DE3818698A1

DE3818698A1 - Zylinderkopf mit keramik-vorkammer

Info

Publication number: DE3818698A1
Application number: DE3818698A
Authority: DE
Inventors: Akinori Wakasa; Minoru Machida; Yasuhiro Miyakawa; Seiichi Asami
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1988-12-22
Also published as: JPS63193733U; JPH0738656Y2; US4856472A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf mit einer Keramik-Vorkammer für eine Brennkraftmaschine, z.B. einen Diesel- od. dgl. Motor.

Zylinderköpfe, die mit keramischen Vorkammern ausgestat tet sind, sind in der Praxis im Hinblick auf ihre Hitzebe ständigkeit und ihre Wärmeübergangszahl für Dieselmotoren verwendet worden. Ein derartiger Zylinderkopf ist Gegen stand der unter der Nr. 61-42 096 veröffentlichten JP- Patentanmeldung und in der beigefügten Fig. 1 dargestellt. Bei diesem Zylinderkopf 21 wird eine Metallbuchse 24 am Außenumfang einer mit einer Einspritzöffnung 23 versehenen Keramik-Vorkammer 22 so angebracht, daß sie um eine gewis se Strecke von der auf der Seite eines Haupt-Brennraumes liegenden Stirnfläche der Vorkammer 22 vorsteht, worauf die Metallbuchse 24 zusammen mit der Keramik-Vorkammer 22 im Preßsitz in einen Zylinderkopf 27 eingesetzt und der vorstehende Teil der Metallbuchse dann maschinell abgear beitet wird.

Bei dem auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltenen Zylinderkopf 21 mit Vorkammer ist es jedoch äußerst schwie rig, wenn lediglich der vorstehende Teil der Metallbuchse 24 abgearbeitet wird, die bearbeitete Fläche der Metall buchse 24 bündig mit der Fläche der Vorkammer auf der Seite des Haupt-Brennraumes zu fertigen. Wenn der Zylinderkopf 21 mit der Keramik-Vorkammer über eine Dichtung 25 am Zylin derblock 26 montiert wird, so entsteht als Ergebnis des oben beschriebenen Vorgangs zwischen der Zylinderkopfdich tung 25 und der dem Haupt-Brennraum zugewandten Fläche der Keramik-Vorkammer 22 ein Spalt oder Zwischenraum, so daß die Zylinderkopfdichtung den Brenngasen ausgesetzt und im Betrieb zerstört wird. Als Folge dessen entweichen Brennga se aus dem Haupt-Brennraum.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Zylin derkopf mit einer Keramik-Vorkammer für eine Brennkraft maschine zu schaffen, bei dem alle Nachteile, die dem Stand der Technik anhaften, beseitigt sind.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist ein Zylinderkopf mit einer Keramik-Vorkammer für eine Brennkraftmaschine erfindungs gemäß ein aus einem Keramikkörper gebildetes Zylinderkopf teil, das eine mit einem Haupt-Brennraum in Verbindung ste hende Einspritzöffnung hat, um Brenngase in den Haupt-Brenn raum auszustoßen, eine am Außenumfang des Keramikkörpers angebrachte Metallbuchse, die in eine einen Teil des Zylin derkopfes bildende Vorkammer-Aufnahmebohrung eingepaßt ist, und eine Zylinderkopfdichtung, die zwischen den Motorblock, in dem der Haupt-Brennraum ausgestaltet ist, sowie den Keramikkörper, die Metallbuchse und den Zylinderkopf ein gefügt ist, auf, wobei eine der Zylinderkopfdichtung zuge wandte oder gegenüberliegende Fläche des Keramikkörpers sich über die Fläche dieses Keramikkörpers, die die Ein spritzöffnung zum Brennraum hin enthält, hinaus in Richtung zum Zylinderblock bzw. zum Haupt-Brennraum hin erstreckt, d.h., gegenüber der die Einspritzöffnung enthaltenden Flä che vorsteht.

Gemäß der Erfindung sind die Flächen des Zylinderkopfes mit der Vorkammer, die gegen eine Dichtung anstoßen, bündig miteinander, so daß die Zylinderkopfdichtung nicht den Brenngasen ausgesetzt ist und im Betrieb nicht zerstört wird. Alles Erforderliche besteht darin, lediglich die Fläche der Keramik-Vorkammer, die gegen die Dichtung auf der Seite des Haupt-Brennraumes zur Anlage kommt, zu schlei fen, so daß die für den Schleifvorgang benötigte Zeit ver kürzt werden kann.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einer Vorkammer nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einer Keramik-Vorkammer in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 3a und 3b einen Schnitt durch einen Zylinderkopf und eine Unteransicht dieses Zylinderkopfes mit einer Keramik-Vorkammer in einer weiteren Ausführungs form gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Zylinderkopf 1 eine Keramik-Vorkam mer 2 sowie einen Metall-Zylinderkopf 9. Die Vorkammer 2 liegt dem Haupt-Brennraum 7 gegenüber und weist eine Ein spritzöffnung 3 auf, durch die Brenngase in den Haupt-Brenn raum 7 strömen.

Eine Fläche 8 der Keramik-Vorkammer 2, die gegen eine Zylin derkopfdichtung 5 anliegt, verläuft von einer die Einspritz öffnung 3 enthaltenden, dem Haupt-Brennraum 7 zugewandten Fläche aus von der Einspritzöffnung 3 weg und steht über diese die Öffnung 3 enthaltende Fläche in Richtung zum Brennraum hin vor. Die Höhe h dieser vorstehenden Fläche bzw. der Absatz h liegt in der Größenordnung von 0,1-0,5 mm, wobei die Wahl von h in Abhängigkeit vom Verfahren zur Herstellung der Keramik-Vorkammer und auf der Grundlage von Gestaltungen, die die Brenngase nicht stören oder beeinflussen, getroffen wird. Der Grund hier für, daß die Höhe h im Bereich von 0,1-0,5 mm liegen soll, ist folgender. Da der durch A in Fig. 2 bezeichnete Teil zu einer Beschädigung durch auftreffende Flammen neigt, ist es vorzuziehen, die Höhe h so klein wie möglich zu ma chen. Darüber hinaus ist ein weniger weit vorstehender Ab satz h im Hinblick auf die Ausbreitung der Flammenstrahlen zu bevorzugen. Wenn dagegen die Höhe h geringer als 0,1 mm gemacht wird, dann kann die dem Haupt-Brennraum zugewandte Fläche der Keramik-Vorkammer auf Grund von Maßabweichungen dieser Vorkammer, einer Metallbuchse und des Zylinderkop fes bei der Herstellung sowie dem Zusammenbau angeschnit ten werden, so daß die für die materialabtragende Bearbei tung (Schleifen usw.) erforderliche Zeit und die Werkzeug- Standzeit nachteilig beeinflußt werden.

Am Außenumfang der Keramik-Vorkammer 2 ist durch einen Wärmeschrumpf- oder Preßsitz eine Metallbuchse oder ein Metallring 4 angebracht. Die Stirnfläche der Metallbuchse 4, die gegen die Zylinderkopfdichtung 5 anliegt, ist bün dig mit der Fläche 8 der Keramik-Vorkammer 2, die eben falls an der Dichtung 5 anliegt.

Die Keramik-Vorkammer 2 und die Metallbuchse 4 sind im Preß sitz in den Metall-Zylinderkopf 9 eingepaßt. Am oberen Teil des Zylinderkopfes 9 sind eine Einspritzdüsen- sowie eine Glühkerzen-Aufnahmebohrung 10 bzw. 11 ausgebildet. Eine gegen die Zylinderkopfdichtung 5 anstoßende Stirnfläche des Metall-Zylinderkopfes 9 ist mit der Fläche 8 der Kera mik-Vorkammer 2 und der unteren Stirnfläche der Metallbuch se 4 bündig.

Der Zylinderkopf 1 mit der Keramik-Vorkammer 2 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird an einen Zylinderblock 6 angebaut.

Damit die Flächen der Keramik-Vorkammer 2, der Metallbuchse 4 und des Metall-Zylinderkopfes 9, die gegen die Dichtung 5 anliegen, miteinander bündig sind, werden nach dem Einbau der Keramik-Vorkammer 2 in die Metallbuchse 4 und deren Einbau in den Zylinderkopf 9, wodurch ein einheitlicher Körper gebildet wird, die Flächen dieser Bauteile zu bündi gen Flächen geschliffen.

Die Fig. 3a und 3b zeigen einen weiteren Zylinderkopf 1 mit einer Keramik-Vorkammer 2 in einer weiteren Ausführungs form gemäß der Erfindung im Schnitt bzw. in der Ansicht von unten. Bei dieser Ausführungsform umschließt die Vorkam mer 2 einen Raum und weist an ihrem oberen Teil eine Ein spritzdüsen- sowie eine Glühkerzen-Aufnahmebohrung 10 bzw. 11 auf. Im unteren Teil der Vorkammer 2 ist eine Einspritz öffnung 3 ausgebildet. Die Vorkammer 2 hat eine gegen die Zylinderkopfdichtung 5 anliegende Fläche 8, die mit einem zur Einspritzöffnung 3 hin vorragenden Vorsprung 12 verse hen ist. Diese Ausbildung ist zu derjenigen von Fig. 2 unterschiedlich.

Es ist vorzuziehen, eine Vorkammer aus Keramikmaterial zu bilden, da die bei der Verbrennung erzeugte Hitze an einem Entweichen oder Ableiten aus der Kammer gehindert wird, so daß die Temperaturen innerhalb der Vorkammer äußerst schnell ansteigen, was zum Ergebnis hat, daß der Motor leicht gestartet und gleichzeitig die Bildung von Rauch verhindert werden kann.

Die Keramik-Vorkammer 2 kann als einteilige Konstruktion, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ausgebildet oder in obere und untere Teile geteilt werden.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung deutlich ergibt, wird bei einem Zylinderkopf mit einer Keramik-Vorkammer gemäß der Erfindung eine Zylinderkopfdichtung nicht den Brenngasen ausgesetzt und damit im Betrieb nicht durch die Gase zerstört. Es ist lediglich erforderlich, um das zu erreichen, die gegen die Dichtung anliegende Fläche der Vorkammer auf der Seite des Haupt-Brennraumes abzuschlei fen, so daß die für das Schleifen benötigte Zeit verkürzt werden kann.

Ein Zylinderkopf gemäß der Erfindung ist mit einer Keramik- Vorkammer ausgestattet. Ein Teil des Zylinderkopfes besteht aus einem Keramikkörper mit einer mit einem Haupt-Brenn raum in Verbindung stehenden Einspritzöffnung zum Ausstrah len von Brenngasen durch diese. Ferner umfaßt der Zylinder kopf eine am Außenumfang des Keramikkörpers angebrachte sowie in eine Vorkammer-Aufnahmebohrung, die ein Teil des Zylinderkopfes bildet, eingesetzte Metallbuchse und eine zwischen den den Haupt-Brennraum ausbildenden Zylinder block sowie den Keramikkörper, die Metallbuchse und den Zylinderkopf eingefügte Zylinderkopfdichtung. Eine der Zy linderkopfdichtung zugewandte Fläche des Keramikkörpers steht auf der dem Haupt-Brennraum zugewandten Seite über die die Einspritzöffnung zum Haupt-Brennraum hin ent haltende Fläche des Keramikkörpers vor.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es ist jedoch klar, daß dem Fach mann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die aber als in den Rahmen der Erfindung fallend anzu sehen sind.

Claims

1. Zylinderkopf mit einer Keramik-Vorkammer für eine Brenn kraftmaschine mit einem aus einem Keramikkörper gebilde ten, eine mit einem Haupt-Brennraum zum Durchstrahlen von Brenngasen in Verbindung stehende Einspritzöffnung aufweisenden Zylinderkopfteil, mit einer am Außenumfang des Keramikkörpers angeordneten sowie in eine einen Teil des Zylinderkopfes bildende Vorkammer-Aufnahmebohrung eingesetzten Metallbuchse und mit einer zwischen den den Haupt-Brennraum ausbildenden Zylinderblock sowie den Keramikkörper, die Metallbuchse und den Zylinderkopf ein gefügten Zylinderkopfdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zylinderkopfdichtung (5) zugewandte Fläche (8) des Keramikkörpers (2) sich über die die Einspritz öffnung (3) zum Haupt-Brennraum (7) enthaltende Fläche des Keramikkörpers hinaus erstreckt.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der auf der Seite des Haupt-Brennraumes über die die Einspritzöffnung (3) enthaltende Fläche hin aus vorstehenden Fläche (8) im Bereich von 0,1-0,5 mm liegt.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Keramikkörper eine Vorkammer (2) bildet.