DD288431A5

DD288431A5 - VALVE GUIDE FOR EXHAUST VALVES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD288431A5
Application number: DD33354289A
Authority: DD
Inventors: Helmut Sbosny
Original assignee: Veb Schwermaschinenbau "Karl Liebknech" Magdeburg,De
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1991-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilfuehrung fuer Auslaszventile von Brennkraftmaschinen, die insbesondere mit Schweroel betrieben werden und deren Fahrregime haeufig in unteren Lastbereichen liegt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilfuehrung zu entwickeln, die so beschaffen ist, dasz sich insbesondere bei Betrieb im Teillastbereich ein Temperaturniveau einstellt, das ein Erreichen oder Unterschreiten des Taupunktes verhindert. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz auf der dem Auslaszkanal zugewandten Seite am Auszenumfang der Ventilfuehrung eine Freidrehung auf einer Laenge von 30 bis 50% der Fuegelaenge eingebracht ist, die mit der Bohrungswandung des Zylinderkopfes einen Ringraum bildet, der an seinem auslaszkanalseitigen Ende durch einen fest angeordneten umlaufenden Steg aus einem Werkstoff mit niedriger Waermeleitzahl begrenzt ist und sich gegen die Bohrungswandung des Zylinderkopfes abstuetzt. Figur{Ventilfuehrung; Auslaszventil; Brennkraftmaschine; Schweroel; Taupunkt; Freidrehung; Ringraum; Zylinderkopf; Steg; Waermeleitzahl}The invention relates to a valve guide for Auslaszventile of internal combustion engines, which are operated in particular with Schweroel and whose driving regime is often in lower load ranges. The object of the invention is to develop a valve guide which is designed so that, in particular during operation in the partial load range, a temperature level is set which prevents reaching or falling below the dew point. According to the invention, this object is achieved in that, on the side facing the discharge channel, at the circumference of the valve guide, a free rotation is introduced over a length of 30 to 50% of the amount of fuselage forming an annular space with the bore wall of the cylinder head fixedly arranged circumferential web is limited from a material with a low heat conductivity and abuts against the bore wall of the cylinder head. FIG {valve guide; Auslaszventil; Internal combustion engine; fuel oil; Dew point; Free rotation; Annulus; Cylinder head; Web; Thermal conductivity}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Ventilführung für Auslaßventile von Brennkraftmaschinen, die insbesondere mit Schweröl botrieben werden und deren Fahrregime häufig in den unteren Lastbereichen liegt.The invention relates to a valve guide for exhaust valves of internal combustion engines, which are particularly botled with heavy oil and their driving regime is often in the lower load ranges.

Characteristic of the known state of the art

Bei Brennkraftmaschinen, in denen schwefelhaltige Schweröle verbrannt werden, gelengen mit den aufsteigenden Verbrennungsgasen Schwefelanteile und Wasserdampf in den Spalt zwischen Ventilschaft und Ventilführung. Schwefelanteile und Wasserdampf verbinden sich bei Erreichen oder Unterschreiten des Taupunktes (ca. 14O⁰C) zu Schwefelsäure, die in dem Bereich, in dem Taupunkttemperatur herrscht, Ventilführung und Ventilschaft angreift. Es entsteht korrosiver Verschleiß, der auch mit Kaltkorrosion bezeichnet wird. So wird eine Ventilführung beschrieben, die vollständig aus teilstabilisiertem Zirkonoxid besteht und die die Aufgabe hat, die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Auf Grund des niedrigen Wärmeleitvermögens von Zirkonoxid (2,5 W/m K) wird bei einer vollständig aus dieser Keramiksorte hergestellten Auslaßventilführung beim Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Schweröl die gewünschte Anhebung des Temperaturniveaus zur Vermeidung von Kaltkorrosion erzielt.In internal combustion engines in which sulfur-containing heavy oils are burned, with the rising combustion gases sulfur and water vapor in the gap between the valve stem and valve guide. Sulfur components and water vapor combine when reaching or falling below the dew point (about 14O ⁰ C) to sulfuric acid, which acts in the area in the dew point temperature prevails, valve guide and valve stem. The result is corrosive wear, which is also referred to as cold corrosion. Thus, a valve guide is described, which consists entirely of partially stabilized zirconium oxide and has the task to increase the wear resistance. Due to the low thermal conductivity of zirconia (2.5 W / m K), the exhaust valve guide made entirely from this type of ceramic achieves the desired increase in temperature level to prevent cold corrosion when operating heavy fuel engines.

Informationsquelle: DE-PS 3301912, F01 L 3/08.Information source: DE-PS 3301912, F01 L 3/08.

Der Nachteil derartiger Vollkeramikführungen besteht in dein hohen Fertigungsaufwand.The disadvantage of such full ceramic guides is your high production costs.

Eine weitere Ventilführung ist so ausgeführt, daß die zur Führung des Auslaßventils vorgesehene Bohrung an ihrem unteren Ende auf einen größeren Durchmesser abgesetzt ist. In dieser abgesetzten Bohrung ist eine Buchse angeordnet, die an ihrem Außendurchmesser eine Freidrehung aufweist, die mit der Bohrungswandung der Ventilführung einen Ringraum bildet.Another valve guide is designed so that the provided for guiding the exhaust valve bore is offset at its lower end to a larger diameter. In this stepped bore a bushing is arranged, which has at its outer diameter a free rotation, which forms an annular space with the bore wall of the valve guide.

Informationsquelle: DD-PS 143646, F01 L3/08.Information Source: DD-PS 143646, F01 L3 / 08.

Betriebsergebnisse zeigten jedoch, daß die mit dieser Lösung anges'.rebte Temperaturerhöhung zur Vermeidung von Kaltkorrosion bei Betrieb mit Schweröl nicht in jedem Falle erreicht wurde.However, the results of the operation showed that the increase in temperature with which this solution was aimed at avoiding cold corrosion when operating with heavy oil was not achieved in every case.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Ventilführung für Auslaßventile von Brennkraftmaschinen zu schaffen, die kostengünstig zu fertigen ist und mit der die bei Schwerölbetrieb in den unteren Lastbereichen auftretenden Verschleißerscheinungen infolge Kaltkorrosion an Ventilführung und Ventilschaft sicher vermieden werden.The aim of the invention is to provide a valve guide for exhaust valves of internal combustion engines, which is inexpensive to manufacture and with which the occurring during heavy oil operation in the lower load ranges signs of wear due to cold corrosion on valve guide and valve stem can be safely avoided.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilführung für Auslaßventile von Brennkraftmaschinen für Schwerölbetrieb zu entwickeln, die so beschaffen ist, daß sich insbesondere bei Betrieb im Teillastbereich ein Temperaturniveau einstellt, das ein Erreichen oder Unterschreiten des Taupunktes verhindert.The object of the invention is to develop a valve guide for exhaust valves of internal combustion engines for heavy oil operation, which is such that, in particular when operating in the partial load range, a temperature level that prevents reaching or falling below the dew point.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der dem Auslaßkanal zugewandten Seite am Außenumfang der Ventilführung eine Freidrehung auf einer Länge von 30 bis 50% der Fügelänge eingebracht ist, die mit der Bohrungswandung des Zylinderkopfes einen Ringraum bildet, der an seinem auslaßkanalseitigen Ende durch einen fest angeordneten umlaufenden Steg zur Wärmedämmung aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitzahl begrenzt ist und sich gegen die Bohrungswandung des Zylinderkopfes abstützt.According to the invention, the object is achieved in that on the outlet channel facing side on the outer circumference of the valve guide a free rotation over a length of 30 to 50% of the joint length is introduced, which forms an annular space with the bore wall of the cylinder head, at its outlet channel end by a fixedly arranged circumferential ridge for thermal insulation of a material with low thermal conductivity is limited and is supported against the bore wall of the cylinder head.

Vorteilhafterweise ist der Steg in einer Ausnehmung am Außendurchmesser der Ventilführung eingebettet. In einer weiteren Auscostaltung der Erfindung ist der Steg aus zwei Halbschalen gebildet. Vorzugsweise besteht der Stegwerkstoff aus Oxidkeramik. Durch diese Ausführung der Ventilführung ist der Wärmefluß vom heißen Auslaßventil zum gekühlten Zylinderkopf Im unteren Bereich der Ventilführung eingedämmt, da die Wandberührung zwischen Zylinderkopf und Ventilführung durch die Freidrehung aufgehoben ist und der für die zentrische Lage bzw. Abstützung der Ventilführung erforderliche umlaufende Steg in der Nähe des Auslaßkanals aus einem Werkstoff mit einer niedrigen Wärmeleitzahl besteht. Bei diesor Verbundkonstruktion wird die gute Gleiteigenschaft des üblicherweise für Ventilführungen verwendeten Gußeisens mit perlitischem Gefüge in keiner Weise beeinflußt. Durch Variieren der Stegbreite und Länge der Freidrehung kann die Temperatur in dem kritischen unteren Abschnitt der Ventilführung für alle Lastgebiete der Brennkraftmaschine so abgestimmt werden, daß die Taupunkttemperatur nicht unterschritten und die maximale zulässige Temperatur zur Erhaltung der Schmiereigenschaft dos Öles nicht überschritten wird.Advantageously, the web is embedded in a recess on the outer diameter of the valve guide. In a further embodiment of the invention, the web is formed from two half-shells. The web material preferably consists of oxide ceramics. Due to this design of the valve guide the heat flow from the hot exhaust valve to the cooled cylinder head is contained in the lower part of the valve guide, since the wall contact between the cylinder head and valve guide is canceled by the free rotation and required for the central position or support of the valve guide circumferential ridge in the vicinity the outlet channel consists of a material with a low thermal conductivity. In this composite construction, the good sliding property of the cast iron commonly used for valve guides with pearlitic structure is in no way affected. By varying the land width and length of the free rotation, the temperature in the critical lower portion of the valve guide for all load areas of the engine can be tuned so that the dew point does not fall below and the maximum allowable temperature to maintain the lubricity of the oil is not exceeded.

Ausführungsbelsplel Based on a sectional drawing, the solution according to the invention will be explained in more detail.

In einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes 2 ist oberhalb eines Auslaßkanals 5 eine Ventilführung 1 angeordnet. Am unteren, dem Auslaßkanal 5 zugewandten Ende Ist der Außendurchmesser der Ventilführung 1 auf einer Länge von 50%, bezogen auf die Fügelänge, mit einer Freidrehung versehen, so daß zwischen der Ventilführung 1 und der Bohrungswandung des Zylinderkcpfes 2 ein Ringraum 3 entsteht. In Höhe des Austritts der Aufnahmebohrung für die Ventilführung 1 ist zur stabilen Lagesicherung ein umlaufender Steg 4 angeordnet, der zur Einschränkung des an dieser Stelle besonders hohen Wärmestroms aus einem schlecht leitenden Werkstoff, vorzugsweise Zirkonoxid, besteht. Von Vorteil ist es, daß Zirkonoxld eine etwa 20fanh niedrigere Wärmeleitzahl als Gußeiden bei annähernd gleicher Wärmeausdehnung aufweist. Der Steg 4 ist mit der Ventilführung 1 fest, beispielsweise durch Aufspritzen, verbunden.In a receiving bore of a cylinder head 2, a valve guide 1 is disposed above an outlet channel 5. At the bottom, the outlet channel 5 facing the end of the outer diameter of the valve guide 1 is provided over a length of 50%, based on the fulcrum length, with a free rotation, so that between the valve guide 1 and the bore wall of Zylinderkcpfes 2, an annular space 3 is formed. At the level of the outlet of the receiving bore for the valve guide 1, a circumferential web 4 is arranged for stable securing position, which consists of restricting the at this point particularly high heat flow from a poorly conductive material, preferably zirconium oxide. It is advantageous that Zirkonoxld has an approximately 20fanh lower thermal conductivity than Gußeiden at approximately the same thermal expansion. The web 4 is firmly connected to the valve guide 1, for example by spraying.

Die Dicke des Steges 4 sollte mindestens 1,5mm betragen. In vorteilhafter Welse ist der Steg 4 in einer muldenartigen Ausnehmung innerhalb der Freidrehung eingebettet. Möglich ist es auch, den Steg 4 aus zwei Halbschalen vorfertigen, die in der muldenartigen Ausnehmung der Freidrehung mittels eines wärmebeständigen Klebers mit der Ventilführung fest verbunden werden.The thickness of the web 4 should be at least 1.5mm. In advantageous Welse the web 4 is embedded in a trough-like recess within the free rotation. It is also possible to prefabricate the web 4 of two half-shells, which are firmly connected in the trough-like recess of the free rotation by means of a heat-resistant adhesive with the valve guide.

Claims

1. Vehtilführung for exhaust valves of internal combustion engines, designed as a tubular, cylindrical body with an outer, fitting into the receiving bore of the cylinder head diameter and a bore in which the valve stem of the lift valve is slidably disposed, characterized in that on the exhaust port side facing the The outer circumference of the valve guide (1) a free rotation is introduced over a length of 30 to 50% of the joint length, which forms with the bore wall of the cylinder head (2) an annular space (3) at its outlet-side end by a fixed circumferential web ( 4) is limited from a Werket off with low thermal conductivity and is supported against the bore wall of the cylinder head (2).

2. Valve guide according to claim 1, characterized in that the web (4) is embedded in a recess on the outer diameter of the valve guide (1).

3. Valve guide according to claim 1 and 2, characterized in that the web (4) is formed of two half-shells.

4. Valve guide according to claim 1 to 3, characterized in that the web (4) preferably beoceht of oxide ceramic.