DE3832261A1 - Vorkammerkonstruktion fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorkammerkonstruktion für einen Dieselmotor, insbesondere auf eine Vorkammer, die mit einer Glühkerze in einer Seitenwand einer keramischen Vorkammer versehen ist.

In der Praxis sind für Dieselmotoren keramische Vorkammern verwendet worden, die hinsichtlich der Wärmebeständigkeit und der thermischen Isoliereigenschaften überlegen sind. Eine Konstruktion einer keramischen Vorkammer mit einer Glühkerze ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 61 18 188 offenbart und in Fig. 1 dargestellt.

Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Konstruktion weist wärmeisolierende Hohlräume 3 in einer Seitenwand 7 der keramischen Vorkammer 4 und eine Glühkerzenaufnahmeöffnung 10 auf, die in einer Glühkerzenführung 14 der Seitenwand 7 ausgebildet ist und in Verbindung mit einer Glühkerzenein­ satzgewindeöffnung 13 in einem metallischen Zylinderkopf 2 steht.

Bei einer derartigen Vorkammer für eine Brennkraftmaschine ist die Glühkerze aus konstruktiven Gründen oft auf einer Seite einer Seitenwand der keramischen Vorkammer vorgesehen. In diesem Fall besteht jedoch ein Abstand zwischen der Glühkerze und der Glühkerzenaufnahmeöffnung, durch den verbrannte Gase in den wärmeisolierenden Hohlraum gelangen, so daß die thermische Isolierwirkung vermindert wird. Des weiteren werden die tatsächlichen Verdichtungsverhältnisse des Motors verändert, so daß sie den normalen Motorbetrieb stören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorkammer für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die wärmeisolierende Hohlräume aufweist, um mit einer einfachen Konstruktion die Wärme in der Vorkammer zuverlässig zu isolieren, selbst wenn in einer Seitenwand der Vorkammer eine Glühkerze vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorkammerkon­ struktion für eine Brennkraftmaschine gelöst, die eine Vorkammer aufweist, die aus einem keramischen Körper, der in einen Vorkammeraufnahmehohlraum eines metallischen Zylinder­ kopfs eingesetzt wird und eine Glühkerzenaufnahmeöffnung aufweist, und eine Metallhülse gebildet ist, die auf einen Außenumfang des keramischen Körpers aufgepaßt ist, wobei die Metallhülse eine Glühkerzenaufnahmeöffnung aufweist, die mit der Glühkerzenaufnahmeöffnung des keramischen Körpers in Verbindung steht, wobei eine Glühkerzenaufnahmeöffnung im metallischen Zylinderkopf ausgebildet ist, wobei die Metallhülse an einem Eingang der Glühkerzenaufnahmeöffnung auf einer Außenumfangsfläche einen Sitz zur Aufnahme einer Glühkerze aufweist und wobei eine Innenumfangsfläche des Vorkammeraufnahmehohlraums des metallischen Zylinderkopfs und die Außenumfangsfläche der Metallhülse wärmeisolierende Hohlräume ausbilden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung hat eine Vorkammer­ konstruktion für eine Brennkraftmaschine eine Vorkammer, die aus einem keramischen Körper gebildet ist, der in einen Vorkammeraufnahmehohlraum eines metallischen Zylinderkopfs eingesetzt ist und der eine Glühkerzenaufnahmeöffnung aufweist, die mit einer in dem metallischen Zylinderkopf ausgebildeten Glühkerzenaufnahmeöffnung in Verbindung steht, wobei der keramische Körper auf einer Außenumfangsfläche an einem Eingang der Glühkerzenaufnahmeöffnung einen Sitz zur Aufnahme einer Glühkerze aufweist und wobei eine Innenumfangsfläche des Vorkammeraufnahmehohlraums des metallischen Zylinderkopfs und eine Außenumfangsfläche des keramischen Körpers wärmeisolierende Hohlräume ausbilden, was durch Vorsprünge des keramischen Körpers unterstützt wird.

Die erfindungsgemäße Vorkammerkonstruktion für die Brennkraftmaschine hat die keramische Vorkammer, auf deren Außenumfang der Sitz ausgebildet ist, auf dem eine Glühkerze luftdicht sitzt. Wenn die Glühkerze in die Glühkerzenauf­ nahmeöffnung eingesetzt ist, ist jede Leckage verbrannter Gase vermieden, so daß die vollständige wärmeisolierende Wirkung erzielt wird und ein stetiger Motorbetrieb erreicht wird. Gemäß der Erfindung kann der oben genannte Effekt durch eine einfache Änderung der Konstruktion des herkömmlichen Zylinderkopfs oder der herkömmlichen Vorkammer erreicht werden, ohne daß der Motorbetrieb verschlechtert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche Vorkammer einer Brennkraftmaschine;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausfüh­ rungsbeispiel einer Vorkammerkonstruktion für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorkammerkonstruktion in Fig. 2;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen keramischen Vorkammerkonstruktion;

Fig. 5 einen Querschnitt der Vorkammer längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Vorderansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der keramischen Vorkammerkonstruktion;

Fig. 7 einen Querschnitt der keramischen Vorkammerkonstruk­ tion längs der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine Vorderansicht eines modifizierten erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiels der keramischen Vorkammerkonstruk­ tion;

Fig. 9 einen Querschnitt der keramischen Vorkammerkonstruk­ tion längs der Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 eine Vorderansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der keramischen Vorkammerkonstruktion;
und

Fig. 11 einen Querschnitt der keramischen Vorkammerkonstruk­ tion längs der Linie XI-XI in Fig. 10.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform; eine Vorkammerkonstruktion 1 für eine Brennkraftmaschine hat eine keramische Vorkammer 4, die in einem metallischen Zylinder­ kopf 2 aufgenommen ist. Die keramische Vorkammer 4 wird durch ein keramisches Vorkammerteil 5 gebildet, das mittels Abkühlungsschrumpfung in eine Metallhülse 6 eingesetzt ist. Eine Außenmantelfläche der Metallhülse 6 und eine Innenmantelfläche des metallischen Zylinderkopfs 2 bilden wärmeisolierende Hohlräume 3 aus.

Eine Aufnahmeöffnung 15 für eine Kraftstoffeinspritzdüse ist an einer Oberwand der keramischen Vorkammer 4 ausgebildet. Eine Einspritzöffnung 16 ist in der an einer Seite einer Hauptbrennkammer 17 angeordneten Unterwand der keramischen Vorkammer 4 ausgebildet. Eine Seitenwand 7 der keramischen Vorkammer 4 ist mit einer Aufnahmeöffnung 10 für eine Glühkerze ausgebildet, wobei sich die Aufnahmeöffnung 10 durch das keramische Vorkammerteil 5 und die Metallhülse 6 erstreckt.

Die Metallhülse 6 ist am Außenumfang mit einem Vorsprung 8 ausgebildet, in dem die Aufnahmeöffnung 10 für die Glühkerze ausgebildet ist.

Der Vorsprung 8 ist an seinem freien Ende als Sitz 9 ausgebildet, auf dem eine Glühkerze 11 vorgesehen ist, die sich luftdicht abgedichtet durch eine Packung 12 aus einem wärmeresistenten Werkstoff, beispielsweise einem rostfreien Stahl, erstreckt. Eine Höhe des Vorsprungs 8 oder ein Abstand von der Innenfläche der keramischen Vorkammer 4 zum Sitz 9 kann innerhalb des Spalts der wärmeisolierenden Hohlräume 3 liegen, z. B. in dem Bereich von 1 bis 2 mm, wenn die keramische Vorkammer 4 durch Preßpassung in den metallischen Zylinderkopf 2 eingesetzt ist. Der Sitz 9 kann eine Tangentialebene zur Außenumfangsfläche des metallischen Zylinderkopfs 2 sein.

Eine äußere Gestalt des Sitzes 9 wird so bestimmt, daß sie eine Fläche hat, die ausreicht, die Packung 12 zu stützen, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Innendurchmesser einer im metallischen Zylinderkopf 2 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 13 für die Glühkerze 11. Zum Beispiel, falls eine Glühkerze verwendet wird, deren Heizabschnitt einen Außendurchmesser von 8 mm hat, beträgt ein Innendurch­ messer der Aufnahmeöffnung 10 für die Glühkerze 9 mm, ein Innendurchmesser der im metallischen Zylinderkopf 2 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 13 für die Glühkerze 14 mm, ein Außendurchmesser der Packung 12 13 mm und ein Außen­ durchmesser des Sitzes 9 mehr als 13 mm.

Die Glühkerze 11 ist auf ihrem Außenumfang mit einem Paßgewinde 18 und mit einem Dichtungsabschnitt 19 versehen. Das Paßgewinde 18 ist in der im metallischen Zylinderkopf 2 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 13 für die Glühkerze im Gewindeeingriff. Wenn die Glühkerze in die Aufnahmeöffnung 13 für die Glühkerze eingeschraubt wird, drückt der Dichtungsab­ schnitt 19 die Packung 12 gegen den Sitz 9 des Vorsprungs 8, um die keramische Vorkammer 4 luftdicht zu halten. Ein Heizabschnitt der Glühkerze 11 ist in einem Mittelabschnitt der keramischen Vorkammer 4 angeordnet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Sitz 9 mit einer Aufnahmeöffnung 10 für eine Glühkerze durch Flachschneiden eines Teils eines Außenumfangs einer Metallhülse 6 gebildet ist, die auf ein eine Vorkammer 4 ausbildendes keramisches Vorkammerteil 5 aufgepaßt ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat insoweit einen Vorteil, als der Sitz 9 in einfacher Weise auf der Metallhülse 6 ausgebildet ist.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Sitz 9 mit einer Aufnahmeöffnung für eine Glühkerze innerhalb einer Metallhülse 6 ausgebildet ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat insoweit einen Vorteil, als eine nicht dargestellte Packung 12 in einfacher Weise relativ zur Metallhülse 6 positioniert werden kann.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 6 ist die keramische Vorkammer 4 aus dem keramischen Vorkammerteil 5 und der Metallhülse 6 konstruiert. Die keramische Vorkammer 4 kann ausschließlich durch ein keramisches Vorkammerteil 5 aufgebaut sein, welches unmittelbar mit einem Sitz 9 ausgebildet ist, wie in den Fig. 8 und 9 und den Fig. 10 und 11 dargestellt. Bei den Fig. 8 und 9 ist der Sitz 9 durch Flachschneiden eines Teils eines Außenumfangs eines keramischen Vorkammerteils 5 gebildet. Bei den Fig. 10 und 11 ist der Sitz 9 innerhalb eines keramischen Vorkammerteils 5 ausgebildet. Des weiteren kann die Erfindung bei einer keramischen Vorkammer angewendet werden, die durch obere und untere Vorkammerteile gebildet oder die einstückig gebildet ist.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Vorkammerkonstruk­ tion für die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung die keramische Vorkammer aufweist, auf deren Außenumfang der Sitz ist, auf den eine Glühkerze luftdicht aufgepaßt ist. Wenn die Glühkerze in die Aufnahmeöffnung für die Glühkerze eingesetzt ist, werden dadurch Leckverluste von verbrannten Gasen vermieden, um so die vollständige thermische Isolierwirkung zu erreichen und einen stetigen Motorbetrieb zu erzielen.

Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, daß vorstehende und weitere Änderungen in Gestalt und Einzelheiten möglich sind, ohne das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip zu verlassen.

Offenbart ist eine Vorkammerkonstruktion für eine Brenn­ kraftmaschine mit einer Vorkammer, die durch einen keramischen Körper mit einer Aufnahmeöffnung für eine Glüh­ kerze konstruiert ist, wobei dieser keramische Körper in den zur Aufnahme einer Vorkammer vorgesehenen Hohlraum eines metallischen Zylinderkopfs eingesetzt werden soll. Eine Metallhülse kann auf den keramischen Körper aufgepaßt sein. Am Eingang einer Aufnahmeöffnung für eine Glühkerze ist ein Sitz auf einer Außenmantelfläche der Metallhülse ausgebildet, so daß Leckverluste von verbrannten Gasen vermieden werden, um die vollständige thermische Isolierwirkung zu sichern. Die Metallhülse ist nicht unbedingt erforderlich. Falls sie nicht vorgesehen ist, wird am Eingang der Aufnahmeöffnung für die Glühkerze auf einer Außenmantelfläche des keramischen Körpers der Sitz ausgebildet.

Claims (2)

1. Vorkammerkonstruktion (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (4) aus einem keramischen Körper (5), der in einen Vorkammeraufnahmehohlraum eines metallischen Zylinderkopfs (2) eingesetzt wird und eine Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) aufweist, und einer Metallhülse (6) gebildet ist, die auf einen Außenumfang des keramischen Körpers (5) gepaßt ist und die eine Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) aufweist, die in Verbindung mit der Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) des keramischen Körpers (5) steht, wobei im metallischen Zylinderkopf (2) eine Glühkerzenaufnahmeöffnung (13) ausge­ bildet ist, wobei die Metallhülse (6) an einem Eingang der Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) auf einer Außenumfangsfläche einen Sitz (9) zur Aufnahme einer Glühkerze (11) aufweist und wobei eine Innenumfangsfläche des Vorkammeraufnahmehohlraums des metallischen Zylinderkopfs (2) und die Außenumfangsfläche der Metallhülse (6) wärmeisolierende Räume (3) ausbilden.

2. Vorkammerkonstruktion (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (4) durch einen keramischen Körper (5) gebildet ist, der in einen Vorkammeraufnahmehohlraum eines metallischen Zylinderkopfs (2) eingesetzt wird und eine Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) aufweist, die mit einer Glühkerzenaufnahmeöffnung (13) in Verbindung steht, die in dem metallischen Zylinderkopf (2) ausgebildet ist, wobei der keramische Körper (5) auf einer Außenumfangsfläche an einem Eingang der Glühkerzenaufnahmeöffnung (10) einen Sitz (9) zur Aufnahme einer Glühkerze (11) aufweist und wobei eine Innenumfangsfläche des Vorkammeraufnahmehohlraums des metallischen Zylinderkopfs (2) und die Außenumfangsfläche des keramischen Körpers (5) wärmeisolierende Hohlräume (3) ausbilden.