DE3225726C2 - Gaswechselventil - Google Patents

Abstract

Das Gaswechselventil weist einen beweglichen Ventilkörper (1) auf, der mit einem im Zylinderkopf befindlichen Sitz (2) zusammenwirkt und dem zusätzlich ein Drehimpuls aufgezwungen wird. Der Sitz (2) ist zwecks Zufuhr eines Schleifmittels mit mindestens zwei Kanälen (8) versehen, über die das Schleifmittel diskontinuierlich zu der mit dem Ventilkörper (1) zusammenwirkenden Dichtfläche (4) des Sitzes (2) gelangt. Hierdurch gelingt es, Ablagerungen auf den Dichtflächen weitgehend zu entfernen, so daß ein gutes Dichten des Ventils in der Schließstellung erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem beweglichen Ventilkörper, der mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befindlichen Sitz zusammenwirkt und dem ein Drehimpuls aufgezwungen wird.

Insbesondere bei Auslaßventilen von Brennkraftmaschinen besteht eine starke Verschmutzungsgefahr, die auf chemische Einflüsse von Inhaltsstoffen des in der Maschine verbrannten Brennstoffs und der Verbrennungsluft zurückzuführen ist. Diese Inhaltsstoffe, z. B. Vanadium und Natrium, bilden bei bestimmten Konzentrationen und Temperaturen niedrigschmelzende Verbindungen, die als Schmelze vor allem auf den Ventilkörper gelangen und dort erstarren. Die so entstehenden lokalen Ablagerungen wirken wärmeisojierend und verursachen außer Undichtheiten örtliche Überhitzungen des Ventilkörpers, die zu Beschädigungen an den zusammenwirkenden Flächen des Ventilkörpers und des Sitzes führen können. Um solche Beschädigungen zu vermeiden, sind z. B. aus der DE-Zeitschrift »MTZ — Moiortcehnischc Zeitschrift« 36 (1975) 12, Seilen 321 —326, Einrichtungen bekannt, mit denen der Ventilkörper bei jedem Hub um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Dadurch werden einerseits sich immer andere Umfangsabschnitte des Ventilkörpers und des Sitzes gegenüberstehen, so daß eine wärmeisolierende Ablagerung relativ zum Partner wandert; andererseits wird dadurch angestrebt, daß der drehende Ventilkörper beim Aufsetzen und Abbremsen auf dem Sitz eine gewisse abtragende Wirkung erfährt wodurch eine Reinigung der zusammenwirkenden Flächen bewirkt werden soll. Es hat sich aber gezeigt daß nicht in jedem Fall eine so weitgehende Reinigung eintritt, daß der Ventilkörper in der Schließstellung wirklich dicht schließt

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Gaswechselventil der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß in jedem Fall ein wirksames Dichten des Ventilkörpers in seiner Schließstellung stattfindet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Sitz mit einer Einrichtung zur Schleifmittelzufuhr versehen ist, durch die diskontinuierlich Schleifmittel zu der mit dem Ventiikörper zusammenwirkenden Dichtfläche des Sitzes gelangt Durch die Zufuhr des Schleifmittels wird sichergestellt daß beim Aufsetzen des Ventilkörpers auf den Sitz und dem anschließenden Abbremsen eine wirksame Schleifwirkung zwischen den zusammenwirkenden Flächen des Ventilkörpers und des Sitzes eintritt, wodurch etwaige Ablagerungen auf diesen Flächen praktisch restlos entfernt werden. Auf diese Weise wird die durch die erwähnten Ablagerungen veränderte geometrische Gestalt der zusammenwirkenden Flächen des Ventilkörpers und des Sitzes bei jedem Schließvorgang wiederhergestellt, so daß nach jeder Hubbewegung des Ventilkörpers ein gutes Dichten in seiner Schließstellung erreicht wird. Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht die Einrichtung zur Schleifmittelzufuhr aus mindestens zwei.vorzugsweise drei schleifmittelführenden, über den Umfang des Sitzes verteilten und in dessen Dichtfläche mündenden Kanälen. Hierdurch wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Schleifmittels über den Sitzumfang erreicht.

Vorteilhafterweise wird die Zufuhr des Schleifmittels in Abhängigkeit eines Meßsignals gesteuert, das z. B. von der Temperatur und/oder der Temperaturänderungsgeschwindigkeit im Sitz gebildet wird.

Das jeweils verwendete Meßsignal beeinflußt zweckmäßig die Fördermenge einer Dosierpumpe, die über eine vorzugsweise ringförmige Verteilleitung mit den schleifmittelführenden Kanälen verbunden ist. Die Dosierpumpe kann z. B. intermittierend arbeiten und ihr Antrieb derart ausgebildet sein, daß die jeweilige Förderung in Phase mit der Schließ- oder Öffnungsbewegung des Ventils liegt, und zwar so, daß die Schleifmitteleinspritzung jeweils im geöffneten Zustand des Ventils erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Gaswechselventil nach der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Ventil im Bereich der schleifmittelführenden Kanäle.

Gemäß Fig. 1 besteht das Gaswechselventil, das z. B. das Auslaßventil einer Zweitakt-Dieselbrennkraftmaschine ist, aus einem axial hin- und herbeweglichen Venlilkörper 1 und einem im nicht niihcr dargestellten Zylinderkopf befindlichen Ventilsitz 2. Der Ventilkörper 1 hat die Form eines bekannten Tellerventil, das nahe

seinem unteren Ende mit einer kegeligen Dichtfläche 3 versehen ist, die mit einer ebenfalls kegeligen Dichtfläche 4 im Sitz 2 zusammenwirkt, d. h. in geschlossener Stellung des Ventilkörpers 1 liegen die kegeligen Flächen 3 und 4 aufeinander und bilden einen dichten Ab-Schluß des in Fig. 1 unterhalb des Sitzes 2 befindlichen Brennraumes 10. An die Dichtfläche 4 des Sitzes 2 schließt sich in F i g. 1 nach oben ein Kanal 5 an, über den bei geöffnetem Ventil die Auspuffgase aus der Brennkraftmaschine entweichen.

Wie F i g. 2 zeigt, sind über den Umfang des Sitzes 2 gleichmäßig verteilt drei Kanäle 6,7 und 8 vorgesehen, die nahe der Dichtfläche 4 und etwa tangential zu dieser ausmünden. Die Kanäle 6 bis 8 sind außerdem noch zum Brennraum 10 hin leicht geneigt angeordnet. Ober die Kanäle 6 bis 8 wird diskontinuierlich, d. h. bei von der Dichtfläche 4 gelöstem Zustand des Ventilkörpers 1, Schleifmittel aus einer nicht gezeichneten Quelle zugeführt.

Zu diesem Zweck zweigen die Kanäle 6 bis 8 von einer z. B. ringförmigen, nicht dargestellten V?rtei!leitung ab, an die eine ebenfalls nicht dargestellte Dosierpumpe angeschlossen ist, die mit der erwähnten Schleifmittelquelle in Verbindung steht und das Schleifmittel intermittierend fördert

Der Ventilkörper 1 unterliegt außer der axialen öffnungs- und Schließbewegung noch einer Drehbewegung, die ihm von einem Antrieb aufgezwungen wird, der vom Betriebsdrehmoment und/oder von der Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig ist. Dieser zweckmäßig hydraulische Antrieb ist in der gleichzeitig eingereichten Anmeldung P 32 25 725 der gleichen Anmelderin näher beschrieben. Die Drehrichtung des Ventilkörpers 1 kann — wie in F i g. 2 durch den Pfeil 9 angedeutet — im Gegenuhrzeigersinn erfolgen oder auch im Uhrzeigersinn oder abwechselnd in beiden Drehrichtungen.

Durch das diskontinuierlich zugeführte Schleifmittel und die mit cL-m Aufsetzen des Ventilkörpers 1 auf die Dichtfläche 4 einsetzende bremsende Drehbewegung entsteht zwischen den Flächen 3 und 4 eine Schleifwirkung, die etwaige Ablagerungen auf den Flächen 3 und 4 entfernt oder zumindest so veit reduziert, daß eine gute Dichtung der Flächen 3 und 4 bei in Schließstellung befindlichen! Ventilkörper 1 erreicht ^ird. Das Schleifmittel, das zähflüssigen bis pastenanigen Zustand aufweist, verteilt sich während der Schleifbewegung des Ventilkörpers 1 gleichmäßig über die Dichtfläche 4. Es besteht zur Hauptsache acs feinem Sand und weist eine Härte auf, die zwischen der Härte des Sitzes 2 und der der Fläche 3 des Ventilkörpers 1 liegt.

Das Steuern der Schleifmittelzufuhr erfolgt in Abhängigkeit eines Meßsignals, das z. B. die Temperatur des Sitzes 2 nahe der Dichtfläche 4 erfaßt und in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert die Fördermenge der Dosierpumpe verändert. Bei steigender Temperatur sollte die Fördermenge vergrößert werden, weil die Temperatur ein Anzeichen dafür ist, daß sich vermehrt wärmeisolierende Ablagerungen auf der Dichtfläche 4 niedergeschlagen haben. eo

Es ist aber auch möglich, die Beeinflussung der Fördermenge der Dosierpumpe vom Drehimpulsantrieb des Ventilkörpers 1 abhängig zu machen, indem z. B. die Förderung erst oberhalb einer gewissen Intensität der Drehimpulse eingeschaltet wird.

Abweichend vom gezeichneten Ausführungsbeispiel, bei dem der Sitz 2 ein integrierender Bestandteil des Zvlinderkopfes ist, ist es auch möglich, den Sitz als besonderen, riqgförmigen Bauteil auszubilden und in eine entsprechende Aussparung des Zylinderkopfes dicht einzusetzen. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, den Sitz mit einer Wasserkühlung zu versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem beweglichen Ventilkörper, der mit einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befindlichen Sitz zusammenwirkt und dem ein Drehimpuls aufgezwungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz mit einer Einrichtung zur Schleifmittelzufuhr versehen ist. durch die diskontinuierlich Schleifmittel zu der mit dem Ventilkörper zusammenwirkenden Dichtfläche des Sitzes gelangt

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schleifmittelzufuhr aus mindestens zwei schleifmittelführenden, über den Umfang des Sitzes verteilten und in dessen Dichtfläche mündenden Kanälen besteht

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle etwa tangential in die Dichtfläche mündet..

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle zum Brennraum hin leicht geneigt angeordnet sind.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle von einer vorzugsweise ringförmigen Verteilleitung abzweigen, die mit einer Dosierpumpe für das Schleifmittel verbunden ist

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenpjieichnet, daß die Schleifmittelzufuhr in Abhängigkeit eines Meßsignals gesteuert ist

7. Ventil nach Anspruch 5, c'idurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal dh Fördermenge der Dosierpumpe beeinflußt

8. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal von der Temperatur und/ oder der Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Sitzes gebildet wird.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe intermittierend fördert und ihre jeweilige Förderung mit der Öffnungsbewegung des Ventilkörpers in Phast Hegt