EP0526736A1 - Ventilschaftführung von Verbrennungsmotoren - Google Patents

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EP0526736A1
EP0526736A1 EP92111111A EP92111111A EP0526736A1 EP 0526736 A1 EP0526736 A1 EP 0526736A1 EP 92111111 A EP92111111 A EP 92111111A EP 92111111 A EP92111111 A EP 92111111A EP 0526736 A1 EP0526736 A1 EP 0526736A1
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guide
valve
internal combustion
valve stem
valve guide
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Jürgen Dr. Dipl.-Phys. Engelhard
Johann Dipl.-Ing. Müller
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Rolls Royce Solutions Augsburg GmbH
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MAN Technologie AG
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    • 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
    • F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for lubricating the valve stem guide of internal combustion engines.
  • valve stem guide With the intake and exhaust valves in the cylinder head of an internal combustion engine, the primary function of the valve stem guide is to guide the valve so that when it closes, it sits on the valve seat without radial movement.
  • the valve stem guide means that lateral forces have to be absorbed by the rocker arm movement and the exhaust gas flow.
  • valve stem guide which is transferred to the valve during combustion by the hot exhaust gases.
  • the high temperatures that occur make it difficult to lubricate the valve stem guide.
  • this takes place from the rocker arm side by means of spray oil which is transported into the guide by the stroke movement of the valve. Since excess lubricating oil gets into the fuel inlet or exhaust gas duct on the underside of the guide, the lubricating oil supply must be dosed as precisely as possible with regard to oil consumption and emissions. This dosing is done empirically through the detailed design of the gap between the valve stem and guide.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset with which the lubrication of the valve stem guide is optimized with justifiable expenditure and without negative effects on oil consumption and emission values.
  • the measure according to the invention improves the lubrication of the valve stem guide without more lubricating oil in the exhaust gas or.
  • Inlet channel arrives.
  • the area of the valve guide below the relief groove serves to seal the valve guide against the high exhaust gas pressure or against the inlet duct.
  • the upper region of the valve guide on the crankcase side is relieved of pressure, so that there is only a small differential pressure here, which does not impede lubrication.
  • the lubricating oil is pressed in via a second annular groove designed as a lubricating groove.
  • the lubrication groove can preferably be connected via a bore to the pressure side of the lubricating oil system of the engine. This ensures optimal lubrication in the long term, regardless of the operating state of the engine.
  • the relief groove is connected to the crankcase via a longitudinal groove. This allows both exhaust gas entering and lubricating oil entering the relief groove to be discharged into the crankcase. As a result, the supply of lubricating oil does not have to be limited out of consideration for oil consumption and emissions.
  • the invention extends to a valve guide for carrying out the method, which is characterized by the features of claims 3 to 5.
  • the measures according to the invention are suitable for exhaust valves of internal combustion engines of all types, in particular for exhaust valves of supercharged gas engines.
  • the measures are also suitable for intake valves if there is excess pressure in the intake duct.
  • a first groove designed as a relief groove 11 is provided in the valve guide 1, which divides the valve guide 1 into a lower area 1 on the valve seat side and an upper area 1 on the crank chamber side.
  • the lower area 1 a in the guide 1 serves to seal the oil-lubricated upper guide part 1 against the ingress of exhaust gas from the exhaust gas duct 4. Any exhaust gas that enters through a very small gap between the guide 1 and the valve stem then enters the relief groove 11, which has a Longitudinal groove 13 is connected to the crank chamber 5 so that the penetrating exhaust gas can get into the crank chamber 5.
  • the upper region 1 of the valve guide is therefore unaffected by the exhaust gas and its pressure. This allows a safe introduction of lubricating oil into the guide area between the valve stem and the guide.
  • the lubricating oil can reach the guide gap in the upper valve guide area 1 in a conventional manner via the crank chamber 5. Improved lubrication is achieved, however, with forced lubrication, which passes through oil holes 15 into a second annular groove designed as a lubricating groove 14 under pressure.
  • the lubricating oil pushed up and down by the movement of the valve 2 will reach the crank chamber 5 directly at the upper end and at the lower end of the upper region 1 via the relief groove 11 and the longitudinal channel 13. This not only ensures good lubrication, but also prevents lubricating oil from getting into the exhaust duct 4 or, in the case of an intake valve, into the intake duct.

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Abstract

Zur Verbesserung der Schmierung von Ventilschaftführungen (1) von Verbrennungsmotoren wird eine Entlastungsnut (11) in der Ventilführung (1) vorgesehen, in die einerseits Abgase aus dem Abgaskanal (4) und andererseits Schmieröl aus dem oberen Bereich (1b) der Ventilführung gelangen und über einen Längskanal (13) in den Kurbelraum gelangen kann. Damit ist eine ungehinderte Schmierung der Ventilschaftführung gewährleistet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmierung der Ventilschaftführung von Verbrennungsmotoren.
  • Bei den Ein- und Auslaßventilen im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors hat die Ventilschaftführung in erster Linie die Aufgabe, das Ventil so zu führen, daß es beim Schließen ohne radiale Bewegung auf dem Ventilsitz aufsitzt. Durch die Ventilschaftführung müssen dabei Querkräfte von der Kipphebelbewegung und von der Abgasströmung abgefangen werden.
  • Weiter wird über die Ventilschaftführung ein Teil der Wärme an das Motorkühlwasser abgeführt, die bei der Verbrennung durch die heißen Abgase auf das Ventil übertragen wird. Die dabei auftretenden hohen Temperaturen erschweren die Schmierung der Ventilschaftführung. Diese erfolgt bekannterweise von der Kipphebelseite mittels Spritzöl, das durch die Hubbewegung des Ventils in die Führung transportiert wird. Da überschüssiges Schmieröl an der Unterseite der Führung in den Brennstoff Einlaß- bzw. Abgaskanal gelangt, muß die Schmierölzufuhr mit Rücksicht auf Ölverbrauch und Emission möglichst exakt dosiert werden. Diese Dosierung erfolgt empirisch durch die detallierte Gestaltung des Spaltes zwischen Ventilschaft und Führung.
  • Speziell bei aufgeladenen Gasmotoren ergeben sich insbesondere an den Auslaßventilen mit der dargestellten Ventilschaftführung Probleme. Durch den Abgasturbolader wird ein hoher Abgasdruck erzeugt. Das Abgas strömt durch den Spalt der Ventilschaftführung zum Kurbelraum und drückt dabei das Schmieröl aus der Führung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Schmierung der Ventilschaftführung mit vertretbarem Aufwand und ohne negative Auswirkung auf Ölverbrauch und Emissionswerte optimiert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die Schmierung der Ventilschaftführung verbessert, ohne daß dabei mehr Schmieröl in den Abgas-bzw. Einlaßkanal gelangt. Der Bereich der Ventilführung unterhalb der Entlastungsnut dient zur Abdichtung der Ventilführung gegen den hohen Abgasdruck bzw. gegenüber dem Einlaßkanal. Es verbleibt ein sehr enger Ringspalt zwischen Ventilschaft und Führung, durch den nur ein geringer Abgasstrom bis zur Entlastungsnut gelangen kann, von wo aus das Abgas in den Kurbelraum geleitet wird. Dadurch wird der obere, kurbelgehäuseseitige Bereich der Ventilführung druckentlastet, so daß hier nur noch ein geringer Differenzdruck herrscht, der die Schmierung nicht behindert.
  • Der obere Teil der Führung übernimmt die eigentliche Aufgabe der Ventilführung, d. h. die Aufnahme der Querkräfte. Zur ausreichenden Versorgung dieses Bereiches mit Schmieröl wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung über eine als Schmiernut ausgebildete zweite Ringnut das Schmieröl eingedrückt.
  • Die Schmiernut kann vorzugsweise über eine Bohrung mit der Druckseite des Schmierölsystems des Motors verbunden sein. Dadurch wird langfristig und unabhängig vom Betriebszustand des Motors eine optimale Schmierung sichergestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Entlastungsnut über eine Längsnut mit dem Kurbelgehäuse verbunden. Dadurch kann sowohl eintretendes Abgas als auch in die Entlastungsnut eintretendes Schmieröl in das Kurbelgehäuse abgeführt werden. Dadurch muß die Schmierölzufuhr nicht aus Rücksicht auf Ölverbrauch und Emission begrenzt werden.
  • Die Erfindung erstreckt sich auf eine Ventilführung zur Durchführung des Verfahrens, die durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 gekennzeichnet ist.
  • Die erfindungsgemäßen Maßnahmen eignen sich für Auslaßventile von Verbrennungsmaschinen aller Arten, insbesondere für Auslaßventile von aufgeladenen Gasmotoren. Die Maßnahmen eignen sich auch für Einlaßventile, wenn im Ansaugkanal Überdruck besteht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert:
    • Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf im Bereich eines Auslaßventiles 2, das in einer Ventilführung 1 axial beweglich gelagert ist und in Zusammenwirkung mit einem Ventilsitz 3 den Abgaskanal 4 gegenüber dem nichtdargestellten Arbeitszylinder abdichtet. Kühlwasserkanäle 6 dienen zur Abführung der Verbrennungswärme.
  • Für einen sicheren und dauerhaften Betrieb des Ventils 2 ist in der Ventilführung 1 eine als Entlastungsnut 11 ausgebildete erste Nut vorgesehen, die die Ventilführung 1 in einen unteren, ventilsitzseitigen Bereich 1 und einen oberen, kurbelraumseitigen Bereich 1 unterteilt. Der untere Bereich 1a in der Führung 1 dient zur Abdichtung des ölgeschmierten oberen Führungsteiles 1 gegen das Eindringen von Abgas aus dem Abgaskanal 4. Etwaiges durch einen sehr geringen Spaltzwischen der Führung 1 und dem Ventilschaft eindringendes Abgas gelangt dann in die Entlastungsnut 11, die über eine Längsnut 13 mit dem Kurbelraum 5 in Verbindung steht, so daß das eindringende Abgas in den Kurbelraum 5 gelangen kann. Damit bleibt der obere Bereich 1 der Ventilführung vom Abgas und dessen Druck unbeeinflußt. Das erlaubt eine sichere Einführung von Schmieröl in den Führungsbereich zwischen Ventilschaft und Führung.
  • Das Schmieröl kann nach konventioneller Weise über den Kurbelraum 5 in den Führungsspalt im oberen Ventilführungsbereich 1 gelangen. Eine verbesserte Schmierung erreicht man jedoch mit einer Zwangsschmierung, die über Ölbohrungen 15 in eine als Schmiernut 14 ausgebildete zweite Ringnut unter Druck gelangt. Das durch die Bewegung des Ventils 2 auf- und abgeschobene Schmieröl wird am oberen Ende direkt und am unteren Ende desoberen Bereiches 1 über die Entlastungsnut 11 und den Längskanal 13 in den Kurbelraum 5 gelangen. Es wird auf diese Weise nicht nur eine gute Schmierung gewährleistet, sondern auch verhindert, daß Schmieröl in den Abgaskanal 4 oder im Falle eines Einlaßventiles in den Einlaßkanal gelangt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Schmieren einer Ventilschaftführung von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilführung (1) durch eine mit der Umgebung verbundene Entlastungsnut (11) in zwei Bereiche (1 a, 1b) unterteilt wird, wobei ein Bereich (1a) die Abdichtung zum Abgas- bzw. Brennstoffkanal bewirkt, und der andere Bereich (1 b) die Führung des Ventils (2) übernimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (1 b) der Ventilführung (1) mit Drucköl zwangsgeschmiert wird und daß über die Entlastungsnut (11) überschüssiges Schmieröl zum Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors zurückgeleitet wird.
3. Ventilschaftführung von Verbrennungsmotoren zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschaftführung (1) eine mit der Umgebung verbundene Entlastungsnut (11) aufweist, die die Ventilführung in zwei Bereiche aufteilt, daß der eine, ventilseitige Bereich (1a) der Ventilführung (1a) als Abdichtung ausgebildet ist und daß der zweite, kipphebelseitige Bereich (1b) als Ventilführung ausgebildet ist.
4. Ventilschaftführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ventilführung (1) eine Längsnut (13) vorgesehen ist, die die Entlastungsnut (11) mit dem Kurbelraum (5) des Verbrennungsmotors verbindet.
5. Ventilschaftführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ventilführung ausgebildete Bereich (1 b) eine Schmiernut (14) für Druckölzwangsschmierung hat.
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