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PATENTANSPRÜCHE
1. Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilteller, der mit einem Ventilschaft über mindestens zwei Stege verbunden ist, die einen über dem Ventilteller liegenden domförmigen Raum einschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass der domförmige Raum (14) in Gestalt eines frei von Gasen durchströmbaren Raumes ausgebildet ist.
2. Gaswechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilteller (5) eine in den domförmigen Raum (14) vorstehende und gegen den Ventilschaft (7) gerichtete kegelförmige Erhöhung (20) angebracht ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilteller, der mit einem Ventilschaft über mindestens zwei Stege verbunden ist, die einen über dem Ventilteller liegenden domförmigen Raum einschliessen.
Bei Brennkraftmaschinen wird vielfach der Austausch der Gase im Verbrennungsraum mittels Pilzventilen gesteuert, durch die die Ein- und/oder Auslasskanäle taktweise geöffnet und geschlossen werden. Da der Ventilteller zur Erzielung eines ausreichenden Durchtrittsquerschnittes für das Gas in seinem Durchmesser erheblich grösser ausgebildet sein muss als der den Teller tragende Schaft, wird das Ein- und Ausströmen der Gase durch das sich vom Schaft zum Ventilteller konisch erweiterende Übergangsteil erheblich behindert. Da ausserdem die Masse des Ubergangsteils gross ist, wird auch von den heissen Abgasen bzw. von dem Ventilteller eine grosse Wärmemenge aufgenommen und an den Schaft weitergeleitet. Dies kann zu thermischen Überbeanspruchungen des Schaftes und der mit dem Schaft zusammenwirkenden Bauteile führen.
Durch die US-PS 12 95 801 ist ein Gaswechselventil bekannt, bei welchem der Ventilteller über Stege mit dem Ventilschaft verbunden und über dem Ventilteller ein domförmi- ger Raum gebildet ist. Die Strömung der Gase wird jedoch bei diesem bekannten Gaswechselventil erheblich behindert, da die Gase nicht nur gegen die zwischen Ventilteller und Schaft verlaufenden Verbindungsstege, sondern auch gegen eine den Ventilschaft fortsetzende und in der Ventilachse am Ventilteller angeschraubte Zündeinrichtung auftreffen, die mit einem durchgehenden, bis zum Ventilteller führenden Ventilschaft vergleichbar ist.
Dieses Ventil entspricht demnach einem herkömmlichen Pilzventil, das neben seinem Schaft noch zusätzlich zwischen Teller und Schaft verlaufende Stege aufweist, wobei bedingt durch die sich zwangsläufig ergebenden Wirbel das Strömungsverhalten der Gase ungünstiger ist als bei einem Pilzventil.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen zu schaffen, dessen Strömungswiderstand äusserst gering ist, so dass die Strömungsverluste und die auf das Ventil übertragbare Wärmemenge klein gehalten werden können. Ausserdem soll das Befüllen und das Entleeren des Zylinderraumes verbessert werden.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der domförmige Raum in Gestalt eines frei von Gasen durchströmbaren Raumes ausgebildet ist.
Zur Verbesserung der Gasströmung ist es ferner angebracht, am Ventilteller eine in den domförmigen Raum vorstehende und gegen den Ventilschaft gerichtete kegelförmige Erhöhung anzuformen.
Das gemäss der Erfindung ausgebildete Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen ist nicht nur einfach in seiner konstruktiven Ausgestaltung, sondern auch sehr strömungsgünstig ausgebildet. Wird nämlich der domförmige Raum in Ge stalt eines frei durchströmbaren Raumes ausgebildet, so kann gewährleistet werden, dass die von den Gasen beim Einströmen in den Zylinderraum und auch beim Ausströmen aus die sem beaufschlagten Flächen so gering wie möglich gehalten werden. Dadurch können sowohl der Strömungswiderstand als auch die aufgenommene Wärmemenge klein gehalten werden, so dass an den Schaft eine geringere Wärmemenge abgegeben wird als bei den bisher bekannten Ventilausgestaltungen. Thermische Überbeanspruchungen können demnach weitgehend ausgeschlossen werden.
Des weiteren können, da die Strömungswiderstände klein sind, ein hoher Füllungsgrad und eine gute Entleerung des Zylinderraumes erreicht werden. Dies wirkt sich wiederum günstig auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine aus.
Ausserdem kann das vorschlagsgemässe Ventil bei hoher Lebensdauer leicht gestaltet werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen dargestellt. Hierbei zeigen
Fig. 1 das in einem Auslasskanal einer Brennkraftmaschine angeordnete Ventil in geöffneter Betriebsstellung,
Fig. 2 das Ventil nach Fig. 1 in Draufsicht und
Fig. 3 eine Brennkraftmaschine, die mit einem Einlassund einem Auslassventil gemäss Fig. 1 versehen ist.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte und jeweils mit 1 bezeichnete Gaswechselventil ist in einem nur teilweise gezeigten Gehäuse 2 einer Brennkraftmaschine eingebaut und dient zum Verschliessen eines Kanals 3, aus dem die heissen Verbrennungsgase abströmen. Das Gaswechselventil 1 besteht hierbei aus einem Ventilteller 5, dessen kegelförmige Ventilfläche 6 mit einer an dem Gehäuse 3 angeformten Gegenfläche 4 zusammenwirkt, und einem Schaft 7, der in dem Gehäuse 3 verschiebbar geführt ist.
Zur Verbindung des Schaftes 7 mit dem Ventilteller 5 sind drei bügelförmig ausgebildete Stege 11, 12 und 13 an dem Schaft 7 angeformt, die einen domförmigen Raum 14 einschliessen, der somit über Offnungen 15, 16 und 17 nach aussen offen ist. Die Stege 11, 12 und 13 sindjeweils aus einem Bogenstück 18, das in den Schaft 7 übergeht, und einem achsparallel zu diesem gerichteten Endstück 19 zusammengesetzt, an dem der Ventilteller 5 befestigt ist. Ausserdem ist am Ventilteller eine in den domförmigen Raum 14 ragende kegelförmige Erhöhung 20 angeformt, die zu den Öffnungen 15, 16 und 17 hin geneigt verläuft.
Die aus dem Innenraum des Gehäuses 2 durch den Kanal 3 abströmenden heissen Gase können somit ohne grosse Behinderung nicht nur an den Stegen 11, 12 und 13 vorbeiströmen, sondern auch durch den domförmigen Raum 14 hindurch fliessen, ohne dass sich dabei Wirbel bilden. Die Erhöhung 20 begünstigt dabei das Strömungsverhalten. Auf den Schaft 7 wird demnach nur eine geringe Wärmemenge übertragen, so dass die thermische Belastung der mit dem Schaft zusammenwirkenden Bauteile klein gehalten wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Brennkraftmaschine 31 sind in den Zylinderdeckel 33 eines Zylinders 32 ein Einlasskanal 34 sowie ein Auslasskanal 35 eingearbeitet, deren Öffnungen durch ein Einlassventil 36 bzw. ein Auslassventil 37 verschliessbar sind. Zwischen den Ventilen 36 und 37 ist eine Zündkerze 38 angeordnet.
Die Ventile 36 und 37 sind hierbei gemäss der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ausgestaltet, indem der Schaft 41 über Stege 43 mit dem Ventilteller 42 verbunden ist.
Die Stege 43 schliessen somit wiederum einen domförmigen Raum 44 ein, der von den einströmenden Gasen bzw. den ausströmenden Gasen durchströmt wird.
Zur Begünstigung der Strömung ist hierbei an dem Ventil
teller 42 eine in den domförmigen Raum 44 ragende Erhöhung 45 angeformt. Die Strömungswiderstände sind somit gering, so dass nicht nur gegenüber den bisher verwendeten Ventilkonstruktionen eine bessere Befüllung, sondern auch eine bessere Entleerung des Zylinders 32 erreicht wird. Dies wirkt sich günstig auf den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine 31 aus.
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PATENT CLAIMS
1. Gas exchange valve for internal combustion engines, with a valve plate, which is connected to a valve stem via at least two webs, which enclose a dome-shaped space located above the valve plate, characterized in that the dome-shaped space (14) is designed in the form of a space through which gases can flow freely is.
2. Gas exchange valve according to claim 1, characterized in that on the valve plate (5) in the dome-shaped space (14) projecting and against the valve stem (7) directed conical elevation (20) is attached.
The invention relates to a gas exchange valve for internal combustion engines, with a valve plate which is connected to a valve stem via at least two webs which enclose a dome-shaped space located above the valve plate.
In internal combustion engines, the exchange of gases in the combustion chamber is often controlled by means of mushroom valves through which the inlet and / or outlet channels are opened and closed in cycles. Since the diameter of the valve plate has to be considerably larger than that of the shaft supporting the plate in order to achieve a sufficient passage cross-section for the gas, the inflow and outflow of the gases is considerably impeded by the transition part that widens conically from the shaft to the valve plate. Since the mass of the transition part is also large, a large amount of heat is also absorbed by the hot exhaust gases or by the valve disk and passed on to the shaft. This can lead to thermal overloading of the shaft and the components interacting with the shaft.
A gas exchange valve is known from US Pat. No. 1,295,801, in which the valve plate is connected to the valve stem via webs and a dome-shaped space is formed above the valve plate. However, the flow of the gases is considerably impeded in this known gas exchange valve, since the gases strike not only against the connecting webs running between the valve plate and the stem, but also against an ignition device which continues the valve stem and is screwed into the valve axis on the valve plate and which has a continuous, up to valve stem leading to the valve plate is comparable.
This valve therefore corresponds to a conventional mushroom valve which, in addition to its stem, also has webs running between the plate and the stem, the flow behavior of the gases being less favorable than in the case of a mushroom valve due to the inevitably resulting vortices.
It is therefore an object of the invention to provide a gas exchange valve for internal combustion engines, the flow resistance of which is extremely low, so that the flow losses and the amount of heat that can be transferred to the valve can be kept small. In addition, the filling and emptying of the cylinder space should be improved.
According to the invention, this is achieved in that the dome-shaped space is designed in the form of a space through which gases can flow.
To improve the gas flow, it is also appropriate to form a conical protrusion protruding into the dome-shaped space and directed against the valve stem on the valve plate.
The gas exchange valve for internal combustion engines designed according to the invention is not only simple in its design, but also very aerodynamically designed. Specifically, if the dome-shaped space is designed in the form of a freely flowable space, it can be ensured that the surfaces acted upon by the gases as they flow into the cylinder space and also when they flow out of this area are kept as low as possible. As a result, both the flow resistance and the amount of heat absorbed can be kept small, so that a smaller amount of heat is emitted to the stem than in the previously known valve designs. Thermal overloads can therefore largely be excluded.
Furthermore, since the flow resistances are small, a high degree of filling and good emptying of the cylinder space can be achieved. This in turn has a favorable effect on the efficiency of the internal combustion engine.
In addition, the proposed valve can be easily designed with a long service life.
In the accompanying drawing, an embodiment of a gas exchange valve designed according to the invention for internal combustion engines is shown. Show here
1 shows the valve arranged in an exhaust port of an internal combustion engine in the open operating position,
Fig. 2 shows the valve of FIG. 1 in plan view and
FIG. 3 shows an internal combustion engine which is provided with an inlet and an outlet valve according to FIG. 1.
The gas exchange valve shown in FIGS. 1 and 2 and labeled 1 is installed in a housing 2 of an internal combustion engine, which is only partially shown, and serves to close a channel 3 from which the hot combustion gases flow. The gas exchange valve 1 in this case consists of a valve plate 5, the conical valve surface 6 of which cooperates with a counter surface 4 formed on the housing 3, and a stem 7 which is guided in the housing 3 so as to be displaceable.
To connect the stem 7 to the valve plate 5, three bow-shaped webs 11, 12 and 13 are formed on the stem 7, which enclose a dome-shaped space 14, which is thus open to the outside via openings 15, 16 and 17. The webs 11, 12 and 13 are each composed of an arc piece 18, which merges into the shaft 7, and an axially parallel to this end piece 19, to which the valve plate 5 is attached. In addition, a conical elevation 20 protruding into the dome-shaped space 14 is integrally formed on the valve plate and runs inclined toward the openings 15, 16 and 17.
The hot gases flowing out of the interior of the housing 2 through the channel 3 can thus not only flow past the webs 11, 12 and 13 without great hindrance, but can also flow through the dome-shaped space 14 without forming eddies. The increase 20 favors the flow behavior. Accordingly, only a small amount of heat is transferred to the shaft 7, so that the thermal load on the components interacting with the shaft is kept small.
In the internal combustion engine 31 shown in FIG. 3, an inlet channel 34 and an outlet channel 35 are worked into the cylinder cover 33 of a cylinder 32, the openings of which can be closed by an inlet valve 36 and an outlet valve 37. A spark plug 38 is arranged between the valves 36 and 37.
The valves 36 and 37 are designed in accordance with the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the shaft 41 is connected to the valve plate 42 via webs 43.
The webs 43 thus in turn enclose a dome-shaped space 44 through which the inflowing gases or the outflowing gases flow.
To favor the flow, the valve is here
plate 42 integrally formed with an elevation 45 projecting into the dome-shaped space 44. The flow resistances are thus low, so that not only a better filling compared to the previously used valve constructions, but also a better emptying of the cylinder 32 is achieved. This has a favorable effect on the overall efficiency of the internal combustion engine 31.