DE3935497A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents
BrennkraftmaschineInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Luftverdichtende Brennkraftmaschinen weisen häufig außer
ihrem Hauptbrennraum auch noch einen im Zylinderkopf ange
ordneten Nebenbrennraum, wie z. B. eine Vorkammer oder eine
Wirbelkammer auf. In diesem Nebenbrennraum findet die Zün
dung des Kraftstoff/Luft-Gemischs statt und der dabei ent
stehende Heißgasstrahl gelangt über einen Schußkanal in
den Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine. Beim Einsatz
einer Vorkammer als Nebenbrennraum ist außerdem noch in
demselben ein Prallstift angeordnet und der Nebenbrennraum
weist an seinem zum Hauptbrennraum hin weisenden Ende ei
nen mit Düsenöffnungen versehenen Brennerboden auf. Übli
cherweise werden derartige Nebenbrennräume aus einem hoch
warmfesten Material hergestellt, mit Hilfe dessen die dort
auftretenden hohen Temperaturen beherrscht werden können.
Als Beispiel für ein solches Material sei hier Nimonic 80
genannt.
Ein Nachteil dieser Materialien besteht darin, daß sie zur
Aufkohlung neigen, das heißt daß Karbide entstehen, der
Kohlenstoff in das Metall hineindiffundiert und dieses
aufreißt, so daß es spröde wird. An besonders beanspruch
ten Stellen des Nebenbrennraumes kann es dadurch zu Schä
den kommen. So zeigt sich z. B. eine Rißbildung an den dün
nen Stegen zwischen den Düsenöffnungen im Brennerboden.
Zur Vermeidung derartiger Schäden muß ein anderer Werk
stoff verwendet werden. Denkbar ist der Einsatz von Kera
mikmaterialien, jedoch weisen diese den Nachteil auf, daß
sie bei Raumtemperatur nicht duktil genug sind, das heißt
also nicht gut bearbeitbar sind. Ein anderer Werkstoff ist
mit sogenannten Oxid-Dispersions-Superlegierungen (ODS)
gegeben, die jedoch ihre Festigkeit bei sehr hohen Tempera
turen einbüßen und außerdem teuer sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die besonders wärmebe
anspruchten Teile eines Nebenbrennraumes einer Brennkraft
maschine aus einem Material herzustellen, welches bei aus
reichender Duktilität zur Bearbeitung bei Raumtemperatur
und niedrigen Herstellungs- und Bearbeitungskosten eine
genügend große Hochwarmfestigkeit aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich
nenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale ge
löst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Die Teile eines im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
angeordneten Nebenbrennraumes, die besonders wärmebean
sprucht sind, wie der mit Öffnungen versehene zum Haupt
brennraum reichende Brennerboden des Schußkanals sowie der
im Nebenbrennraum angeordnete Prallstift sind aus einem
Werkstoff intermetallischer Phase, wie z. B. Ni3Al oder
NiAl hergestellt. Der Brennerboden ist dabei als gesonder
tes Teil hergestellt und anschließend mit dem Nebenbrenn
raum verbunden, z. B. verschweißt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an
hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinder einer
Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer im
Zylinderkopf,
Fig. 2 eine Vorkammer im Schnitt.
In Fig. 1 ist mit 1 eine im Schnitt dargestellte Brenn
kraftmaschine, bestehend aus einem Zylinderblock 2 und
einem Zylinderkopf 3, bezeichnet. Der Zylinderblock 2 ent
hält einen in einem Zylinder geführten Kolben 4, der über
eine an seinem Kolbenbolzen 5 angelenkte Pleuelstange 6
mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle der Brenn
kraftmaschine 1 verbunden ist sowie einen Kühlwassermantel
7. Zylinderblock 2, Zylinderkopf 3 und Kolben 4 schließen
einen Hauptbrennraum ein, in dem die eigentliche Verbren
nung abläuft. Der Zylinderkopf 3 weist in bekannter Art
eine Nockenwelle 8 auf, die über an ihr vorgesehene Steuer
nocken 9 und Tassenstößel 10 Gaswechselventile 11 entgegen
der Kraft ihrer Ventilfedern 12 öffnet und somit einen
Gasstrom durch Gasführungskanäle 13 ermöglicht. Nach oben
ist der Zylinderkopf 3 dabei durch eine an ihm befestigte
Zylinderkopfhaube 14 geschlossen. Außerdem nimmt der Zylin
derkopf 3 einen in ihn einsetzbaren Nebenbrennraum 15 auf,
der - wie hier gezeigt - eine Vorkammer sein kann, in der
der Verbrennungsprozeß eingeleitet wird. In diese Vorkam
mer 15 wird über eine mit ihr verbundene Einspritzdüse 16,
die über eine Leitung 17 mit Kraftstoff versorgt wird,
Kraftstoff dosiert eingespritzt und dort gezündet. Als
Zündhilfe ist eine Glühkerze 18 vorgesehen. Außerdem zeigt
diese Figur den in der Vorkammer 15 eingesetzten Prall
stift 19 sowie den von der Vorkammer 15 sich zum Haupt
brennraum hin erstreckenden Schußkanal 20.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Vorkammer 15
aus Fig. 1, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit die
Einspritzdüse und die übrigen in Fig. 1 dargestellten
Bauteile weggelassen sind. Mit den in Fig. 1 dargestell
ten Teilen übereinstimmende Teile sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. So sind die in die Vorkammer 15
hineinragende Glühkerze 18 und der Prallstift 19 zu sehen.
Der nach der Zündung auftretende Heißgasstrahl trifft auf
diesen Prallstift 19 und gelangt von dort durch den Schuß
kanal 20 und die im Brennerboden 21 der Vorkammer 15 ange
ordneten Düsenöffnungen 22 in den hier nicht gezeigten
Hauptbrennraum, in welchem die eigentliche Verbrennung
stattfindet. Wie der Figur leicht zu entnehmen ist, unter
liegen der Prallstift 19 und der Brennerboden 21 hohen
Wärmebelastungen durch den Heißgasstrahl. Die sogenannte
Aufkohlung, das heißt Karbidbildung mit Diffusion von Koh
lenstoff in das Metall des Brennerbodens 21 führt zu einer
Versprödung des Materials mit daraus folgender Rißbildung
im Brennerboden 21 in den zwischen den Düsenöffnungen 22
befindlichen Stegen 23. Aus diesem Grund sind der Prall
stift 19 und der Brennerboden 21 aus einem Werkstoff inter
metallischer Phase hergestellt, welches eine hohe Tempera
turfestigkeit aufweist. Als geeignet hat sich dabei die
intermetallische Phase Ni3Al erwiesen, die keine Aufkoh
lungserscheinung zeigt, gegenüber Oxidation an Luft wider
standsfähig ist und ein gutes Heißgaskorrosionsverhalten
bei den im Betrieb der Brennkraftmaschine vorkommenden
Gasen aufweist. Eine Steigerung der Widerstandsfähigkeit
gegenüber Korrosion kann durch den Einsatz von NiAl er
zielt werden, welches darüberhinaus noch leichter ist. Um
eine zur Bearbeitung gewünschte ausreichende Duktilität
des Werkstoffes bei Raumtemperatur zu erreichen, kann dem
Werkstoff noch Bor hinzugeführt werden. Auf diese Weise
können die Bauteile einfacher und kostengünstig herge
stellt werden. So kann z. B. der Prallstift 19 durch Drehen
gefertigt werden und der Brennerboden 21 durch Schmieden.
Die Eigenschaften des Werkstoffes erlauben außerdem eine
gute Schweißbarkeit, so daß der Brennerboden 21 durch Elek
tronenstrahlschweißen, aber auch durch Löten mit der Vor
kammer 15 einfach und haltbar verbunden werden kann. Es
können selbstverständlich noch weitere zur Optimierung der
mechanischen Eigenschaften und des Korrosionsverhaltens
geeignete Elemente, wie z. B. Hafnium, Mangan, Eisen, Tan
tal, Zirkonium, Titan, Kobalt, Silizium oder Niob, dem
Werkstoff beigemengt werden.
Claims (6)
1. Brennkraftmaschine mit einem Hauptbrennraum und einem
im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Neben
brennraum, der über einen Schußkanal mit dem Hauptbrenn
raum in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vom Heißgasstrahl beaufschlagten Teile (19, 21)
des Nebenbrennraums (15) aus einem Material intermetalli
scher Phase bestehen.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennerboden (21) des Nebenbrennraums (15) aus
einem Material intermetallischer Phase besteht.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein im Nebenbrennraum (15) angeordneter Prallstift
(19) aus einem Material intermetallischer Phase besteht.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material aus intermetallischer Phase Ni3Al be
steht.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material aus intermetallischer Phase NiAl besteht.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennerboden (21) mit dem Nebenbrennraum (15) ver
schweißt ist.
Priority Applications (3)
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DE3935497A DE3935497A1 (de) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Brennkraftmaschine |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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- 1989-10-25 DE DE3935497A patent/DE3935497A1/de active Granted
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- 1990-10-25 US US07/604,006 patent/US5069179A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-25 JP JP2288284A patent/JPH03172530A/ja active Pending
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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