DE2729218A1

DE2729218A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2729218A1
Application number: DE19772729218
Authority: DE
Inventors: Herbert Gasthuber; Guenther Haefner; Willi Mueller; Viktor Dipl Ing Pfeffer; Eggert Dipl Ing Tank
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1979-01-04

Description

Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die für ihre von den Brenngasen beaufschlagten Bereiche zumindest teilweise mit einer wärmedämmenden Abdeckung versehen ist, welche bei zumindest zweischichtiger Ausbildung eine dünnwandige metallische Deckschicht und eine durch diese abgeschirmte, dahinterliegende Isolierschicht umfaßt.
Bei aus der Literatur bekannten Ausbildungen von Brennkraftmaschinen dieser Art (z. B. DT-PS 566 737) ist die m-tallische Deckschicht durch Blecheinsätze gebildet, welche einen Luftspalt als Isolierschicht abgrenzen.
Aufgrund dessen, daß die Deckschichten bei derartigen Lösungen verhältnismäßig grcßflächig nicht abgestützt sein können, müssen sie, um die Gasdruckkräfte aufnehmen zu können, vergleichsweise dick ausgebildet werden. Dies hat funktionell zur Folge, daß die Wärmespeicherkapazität der Deckschicht verhältnismäßig groß ist. Die Deckschicht mit ihrer relativ hohen Wärme eindringzahl kann deswegen in ihrem Oberflächentemperaturverlauf den Gastemperaturen während des Prozessen ii wesentlichen nicht folgen und nicht lastabhängig eine mittlere Temperatur an. Diese mittlere Temperatur läßt sich aber bei dickeren Deckschichten im Zusammenwirken mit der dahinterliegenden Iuolierschicht nur für einen Lastbereich auf das gewünschte Niveau einstellen, d. h., daß beispielsweise bei richtiger Einstellung für den Teillastbereich das Temperaturniveau für den Vollastbereich zu hoch ist und Nachteile für die Füllung bzw. bein Ottomotor auch die Gefahr von Glühzündungen mit sich bringt.
Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden werden, und es wird hierzu gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Deckschicht folienartig auszubilden, und zwar bei Abstützung über die Isolierschicht zumindest in Druckriohtung. Bei einer derartig dünnen Deckschicht verfügt diese über eine so geringe Wärmespeicherkapazität, daß sie den Temperaturverläufen besser folgen kann, wodurch die vorgeschilderten Nachteile vermindert werden und sich sowohl für den Teillast- als auch den Vollastbereich in gleicher Weise verbesserte Bedingungen erreichen lassen.
Bei derartig folienartigen Deckschichten ist es zur Erzielung der notwendigen Steifigkeit erforderlich, eine formschlüssige Anlage am Isoliermaterial sicherzustellen, was sich im Rahmen der Erfindung bevorzugt dadurch erreichen läßt, daß ein ntsprechender Unterdruck aufgebaut wird. Bei einer derartigen Abstützung der folienartigen Deckschicht durch Unterdruck wird dabei der Unterdruck zweckmäßigerweise größer als der maximal im Brennraum der Maschine auftretende Unterdruck bemessen.
Für die Isolierschicht können im Rahmen der Erfindung keramische Stoffe Verwendung finden, wobei diese formfeat ausgebildet sein können, oder auch in Pulver- oder Faserstruktur vorliegen können.
Eine erfindungsgemäß besonders zweckmäßige Lösung besteht ferner darin, daß die Deckschicht die Isolierschicht allseitig umschließt und mit dieser eine flor feste Einbausinheit bildet, die über die Deckschicht gasdicht mit dem jeweiligen Maschinenteil verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, bei der die von den Brenngasen beaufschlqten Bereiche im wesentlichen mit einer wärmedämmenden Abdeckung versehen sind, u n d Fig. 2 und 3 Kolbenschnitte, anhand derer verschiedene Ausgestaltungen der wärmedämmenden Abdeckung dargestellt sind.
In den Figuren ist mit 1 der Zylinder bezeichnet, dessen die ZylindeFbohrung 2 aufnehmender Block 3 nach oben durch den Zylinderkopf 4 abgeschlossen ist, dem die Gaswechselkanäle und Gaswechselsteuerelemente zugeordnet sind, von denen hier nur der Auslaßkanal 3 und das Auslaßventil 6 gezeigt sind.
In der Zylinderbohrung 2 ist in üblicher Weise ber eine Pleuelstange 7 hin und her beweglich geführt der Kolben 8 angeordnet, der zusammen mit Wandbereichen der Zylinderbohrung 2 und des Zylinderkopfes 4 den volumenveränderlichen Brennraum 9 begrenzt.
Die genannten, den Brennraum 9 umgrenzenden Bereiche, die während des Arbeitsprozesses von den Brenngasen beaufschlagt sind, sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ebenso wie der Boden 10 des Kolbens, die dem Brennraum 9 zugewandte Unterseite 11 des Ventiltellers sowie die Wandung 12 des Auslaßkanales 5 mit einer wäruedämmenden Abdeckung versehen, die insgesamt mit 13 bezeichnet ist und die im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ihre Deckschicht 14 (Fig. 2 und 3) folienartig ausgebildet und über die Isolierschicht 15 abgestützt ist.
Fig. 2 und 3 zeigen den Aufbau einer erfindungsgemäßen wärmedämmenden Abdeckung am Beispiel der dem Kolbenboden 10 des Kolbens 8 zugeordneten Abdeckung. Prinzipiell gleich gestaltete wärmedämmend Abdeckungen können als Auskleidungen aber auch dem Auslaßkanal 3 zugeordnet sein oder als Wandauflagen dem Boden des Zylinderkopfes im Bereich der Kolbenbohrung 2, der Unterseite des Ventiltellers 11 sowie der Wandung der Zylinderbohrung 2 im Bereich des Brennraumes 9 zugeordnet sein.
Der in Fig. 2 veranschaulichte Aufbau der wärmedämmenden Abdeckung weist eine Isolierschicht 15 auf, welche hier formfest ausgebildet ist, in gleicher Weise aber im Rahmen der Erfindung pulver- und/eder faserförmig ausgebildet ein kann.
Die Isolierschicht 15 liegt unmittelbar auf dem Boden 10 des Kolbens 8 auf und ist nach außen von der Deckschicht 14 ummantelt, welche durch eine metallische Folie 14 gebildet ist, die am Umfang seitlich bis über den Kolbenboden 10 herabgezogen ist und in ihrem über den Kolbenboden lo herabreichenden Bereich 16 mit dem Kolben 8 verbunden ist. Die Verbindung rfolgt bevorzugt gasdicht durch Hartlöten oder Schweißen, wobei insbesondere im Falle des Aufbaus des Kolbens 8 aus einer Leichtmetallegierung als Zwischenglied 17 ein Eisenring vorgesehen werden kann, der mechanisch mit dem Grundmaterial des Kolbens 8 verbunden sein kann.
Um bei dem dünnwandigen, folienartigen Material der Deckschicht 14 ein Flattern zu vermeiden, ist im Rahmen der Erfindung der die Isolierschicht 15 aufnehmende und durch die Deckschicht 14 abgekapeelte Raum unter Unterdruck gesetzt, derart, daß die Folie in fester Anlage zur Isolierschicht gehalten ist, weswegen der Unterdruck in dem durch die Deckschicht 14 umgrenzten Raum größer als der maximal im Brennraum der Maschine auftretende Unterdruck gewählt wird.
In Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist in Fig. 3 die Isolierschicht 15 allseitig von einer Deckschicht 14 umschlossen, der zu diesem Zweck in der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 eine weitere Folie 18 zugehört, welche zwischen der Isolierschicht 13 und dem Kolbenboden 10 liegt und welche mit ihrem Randbereich 19 im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls über den Kolbenboden 10 nach unten gezogen und hier mit dem Bereich 16 verbunden ist. Die miteinander verbundenen Folienbereiche 16 und 19 sind ihrerseits mit dem ringartigen Zwischenglied verbunden, das, wie bereits dargelegt, z. B. durch Eingießen gegenüber dem Grundmaterial des Kolbens 8 verankert sein kann oder, insbesondere im Rahmen der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 auch auf den Kolben aufgeschraubt sein kann, so daß die insgesamt mit 13 bezeichnete wärmedämmende Abdeckung als vorgefertigt Einheit gegenüber dem Kolben 8 zu fixieren ist.
der Insbesondere bei einer der prinzipiellen Ausgestaltung gemäß Fig. 3 entsprechenden Konstruktion bildet die wärmedämmende Abdeckung bevorzugt eine formfeste Einbaueinheit mit formfester Isolierschicht, die über die Deckschicht gasdicht mit dem jeweiligen Maschinenteil verbunden ist, so daß nicht, wiederum bezogen auf die Ausführungsfor- gemäß Fig. 3, Brenngase zwischen den Kolben boden lo und die wärmedämmende Abdeckung, also zwischen Kolben boden 10 und Folie 18 gelangen können.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Brennkraftmaschine, die für ihre von den Brenngasen beaufschlagten Bereiche zumindest teilweise mit einer wärmedämmenden Abdeckung versehen ist, welche bei zumindest zweischichtiger Ausbildung eine dünnwandige metallische Deckschicht und eine durch diese abgeschirmte, dahinterliegende Isolierschicht umfaßt, d a d u r c h g 5 k e n n z e i c h -n e t , daß die Deckschicht (14) folienartig ausgebildot und über die Isolierschicht (13) zumindest in Druckrichtung abgestütz ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z i c h n e t , daß die Deckschicht (14) in Zugrichtung durch Unterdruck abgestützt ist, wobei der Unterdruck größer als der maximal im Brennraum (9) der Maschine auftretende Unterdruck ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h ge k 5 n n z e i c h n e t , daß die Isolierschicht (13) durch keramische Stoffe gebildet ist.
4. Brennkraftmaschine nach einen der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g 5 k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierschicht formfest, insbesondere durch einen formfesten keramischen Körper gebildet ist.
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Isolierschicht pulver- und/oder faserförmig ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Deckschicht (14, 18) die Isolierschicht (15) allseitig umschließt und mit dieser eine formfeste Einbaueinheit bildet, die huber die Deckschicht (14, 18) gasdicht mit dem jeweiligen Maschinenteil (Kolben 8) verbunden ist.