DE3331145C2

DE3331145C2 - Leichtmetall-Zylinderkopf für Hubkolben-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3331145C2
Application number: DE3331145A
Authority: DE
Inventors: Max 7107 Obereisesheim Ruf
Original assignee: Audi Ag 8070 Ingolstadt; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1986-08-28
Also published as: DE3331145A1; US4543925A; JPS6062612A

Abstract

Um bei einem Leichtmetall-Zylinderkopf 1 für Hubkolben-Brennkraftmaschinen die Breite des Steges 13 zwischen benachbarten Ventilsitzringen 6 vergrößern zu können, wird der Außendurchmesser D1 der Ventilsitzfläche 11 am Ventilsitzring kleiner gewählt als der Außendurchmesser D2 der Gesamt-Ventilsitzfläche 7. Um dem Ventilsitzring 6 trotzdem die nötige Festigkeit zu geben, ist der kleinste Innendurchmesser D4 kleiner als der Innendurchmesser D3 der Ventilsitzfläche. Eine Drosselung der Strömung wird durch einen strömungsgünstigen Übergang von D4 auf D3 vermieden.

Description

15

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leichtmetali-Zylinderkopf für Hubkolben-Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Üblicherweise (siehe z. B. DE-OS 29 50 964) sind die Mündungen der Gaswechselkanäle in der Bodenfläche des Zylinderkopfes mit kreisförmigen Aussparungen versehen, in welche die Ventilsitzringe eingesetzt sind, die sich ihrerseits bis zur Bodenfläche des Zylinderkopfes erstrecken und eine kegelmantelförmige innere Umfangswand aufweisen, die die Ventilsitzfläche für den Ventilteller bildet. Der zwischen benachbarten Ventilsitzringen eines Zylinders verbleibende Steg ist hohen thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt, so daß eine bestimmte Mindestbreite nicht unterschritten werden kann. Um die thermische Belastung dieses Steges zu verringern, ist es bekannt (DE-PS 9 37 858), benachbarte Ventilsitzringe entlang von Planflächen aneinander anlegen zu lassen, so daß diese den Steg gegenüber dem Brennraum abdecken und somit gegen Hitzeeinwirkung schützen. Dadurch ergibt sich zwar die Möglichkeit, die Leistung der Brennkraftmaschine durch Vergrößerung der Durchmesser der Einlaß- und Auslaßventile ohne Gefährdung des Steges zu erhöhen, es entstehen jedoch Fertigungsprobleme, da sich die Aussparungen, welche die Ventilsitzringe aufnehmen, überschneiden, so daß die Bearbeitung dieser Aussparungen vor dem Einsetzen der Ventilsitzringe erschwert ist, und die Ventilsitzringe, die im eingebauten Zustand mit ihren Planflächen möglichst dicht aneinander anliegen müssen, in ihrer thermischen Ausdehnung behindert sind. Die Herstellung nicht vollständig kreisförmiger Ventilsitzringe ist überdies aufwendiger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leichtmetall-Zylinderkopf der angegebenen Art zu schaffen, bei dem Einlaß- und Auslaßventile mit großem Durchmesser ohne Gefährdung des Steges zwischen den Ventilsitzringen, aber auch ohne unsymmetrische Ausbildung der Ventilsitzringe ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird die Gesamtventilsitzfläche nicht, wie üblich, nur vom Ventilsitzring gebildet, sondern, zumindest nach einer gewissen Einlaufzeit, auch von einer Ringfläche des den Ventilsitzring umgebenden Leichtmetalls. Bei einer Brennkraftmaschine, bei der in bisher üblicher Weise die Ventilsitzfläche allein vom Ventilsitzring gebildet ist, läßt sich auf diese Weise ohne Verringerung der Stegbreite zwischen benachbarten Ventilsitzringen eine Vergröße-

40

45

50 rung der Durchmesser der Einlaß- und Auslaßventile und somit eine Leistungssteigerung erreichen.

Falls es zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit des Ventilsitzringes notwendig ist. kann sein kleinster Innendurchmesser kleiner gehalten werden als der Innendurchmesser der Ventilsitzfläche am Ventilsitzring, wobei durch einen strömungsgünstigen Übergang von diesem kleinsten Innendurchmesser zum Innendurchmesser der Ventilsitzfläche Ladungsverluste vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der ein Querschnitt durch einen Zylinderkopf dargestellt ist

Mit 1 ist ein Leichtmetall-Zylinderkopf für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, der mit seiner Bodenfläche 2 auf dem nicht dargestellten Zylinderblock aufliegt Der Zylinderkopf 1 weist für jeden Zylinder Einlaß- und Auslaßkanäle 3 bzw. 4 auf, die in ihrem der Bodenfläche 2 benachbarten Bereich mit kreisförmigen Aussparungen 5 zur Aufnahme eines Schwermetall-Ventilsitzringes 6 versehen sind. Der Bodenfläche 2 benachbart ist die Steueröffnung jeden Kanals 3, 4 mit einer Ventiisitzfläche 7 in Form einer Kegelmantelfläche versehen, die mit der komplementär ausgebildeten Dichtfläche 8 eines in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Ventiltellers 9 eines Tellerventils 10 zusammenwirkt In der Zeichnung ist ein.derartiges Tellerventil nur in Zusammenhang mit dem Kanal 3 eingezeichnet, jedoch ist selbstverständlich dem Kanal 4 ein entsprechendes Ventil zugeordnet.

Der Außendurchmesser D1 des Ventilsitzringes 6 ist kleiner als der Außendurchmesser D 2 der Ventilsitzfläche 7. Die Ventilsitzfläche 7 wird also, zumindest nach einer bestimmten Einlaufzeit, von der Kegelmantelfläche 11 an der Stirnseite des Ventilsitzringes 6 und von der Kegelmantelfläche 12 im Zylinderblock 1 gebildet. Durch diese Ausführung ergibt sich die Möglichkeit, die Breite des Steges 13 zwischen den Ventilsitzringen 5 mit einer verhältnismäßig großen Breite a auszuführen, während bei der üblichen Ausbildung der Ventilsitzringe, bei der die Ventilsitzfläche vollständig innerhalb der Ventilsitzringe liegt, nur eine Breite b möglich wäre. Um bei gegebenem Innendurchmesser D 3 der Ventilsitzfläche 7, dessen Größe durch die gewünschte Leistung der Brennkraftmaschine bestimmt ist, eine ausreichende Festigkeit des Ventilsitzringes 5 ohne Vergrößerung seines Außendurchmessers D1 zu erreichen, knnn die Wandstärke des Ventilsitzringes 5 an seinem von der Bodenfläche 2 abgewandten Ende vergrößert sein, so daß sein kleinster Innendurchmesser D 4 kleiner als der Innendurchmesser D 3 der Dichtfläche 7 ist. Der Übergang von D 4 auf D 3 ist strömungsgünstig, d. h. ohne scharfe Kanten und Ecken gestaltet, um Gaswechselverluste durch Wirbelbildung möglichst zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Leichtmetall-Zylinderkopf für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit in seiner Bodenfläche (2) angeordneten, durch Tellerventile (10) zu steuernden Gaswechselöffnungen, deren Oberfläche durch Schwermetall-Ventilsitzringe (6) verstärkt sind, die in kreisförmige Aussparungen (5) im Material des Zylinderkopfes eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D 1) jedes Ventilsitzringes (6) und seiner Ventilsitzfläche (11) kleiner ist als der Außendurchmesser (D 2) der gesamten Ventilsitzfläche (7).

10