DE3529769A1 - Waermeschutzplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeschutzplatte zur Anord­ nung zwischen dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, insbesondere Kammerdieselmotoren, und dem Düsenhalter ei­ ner Einspritzdüse, bestehend aus einem zwischen dem Zylin­ derkopf und dem Düsenhalter axial eingespannten äußeren, ringförmigen Abschnitt und einem mit dem ringförmigen Ab­ schnitt verbundenen inneren Ringflansch, der mit seinem freien inneren Ende im Bereich der Einspritzdüsenöffnungen am Düsenhalter etwa dichtend anliegt.

Die Wärmeschutzplatte dient dazu, einerseits die Ein­ spritzdüse vor Wärme zu schützen und zum anderen als Ab­ dichtung zwischen dem Einspritzdüsenhalter und dem Zylin­ derkopf. Diese Schutzplatten sind leicht gewölbt ausgebil­ det zur besseren Aufnahme der Wärmespannungen bzw. zur Er­ zielung einer Vorspannung, die auch beim Motorbetrieb und damit verbundener Erwärmung erhalten bleibt.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Wärme­ schutzplatten als dickwandige Scheiben zu gestalten. Im Außenbereich - dem Einspritzdüsenhalter abgewandt - befin­ det sich der Sitz für die Wärmeschutzplatte mit ei­ ner zylindrischen Ausnehmung versehen, die ungefähr bis zur halben Plattenstärke reicht. Dieser Mittelbereich ist von der Sitzfläche im Zylinderkopf aus gesehen nach innen leicht konisch eingezogen jedoch innerhalb der Platten­ stärke) bleibend. Ein solches Ausführungsbeispiel ist dar­ gestellt im Werkstatthandbuch 291 1909 für den Deutz-Motor FL 413 FW im Kapitel 7, S. 146 a, Bild 7-42.

Aus Festigkeitsgründen muß eine gewisse Wandung (Material­ stärke im Zylinderkopf im Bereich der Auflagefläche der Wärmeschutzplatte vorhanden sein. Das Abstandsmaß zwischen der Einspritzdüse und der Brennkammer wird weiter durch die Dicke der Wärmeschutzplatte und das Maß der Einspritz­ düsenspannmutter vergrößert. Es ergibt sich dadurch ein festes Abstandsmaß zwischen der Austrittsöffnung der Ein­ spritzdüse und der Brennkammer. Es entsteht daher das Pro­ blem, daß bei vielen Motoren die Einspritzdüse nicht genü­ gend nahe an den Brennraum bzw. die Brennkammer herange­ führt werden kann und Einspritzdüsen mit einer diesen Um­ stand berücksichtigenden Strahlgeometrie eingesetzt werden müssen. Außerdem vergrößert sich der Zündverzug.

Weiter entstehen hohe Spaltverluste aufgrund einer notwen­ digen großen Toleranz zwischen dem Einspritzdüsenhalter und der Wärmeschutzplatte, die den schädlichen Raum ver­ größern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärme­ schutzplatte zu schaffen mit der die Verbrennungsgeräusche verringert werden sowie der schädliche Raum und damit der Zündverzug vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere Ringflansch an einem Ende eines zylindrischen Ver­ längerungsabschnitts befestigt ist, der sich in axialer Richtung vom Düsenhalter wegweisend und mit seinem anderen Ende am äußeren ringförmigen Abschnitt anschließt. Diese Anordnung und die damit verbundene tiefere Einspritzdüsen­ position bewirkt, daß die Düsenspitze bis auf wenige Mil­ limeter an die Vor- oder Wirbelkammer herangeführt wird. Durch die veränderte Einspritzdüsenposition wird der fein­ zerstäubte und zündfähige Kraftstoff näher an die im Brennraum rotierende verdichtete heiße Verbrennungsluft herangeführt. Hierdurch stellt sich ein weiterer Vorteil ein, denn damit wird eine Verringerung der Zeit zwischen Einspritzbeginn und Verbrennungsbeginn erreicht, der Zünd­ verzug verringert sich. Als weitere positive Wirkung stellt sich ein hörbar weicherer und damit geräuschärmerer Motorlauf ein. Außerdem wird das typische Verbrennungsge­ räusch "Nageln" bei der Motorbeschleunigung verringert.

Die weiter in die Brennraumkammer ragende Einspritzdüse gestattet die Verwendung von Düsen mit einer freien Geome­ trie des Düsenstrahles. Die Einspritzdüse braucht damit nicht auf den Abstand zwischen der Auflage der Wärme­ schutzplatte und der Brennkammer abgestimmt zu werden.

Eine Wärmeschutzplatte nach dem Erfindungsgedanken läßt sich auch durch einfache Nacharbeit im Zylinderkopf nach­ träglich einbauen, d. h. bereits gebaute Motoren sind da­ mit nachrüstbar. Die Lage des Auflagesitzes der Wärme­ schutzplatte bleibt dabei unverändert. Lediglich für den zylindrischen Verlängerungsabschnitt der Wärmeschutzplat­ te muß die Bohrung im Zylinderkopf örtlich vergrößert wer­ den. Eine Senkung des Verbrennungsgeräusches läßt sich so mit relativ einfachen Maßnahmen im nachhinein erzielen.

Die Ausgestaltung der Wärmeschutzplatte ist variabel. Ab­ gestimmt auf die spezielle Brennraumgestaltung kann jeder Brennkraftmaschine eine passend ausgeführte Wärmeschutz­ platte angepaßt werden. Diese Möglichkeit erlaubt ein Op­ timum an Abstimmung zwischen Brennkammer und Einspritzdüse.

Als weiterer Vorteil dieser speziellen Wärmeschutzplatte zählt die Möglichkeit der Verwendung von Serien-Zapfenein­ spritzdüsen, da diese fast unmittelbar bis in die Brenn­ kammer hineinreichen. Durch diese Möglichkeit erspart man dem Anwender Abstimmversuche zur Findung der geeignetsten Düsenbestückung für die vorgegebene Brennkammer bzw. den Mehraufwand und die Mehrkosten für die Anfertigung spe­ zieller Enspritzdüsen.

Weiter wird in vorteilhafter Weise eine Verminderung der Spaltverluste erreicht. Die aus Toleranzgründen erforder­ lichen Spalte zwischen der Einspritzdüse im Düsenhalter und der Wärmeschutzplatte können nach diesem Erfindungsge­ danken wesentlich kleiner gehalten werden. Der volumen­ schädliche Raum wird außerdem verkleinert durch die Ab­ standsminderung zwischen Einspritzdüse und Brennraum. Die Gemischbildung verbessert sich dadurch anteilmäßig. Nütz­ lich ist weiter die Kraftstoffverbrauchssenkung besonders bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnun­ gen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeschutzplatte im Schnitt,

Fig. 2 die Lage der Wärmeschutzplatte im Zylinderkopf in einer Schnittdarstellung.

Die einteilige Wärmeschutzplatte nach dem Erfindungsgedan­ ken in Fig. 1 kann vereinfacht als dickwandige Scheibe mit gezielten, örtlichen Ausnehmungen betrachtet werden. Die Wärmeschutzplatte 1 besteht aus den Segmenten:
1′ - äußerer ringförmiger Abschnitt
1′′ - zylindrischer Verlängerungsabschnitt
1′′′ - innerer Ringflansch.

Der äußere ringförmige Abschnitt 1′ ist gekennzeichnet durch den Größtdurchmesser A der Wärmeschutzplatte 1 und besitzt mit der Ringfläche 6 eine Auflage für den Düsen­ halter 14 (Fig. 2). Die Größe der Ringfläche 6 wird be­ stimmt durch das Differenzmaß der Kreisflächen mit den Durchmessern A und C. In der Außenkontur zeigt der äußere ringförmige Abschnitt 1′ mit der Stärke G auf der der Ringfläche 6 abgewandten Seite die Fase 4, die zum besse­ ren Einführen der Wärmeschutzplatte 1 die in Fig. 2 ge­ zeigte Zylinderkopfbohrung J dient. Die Auflage der Wärme­ schutzplatte 1 in der Zylinderkopfbohrung J ist mit 2 ge­ kennzeichnet. Die Größe der Auflage 2 stellt sich ein durch das Differenzmaß der Kreisflächen mit dem Durchmes­ ser A reduziert um die Fase 4 und dem Durchmesser B. Der zylindrische Verängerungsabschnitt 1′′ schließt sich in der dargestellten Wärmeschutzplatte 1 dem Abschnitt 1′ ausgehend von der Fläche 2, mit dem Innendurchmesser C und dem Außendurchmesser B, wodurch sich die Wandstärke H er­ gibt. Am äußeren Übergang der Abschnitte 1′ zu 1′′ be­ findet sich in der Fläche 2 liegend die Hohlkehle 3 zur Spannungsentlastung. Die größte Wanddicke der Wärmeschutz­ platte 1 ist mit F gekennzeichnet und setzt sich zusammen aus den Wandstärken der Abschnitte 1′ und 1′′. Gegenüber der Ringfläche 6 liegt die Fläche 5, an deren äußeren Übergängen im Außendurchmesser B die Fase 8 angebracht ist. Zur Mittelachse der Wärmeschutzplatte 1 schließt sich dem Abschnitt 1′′ der Ringflansch 1′′′ an, der mit Ausnahme der Übergänge im Bereich der Radien 9 und 10 die Wandstär­ ke H besitzt. Der Ringflansch 1′′′ ist von der Fläche 5 ausgehend leicht konusartig nach innen gezogen bis zum Maß K. Auf der Gegenseite der Seite zum Düsenhalter befindet sich in der Ringflanschmitte die Auflage 7 für die Ein­ spritzdüse 13, siehe Fig. 2. Die Fläche der Auflage 7 wird bestimmt durch die Durchmesser D und E, wobei D den Größt­ durchmesser kennzeichnet und mit E die Innenbohrung be­ zeichnet ist.

In Fig. 2 ist die Lage der Wärmeschutzplatte 1 in der Boh­ rung J im Zylinderkopf 11, der nur angedeutet gezeichnet ist, im Schnitt dargestellt. Deutlich erkennbar ist die nahe zur Brennkammer angeordnete Einspritzdüse 13, durch die besondere Form der Wärmeschutzplatte 1 nach dem Erfin­ dungsgedanken. 14 zeigt den Düsenhalter. Das Kleinstmaß I zwischen der Auflage 15 im Zylinderkopf 11 und der Brenn­ kammer 12 ist identisch mit der Anordnung der früher ver­ wendeten Wärmeschutzplatte. Die Lage der Einspritzdüse 14 verdeutlicht, daß die Einspritzung ungehindert ohne Über­ brückung eines Abstandes von der Brennkammer 12 erfolgen kann.

Claims (2)

1. Wärmeschutzplatte zur Anordnung zwischen dem Zylin­ derkopf einer Brennkraftmaschine, insbesondere Kammerdie­ selmotoren, und dem Düsenhalter einer Einspritzdüse, be­ stehend aus einem zwischen dem Zylinderkopf (1) und dem Düsenhalter (14) axial eingespannten äußeren, ringförmi­ gen Abschnitt (1′) und einem mit dem ringförmigen Ab­ schnitt (1′) verbundenen inneren Ringflansch (1′′′), der mit seinem freien inneren Ende (7) im Bereich der Ein­ spritzdüsenöffnungen am Düsenhalter (14) etwa dichtend an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringflansch (1′′′) an einem Ende eines zylindrischen Verlängerungsabschnittes (1′′) befestigt ist, der sich in axialer Richtung vom Dü­ senhalter wegweisend mit seinem anderen Ende am äußeren ringförmigen Abschnitt (1′) anschließt.

2. Wärmeschutzplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Abschnitt (1′) und der zy­ lindrische Verlängerungsabschnitt (1′′) unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen.