CH652800A5 - Ventilsitzring einer brennkraftmaschine. - Google Patents

Description

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE Quotienten aus der Zahl «55» und dem Mittelwert des Temperaturgradienten , gemessen in K/mm, an der Brennraumseite des

1. Ventilsitzring einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Zylinderkopfes ist, wobei der Mittelwert des Temperaturgra-die Auslassventile einer luftverdichtenden, direkteinspritzenden dienten in der Richtung des Steges und zwischen der Stegmitte Brennkraftmaschine, bei der der Zylinderdurchmesserzwischen 5 und einem Punkt des Zylinderumfangs ermittelt wird.

80 und 150 mm liegt und der Zylinderkopf einen Steg zwischen Der Lösungsgedanke beruht also auf dem Abbau der durch die einem Einlassventil und einem Auslassventil aufweist, wobei der Biegung im Ventilsitzring hervorgerufenen Zugspannungen,

Sitzring im Querschnitt gesehen nahezu rechteckförmig ausgebil- indem die Höhe der Sitzringe verkleinert bzw. auf ein Mass det ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Sitzringes begrenzt wird, bei dem die Zugspannungen vom Material noch

(3; 4) in mm kleiner oder höchstens gleich dem Quotienten aus 10 aufgefangen werden können.

der Zahl 55 und dem Mittelwert des Temperaturgradienten, Als Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der gemessen in K/mm, an der Brennraumseite des Zylinderkopfes Mittelwert des Temperaturgradienten in der Richtung des Steges

(2) ist, wobei der Mittelwert des Temperaturgradienten in der ermittelt wird aus der Differenz der brennraumseitigen Tempe-

Richtung des Steges und zwischen der Stegmitte (6) und einem raturen am Zylkinderkopf in der Stegmitte T! und am Zylinder-

Punkt (7) des Zylinderumfangs ermittelt wird. 15 umfangT2, und dass aus dieser Differenz Tp-To und dem Abstand

2. Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a in mm zwischen den Messpunkten der Quotient gebildet wird, dass der Mittelwert des Temperaturgradienten in der Richtung Auf diese Weise erhält man den tatsächlichen Mittelwert des des Steges ermittelt wird aus der Differenz der brennraumseiti- Temperaturgradienten, der schliesslich ausschlaggebend für die gen Temperatur am Zylinderkopf (2) in der Stegmitte (Ti) und der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen ist.

am Zylinderumfang (T2), und dass aus dieser Differenz (Ti-T2) 20 Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden und dem Abstand (a) in mm zwischen den Messpunkten (6,7) der Beschreibung eines in den Zeichnungen schematisch dargestell-

Quotient gebildet wird. ten Beispieles entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung der Ventilsitzringe in einem Zylinder- köpf von der Brennraumseite her gesehen;

25 Fig. 2 einen Schnitt II-II in Fig. 1;

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilsitzring einer Fig. 3 einen Schnitt III-III in Fig. 1, wobei jedoch die ther-

Brennkraftmaschine, insbesondere für die Auslassventile einer mische Verformung der Zylinderkopfwand angedeutet ist.

luftverdichtenden, direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, In den Fig. 1 bis 3 sind der Zylinder einer Brennkraftmaschine bei der der Zylinderdurchmesser zwischen 80 und 150 mm liegt mit 1 und der überwiegend aus Grauguss hergestellte Zylinder-

und der Zylinderkopf einen Steg zwischen einem Einlassventil 30 köpf mit 2 bezeichnet. Der Zylinder 1 weist einen Durchmesser und einem Auslassventil aufweist, wobei der Sitzring im Quer- D auf und sein Mittelpunkt wird durch den Schnittpunkt von zwei schnitt gesehen nahezu rechteckförmig ausgebildet ist. Achsen x, y gebildet. Innerhalb des Durchmessers D sind im

Ventilsitzringe für Brennkraftmaschinen werden heute meist Zylinderkopf 2 ein kleinerer Ventilsitzring 3 für ein nicht darge-

aus Spezialgusseisen mit Chrom- und Molybdänzusätzen herge- stelltes Auslassventil und ein grösserer Ventilsitzring 4 für ein stellt. Sie halten im allgemeinen den Beanspruchungen hinrei- ebenfalls nicht gezeigtes Einlassventil befestigt.

chend stand. Bei luftverdichtenden, direkteinspritzenden Brenn- Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegen die Mittelpunkte der Ventilkraftmaschinen jedoch kommt es je nach dem Gemischbildungs- sitzringe 3,4 auf einer Achse W, die zwar parallel, jedoch um bzw. Verbrennungsverfahren und nach dem Aufbau des Motors einen Abstand e seitlich versetzt zur Achse x verläuft. Wird der durchaus vor, dass der zwischen dem Einlassventil und dem Motor während des Betriebes derart thermisch belastet, dass an Auslassventil im Zylinderkopf verbleibende Steg brennraumsei- 40 der brennraumseitigen Oberfläche der Wand des Zylinderkopfes tig Temperaturen von 400° C und mehr erreicht. Hauptsächlich 2im Bereich des Ventilsteges, das ist der Teil zwischen den ist dies der Fall, wenn eine hohe Luftwirbelintensität im Brenn- beiden Ventilsitzringen 3,4, Temperaturen von 400° C und mehr räum und kleine Brennraumöffnungen vorgesehen sind. auftreten, so biegt sich die Wand des Zylinderkopfes 2 ähnlich Bei derartigen Temperaturen kann es durchaus vorkommen, wie in Fig. 3 dargestellt, insbesondere in Richtung der Achse z dass im Sitzring für das Auslassventil Risse auftreten, die unter 43 zum Brennraum hin so weit durch, dass es zu einer Rissbildung Umständen zu Motorschäden und zum Ausfall des Motors im Bereich 5 des Ventilsitzringes 3 für das Auslassventil kommen führen. Vorzugsweise bilden sich die Risse dabei im Bereich des muss. Um dies zu vermeiden, misst man an der brennraumseiti-Ventilsteges, weil dort die höchsten Temperaturen herrschen, gen Oberfläche der Wand des Zylinderkopfes 2 einmal im Punkt wodurch sich infolge grosser Temperaturgradienten der Zylin- 6, also in der Stegmitte, die Temperatur Ti und einmal im Punkt 7 derkopfboden am stärksten durchbiegt. Die durch die thermi- 50 nahe an der Wand des Zylinders 1 die Temperatur T2, zieht T2 sehe Durchbiegung hervorgerufenen Biegebeanspruchungen des von Ti ab und teilt den Wert durch den in mm gemessenen Ventilsitzringes führen zusammen mit den mechanischen Bean- Abstand a zwischen den beiden Punkten 6 und 7. Auf diese Weise spruchungen zu der beschriebenen Rissbildung. erhält man den Mittelwert des Temperaturgradienten grad T in

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, K/mm.

ohne Verwendung teurer Werkstoffe und ohne die Herstellung 55 Soll nun eine Rissbildung in den Ventilsitzringen 3,4 vermie-

oder den Einbau der Ventilsitzringe zu komplizieren, einen Weg den werden, so muss deren Höhe h in mm kleiner oder höchstens zu finden, wie eine Rissbildung in den Ventilsitzringen vermie- gleich 55/grad T sein.

den wird. Abschliessend sei noch bemerkt, dass der Abstand a auch

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die ermittelt werden kann, indem man von dem halben Zylinder-

Höhe des Sitzringes in mm kleiner oder höchstens gleich dem 60 durchmesser D/2 den Abstand e abzieht (a = D2 - e in mm).

M

1 Blatt Zeichnungen