DD290705A5 - Keramische gasfuehrungskanalauskleidung fuer zylinderkoepfe von verbrennungsmaschinen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine keramische Gasfuehrungskanalauskleidung fuer Zylinderkoepfe von Verbrennungsmaschinen, die eine guenstige Waermeisolierung der durch die Abgasleitung stroemenden Abgase bewirkt. Durch die Erfindung sollen Thermoschockprobleme beim Umgusz und Spannungsbelastungen durch die unterschiedlichen Waermeausdehnungskoeffizienten des Umguszmaterials und der Auskleidung vermieden bzw. verringert werden. Erfindungsgemaesz erfolgt dies, indem die Auskleidung quer in einzelne, mindestens zwei Segmente geteilt ist, von denen mindestens ein Segment umgossen ist und die weiteren Segmente nachtraeglich eingefuegt sind. Fig. 2{Gasfuehrungskanalauskleidung, keramische; Zylinderkoepfe; Verbrennungsmaschine; Waermeisolierung; Abgasleitung; Abgase; Spannungsbelastungen; Waermeausdehnungskoeffizienten; Umguszmaterial; Segmente}
Description
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine keramische Gasführungskanalauskleidung für Zylinderköpfe von Verbrennungsmaschinen. Derartige Auskleidungen in Form eines Hohlkörpers werden auch als Portliner bezeichnet. Üblich ist es, diese Auskleidungen als Gießkern beim Guß des Zylinderkopfes einzusetzen.
Keramische Gasführungskanalauskleidungen in Form eines einteiligen Hohlkörpers sind bereits bekannt (US-PS 3568723 und 3799772). Durch ihren Aufbau mit einem inneren, keramischen Kern und einem äußeren, direkt um den Kern gegossenen Metallmantel wird eine günstige Wärmeisolierung der durch die Abgasleitung strömenden Abgase erreicht. Auf diese Weise bleibt das Temperaturnivoau in der Abgasleitung auf einer solchen Höhe erhalten daß eine Nachnutzung der Abgasenergie möglich ist.
Ebenfalls bekannt sind längsgeteilte Auskleidungen (DD-PS 266385). Dabei soll der Aufbau Spannungen, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten des Umgußmaterials und der Auskleidung auftreten, durch eine elastische Zwischenschicht an den Stoßflächen kompensieren.
Schwierigkeiten bereitet es, für den keramischen Kern ein geeignetes Material zu finden, das den gestellten Anforderungen gerecht wird. Dieses Material muß neben der chemischen Beständigkeit gegenüber den Abgaskomponenten den Druck des erstarrenden Gießmaterials aushalten und zum anderen gute thermische Beständigkeit und ausgezeichnete Thermoschockfestigkeit aufweisen, um den vorherrschenden hohen Dauer- und Spitzentemperaturen und den beim Gießen auftretenden Temperaturdifferenzen standzuhalten. Hierfür wurden eine Reihe keramische Werkstoffe in Betracht gezogen. So ist es bspw. nach den DE-PS 2163717 und 2354254 bekannt, Mischungen aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid bzw. lehmhaltige Schamotte, Muiitt, Zirkon u. a. und als Bindemittel Tonerde oder Aluminiumphosphat und nach der DE-AS 2750290 und der EP-PS 119499 Aluminiumtitanat einzusetzen.
Nachteilig erweist sich jedoch, daß gewisse Werkstoffe, wie SiM*1' '-ncarbid und Aluminiumoxid, aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit eine zu geringe Isolierwirkung besitzen, ν /ährend andere, wie z. B. Aluminiumtitanat, eine zu geringe Festigkeit aufweisen. Auch keramische Werkstoffe mit Silikatfaseranteil (DE-OS 2549256) befriedigen in dieser Hinsicht nicht vollkommen.
Portliner aus verschweißten Stahlblechhälften sind ebenfalls bekannt (DE-PS 2555166 und DE-OS 2323792), sie besitzen jedoch ein zu geringes Wärmeisolationsvermögen.
Ziel der Erfindung Ist es, olne technisch einfache GasführunQskanalauskleidung zu entwickeln, die die technologischen Probleme, die beim Umguß von keramischen Körpern aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Umgußmaterials und der Auskleidung auftreten, löst.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasführungskanalauskleidung zu schaffen, mit der es mißlich ist, unabhängig von der Form des Kanals bzw. der Auskleidung den Einsau keramischer Werkstoffe als Auskleidungsmaterial zu ermöglichen. Des weiteren soll eine Vergrößerung der Abgasenergie durch Verringerung des Wärmeverlustes im Zylinderkopf erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die Auskleidung quer in einzelne Segmente geteilt ist, von denen ein Segment der Auskleidung vom Ventilsitz bis zum Ende der Auslaßkanalkrümmung reicht und im wesentlichen eine gleiche Krümmung aufweist. Mindestens ein weiteres Segment der Auskleidung reicht von der Auslaßkanalkrümmung bis zur Auslaßkanalöffnung. Das nicht eingegossene Segment bzw. Segmente der Auskleidung sind von der Krümmerseite in den Gasführungskanal des Zylinderkopfes mit einem anorganischen hochtemperaturbeständigen Klebstoff eingefügt und werden mit Hilfe des angeflanschten Krümmers arretiert. Die Segmente bestehen aus keramischen Werkstoffen mit gleichen oder ungleichen Eigenschaften und weisen aber ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Die Kontaktflächen der Auskleidungssegmente sind mit entgegengesetzten Anfasungen versehen, damit sie formschlüssig zueinander passen. Die erfindungsgemäße Auskleidung gewährleistet, daß das bewegte Medium von einer Isolationsschicht umgeben ist, die ihrerseits formschlüssig von einem Umgußmaterial umgeben ist oder zumindest durch das Umgußmaterial in seiner Lage fixiert wird. Durch den sich vermindernden Wärmeübergang zwischen den Arbeitsgasen und dem Zylinderkopf wird die Vorraussetzung zur thermischen Isolation geschaffen. Die Belastungen beim Umguß werden vom ersten Teil der Auskleidung durch die kugelförmige Ausbildung bzw. den kreisförmigen Querschnitt des Kanals kompensiert. Da die Belastungen während des Motorbetriebes nicht mehr in kritische Temperaturbereiche wie beim Umguß gelangen, kann für den nachträglich einzufügenden Teil der Auskleidung auch ein nichtkreisförmiger Querschnitt verwendet werden. Dadurch werden Platzeinsparungen am Zylinderkopf möglich.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Lösung soll an einem Ausführungsbeispiel mit dazugehörigen Prinzipzeichnungen näher erläutert werden.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Portliner aus zwei ATI-Segmenten 1 und 2. Segment 1 reicht vom Ventilsitz bis zum Ende der Abgaskanalkrümmung und ist analog des Umgusses von Sandkernen umgössen. Segment 2 wird nach Abkühlen des Zylinderkopfes in den Gasführungskanal von der Krümmerseite mittels hochtemperaturbeständigen Klebstoff 3, bis an Segment 1 herangeschoben, eingefügt, wie in Fig. 2 dargestellt. Dazu sind die Kontaktflächen der Segmente mit entgegengesetzten Anfasungen 4 versehen, damit sie formschlüssig zueinander passen.
Durch das Anbringen des Abgaskrümmers erfolgt eine zusätzliche Fixierung der Auskleidung im Gasführungskanal.
Claims (6)
1. Keramische Gasführungskanalauskleidung für Zylinderköpfe von Verbrennungsmaschinen in Form eines Hohlkörpers, von dem beim Guß des Zylinderkopfes Segmente als Teile des Gießkerns einsetehar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung quer in einzelne Segmente geteilt ist, von denen ein Segment (1} der Auskleidung vonrfVentilsitz bis zum Ende der Auslaßkanalkrümmung reicht, im wesentlichen eine gleiche Krümmung aufweist und mindestens ein weiteres Segment (2) der Auskleidung von der Auslaßkanalkrümmung bis zur Auslaßkanalöffnung reicht.
2. Keramische Gasführungskanalauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht eingegossene Segment bzw. Segmente der Auskleidung von der Krümmerseite in den Gasführungskanal des Zylinderkopfes eingefügt sind.
3. Keramische Gasführungskanalauskleidung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzufügenden Segmente mit einem anorganischen hochtemperaturbeständigen Klebstoff (3) in den Gasführungskanal eingefügt sind.
4. Keramische Gasführungskanalauskleidung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingefügten Segmente mit Hilfe eines angeflanschten Krümmers arretiert sind.
5. Keramische Gasführungskanalauskleidung nach Anspruoi. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus keramischen Werkstoffen mit gleichen oder ungleichen Eigenschaften bestehen und ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
6. Keramische Gasführungskanalauskleidung nach Ar.apruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Auskleidungssegmente mit entgegengesetzten Anfasungen (4) versehen sind.
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