DE3500060A1

DE3500060A1 - Hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3500060A1
Application number: DE19853500060
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 5650 Solingen Klocke
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1985-01-03
Filing date: 1985-01-03
Publication date: 1986-07-03
Also published as: FI860013A; DE3562404D1; FI860013A0; EP0186888B1; EP0186888A1; FI80130C; FI80130B

Description

Klöckner-Humboi-it-Deutz AG mKHD j 0 0 U U U 0 U *

5000 Köln 80, den 19.Dez.1984 D 84/67 AE-ZPB Da/B

Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem in den Gaswechselkanal als Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden nach Art einer Büchse einsetzbaren Ventilsitz, der zumindest einen an seiner Außenseite durch die Aufnahmebohrung im Zylinderkopf begrenzten Ringraum für den Kuhlmitteldurchfluß aufweist und der sich an seiner dem Zylinder zugewandten Seite in einem rechtwinklig abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung radial über seine zylindrische Mantelfläche und axial an der gebildeten Schulter abstützt, wobei auf die Ventilsitzfläche vom Ventilteller ausgeübte Kräfte innerhalb des Ventilsitzes als radiale und axiale Kraftkomponenten zerlegt verlaufen.

ί Es ist aus der DE-AS 23 55 292 ein gekühltes Tellerventil | für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bekanntgeworden, dessen Ventilsitz sich in den Gaswechselkanal hinein erstreckt. Der Ventilsitz stützt sich in einem zylinderseitig abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung radial und axial ab und hat einen ringförmigen Kühlkanal, der mit dem Kühl-Wasserkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Ein Ventilsitz dieser Bauweise unterliegt jedoch durch die Lage des Kühlkanals erheblichen Biegebeanspruchungen. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß die vom Ventil über die Ventilsitzfläche ausgehenden axialen Kraftkomponenten die in deren Wirkungsbereich liegenden

- 4 - 19.12.1984

D 84/67

Wände des Kühlkanals stark belasten. Um diese Kräfte aufzufangen, muß der Ventilsitz in diesem Bereich mit großen Wandstärken und in hochwertigen Werkstoffen ausgeführt
werden. Beide Maßnahmen führen zu einer deutlich schlechteren Kühlwirkung am Auslaßventil, zumal die hochwertigen Werkstoffe einen schlechteren Wärmeleitwert haben.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ventilsitz der eingangs umrissenen Art dahingehend zu verbessern, daß insbesondere die den Kühlkanal im Ventilsitz begrenzenden Wände möglichst wenig auf
Biegung beansprucht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
axiale Stützfläche des Ventilsitzes an der Schulter des
abgesetzten Teils der Aufnahmebohrung im direkten Wirkungsbereich der durch die Stützkraft des Ventils von der Ventilsitzfläche aus axial verlaufenden Kraftkomponenten
liegt.
20

Hierdurch wird erreicht, daß die vom Ventil aus axial auf den Ventilsitz wirkenden Kraftkomponenten direkt von der
den abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung begrenzenden
Schulter aufgenommen werden, so daß in diesem Bereich des Ventilsitzes keine schädlichen Biegemomente mehr auftreten können. Dadurch lassen sich für den Ventilsitz Werkstoffe geringerer Festigkeit, aber mit höherem Wärmere itwert
verwenden.

In Weiterbildung der Erfindung weist der in den abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden eingreifende Teil des Ventilsitzes zwischen seiner axialen und
radialen Stützfläche einen an seiner Außenseite vom Zylinderkopfboden begrenzten Ringraum für ein Kühlmittel auf.

Klöckner-Humboldt-Deutz AG ΑΛΙ^ΠΙ^' ' 0 ζ> U U U Ό U _t

- 5 - 19.12.1984 ,

D 84/67

Im Rahmen der Erfindung ist es ferner zweckdienlich, wenn der an seiner Außenseite von der Aufnahmebohrung des Ventilsitzes begrenzte zweite Ringraum für ein Kühlmittel, der im Bereich der ventiltupe liegt, sich in Richtung zum Zylinder bis maximal an die Schulter des abgesetzten Teils der Aufnahmebohrung erstreckt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Abb. zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Ventilsitzes gemäß der Erfindung im vergrößerten Maßstab.

Im Zylinderkopfboden 1 einer flussigkeitsgekuhlten Hubkolben-Brennkraftmaschine ist einer der mit 2 bezeichneten Gaswechselkanäle mit den darin vorgesehenen Einzelheiten der Einfachheit halber nur einseitig dargestellt. Der Gaswechselkanal 2 ist zylinderseitig als Aufnahmebohrung 3 für einen Ventilsitz 4 ausgebildet, die an ihrem zum zylinder hin auslaufenden Ende in einen auf einen größeren Durchmesser abgesetzten Teil 5 übergeht. Dieser von der Aufnahmebohrung 3 abgesetzte Teil 5 ist in axialer Richtung durch eine Schulter 6 begrenzt, die in einer rechtwinklig zur Mittelachse der Aufnahmebohrung 3 verlaufenden Ebene liegt. Bei dieser Anordnung ist ein büchsenförmiger Ventilsitz 4 vorgesehen, der sich vom abgesetzten Teil 5 bis nahe zum anderen Ende der Aufnahmebohrung 3 erstreckt. Am Ventilsitz 4 befindet sich in dessen oberem Bereich ein außen von der Aufnahmebohrung 3 begrenzter Ringraum 7, der für den Durchfluß eines Kühlmittels dient. Im Bereich des abgesetzten Teils 5 der Aufnahmebohrung 3 stützt sich der Ventilsitz 4 radial über seine zylindrische Mantelfläche an einer Außenwand 9 und axial über eine ebene Ringfläche 10 an der Schulter 6 ab. Zur ausreichenden Kühlung des Ventilsitzes 4 hat dieser in seinem im abgesetzten Teil 5

- 6 - 19.12.1984

D 84/67

befindlichen Bereich noch einen Ringraum 12, der außen vom Zylinderkopfboden 1 begrenzt ist. Der Ringraum 12 steht durch einen Kanal 13 mit dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung. Zwischen den beiden im Ventilsitz 4 vorgesehenen Ringräumen 7 und 12 sind zumindest zwei Verbindungskanäle 14 für die Zu- bzw. Rückführung von Kühlmittel angeordnet.

Ein ebenfalls im Ausschnitt dargestelltes Ventil 15 liegt mit seiner Dichtfläche 16 am Ventilsitz 4 an. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wirken vom Ventil 15 auf den Ventilsitz 4 Kräfte ein, die insbesondere durch die auf den Ventilteller wirkenden Verbrennungsdrücke verursacht werden. Diese Kräfte, die in der Zeichnung durch einen Pfeil 17 dargestellt sind, werden durch die um 45° geneigte

Dichtfläche 16 im Ventilsitz in radiale und axiale Kraftkomponenten gemäß der Pfeile 18 und 19 zerlegt.Die radia-^Α len Kraftkomponenten werden über die Mantelfläche des Ventilsitzes 4 auf den diesen umschließenden Zylinderkopfboden 1 direkt übertragen, während die axialen Kraftkomponenten gemäß Pfeil 19 ebenfalls unmittelbar von der Schulter 6 aufgefangen werden. Somit treten im Ventilsitz 4 weder im Wirkungsbereich der radialen noch der axialen Kraftkomponenten entsprechend der Pfeile 18 bzw. 19 Biegebeanspruchungen auf.

Claims

Patentansprüche

IJ Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem in den Gaswechselkanal als Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden nach Art einer Büchse einsetzbaren Ventilsitz, der zumindest einen an seiner Außenseite durch die Aufnahmebohrung im Zylinderkopf begrenzten Ringraum für den Kühlmitteldurchfluß aufweist und der sich an seiner dem Zylinder zugewandten Seite in einem rechtwinklig abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung radial über seine zylindrische Mantelfläche und axial an der gebildeten Schulter abstützt, wobei auf die Ventilsitzfläche vom Ventilteller ausgeübte Kräfte innerhalb des Ventilsitzes als radiale und axiale Kraftkomponenten zerlegt verlaufen,

dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Stützfläche (10) ·» des Ventilsitzes (4) an der Schulter (6) des abgesetzten Teils (5) der Aufnahmebohrung (3) im direkten Wirkungsbe- * reich der durch die Stützkraft (17) des Ventils (15) von der Ventilsitzfläche (16) aus axial verlaufenden Kraftkomponenten (19) liegt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den abgesetzten Teil (5) der Aufnahmebohrung (3) im Zylinderkopfboden (1) eingreifende Teil des Ventilsitzes (4) zwischen seiner axialen und radialen Stützfläche (6 bzw. 8) einen an seiner Außenseite vom Zylinderkopfboden (1) begrenzten Ringraum (12) für ein Kühlmittel aufweist.

K!^;kkn_f-r-Hi:mboldt-DeutzAG

- 2 - 19.12.1984

D 84/67
3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an seiner Außenseite von der Aufnahmebohrung (3) des Ventilsitzes (4) begrenzte zweite Ringraum (7) für ein Kühlmittel, der im Bereich der Ventiltulpe liegt, sich in Richtung zum Zylinder maximal bis an die Schulter (6) des abgesetzten Teils (5) der Aufnahmebohrung (3) erstreckt.