DE3205676A1

DE3205676A1 - Gekuehlter ventilsitz fuer ein- und auslassventile von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3205676A1
Application number: DE19823205676
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Graz Oberth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1982-09-09
Also published as: AT381142B; ATA75481A

Description

Die Erfindung betrifft einen gekühlten Ventilsitz für
Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen, deren Ventilsitzring von Kühlmittel durchströmte Hohlräume aufweist.
Im Zuge der Erdölverknappung gewinnt gegenwärtig die Verwendung von sogenannten schweren Kraftstoffen zum Betrieb von Motoren immer mehr an Bedeutung. Die Verwendung von solchen Kraftstoffen erfordert, neben anderen Maßnahmen, auch eine besonders intensive und kontrollierte Kühlung, insbesonders der Auslaventile von damit betriebenen Brennkraftmaschinen.
Es sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um die Wärmeabfuhr von den yentilen und hier insbesonders von den Ventilsitzen zu verbessern. Dazu gehören auch gekühlte Ventilsitze der eingangs beschriebenen Art, welche zusammen mit den sie umgebenden Teilen des Zylinderkopfes im wesentlichen ringförmige Kühlräume umschließen, die im Betrieb der die Ventile aufweisenden Maschine vom Kühlmedium durchflossen sind. Die bekannten gekühlten Ventilsitze dieser Art weisen aber an der Mündung der jeweiligen Kanäle eingepreßte Ventilsitzringe auf, die insbesonders nach längerer Betriebsdauer der Maschine locker werden können und so zu Undichtheiten und damit zu einem Austreten des Kühlmediums, beispielsweise in den Zylinder der Brennkraftmaschine führen.
Zur Beseitigung bzw. Verhinderung dieser Undichtheiten der eingeprei3ten Ventilsitzringe ist es beispielsweise bekannt, 0-ringförmige Dichtungen aus speziell hitzebeständigem Werkstoff zu verwenden, die beim Einpressen der Ventilsitzringe in entsprechende Ausnehmungen eingelegt werden. Dies macht einerseits die Herstellung und Montage der Ventilsitze aufwendiger und führt andererseits wegen der doch relativ großen thermischen Belastung der Dichtungsrin- ge trotzdem immer wieder zu Undichtheiten im Kühlsystem der Ventilsitzringe. Weiters ist es in diesem Zusammenhang auch bekannt, bestimmte Pressungsreihen in Kombination mit verschiedenen Gestaltungen der aneinandergepreßten Oberflächen zu verwenden, wobei diese Maßnahmen ebenfalls gleichermaßen aufwendig wie nicht immer ganz zuverlässig sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei Ventilsitzen der eingangs genannten Art durch einfache Maßnahmen nicht nur einen guten Wärmeübergang zum Kühlmedium, sondern auch eine dauerhafte Dichtheit gegen Austreten des Kühlmediums bei gleichzeitiger Herabsetzung des Herstellungs- bzw. Montageaufwandes zu ermöglichen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Ventilsitz von einem in eine Ausnehmung an der Mündung des Ein- bzw. Auslaßkanals im Zylinderkopf einsetzbaren Ventilsitzring gebildet ist, der zusammen mit der Ausnehmung einen ringförmigen Strömungskanal umschließt, welcher einer seits an einen der Hohlräume des Zylinderkopfes und andererseits an einen Zu- bzw. Ableitungskanal für das Kühlmittel angeschlossen ist, und daß jede der an die Wände der Ausnehmung anschließenden Flächen des Ventilsitzringes zumindest über den größeren Teil ihrer Breite mit der Ausnehmung einen Spalt einschließt, der mit einem eine dichte und feste Verbindung zwischen der Ausnehmung und dem Ventilsitzring herstellenden Metall gefüllt ist. Durch das in die Spalte eingebrachte Metall ist nicht nur eine dauerhafte Verb indung zwischen Ventilsitzring und Ausnehmung im Zylinderkopf, sondern auch ein sehr guter Wärmeübergang zwischen den beiden verbundenen Teilen, die üblicherweise aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, gegeben, wodurch thermische Beanspruchungen an den Verbindungsstellen bzw. in deren unmittelbarer Umgebung weitgehend vermieden werden. Zur Erleichterung der Zentrierung des Ventilsitzringes bei der Montage braucht dieser lediglich auf einer geringen Breite seines an die Wand der Ausnehmung anschließenden Umfanges bzw. seiner der Ausnehmung zugewandten Oberfläche tatsächlich unmittelbar an der Wand der Ausnehmung anliegen; der übrige Teil des Umfanges bzw. der Oberfläche dagegen weist einen Spalt zur Ausnehmung auf, der zur Herstellung der festen Verbindung mit Metall gefüllt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft in die Spalte zur Herstellung der Verbindung Bindemetall galvanisch eingebracht werden. Damit ist eine dichte, feste und gut wärmeleitende Verbindung zwischen Ventilsitzring und umgebender Ausnehmung erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert.
Im Zylinderkopf 1 einer nicht näher dargestellten, wassergekühlten Brennkraftmaschine sind je Zylinder zumindest ein Einlaß- und Auslaßventil 2, 3 angeordnet, welche in Ventilfuhrungshülsen 4, 5 geführt sind. Die Ventilführungshülsen 4, 5 sind in Bohrungen 6 im Zylinderkopf 1 eingesetzt.
An den Mündungen 7 bzw. 8 der den Ventilen 2, 3 zugeordneten Kanäle 9, 10 sind Ventilsitzringe 12, 13 eingesetzt, welche zusammen mit den eingeschliffenen Ventiltellern 14, 15 die Kanäle 9, 10 gegen den Zylinderraum 11 abdichten können. Die Betätigung bzw. Steuerung der Ventile 2, 3 ist - da für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nebensächlich - nicht dargestellt.
Um eine bessere Kühlung der Ventilsitzringe 12, 13 -wie sie beispielsweise insbesonders bei der Verwendung von schweren Kraftstoffen zum Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist - zu erzielen, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Kühlkanäle 16 zwischen dem Kühlwasserraum 17 im Zylinderkopf 1 und von den Ventilsitzringen 12 bzw.
13 und der Wand der Ausnehmungen 18 bzw. 19 gebildeten ringförmigen Strömungskanälen 20 vorgesehen, welche zur Zuleitung von Kühlmedium zu den Ventilsitzringen 12 und 13 dienen. Die Ableitung des Kühlmediums von den ringförmigen Strömungskanälen 20 erfolgt über Bohrungen 21, welche die ringförmigen Strömungskanäle 20 mit einer durchgehenden Ableitbohrung 22 verbinden. Die Zu- und Ableitung des Kühlmediums könnte aber, ohne die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung zu beeinflussenauch umgekehrt erfolgen.
Um Schwierigkeiten bei der Abdichtung der ringförmigen Strömungskanäle 20 gegen ein Austreten des Kühlmediums in die Kanäle 9, 10 bzw. den Zylinderraum 11 zu verhindern, sind bei einem großen Teil der an die Wand der Ausnehmung 18 im Zylinderkopf 1 anschließenden Oberfläche der Ventilsitzringe 12 bzw. 13 Spalte 23 zwischen den Ventilsitzringen und der Ausnehmung vorgesehen, welche mit einem eine dichte und feste Verbindung zwischen der Ausnehmung und dem Ventilsitzring herstellenden Metall gefüllt sind. Dies kann bei der Herstellung des Ventilsitzes beispielsweise durch Schweißung oder durch Einbringung eines galvanischen Bindemetalls erfolgen. Durch diese Art der Verbindung zwischen den Ventilsitzringen und der Ausnehmung im Zylinderkopf ist auch nach langer Betriebsdauer eine zuverlässige und diohte Verbindung gewährleistet, wobei es insbesonders von Vorteil ist, daß durch das im Spalt befindliche Metall auch ein sehr guter Wärmeübergang von den thermisch hochbelasteten Ventilsitzringen zu den umgebenden Teilen des Zylinderkopfes ermöglicht ist, was gleichzeitig Wärmespannungen in diesem Bereich herabsetzt.
Leerseite

Claims

Gekühlter Ventilsitz für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen atentansrüche: Gekühlter Ventilsitz für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen, deren Ventilsitzring von Kühlmittel durchströmte Hohlräume aufweist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Ventilsitz von einem in eine Ausnehmung (18,19) an der Mündung des EinT bzw.

Auslaßkanals (9, 10) im Zylinderkopf (1) einsetzbaren Ventilsitzring (12, 13) gebildet ist, der zusammen mit der Ausnehmung (18, 19) einen ringförmigen Strömungskanal (20) umschließt, welcher einerseits an einen der Hohlräume (17) des Zylinderkppfes (1) und andererseits an einen Zu- bzw. Ableitungskanal (22) für das Kühlmittel angeschlossen ist, und daß jede der an die Wände der Ausnehmung (18, 19) anschließenden Flächen des Ventilsitzringes (12, 13) zumindest über den größeren Teil ihrer Breite mit der Ausnehmung (18, 19) einen Spalt (23) einschließt, der mit einem eine dichte und feste Verbindung zwischen der Ausnehmung (18, 19) und dem Ventilsitzring (12, 13) herstellenden Metall gefüllt ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spalte (23) zur Herstellung der Verbindung Bindemetall galvanisch eingebracht wird.