DE3611799A1

DE3611799A1 - Hilfsbrennkammer

Info

Publication number: DE3611799A1
Application number: DE19863611799
Authority: DE
Inventors: Takio Kojima; Masato Nagoya Aichi Taniguchi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1985-04-08
Filing date: 1986-04-08
Publication date: 1986-10-16
Also published as: JPS61168846U

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Keramik-Hilfsbrennkammer und insbesondere eine Hilfsbrennkammer mit einem Düsenkörper, der auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise einem Diesel-Motor o.dgl. Gefestigt ist.

. Brennkraftmaschinen, die eine Hilfsbrennkammer ver- [aJ wenden, um eine Verbrennung in relativ kurzer Zeit abzuschließen, werden weit verbreitet eingesetzt, um der Forderung nach einer möglichst kleinen Ausführung und einer hohen Drehzahl zu genügen. In derartigen Brennkraftmaschinen ist es erforderlich, eine wärmebeständige Metallegierung als Material für den die Düse der Kammer bildenden Körper zu verwenden, da diese im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Solche wärmebeständige Metalle sind aufwendig bzw. teuer, was erhöhte Kosten hervorruft und eine begrenzte Verwendung verursacht.

Um in einer Hilfsbrennkammer für einen Dieselmotor o.dgl. dessen Verbrennungswirkungsgrad durch Wärmeisolierung desselben zu verbessern und um ein Schmelzen von einer hohen Temperatur ausgesetzten Teilen hiervon zu verhindern, wurden bereits Keramik-Hilfsbrennkammern mit überlegenen Eigenschaften hinsichtlich Wärmeundurchlässigkeit und Wärmefestigkeit untersucht und teilweise praktisch verwendet.

-I-

Keramik-Materialien haben jedoch den Nachteil, daß sie durch Wärmespannung leicht brechen und spröde bzw. brüchig sind. Um die Wärmespannung durch Verminderung der Temperaturgradienten herabzusetzen und um die durch die Montage bedingte Spannung zu verringern, wurde bereits eine in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung entwickelt. Bei dieser Vorrichtung ist ein Keramik-Düsenkörper 3 mit einer an dessen unterem Abschnitt angeformten Düse 2 an einem Zylinderkopf 1 über eine am oberen Abschnitt des Düsenkörpers 3 angeordnete Dichtung 5 angebracht. Ein Abstand 4 wird zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Keramik-Düsenkörper 3 aufrecht erhalten (vgl. auch JP-OS 59-200012).

Bei dieser Vorrichtung wird der Düsenkörper 3 eingeführt, nachdem die Dichtung 8 am Zylinderkopf 1 befestigt wurde, und daher kann die Seitenfläche des Düsenkörpers 3 direkt in Berührung mit dem Zylinderkopf 1 kommen. Tritt dieser Fall auf, so kann eine Wärmespannung durch lokale Wärmeabfuhr vom Düsenkörper 3 hervorgerufen werden. Weiterhin werden die Dichtung 5 und der Keramik-Düsenkörper 3 getrennt hergestellt, so daß irrtümlich das Anbringen der Dichtung 5 unterlassen werden kann.

Außerdem zeigen die Fig. 6 und 7 eine Kraftstoff-Einspritzdüse 6 und eine Glühkerze 7.

. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfs- A\ brennkammer zu schaffen, die die oben aufgezeigten Schwierigkeiten überwindet.

Diese Aufgabe wird bei einer Hilfsbrennkammer nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Mermale gelöst.

β·

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 13.

Bei der erfindungsgemäßen Hilfsbrennkammer ist eine ringförmige Dichtung auf den Keramik-Düsenkörper an dessen Schulterabschnitt integriert eingepaßt, und die Möglichkeit eines Kontakts zwischen dem Zylinderkopf und dem Düsenkörper wird vollständig vermieden, indem auf der Dichtung ein sich axial erstreckender Abschnitt vorgesehen wird.

Da die ringförmige Dichtung integriert auf den Schulteraoschnitt des Düsenkörpers eingepaßt ist, wird die Montage verDessert, und ein vorbestimmter Abstand kann zwischen dem Zylinderkopf und dem Düsenkörper aufrecht erhalten werden, während der Düsenkörper montiert wird.

Bei der vorliegenden Erfindung weist die Hilfsbrennkammer für Brennkraftmaschinen einen Zylinderkopf mit einer darin vorgesehenen Öffnung auf. Diese Öffnung hat eine Innenfläche. Die Hilfsbrennkammer umfaßt einen Keramik-Düsenkörper, der in der Öffnung vorgesehen ist und eine Außenfläche aufweist, die derart dimensioniert ist, daß sie in die Öffnung eingepaßt ist, während ein Aßstand zwischen der Außenfläche des Düsenkörpers und der Innenfläche der Öffnung beibehalten werden kann. Eine ringförmige Dichtung ist einstückig oder integriert auf die Außenfläche des Düsenkörpers eingepaßt, um den Raum bzw. Abstand zwischen der Innenfläche der Öffnung und der Außenfläche des Düsenkörpers abzuschließen .

ijh Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

■3-

Fig. 1 und 3 Längsschnitte zur Erläuterung der Montage der auf den Zylinderköpfen angebrachten Keramik-Düsenkörper nach der Erfindung, 5

Fig. 2 und 4 jeweils Teildarstellungen in Perspektive zur Erläuterung des Aufbaus der bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 verwendeten Dichtungen,
10

Fig. 5 und 6 perspektivische Darstellungen von Beispielen anderer, bei der vorliegenden Erfindung verwendbarer ringförmiger Dichtungen und

Fig. 7 einen Längsschnitt eines auf einem Zylinderkopf angebrachten herkömmlichen Keramik-Düsenkörpers

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1. Eine Kraftstoff-Einspritzdüse 6 und eine Glühkerze 7 sind in den oberen Abschnitt der Hilfsbrennkammer im Zylinderkopf 1 eingeführt. Im unteren Abschnitt des Zylinderkopfes 1 ist eine Keramik-Düsenkörper 3 mit einer Düse 2 in dessen unterem Teil befestigt. Eine ringförmige Dichtung 5R ist einstückig oder "integriert" auf den Schulterabschnitt eingepaßt und in einen Bereich zwischen dem Abschnitt des Zylinderkopfes 1 und dem die Hilfskammer festlegenden Düsenkörper 3 eingeführt. Ein Abstand 4 wird zwischen dem Düsenkörper 3 und dem Zylinderkopf 1 aufrecht erhalten. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat die hier verwendete ringförmige Dichtung 5R einen in ihrem oberen Abschnitt nach außen offenen U-förmigen Querschnitt mit einem sich axial erstreckenden Flanschteil 5L, so daß der notwendige Abstand 4 bedingungslos zwischen dem Keramik-Düsenkörper 3 und dem Zylinderkopf 1 aufrecht erhalten werden kann.

V M)-

Eine Hilfsbrennkammer mit dem oben Geschriebenen Aufbau wurde tatsächlich unter vollem Lastbetrieb für 100 Stunden geprüft, und in dem die Keramik-Hilfsbrennkammer umgebenden Metall oder in der Dichtung konnte kein ungewöhnlicher Zustand festgestellt werden.

Das Dichtungsmaterial kann SUS 631 oder jede andere

wärmebeständige oder -feste Metallegierung sein. 10

In Fig. 3 ist der Keramik-Düsenkörper 3 so gestaltet, daß er einen größeren Durchmesser an seinem unteren Anschnitt und einen kleineren Durchmesser an seinem oberen Abschnitt aufweist. Der Düsenkörper 3 hat zwei ringförmige Dichtungen 5R, die einstückig oder "integriert" auf dem oberen und unteren Schulterabschnitt angebracht sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die Dichtungen wirksam dafür, eine Neigung des Düsenkörpers zu verhindern. Im übrigen sind in Fig. 3 einander entsprechende Teil mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen, so daß von einer näheren Erläuterung abgesehen werden kann.

Jede der hier verwendeten ringförmigen Dichtungen hat einen nach innen gebogenen, P-förmigen Querschnitt einschließlich eines sich axial erstreckenden FlanschaDschnitts 5L, so daß der notwendige Abstand oder Raum 4 bedingungslos zwischen dem Keramik-Düsenkörper 3 und dem Zylinderkopf 1 aufrecht zu erhalten ist. 30

Eine Hilfsbrennkammer mit dem oben erläuterten Aufbau wurde in einem realen Betrieb unter vollem Lastzustand für 100 Stunden geprüft, und in dem die Keramik-Hilfsbrennkammer umgebenden Metall oder in den Dichtungen konnte kein ungewöhnlicher Zustand festgestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine Dichtung 5R, die am unteren Ende des sich axial erstreckenden Einpaßabschnitts der Dichtung mit Aussparungen oder Kerben C versehen ist, um so die oben aufgezeigten Vorteile mit geringerem Aufwand zu erhalten und die Handhabbarkeit beim Einpassen des Düsenkörpers zu verbessern.

Fig. 6 zeigt eine Dichtung 5R, die aus einer Metallplatte hergestellt ist, indem die äußeren und inneren Abschnitte eines Rings abgetrennt werden, so daß die Dichtung gegenüber derjenigen von Fig. 5 im Aufwand weiter vermindert werden kann, obwohl die gleichen Vorteile, wie oben beschrieoen, zu erzielen sind.

Bei der vorliegenden Erfindung ist (sind), wie oben erläutert, die ringförmige (n) Dichtung (en) einstückig oder "integriert" auf den (die) Schulterabschnitt(e) des Keramik-Düsenkörpers eingepaßt, der in seiner Wärmefestigkeit hervorrangede Eigenschaften hat. Somit ist es möglich, die Montage des Düsenkörpers auf den Zylinderkopf für eine Massenfertigung zu vereinfachen, zu verhindern, daß die Dichtung beim Zusammenbau irrtümlich vergessen wird, und auf einfache und genaue Weise einen notwendigen Abstand zwischen dem Düsenkörper und dem Zylinderkopf aufrecht zu erhalten.

Claims

Hilfsbrennkammer

Patentansprüche

Hilfsbrennkammer für Brennkraftmaschine, wobei die

Kammer derart angeordnet ist, daß sie in einer Öffnung im Zylinderkopfs befestigbar ist und die Öffnung eine Innenfläche aufweist, gekennzeichnet durch

einen in der Öffnung vorgesehenen Keramik-Düsenkörper

(3), der eine Außenfläche aufweist, die derart dimensioniert ist, daß er in die Öffnung einpaßbar ist, während ein Abstand (4) zwischen der Außenfläche und der Innenfläche aufrecht erhalten wird, und

eine ringförmige Dichtung (5R), die einstückig oder integriert auf die Außenfläche eingepaßt ist, um den Abstand zwischen der Innenfläche und der Außenfläche abzudichten.
2. Hilfsbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (5R) einen sich axial erstreckenden und einen Teil der Außenfläche des Düsenkörpers (3) bedeckenden ersten Abschitt (5L) und einen sich vom ersten Abschnitt (5L) erstreckenden zweiten Abschnitt aufweist, der

einen U-förmigen Querschnitt hat, welcher sich nach außen zur Innenfläche der Öffnung öffnet.
3. Hilfsorennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung einen P-förmigen Querschnitt hat, der bezüglich der Außenfläche nach innen gebogen ist und einen einen Teil der Außenfläche bedeckenden und sich axial erstreckenden

Abschnitt umfaßt.
4. Vorrichtung zur Festlegung einer Hilfsbrennkammer, wobei die Vorrichtung innerhalb einer Öffnung im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet

ist und der Zylinderkopf eine kreisförmige Öffnung mit einer Innenfläche aufweist, gekennzeichnet durch

einen in der Öffnung vorgesehenen Keramik-Düsenkörper (3), der eine Außenfläche einschließlich

eines zylinderförmigen Manteloberflächenabschnitts und eines sich an einem Ende radial erstreckenden Ooerflächenabschnitts aufweist, um eine Schulter zu bilden, wobei der Düsenkörper (3) derart dimensioniert ist, daß ein Abstand (4) zwischen der Außenfläche und der Innenfläche besteht, und eine ringförmige Dichtung (5R), die einstückig oder integriert auf den zylinderförmigen Mantel-Oberflächenabschnitt neben der Schulter eingepaßt ist,

um den vorgesehenen Abstand (4) abzudichten. 30
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung einen sich axial erstreckenden ersten Abschnitt, der einen Teil des Mantel-Oberflächenabschnitts bedeckt, und einen zweiten Abschnitt mit U-förmigem Querschnitt aufweist, der sich vom ersten Abschnitt aus erstreckt

und nach außen zur Innenfläche der Öffnung öffnet, und daß der zweite Abschnitt einen Teil des sich radial erstreckenden Oberflächenabschnitts bedeckt. 5
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung einen P-förmigen Querschnitt hat, der bezüglich der zylinderförmigen Mantelfläche nach innen gebogen ist und einen sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist, welcher einen Teil des zylinderförmigen Mantel-Oberflächenabschnitts bedeckt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß die ringförmige Dichtung einen sich radial erstreckenden Abschnitt und einen sich axial erstreckenden und einen Teil des zylinderförmigen Mantel-OberflächenaJDschnitts bedeckenden Abschnitt aufweist, und daß der sich axial erstreckende Abschnitt mehrere darin vorgesehene beabstandete Aussparungen (C) aufweist.
8. Vorrichtung zur Festlegung einer Hilfsbrennkammer für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit einer darin vorgesehenen kreisförmigen Öffnung, die eine Innenfläche aufweist,
gekennzeichnet durch

einen in der Öffnung vorgesehenen Keramik-Düsenkörper (3), der einen unteren zylinderförmigen Außenflächenabschnitt und einen oberen zylinderförmigen Außenflächenabschnitt aufweist, wobei der untere Abschnitt einen größeren Durchmesser als der obere Abschnitt hat, um eine erste Schulter zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt zu bilden, der weiterhin eine sich radial erstreckende Oberfläche an einem Ende aufweist, um eine zweite Schulter zu

bilden, und der derart dimensioniert ist, daß ein Abstand (4) zwischen dem oberen und dem unteren Außenflächenabschnitt des Düsenkörpers und der .. Innenfläche der kreisförmigen Öffnung vorhanden ist, eine erste ringförmige Dichtung (5R), die einstückig oder integriert auf den unteren zylinderförmigen Außenflächenabschnitt an der ersten Schulter eingepaßt ist, und

eine zweite ringförmige Dichtung (5R), die einstückig oder integriert auf den oberen zylinderförmigen Außenflächenabschnitt an der zweiten Schulter eingepaßt ist, so daß die erste und die zweite ringförmige Dichtung (5R) den vorhandenen Abstand (4) abdichten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ringförmige Dichtung einen P-förmigen Querschnitt hat, der bezüglich der unteren Außenfläche nach innen gebogen ist, daß die erste Dichtung einstückig auf die erste Schulter eingepaßt ist, und daß die zweite ringförmige Dichtung einen P-förmigen Querschnitt aufweist, der bezüglich der oberen Außenfläche nach innen gebogen ist und einen sich axial erstreckenden Abschnitt hat, welcher einen Teil der oberen Außenfläche bedeckt.
10. Düsenkörper für Hilfsorennkammer einer Brennkraftmaschine ,

gekennzeichnet durch

ein Keramikbauteil mit einer zylinderförmigen Mantelfläche und einer sich radial erstreckenden und eine Schulter bildenden Oberfläche an einem Ende, und einer ringförmigen Dichtung, die einstückig oder integriert auf die zylinderförmige Mantelfläche neben der Schulter eingepaßt ist.
11. Düsenkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen sich axial erstreckenden ersten Abschnitt, der einen Teil der zylinderförmigen Mantelfläche bedeckt, und einen sich vom

ersten Abschnitt aus erstreckenden zweiten Abschnitt aufweist, der einen U-förmigen Querschnitt hat, welcher sich nach außen von der zylinderförmigen Mantelfläche öffnet.
10
12. Düsenkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen P-förmigen Querschnitt hat, der bezüglich der sich radial erstreckenden Fläche nach innen gebogen ist und einen sich axial erstreckenden Anschnitt umfaßt, welcher einen Teil der zylinderförmigen Mantelfläche bedeckt.
13. Düsenkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen sich radial erstreckenden Abschnitt und einen sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist, welcher einen Teil der zylinderförmigen Mantelfläche bedeckt, und daß der sich axial erstreckende Abschnitt mehrere darin beabstandete Aussparungen (C) aufweist.