 zwischen Außen- und Innenwandung gasdicht ver­ schlossen und luftevakuiert ist. Die Innenflächen der Außen- und Innenschalen 4 und 5 sind hochglanzpoliert bzw. verspiegelt um zusammen mit dem Vakuumeffekt einen Wärme­ austausch durch das doppelwandige Stahlrohr zu minimieren. Der Innenraum ist weiterhin mit Isoliermaterial 7 gefüllt, das vorzugsweise aus Keramik in Form von Pulver, Fasern oder Flies hergestellt ist. Ferner ist der Innenraum an der Stelle wo die Außenschalen der Isolation sich treffen mit einem Kanal und Ventil 8 versehen, um eine Vakuumpumpe daran anschließen zu können.

Selbstverständlich kann diese Erfindung auch bei Isolier­ räumen, die zwischen Auslaßkanal und einem darin einge­ setzten Rohr angeordnet sind bzw. bei anderen Teilen, z. B. Abgassammelleitungen und Einlaßkanälen benutzt werden.

Claims (6)

1. Isolation für einen Gaskanal (2) insbesondere im Zylinderkopf (1) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem im Kanal angeordneten doppelwandigen Metallrohr (3), dessen Innenraum (6) gasdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) luftleer evakuiert ist.

2. Isolation für einen Gaskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Innenraum (6) ein ver­ schließbarer Kanal (8) angeschlossen ist, der durch die Zylinderkopfwand nach außen führt.

3. Isolation für einen Gaskanal nach einem der An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (3) aus zwei Außenschalen (4) und zwei Innenschalen (5) besteht, die miteinander verschweißt sind, wobei der verschließbare Ka­ nal (8) an einer Stelle der Randverschweißung der Außen­ schalen angebracht ist.

4. Isolation für einen Gaskanal nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der den Innen­ raum (6) begrenzenden Wände (4 und 5) hochglanzpoliert sind.

5. Isolation für einen Gaskanal nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) mit Isolier­ werkstoff (7) gefüllt ist.

6. Isolation für einen Gaskanal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierwerkstoff (7) aus Keramikmasse in Pulver-, Faser- oder Fliesform besteht.