DE1751606C3

DE1751606C3 - Brennkammereinsatz für Dieselmotoren

Info

Publication number: DE1751606C3
Application number: DE1751606A
Authority: DE
Inventors: Hansjoachim Dr.-Ing. 7057 Endersbach Brosinsky
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1968-06-27
Filing date: 1968-06-27
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE1751606A1; DE1751606B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennkammereinsatz gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brennkammereinsatzes.

Speziell bei Dieselmotoren verwendet man häufig Brennkammereinsätze, wie z. B. Wirbelkammer, Vorkammer, Lanova-Luftspeicher usw. Diese Brennkammereinsätze unterliegen einer hohen thermischen Belastung und werden daher aus hochwarmfestem, zunderbeständigem Material hergestellt Der Einbau erfolgt meistens in guiieisern»; Zylinderköpfe. Die Betriebstemperaturen der brennkammereinsätze liegen im Innern bei ca. 600⁰C, wäi/end der gekühlte Zylinderkopf Temperaturen von 200 bis 300° C annimmt. Die aus Edelstahl bestehenden Brennkammereinsätze dehnen sich aufgrund der höheren Temperatur und der höheren Wärmedehnzahl viel mehr aus, als die im gußeisernen Zylinderkopf befindliche Aufnahmebohrung, wodurch starke innere Spannungen auftreten. Durch die Einspannung und durch ungleichmäßige Temperatur der Brennkammereinsätze entsteht im warmen Zustand eine Druckspannung, die um so höher ist, je größer die Temperaturdifferenz zwischen dem Brennkammereinsatz und dem Zylinderkopf bzw. zwischen einzelnen Brennraumbereichen ist. Überschreitet diese Druckspannung die Streckgrenze des Materials des Einsatzes, so wird dieser nach einem Schadensmechanismus, der hier nicht erörtert werden soll, schließlich infolge unterträglicher Zugspannung reißen. Die Streckgrenze nimmt mit steigender Temperatur des Materials ab. Dieser Schadensablauf ist also doppelt von der Temperatur des Brennkammereinsatzes abhängig. Deshalb ist es ratsam, Konstruktionen anzuwenden, bei denen die Brennkammereinsätze gut gekühlt werden. Zu diesem Zweck werden Brennkammereinsätze und Aufnahmebohrungen mit engen Toleranzen und manchmal mit Preßsitz gefertigt, um dadurch jederzeit metallische Berührung und damit gute Wärmeleitung zwischen Brennkammereinsatz und Zylinderkopf zu erzielen, Hierbei ergibt sich aber oft der Mangel, daß der brerinraumseiiige Teil des Brenn* kamfnereinsatzes, welcher" besonders warm ist, schon bei dem ersten Warmfahren des neuen Motors über seine Streckgrenze beansprucht und so weit gestaucht wird, daß er im kalten Zustand im Zylinderkopf lose wird. Ein fester Preßsitz wirkt sich dabei nachteilig aus, weil er die Anfangsspannung erhöht und die Streckgrenze dadurch schon bei niedrigen Temperaturen erreicht wird. Der entgegengesetzte Weg, den Brennkammereinsatz mit Spiel einzubauen und einen Schiebesitz zu verwirklichen, hat den Nachteil, daß die kälteren Teile des Brennkammereinsatzes erst bei höherer Belastung des Motors und damit höherer Temperatur des Einsatzes zur Anlage an den Zylinderkopf kommen. Bis dahin setzen sich aber Verbrennungsgase, Ruß und öl in dem Spalt zwischen dem Einsatz und dem Zylinderkopf ab und bildet dort Ölkohle. Dadurch tritt eine wesentliche Verschlechterung der Wärmeabfuhr vom Brennkammereinsatz zum Zylinderkopf ein, wodurch sich die Betriebstemperatur des Einsatzes erhöht und die Haltbarkeit vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brennkammereinsatz für Dieselmotoren zu schaffen, der über den gesamten Betriebsbereich einen einwandfreien Sitz und gute Wärmeabfuhr gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Dabei kann der Einsatz gemäß dem Merkmal nach dem Patentanspruch 2 weitergebildet werden, wodurch eine Aufnahme für das beim Eintreiben des Einsatzes in die Gehäusefassung überschüssige Mantelmaterial gebildet wird. Die deutsche Auslegeschrift 11 02 474 zeigt zwar in der Abbildung H< Jilräume zwischen den Einsatzteilen und der Zylinderkopfwand. Diese dienen aber, soweit sie überhaupt beschrieben worden sind, zur Isolierung zwischen beiden Teilen, d. h. also zu einem Zweck, der demjenigen der Erfindung gerade entgegengesetzt ist, da diese ja gerade auf einen innigen Kontakt an den Wandungen zwecks guten Wärmeübergangs Wert legt.

J5 Die Herstellung des Brennkammereinsatzes kann vorzugsweise nach dem im vorstehenden Anspruch 3 gekennzeichneten Verfahren erfolgen.

Ein zur Erläuterung dienendes bekanntes Beispiel und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden iri folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Zylinderkopf mit bekanntem Brennkammereinsatz,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Brennkammereinsatz mit Weichmetallmantel (letzterer in größerem Maßstab).

In dem in Fig. 1 nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 1 lagert in einer Aufnahmebohrung 2 ein Brennkammereinsatz 3. Der Brennkammereinsatz 3 wird von oben hei' in die Aufnahmebohrung 2 gesetzt und stützt sich über seinen Bund 4 im Zylinderkopf 1 ab. Im Bodenteil 5 des Brennkammereinsatzes 3 entstehen die höchsten Temperaturen. Daher ist dieses auch der gefährdetste Teil. Solange noch eine ausreichende Metallberührung zwischen Brennkammereinsatz 3 und Aufnahmebohrung 2 vorhanden ist, kann die Wärme gut abgeführt werden. Bei den bisher üblichen Brennkammereinsätzen ist die Wärmeausdehung so groß, daß der Werkstoff über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird, so daß es zu einem »Schmieden« des Brennkammereinsatzes 3 kommt. Nach dem Abkühlen entsteht zwischen Brennkammereinsatz 3 und Aufnahmebohrung 2 ein Spalt, in dem sich Ölkohle absetzen kann; Dadurch wird die Wärmeableitung so stark

fi5 verschlechtert, daß es zu örtlichen Verbrennungen und Rissen im Bodenteil 5 kommt

In der F i g. 2 ist ein Brennkammereinsatz 3 nach der Erfindung dargestellt, der diese Erscheinungen weitest-

gehend ausschaltet. Der Brennkammereinsatz 3 ist mit einem Weichmetallmantel S versehen, in dem Ausdrehungen 7 angeordnet sind. Dieser Brennkammereinsatz 3 wird in die Aufnahmebohrung 2 mit Spiel oder mit Oberdeckung eingetrieben. Dabei kann sich überschüssiges Material in den Ausdrehungen 7 absetzen. Der Weichmetallmantel 6, der z, B, aus Blei, Zink oder Aluminium bestehen kann, besitzt eine gute Verformbarkeit und gewährleistet über den gesamten Betriebsbereich eine einwandfreie Metallberührung und eine gute Wärmeleitung zwischen Brennkammereinsatz 3 und Aufnahmebohrung 2_r

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkammereinsatz aus hochwarmfestem Material für Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Werkstoff guter Wärmeleitzahl, niedrigem Elastizitätsmodul und ausreichend hohem Schmelzpunkt, wie z, B. Blei, Zink, Aluminium od. dgl„ ummantelt ist,

2. Brennkammereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in an sich bekannter Weise auf seiner Umfangsfläche mit Vertiefungen, Kerben, Rillen, Eindrehungen od. dgl. versehen ist

3. Verfahren zur Herstellung eines Brennkammereinsatzes nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ummantelte Brennkammereinsatz (3) im Motorbetrieb erwärmt und anschließend im kalten, verformten Zustand gemessen wird, um nach diesen Maßen weitere Brennkammereinsätze (3) herzustellen.