Ventileinrichtung an Brennkraftmaeehinen. Die Erfindung betrifft eine Ventileinrich tung an Brennkraftmaschinen mit eingesetz tem Ventilsitz für ein Tellerventil.
Die Ventilsitze von Brennkraftmaschinen sind infolge der Erhitzung und der mechani schen Beanspruchung beim Absetzen des Ven tils einem hohen Materialverschleiss ausgesetzt. Es ist deshalb bekannt, den Ventilsitz aus einem besonders hochwertigen Material herzu stellen und in den Zylinderkopf einzusetzen. Diese Ausführungsart besitzt aber den Nach teil, dass die Wärmeableitung nach dem an grenzenden, gekühlten Maschinenteil schlech ter wird, weil die Wandstärke grösser ge inacht werden muss, die Trennfuge einen zu sätzlichen Widerstand für den Wärmedurch- fluss bietet und zudem z. B. hochwertige Stähle im allgemeinen eine schlechte Wärmeleitfähig keit besitzen.
Die verminderte Wärmeablei tung hat zur Folge, dass der Ventilkörper, dessen Kühlung zum grossen Teil dadurch erfolgt, dass die Wärme bei geschlossenen i Ventil durch den Ventilsitz abströmt, eine höhere Temperatur annimmt. Ausserdem be wirkt die Wärmestauung im Ventilsitz, dass dessen Wäriaeausdehnung grösser wird als die des angrenzenden Maschinenteils, so dass Spannungen entstehen, welche zu Rissen füh ren können.
Der Zweck der Erfindung ist, die obigen Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung ist. dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz von einem Kühlmittel beaufsehlagt wird. Der Ventilsitz kann durch einen versteminten Hing in seiner Lage festgehalten werden. Er kann Teil eines Ventilkorbes sein. Das Kühl mittel kann in der Zone der Beaufschlagung durch einen Kanal fliessen, der zum Teil durch den Ventilsitz und zum Teil durch den an grenzenden Maschinenteil begrenzt wird. Bei einer bevorzugten Ausführung besitzt der Ventilsitz eine Atisnehmung, die vom Kühl mittel. durchflossen wird.
Dabei kann der vom durch das Ventil strömenden Arbeitsmittel berührte Wandungsteil des Ventilsitzes stär ker ausgebildet sein als der an den Maschinen teil angrenzende Wandungsteil. Der an den Maschinenteil angrenzende Wandungsteil kann als elastische Schürze ausgebildet sein, welebe den vom Kühlmittel erfüllten Hohlraum ge genüber dem vom durch das Ventil. strömen den Arbeitsmittel erfüllten Raum abdichtet. Der Ventilsitz kann in einem gekühlten Ma schinenteil eingesetzt sein, und er kann Öff nungen besitzen, die den Hohlraum mit einem von einem Kühlmittel dar eliströmten Raum dieses Maschinenteils verbinden.
Die Zu- und Ableitung des Kühlmittels für den Ventilsitz kann durch besondere Kanäle erfolgen. Die Zu- oder die Ableitung kann aber auch für zwei oder mehrere nebeneinander angeordnete, eingesetzte Ventilsitze gemeinsam erfolgen. Das Kühlmittel kann ausser zum Ventilsitz noch zu einem andern eingesetzten Teil der Ventileinrichtung geführt werden. Der wei tere eingesetzte Teil kann eine Büchse für die Führung des Ventilschaftes sein, Weist ein Zylinderkopf einer Brennkraft.
maschine zwei oder mehrere erfind-Luigsge- mäss gekühlte Ventilsitze auf, zwischen denen ein Brennstoffventil angeordnet ist, so ver hindert das Kühlmittel der Ventilsitze zu gleich auch eine sonst schwer vermeidbare Wärmestauung in dem das Brennstoffventil umgebenden Bodenteil des Zylinderkopfes, so dass gleichmässigere Temperaturverteilungen im Boden des Zylinderkopfes erzielt und un zulässige Spannungen vermieden werden.
Ge nügt in besonderen Fällen eine solche indirekte Kühlung des Brennstoffventils nieht, so kann das zu den Ventilsitzen geführte Kühlmittel anschliessend noch für die direkte Kühlung des Brennstoffventils verwendet werden.
Durch die direkte Kühlung des Ventil sitzes wird die im allgemeinen mangelhafte Kühlung des Ventilkörpers verbessert.
In den Fig.1 bis 6 sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer Ventileinrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-1 in Fig. 1, Fig.3 einen Horizontalschnitt durch eine Variante, Fig. 4 eilten Vertikalschnitt durch eine an i dere Ventileinrichtung mit eingesetztem Ven tilkorb,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt dureh eine weitere Ventileinrichtung mit eingesetztem Ventilorb und Kühlvorrichtung für den Ventilschaft und Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 5.
Nach Fig.l ist im Maschinenteil 1, der z. B. einen Zylinderkopf darstellt, der Ventil sitz 2 eingesetzt, auf welchem sich das Teller ventil 3 abstützt. Der Ventilsitz 2 weist eine Ausnehmimg 4 auf, die auf dem ganzen Um fang mit der Ausnehmung 5 im Maschinen teil 1 in Verbindung steht. Der vom durch das Ventil strömenden Arbeitsmittel berührte Wandungsteil 6 des Ventilsitzes ist stärker ausgebildet als der an den Maschinenteil 1 angrenzende Wandungsteil 7. Dieser Teil ist als elastische Sehürze ausgebildet mid stützt.
sich mit den Dichtungsflansehen gegen den Maschinenteil 1, wodurch das Kühlmittel am Austritt in den vom Arbeitsmittel erfüllten Raum 9 verhindert wird. Der Ventilsitz wird in seiner Lage durch die Reibung zwi schen dein elastischen Wandungsteil 7 des Ventilsitzes und dem Maschinenteil 1 sowie durch den verstemmten Ring 10 festgehalten.
In Fig. 2 ist die Zuführung des Kühlmit tels bei zwei nebeneinanderliegenden Ventilen näher dargestellt. Diese erfolgt durch einen im Maschinenteil eingesetzten Ansehlussstut- zen 11 in Pfeilrichtung gemeinsam für die beiden nebeneinanderliegenden Ventilsitze 12, 13. Vom Eintrittsstutzen 11 fliesst. das Kühl mittel in die Ventilsitze 12, 13 und durch die Öffnungen 14 in den vom Kühlmittel er füllten Raum 15 des Maschinenteils 1.
Die Öffnungen 14 werden vorteilhafterweise an einer Stelle vorgesehen, wo die ,Strömungs geschwindigkeit des Kühlmittels im Raum 15 sonst relativ gering wäre, so dass durch die zusätzliche Kühlmittelbewegung eine wesent liche Verbesserung der Kühlwirkung in dieser Zone erreicht werden kann.
Nach Fig. 3 wird das Kühlmittel nach dem Durchströmen der Ventilsitze nicht einem vom Kühlmittel erfüllten Raum des Masehinenteils zugeführt, sondern durch einen zum Eintritts stutzen 16 koaxialen Austrittsstutzen 17 nach aussen geleitet. Infolge der Unabhängigkeit des Kühlsystems ist eine besonders intensive Kühlung der Ventilsitze möglich. Es besteht dabei die Möglichkeit, für das Kühlmittel der Ventilsitze einen höheren Druck zu wählen als für das Kühlmittel des Maschinenteils.
Nach Fig.4 ist im Maschinenteil 18 ein Ventilkorb 19 eingesetzt. Der Ventilkorb wird in nicht dargestellter Weise durch Schrauben festgehalten. Die Abdichtung des vom Kühl mittel beaufschlagten Ventilsitzes 20, der ein Teil des Ventilkorbes 19 ist, erfolgt wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.1 durch eine elastische Schürze 21. Die Zuführung des Kühlmittels kann einzeln oder auch gemein sam für zwei oder mehr Ventilkörbe vorge sehen sein. Die Ableitung des Kühlmittels ge- schieht durch die Öffnung 22 in den vom Kühlmittel erfüllten Hohlraum 23 des Maschi nenteils 18.
Nach Fig. 5 und 6 ist ini Maschinenteil 24 ein Ventilkorb 25 eingesetzt, bei dem auch die Führung des Ventilschaftes gekühlt wird. Der Ventilschaft 26 läuft in der in den Ventilkorb 25 eingesetzten Büchse<B>27.</B> Die Büchse '? 7 durchsetzt einen Hohlraum ?8, in welchen das Kühlmittel zugeführt wird. Aus dem Hohl raum 28 gelangt das Kühlmittel durch die Bohrungen 29, 30 in den Hohlraum 31 des Ventilsitzes 32, welcher einen Teil des Ventil korbes 25 bildet. Der Hohlraum 31 ist auf der Aussenseite durch einen Ring 33, z. B. ein angeschweisstes Blech, abgeschlossen.
Aus dein Hohlraum 31 gelangt das Kühlmittel, nachdem es in Pfeilrielitung durchgeflossen ist, durch die Bohrung 34 nach oben und wird in nicht gezeichneter Weise weggeführt. Der Hohlraum 31 ist durch die Nase 35 unter brochen, welche einen Kurzschluss des Kühlmit tels zwischen den Kanälen 30 und 34 verhin dert.. Durch die angegebene Konstruktion kann eine besonders intensive Kühlung des Ventilkörpers erreicht. werden, indem die Wärme nicht nur beim Absitzen des Ventil körpers auf den Ventilsitz, sondern dauernd durch den Schaft abgeführt werden kann.
i Die Erfindung ist nicht. auf in einem Zy linderkopf vorgesehene Ventileinrichtungen beschränkt. Die Ventileinrichtung kann, z. B. bei Gegenkolbenmotoren, auch in einer mitt leren Zone des Zylinders angeordnet sein. Bei Motoren niit vier Ventilen pro Zylinder wer den vorteilhafterweise nicht nur die Auspuff ventile, sondern auch die Einlassventile finit direkt gekühlten, eingesetzten Ventilsitzen ausgerüstet,
inn eine möglichst gleichmässige i Kühlung der ganzen Ventileinrichtung und insbesondere des die Ventilsitze haltenden Zy linderbodens zu erreichen.
Durch die Erfincliin"; können die Vorteile der Verwendung von Ventilsitzen aus hoch 5 wertigein -Material mit denjenigen einer inten siven Kühlung der Ventilsitze verbunden wer den, wodurch der Materialverschleiss gesenkt und die Betriebssicherheit gehoben werden kann.
Valve device on Brennkraftmaeehinen. The invention relates to a Ventileinrich device on internal combustion engines with inserted system valve seat for a poppet valve.
The valve seats of internal combustion engines are exposed to high material wear as a result of the heating and the mechanical stress when the valve is set down. It is therefore known to make the valve seat from a particularly high quality material and use it in the cylinder head. However, this embodiment has the disadvantage that the heat dissipation after the adjacent, cooled machine part is poorer because the wall thickness must be greater ge, the parting line offers additional resistance to the heat flow and also z. B. high-quality steels generally have poor thermal conductivity.
The reduced heat dissipation has the consequence that the valve body, which is largely cooled by the fact that the heat flows out through the valve seat when the valve is closed, assumes a higher temperature. In addition, the heat build-up in the valve seat has the effect that its thermal expansion is greater than that of the adjacent machine part, so that tensions arise which can lead to cracks.
The purpose of the invention is to eliminate the above drawbacks. The invention is. characterized in that the valve seat is acted upon by a coolant. The valve seat can be held in place by a stiffened Hing. It can be part of a valve cage. The coolant can flow in the area of application through a channel that is limited in part by the valve seat and in part by the adjacent machine part. In a preferred embodiment, the valve seat has a recess that is from the coolant. is traversed.
The wall part of the valve seat touched by the working medium flowing through the valve can be made stronger than the wall part adjoining the machine part. The wall part adjoining the machine part can be designed as an elastic apron, welebe the cavity filled by the coolant ge compared to that of the valve. flow seals the working fluid filled space. The valve seat can be used in a cooled machine part, and it can have openings that connect the cavity with a space of this machine part that is flowed by a coolant.
The supply and discharge of the coolant for the valve seat can take place through special channels. The supply or discharge can also take place jointly for two or more inserted valve seats arranged next to one another. In addition to the valve seat, the coolant can also be fed to another inserted part of the valve device. The further part used can be a bushing for guiding the valve stem, a cylinder head has an internal combustion engine.
If the machine has two or more valve seats cooled according to the invention, between which a fuel valve is arranged, the coolant of the valve seats also prevents an otherwise difficult to avoid heat build-up in the bottom part of the cylinder head surrounding the fuel valve, so that more even temperature distributions in the bottom of the cylinder head and inadmissible stresses avoided.
If such indirect cooling of the fuel valve is not sufficient in special cases, then the coolant fed to the valve seats can then be used for direct cooling of the fuel valve.
By directly cooling the valve seat, the generally insufficient cooling of the valve body is improved.
In Figures 1 to 6 Ausführungsbei are games of the subject invention shown, namely Fig. 1 shows a vertical section through part of a valve device, Fig. 2 is a section along the line I-1 in Fig. 1, Fig. 3 is a horizontal section a variant, FIG. 4 a hasty vertical section through another valve device with an inserted valve basket,
FIG. 5 shows a vertical section through a further valve device with inserted valve orb and cooling device for the valve stem, and FIG. 6 shows a section along line II-II in FIG. 5.
According to Fig.l is in the machine part 1, the z. B. represents a cylinder head, the valve seat 2 used on which the poppet valve 3 is supported. The valve seat 2 has a recess 4 which is connected to the recess 5 in the machine part 1 all over the order. The wall part 6 of the valve seat contacted by the working medium flowing through the valve is made stronger than the wall part 7 adjacent to the machine part 1. This part is designed as an elastic apron and supports.
with the sealing flanges against the machine part 1, whereby the coolant is prevented from escaping into the space 9 filled by the working medium. The valve seat is held in place by the friction between your elastic wall part 7 of the valve seat and the machine part 1 and by the caulked ring 10.
In Fig. 2, the supply of the Kühlmit means is shown in more detail with two adjacent valves. This takes place through a connection stub 11 inserted in the machine part in the direction of the arrow jointly for the two adjacent valve seats 12, 13. Flows from the inlet stub 11. the coolant into the valve seats 12, 13 and through the openings 14 in the space 15 of the machine part 1 which is filled by the coolant.
The openings 14 are advantageously provided at a point where the flow rate of the coolant in space 15 would otherwise be relatively low, so that the additional coolant movement can achieve a substantial improvement in the cooling effect in this zone.
According to FIG. 3, after flowing through the valve seats, the coolant is not fed to a space of the mass component part filled by the coolant, but rather passed to the outside through an outlet nozzle 17 coaxial with the inlet nozzle 16. As a result of the independence of the cooling system, particularly intensive cooling of the valve seats is possible. It is possible to choose a higher pressure for the coolant of the valve seats than for the coolant of the machine part.
According to Figure 4, a valve basket 19 is used in the machine part 18. The valve cage is held in place by screws in a manner not shown. The sealing of the coolant acted upon valve seat 20, which is part of the valve cage 19, takes place as in the embodiment of Figure 1 by an elastic apron 21. The supply of coolant can be seen individually or collectively sam for two or more valve cages . The coolant is diverted through the opening 22 into the cavity 23 of the machine part 18 which is filled by the coolant.
According to FIGS. 5 and 6, a valve cage 25 is used in the machine part 24, in which the guide of the valve stem is also cooled. The valve stem 26 runs in the bushing 27 inserted into the valve cage 25. The bushing '? 7 penetrates a cavity? 8, into which the coolant is fed. From the cavity 28, the coolant passes through the bores 29, 30 into the cavity 31 of the valve seat 32, which forms part of the valve basket 25. The cavity 31 is on the outside by a ring 33, for. B. a welded sheet, completed.
From the cavity 31, the coolant, after it has flowed through in the arrow line, passes up through the bore 34 and is carried away in a manner not shown. The cavity 31 is interrupted by the nose 35, which prevents a short circuit of the Kühlmit means between the channels 30 and 34 .. Due to the specified construction, a particularly intensive cooling of the valve body can be achieved. in that the heat can be dissipated not only when the valve body is seated on the valve seat, but also continuously through the stem.
i The invention is not. limited to valve devices provided in a cylinder head. The valve device can, for. B. in opposed piston engines, also be arranged in a middle zone of the cylinder. In engines with four valves per cylinder, not only the exhaust valves, but also the intake valves are advantageously equipped with directly cooled, inserted valve seats,
To achieve the most uniform possible cooling of the entire valve device and in particular of the cylinder base holding the valve seats.
Through the invention, the advantages of using valve seats made of high quality material can be combined with those of intensive cooling of the valve seats, which can reduce material wear and increase operational reliability.