DE2932905A1 - Air cooled exhaust valve - is mounted in housing which has pressurised air flowing through fluid passageway along valve stem - Google Patents
Air cooled exhaust valve - is mounted in housing which has pressurised air flowing through fluid passageway along valve stemInfo
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Abstract
Description
BLUMBACH · VVESEFt · BERGEN · KRAMER ZWIRNER-BREHMBLUMBACH · VVESEFt · BERGEN · KRAMER ZWIRNER-BREHM
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Zylinderkopf für gekühltes VentilCylinder head for cooled valve
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für ein gekühltes Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a cylinder head for a cooled valve according to the preamble of claim 1.
Die im Einlaß- oder Auslaßkanal vorgesehenen Ventile einer Verbrennungskraftmaschine weisen typischerweise einen länglichen Schaft und einen sich verbreiternden Ventilteller auf. Der Schaft ist im Zylinderkopf mittels eines Ventillagers geführt und der Ventilteller arbeitet mit einem im Zylinderkopf vorgesehenen Ventilsitz zusammen. Der Ventilsitz ist ringförmig und führt in der einen Richtung in den Zylinder der Maschine und in der anderen Richtung in den Einlaß- oder Auslaßkanal. Durch axiale Verschiebung des Ventilschaftes wird der Ventilteller vom Ventilsitz abgehoben bzw. auf diesen aufgesetzt, so daß eine VerbindungThe valves of an internal combustion engine provided in the inlet or outlet channel typically have an elongated one Shaft and a widening valve head. The shaft is in the cylinder head by means of a valve bearing out and the valve plate works together with a valve seat provided in the cylinder head. The valve seat is ring-shaped and leads in one direction into the cylinder of the machine and in the other direction in the Inlet or outlet port. The valve disk is lifted from the valve seat by axial displacement of the valve stem or placed on this, so that a connection
München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumboch Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-IngMunich: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumboch Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing
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in den Zylinder eröffnet bzw. gesperrt wird.is opened or blocked in the cylinder.
Bekanntlich wird der Ventilteller und der untere Teil des Ventilschaftes, der sich in dem Kanal befindet,von den heißen Abgasen erhitzt und dies trifft insbesondere auf das Auslaßventil zu. Wegen dieser hohen Temperaturen müssen die Ventile aus teuerem, hochqualitativem Stahl hergestellt sein, damit sich das Ventil nicht in Folge der Hitze verzieht. Trotzdem kommt solches Verziehen und sogar der Bruch im Betrieb vor, insbesondere wenn speziell heisse Temperaturen erreicht werden.As is known, the valve head and the lower part of the valve stem, which is located in the channel, of the hot exhaust gases and this is particularly true of the exhaust valve. Because of these high temperatures you have to The valves must be made from expensive, high quality steel so that the valve does not become a result of the Heat warps. Nevertheless, such warping and even breakage does occur during operation, especially when particularly hot Temperatures can be reached.
Bei einem bekannten Zylinderkopf (US-PS 1 731 222) wird das Ventil über einen Kranz von Druckluftöffnungen gekühlt, die im Ventilsitz vorgesehen sind. Dadurch wird dieser Ventilsitz jedoch groß und ausladend und macht eine teure Zylinderkopf-Konstruktion nötig. Außerdem tritt der Kühleffekt nur dann auf, wenn das Ventil geöffnet ist.In a known cylinder head (US-PS 1 731 222) the valve is cooled by a ring of compressed air openings, which are provided in the valve seat. However, this makes this valve seat large and expansive and makes an expensive cylinder head construction necessary. In addition, the cooling effect only occurs when the valve is open.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine effektive Kühlung des Ventils mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln erzielt wird.The invention is therefore based on the object of designing a cylinder head of the type specified at the outset in such a way that that effective cooling of the valve is achieved with simple and economical means.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der ErfindungThe solution to the problem arises from the main claim. Refinements and developments of the invention
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sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.are characterized in the subclaims.
Das Ventil bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf weist einen konventionellen, länglichen Schaft und einen sich verbreiternden Ventilteller auf. In üblicher Weise arbeitet der Ventilteller mit dem ringförmigen Ventilsitz am Zylinderkopf zusammen, d.h., die axiale Verschiebung des VentilSchaftes führt zur öffnung und Schließung des Ventils. Ein Strömungsmittelkanal ist im Zylinderkopf vorgesehen, der sich auf den Ventilschaft hin in der Nähe des Ventiltellers öffnet. Das andere Ende des Kanals steht mit einer Druckluftquelle oder einem anderen kühlenden Strömungsmittel in Verbindung. Demnach strömt die Druckluft beziehungsweise das kühlende Strömungsmittel über den unteren Teil des Ventilschafts und über die Oberseite des Ventiltellers und kühlt so beide Teile.The valve in the cylinder head according to the invention has a conventional, elongated shaft and a self widening valve plate. In the usual way, the valve disk works with the annular valve seat on Cylinder head together, i.e. the axial displacement of the valve stem leads to the opening and closing of the valve. A fluid channel is provided in the cylinder head, which opens towards the valve stem near the valve disk. The other end of the canal is up in communication with a source of compressed air or other cooling fluid. Accordingly, the compressed air flows and the cooling fluid over the lower part of the valve stem and over the top, respectively of the valve disk and thus cools both parts.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:Two exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf im Bereich eines Ventils,1 shows a section through a cylinder head in the area of a valve,
Fig. 2 eine Einzelheit hieraus gemäß Schnitt 2^2 in Fig. 1, etwas vergrößert, und .Fig. 2 shows a detail of this according to section 2 ^ 2 in Fig. 1, slightly enlarged, and.
Fig. 3 einen Schnitt durch einen zweiten Zylinderkopf im !' Bereich eines Ventils.Fig. 3 is a section through a second cylinder head in ! 'Area of a valve.
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Es wird auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 Bezug genommen.Reference is made to the embodiment according to FIGS taken.
Ein Auslaßventil 10 einer Verbrennungskraftmaschine weist einen länglichen Schaft 12 und einen Ventilteller 14 am unteren Ende auf. Wie gewöhnlich sind Schaft 12 und Teller 14 aus einem Stück. Der Ventilteller 14 arbeitet mit einem ringförmigen Ventilsitz 16 am Zylinderkopf 18 zusammen (Als Zylinderkopf wird jedes Gehäuse für das gekühlte Ventil betrachtet). Das axial obere Ende des Ventilsitz/es 16 liegt in einem Auslaßkanal 20,während das untere Ende an einem Zylinder 22 angrenzt. Der Ventilschaft 12 des Ventils 10 ist in Achsrichtung im Zylinderkopf 18 geführt, so daß bei abgehobenem Ventilteller 14 eine Verbindung vom Zylinder 22 in den Auslaßkanal 20 existiert, während beim Anliegen des Ventiltellers 14 am Ventilsitz 16 diese Verbindung geschlossen wird.An exhaust valve 10 of an internal combustion engine has an elongated shaft 12 and a valve head 14 on lower end on. As usual, the shaft 12 and plate 14 are made in one piece. The valve disk 14 works with a annular valve seat 16 on cylinder head 18 together (each housing for the cooled valve is considered to be a cylinder head). The axially upper end of the valve seat / it 16 is in an outlet channel 20, while the lower end is at a Cylinder 22 is adjacent. The valve stem 12 of the valve 10 is guided in the axial direction in the cylinder head 18 so that at lifted valve plate 14 a connection from the cylinder 22 into the exhaust port 20 exists, while when applied of the valve disk 14 on the valve seat 16, this connection is closed.
Der Zylinderkopf 18 weist eine Stufenbohrung 24 koaxial zum Ventilsitz 16 auf, welche den Auslaßkanal 20 mit der Oberseite des Zylinderkopfes 18 verbindet. Ein zweistückiges Ventillager 26 ist durch Preßsitz oder in anderer Weise in der Bohrung 24 gehalten und führt den Ventilschaft 12. Das zweistückige Lager 26 weist eine äußere Hülse 28, die sich vom Auslaßkanal 20 bis zu einem erweiterten Teil 30 der Bohrung 24 erstreckt, und ein inneres Rohr 32 auf. Die Hülse 28 besitzt einen radialen Flansch 29,The cylinder head 18 has a stepped bore 24 coaxial with the valve seat 16, which the outlet channel 20 with the top of the cylinder head 18 connects. A two piece valve bearing 26 is press fit or otherwise Way held in the bore 24 and guides the valve stem 12. The two-piece bearing 26 has an outer Sleeve 28 which extends from the outlet channel 20 to an enlarged part 30 of the bore 24, and an inner one Tube 32 on. The sleeve 28 has a radial flange 29,
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der auf einer Schulter 31 der eich erweiternden Bohrung aufruht. Das rohrförmige Teil 32 erstreckt sich mit seinem unteren Ende ins Innere der Hülse 28 und besitzt eine axiale Bohrung 38, durch welche der Schaft 12 hindurchreicht. In der Nähe des oberen Endes des rohrförmigen Teils 32 ist ferner ein radial sich erstreckenden Flansch 33 vorgesehen, der auf einer weiteren Schulter 35 der Stufenbohrung 24 aufruht. Durch den genau eingehaltenen Abstand der Schultern 31 und 35 voneinander nehmen die Teile 28 und 32 eine genau erwünschte axiale Lage zueinander und zu dem Zylinderkopf ein. Das rohrförmige Teil 32 weist einen im wesentlichen kreuzförmigen Umriß auf, d.h., dessen radial äußerste Bereiche 36 im Inneren der Hülse 28 anliegen, so daß vier sich längserstreckende Kanäle 38 gebildet sind. Das innere rohrförmige Teil 32 endigt kurz vor Erreichen des Auslaßkanals 20, während sich die Hülse 28 in der Nähe dieses Auslaßkanals radial nach innen verbreitert. Auf diese Weise werden die Kanäle 38 radial nach innen und entlang des Ventilschaftes 12 geführt und münden in einen Ringraum 40, der sich um den Ventilschaft herum erstreckt.that on a shoulder 31 of the widening hole rests. The tubular part 32 extends with its lower end into the interior of the sleeve 28 and has an axial Bore 38 through which the shaft 12 extends. Near the top of the tubular part 32 is Furthermore, a radially extending flange 33 is provided, which rests on a further shoulder 35 of the stepped bore 24. Due to the precisely maintained distance between the shoulders 31 and 35, the parts 28 and 32 take one precisely desired axial position to each other and to the cylinder head. The tubular part 32 has a substantially cruciform outline, i.e., the radially outermost portions 36 of which lie inside the sleeve 28 so that four longitudinally extending channels 38 are formed. The inner tubular part 32 ends shortly before reaching the outlet channel 20, while the sleeve 28 widens radially inward in the vicinity of this outlet channel. In this way the channels 38 are guided radially inward and along the valve stem 12 and open into an annular space 40, the extends around the valve stem.
Ein weiterer Druckmittelkanal 42 im Zylinderkopf 18 steht an einem Ende mit einer Druckluftquelle 44, beispielsweise einer Luftpumpe, und am anderen Ende mit den Kanälen 38 in Verbindung, die mit einem Ringraum unterhalb des FlanschesAnother pressure medium channel 42 in the cylinder head 18 is at one end with a compressed air source 44, for example an air pump, and at the other end with the channels 38 in connection with an annular space below the flange
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verbunden sind. Der Kanal 42 mündet also in die Stufenbohrung 24 im Bereich des Bohrungsteils 30 zwischen den Flanschen 29 und 33.are connected. The channel 42 thus opens into the stepped bore 24 in the region of the bore part 30 between the Flanges 29 and 33.
Im Betrieb wird Druckluft der Druckluftquelle 44 über die Kanäle 42 und 38 dem Ringraum 40 zugeführt, der diese düsenartig über die Oberfläche des unteren Teils des Ventilschaftes 12 innerhalb des Auslaßkanals 20 und über das obere, sich verbreiternde Ende 46 des Ventiltellers 14 strömen läßt. Die strömende Luft kühlt sowohl den Ventilschaft 12 als auch den Ventilteller 14 und zusätzlich noch den Ventilsitz 16, auf den die Luft schließlich auftrifft. Natürlich wird auch das Lager 26 gekühlt. Die Kühlluft strömt mit dem Abgas durch den Auslaßkanal 20 in den Auspuff des Motors.During operation, compressed air is supplied to the compressed air source 44 via the channels 42 and 38 to the annular space 40, which these nozzle-like over the surface of the lower part of the valve stem 12 within the outlet channel 20 and over the upper, widening end 46 of the valve disk 14 can flow. The flowing air cools both the valve stem 12 as well as the valve disk 14 and also the valve seat 16 on which the air finally strikes. Of course, the bearing 26 is also cooled. The cooling air flows with the exhaust gas through the outlet channel 20 into the exhaust of the motor.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Ventils 10 bzw. des Ventilkopfes 18. Gegenüber der ersten Ausführungsform sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen worden. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist ein Ventillager 100 ohne Preßluftkanäle vorgesehen. Das Ventillager 100 sitzt im Preßsitz in einer Bohrung 102 des Ventilkopfes 18. Eine Auskleidung 104 ist mit gewissem Abstand zur Wandung des Ablaßkanals 20 vorgesehen und am äußeren Ende 106 mit dem Zylinderkopf 18 verbunden. Das vordere Ende 108 der Aus-Fig. 3 shows a modification of the valve 10 or the valve head 18. Compared to the first embodiment are the same Parts have been given the same reference numerals. In contrast to the first embodiment is a valve bearing 100 provided without compressed air ducts. The valve bearing 100 is press fit in a bore 102 of the valve head 18. One Lining 104 is provided at a certain distance from the wall of the drain channel 20 and at the outer end 106 with the Cylinder head 18 connected. The front end 108 of the ex
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kleidung 104 ist bis zu dem Ventilsitz 16 geführt. Der Ventilschaft 12 erstreckt sich durch eine kreisförmige Öffnung 110 in der Auskleidung 104. Der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung 110 ist gröfier als der des Ventilschaftes 12, so daß um diesen herum ein Ringraum gebildet ist.clothing 104 is guided as far as the valve seat 16. The valve stem 12 extends through a circular opening 110 in the liner 104. The diameter of the circular Opening 110 is larger than that of valve stem 12 so that an annular space is formed around it.
Die Druckluftquelle 44 ist über einen Strömungsmittelkanal 112 mit dem Raum 114 zwischen der Auskleidung 104 und der Zylinderkopfwandung 18 verbunden. Die Druckluft fließt demnach durch den Kanal 112 in den Raum 114 und gelangt durch den Ringraum 110 auf den unteren Teil des Ventilschaftes 12 und das sich erweiternde Ende 46 des Ventiltellers 14. Es wird somit der selbe Kühleffekt erzielt wie in der ersten Ausführungsiorm, lediglich die angewendeten Mittel sind etwas unterschiedlich.The compressed air source 44 is via a fluid channel 112 with the space 114 between the liner 104 and the Cylinder head wall 18 connected. The compressed air flows accordingly through channel 112 into space 114 and passes through the annular space 110 on the lower part of the valve stem 12 and the widening end 46 of the valve head 14. It the same cooling effect is achieved as in the first embodiment, only the means used are somewhat different.
Es ist somit ersichtlich, daß die Erfindung durch besondere Gestaltung des Zylinderkopfes für Druckluftkühlung des Auslaßventils 10 sorgt, wobei die Ausbildung einfach, billig und doch genügend effektiv ist. Dies beruht vor allem auch darauf, daß die Kühlung kontinuierlich erfolgt. Verziehen des Ventils oder sogar Bruch wird auf diese Weise vermieden.It can thus be seen that the invention by the special design of the cylinder head for compressed air cooling of the exhaust valve 10, whereby the training is simple, cheap and yet sufficiently effective. This is mainly based too ensure that the cooling takes place continuously. Warping of the valve or even breakage is avoided in this way.
/auch/even
Außer Abgas-Auslaßventile können andere Ventile gekühlt werden. In addition to exhaust gas outlet valves, other valves can be cooled.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Claims (8)
in dem Zylinderkopf ist ein Lager zur Gleitführung des Schaftes vorgesehen;The valve has an elongated stem and a flared valve disc at one end of the stem;
a bearing for sliding the shaft is provided in the cylinder head;
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