DE744250C

DE744250C - Device to avoid damaging the exhaust valves from exhaust gases in high-performance internal combustion engines

Info

Publication number: DE744250C
Application number: DED80956D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Scherenberg
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1939-08-02
Filing date: 1939-08-02
Publication date: 1944-11-17

Description

Einrichtung zur Vermeidung von Beschädigungen der Auslaßventile durch Auspuffgase in Hochleistungsbrennkraftmaschinen Bei der immer weiter getriebenen Leistungssteigerung der ßrennkraftmaschinen, insbesondere der Flugmotoren, leidet dieBetriebssicherheit durch die Schwierigkeit, die Auslaßventile den vorhandenen Beanspruchungen anzupassen. Dieser t'mstand macht sich namentlich dann besonders geltend, wenn die Motoren mit hochklopffesten-Kraftstoffen mit hohem Bleigehalt betrieben werden. Als Ursache dieser Erscheinung wurde vor allem die hohe Temperatur der hochgespannten Verbrennungsgase im Auslaßquerschnitt festgestellt, die nicht nur eine hohe thermische Beanspruchung bewirkte, sondern auch die chemische Beeinflussung des Ventilmaterials durch korrodierende Ansätze, z. B. Bleiansätze, förderte.Device to avoid damaging the exhaust valves Exhaust gases in high-performance internal combustion engines with the ever-increasing Increased performance of the ßrennkraftmaschinen, especially the aircraft engines, suffers the operational safety due to the difficulty of removing the exhaust valves from the existing To adapt stresses. This situation then makes itself special Applicable when the engines are running on highly anti-knock fuels with a high lead content operate. The main cause of this phenomenon was the high temperature of the high-tension combustion gases found in the outlet cross-section, which are not caused only a high thermal load, but also the chemical influence of the valve material by corrosive approaches, e.g. B. lead sets promoted.

Der vereinten Wirkung dieser Faktoren konnte weder durch eine besonders gesteuerte Kühlung der Ventilführungen und der Ventilsitze, noch durch das Füllen der hohl ausgebildeten Ventile mit Salz, Natrium, Quecksilber oder durch das bekannte Stellitieren 3es Ventilsitzes erfolgreich begegnet werden. Trotz dieser Maßnahmen wurde der Ventiltellerrand immer ,wieder schnell angebrannt und angefressen, und von dieser Angriffsstelle aus wurde dann bald auch der Ventilsitz zerstört.The combined effect of these factors could not be attributed to any particular Controlled cooling of the valve guides and the valve seats, still by filling the hollow valves with salt, sodium, mercury or by the well-known Stelliting 3es valve seat can be successfully encountered. Despite these measures the edge of the valve disk was burnt and eroded quickly again and again, and from this point of attack, the valve seat was soon destroyed.

Eine gewisse Besserung der Verhältnisse ergab zwar die Verwendung steil ansteigender Rocken, die eine schnelle Eröffnung der Ventile und damit eine schnelle Entspannung der Verhrennungsgase, Herabsetzung der Ausströmgeschwindigkeit, Verringerung des Wärmeüberganges auf das Ventil sowie Herabsetzung der Temperatur der Gase bewirkten. Doch hatten diese steilen Nocken auch schwerwiegende Nachteile, die ihrer Verwendung eine Grenze setzten. , So wurde einerszits der Steuerwellenantrieb äußerst stark beansprucht, anderseits kam es zu unzulässig großen Beschleunigungen, die wiederuni zu hohe Federdrücke oder gar Springen des Ventils und Abreißen des Schaftes oder Brechen des Tellers zur Folge hatten.A certain improvement in the circumstances resulted in the use steeply rising rock, which a quick opening of the valves and thus a rapid relaxation of the combustion gases, reduction of the outflow speed, Reduction of the heat transfer to the valve and lowering of the temperature the gases caused. But these steep cams also had serious disadvantages, that put a limit on their use. So the camshaft drive became one step extremely strong claimed, on the other hand it came to inadmissibly large Accelerations that again cause excessive spring pressures or even jumping of the valve and tearing off the shaft or breaking the plate.

Durch die Erfindung werden alle diese Nachteile vollständig beseitigt, und z7Wär dadurch, daß an sich bekannte, in ihremz versenkte Ventile verwendet werden, wcbi'" ein Vorbeiströmen der Auspuffgase nach rei* legung des Auslaßquerschnittes in breitdtj, Strom mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit am Auslaßventil gestatten. Hierdurch war es möglich, bei der Verwendung auch hochbleihaltigen Kraftstoffes pralctisch jegliche Zerstörungserscheinungen an den Auslaßventilen zu vermeiden. Während zuvor schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer eine große Zahl der in die Maschine eingebauten Auslaßv entile so schwere Zerstörungen zeigten, daß sie für einen weiteren Betrieb nicht mehr in Betracht kamen und ausgewechselt werden mußten, brauchten nach Anordnung versenkter Ventile diese auch nach weit längerer Betriebsdauer nicht mehr ausgewechselt zu werden.The invention completely eliminates all these disadvantages, and z7Wär in that known in their own recessed valves are used, wcbi '" a flow of exhaust gases to rei * placement of the outlet cross-section in width dtj, Allow flow at the outlet valve at a relatively low speed. This made it possible to practically avoid any signs of damage to the outlet valves when using fuel with a high lead content. While previously, after a relatively short period of operation, a large number of the outlet valves built into the machine showed so severe damage that they were no longer considered for further operation and had to be replaced, these sunk valves did not need to be arranged even after a much longer period of operation to be replaced more.

Gleichzeitig hat die Verwendung versenkter Ventile den Vorteil, daß die Ventilsitze und die am meisten gefährdeten Ventilränder in _geschlossenem Zustande der Ventile gegen den Verbrennungsraum und die in ihm herrschende hohe Temperatur bis zu einem gewissen Grade geschützt bzw. der unmittelbaren Einwirkung der Flamme im Zylinderraum entzogen sind.At the same time, the use of recessed valves has the advantage that the valve seats and the most endangered valve rims in the closed state the valves against the combustion chamber and the high temperature prevailing in it Protected to a certain extent or the direct action of the flame are withdrawn in the cylinder space.

Als weiterer Vorteil ergibt sich ferner, daß bei einer Wahl der gleichen Cberschneidungszeiten wie bei den üblichen Maschinen die 1.üllung der Zylinder und dadurch die Leistung der Maschine infolge der schnelleren Eröffnung des Ventilquerschnittes erhöht werden kann, ohne daß hierzu zu starke Beschleunigungen und zu hohe Beanspruchungen des Ventilantriebes in Kauf genommen werden müssen. Des weiteren kann bei entsprechender Bemessung des seitlichen Ventilspieles zwischen dem Ventilrand und der das Ventil umbebenden zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses bzw. des Ventilsitzes die Schabwirkung der Außenkante der Ausnelimung gleichzeitig zur Beseitigung korrodierender Ansätze benutzt werden. Gleichzeitig ergibt sich durch c?ie verbesserte Dichtung des Ventils eine Erhöhung der retriebssicherlieit.Another advantage is that when the same choice is made Overlapping times as with the usual machines the 1st filling of the cylinder and thereby the performance of the machine due to the faster opening of the valve cross-section can be increased without excessive accelerations and excessive stresses of the valve drive must be accepted. Furthermore, with appropriate Dimensioning of the lateral valve clearance between the valve edge and the valve surrounding cylindrical recess of the housing or the valve seat the scraping effect the outer edge of the trim at the same time to remove corrosive approaches to be used. At the same time, the improved sealing of the valve results from this an increase in operational safety.

Versenkte Ventile sind an sich bekannt jedoch wurden hei den bekannten Maschinen derartige Ventile im wesentlichen dazu benutzt, uni verhältnismäßig flach anlaufende @@; ocken zur Steuerung der Ventile zu erbalten. In keinem Fall dienten dagegen die versenkten Ventile bei den bekannten Maschinen dazu, die Korrosionserscheinungen an den @-entilen bei Verwendung von bleilialtigeni Kraftstoff in Hochleistungsbrennkraftmaschinen zu verhindern.Recessed valves are known per se, however, they were known Machines used such valves essentially to be uni relatively flat starting @@; ocken to control the valves. In no case served on the other hand, the sunk valves in the known machines add to the corrosion phenomena on the @ -valves when using lead-acid fuel in high-performance internal combustion engines to prevent.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch darge-.t@llt. E: zeigen die Abbildungen schematisch Eine Z"entilanordnung für Brennkraftinaschinen, und zwar die Abb. i mit einer axialen kerdeckung, die niedriger, und die Abb.2 i ie solche, die höher ist als der Ventilrand. e Abb.3 zeigt die Ventilrandüberdeckung nach den Abb. i und a in einem größeren Maßstab.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing. E: The figures show a schematic of an Z "valve arrangement for internal combustion engines, namely Fig. 1 with an axial overlap, the lower one, and Fig.2 ie those that are higher than the valve rim. e Fig.3 shows the valve edge overlap according to Figs. i and a on a larger scale.

i ist der Motorzylinder, 2 ein in der Decke dieses Zvlinders angeordnetes Auslaßventil, das dein Auspuffkanal 3 beherrscht. Der Ventilteller .l. mit der Sitzfläche 5 weist einen zy-'in !_lrischen Rand 6 auf. Dieser Rand ist in einer zylindrischen Ausnehmung 7 der Zylinderdecke oder eines besonderen Einsatzes 8 mit geringem seitlichem Spiel versenkt. .i is the motor cylinder, 2 one arranged in the ceiling of this cylinder Exhaust valve that dominates your exhaust duct 3. The valve disk .l. with the seat 5 has a cylindrical edge 6. This edge is in a cylindrical shape Recess 7 of the cylinder cover or a special insert 8 with a slight lateral Game sunk. .

Wie Versuche ergeben haben, ist es zweckmäliig, die axiale Tiefe a. derDichtflächenüberdeckung so hoch wie den Ventiltellerrand oder auch etwas höher zu wählen. Die Tellerrandhöhe beträgt beispielsweise i bis 2,5 inm. Bei geringerer axialer Überdeckung treten die Korrosionserscheinungen an denVentilen wieder in zunehmendem Maße auf, während bei größerer Überdeckung der Ventilhub unzulässig groß wird, was sich vor allein bei schnell laufenden Maschinen auf die Leistung und die Betriebssicherheit der Maschinen in ungünstiger Weise auswirkt.As tests have shown, it is useful to measure the axial depth a. the sealing surface overlap as high as the edge of the valve disk or a little higher to choose. The height of the plate rim is, for example, 1 to 2.5 inches. With less axial overlap, the signs of corrosion reappear on the valves increasing, while the valve lift is impermissible with greater overlap What becomes large, which affects the performance of high-speed machines alone and the operational safety of the machines has an unfavorable effect.

Das radiale Spiel s- zwischen der zylindrischen Dichtfläche des Ventiltellers und der zylindrischen Dichtfläche der Gehäusebohrung beträgt des weiteren, wie ebenfalls Versuche ergclien haben, zweckmäßig o,i bis o,25 mni. Bei größerem radialem Spiel wird die Abschirmwirkung der zylindrischen Dichtfläche zu gering, während bei geringerem radialem Spiel die Gefahr besteht, daß das Ventil infolge der bei den hohen Temperaturen unvermeidlichen Verziehungen sich auf den Ventilsitz aufsetzt und infolgedessen nicht mehr zum Schließen kommt bzw. in der zylindrischen DichtiU che der Gehäusebohrung oder des Z'entilsitzes klemmt.The radial play s- between the cylindrical sealing surface of the valve disk and the cylindrical sealing surface of the housing bore is also, as is also the case Attempts have succeeded, expediently o, i to o.25 mni. With greater radial play the shielding effect of the cylindrical sealing surface is too low, while with less radial play there is a risk that the valve as a result of the high temperatures unavoidable distortion settles on the valve seat and as a result no longer closes or in the cylindrical seal of the housing bore or the valve seat is stuck.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Injury prevention facility the exhaust valves through exhaust gases in high-performance internal combustion engines that use leaded fuels work, characterized by the use per se well-known, sunk in their seat valves, which allow the exhaust gases to flow past after exposure of the outlet cross-section in broad Electricity with proportionately allow low speed at the outlet valve.

2. Device according to claim 1, characterized by an axial overlap (a.) Of the cylindrical sealing surface of the valve disk through the cylindrical surface of the housing bore, which is expedient as high as the edge of the valve disk or a little higher and, for example, 1 can be up to 2.5 mm.

3. Device according to claims i and 2, characterized by a radial play (r) of o, i to 0.25 mm between the cylindrical sealing surface of the valve disc and the cylindrical surface of the housing bore. In order to distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications were considered in the grant procedure: British patents. . . . No. 461 862,: 21 823 v. , J. 1911; French patent 499138; german 657946.