DE102008035594A1 - Internal combustion engine, particularly motor vehicle, has cylinder head, which closes operating cylinder, where inlet valve and outlet valve for each operating cylinder are attached in closed condition at valve-seat ring - Google Patents

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Abstract

The internal combustion engine has a cylinder head (10), which closes the operating cylinder. An inlet valve (18) and an outlet valve (20) for each operating cylinder are attached in closed condition at a valve-seat ring (22). A combustion chamber insert element (24) is provided in the operating cylinder, which partly covers the operating cylinder, which is faced to a wall of the cylinder head. The combustion chamber insert element takes a valve-seat ring, and is manufactured from an aluminum alloy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit einem Zylinderkopf, welcher den wenigstens einen Arbeitszylinder verschließt und jeweils wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil für jeden Arbeitszylinder aufweist, die in geschlossenem Zustand jeweils an einem Ventilsitzring anschlagen, wobei wenigstens ein Brennraumeinlegeelement in wenigstens einem Arbeitszylinder vorgesehen ist, welches eine dem Arbeitszylinder zugewandte Wandung des Zylinderkopfes wenigstens teilweise bedeckt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with at least one working cylinder and with a cylinder head, which closes the at least one working cylinder and at least one inlet valve and one outlet valve for each each working cylinder, which in the closed state respectively abut on a valve seat ring, wherein at least one combustion chamber insertion element is provided in at least one working cylinder, which is a the working cylinder facing wall of the cylinder head at least partially covered, according to the preamble of the claim 1.

Aus der GB 665 330 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine wärmeisolierende und wärmefeste Einlage an einer Schulter einer Wandung eines Arbeitszylinders vorgesehen ist, die auch einen Teil von Seitenwänden des Zylinderkopfes bedeckt.From the GB 665,330 an internal combustion engine is known in which a heat-insulating and heat-resistant insert is provided on a shoulder of a wall of a working cylinder, which also covers a part of side walls of the cylinder head.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lebensdauer von Zylinderköpfen zu erhöhen.Of the Invention is based on the object, a life of cylinder heads to increase.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These The object is achieved by an internal combustion engine the o. g. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the other Claims described.

Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Brennraumeinlegeelement wenigstens einen Ventilsitzring aufnimmt, wobei das Brennraumeinlegeelement aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.To it is in an internal combustion engine o. g. Art provided according to the invention, the combustion chamber insertion element has at least one valve seat ring receiving, wherein the combustion chamber insert element made of an aluminum alloy is made.

Dies hat den Vorteil, dass die Lebensdauer des Zylinderkopfes begrenzende Bereiche verbessert sind, so dass auch bei steigender Leistung der Brennkraftmaschine eine gewünschte Lebensdauer des Zylinderkopfes erhalten bleibt. Weiterhin unterstützt das Brennraumeinlageelement ein schnelles Aufwärmen eines Brennraumes im Arbeitszylinder nach einem Kaltstart, so dass sich ein verbessertes Emissionsverhalten ergibt.This has the advantage of limiting the life of the cylinder head Areas are improved, so that even with increasing power of the internal combustion engine obtain a desired life of the cylinder head remains. Furthermore, the combustion chamber insert element supports a rapid warming up of a combustion chamber in the working cylinder a cold start, so that an improved emission behavior results.

In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt das Brennraumeinlegeelement wenigstens einen Ventilsitzring für das Einlassventil oder das Auslassventil auf.In In a preferred embodiment, the combustion chamber loading element takes at least one valve seat ring for the inlet valve or the exhaust valve on.

Ein maximaler Strömungsquerschnitt im Bereich der durch das Brennraumeinlageelement ausgebildeten Ventilsitzringe wird dadurch erzielt, dass das Brennraumeinlegeelement derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es ausgehend vom Ventilsitzring einen Einlasskanal und/oder Auslasskanal im Zylinderkopf über eine vorbestimmte axiale Länge des Einlasskanals und/oder Auslasskanals in Umfangsrichtung vollständig umschließt.One maximum flow cross-section in the area through the Combustion chamber insert formed valve seat inserts is characterized achieved that the combustion chamber insertion element is formed and is arranged, that it starting from the valve seat ring an inlet channel and / or exhaust duct in the cylinder head over a predetermined axial length of the inlet channel and / or outlet channel in Completely encloses circumferential direction.

Zum sicheren Abdichten gegen den Zylinderkopf sowie der Gaswechselkanäle gegeneinander ist an einem dem Arbeitszylinder abgewandeten Ende des Brennraumeinlegeelementes im Bereich des Einlasskanals und/oder Auslasskanals ein Dichtring zwischen dem Brennraumeinlageelement und dem Zylinderkopf angeordnet.To the safe sealing against the cylinder head and the gas exchange channels against one another is on a side facing away from the working cylinder of the Brennraumeinlegeelementes in the region of the inlet channel and / or Outlet channel a sealing ring between the combustion chamber insert element and the cylinder head arranged.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilsitzring als gefügtes Bauteil aus Sinterwerkstoff in das Brennraumeinlageelement integriert.In A preferred embodiment is the valve seat ring as an assembled component of sintered material in the combustion chamber insert element integrated.

Dadurch, dass im Zylinderkopf eine Aussparung zur Aufnahme des Brennraumeinlageelement ausgebildet ist, benötigt des Brennraumeinlageelement keinen zusätzlichen Bauraum im Arbeitszylinder.Thereby, in that a recess for receiving the combustion chamber insert element is formed in the cylinder head is needed, the combustion chamber insert element no additional Space in the working cylinder.

Eine einfachere Handhabung bei der Herstellung und Bearbeitung des Zylinderkopfes und des Brennraumeinlageelementes erzielt man dadurch, dass das Brennraumeinlageelement planparallel zur einer dem Arbeitszylinder zugewandten Wandung des Zylinderkopfes ausgebildet ist.A easier handling in the production and processing of the cylinder head and the combustion chamber insert element is achieved in that the Brennraumeinlageelement plane-parallel to a the working cylinder facing wall of the cylinder head is formed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Zylinderkopfes für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.The The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing explained. This shows in the single figure a schematic Sectional view of a preferred embodiment of a Cylinder head for an inventive Internal combustion engine.

Die aus der einzigen Figur teilweise ersichtliche Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinderkopf 10, der einen Brennraum 12 eines nicht näher dargestellten Arbeitszylinders abschließt und in dem ein Einlasskanal 14 und ein Auslasskanal 16 ausgebildet sind. Zum wahlweise Öffnen bzw. Verschließen des Einlasskanals 14 gegen den Brennraum 12 ist im Zylinderkopf 10 ein Einlassventil 18 vorgesehen. Zum wahlweise Öffnen bzw. Verschließen des Auslasskanals 16 gegen den Brennraum 12 ist im Zylinderkopf 10 ein Auslassventil 20 vorgesehen. Sowohl das Einlassventil 18 als auch das Auslassventil 20 schlagen im geschlossenen Zustand jeweils an einem Ventilsitzring 22 an, welcher zylinderkopfseitig ausgebildet ist.The partially apparent from the single figure internal combustion engine comprises a cylinder head 10 who has a combustion chamber 12 a working cylinder, not shown, and in which an inlet channel 14 and an exhaust duct 16 are formed. For selectively opening or closing the inlet channel 14 against the combustion chamber 12 is in the cylinder head 10 an inlet valve 18 intended. For selectively opening or closing the outlet channel 16 against the combustion chamber 12 is in the cylinder head 10 an outlet valve 20 intended. Both the inlet valve 18 as well as the exhaust valve 20 when closed, each beat against a valve seat ring 22 on, which is formed on the cylinder head side.

Erfindungsgemäß ist ein Brennraumeinlegeelement 24 vorgesehen, welches eine dem Brennraum 12 bzw. dem Arbeitszylinder zugewandete Fläche des Zylinderkopfes 10 wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig bedeckt und gleichzeitig die Ventilsitzringe für das Einlassventil 18 und das Auslassventil 20 aufnimmt. In der lediglich beispielhaft dargestellten Ausführungsform nimmt das Brennraumeinlegeelement 24 einen Ventilsitzring 22 sowohl für das Einlassventil 18 als auch das Auslassventil 20 auf. Das Brennraumeinlegeelement 24 kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass es einen Ventilsitzring 22 nur für das Einlassventil 18 oder nur für das Auslassventil 20 ausbildet, oder das Brennraumeinlegeelement 24 bildet Ventilsitzringe 22 für mehr als ein Einlassventil 18 und/oder mehr als ein Auslassventil 20 aus.According to the invention, a combustion chamber insertion element 24 provided, which one the combustion chamber 12 or the working cylinder facing surface of the cylinder head 10 at least partially, preferably completely covered and at the same time the valve seat rings for the inlet valve 18 and the exhaust valve 20 receives. In the embodiment shown by way of example only, the combustion chamber loading element takes 24 a valve seat ring 22 both for the inlet valve 18 as well as the exhaust valve 20 on. The combustion chamber insert element 24 can, however, too be formed such that it is a valve seat ring 22 only for the inlet valve 18 or only for the exhaust valve 20 forms, or the combustion chamber insert element 24 forms valve seat rings 22 for more than one inlet valve 18 and / or more than one exhaust valve 20 out.

In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist das Brennraumeinlegeelement 24 derart ausgebildet, dass es in axialer Richtung ausgehend von dem Ventilsitzring 22 den Einlasskanal 14 bzw. den Auslasskanal 16 in radialer Richtung vollständig umgibt. Mit anderen Worten ist im Endbereich von Einlasskanal 14 bzw. Auslasskanal 16 deren jeweilige Wandung von dem Brennraumeinlegeelement 24 ausgebildet. Hierbei fluchtet das Brennraumeinlegeelement 24 jeweils mit der Wandung von Einlasskanal 14 bzw. Auslasskanal 16, die von dem Zylinderkopf 10 selbst ausgebildet ist. An einem dem Brennraum 12 bzw. Arbeitszylinder abgewandten Ende des Brennraumeinlegeelementes 24 ist im Einlasskanal 14 bzw. im Auslasskanal 16 jeweils ein Dichtring 26 angeordnet, welcher eine Abdichtung des Brennraumeinlegeelementes 24 gegen den Zylinderkopf 10 ausbildet.In the embodiment illustrated by way of example, the combustion chamber insertion element is 24 formed such that it in the axial direction, starting from the valve seat ring 22 the inlet channel 14 or the outlet channel 16 completely surrounds in the radial direction. In other words, in the end region of inlet duct 14 or outlet channel 16 the respective wall of the combustion chamber insertion element 24 educated. Here, the combustion chamber insert element is aligned 24 each with the wall of inlet duct 14 or outlet channel 16 coming from the cylinder head 10 self-trained. At one of the combustion chamber 12 or working cylinder opposite end of the combustion chamber insertion element 24 is in the inlet channel 14 or in the outlet channel 16 one sealing ring each 26 arranged, which a seal of the combustion chamber insertion element 24 against the cylinder head 10 formed.

Erfindungsgemäß ist daher ein lokales Einbringen eines hochfesten Brennraumeinlegers 24 in neue oder bestehende Zylinderkopfkonstruktionen vorgesehen. Das Brennraumeinlegeelement 24 wird beispielsweise mittels Presssitz im Zylinderkopf 10 gefügt, geschweißt oder über eine Zylinderkopfdichtung (nicht dargestellt) in Formschluss gehalten. Die Abdichtung zum Zylinderkopf erfolgt durch geeignete Dichtringe 26, wie beispielhaft dargestellt, oder angeformte Dichtsicken oder Vitondichtringe. Das Brennraumeinlegeelement 24 unterstützt durch seine wärmeisolierende Wirkung ein schnelles Aufwärmen des Brennraumes 12 bei einem Kaltstart, wodurch sich ein zusätzliches Emissionspotential ergibt. Der Zylinderkopf 10 kann wegen der Schutzwirkung durch das Brennraumeinlegeelement 24 kostengünstig aus niedrig legierten, einfachen und damit kostengünstigen Werkstoffen hergestellt werden.Therefore, according to the invention is a local introduction of a high-strength combustion chamber 24 provided in new or existing cylinder head constructions. The combustion chamber insert element 24 is for example by means of press fit in the cylinder head 10 joined, welded or held by a cylinder head gasket (not shown) in positive engagement. The seal to the cylinder head is made by means of suitable sealing rings 26 as exemplified, or molded seal beads or Viton sealing rings. The combustion chamber insert element 24 supported by its heat-insulating effect, a quick warming up of the combustion chamber 12 in a cold start, resulting in an additional emission potential. The cylinder head 10 may because of the protective effect of the combustion chamber insert element 24 can be inexpensively made of low-alloy, simple and therefore cost-effective materials.

Pro Arbeitszylinder ist ein Brennraumeinlegeelement 24 vorgesehen, wobei jedes Brennraumeinlegeelement 24 bevorzugt für mehrere Ventile 18, 20 vorgesehen ist. Einer Rissbildung am Zylinderkopf 10 aufgrund LCF (”Low Cycle Fatigue”; Ermüdung bei niedriger Lastspielzahl) und HCF (”High Cycle Fatigue”; Ermüdung bei hoher Lastspielzahl bzw. Langzeitermüdung) ist wirksam entgegengewirkt.Each cylinder is a combustion chamber insert element 24 provided, each combustion chamber inlay element 24 preferred for several valves 18 . 20 is provided. Cracking on the cylinder head 10 Due to LCF (Low Cycle Fatigue) and HCF (High Cycle Fatigue), it effectively counteracts high cycle fatigue or long-term fatigue.

Vorzugsweise ist der Ventilsitzring 22 als gefügtes Bauteil aus Sinterwerkstoff in das Brennraumeinlageelement 24 integriert, wie in der einzigen Figur dargestellt.Preferably, the valve seat ring 22 as an assembled component of sintered material in the combustion chamber insert element 24 integrated, as shown in the single figure.

1010
Zylinderkopfcylinder head
1212
Brennraumcombustion chamber
1414
Einlasskanalinlet channel
1616
Auslasskanalexhaust port
1818
Einlassventilintake valve
2020
Auslassventiloutlet valve
2222
VentilsitzringValve seat ring
2424
BrennraumeinlegerCombustion chamber insert
2626
Dichtringseal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - GB 665330 [0002] GB 665330 [0002]

Claims (9)

Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit einem Zylinderkopf (10), welcher den wenigstens einen Arbeitszylinder verschließt und jeweils wenigstens ein Einlassventil 18) und ein Auslassventil (20) für jeden Arbeitszylinder aufweist, die in geschlossenem Zustand jeweils an einem Ventilsitzring (22) anschlagen, wobei wenigstens ein Brennraumeinlegeelement (24) in wenigstens einem Arbeitszylinder vorgesehen ist, welches eine dem Arbeitszylinder zugewandte Wandung des Zylinderkopfes (10) wenigstens teilweise bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumeinlegeelement (24) wenigstens einen Ventilsitzring (22) aufnimmt, wobei das Brennraumeinlegeelement (24) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with at least one working cylinder and with a cylinder head ( 10 ), which closes the at least one working cylinder and in each case at least one inlet valve 18 ) and an outlet valve ( 20 ) for each working cylinder which in the closed state in each case on a valve seat ring ( 22 ), wherein at least one combustion chamber insert element ( 24 ) is provided in at least one working cylinder, which is a working cylinder facing wall of the cylinder head ( 10 ) is at least partially covered, characterized in that the combustion chamber insert element ( 24 ) at least one valve seat ring ( 22 ), wherein the combustion chamber insert element ( 24 ) is made of an aluminum alloy. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumeinlegeelement (24) wenigstens einen Ventilsitzring (22) für das Einlassventil (18) oder das Auslassventil (20) aufnimmt.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber insertion element ( 24 ) at least one valve seat ring ( 22 ) for the inlet valve ( 18 ) or the exhaust valve ( 20 ). Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumeinlegeelement (24) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es ausgehend vom Ventilsitzring (22) einen Einlasskanal (14) im Zylinderkopf (10) über eine vorbestimmte axiale Länge des Einlasskanals (14) in Umfangsrichtung vollständig umschließt.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber insertion element ( 24 ) is designed and arranged such that, starting from the valve seat ring ( 22 ) an inlet channel ( 14 ) in the cylinder head ( 10 ) over a predetermined axial length of the inlet channel ( 14 ) completely encloses in the circumferential direction. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem Arbeitszylinder abgewandeten Ende des Brennraumeinlegeelementes (24) im Bereich des Einlasskanals (14) wenigstens ein Dichtring (26) zwischen dem Brennraumeinlegeelement (24) und dem Zylinderkopf (10) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that on a side facing away from the working cylinder of the combustion chamber insert element ( 24 ) in the region of the inlet channel ( 14 ) at least one sealing ring ( 26 ) between the combustion chamber inlay element ( 24 ) and the cylinder head ( 10 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumeinlegeelement (24) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es ausgehend vom Ventilsitzring (22) einen Auslasskanal (16) im Zylinderkopf (10) über eine vorbestimmte axiale Länge des Auslasskanals (16) in Umfangsrichtung vollständig umschließt.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber insertion element ( 24 ) is designed and arranged such that, starting from the valve seat ring ( 22 ) an outlet channel ( 16 ) in the cylinder head ( 10 ) over a predetermined axial length of the outlet channel ( 16 ) completely encloses in the circumferential direction. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem dem Arbeitszylinder abgewandeten Ende des Brennraumeinlegeelementes (24) im Bereich des Auslasskanals (16) wenigstens ein Dichtring (26) zwischen dem Brennraumeinlageelement (24) und dem Zylinderkopf (10) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that on a side facing away from the working cylinder of the combustion chamber insert element ( 24 ) in the region of the outlet channel ( 16 ) at least one sealing ring ( 26 ) between the combustion chamber insert element ( 24 ) and the cylinder head ( 10 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (22) als gefügtes Bauteil aus Sinterwerkstoff in das Brennraumeinlageelement (24) integriert ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ring ( 22 ) as an assembled component of sintered material into the combustion chamber insert element ( 24 ) is integrated. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderkopf (10) eine Aussparung zur Aufnahme des Brennraumeinlageelement (24) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the cylinder head ( 10 ) a recess for receiving the combustion chamber insert element ( 24 ) is trained. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraumeinlageelement (24) planparallel zur einer dem Arbeitszylinder zugewandten Wandung des Zylinderkopfes (10) ausgebildet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber insert element ( 24 ) plane-parallel to a working cylinder facing wall of the cylinder head ( 10 ) is trained.
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