DE10226013B4 - Valve seat for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ventilsitz (4) für eine Brennkraftmaschine mit einem Dichtring (8), der einen in einem Zylinderkopf (2) ringförmig entlang des Ventilsitzes (4) verlaufenden Kühlkanal (6) abdichtet
dadurch gekennzeichnet,
• dass der Dichtring (8) mit einer thermischen Spritzschicht (10),
• aufgebracht durch Plasmaspritzen, Flammspritzen, Lichtbogendrahtspritzen oder kinetisches Kaltgaskompaktieren derart überzogen ist,
• dass zumindest Fugen (19, 21), gebildet durch Berührungsflächen (18, 20) von Dichtring (8) und Zylinderkopf (2) durch die Spritzschicht (10) überdeckt sind und
• dass eine Überdeckung (11) im Zylinderkopf (2) zur Vorfixierung des Dichtringes (8) vor dem Aufbringen der Spritzschicht (10) vorgesehen ist.Valve seat (4) for an internal combustion engine with a sealing ring (8) which seals a in a cylinder head (2) annularly along the valve seat (4) extending cooling channel (6)
characterized,
• that the sealing ring (8) with a thermal spray layer (10),
Coated by plasma spraying, flame spraying, arc wire spraying or kinetic cold gas compacting in such a way,
• that at least joints (19, 21) formed by contact surfaces (18, 20) of sealing ring (8) and cylinder head (2) are covered by the spray layer (10) and
• that an overlap (11) in the cylinder head (2) for pre-fixing of the sealing ring (8) is provided before the application of the spray layer (10).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilsitz nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a valve seat according to the preamble of claim 1.

Bei Hochleistungsmotoren, insbesondere Ottomotoren, kann auf Grund der auftretenden thermischen Belastung eine Kühlung des Zylinderkopfes im Bereich der Ventilsitze erforderlich sein. Die DE 43 28 904 C2 beschreibt gattungsbildend einen gekühlten Ventilsitz. Die Kühlung erfolgt durch einen Kühlkanal, der zwischen dem Zylinderkopf und dem Ventilsitzring verläuft. Der Kühlkanal ist so ausgestaltet, dass er einerseits vom Zylinderkopf, andererseits vom Ventilsitzring begrenzt wird. Zur Regulierung der Kühlmittelmenge, die durch den Kühlkanal fließt, wird ein zusätzlicher Füllerring eingesetzt, der eine erforderliche Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet.In the case of high-performance engines, in particular gasoline engines, cooling of the cylinder head in the region of the valve seats may be necessary due to the thermal load that occurs. The DE 43 28 904 C2 describes generically a cooled valve seat. The cooling takes place through a cooling channel, which runs between the cylinder head and the valve seat ring. The cooling channel is designed so that it is bounded on the one hand by the cylinder head, on the other hand by the valve seat ring. To regulate the amount of coolant that flows through the cooling channel, an additional filler ring is used, which ensures a required flow rate.

Eine ähnliche Anordnung beschreibt die DE 32 05 676 A1 . Zur Abdichtung des Kühlkanals wird ein Metall galvanisch in einen Spalt zwischen dem Sitzring und dem Zylinderkopf eingebracht.A similar arrangement describes the DE 32 05 676 A1 , To seal the cooling channel, a metal is galvanically introduced into a gap between the seat ring and the cylinder head.

Beide Anordnungen erfordern jedoch einen hohen Montageaufwand um die Abdichtung des Kühlkanals zu gewährleisten.Both However, arrangements require a high installation effort around the seal of the cooling channel to ensure.

In der JP 06042320 A ist ein Ventilsitz offenbart, bei dem ein Kühlkanal durch einen Dichtring abgedichtet ist, auf dem Dichtring wird ein Zusatzmaterial aufgebracht, dass anschließend mit einem hochenergetischen Laserstrahl zu dem Ventilsitz umgeschmolzen wird. Auch hier ist ein hoher Montageaufwand zur Befestigung des Dichtringes nötig, zudem ist das Aufbringen und Fixieren des Zusatzmaterials und die aufwendige Laseroptik sehr kostenintensiv.In the JP 06042320 A discloses a valve seat, in which a cooling channel is sealed by a sealing ring, on the sealing ring, a filler material is applied, which is then remelted with a high-energy laser beam to the valve seat. Again, a high installation cost for attaching the sealing ring is necessary, also the application and fixing of the additional material and the complex laser optics is very expensive.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei geringen Montageaufwand eine verbesserte Abdichtung des Kühlkanals zu erzielen.The The object of the invention is, with low installation costs to achieve an improved sealing of the cooling channel.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Ventilsitz nach Anspruch 1.The solution the object consists in a valve seat according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Ventilsitz nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass ein Dichtring einen Kühlkanal abdichtet, der in einem Zylinderkopf ringförmig entlang eines Ventilsitzes verläuft. Der Dichtring liegt am Zylinderkopf an und bildet mit diesem Berührungsflächen. Die Berührungsflächen weisen Fugen auf, die zur Abdichtung mit einer thermischen Spritzschicht überzogen sind.Of the Valve seat according to the invention according to claim 1 characterized in that a sealing ring a cooling channel seals in a cylinder head annular along a valve seat runs. Of the Sealing ring abuts the cylinder head and forms with this contact surfaces. The Have contact surfaces Joints, which are covered with a thermal sprayed layer for sealing are.

Der Dichtring ist bevorzugt in Form einer Aluminium-Büchse ausgestaltet. Zur Montage wird der Dichtring in eine Aussparung des Zylinderkopfes eingelegt. Der Dichtring wird anschließend mit der Spritzschicht versehen. Die Spritzschicht gewährleistet den Halt des Dichtrings im Zylinderkopf während der Montage. Ebenfalls vorteilhaft ist eine gute Dichtwirkung der Spritzschicht gegenüber des Kühlkanals.Of the Sealing ring is preferably designed in the form of an aluminum sleeve. For mounting the sealing ring is in a recess of the cylinder head inserted. The sealing ring is then with the sprayed layer Mistake. The sprayed layer ensures the maintenance of the sealing ring in the cylinder head during assembly. Also advantageous is a good sealing effect of the spray layer over the Cooling channel.

Ein Ventil liegt im geschlossenen Zustand an der Spritzschicht an. Die Spritzschicht ist durch Feindrehen derart ausgestaltet, dass sie die Konturen des Ventils abbildet und mit dem Ventil eine dichte Passung bildet. Durch die Auswahl des Materials der Spritzschicht kann eine, bezüglich Verschleiß und Reibung optimierte Werkstoffpaarung zwischen dem Ventilwerkstoff und Schichtwerkstoff erzielt werden.One Valve is in the closed state to the sprayed layer. The Spray coating is designed by fine turning so that they the contours of the valve and with the valve a dense Fit forms. By selecting the material of the sprayed layer can one, re Wear and friction Optimized material pairing between the valve material and coating material be achieved.

Unter einer thermischen Spritzschicht wird eine Schicht verstanden, die durch ein beliebiges thermisches Spritzverfahren aufgebracht werden kann. Hierunter fallen z. B. Plasmaspritzen, Flammspritzen, Lichtbogendrahtspritzen und kinetisches Kaltgaskompaktieren. Bevorzugt wird ein metallisches Schichtmaterial gewählt, das auf das Ventilmaterial abgestimmt ist. Keramische oder metallkeramische Schichtmaterialien sind bei entsprechenden Ventileigenschaften denkbar.Under a thermal spray coating is understood to mean a coating which can be applied by any thermal spraying method. These include z. As plasma spraying, flame spraying, electric wire spraying and kinetic cold gas compacting. Preference is given to a metallic Layer material selected, which is tuned to the valve material. Ceramic or metal-ceramic Layer materials are conceivable with corresponding valve properties.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung ist in den folgenden Figuren dargestellt.A advantageous embodiment of the invention is in the following Figures shown.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Ventilsitz mit einem Kühlkanal, einem Dichtring und einer Spritzschicht, 1 a valve seat with a cooling channel, a sealing ring and a sprayed layer,

1b eine vergrößerte Darstellung des Details b aus 1. 1b an enlarged view of the detail b 1 ,

In 1 ist ein Ausschnitt eines Zylinderkopfes 2 dargestellt, der einen Ventilsitz 4 eines Auslassventils 12 zeigt. Der Ventilsitz 4 weist einen Kühlkanal 6 auf, der durch eine Aussparung 7 im Zylinderkopf 2 einerseits und durch einen Dichtring 8 andererseits gebildet wird.In 1 is a section of a cylinder head 2 shown having a valve seat 4 an exhaust valve 12 shows. The valve seat 4 has a cooling channel 6 on, passing through a recess 7 in the cylinder head 2 on the one hand and through a sealing ring 8th on the other hand is formed.

Die vergrößerte Darstellung in 1b zeigt, dass der Dichtring 8 mit einer hier nicht maßstabgetreu wiedergegebenen Überdeckung 11 im Zylinderkopf 2 eingelassen ist. Die Überdeckung 11 beträgt üblicherweise weniger als 0,1 mm und ist gerade ausreichend, dass der Dichtring 8 in seiner Position vorfixiert ist. Zur endgültigen Fixierung des Dichtrings 8 und zur Abdichtung des Kühlkanals 6, ist der Dichtring 8 mit der Spritzschicht 10 überzogen. Die Spritzschicht 10 ist seitens eines Brennraums 14 so ausgeformt, dass sie im geschlossen Zustand des Ventils 12 (1b) mit diesem dicht abschließt.The enlarged view in 1b shows that the sealing ring 8th with a coverage not reproduced to scale here 11 in the cylinder head 2 is admitted. The cover 11 is usually less than 0.1 mm and is just enough for the sealing ring 8th prefixed in his position. For final fixation of the sealing ring 8th and for sealing the cooling channel 6 , is the sealing ring 8th with the sprayed layer 10 overdrawn. The sprayed layer 10 is on the part of a combustion chamber 14 so shaped that they are in the closed state of the valve 12 ( 1b ) closes tightly with this.

Die Spritzschicht 10 verläuft radial um den Ventilsitz 4. Von der Brennraumseite 14 zu einer Ventiltriebseite 16 bildet sie Oberflächenkonturen 22 des Ventilssitzes 4 aus. Hierbei kann die Spritzschicht 10 in ihrem axialen Verlauf (zu einer Ventilachse 24) unterschiedliche Dicken annehmen. Fugen 19, 21 die durch Berührungsflächen 18, 20 von Dichtring 8 und Zylinderkopf 2 gebildet werden, werden durch die Spritzschicht 10 abgedichtet. Hierdurch wird verhindert, dass Kühlmedium in den Brennraum 14 gelangt. Der Dichtring 8 besteht bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung, was für eine gute Wärmeableitung sorgt.The sprayed layer 10 runs radially around the valve seat 4 , From the combustion chamber side 14 to a valve train side 16 it forms surface contours 22 of the valve seat 4 out. Here, the sprayed layer 10 in its axial course (to a valve axis 24 ) assume different thicknesses. Put 19 . 21 through contact surfaces 18 . 20 of sealing ring 8th and cylinder head 2 are formed by the sprayed layer 10 sealed. This will prevent coolant from entering the combustion chamber 14 arrives. The sealing ring 8th is preferably made of an aluminum alloy, which ensures good heat dissipation.

Claims (3)

Ventilsitz (4) für eine Brennkraftmaschine mit einem Dichtring (8), der einen in einem Zylinderkopf (2) ringförmig entlang des Ventilsitzes (4) verlaufenden Kühlkanal (6) abdichtet dadurch gekennzeichnet, • dass der Dichtring (8) mit einer thermischen Spritzschicht (10), • aufgebracht durch Plasmaspritzen, Flammspritzen, Lichtbogendrahtspritzen oder kinetisches Kaltgaskompaktieren derart überzogen ist, • dass zumindest Fugen (19, 21), gebildet durch Berührungsflächen (18, 20) von Dichtring (8) und Zylinderkopf (2) durch die Spritzschicht (10) überdeckt sind und • dass eine Überdeckung (11) im Zylinderkopf (2) zur Vorfixierung des Dichtringes (8) vor dem Aufbringen der Spritzschicht (10) vorgesehen ist.Valve seat ( 4 ) for an internal combustion engine with a sealing ring ( 8th ), one in a cylinder head ( 2 ) annularly along the valve seat ( 4 ) extending cooling channel ( 6 ) seals, characterized in that • the sealing ring ( 8th ) with a thermal spray coating ( 10 ), Applied by plasma spraying, flame spraying, arc wire spraying or kinetic cold gas compacting, is coated in such a way that at least joints ( 19 . 21 ) formed by contact surfaces ( 18 . 20 ) of sealing ring ( 8th ) and cylinder head ( 2 ) through the sprayed layer ( 10 ) are covered and • that an overlap ( 11 ) in the cylinder head ( 2 ) for prefixing the sealing ring ( 8th ) before applying the sprayed layer ( 10 ) is provided. Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (12) im geschlossenen Zustand an der Spritzschicht (10) anliegt.Valve seat according to claim 1, characterized in that a valve ( 12 ) in the closed state at the spray layer ( 10 ) is present. Ventilsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschicht (10) aus einem metallischen Material besteht.Valve seat according to claim 1 or 2, characterized in that the sprayed layer ( 10 ) consists of a metallic material.
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DE3205676A1 (en) * 1981-02-19 1982-09-09 List, Hans, Prof. Dipl.-Ing. Dr.Dr.h.c., 8020 Graz Cooled valve seat for inlet and exhaust valves of internal combustion engines
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