RECIPROCATING PISTON ENGINE

Abstract: 1. A reciprocating-piston internal combustion engine including a valve seat (4) insertable in bush-like fashion into the gas-changing flue (2) used as a locating bore (3) in the cylinder head's bottom portion (1), the valve seat having at least one annulus (7 and, respectively, 12) extending entirely or partly therein and serving as a passage for a coolant, in which the valve seat's portion closest to the cylinder is supported in radial direction _v_i_a its cylindrical surface (8) by a rectangularly stepped part (5) of the locating bore (3) and in axial direction by a shoulder (6) formed by said stepped part, in which the forces exerted by the valve disc on the valve face are resolved within the valve seat (4) as radial and axial force components (arrows 18 and 19 respectively) which along their respective effective directions through the valve seat (4) and the cylinder head's bottom portion (1) act only in solid-wall regions thereof, characterized by a combination of the following features : a) the valve seat's (4) portion in engagement with the stepped part (5) of the locating bore (3) in the cylinder head's bottom portion (1) is provided, through a suitable recess formed therein, with a first annulus (12) externally bounded by the shoulder (6) and the cylindrical surface (8), and b) the valve seat's (4) region adjacent the stepped part (5) of the locating bore (3) is provided with a second annulus (7), which is externally bounded by the locating bore (3) of the valve seat (4), which is disposed in the region of the valve tulip and which extends in the direction towards the cylinder at the most to the shoulder (6) of the stepped part (5) of the locating bore (3).

Description: Bubkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem in den Gaswechselkanal als Aufnahmebohrung im Zylinderkopfboden nach Art einer Buchse 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. 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 gab 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 die 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 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. 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 konnen. Dadurch lassen sich für den Ventilsitz Werkstoffe geringerer Festigkeit, aber mit höherem Wärmeeitwert 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. 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 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 10 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 450 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: Patentansprüche 1. 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 Wirkungsbereich 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. 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.

Inventors: KLOCKE, MICHAEL
Applicants: KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F01L3
IPC codes: F01L3