DE2458460A1

DE2458460A1 - Dichtung

Info

Publication number: DE2458460A1
Application number: DE19742458460
Authority: DE
Inventors: Yoshitoku Iizuka; Soichi Nakano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1975-06-26
Also published as: GB1493404A; AU7568974A; CH578700A5; CS198155B2; CA986154A; JPS5130220B2; AR207965A1; DD118154A5; BE823157A; DE2458460B2; JPS5088454A; AU499619B2; FR2253955B1; SE417999B; SE7415490L; BR7410363D0; NL7416038A; US3924863A; IT1024392B; ES432755A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XPR

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA, 27-8, 6-chome, Jingumae,
Shibuya-ku, Tokio, 150 / Japan

Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die Verbindung zwischen einem relativ heißen und einem relativ kalten Körper, in der ein Flüssigkeitskanal vorgesehen ist. Eine derartige Dichtung wird insbesondere bei Brennkraftmaschinen eingesetzt.

Es wurde bereits eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasreaktionsgerät entwickelt, welches die Abgase von dem oder jedem Zylinder aufnimmt und in dem eine Oxidation unverbrannter Kohlenwasserstoffe der Abgase fortgesetzt werden kann. Die in dem Reaktionsgerät beim Betrieb durch die-fortgesetzte Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe erzeugte Wärme tritt zusätzlich zu der bereits in den Abgasen vorhandenen Vl.ärme auf, wodurch das Reaktionsgerät und die Abgasleitungen mit von der Maschine ausgehenden Abgaskanälen sehr heiß werden können. Der Zylinderkopf der Maschine ist relativ kühl, da er mit Kanälen für das Kühlmittel versehen ist. Eine Dichtung zwischen dem Zylinderkopf und

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den Abgasleitungen wird beim Betrieb großen Temperatur-, unterschieden zwischen ihren beiden Seiten ausgesetzt. Der beachtliche Temperaturunterschied, der sich während des Maschinenbetriebs entwickelt, verursacht auf der einen Seite der Dichtung eine größere Ausdehnung als auf der anderen. Eine wiederholte unterschiedliche Ausdehnung, die zwischen dem Kaltstart und der Vollbelastung auftritt, und der umgekehrte Effekt, der beim Abschalten und Abkühlen der Maschine auftritt, kann eine "Auflösung" und Trennung der einzelnen Schichten der Dichtung zur Folge haben, wodurch unerwünschter Gasaustritt auftreten kann.

Gemäß der Erfindung ist nun eine Dichtung vorgesehen, . die aus einer ersten Lage aus wärmeisolierendem Material, einer zweiten Lage aus einem Metall mit relativ hohem thermischem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf der einen Seite der ersten Lage und einer dritten Lage aus einem Metall mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf der anderen Seite der ersten Lage besteht, wobei alle Lagen mit aufeinander ausgerichteten öffnungen versehen sind, die zumindest einen durch die Dichtung verlaufenden Kanal bilden.

Eine solche Anordnung verringert die unterschiedliche Ausdehnung und Zusammenziehung zwischen den Metallplatten, die die beiden Oberflächen der Dichtung bilden. Wenn die Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und den Abgasleitungen einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, so besteht die an dem relativ kühlen Zylinderkopf liegende Seite aus dem Metall mit relativ hohem thermischem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium. Die auf der anderen Seite der Dichtung vorhandene Metall-

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schicht, die die heiße Leitung berührt, besteht aus dem Metall mit relativ niedrigem thermischem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Stahl oder Edelstahl.

Vorteilhaft ist der oder jeder Kanal an seiner Einfassung mit einem Metallkranz versehen, um eine Trennung
der einzelnen Lagen im Bereich der öffnungen zu verhindern. Eine besonders vorzugsweise Form der Dichtung hat mehr als einen Kanal, wobei der Kranz für die Einfassung eines der Kanäle aus einem Metall mit relativ hohem
thermischem Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Kranz an der Einfassung eines anderen Kanals aus einem Metall mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. Beim Einsatz einer solchen Dichtung kann eine
relativ heiße Flüssigkeit durch den Kanal geführt werden, der die Einfassung mit" dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten hat, und eine relativ kühle Flüssigkeit
kann durch den Kanal geführt werden, der die Einfassung mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten hat. Auf diese Weise können die Spannungen der Einfassungen verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf eine
Dichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt 2-2 aus Fig. 1, . ·

Fig. 3 den Schnitt 3-3 aus Fig. 1 und

Fig. 4 eine teilweise gebrochene Schnittdarstellung
einer Brennkraftmaschine, die mit einer Dichtung nach Fig. 1 bis 3 ausgerüstet ist.

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In den Figuren ist eine Dichtung G dargestellt, die durch Befestigung einer Metallplatte auf einer Seite einer Platte 1 aus Asbest oder einem anderen wärmeisolierenden Material und durch Befestigung einer Metallplatte 3 auf der anderen Seite der Platte 1 hergestellt ist. Die Metallplatte 2 ist aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Metall gefertigt, welches einen relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, während die Metallplatte 3 aus Stahl, Edelstahl oder einem anderen Material besteht, welches einen vergleichsweise niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Die in Fig. 1 gezeigte Dichtung kann an der Verbindungsstelle zwischen einem wassergekühlten Zylinderkopf 12 und einer Verzweigungsleitung M einer Brennkraftmaschine angeordnet sein, die in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Brennkraftmaschine 11 hat mehrere Hauptverbrennungskammern 13, die jeweils mit einer HiIfsverbrennungskammer 14 über einen Flammkanal I5 verbunden sind. Während des Ansaughubes des Kolbens wird ein mageres Gemisch durch einen Hauptvergaser (nicht dargestellt) an die Hauptverbrennungskammer 13 über einen Haupteintrittskanal I7 und ein Haupteintrittsventil 20 geliefert.. Gleichzeitig wird ein fettes Gemisch mit einem Hilfsvergaser (nicht dargestellt) in die HiIfsverbrennungskammer 14 über einen Hilfseintrittskanal 18 und ein Hllfseintrittsventil 21 geliefert. Am Ende des Kompressionshubes zündet eine Zündkerze l6 das Gemisch in der HiIfsverbrennungskammer 14 und verursacht einen Flammenstrahl durch den Flammkanal I5 hindurch, der das Gemisch in der Hauptverbrennungskammer I3 zündet. Da nur eine kleine Menge des fetten Gemische, verglichen mit der großen Menge des mageren Gemischs, zuge-

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führt wird, ist das gesamte Mischungsverhältnis magerer als der stöchiometrische Wert.

Eine Verzweigungsleitungsanordnung M ist an dem Zylinderkopf 12 befestigt und umfaßt Haupteintrittskanäle 22, Hilfseintrittskanäle 23 und Abgaskanäle 24. Die Kanäle 24 sind in einem Abgasgehäüse 24a angeordnet. Gewindebefestigungen 10a dienen zur Haltung der Dichtung G zwischen den Flächen 12a des Zylinderkopfes 12 und der Fläche Ma der Verzweigungsleitungsanordnung M. Diese Gewindebefestigungen .verlaufen durch die öffnungen 10 in der Dichtung G.

Die Dichtung G ist so angeordnet, daß die Metallplatte mit dem höheren Ausdehnungskoeffizienten an der Kontaktfläche 12a des Zylinderkopfes 12 liegt und die Metallplatte J mit dem niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten die Kontaktfläche Ma der Verzweigungsleitungsanordnung M berührt.

In dem Abgasgehäuse 24a ist eine Kammer 26 angeordnet, die eine Expahsionskammer oder ein Reaktionsgerät 25 bildet. Die Kammer 26 empfängt heiße Abgase, die durch den jeweiligen Abgaskanal 24 zugeführt werden. Unverbrannte Bestandteile der Abgase brennen in der Reaktionskammer 25, bevor sie in die Atmosphäre durch eine Abgasleitung 27 und einen nicht dargestellten Sehalldämpfer abgegeben werden. Eine hohe Temperatur entwickelt sich in der Reaktionskammer 25, da die heissen Abgase unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, die in der überschüssigen Luft oxidieren und die Temperatur erhöhen. Überschüssige Luft ist vorhanden, da das den Verbrennungskammern zugeführte Gesamtgemisch

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magerer als das stöchiometrische Gemisch ist.

Da die eine hohe Temperatur führenden Abgase in die Abgaskanäle 24 strömen und da die unverbrannten Bestandteile den Verbrennungsprozeß in der Reaktionskammer 25 fortsetzen, wird die Einlage 26, die die Außenwandung der Reaktionskammer 25 bildet, auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt. Auf diese Weise wird ein beachtlicher Temperaturunterschied zwischen den Kontaktflächen 12a und Ma auf den.beiden Seiten der Dichtung G erzeugt. Da jedoch die Metallplatte 2 aus Kupfer oder einem anderen Metall mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht und die Fläche 12a des relativ kühlen Zylinderkopfes 12 (der wassergekühlt ist) berührt, und da die Metallplatte 5 ^aus Stahl oder einem anderen Material mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten die Kontaktfläche Ma des heißen Abgassystems berührt, wird der Unterschied der thermischen Ausdehnung auf den beiden Seiten der Dichtung G minimal gehalten. Wenn die Metallplatten und J5 der Dichtung G aus ein und demselben Material bestehen würden, so würde sich die Metallplatte nahe der relativ heißen Leitungsanordnung M stärker ausdehnen als die Platte nahe dem relativ kühlen Zylinderkopf 12. Eine solche unterschiedliche Wärmeausdehnung würde eine schädliche Auswirkung auf die Dichtung G haben, da eine Trennung oder eine Auflösung zwischen den Metallplatten 2 und 3 und der wärmeisolierenden Platte 1 und ein damit verbundener Gasaustritt zwischen den Platten auftreten würde.

Die Dichtung G ist mit Haupteintrittsöffnungen 4 und Hilfseintrittsöffnungen 5 versehen, die auf die Haupteintrittskanäle I7 und die Hilfseintrittskanäle 18

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des Zylinderkopfes 12 ausgerichtet sind. Die Dichtung G hat ferner Abgasöffnungen 6, die auf die Austrittskanäle 19 des Zylinderkopfes 12 ausgerichtet sind. Die Eintrittsöffnungen 4 und 5 der Dichtung G sind ferner auf die Haupteintrittskanäle.22 und die Hilfseintrittskanäle 23 der Leitungsanordnung M ausgerichtet. Die Austritt soff nungen 6 in der Dichtung G sind ferner auf die Austrittskanäle 24 ausgerichtet, die zur Reaktionskammer 25 führen.

Einfassungen 7 und 8 aus Kupfer oder einem anderen Material eines vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten umgeben den Rand der Haupteintrittsöffnungen 4 und der Hilfseintrittsöffnungen 5. Einfassungen 9 aus Stahl oder einem anderen Material mit vergleichsweise niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten umgeben den Umfang der Austrittsöffnungen 6. Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Einfassungen durch thermische Spannungen gering gehalten werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Dichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lage aus einem wärmeisolierenden Material, eine zweite, darunter angeordnete Lage aus einem Metall mit relativ hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine dritte, darüber angeordnete Lage aus einem Metall mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgesehen sind und daß alle Lagen zu einem Dichtungskörper miteinander verbunden und mit aufeinander ausgerichteten Öffnungen versehen sind, die zumindest einen durch die Dichtung verlaufenden Kanal bilden.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage aus Kupfer besteht.

J5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage aus Aluminium besteht.

4. Dichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3# dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lage aus Stahl besteht.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Lage aus Edelstahl besteht.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Kanal mit einer Metalleinfassung versehen ist.

7. Dichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle vorgesehen sind, von denen minde-

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stens einer eine Einfassung aus einem Metall mit relativ hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und mindestens ein weiterer eine Einfassung aus einem Metall mit relativ niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.

8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Abdichtung der Verbindung eines Zylinderkopfes mit einer Mehrfachleitungsanordnung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Austrittskanal vorgesehen ist, der zu einer Reaktionskammer führt.

9. Dichtung nach Anspruch ¹J und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrfachleitungsanordnung mit zumindest einem Eintrittskanal vorgesehen ist und daß eine Einfassung aus einem Metall mit relativ hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten für den Austrittskanal vorgesehen 1st.

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