DE2550885A1 - Selbstzuendende verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

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Doimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim

Daim Io 9οΐ/*> Ιο.11.75

SeIbstzündende Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit je Hauptverbrennungsraum vorgesehenem Nebenraum (Wirbelkammer, Vorkammer).

Diese Nebenräume sind für die Gestaltung des Verbrennungsablaufes wichtig. Beim Start derartiger Motoren stellen diese Nebenräume jedoch Zerklüftungen des Hauptbrennraumes dar, über die ein spürbarer Teil der Kompressionswärme in unerwünschter Weise abgeführt wird, derart, daß die Zündtemperatur nicht erreicht wird. Verantwortlich hierfür ist unter anderem die hohe Konvektion der komprimierten Luft innerhalb der Nebenräume. Aus diesem Grunde brauchen Dieselmotoren mit Vorkammern oder mit Wirbelkammern eine besondere Starthilfe. Bei Vorkammer-Motoren wird üblicherweise das Vorglühen angewandt, also das widerstandselektrische Anwärmen der Luft in der Vorkammer. Dieses Vorglühen wird häufig insbesondere bei" Personen-

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kraftwagen als lästig empfunden; daneben brennen die Glühkerzen gelegentlich durch und geben Anlaß zu Ärger. Eine andere Starthilfe ist das Äthereinspritzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Motoren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie ohne besondere Starthilfe lediglich durch Andrehen aus kaltem Zustand gestartet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kebenraum wenigstens hinsichtlich seiner inneren Oberfläche aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens etwa o,öl, vorzugsweise von etwa 0,005 oder weniger cal/cm s grd besteht.

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit - Kohlenstoffstahl hat zum Vergleich beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von etwa o,l, hochlegierter Chromstahl eine solche von etwa o,o35 cal/cm s grd - aufgrund dieser geringen Wärmeleitfähigkeit also wird eine thermische Isolation der Nebenräume auf deren Innenseite erreicht und die Abkühlwirkung der Nebenraumwände auf die Kompressionserwärmung reduziert. Das Ergebnis ist, daß die Kompressionsendtemperatur von erfindungsgemäß ausgestatteten Vorkammer- oder Wirbelkammer-Motoren beim Kaltstart ohne weiteres hoch genug für eine Selbstzündung des Kraftstoffes liegt.

Die Nebenräume können zweckmäßigerweise mit einer Zirkonoxid-Schicht (Wärmeleitzahl etwa 0,005 cal/cm s grd) von vorzugsweise weniger als etwa 1 mm Schichtstärke beschichtet sein. Die Zirkonoxidschicht kann durch Aufspritzen aufgebracht werden.

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Aufgrund der wärmeisolierenden Beschichtung der Nebenräume ist nicht mit einem Anstieg der Temperatur in den tragenden Wandungsteilen der Nebenräume zu rechnen, da vorausgesetzt werden kann, daß die thermische Ankopplung der tragenden Nebenrautnwandungen an den Kühlkreislauf des Motors unverändert gleich ist; hingegen ist wärmezuführungsseitig ein größerer Wärmewideretand zu überwinden. Dies wird sich insgesamt in einer Reduzierung des Temperaturniveaus der besserleitenden tragenden Wandungsteile der Nebenräume auswirken.

Die Nebenräume sind meist als gesondertes Einsatzteil ausgebildet. Der erfinderische Zweck kann auch erreicht werden, wenn das Einsatzteil als Ganzes aus einem Werkstoff der genannten Art, vorzugsweise aus einem Sinterkeramikstoff besteht.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch den Zylinderkopfbereich eines Vorkammer-Dieselmotors und

Fig. 2 einen Vorkammer-Einsatz in vergrößerter Einzeldarstellung mit erfindungsgemäßer wärmeisolierender Innenbeschichtung.

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Bei dem ausschnittsweise dargestellten Vorkammer-Dieselmotor ist am Zylinderkopf 1 ein zweiteiliger Vorkammereinsatz 2/3 vorgesehen mit einer kugelförmigen Vorkammer 4 und einer halsförmigen Verbindung 5 zum Hauptbrennraum 6. An der Vorkammer ist das Einspritzventil 7 vorgesehen.

Zur Vermeidung einer allzu großen Wärmeabgabe der komprimierten Gase an die Wandungsteile des Vorkammereinsatzes 2/3 beim Kaltstart sind die Teile des Vorkammereinsatzes auf der Innenseite 9 mit einer Schicht 8 aus Zirkonoxid versehen, die einen großen Wärmewiderstand darstellt. Die Schicht kann etwa 1 mm stark sein.

Die in die Vorkammer hineinkomprimierte, sich durch die Kompression erwärmende Luft kann nur einen sehr kleinen Anteil der Kompressionswärme verlieren. Das Ergebnis ist, daß auch bei sehr kalten Motorteilen und bei kalter Ansaugluft die Kompressionsendtemperatur spätestens nach wenigen Kompressionsvorgängen so hoch liegt, daß sie für eine sichere Selbstzündung des eingespritzten Kraftstoffes ausreicht. Eine gesondere Starthilfe ist also entbehrlich.

Eine Wärmeisolierung der Nebenräume ist in dieser Hinsicht deswegen besonders wirkungsvoll, weil die in die Nebenräume ein£romende komprimierte Luft dort in starke Verwirbelung gebracht wird. Hierdurch entsteht eine sehr starke Zwangskonvektion und - bei dem hohen Wärmegefälle zwischen Luft und nichtisoliertem Nebenraum - ein sehr großer Wärmeüber-

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gang. Aufgrund der erfindungsgemäßen Wärmeisolierung wird das Wärmegefälle zwischen der konvektierten Luft und der Wandoberfläche sehr stark abgebaut, so daß ein nur kleiner Wärmeübergang entstehen kann.

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Claims (4)

1. 25G0G85

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   Ansprüche

   Selbstzündende Verbrennungskraftmaschxne mit je Hauptverbrennungsraum vorgesehenem Nebenraum (Wirbelkammer, Vorkammer), dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenraum (4, 5) wenigstens hinsichtlich seiner inneren Oberfläche (9) aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens etwa o,ol,
   vorzugsweise von etwa o,oo5 oder weniger cal/cm s grd
   besteht.
2. 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenraum wenigstens teilweise mit Zirkonoxid beschichtet ist (Schicht 8).
3. 3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (8) bis etwa 1 mm stark ist.
4. 4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, mit einem
   durch ein gesondertes Einsatzteil gebildeten Nebenraum, insbesondere eine Vorkammer, dadurch
   gekennzeichnet , daß das Einsatzteil als Ganzes aus einem Werkstoff der genannten Art, vorzugsweise aus einemjSinterkeramikstoff besteht.

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