DE3920438A1 - Vorkammer fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer für eine Brennkraft­ maschine, insbesondere einer luftverdichtenden Einspritz- Brennkraftmaschine, wobei die Vorkammer aus keramischen Werkstoff besteht und konstruktiv so ausgelegt ist, daß Spannungskonzentrationen abgebaut werden.

Gemäß EP 01 41 540 ist eine Vorkammer aus Keramik bekannt, welche mehrere außenumfangsseitig eingebrachte Auskehlungen (Nuten) besitzt, deren Böden vergrößert und gerundet sind und zum Zwecke der Verhütung von Spannungskonzentration dienen.

Derartige Auskehlungen benötigen einen hohen und kompli­ zierten technologischen Aufwand, insbesondere die Ver­ größerung und Rundung des Bodens der Auskehlung.

Ziel der Erfindung ist es, eine technische Lösung zu schaffen, welche den hohen und komplizierten technologischen Aufwand nicht benötigt, jedoch ebenfalls einen gleich­ mäßigeren Verbrennungstemperaturverlauf in der Vorkammer zuläßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche technische Lösung zu finden, welche eine bessere Beherrschung des Temperatur­ verlaufes im Werkstoff der Vorkammer stattgibt, insbesondere eine solche, welche die inneren bzw. thermischen Spannungen weitestgehend vermeidet bzw. besser abbaut und somit ent­ stehenden thermischen Spannungsrissen vorbeugt. Deshalb sind die unterschiedlichen Temperaturniveaus in der Vorkammer einander anzugleichen, so daß durch die insgesamt erhöhte Verbrennungstemperatur eine vollständige Verbrennung in der Vorkammer erreichbar ist. Des weiteren sind die entstehenden Spannungen durch die äußere Verspannung zu verringern bzw. gezielt zu verlagern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wandungsdicke der Vorkammer in dem Bereich magerer Gemische und kalter Zonen reduziert ist, wobei diese reduzierte Wandungsdicke dem Zylinderkopfboden zugewandt ist, so daß sich zwischen Vorkammer, Zylinderkopf und Zylinderkopf­ dichtung ein Isolationsraum ausbildet und somit im Bereich magerer Gemische und kalter Zonen erhöhte Wandtemperaturen, die dem Heißtemperaturbereich angenähert werden, entstehen. Dabei ergibt sich durch die Reduzierung der Wandungsdicke ein kegelförmiger Mantelabschnitt der Außenwandung, wobei die Länge dieses Abschnittsumfanges den halben Umfang der Vorkammer nicht übersteigt, so daß der kegelförmige Mantel­ abschnitt am Boden der Vorkammer einen Radius erhält, welcher zwischen dem Außenradius der Vorkammer und der Innenkontur der Zylinderkopfdichtung zu liegen kommt. Darüber hinaus sind durch Variation von Radius und Neigung des kegelförmigen Mantelabschnittes unterschiedliche Temperaturniveaus, ent­ sprechend den Eigenschaften der eingesetzten keramischen Werkstoffe, erreichbar. In der Regel gilt jedoch, daß der Winkel des Schußkanals gleich dem des kegelförmigen Mantel­ abschnittes entspricht, so daß die Gleichung

gilt.

Anhand von Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Bodenansicht der Vorkammer;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf im Bereich der Vorkammer gemäß Schnitt A-A.

Fig. 1 zeigt die Drunter- bzw. Bodenansicht der Vorkammer 1. Daraus ist ersichtlich der Außenumfang der Vorkammer 1, die Begrenzungslinie 5.1 der Zylinderkopfdichtung 5, welche der Zylinderbohrung annähernd gleich ist, sowie der zylinder­ kopfdichtungsseitige Radius 6 der Kegelmantelfläche 3 und die zum Zylinder zeigende Öffnung des Schußkanals 2. Dabei ist vorgesehen, daß die Länge des Teilradius 6 die Länge des halben Umfanges der Vorkammer 1 nicht überschreitet, d. h., daß der Teilradius 6 zwischen dem Außenumfang der Vorkammer 1 und der Begrenzungslinie 5.1 der Zylinderkopf­ dichtung 5 zu liegen kommt.

In Fig. 2 ist gemäß dem Schnitt A-A aus Fig. 1 die Vorkammer 1 dargestellt. Dabei ist deutlich erkennbar die Schnittlinie der Kegelmantelfläche 3. Ferner ist ersichtlich, daß der Schrägungswinkel β₂ der Kegelmantelfläche 3 dem Neigungs­ winkel β₁ des Schußkanals 2 entspricht, d. h., es gilt die Gleichung

Durch diese Kegelmantelfläche 3 entsteht zwischen der Vorkammer 1, dem Zylinder­ kopf 4 und der Zylinderkopfdichtung 5 ein Isolationsraum 7, so daß sich im Bereich magerer Gemische und kalter Zonen eine erhöhte Wandtemperatur annähernd so hoch wie im Heiß­ temperaturbereich aufbaut.

Die Zylinderkopfdichtung 5 hat aufgrund des angebrachten kegelförmigen Mantelabschnittes eine verringerte Anlage­ fläche zur Vorkammer 1.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Vorkammer
2 Schußkanal
3 Kegelmantelfläche
4 Zylinderkopf
5 Zylinderkopfdichtung
6 Teilradius
7 Isolationsraum
x Strecke
y Strecke
β₁ Neigungswinkel
β² Schrägungswinkel

Claims (4)

1. Vorkammer für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einer luftverdichtenden Einspritz-Brennkraftmaschine, wobei die Vorkammer aus keramischen Werkstoff besteht und konstruktiv so ausgelegt ist, daß Spannungskonzen­ trationen abgebaut werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandungsdicke der Vorkammer (1) in dem Bereich magerer Gemische und kalter Zonen reduziert ist, dabei ist diese reduzierte Wandungsdicke dem Zylinderkopfboden zugewandt, so daß zwischen Vorkammer (1), Zylinderkopf (4) und Zylinderkopfdichtung (5) ein Isolationsraum (7) entsteht.

2. Vorkammer für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reduzierung der Wandungs­ dicke einen kegelförmigen Mantelabschnitt der Außenwandung ergibt, wobei die Länge dieses kegelförmigen Mantelab­ schnittumfanges die Hälfte des Gesamtumfanges der Vor­ kammer (1) nicht übersteigt.

3. Vorkammer für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schrägungwinkel β₂ der Kegelmantelfläche (3) dem Neigungswinkel β₁ des Schuß­ kanals (2) nach der Gleichung entspricht.

4. Vorkammer für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß durch unterschiedliche Neigung des Winkels β₂ der kegelförmige Mantelabschnitt veränderbar ist und somit Temperaturniveau-Unterschiede der zum Einsatz gelangenden verschiedenen keramischen Werkstoffe ausgleichbar sind.