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Brennkraftmotor mit verbesserten Bauteilen
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Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmotor mit verbesserten Bauteilen,
insbesondere einen Brennkraf.tmotor für den Betrieb mit Di.eselöl, Vergaserkraftstoff
oder Alkohol mit verbesserten Bauteilen im Ventilsystem oder Krafterzeugungssystem.
Das Ventilsystem erfordert Schmierung und hat die Aufgabe, Kraftstoff der Verbrennungszone
des Motors zu- und Abgase aus dieser Zone abzuführen. Es besteht im wesentlichen
aus Einström- und Auspuffventilen, Ventilkappen, Ventilführungen, Ventilfederhalteringen,
Ventilkipphebeln, Stoßstangen und Stößeln.
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Das Krafterzeugungssystem soll Leistung an die Antriebswelle des Motors
liefern und besteht im wesentlichen aus Auspuffeinrichtungen für die Verbrennungsgase,
Zylinderlaufbuchsen, Ventilsitzen, Auspuffauskleidungen, Auspuffleitungen, Flammplatten,
Kolben, Kolbenringen, Kolbenbolzen und Pleuelstangen.
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Brennkraftmotoren sind in ein wesentlicher Bestandteil der heutigen
Zivilisation und im täglichen Leben fast allgegenwärtig: in Personen-und Lastkraftwagen,
Flugzeugen, Diesellokomotiven, selbst in Rasenmähern und Schneegebläsen. Angesichts
der derzeit herrschenden Ölverknappung und der Umweltschutzbemühungen sind Verbesserungen
der Leistung oder der Umweltfreundlichkeit von Brennkraftmotoren sehr willkommen
und werden rasch verbreitet angewendet.
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Neuerdings ist die Automobilindustrie auf Grund des Abnehmerverhaltens
und behördlicher Auflagen bestrebt, das Leistungs-Gewichts-Ver-
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von Brennkraftmotoren zu verbessern. Da ein leichterer Motor mit höherer Drehzahl
laufen und mehr Leistung abgeben kann, wird ein Schwergewicht auf die Entwícklung
leichterer Motorbauteile gelegt.
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Durch Verminderung des Gewichtes und der Trägheitskräfte verringert
die Verwendung leichterer Bauteile auch die Beanspruchung dieser Bauteile.
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Die Entwicklung von Bauteilen, die geringere Wärmeverluste als Metall
ergeben, ist ebenfalls ein sehr lohnendes Ziel. Je mehr Wärme im Motor bleibt, um
so mehr Kraft kann mit einem gegebenen Hubraum erzeugt, die Kraftstoffausnutzung
somit verbessert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte bewegte Teile
für Brennkraftmotoren zur Verfügung zu stellen. Diese Bauteile sind fester und leichter
als Stahl, haben eine sehr viel bessere Wärmebeständigkeit und niedrigere W.irmelcitfälligkeit;
sie haben eine höhere Verßchleißbe6tändigkeit, erleichtern die Einhaltung enger
Maßtoleranzen und ermöglichen dadurch eine Fertigung mit geringerem Spiel, das lange
erhalten bleibt, auch bei größeren Temperaturschwankungen. Die Oberflächen der Bauteile
haben verbesserte Schmiereigenschaften, so daß Öle oder Schmiermittel verwendet
werden können, die keine kostspieligen Additive oder Tenside enthalten.
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Die vorstehend angegebenen Vorteile werden durch Verwendung von gesintertem
Siliciumcarbid als Werkstoff für die Herstellung der Bauteile erreicht. Als Ausgangsmaterial
wird ein Siliciumcarbid in ultrafeincr Form verwendet. Aus dieselll Material können
Bauteile des Ventilsystems, wie Ventilführungen, Ventile, Ventilkappen, Kipphebel,
Ventilfederhalteringe, Stoßstangen und Stößel, und Bauteile des Krafterzeugungssystems,
wie Zylinderlaufbuchsen, Ventilsitze, Auspuffschlitzauskleidungen, Auspuffrohre,
Flaamenplatten, Kolben, Kolben ringe, Kolbenbolzen und Pleuelstangen, hergestellt
werden.
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Diese Bauteile vereinigen in sich die Vorteile hoher Wärmebeständigkeit,
Härte und Verschleißbeständigkeit sowie eines geringen Ccwichts mit dem weiteren
Vorteil, daß ihre Oberflächen ausgezeichnete Hafteigenschaften für Schmiermittel,
wie Öl, haben. Wegen der heute
üblichen hohen Verdichtung, der größeren
Wärmeentwicklung und der längeren Intervalle zwischen Olwechseln bei modernen Brennkraftmotoren
sind zahlreiche, teilweise exotische Zusätze für Motorschmiermittel entwickelt worden.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bauteile aus gesintertem Siliciumcarbid haben
Außenflächen, die von Öl benetze werden. Eine ausgezeichnete Schmierung reibungsbeanspruchter
Flächen kann auch mit niedrigviskosen Schmiermitteln ohne Zusätze erzielt werden.
Daher können Motoren, die diese Bauteile enthalten, mit billigeren, weniger hochwertigen
Schmiermitteln geschmiert werden.
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Außerdem haben die Bauteile gemäß der Erfindung im Vergleich zu den
Metallen, die gebräuchlicherweise zur Herstellung von Brennkraftmotoren verwendet
werden, einen sehr niedrigen Reibungsbeiwert bei Trockenreibung. Diese Eigenschaft
ist wertvoll beim Anlassen des Motors, wenn die Kontaktflächen noch trocken sind,
oder wenn durch einen Schaden beim Betrieb des Motors Ölverluste eintreten. In diesen
Fällen ist der Verschleiß der trockenen Flächen nicht katastrophal und führt nicht
zu alsbaldigen Ausfall des Motors.
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Das zur Herstellung der Bauteile als Ausgangsmaterial verwendete Siliciumcarbid
ist ein ultrafeines Material, das durch Vermahlen, Mahlen in der Kugelmühle oder
Mahlen in einer Strahlmühle und anschließendes Klassieren oder Trennen eines aus
gröberen Teilchen bestehenden Siliciumcarbids erhalten werden kann. Am besten hat
das als Ausgangsmaterial dienende Siliciumcarbid eine maximale Teilchengröße von
etwa 5 pm und eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,10 bits 2,50 pm. Da die
Bestimmung der Korngrößenverteilung bei Siliciumcarbid-Pulvern mit Teilchengrößen
von weniger als 1 pm schwierig ist, kann auch die spezifische Oberfläche zur Auswahl
eines geeigneten Materials herangezogen werden. Das zur Herstellung der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Bauteile verwendete Siliciumcarbid sollte eine spezifische Oberfläche
von 1 bis 100 m2/g haben. Besser ist ein Pulver mit einer spezifischen Oberfläche
von 2 bis 50 m2/g und am besten ein solches mit einer spezifischen Oberfläche von
2 bis 20 m2/g.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Siliciumcarbid-Bauteile können
nach verschiedenen Sinterverfahren hergestellt werden. Am besten werden die Bauteile
durch druckloses Sintern oder Reaktionssintern her-
gestellt. Bei
dem im wesentlichen drucklosen Sintern wird das feinverteilte Siliciumcarbid-Ausgangsmaterial
mit einer kleinen Menge überschüssigem Kohlenstoff und einem Sinterhilfsmittel gemischt
und nach dem Formen in einer inerten Atmosphäre unter im wesentlichen drucklosen
Bedingungen bei Temperaturen im Bereich von 1900 bis 2000 OC gesintert. Beispiele
von Verfahren zum Herstellen eines für die Bauteile gemäß der Erfindung geeigneten
Siliciumcarbid-Sintermaterials.sind in den US-Patentschriften 4 124 667 und 4 179
299 beschrieben. Beim Reaktionssintern wird das feinverteilte Siliciumcarbid mit
Kohle oder Graphit gemischt. Das Gemisch wird dann unter Zufügen eines temporären
Bindemittels in die gewünschte Form gebracht und anschließend erhitzt, um das Bindemíttel
zu entfernen und einen porösen Körper zu erhalten. In die Poren des porösen Körper
wird Silicium infiltriert. Diese Behandlung wird in der Regel in einem Vakuum-Induktionsofen
bei Temperaturen im Bereich von 1400 bis 1900 OC und unter einem Druck von etwa
0,65 mbar ausgeführt. Unter diesen Bedingungen infiltriert das Silicium den porösen
Körper und bildet dort mit der Kohle oder dem Graphit Siliciumcarbid. Der so erhaltene
Körper besteht im wesentlichen aus Siliciumcarbid, enthält aber noch Reste von freiem
Silicium. Beispiele solcher Verfahren sind in den US-Patentschriften 2 907 972,
2 938 807, 3 205 043 und 3 495 939 beschrieben. Es ist vorgeschlagen worden, als
temporäre Bindemittel Duroplaste zu verwenden und diese später zu verkohlen, um
so einen.
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Teil des für die Siliciumcarbid-Bildung aus dem infiltrierten Silicium
benötigten Kohlenstoffs bereitszustellen. Beispiele für eine solche Arbeitsweise
sind in den US-Patentschriften 3 947 550 und 4 044 110 beschrieben.
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Die Bauteile gemäß der Erfindung aus gesintertem Siliciumcarbid werden
hergestellt, indem das Sintergemisch in die Form des herzustellenden Bauteils gebracht
und der Rohling dann gesintert wird. Falls gewünscht, kann das gesinterte Bauteil
spangebend bearbeitet oder poliert werden, um es auf die gewünschten Maße zu bringen.
Eine andere, aber kostspieligere und weniger zweckmäßige Methode besteht darin,
von einem Block oder einer Stange aus gesintertem Siliciumcarbid auszugehen und
das gewünschte Bauteil durch Schleifen oder Spanen zu fertigen.
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Die Erfindung betrifft zwar die einzelnen Bauteile des Ventilsystems
und des Krafterzeugungssystems eines Brennkraftmotors, doch versteht es sich, daß
die Cesamtreibung der Motorteile um so niedriger und die Leistung des Motors um
so besser ist, je mehr Bauteile gemäß der Erfindung in dem Motor vorhanden sind.
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Eine nähere Betrachtung des Ventilsystems zeigt, daß die Ventilführungen
meist in den Zylinder oder Zylinderkopf eingepreßt sind. Die Ventilschäfte sind
beweglich in den Ventilführungen angeordnet. Einström- und Auspuffventile sind durch
Federn in eine Richtung vorgespannt und werden bei einem obengesteuerten Brennkraftmotor
durch Nocken mit Hilfe von Kipphebeln und bei' einem Motor mit L-Kopf durch Kolben
in die andere Richtung bewegt. Jedes Ventil besteht aus einem Ventilteller und einem
Ventilschaft, der hin- und herbewegbar in einer Ventilführung angeordnet ist. Das
Schaftende des Ventils steht entweder direkt oder indirekt über eine Ventilkappe
mit einem Kipphebel oder Kolben in Verbindung. Die Ventile ermöglichen das Einströmen
des Kraftstoff-Luft-Gemisches in einen Zylinder und das Ausströmen der Verbrennungsprodukte
aus dem Zylinder nach der Zündung. Die günstigste und verbreitetste Anordnung ist
die Anordnung mit tiefliegender Nockenwelle, bei der die Ventile über dem Kolben
angeordnet sind und durch Niederdrücken in den Zylinder geöffnet werden. Die Ventilführungen
sind im Zylinderkopf angeordnet. Das Ventil wird einerseits durch einen angelenkten,
sich horizontal erstreckenden Kipphebel niedergedrückt, der seinerseits bei der
Aufwärtsbewegung einer vertikalen Stoßstange betätigt wird, die im wesentlichen
rechtwinklig zu dem Ventilschaft angeordnet ist und von einer Nockenwelle mittels
eines Stößels nach oben bewegt wird. Der Ventilschaft wird üblicherweise dadurch
geschmiert, daß öl der Kontaktstelle von Kipphebel und Ventilschaft zugeführt und
an dem Ventilschaft nach unten fließen gelassen wird, um Ventilschaft und Ventilführung
zu schmieren. Wegen des sehr geringen Spiels, das meist zwischen Ventilschaft und
Führung besteht, geIangt, falls überhaupt, nur sehr wenig von dem zugeführten öl
an das entgegengesetzte Ende des Ventilschaftes. Solche Ventile arbeiten daher meist
trocken mit einem quietschenden, harten Geräusch.
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Mit zunehmendem Verschleiß der Führung oder des Ventilschaftes läuft
überschüssiges
Öl durch die Führung auf den Ventilteller, von wo es bei einem Einstròmventil in
den Verbrennungsraum gesaugt wird, oder wo es bei einem Auspuffventil mit heißen
Abgasen in Berührung kommt.
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In jedem Fall wird das öl verbrannt, so daß in den Auspuffgasen Rauch
auftritt und die Umwelt zusätzlich belastet wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Ventil führungen und Ventile ermöglichen die Erhaltung eines engen Spiels'über lange
Zeit - dank der Verschleißbeständigkeit der Bauteile und der Fähigkeit des gesinterten
Siliciumcarbids, die Schmierung der Flächen zu gewährleisten, d.h. die Flächen benetzt
und mit einem Ölfilm bedeckt zu halten. Ein Kipphebel gemäß der Erfindung kann ganz
aus gesintertem Siliciumcarbid oder aus einem Metall, wie Stahl, bestehen und an
den Kontaktstellen, z.B. mit dem Ventilschaft oder der Ventilkappe an einer und
mit der Spitze der Stoßstange an einer anderen Stelle, Einsätze aus Siliciumcarbid
aufweisen.
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Eine Betrachtung des Krafterzeugungssystems zeigt, daß der Kolben
ein Kronen- oder Kopfteil hat, der Anzahl von Ringen zum Abstreifen des Öls und
zum Abdichten der Verbrennungskammer oberhalb des Kolbens von der Ölwanne unterhalb
des Kolbens sowie zum Verhindern eines Gas- und Öldurchtritts hält oder enthält.
In der Regel sind zwei Dichtungsringe, auch Kompressionsringe genannt, nahe dem
Oberteil des Kolbenkopfes und unter den Dichtungsringen ein oder mehrere ölabstreifringe
vorhanden. Die Kompressionsringe bilden keinen geschlossenen Kreis, sondern sind
fein unterteilt und vorgespannt, so daß sie aus den Nuten, in denen sie untergebracht
sind, expandieren, sich eng an die Zylinderwand anlegen und auf diese Weise die
gewünschte Dichtung herstellen. Der ölabstreifring oder die Ölabstreifringe verhindern,
daß weiteres Öl in den Zylinder gelangt. Wenn daher der Kolben sich in einer Stellung
nahe dem oberen Totpunkt befindet, ist wenig oder kein Öl in der Zylinderzone, die
an die Kontaktzone des Dichtungsrings angrenzt, so daß es zu einem Verschleiß sowohl
des Dichtungsringes als auch der Zylinderwand kommt. Dadurch wird der Kraftstof.fverbrauch
höher als ohne einen solchen Verschleiß, und im Laufe der Zeit weitet sich der Oberteil
des Zylinders aus, der obere Kompressionsring verschleißt, und der Wirkungsgrad
des Motors sinkt.
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Der Ober- oder Kopfteil des Kolbens wirkt als Reaktionsfläche für
die Verbrennung in dem betreffenden Zylinder des Motors. Der obere Teil des Zylinders
ist von einer Flammenpiatte eingeschlossen. Unterhalb des Kopfteils des Kolbens
befindet sich ein unten offener Kolbenteil, der den Kolben bei der hin- und hergehenden
Bewegung im Zylinder führt. An diesem unten offenen Kolbenteil befinden sich zwei
Ansätze mit durchgehenden koaxialen Bohrungen. Durch jede Bohrung ist das Ende eines
Kolbenbolzens geführt. Eine Pleuelstange umschließt an einem Ende den Mittelteil
des Kolbenbolzens und am anderen Ende eine Kurbelstange. Beim Betrieb des Brennkraftmotors
mit hin- und hergehenden Kolben wird eine Antriebskraft, die in der Verbrennungskammer
von einem expandierenden Gas erzeugt wird, von dem Kolbenkopf auf die Ansätze, von
diesen auf den Kolbenbolzen und dann weiter auf die Pleuelstange und die Kurbelwelle
übertragen. Gemäß der Erfindung aus gesintertem Siliciumcarbid bestehende Kolben,
Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen ermöglichen die Erhaltung eines sehr engen Spiels
zwischen Zylinderwand und Kolbenwand über lange Zeit. Die selbstschmierende Wirkung
der Siliciumcarbid-Flächen wirkt sich besonders günstig an den Kontaktzonen von
Kolbenringen und Zylinder aus. Dank der Leichtigkeit der Siliciumcarbid-Bauteile,
ihrer Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Korrosion und Erosion eignen sie sich
besonders zur Verwendung als Flammplatten, Ventilsitze, Auspuffschlitzauskleidungen
und Auspuffrohre, wobei sie einen wirtschaftlicheren Betrieb und eine längere Lebensdauer
des Motors ergeben. Kolbenbolzen und Pleuelstangen sowie Kolben und Zylinderlaufbuchsen
gemäß der Erfindung lassen sich ebenfalls aus Siliciumcarbid fertigen. Die auf den
Kolbenkopf wirkenden Kräfte werden direkt auf den Kolbenbolzen und dann auf die
Pleuelstange übertragen. Diese Kräfte suchen den Kolbenbolzen durchzubiegen und
verursachen eine Abplattung an dem Teil des Bolzens, der sich mit den Kolbenansätzen
in Berührung befindet.
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Der Bolzen ist dann nicht genau axial zu den Kolbenansätzen ausgerichtet,
wodurch ein Teil der Antriebskraft auf die äußersten Enden des Motorzylinders konzentriert
wird. Das wiederholte Konzentrieren von Kräften kann zur Riefenbildung in der Zylinderwand
und in extremen Fällen zum Bruch des Kolbens durch in den Bolzenbohrungen und im
Kolben selbst erzeugte Zugspannungen führen. Die Kolbenbolzen gemäß der Erfindung
haben einen sehr hohen Young-Modul und eine hohe Härte;
sie sind
daher beständig gegen Abplattung und Verschleiß, haben einen niedrigen Reibungsbeiwert,
sind leichter als Stahl und bieten eine bessere Schmierung reibungsbeanspruchter.
Flächen. Die Pleuelstangen werden am besten ebenfalls aus gesintertem Siliciumcarbid
gefertigt und bieten Haltbarkeit, Steífígkeít, geringes Gewicht und bessere Schmierverhältnisse
an den Lagerflächen.
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Die Bauteile gemäß der Erfindung können mit Vorteil einzeln verwendet
werden; besonders vorteilhaft ist jedoch die Anwendung der Erfindung bei allen Bauteilen
von Brennkraftmotoren, die auf Reibung beansprucht werden und einer Schmierung bedürfen,
da das Siliciumcarbid geringe Reibung durch gute blhaftung, hohe Härte und niedriges
Gewicht bietet.
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An Hand der Zeichnungen wird die Brfindung näher erläutert. Es zei.-gen:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils eines Brennkraftmotors
mit Ventil und Kolbenbauteilen gemäß der Erfindung sowie Fig. 2 eine Vorderteilansicht
einer anderen Ausführungsform eines Ventilkipphebels, bei der der Ventilkipphebel
aus Metall gefertigt, aber an den Kontaktstellen mit dem Ventilschaft und der Spitze
der Stoßstange Teile aus Siliciumcarbid hat. Die Zeichnung zeigt auch eine Stoßstange
aus Metall mit einer Spitze aus Siliciumcarbid.
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In Figur 1 ist ein gebräuchlicher Brennkraftmotor mit einem Motorüberzug
11, Zylinderkopf 13, Motorblock 15 und einer Ölwanne 17 dargestellt. Das komplette
Ventil besteht aus dem eigentlichen Ventil 19, der Ventilführung 21> dem Venti.lfeder-Haltering
23, den Ventilkipphebel 25, der Stoßstange 27 und dem Stößel 29. Der Ventilfeder-Haltering
23 wird an dem Ventilschaft durch einen Spaltring 31 gehalten, und an dem Schaft
des Ventils 19 befindet sich eine Ventilkappe 33. Beim Betrieb bewegt si.ch das
Ventil 19 in der Ventilführung 31 hin und her und wird von der Ventilfeder 35 in
Schließstellung gehalten. Beim Umlauf der Nockenwelle 37 hebt der Nocken 39 den
Stößel
29 und bewegt die Stoßstange 1.7 gegen die Kraft der Feder
41 nach oben. Dabei wirkt die Stoßstange t7 auf einen Teil des Ventilkipphebels
25 und bewirkt eine Abwärtsbewegung des gegenüberliegenden Teils.
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Bei seiner Abwärtsbewegung greift dieser Teil an der Ventilkappe 33
an und drückt das Ventil 19 gegen die Kraft der Feder 35 nach unten in Öffnungsstellung.
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Die Bauteile gemäß der Erfindung sind aus Siliciumcarbid hergestellt.
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Die Ventilführung 21 hat die Form eines langgestreckten Zylinders
von verhältnismäßig gleichmäßigem Durchmesser, so daß er-in eine Bohrung des Zylinderblocks
13 gepreßt werden kann. Das Ventil 19 ist mit einem Spiel von 0,025 bis 0,13 mm
in der Ventilführung 21 bewegbar.
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Dank der durch Schmiermittel benetzbaren, verschleißbeständigen Oberflächen
sind die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventile und Ventilführungen besonders für
obengesteuerte Brennkraftmotoren geeignet, bei denen Ventile und Ventilführungen
dadurch geschmiert werden, daß man Öl an dem Ventilschaft nach unten fließen läßt.
Hinzu kommt, daß bei den derzeit verwendeten Ventilen und Ventilführungen die. im
Motor entwickelte Hitze, besonders im Bereich der Auspuffventile, den Flanschteil
der Ventile erhitzt und die Hitze auf den Ventilschaft übertragen wird. Unter solchen
Bedingungen kann das Schmiermittel am Ventilschaft verkohlen, wodurch das Spiel
zwischen Ventilschaft und Ventilführung verringert und eine weitere Schmierung verhindert
werden kann. Die Dicke der Ablagerungen nimmt zu, bis das Ventil in geöffneter Stellung
steckenbleibt. Dadurch kann der Kolben beim lieb keine Arbeit mehr auf die Kurbelwelle
übertragen, und das Ventil verbrennt weiter. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Ventile und Ventilführungen verringern das Schmierproblem, da ihre Flächen vom Schmiermittel
benetzt werden und das Schmiermittel festhalten. Die geschmierten, verschleißbeständigen
Flächen der Ventile und Ventilführungen ermöglichen die Erhaltung enger Toleranzen
über lange Zeit und damit eine Verminderung des Motorlärms durch Verringerung des
Ventilgeräusches.
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Der Ventilfeder-Haltering 23 ist am Ende des Ventilschaftes des Ventils
19 angeordnet und hält den Ventilring 35. Der Ventilfeder-Haltering wird seinerseits
von einem metallischen Spaltring 31 gehalten,
der in einen Umfangsschlitz
am Ventil 19 eingesetzt ist. Wie dargestellt, kann sich am Ende des Ventilschaftes
eine Ventilkappe 33, vorzugsweise vom freibeweglichen Typ, befinden, um das Ventil
zu drehen und den Verschleiß zu vermindern. Ventilkappen, wie die Ventilkappe 33,
werden häufiger bei Aus daß als bei Einströmventilen verwendet. Der Kipphebel 25
ist schwenkbar an einem Träger 43 montiert.
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Die auf das Ventil übertragene Bewegung ist zwar senkrecht nach unten
gerichtet, doch da sich der Kipphebelarm über einen Kreisbogen bewegt, entsteht
an der Kontaktstelle eine horizontale Kraftkomponente.
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Diese verursacht am Oberteil des Ventilschaftes oder der Ventilkappe
an der Kontaktstelle mit dem Kipphebel Riefenbildung und Verschleiß.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bauteile aus gesintertem feinkörnigen
Siliciumcarbid sind für solche Anwendungen besonders geeignet, da sie hart, steif
und verschleißfest sind und Flächen mit niedrigem Reibungsbeiwert haben, die Schmiermittel
gut festhalten.
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Das entgegengesetzte Ende des Kipphebels kommt periodisch mit der
Stoßstange 27 in Berührung, die sich abwärts bis zu dem Stößel 29 erstreckt, der
seinerseits an dem Nocken 39 anliegt. Der Nocken 39 erzeugt eine hin- und hergehende
Bewegung der Stoßstange 27. Die Verwendung von Kipphebeln, Stoßstangen und Stößeln
aus Siliciumcarbid gemäß der Erfindung ergibt dank ihrer Festigkeit, ihres geringen
Gewichts, ihrer hohen Steifigkeit, Verschleißbeständigkeit, niedrigen Reibung und
hohen Härte einen wirtschaftlicheren Motorbetrieb.
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Das Krafterzeugungssystem besteht aus einem Kolben 45 mit Kolbenringen
47, einer Zylinderlaufbuchse 49, einem Kolbenbolzen 51 und einer Pleuelstange 53.
Zu dem System gehören auch noch eine Flammplatte 55, ein Ventilsitz 57, eine Auslaßschlitzauskleidung
59 und ein Auspuffrohr 61. Ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff wird durch ein Einströmventil
in die Verbrennungskammer 63 eines Zylinders 65 eingeführt.
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Nach dem Verbrennen des Kraftstoffs wird der Kolben 45 abwärts bewegt
und wirkt über den Kolbenbolzen 51 auf die Pleuelstange 53 ein, die ebenfalls nach
unten bewegt wird und eine Kraft auf die Kurbelwelle 67 ausübt. Nach dem Verbrennen
werden beim Auspuffhub die Abgase durch den Auspuffschlitz 69 in das am Zylinderkopf
13 gasdicht angebrachte Auspuffrohr 61 ausgeschoben. Die Bauteile gemäß der Erfin-
dung
aus gesintertem feinkörnigen Siliciumcarbid sind für den Einsatz im Krafterzeugungssystem
von Brennkraftmotoren besonders geeignet, da sie fest, hart, leicht und wärmebeständig
sind und darüber hinaus noch einen sehr niedrigen Reibungsbeiwert haben.
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In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform der aus Kipphebelarm, Stoßstange
und Ventilschaft bestehenden Baugruppe dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist
der Kipphebelann 25 aus Metall, zweckmäßigerweise Stahl, gefertigt und an einer
oder beiden Kontaktstellen mit dem Ventilschaft oder der Ventilkappe und der Spitze
der Stoßstange mit einem Verschleißeinsatz oder Polster aus gesintertem feinkörnigen
Siliciumcarbid versehen. Wie in Figur 2 dargestellt, befinden sich der Verschleißeinsatz
71 des Kipphebels 25 an der Kontaktstelle mit dem Ventilscha£tLeil des Ventils 19
und der Verschleif einsatz 73 an der Kontaktstelle des Kipphebels 25 mit der Spitze
75 der Stoßstange 27. Die Stoßstange 27 kann ganz aus gesintertem Siliciumcarbid
gefertigt oder nur an einem oder beiden Enden mit Verschleißspitzen aus gesintertem
Siliciumcarbid ausgestattet sein. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist der Hauptteil
der Stoßstange 27 aus Metall hergestellt und an seinem Ende die Spitze 75 aus gesintertem
Siliciumcarbid angebracht. An dem - nicht dargestellten - entgegengesetzten Ende
der Stoßstange 27, das mit dem Stößel 29 in Berührung kommt, kann ebenfalls eine
verschleißbeständige Spitze aus Siliciumcarbid angebracht sein.
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Wie ersichtlich, sind alle Bauteile gemäß der Erfindung mit gebräuchlichen
Motorenbauteilen verträglich und können einzeln in gebräuchliche Brennkraftmotoren
eingebaut werden, wodurch das Gewicht der hin- und hergehenden Teile vermindert
wird und die Motoren mit Bauteilen von höherer Verschleißfestigkeit und geringerer
Reibung ausstattet werden. Es ist aber auch ersichtlich, daß die Motoren um so leistungsfähiger
sein werden, je mehr Bauteile gemäß der Erfindung verwendet werden.
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Die Bauteile gemäß der Erfindung und ihre Anwendung sind am Beispiel
eines Viertaktmotors beschrieben worden, doch versteht es sich, daß die Bauteile
auch bei Zweitaktmotoren verwendet werden können.
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