EP0186888B1 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0186888B1
EP0186888B1 EP85116450A EP85116450A EP0186888B1 EP 0186888 B1 EP0186888 B1 EP 0186888B1 EP 85116450 A EP85116450 A EP 85116450A EP 85116450 A EP85116450 A EP 85116450A EP 0186888 B1 EP0186888 B1 EP 0186888B1
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EP
European Patent Office
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valve seat
valve
stepped part
locating bore
shoulder
Prior art date
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Expired
Application number
EP85116450A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0186888A1 (de
Inventor
Michael Klocke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Publication date
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Publication of EP0186888A1 publication Critical patent/EP0186888A1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston internal combustion engine with a valve seat which can be inserted into the gas exchange duct as a receiving bore in the cylinder head base in the manner of a bushing and which has at least one wholly or partially extending annular space for the coolant flow and which on its side facing the cylinder in one right-angled part of the receiving bore is supported radially via its cylindrical lateral surface and axially on the shoulder formed, forces exerted on the valve seat surface by the valve plate being broken down as radial and axial force components within the valve seat and in their directions of action in the valve seat and in the cylinder head base only in full-walled areas thereof Parts run.
  • Such an arrangement of a valve seat in an internal combustion engine has become known from CH-A-447 711, which is welded to a part of a valve cage serving to receive it.
  • an annular space is provided, through which a cooling liquid flows during operation of the internal combustion engine.
  • the annular space is predominantly in the housing of the valve cage and engages only slightly in the part of the valve seat facing it.
  • the annular space has a relatively small cross section for the passage of the cooling liquid and it requires the use of a special casting core or machining to produce it. Both methods of producing the annular space are particularly difficult when the annular space is not to be arranged in a valve cage which can be produced per se, but rather directly in the cylinder head base near the receiving bore for the valve seat.
  • a cooled poppet valve for a reciprocating piston internal combustion engine has become known, the valve seat of which extends into the gas exchange duct.
  • the valve seat is supported radially and axially in a part of the receiving bore offset on the cylinder side and has an annular cooling channel which is connected to the cooling water circuit of the internal combustion engine.
  • a valve seat of this design is subject to considerable bending stress due to the location of the cooling channel. This is due in particular to the fact that they exert an axial load on the axial force components emanating from the valve via the valve seat surface, and the walls of the cooling channel lying in their area of effect. In order to absorb these forces, the valve seat in this area must be made with large wall thicknesses and in high-quality materials. Both measures lead to a significantly poorer cooling effect at the outlet valve, especially since the high-quality materials have a poorer thermal conductivity.
  • the gas exchange channel 2 is formed on the cylinder side as a receiving bore 3 for a valve seat 4, which merges at its end that runs out toward the cylinder into a part 5 that is offset to a larger diameter.
  • This part 5, which is set apart from the receiving bore 3, is delimited in the axial direction by a shoulder 6, which lies in a plane running at right angles to the central axis of the receiving bore 3.
  • a sleeve-shaped valve seat 4 is provided, which extends from the stepped part 5 to close to the other end of the receiving bore 3.
  • annular space 7 Located on the valve seat 4 in its upper region is an annular space 7 which is delimited on the outside by the receiving bore 3 and which serves for the flow of a coolant.
  • the valve seat 4 In the area of the stepped part 5 of the receiving bore 3, the valve seat 4 is supported radially via its cylindrical outer surface 8 on an outer wall 9 and axially via a flat annular surface on the shoulder 6.
  • the valve seat 4 in its area located in the offset part 5 also has an annular space 12 which is delimited on the outside by the cylinder head base 1.
  • the annular space 12 is connected through a channel 13 to the cooling water circuit of the internal combustion engine. Between the two annular spaces 7 and 12 provided in the valve seat 4 there are at least two connecting channels 14 for the supply and
  • the radial force components are transmitted directly via the lateral surface of the valve seat 4 to the cylinder head base 1 enclosing the latter, while the axial force components are also directly absorbed by the shoulder 6 according to arrow 19.
  • bending stresses do not occur in the valve seat 4 in the effective range of the radial or the axial force components according to the arrows 18 or 19.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • 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 ganz oder teilweise in diesem verlaufenden 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 werden und in ihren Wirkrichtungen im Ventilsitz und im Zylinderkopfboden nur in vollwandigen Bereichen dieser Teile verlaufen.
  • Es ist aus der CH-A-447 711 eine solche Anordnung eines Ventilsitzes bei einer Brennkraftmaschine bekanntgeworden, der mit einem zu seiner Aufnahme dienenden Teil eines Ventilkorbes verschweißt ist. Zur Kühlung des Ventilsitzes ist ein Ringraum vorgesehen, der während des Betriebes der Brennkraftmaschine von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Der Ringraum befindet sich überwiegend im Gehäuse des Ventilkorbes und greift nur geringfügig in den diesem zugewandten Teil des Ventilsitzes ein. Der Ringraum hat einen relativ kleinen Querschnitt für den Durchtritt der Kühlflüssigkeit und es bedarf zu seiner Herstellung der Verwendung eines besonderen Gießkerns oder einer spanabhebenden Bearbeitung. Beide Verfahren zur Herstellung des Ringraumes sind dann besonders schwierig, wenn der Ringraum nicht in einem für sich herstellbaren Ventilkorb, sondern unmittelbar im Zylinderkopfboden nahe der Aufnahmebohrung für den Ventilsitz angeordnet werden soll.
  • Ferner ist aus der DE-B-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 Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Ein Ventilsitz dieser Bauweise unterliegt jedoch durch die Lage des Kühlkanals erheblichen Biegebeanspruchungen. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß sie vom Ventil über die Ventilsitzfläche ausgehenden axialen Kraftkomponenten die in deren Wirkungsbereich liegenden 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 gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:
    • a) der in dem abgesetzten Teil der Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden eingreifende Teil des Ventilsitzes bildet durch eine entsprechende Ausnehmung einen ersten Ringraum, der außen von der Schulter und von der radialen Stützfläche begrenzt ist und
    • b) der Ventilsitz hat in seinem dem Teil in der Aufnahmebohrung anschließenden Bereich einen nach außen von der Aufnahmebohrung des Ventilsitzes begrenzten zweiten Ringraum, der im Bereich der Ventiltulpe liegt und sich in Richtung zum Zylinder maximal bis 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 flüssigkeitsgekühlten 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 8 an einer Außenwand 9 und axial über eine ebene Ringfläche an der Schulter 6 ab. Zur ausreichenden Kühlung des Ventilsitzes 4 hat dieser in seinem im abgesetzten Teil 5 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 radialen 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 (1)

  1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem in den Gaswechselkanal (2) als Aufnahmebohrung (3) im Zylinderkopfboden (1) nach Art einer Büchse einsetzbaren Ventilsitz (4), der zumindest einen ganz oder teilweise in diesem verlaufenden Ringraum (7 bzw. 12) für den Kühlmitteldurchfluß aufweist und der sich an seiner dem Zylinder zugewandten Seite in einem rechtwinklig abgesetzten Teil (5) der Aufnahmebohrung (3) radial über seine zylindrische Mantelfläche (8) und axial an der gebildeten Schulter (6) abstützt, wobei auf die Ventilsitzfläche vom Ventilteller ausgeübte Kräfte innerhalb des Ventilsitzes (4) als radiale und axiale Kraftkomponenten (Pfeil 18 bzw. 19) zerlegt werden und in ihren Wirkrichtungen im Ventilsitz (4) und im Zylinderkopfboden (1) nur in vollwandigen Bereichen dieser Teile verlaufen,
    gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    a) der in den abgesetzten Teil (5) der Aufnahmebohrung (3) im Zylinderkopfboden (1) eingreifende Teil des Ventilsitzes (4) bildet durch eine entsprechende Ausnehmung einen ersten Ringraum (12), der außen von der Schulter (6) und von der radialen Stützfläche (8) begrenzt ist und
    b) der Ventilsitz (4) hat in seinem dem Teil (5) in der Aufnahmebohrung (3) anschließenden Bereich einen nach außen von der Aufnahmebohrung (3) des Ventilsitzes (4) begrenzten zweiten Ringraum (7), der im Bereich der Ventiltulpe liegt und sich in Richtung zum Zylinder maximal bis an die Schulter (6) des abgesetzten Teils (5) der Aufnahmebohrung (3) erstreckt.
EP85116450A 1985-01-03 1985-12-21 Hubkolben-Brennkraftmaschine Expired EP0186888B1 (de)

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DE3500060 1985-01-03

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EP0186888A1 EP0186888A1 (de) 1986-07-09
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4308733A1 (de) * 1993-03-19 1994-09-22 Audi Ag Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
DE102004027084A1 (de) * 2004-06-02 2005-12-29 Man B & W Diesel Ag Gekühlter Ventilsitzring
US9422886B2 (en) * 2013-07-03 2016-08-23 Electro-Motive Diesel, Inc. Cylinder head assembly having cooled valve insert
DE102016008677A1 (de) * 2016-07-16 2018-01-18 Daimler Ag Ventilsitzring für eine Hubkolbenmaschine
WO2018156682A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Cummins Inc. Engine cooling system including cooled exhaust seats

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1682499A (en) * 1926-11-18 1928-08-28 Hewitt A Gehres Valve construction
US3285235A (en) * 1964-12-24 1966-11-15 Gen Electric Valve seat insert
GB1100403A (en) * 1965-03-17 1968-01-24 Mirrlees Nat Ltd Improvements in or relating to caged poppet valves for internal combustion engines
CH571154A5 (de) * 1973-10-31 1975-12-31 Sulzer Ag
CH612244A5 (de) * 1976-05-24 1979-07-13 Sulzer Ag
DE3127122C2 (de) * 1981-07-03 1984-10-31 Gebrüder Sulzer AG, Winterthur Flüssigkeitsgekühlter Ventilsitz für ein Auslassventil einer Kolbenbrennkraftmaschine
DE3239353A1 (de) * 1982-10-23 1984-04-26 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg Ventilsitzring fuer einen einlasskanal von ventilgesteuerten brennkraftmaschinen

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FI860013A (fi) 1986-07-04
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FI80130C (fi) 1990-04-10
FI860013A0 (fi) 1986-01-02
DE3500060A1 (de) 1986-07-03
DE3562404D1 (en) 1988-06-01
FI80130B (fi) 1989-12-29

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