DE2410893A1

DE2410893A1 - Ventilkorb fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2410893A1
Application number: DE2410893A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing Breindl; Fredy Dost; Adolf Oettl
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1974-03-07
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1975-09-18
Also published as: JPS5219619B2; NL7501859A; FR2263386A1; FR2263386B1; NL178180C; DK88075A; IT1029778B; GB1497295A; DK135003C; DK135003B; US4000730A; CH580751A5; JPS50121611A; DE2410893C2; NL178180B

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 8900 Augsburg, Stadtbachstraße 1

P.B. 2779/1197 Augsburg, den 5. März 1974

Ventilkorb für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Ventilkorb für Brennkraftmaschinen, dessen gebogener Ladungs Wechselkanal ausgehend von dem zentrisch angeordneten Ventilsitz an einer Seite aus dem Ventilkorb austritt.

Bei einem derartigen, aus der deutschen Patentschrift 832 702 bekannten Ventilkorb ist der Ladungs Wechselkanal, der auf der dem Brenn» raum zugewandten Seite den Ventilsitz aufweist, gebogen und tritt seitlich aus dem Ventilkorb aus. Dieser Ladungswechselkanal weist somit nur eine öffnung im Bereich des Ventilsitzes für den Abgaseintritt in den Ventilkorb und eine öffnung für den Abgasaustritt bzw. den Eintritt der Ladeluft in den Ventilkorb auf. Eine derartige Ausgestaltung weist zwar eine gute Strömungsführung mit entsprechend niedrigen Durchflußwiderständen auf. Aber der große Nachteil eines solchen Ventilkorbes, der auch als Schalenkorb bezeichnet wird, ist der unsymmetrisch tragende Materialquerschnitt im Bereich des Abgasaus·· tritts bzw. des Eintrittsbereichs der Ladeluft in den Ventilkorb. Dies führt zur elastischen Knickverformung des Korbes bei axialer Belastung und damit zum ungleichmäßigen Tragen zwischen Ventilkorb und

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Zylinderdeckelsitz sowie zwischen Ventilkorb und Ventilkegelsitz. Dies führt weiterhin zwangsläufig zu Ventilundichtigkeiten und damit zu starker Aufheizung des Ventilkegelsitzes. Weiter ist als nachteilig anzusehen, daß ein derartiger Ventilkorb einem hohen Sitzverschleiß unterworfen ist, was zu kürzeren Ventilstands zeiten führt und somit zum öfteren Ausbau des Ventilkorbes.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, bei Aufrechterhaltung der Vorteile des Schalenkorbes einen Ventilkorb der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, der sich unter axialen sowie thermischen Belastungen nicht wesentlich verformt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die der Austrittsöffnung gegenüberliegende Wand des Ladungswechselkanals durch

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einen sich etwa quer zur Ventil-Längsachse erstreckenden geraden oder gebogenen Querschlitz unterbrochen ist. Durch diese Maßnahme wird die Knickverformung des Ventilkorbes im gasführenden Bereich vermieden. Als weiterer wesentlicher Vorteil ist anzusehen, daß sich die Bauteile vor allem im Ventilsitzbereich nicht mehr so stark aufheizen; dies führt somit zu längeren Standzeiten des Ventils. Die durch diese Anordnung auftretenden Strömungsverluste entsprechen denen des Schalenkorbes bzw. liegen sogar noch etwas darunter.

Vorteilhaft schließen sich an beiden Enden des Querschlitzes in Richtung der Ventilkorblängsachse laufende Längsschlitze an, die zusammen einen zungenartigen Lappen bilden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Quer- und die Längsschlitze symmetrisch zu einer durch die Mitte der Mündung

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des LadungsWechselkanals und die Ventilkorblängsachse gelegten Ebene ausgebildet.

Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, daß für die Kraftdurchleitung in Längsrichtung und zur seitlichen Begrenzung des Ladungswechsel· kanals mindestens zwei kreis segmentförmige, symmetrische Stege vorgesehen sind.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind in den zungenartigen Lappen Kühlbohrungen vorgesehen.

-Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den zusätzlichen Unteransprüchen.

Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs-

gemäßen Ventilkorb,

Figur 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Figur 1,

Figur 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Figur l_e

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der ge·»

schlitzten Anordnung im Ausschnitt.

Der in Figur 1 gezeigte Ventilkorb umfaßt ein Ventilkorboberteil 1, ein Ventilkorbunterteil 2 und einen Ventilkorbsitzring 3. Diese drei

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Teile sind mittels Vakuumhartlötung miteinander verbunden. Der Ventilkorboberteil 1 weist zwei Kühlkammern 4 und 5 auf, die durch Trennwände abgeteilt und außerdem mit jeweils einem nicht näher dargestellten Kühlwasser zulauf und einem Kühlwasserablauf verbunden sind. Ferner ist in dem Ventilkorboberteil 1 eine zentrale Bohrung 8 für eine nicht näher dargestellte Büchse, die als Ventilführung dient, vorgesehen. Diese zentrale Bohrung 8 ist ebenfalls in dem Ventilkorbunterteil 2 ein Stück zentral weitergeführt, um dann in eine verjüngte Bohrung 9 überzugehen, die in dem Ladungswechselkanal 10 endet. Der Bereich der zentralen Bohrung 8, der in den Ventilkorbunterteil 2 eindringt, ist für die nicht näher dargestellten Dichtungspakete des Ventilschaftes vorgesehen. In dem Ventilkorbunterteil 2 ist außerdem der gebogene LadungsWechselkanal 10, der zentrisch von dem unteren Bereich 11 des Ventilkorbunterteils 2 ausgeht und aus einer Seite aus dem Ventilkorb austritt, vorgesehen. Diese Austrittsöffnung des Ladungs Wechselkanals 10 wird mit 12 bezeichnet, wobei diese Austrittsöffnung 12 einmal für den Abgasaustritt und einmal für den Eintritt der Ladeluft in den Ventilkorb vorgesehen ist. Die der Austritts Öffnung 12 gegenüberliegende Wand 13 des Ladungs wechselkanals 10 ist durch einen sich quer zur Ventilkorblängsachse A-A erstreckenden geraden oder gebogenen Querschlitz 14 unterbrochen. An diesen Querschlitz 14 schließen sich an dessen Enden, wie besonders aus Figur 2 zu ersehen ist, in Richtung der Ventilkorblängsachse A-A verlaufende Längsschlitze 15, 16 an und bilden somit eine U-förmige Schlitzanordnung. Durch diese U-förmige Schlitzanordnung entsteht ein zungenartiger Lappen 17, der in Richtung auf den Ventilsitz 18 weist. Der Querschlitz 14 und die Längsschlitze 15, 16 weisen eine

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Spaltbreite von 5 bis 15 mm auf und sind außerdem symmetrisch zu einer durch die Mitte der Austrittsöffnung 12 des Ladungswechselkanals 10 und der Ventilkorblängsachse A-A gelegten Ebene ausgebildet. Damit sich der zungenartige Lappen nicht zu stark aufheizen kann, sind in diesen Lappen 17 Kühlbohrungen 19 vorgesehen. Der im Bereich des Ventilsitzes 18 durch diese Schlitzanordnung stehengebliebene Kranz in dem Ventilkorbunterteil 2, der hier mit 20 be« zeichnet ist, weist Ausnehmungen 21 auf. Durch Zusammenfügen des Ventilkorbunterteils 2 mit dem Ventilkorbsitzring 3, in dem ebenfalls Ausnehmungen 22 vorgesehen sind, entsteht ein Kühlringraum 23 zum Kühlen des Ventilsitzes 18. Der Ventilsitz 18 weist außerdem eine kegelige Fläche 24 auf. Diese kegelige Fläche 24 dient als Sitz für das Ventil. Am äußeren Umfang des Ventilkorbsitzrings 3 ist eine ringförmige Aussparung 25 vorgesehen. Diese ringförmige Aussparung 25 dient zur Abstützung des Ventilkorbsitzes im Zylinderdeckel.

In Figur 2 ist die genaue Schlitzanordnung des Querschlitzes 14 und der Längsschlitze 15, 16, wie bereits in Figur 1 beschrieben, deutlich zu erkennen. Durch diese Schlitzanordnung entstehen zwei kreissegmentförmig symmetrische Stege 26, 27, Diese Stege 26, 27 begrenzen seitlich den Ladungs Wechselkanal 10 und stützen sich auf dem Kranz 20 ab. Durch diese Stege 26, 27 ist jeweils mindestens eine Kühlbohrung 28, 29 geführt, die mit dem ringförmigen Kühlraum 23 im Be« reich des Ventilsitzes 18 und mit den Kühlräumen 4, 5 im Ventilkorb·» oberteil 1 in Verbindung steht.

Durch diese besondere Schlitzanordnung ist eine Funktionstrennung im gasführenden Bereich des Ventilkorbes zwischen der Kraftdurch«

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leitung der Befestigungskräfte und der Strömungsführung des Gas» stromes vorgenommen, wie auch aus Figur 3 zu ersehen ist« Die Kraftdurchleitung erfolgt nunmehr durch die symmetrisch angeordneten tragenden Stege 26, 27, so daß die Pressungsverteilung am Sitz des Ventilkorbes auch unter Berücksichtigung thermischer Verformungen möglichst gleichmäßig ist. Durch diese Stege 26, 27 und dem zungenartigen Lappen 17, der sich zwischen den symmetrischen Stegen 26, 27 befindet, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, aber mit diesen nicht verbunden ist, wird eine einwandfreie Führung der Gasströmung erreicht. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung werden außerhalb des Strömungsbereichs am Ventilkorb größere Toträume vermieden. Ferner konnte eine Senkung der Bauteiltemperatur, vor allem im Ventilsitzbereich, erreicht werden. Dies führt zu längeren Standzeiten der Ventile und damit zu erheblichen Kosteneinsparungen.

Um die Aufheizung der Bauteile weiter in Grenzen zu halten, sind die Ventilkörbe an einen Flüssigkeitskühlkreislauf angeschlossen. Die Kühlflüssigkeit strömt von den nicht näher dargestellten Zulaufleitungen in die Kühlkammer 4 und von dort durch Kühlbohrungen 28 des symmetrischen Stegs 26 in den Kühlringraum 23 ein und tritt durch die Kühlbohrungen 29 des anderen Steges 27 in die Kühlkammer 5 und von dort über ebenfalls nicht näher dargestellte Ablaufleitungen aus dem Ventilkorb aus. Die Kühlbohrungen 19 in den zungenartigen Lappen 17 stehen ebenfalls mit den Kühlkammern 4 und 5 in Verbindung. Die Kühlbohrungen 19 erhalten Kühlwasser durch thermische Umwälzung mit dem aufgeheizten Wasser, indem das kalte Wasser nach unten sinkt und das warme Wasser nach oben verdrängt wird.

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Es ist ohne weiteres auch denkbar, daß die U«förmige Schlitzanordnung anders ausgeführt, werden kann, indem der zungenartige Lappen 17 in Richtung auf den oberen Teil des Ventilkorbes weist, d. h. der Querschlitz 14 ist in Richtung auf den Ventilkorboberteil 1 verlegt und die Längsschlitze 15, 16 schließen sich dann entsprechend an und weisen nach unten auf den Ventilsitz 18.

Als weitere Variante ist auch ein Schlitz verlauf nach Figur 4 denkbar. Die hier H-förmig dargestellte Schlitzanordnung weist einen mit 30 be« zeichneten Querschlitz auf. An den Enden dieses Querschlitzes 30 schließen sich jeweils in Richtung auf den Ventilkorb ob erteil 1 und in Richtung auf den Ventilsitz erstreckende Längsschlitze 31 und 32 an.

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Durch eine derartige Schlitzanordnung^stehen zwei zungenartige Lappen 33, 34, deren Endbereiche gegeneinander weisen.

Da die Teile des Ventilkorbes aus Grauguß, Stahl«guß oder Sphäroguß hergestellt werden können, ergibt sich bereits die Möglichkeit, diese Schlitzanordnungen beim Gießen vorzusehen. Da auch noch weitere Schlitzanordnungen denkbar wären, ist demnach die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

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Claims

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Anspruch e

ΐΛ Ventilkorb für Brennkraftmaschinen, dessen gebogener La-"*-" dungs Wechselkanal ausgehend von dem zentrisch angeordneten Ventilsitz an einer Seite aus dem Ventilkorb austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die der Austritts öffnung (12) gegenüberliegende Wand (13) des Ladungs Wechselkanals (10) durch einen sich etwa quer zur Ventilkorblängsachse (A-A) erstreckenden geradenoder gebogenen Querschlitz (14, 30) unterbrochen ist.
2. Ventilkorb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an beiden Enden des Querschlitzes (14) in Richtung der Ventil« korblängsachse (A-A) verlaufende Längsschlitze (15, 16) anschließen und einen zungenartigen Lappen (17) bilden.
3. Ventilkorb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer·* und die Längsschlitze (14, 15, 16) symmetrisch zu einer durch die Mitte der Austritts öffnung (12) des Ladungswechselkanals (10) und die Ventilkorblängsachse (A-A) gelegten Ebene ausgebildet sind.
4. Ventilkorb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich des zungenartigen Lappens (17) in Richtung auf den Ventilsitz (18) weist.
5. Ventilkorb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zungenartige Lappen (17) in Richtung auf den oberen Teil (1) des Ventilkorbes weist.

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6. Ventilkorb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzanordnung U-förmig ausgebildet ist.
7. Ventilkorb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzanordnung H-förmig ausgebildet ist und somit zwei zungenartige Lappen (33, 34} entstehen,
8. Ventilkorb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der beiden zungenartigen Lappen (33, 34) gegeneinander weisen.
9. Ventilkorb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kraftdurchleitung in Längsrichtung und zur seitlichen Begrenzung des LadungsWechselkanals (10) mindestens zwei kreissegmentförmige symmetrische Stege (26, 27) vorgesehen sind.
10. Ventilkorb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14, 15, 16, 30, 31, 32) fünf bis fünfzehn Millimeter beträgt.
11. Ventilkorb nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den zungenartigen Lappen (17) Kühlbohrungen (19) vorgesehen sind.
12.· Ventilkorb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den durch die Schlitzanordnung entstehenden symmetrischen Stegen

- ίο -

(26, 27) jeweils mindestens eine Kühlbohrung (28, 29) vorge·· sehen ist, die mit einem ringförmigen Kühlraum (23) im Bereich des Ventilsitzes (18) verbunden ist.