DE102007057953B4

DE102007057953B4 - Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007057953B4
Application number: DE102007057953.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Kuda; Ralf Pinternagel
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2007-12-01
Filing date: 2007-12-01
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2027-12-02
Also published as: JP2012246932A; FI20086125A0; FI123592B; JP2009133307A; CN101446215A; CN101446215B; FI20086125A; DE102007057953A1; KR20090057165A

Abstract

Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einem einen Ventilschaft und einen Ventilteller umfassenden Ventilkegel, wobei der Ventilschaft in einer Ausnehmung einer Ventilschaftführung linear verschiebbar geführt ist, und wobei eine Ventilsitzfläche des Ventiltellers mit einem Ventilsitzring derart zusammenwirkt, dass in geschlossenem Zustand die Ventilsitzfläche gegen den Ventilsitzring drückt und in geöffnetem Zustand die Ventilsitzfläche vom Ventilsitzring abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung eines Spalts (13) zwischen dem Ventilschaft (11) und der Ausnehmung (12) der Ventilschaftführung (10) mehrere Gleitringe (15) aus einem temperaturfesten, z.B. metallischen Werkstoff oder einem keramischen Werkstoff in eine Nut (16) des Ventilschafts (11) eingreifen, wobei die Dicke jedes Gleitrings (15) kleiner als die Nutbreite der Nut (16) ist, in die der jeweilige Gleitring (15) eingreift, so dass bei Bewegung des Ventilschafts (10) Schmiermittel mit einer definierten Pumpwirkung den jeweiligen Gleitring (15) überwindet, wobei dann, wenn jeder Gleitring (15) in eine Nut (16) des Ventilschafts (11) eingreift, ein Außendurchmesser des jeweiligen Gleitrings (15) dem Innendurchmesser der Ausnehmung (12) der Ventilschaftführung (10) entspricht und ein Innendurchmesser des jeweiligen Gleitrings (15) größer ist als ein Nutgrunddurchmesser der jeweiligen Nut (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Brennkraftmaschinen verfügen über eine Vielzahl von Gaswechselventilen, wobei es sich bei Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine insbesondere um solche Ventile handelt, über welche entweder Ladeluft in Zylinder einer Brennkraftmaschine eingeführt oder Abgas aus Zylindern der Brennkraftmaschine abgeführt werden können.
Aus der Praxis bekannte Gaswechselventile verfügen über einen translatorisch verlagerbaren Ventilkegel, der einen Ventilschaft und einen Ventilteller umfasst. Der Ventilschaft des Ventilkegels ist in einer Ausnehmung einer Ventilschaftführung linear verschiebbar geführt bzw. gelagert. Eine Ventilsitzfläche des Ventiltellers des Ventilkegels wirkt mit einem Ventilsitzring derart zusammen, dass in geschlossenem Zustand des Gaswechselventils die Ventilsitzfläche des Ventiltellers gegen den Ventilsitzring drückt, und dass in geöffnetem Zustand des Gaswechselventils die Ventilsitzfläche des Ventiltellers vom Ventilsitzring abgehoben ist.
Bei aus der Praxis bekannten Gaswechselventilen wird ein Spalt zwischen dem Ventilschaft und der Ausnehmung der Ventilschaftführung über eine Ventilschaftabdichtung, die mindestens einen Dichtring aus einem elastischen Werkstoff umfasst, abgedichtet. Dabei muss die Ventilschaftabdichtung eine definierte Menge an Schmiermittel weiterleiten, um den Verschleiß des Ventils zu reduzieren und um ein Gleiten zwischen dem Ventilschaft und der Ventilschaftführung zu ermöglichen.
Dann, wenn die Ventilschaftdichtung zu wenig Schmiermittel weiterleitet, kann es aufgrund einer zu geringen Schmierung zu einer unerwünschten Mischreibung kommen, die zu einem Feststecken des Ventilkegels führen kann. Wird hingegen zu viel Schmiermittel über die Ventilschaftabdichtung weitergeleitet, so steigen die Emissionswerte der Brennkraftmaschine und der Ventilkegel kann verkoken. Es besteht daher Bedarf an einem Gaswechselventil, welches die obigen Nachteile vermeidet.
Die JP S59-49307 A beschreibt ebenfalls ein Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine, bei diesem ein einziger Gleitring in eine Nut der Ventilschaftführung eingreift, so dass es aufgrund einer zu geringen Schmierung zu einer unerwünschten Mischreibung kommt, die zu einem Feststecken des Ventilkegels führen kann. Dadurch dass der dort gezeigte Gleitring nicht aus einem temperaturfesten Werkstoff besteht, ist der Einsatz in der Nähe zu den Zylindern wegen der heißen Verbrennungsgase überhaupt fraglich.
Weiterhin beschreibt die US 5 062 397 A ebenfalls die Abdichtung eines Ventilschafts mittels eines einzigen Gleitrings.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Gaswechselventil nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß greift zur Abdichtung eines Spalts zwischen dem Ventilschaft und der Ausnehmung der Ventilschaftführung mindestens ein Gleitring aus einem temperaturfesten, z.Bsp. metallischen Werkstoff oder einem keramischen Werkstoff in eine Nut des Ventilschafts oder eine Nut der Ventilschaftführung ein, wobei die Dicke des oder jedes Gleitrings kleiner als die Nutbreite der Nut ist, in die der jeweilige Gleitring eingreift, sodass bei Bewegung des Ventilschafts Schmiermittel mit einer definierten Pumpwirkung den jeweiligen Gleitring überwindet.
Beim erfindungsgemäßen Gaswechselventil erfolgt die Abdichtung des Spalts zwischen dem Ventilschaft und der Ausnehmung der Ventilschaftführung durch mindestens einen Gleitring aus einem temperaturfesten, z.Bsp. einem metallischen Werkstoff oder einem keramischen Werkstoff, der in eine Nut des Ventilschafts oder in eine Nut der Ventilschaftführung eingreift, nämlich derart, dass die Dicke des oder jeden Gleitrings kleiner ist als die Nutbreite der Nut, in die der jeweilige Gleitring eingreift. Hierdurch kann bei Bewegung des Ventilschafts in der Ausnehmung der Ventilschaftführung eine definierte Pumpwirkung für Schmiermittel realisiert werden, sodass stets eine exakt definierte Schmiermittelmenge die durch den oder jeden Gleitring gebildete Ventilschaftabdichtung überwinden kann.
Hierdurch wird stets eine ausreichende Schmierung zwischen dem Ventilschaft und der Ventilschaftführung gewährleistet. Andererseits wird vermieden, dass zu viel Schmiermittel über die Ventilschaftabdichtung weitergeleitet wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1: einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine; und
2 bis 4: ein Detail des Ausschnitts der 1 in unterschiedlichen Zuständen.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine im Bereich einer Ventilschaftführung 10 und eines Ventilschafts 11, wobei der Ventilschaft 11 in einer Ausnehmung 12 der Ventilschaftführung 10 linear verschiebbar geführt bzw. gelagert ist.
Am Ventilschaft 11 greift ein nichtgezeigter Ventilteller an, wobei Ventilschaft und Ventilteller zusammen einen Ventilkegel des Gaswechselventils bilden. Eine Ventilsitzfläche des Ventiltellers des Ventilkegels wirkt mit einem ebenfalls nichtdargestellten Ventilsitzring derart zusammen, dass in geschlossenem Zustand die Ventilsitzfläche des Ventiltellers gegen den Ventilsitzring drückt, und dass in geöffnetem Zustand die Ventilsitzfläche des Ventiltellers vom Ventilsitzring abgehoben ist.
Wie am besten 3 bis 4 entnommen werden kann, verfügt der Ventilschaft 11 über einen Außendurchmesser, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Ausnehmung 12 der Ventilschaftführung 10, sodass sich zwischen dem Ventilschaft 11 und der Ventilschaftführung 10 ein Spalt 13 ausbildet.
Der Spalt 13 zwischen dem Ventilschaft 11 und der Ventilschaftführung 10 wird mit Hilfe einer Ventilschaftabdichtung 14 abgedichtet, die gemäß 1 von drei in Axialrichtung des Ventilschafts 11 hintereinander positionierten Gleitringen, die jeweils in eine separate Nut 16 des Ventilschafts 11 eingreifen, gebildet wird. 2 bis 4 zeigen ein Detail der 1 im Bereich eines solchen Gleitrings 15, der in eine Nut 16 des Ventilschafts 11 eingreift.
Wie bereits ausgeführt, greift im Ausführungsbeispiel der 2 bis 4 jeder Gleitring 15 in eine Nut 16 des Ventilschafts 11 ein, nämlich derart, dass die Dicke bzw. axiale Erstreckung des Gleitrings 15 kleiner als die Nutbreite bzw. axiale Erstreckung der Nut 16 ist. Abhängig von der Bewegung des Ventilschafts 11 relativ zur Ventilschaftführung 10, die in 2 bis 4 durch Pfeile visualisiert ist, kann sich die Relativposition des Gleitrings 15 in der Nut 16 verändern, wodurch letztendlich eine definierte Pumpwirkung für Schmiermittel bereitgestellt wird, welches in einer definierten Menge den jeweiligen Gleitring 15 überwinden kann.
Dann, wenn der Gleitring 15, wie in 2 bis 4 gezeigt, in die Nut 16 des Ventilschafts 11 eingreift, entspricht ein Außendurchmesser des Gleitrings 15 in eingebautem Zustand dem Innendurchmesser der Ausnehmung 12 der Ventilschaftführung 10, sodass der Gleitring 15 stets an der Ausnehmung 12 der Ventilschaftführung 10 anliegt. Ein Innendurchmesser des Gleitrings 15 ist hingegen größer als ein Nutgrunddurchmesser der jeweiligen Nut 16, sodass sich zwischen dem Gleitring 15 und der jeweiligen Nut 16 gemäß 2 bis 4 ein Spalt ausbildet, durch den Schmiermittel im Sinne einer Pumpwirkung gefördert werden kann.
Über den Unterschied in der Dicke des Gleitrings 15 zur Nutbreite der jeweiligen Nut 16 und über den Unterschied zwischen den Innendurchmesser des Gleitrings 15 und dem Nutgrunddurchmesser der jeweiligen Nut 16 kann die Menge des den jeweiligen Gleitring 15 überwindenden Schmiermittels definiert eingestellt werden.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist von Bedeutung, dass der Gleitring 15 nicht aus einem elastomeren Werkstoff, sondern vielmehr aus einem temperaturfesten, z.Bsp. metallischen oder keramischen und damit nicht-elastomeren Werkstoff gebildet ist. Jeder Gleitring 15 ist daher temperaturbeständig, sodass dieselben in unmittelbarer Nähe zu den Zylindern und damit heißen Verbrennungsgasen der Brennkraftmaschine eingesetzt werden können.
Natürlich kann der oder die Gleitringe auch im oberen Bereich der Ventilführung liegen.
Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass der oder jeder Gleitring in eine Nut der Ventilschaftführung eingreift. In diesem Fall ist dann wiederum die Dicke des oder jedes Gleitrings kleiner als die Nutbreite der jeweiligen Nut. Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht in diesem Fall jedoch ein Innendurchmesser des jeweiligen Gleitrings dem Außendurchmesser des Ventilschafts, sodass der Gleitring in eingebautem Zustand stets am Ventilschaft anliegt. Ein Außendurchmesser des jeweiligen Gleitrings ist in diesem Fall kleiner als ein Nutgrunddurchmesser der jeweiligen Nut der Ventilschaftführung.
Beim erfindungsgemäßen Gaswechselventil erfolgt demnach eine Schmierung des Ventilschafts in der Ventilschaftführung mit Hilfe von Schmiermittel, das mindestens einen temperaturbeständigen Gleitring aus einem temperaturfesten, z.Bsp. metallischen Werkstoff oder einem keramischen Werkstoff überwinden kann, wobei der oder jeder Gleitring in eine Nut des Ventilschafts oder der Ventilschaftführung derart eingreift, dass die Dicke bzw. axiale Erstreckung des jeweiligen Gleitrings kleiner ist als die Nutbreite bzw. axiale Erstreckung der Nut, in die der jeweilige Gleitring eingreift.
Hierdurch kann bei axialer Bewegung des Ventilschafts 11 in der Ventilschaftführung 10 eine oszillierende axiale Bewegung des Gleitrings 15 in der jeweiligen Nut realisiert werden, wodurch eine definierte Pumpwirkung für das Schmiermittel realisiert wird, sodass eine exakt definierte Schmiermittelmenge, den jeweiligen Gleitring 15 überwinden kann.
Bezugszeichenliste

10: Ventilschaftführung
11: Ventilschaft
12: Ausnehmung
13: Spalt
14: Ventilschaftabdichtung
15: Gleitring
16: Nut

Claims

Gaswechselventil einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einem einen Ventilschaft und einen Ventilteller umfassenden Ventilkegel, wobei der Ventilschaft in einer Ausnehmung einer Ventilschaftführung linear verschiebbar geführt ist, und wobei eine Ventilsitzfläche des Ventiltellers mit einem Ventilsitzring derart zusammenwirkt, dass in geschlossenem Zustand die Ventilsitzfläche gegen den Ventilsitzring drückt und in geöffnetem Zustand die Ventilsitzfläche vom Ventilsitzring abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung eines Spalts (13) zwischen dem Ventilschaft (11) und der Ausnehmung (12) der Ventilschaftführung (10) mehrere Gleitringe (15) aus einem temperaturfesten, z.B. metallischen Werkstoff oder einem keramischen Werkstoff in eine Nut (16) des Ventilschafts (11) eingreifen, wobei die Dicke jedes Gleitrings (15) kleiner als die Nutbreite der Nut (16) ist, in die der jeweilige Gleitring (15) eingreift, so dass bei Bewegung des Ventilschafts (10) Schmiermittel mit einer definierten Pumpwirkung den jeweiligen Gleitring (15) überwindet, wobei dann, wenn jeder Gleitring (15) in eine Nut (16) des Ventilschafts (11) eingreift, ein Außendurchmesser des jeweiligen Gleitrings (15) dem Innendurchmesser der Ausnehmung (12) der Ventilschaftführung (10) entspricht und ein Innendurchmesser des jeweiligen Gleitrings (15) größer ist als ein Nutgrunddurchmesser der jeweiligen Nut (16).
Gaswechselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser des Ventilschafts (11) kleiner als ein Innendurchmesser der Ausnehmung (12) der Ventilschaftführung (10) ist.