DE102016008678A1

DE102016008678A1 - Valve seat ring for a reciprocating engine

Info

Publication number: DE102016008678A1
Application number: DE102016008678.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander von Gaisberg-Helfenberg; Jochen Haefner; Rainer Joos; Rudolf Reinhardt
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-07-16
Filing date: 2016-07-16
Publication date: 2018-01-18
Also published as: WO2018014987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilsitzring (22) für eine Hubkolbenmaschine, mit einer innenumfangsseitigen Mantelfläche (28), durch welche eine von einem Gas durchströmbare Durchgangsöffnung (26) des Ventilsitzrings (22) zumindest teilweise begrenzt ist, und mit einer in radialer Richtung des Ventilsitzrings (22) der innenumfangsseitigen Mantelfläche (28) abgewandten außenumfangsseitigen Mantelfläche (30), welche zumindest einen Mantelflächenbereich (32) aufweist, durch welchen in Einbaulage des Ventilsitzrings (22) wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlkanal (24) zumindest teilweise begrenzt ist, wobei die außenumfangsseitige Mantelfläche (30) wenigstens drei Teilbereiche (34, 36, 38) aufweist, von welchen zumindest zwei Teilbereiche (34, 36, 38) aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind.The invention relates to a valve seat ring (22) for a reciprocating piston engine, with an outer peripheral side surface (28) through which a passage opening (26) of the valve seat ring (22) through which a gas can flow is at least partially defined, and with a valve seat ring in the radial direction (FIG. 22) of the inner peripheral side surface (28) facing away from the outer peripheral side surface (30) which at least one lateral surface region (32) through which in installation position of the valve seat ring (22) at least one of a cooling medium flow-through cooling channel (24) is at least partially limited, wherein the Outer peripheral side surface (30) has at least three partial regions (34, 36, 38), of which at least two partial regions (34, 36, 38) are formed from mutually different materials.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilsitzring für eine Hubkolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a valve seat ring for a reciprocating engine according to the preamble of patent claim 1.

Ein solcher Ventilsitzring für eine Hubkolbenmaschine ist beispielsweise der DE 10 2004 027 084 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ventilsitzring weist eine innenumfangsseitige Mantelfläche auf, durch welche eine von einem Gas durchströmbare Durchgangsöffnung des Ventilsitzrings zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist. Ferner weist der Ventilsitzring ein in radialer Richtung des Ventilsitzrings der innenumfangsseitigen Mantelfläche abgewandte außenumfangsseitige Mantelfläche auf, welche zumindest einen Mantelflächenbereich aufweist, durch welchen in Einbaulage des Ventilsitzrings wenigstens ein von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbarer Kühlkanal zumindest teilweise, insbesondere direkt, begrenzt ist. Der Ventilsitzring nimmt seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine auf. In diesem vollständig hergestellten Zustand umfasst die beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Hubkolbenmaschine wenigstens einen Zylinderkopf auf, mit welchem der separat von dem Zylinderkopf ausgebildete Ventilsitzring verbunden ist. Dabei begrenzen der Zylinderkopf und der Mantelflächenbereich den Kühlkanal jeweils teilweise, wobei das Kühlmedium während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine durch den Kühlkanal strömt. Da dabei der Kühlkanal zumindest teilweise durch den Mantelflächenbereich begrenzt ist, kann das den Kühlkanal durchströmende Kühlmedium den Mantelflächenbereich und somit den Ventilsitzring zumindest im Wesentlichen direkt an- und umströmen, sodass das den Kühlkanal durchströmende Kühlmedium den Mantelflächenbereich beziehungsweise Ventilsitzring direkt kontaktiert beziehungsweise berührt. Dadurch kann ein zumindest im Wesentlichen direkter Wärmeübergang von dem Ventilsitzring an das Kühlmedium erfolgen, wodurch der Ventilsitzring gekühlt wird.Such a valve seat ring for a reciprocating engine is for example the DE 10 2004 027 084 A1 to be known as known. The valve seat ring has an inner circumferential side surface through which a through opening of the valve seat ring through which a gas can flow is at least partially, in particular at least predominantly or completely, limited. Furthermore, the valve seat ring has an outer peripheral side surface facing away from the inner circumferential side surface in the radial direction of the valve seat ring, which has at least one lateral surface area, at least partially, in particular directly, limiting at least one cooling channel through which a cooling medium, in particular a cooling fluid, can flow in the installation position of the valve seat ring , The valve seat ring takes on its installation position in fully manufactured state of the reciprocating engine. In this completely manufactured state, the reciprocating piston engine designed, for example, as an internal combustion engine comprises at least one cylinder head with which the valve seat ring formed separately from the cylinder head is connected. In this case, the cylinder head and the lateral surface region partially delimit the cooling channel, wherein the cooling medium flows through the cooling channel during operation of the reciprocating piston engine. Since the cooling channel is at least partially bounded by the lateral surface region, the cooling medium flowing through the cooling channel can at least substantially directly flow and flow around the lateral surface region and thus the valve seat ring so that the cooling medium flowing through the cooling channel directly contacts or contacts the lateral surface region or valve seat ring. This allows an at least substantially direct heat transfer from the valve seat ring to the cooling medium, whereby the valve seat ring is cooled.

In der Einbaulage ist die Durchgangsöffnung beispielsweise mit einem von dem Zylinderkopf begrenzten Gaskanal fluidisch verbunden, wobei der Gaskanal beispielsweise ein Auslasskanal oder ein Einlasskanal der Hubkolbenmaschine ist. Während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine strömt Gas durch den Gaskanal und durch die Durchgangsöffnung, wobei das Gas beispielsweise über den Gaskanal und die Durchgangsöffnung in einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Hubkolbenmaschine strömt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Gas aus dem Brennraum durch die Durchgangsöffnung in den Gaskanal strömt. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Abgas der Hubkolbenmaschine. Weiterhin ist es denkbar, dass das Gas zumindest Frischluft umfasst, die über den Gaskanal und die Durchgangsöffnung dem Brennraum zugeführt wird.In the installation position, the passage opening is fluidly connected, for example, with a gas channel bounded by the cylinder head, the gas passage being, for example, an outlet channel or an inlet channel of the reciprocating piston engine. During operation of the reciprocating engine gas flows through the gas channel and through the passage opening, the gas flows, for example via the gas passage and the passage opening in a trained example as a cylinder combustion chamber of the reciprocating engine. Alternatively or additionally, it is conceivable that the gas flows from the combustion chamber through the passage opening into the gas channel. The gas is, for example, exhaust gas of the reciprocating engine. Furthermore, it is conceivable that the gas comprises at least fresh air, which is supplied via the gas passage and the passage opening to the combustion chamber.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2010 015 605 A1 eine Zylinderkopfeinheit für einen Verbrennungsmotor, mit einem Zylinderkopf mit einem Verbrennungsraum und einer Arbeitsseite. Die Zylinderkopfeinheit umfasst ferner eine Einlass-/Auslassöffnung in dem Verbrennungsraum beziehungsweise die Arbeitsseite und eine Einbauaussparung, die in Umfangsrichtung um den Einlass beziehungsweise Auslass herum angeordnet ist. Ferner ist ein Ventilsitzring vorgesehen, der innerhalb der Einbauaussparung angeordnet ist. Zwischen der Einbauaussparung und dem Ventilsitzring ist Kohlenstoff angeordnet, der so gestaltet ist, um zwischen der Einbauaussparung und dem Ventilsitzring eine Kraftstoffabdichtung beziehungsweise ein Modifikationsmittel einzurichten.Furthermore, the DE 10 2010 015 605 A1 a cylinder head unit for an internal combustion engine, comprising a cylinder head having a combustion chamber and a working side. The cylinder head unit further includes an inlet / outlet port in the combustion chamber and the working side, and a mounting recess circumferentially disposed around the inlet and outlet, respectively. Furthermore, a valve seat ring is provided, which is arranged within the mounting recess. Arranged between the mounting recess and the valve seat ring is carbon configured to establish a fuel seal or modifier between the mounting recess and the valve seat ring.

Außerdem offenbart die DE 1 576 727 A1 einen Zylinderkopf für flüssigkeitsgekühlte, ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen mit eingepressten Ventilsitzringen, wobei die Ventilsitzringe außen unmittelbaren Kontakt mit der Kühlflüssigkeit haben.In addition, the disclosed DE 1 576 727 A1 a cylinder head for liquid-cooled, valve-controlled internal combustion engines with pressed valve seat rings, wherein the valve seat rings have outside direct contact with the cooling liquid.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilsitzring der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz realisiert werden kann.Object of the present invention is to develop a valve seat ring of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous corrosion protection can be realized.

Diese Aufgabe wird durch einen Ventilsitzring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a valve seat ring having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um einen Ventilsitzring der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die außenumfangsseitige Mantelfläche wenigstens drei Teilbereiche aufweist, von welchen zumindest zwei Teilbereiche aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Mit anderen Worten sind wenigstens zwei der Teilbereiche aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet, wodurch ein besonders vorteilhafter Korrosionsschutz bereit gestellt werden kann.In order to develop a valve seat ring specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly advantageous corrosion protection can be realized, it is inventively provided that the outer peripheral side surface has at least three portions, of which at least two portions are formed from mutually different materials. In other words, at least two of the subregions are formed from mutually different materials, whereby a particularly advantageous corrosion protection can be provided.

Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Üblicherweise ist der Ventilsitzring mit einem Zylinderkopf der Hubkolbenmaschine verbunden, wobei beispielsweise der Zylinderkopf den Kühlkanal teilweise, insbesondere direkt, begrenzt. Dabei ist der Ventilsitzring beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Zylinderkopf eingesetzt und mit dem Zylinderkopf verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Ventilsitzring stoffschlüssig mit dem Zylinderkopf verbunden ist, wobei der Ventilsitzring beispielsweise mit dem Zylinderkopf verschweißt ist. Insbesondere kann der Ventilsitzring durch Reibschweißen mit dem Zylinderkopf verbunden sein.The invention is based, in particular, on the following knowledge: The valve seat ring is usually connected to a cylinder head of the reciprocating piston engine, wherein, for example, the cylinder head partially, in particular directly, delimits the cooling channel. In this case, the valve seat ring, for example, at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the cylinder head used and connected to the cylinder head. It can be provided that the valve seat ring is integrally connected to the cylinder head, wherein the valve seat ring is welded, for example, with the cylinder head. In particular, the valve seat ring may be connected by friction welding to the cylinder head.

Üblicherweise ist der Ventilsitzring aus genau einem Material gebildet, welches sich besonders gut mit dem Zylinderkopf, insbesondere durch Reibschweißen, verbinden lässt. Bei diesem genau einen Material handelt es sich üblicherweise um einen Eisen-Basiswerkstoff (Fe-Basiswerkstoff). Der Zylinderkopf ist dabei aus einem von dem Material unterschiedlichen Werkstoff gebildet, wobei der Zylinderkopf üblicherweise aus Aluminium gebildet ist. Dadurch kommt das beispielsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildete, den Kühlkanal durchströmende Kühlmedium in direkten Kontakt mit zwei unterschiedlichen Werkstoffen, wobei der Zylinderkopf aus einem der Werkstoffe und der Ventilsitzring aus dem anderen Werkstoff gebildet sind. In der Folge besteht eine erhöhte Korrosionsgefahr. Insbesondere besteht die Gefahr von Kontaktkorrosion.Usually, the valve seat ring is formed from exactly one material, which can be combined particularly well with the cylinder head, in particular by friction welding. This exactly one material is usually an iron base material (Fe base material). The cylinder head is formed from a different material from the material, wherein the cylinder head is usually formed of aluminum. As a result, the cooling medium flowing through the cooling channel, for example, in the form of cooling fluid, comes into direct contact with two different materials, the cylinder head being formed from one of the materials and the valve seat ring from the other material. As a result, there is an increased risk of corrosion. In particular, there is the risk of contact corrosion.

Ist der Ventilsitzring demgegenüber aus genau einem Material gebildet, welches sich gut mit dem Kühlmittel derart verträgt, dass nur eine geringe oder keine Korrosionsgefahr besteht, so handelt es sich bei dem Material üblicherweise um einen Aluminium-Basiswerkstoff (Al-Basiswerkstoff). Somit sind der Ventilsitzring und der Zylinderkopf aus ähnlichen oder dem gleichen Werkstoff gebildet, wobei jedoch eine nur unzureichend sichere Verbindung zwischen dem Ventilsitzring und dem Zylinderkopf gewährleistet werden kann. Insbesondere besteht die Gefahr, dass sich der Ventilsitzring bei einem Betrieb der Hubkolbenmaschine von dem Zylinderkopf löst. Zusätzlich ist dann der Ventilsitzring insbesondere im Bereich seines Ventilsitzes nicht hinreichend verschleißbeständig.On the other hand, if the valve seat ring is formed from exactly one material which is compatible with the coolant so well that there is little or no danger of corrosion, the material is usually an aluminum base material (Al base material). Thus, the valve seat ring and the cylinder head are formed of similar or the same material, but only an insufficiently secure connection between the valve seat ring and the cylinder head can be ensured. In particular, there is a risk that the valve seat ring dissolves in an operation of the reciprocating engine from the cylinder head. In addition, then the valve seat ring is not sufficiently resistant to wear, especially in the region of its valve seat.

Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können mittels des erfindungsgemäßen Ventilsitzrings vermieden werden, da der erfindungsgemäße Ventilsitzring, insbesondere zumindest zwei der drei Teilbereiche der außenumfangsseitigen Mantelfläche, aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Dadurch kann zum einen eine besonders sichere und feste Anbindung des Ventilsitzrings an den Zylinderkopf realisiert werden, sodass der Ventilsitzring fest und sicher mit dem Zylinderkopf verbunden ist. Zum anderen kann die Korrosionsgefahr, insbesondere die Gefahr von Kontaktkorrosion, besonders gering gehalten werden. Außerdem kann eine besonders vorteilhafte Verschleißbeständigkeit des Ventilsitzrings, insbesondere des Ventilsitzes des Ventilsitzrings, dargestellt werden.The aforementioned problems and disadvantages can be avoided by means of the valve seat ring according to the invention, since the valve seat ring according to the invention, in particular at least two of the three sections of the outer peripheral side surface, are formed from mutually different materials. As a result, on the one hand, a particularly secure and firm connection of the valve seat ring to the cylinder head can be realized, so that the valve seat ring is firmly and securely connected to the cylinder head. On the other hand, the risk of corrosion, in particular the risk of contact corrosion, can be kept particularly low. In addition, a particularly advantageous wear resistance of the valve seat ring, in particular the valve seat of the valve seat ring can be represented.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Zylinderkopfeinrichtung für eine Hubkolbenmaschine, mit einem Zylinderkopf und mit einem separat von dem Zylinderkopf ausgebildeten und mit dem Zylinderkopf verbundenen Ventilsitzring, welcher wenigstens eine außenumfangsseitige Mantelfläche mit wenigstens drei Teilbereichen aufweist, von welchen zumindest zwei Teilbereiche aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind; und 1 a schematic sectional view of a cylinder head device for a reciprocating engine, with a cylinder head and with a separately formed from the cylinder head and the cylinder head valve seat ring, which has at least one outer peripheral side surface with at least three sub-areas, of which at least two sub-areas are formed from mutually different materials ; and

2 eine schematische Schnittansicht des Ventilsitzrings. 2 a schematic sectional view of the valve seat ring.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Zylinderkopfeinrichtung für eine Hubkolbenmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Die Hubkolbenmaschine ist dabei als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei umfasst die Hubkolbenmaschine in ihrem vollständig hergestellten Zustand ein Zylindergehäuse 12, durch welches wenigstens ein als Zylinder 14 ausgebildeter Brennraum der Hubkolbenmaschine gebildet ist. Ferner umfasst die Hubkolbenmaschine einen Zylinderkopf 16, welcher Bestandteil der Zylinderkopfeinrichtung 10 ist. Im vollständig hergestellten Zustand der Hubkolbenmaschine ist der Zylinderkopf 16, welcher separat von dem Zylindergehäuse 12 ausgebildet ist, mit dem Zylindergehäuse 12 verbunden. Dabei bildet der Zylinderkopf 16 ein Brennraumdach des Zylinders 14. 1 shows a detail of a schematic sectional view of a whole with 10 designated cylinder head device for a reciprocating engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle. The reciprocating engine is designed as an internal combustion engine, by means of which the motor vehicle is driven. In this case, the reciprocating engine in its completely manufactured state comprises a cylinder housing 12 , by which at least one as a cylinder 14 trained combustion chamber of the reciprocating engine is formed. Furthermore, the reciprocating engine comprises a cylinder head 16 , which is part of the cylinder head device 10 is. In the fully manufactured state of the reciprocating engine is the cylinder head 16 which is separate from the cylinder housing 12 is formed with the cylinder housing 12 connected. The cylinder head forms 16 a combustion chamber roof of the cylinder 14 ,

Dem Zylinder 14 ist wenigstens ein Gaswechselventil 18 zugeordnet, welches relativ zu dem Zylinderkopf 16 translatorisch bewegbar ist. Durch den Zylinderkopf 16 ist dabei wenigstens ein Gaskanal 20 gebildet, welcher dem Zylinder 14 zugeordnet ist. Das Gaswechselventil 18 ist dabei zwischen einer in 1 gezeigten Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Zylinderkopf 16 und relativ zu dem Zylindergehäuse 12, insbesondere translatorisch, bewegbar. In der Schließstellung ist der Gaskanal 20 mittels des Gaswechselventils 18 fluidisch versperrt, sodass kein Gas aus dem Gaskanal 20 in den Zylinder 14 beziehungsweise umgekehrt kein Gas aus dem Zylinder 14 in den Gaskanal 20 strömen kann. In der Offenstellung jedoch gibt das Gaswechselventil 18 den Gaskanal 20 frei, sodass in der Offenstellung des Gaswechselventils 18 Gas aus dem Gaskanal 20 in den Zylinder 14 beziehungsweise umgekehrt Gas aus dem Zylinder 14 in den Gaskanal 20 strömen kann.The cylinder 14 is at least one gas exchange valve 18 assigned, which relative to the cylinder head 16 is translationally movable. Through the cylinder head 16 is at least one gas channel 20 formed, which the cylinder 14 assigned. The gas exchange valve 18 is between an in 1 shown closed position and at least one open position relative to the cylinder head 16 and relative to the cylinder housing 12 , in particular translational, movable. In the closed position is the gas channel 20 by means of the gas exchange valve 18 fluidly blocked, so no gas from the gas channel 20 in the cylinder 14 or vice versa no gas from the cylinder 14 in the gas channel 20 can flow. In the open position, however, there is the gas exchange valve 18 the gas channel 20 free, so that in the open position of the gas exchange valve 18 Gas from the gas channel 20 in the cylinder 14 or vice versa gas from the cylinder 14 in the gas channel 20 can flow.

Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Abgas, sodass dann der Gaskanal 20 als Auslasskanal ausgebildet ist, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder 14 abgeführt wird. Ferner ist es denkbar, dass das Gas zumindest Frischluft umfasst, welche dem Zylinder 14 über den Gaskanal 20 zugeführt wird. Hierbei ist dann der Gaskanal 20 beispielsweise als Einlassventil ausgebildet.The gas is for example exhaust gas, so then the gas channel 20 is formed as an outlet channel, by means of which the exhaust gas from the cylinder 14 is dissipated. Furthermore, it is conceivable that the gas comprises at least fresh air, which is the cylinder 14 over the gas channel 20 is supplied. Here then is the gas channel 20 For example, designed as an inlet valve.

Die Zylinderkopfeinrichtung 10 umfasst ferner einen separat von dem Zylinderkopf 16 ausgebildeten und mit dem Zylinderkopf 16 verbundenen Ventilsitzring 22, welcher zumindest teilweise, insbesondere zumindest vollständig oder überwiegend, in den Zylinderkopf 16 eingesetzt ist. Vorzugsweise ist der Ventilsitzring 22 durch Schweißen, insbesondere durch Reibschweißen, mit dem Zylinderkopf 16 verbunden.The cylinder head device 10 further includes a separate from the cylinder head 16 trained and with the cylinder head 16 connected valve seat ring 22 which at least partially, in particular at least completely or predominantly, in the cylinder head 16 is used. Preferably, the valve seat ring 22 by welding, in particular by friction welding, with the cylinder head 16 connected.

Die Zylinderkopfeinrichtung 10 umfasst ferner wenigstens einen von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal 24, welcher teilweise durch den Zylinderkopf 16 und teilweise durch den Ventilsitzring 22 direkt begrenzt ist. Bei dem Kühlmedium handelt es sich vorzugsweise um eine Kühlflüssigkeit, welche während eines Betriebs der Hubkolbenmaschine durch den Kühlkanal 24 strömt. Dadurch kann das Kühlmedium den Zylinderkopf 16 und insbesondere den Ventilsitzring 22 direkt berühren beziehungsweise kontaktieren, sodass beispielsweise ein zumindest im Wesentlichen direkter Wärmeübergang von dem Ventilsitzring 22 an das den Kühlkanal 24 durchströmende Kühlmedium erfolgen kann. Dadurch kann der Ventilsitzring 22 besonders effektiv und effizient gekühlt werden.The cylinder head device 10 furthermore comprises at least one cooling channel through which a cooling medium can flow 24 , which partly through the cylinder head 16 and partly through the valve seat ring 22 is directly limited. The cooling medium is preferably a cooling liquid which flows through the cooling channel during operation of the reciprocating piston engine 24 flows. As a result, the cooling medium, the cylinder head 16 and in particular the valve seat ring 22 directly contact or contact, so that, for example, an at least substantially direct heat transfer from the valve seat ring 22 to the the cooling channel 24 can be done by flowing cooling medium. This allows the valve seat ring 22 be cooled particularly effectively and efficiently.

Der Ventilsitzring 22 weist dabei eine von dem genannten Gas durchströmbare Durchgangsöffnung 26 auf, welche besonders gut aus 2 erkennbar ist. Die Durchgangsöffnung 26 ist dabei zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche 28 des Ventilsitzrings 22 gebildet beziehungsweise begrenzt. Der Ventilsitzring 22 weist ferner ein in radialer Richtung des Ventilsitzrings 22 der innenumfangsseitigen Mantelfläche 28 abgewandte außenumfangsseitige Mantelfläche 30 auf, welche zumindest einen in 2 mit 32 bezeichneten Mantelflächenbereich aufweist, durch den in Einbaulage des Ventilsitzrings 22 der von dem Kühlmedium durchströmbare Kühlkanal 24 zumindest teilweise begrenzt ist. Der Ventilsitzring 22 nimmt daher seine in 1 gezeigte Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand der Hubkolbenmaschine beziehungsweise in vollständig hergestelltem Zustand der Zylinderkopfeinrichtung 10 ein. Das zuvor genannte Gas kann somit beispielsweise aus dem Gaskanal 20 über die Durchgangsöffnung 26 in den Zylinder 14 einströmen beziehungsweise umgekehrt aus dem Zylinder 14 über die Durchgangsöffnung 26 in den Gaskanal 20 einströmen.The valve seat ring 22 in this case has a passage opening through which the gas can flow 26 which is especially good 2 is recognizable. The passage opening 26 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, by an inner circumferential side surface 28 of the valve seat ring 22 formed or limited. The valve seat ring 22 also has a radial direction of the valve seat ring 22 the inner peripheral side surface 28 opposite outer peripheral side surface 30 on, which at least one in 2 With 32 has designated lateral surface area, by the installation position of the valve seat ring 22 the cooling channel through which the cooling medium can flow 24 is at least partially limited. The valve seat ring 22 therefore takes his in 1 Installation position shown in fully manufactured state of the reciprocating engine or in the fully manufactured state of the cylinder head device 10 one. The aforementioned gas can thus, for example, from the gas channel 20 over the passage opening 26 in the cylinder 14 flow in or out of the cylinder 14 over the passage opening 26 in the gas channel 20 flow.

Ferner bildet der Ventilsitzring 22 einen Ventilsitz 32, auf welchen das Gaswechselventil 18 in seiner Schließstellung sitzt. Mit anderen Worten berührt beziehungsweise kontaktiert das Gaswechselventil 18 in der Schließstellung den Ventilsitz 32, wodurch der Gaskanal 20 fluidisch versperrt und dabei von dem Zylinder 14 getrennt ist. In der Offenstellung ist das Gaswechselventil 18 von dem Ventilsitz 32 abgehoben, sodass das Gaswechselventil 18 den Gaskanal 20 freigibt. Dann ist der Gaskanal 20 fluidisch mit dem Zylinder 14 über die Durchgangsöffnung 26 verbunden.Furthermore, the valve seat ring forms 22 a valve seat 32 on which the gas exchange valve 18 sitting in its closed position. In other words, the gas exchange valve touches or contacts 18 in the closed position, the valve seat 32 , causing the gas channel 20 fluidly blocked while the cylinder 14 is disconnected. In the open position is the gas exchange valve 18 from the valve seat 32 lifted, so the gas exchange valve 18 the gas channel 20 releases. Then the gas channel 20 fluidic with the cylinder 14 over the passage opening 26 connected.

Um nun einen besonders vorteilhaften Korrosionsschutz zu realisieren und somit die Gefahr von Korrosion besonders gering zu halten, weist die außenumfangsseitige Mantelfläche 32 wenigstens drei Teilbereiche 34, 36 und 38 auf, von denen zumindest zwei Teilbereiche aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Teilbereiche 34 und 38 jeweils aus einem ersten Werkstoff gebildet, wobei die Teilbereiche 34 und 38 aus dem gleichen beziehungsweise aus demselben Werkstoff gebildet sind. Der Teilbereich 36 ist dabei jedoch aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff gebildet, wobei der Teilbereich 36, insbesondere in axialer Richtung des Ventilsitzrings 22, zwischen den Teilbereichen 34 und 38 angeordnet ist. Ferner ist aus 2 erkennbar, dass der den Kühlkanal 24 begrenzende Mantelflächenbereich 32 durch den Teilbereich 36 gebildet ist, wobei der Teilbereich 36 zwischen den sich beidseitig an den Teilbereich 36 anschließenden, von dem Teilbereich 36 unterschiedlichen Teilbereichen 34 und 38 angeordnet ist.In order to realize a particularly advantageous corrosion protection and thus to keep the risk of corrosion particularly low, has the outer peripheral side surface 32 at least three subareas 34 . 36 and 38 on, of which at least two sub-areas are formed from mutually different materials. In the embodiment illustrated in the figures, the subregions are 34 and 38 each formed from a first material, wherein the sub-areas 34 and 38 are formed from the same or the same material. The subarea 36 However, it is formed from a different from the first material, the second material, wherein the portion 36 , in particular in the axial direction of the valve seat ring 22 , between the sections 34 and 38 is arranged. Furthermore, it is off 2 recognizable that the the cooling channel 24 limiting lateral surface area 32 through the subarea 36 is formed, wherein the partial area 36 between the two sides of the sub-area 36 subsequent, from the subarea 36 different subareas 34 and 38 is arranged.

Die Teilbereiche 34, 36 und 38 sind beispielsweise dadurch realisiert, dass der Ventilsitzring 22, insbesondere ein Grundkörper 40 des Ventilsitzrings 22, auf seiner dem Kühlkanal 24 und somit dem Kühlmedium zugewandten Seite teilweise, vorliegend mit dem Teilbereich 36, beschichtet ist. Dies bedeutet, dass der Teilbereich 36 durch eine Beschichtung gebildet ist, die auf dem Grundkörper 40 des Ventilsitzrings 22 aufgebracht ist. Dabei ist die Beschichtung aus dem zuvor genannten ersten Werkstoff gebildet, wobei der Grundkörper 40 beispielsweise aus dem zweiten Werkstoff gebildet ist.The subareas 34 . 36 and 38 For example, realized by the valve seat ring 22 , in particular a basic body 40 of the valve seat ring 22 , on his the cooling channel 24 and thus the cooling medium side facing partially, in this case with the subregion 36 , coated. This means that the subarea 36 formed by a coating on the base body 40 of Valve seat ring 22 is applied. In this case, the coating is formed from the aforementioned first material, wherein the main body 40 for example, is formed from the second material.

Dabei sind beispielsweise die Teilbereiche 34 und 36 durch den Grundkörper 40 beziehungsweise dessen Werkstoff gebildet.For example, the subareas are 34 and 36 through the main body 40 or its material formed.

Der erste Werkstoff, aus welchem der Teilbereich 36 beziehungsweise die Beschichtung gebildet ist, kann dabei eine Aluminiumlegierung oder aber reines Aluminium sein. Der Zylinderkopf 16 ist beispielsweise aus Aluminium beziehungsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Mit anderen Worten ist der Zylinderkopf 16 beispielsweise aus einem dritten Werkstoff gebildet, welcher dem ersten Werkstoff des Teilbereichs 36 ähneln oder gleichen kann. Der Teilbereich 36 beziehungsweise die Beschichtung ist dabei vorzugsweise nur in dem Bereich des Ventilsitzrings 22 angebracht, der auch von dem Kühlmedium benetzt wird. Im Bereich von Fügestellen, an denen der Ventilsitzring 22 mit dem Zylinderkopf 16, insbesondere durch Reibschweißen, verbunden ist, ist der Ventilsitzring 22 beziehungsweise dessen Grundkörper 40 nicht mit der Beschichtung versehen, sodass an den Fügestellen vorzugsweise die Teilbereiche 34 und 38 vorgesehen sind beziehungsweise sodass die Fügestellen durch die Teilbereiche 34 und 38 gebildet sind. Bei dem zweiten Werkstoff, aus welchem der Grundkörper 40 gebildet ist, handelt es sich beispielsweise um einen Eisen-Basiswerkstoff, über welchen der Ventilsitzring 22 mit dem Zylinderkopf 16, insbesondere durch Reibschweißen, verbunden ist. Dadurch kann eine besonders sichere und feste Anbindung des Ventilsitzrings 22 an dem Zylinderkopf 16 dargestellt werden.The first material from which the subregion 36 or the coating is formed, may be an aluminum alloy or pure aluminum. The cylinder head 16 is formed for example of aluminum or of an aluminum alloy. In other words, the cylinder head 16 For example, formed from a third material, which is the first material of the subregion 36 may resemble or resemble. The subarea 36 or the coating is preferably only in the region of the valve seat ring 22 attached, which is also wetted by the cooling medium. In the area of joints where the valve seat ring 22 with the cylinder head 16 , in particular by friction welding, is the valve seat ring 22 or its basic body 40 not provided with the coating, so preferably at the joints, the sub-areas 34 and 38 are provided or so that the joints through the sections 34 and 38 are formed. In the second material, from which the basic body 40 is formed, it is, for example, an iron-based material over which the valve seat ring 22 with the cylinder head 16 , in particular by friction welding, is connected. This allows a particularly secure and firm connection of the valve seat ring 22 on the cylinder head 16 being represented.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Ventilsitzrings 22 kommt das Kühlmittel im Bereich des Ventilsitzrings 22 nur mit einem Werkstoff vorliegend in Form des ersten Werkstoffs in Berührung, wobei der erste Werkstoff vorzugsweise Aluminium beziehungsweise eine Aluminiumlegierung ist. Dadurch kann eine Korrosion in diesem Bereich vermieden werden. An den Fügestellen zwischen dem Ventilsitzring 22 und dem Zylinderkopf 16 ist der Ventilsitzring 22 ohne die Beschichtung ausgeführt und kann daher besonders vorteilhaft mittels eines Reibschweißverfahrens mit dem Zylinderkopf 16 verbunden werden.By the described embodiment of the valve seat ring 22 the coolant comes in the area of the valve seat ring 22 only in the present case in the form of the first material in contact with a material, wherein the first material is preferably aluminum or an aluminum alloy. As a result, corrosion in this area can be avoided. At the joints between the valve seat ring 22 and the cylinder head 16 is the valve seat ring 22 performed without the coating and therefore can be particularly advantageous means of a friction welding with the cylinder head 16 get connected.

Die Beschichtung kann durch unterschiedliche Verfahren auf den Grundkörper 40 aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Beschichtung durch Reibauftragsschweißen, Spritzen, insbesondere mit Maskierung und eventuell anschließendem Festwalzen, oder durch Magnetimpulsschweißen aufgebracht werden. Die Beschichtung kann entweder nur an der erforderlichen Stelle aufgebracht werden oder sie wird an der gesamten Fläche aufgebracht und in einem anschließenden Fertigungsschritt an den Fügestellen, beispielsweise durch einen Drehprozess, wieder entfernt.The coating can be applied by different methods to the basic body 40 be applied. For example, the coating can be applied by friction-surfacing, spraying, in particular with masking and possibly subsequent deep-rolling, or by magnetic pulse welding. The coating can either be applied only at the required location or it is applied to the entire surface and removed in a subsequent manufacturing step at the joints, for example by a turning process again.

Das Verbinden des Ventilsitzrings 22 mit dem Zylinderkopf 16 durch Reibschweißen ist besonders vorteilhaft, da der Ventilsitzring 22 dicht mit dem Zylinderkopf 16 verbunden werden kann. Dadurch kann kein Kühlmedium aus dem Kühlkanal 24 austreten. Das Kühlmedium wird auch als Kühlmittel oder Kühlwasser bezeichnet, das den Ventilsitzring 22, insbesondere den Teilbereich 36, direkt an- und umströmen kann. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeabtransport von dem Ventilsitzring 22 realisiert werden.The connection of the valve seat ring 22 with the cylinder head 16 by friction welding is particularly advantageous because the valve seat ring 22 close to the cylinder head 16 can be connected. As a result, no cooling medium from the cooling channel 24 escape. The cooling medium is also referred to as coolant or cooling water, which is the valve seat ring 22 , in particular the subarea 36 , directly on and can flow around. This allows a particularly advantageous heat dissipation from the valve seat ring 22 will be realized.

Vorzugsweise ist der Ventilsitzring 22, insbesondere der Grundkörper 40, in den Teilbereichen 34 und 38 unbeschichtet, wodurch der Ventilsitzring 22 besonders gut mit dem Zylinderkopf 16 verbunden werden kann.Preferably, the valve seat ring 22 , in particular the basic body 40 , in the subareas 34 and 38 uncoated, causing the valve seat ring 22 especially good with the cylinder head 16 can be connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: ZylinderkopfeinrichtungCylinder head means
1212: Zylindergehäusecylinder housing
1414: Zylindercylinder
1616: Zylinderkopfcylinder head
1818: GaswechselventilGas exchange valve
2020: Gaskanalgas channel
2222: VentilsitzringValve seat ring
2424: Kühlkanalcooling channel
2626: DurchgangsöffnungThrough opening
2828: innenumfangsseitige MantelflächeInner peripheral side surface
3030: außenumfangsseitige Mantelflächeouter peripheral side surface
3232: Mantelflächenbereich/VentilsitzLateral surface area / valve seat
3434: Teilbereichsubregion
3636: Teilbereichsubregion
3838: Teilbereichsubregion
4040: Grundkörper/VentilsitzBody / valve seat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004027084 A1 [0002]
DE 102010015605 A1 [0004]
DE 1576727 A1 [0005]

Claims

Valve seat ring ( 22 ) for a reciprocating engine, with an inner circumferential side surface ( 28 ), through which a through-flow through a gas ( 26 ) of the valve seat ring ( 22 ) is at least partially limited, and with a in the radial direction of the valve seat ring ( 22 ) of the inner circumferential side surface ( 28 ) facing away from the outer circumferential side surface ( 30 ), which at least one lateral surface area ( 32 ), by which in the installed position of the valve seat ring ( 22 ) at least one cooling medium through which can flow ( 24 ) is at least partially limited, characterized in that the outer peripheral side surface ( 30 ) at least three subregions ( 34 . 36 . 38 ), of which at least two subregions ( 34 . 36 . 38 ) are formed from different materials.

Valve seat ring ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the lateral surface area ( 32 ) by a first of the subregions ( 34 . 36 . 38 ), the first subregion ( 36 ) between which on both sides of the first portion ( 36 ), from the first subarea ( 36 ) different different subareas ( 34 . 38 ) is arranged.

Valve seat ring ( 22 ) according to claim 2, characterized in that the other subregions ( 34 . 38 ) of a first of the materials and the first subregion ( 36 ) is formed from the second material different from the first material.

Valve seat ring ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the subregions ( 34 . 36 . 38 ), in particular the first sub-sector ( 36 ), is formed by a coating, which on a base body ( 40 ) of the valve seat ring ( 22 ) is applied.

Valve seat ring ( 22 ) according to claim 4, characterized in that that of the at least one subregion ( 36 ) different, different subareas ( 34 . 48 ) through the main body ( 40 ) are formed.