Claims (2)
PATENTANSPRÜCHE Quotienten aus der Zahl «55» und dem Mittelwert des Temperaturgradienten , gemessen in K/mm, an der Brennraumseite desPATENT CLAIMS Quotient from the number "55" and the mean value of the temperature gradient, measured in K/mm, on the combustion chamber side of the
1. Ventilsitzring einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Zylinderkopfes ist, wobei der Mittelwert des Temperaturgra-die Auslassventile einer luftverdichtenden, direkteinspritzenden dienten in der Richtung des Steges und zwischen der Stegmitte Brennkraftmaschine, bei der der Zylinderdurchmesserzwischen 5 und einem Punkt des Zylinderumfangs ermittelt wird.1. Valve seat ring of an internal combustion engine, in particular for cylinder heads, whereby the mean value of the temperature gradient of the exhaust valves of an air-compressing, direct-injection served in the direction of the web and between the center of the web internal combustion engine, in which the cylinder diameter is determined between 5 and a point on the cylinder circumference.
80 und 150 mm liegt und der Zylinderkopf einen Steg zwischen Der Lösungsgedanke beruht also auf dem Abbau der durch die einem Einlassventil und einem Auslassventil aufweist, wobei der Biegung im Ventilsitzring hervorgerufenen Zugspannungen,80 and 150 mm and the cylinder head has a web between The idea for the solution is based on the reduction of the tensile stresses caused by the an intake valve and an exhaust valve, whereby the bending in the valve seat ring,
Sitzring im Querschnitt gesehen nahezu rechteckförmig ausgebil- indem die Höhe der Sitzringe verkleinert bzw. auf ein Mass det ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Sitzringes begrenzt wird, bei dem die Zugspannungen vom Material nochSeen in cross-section, the seat ring is almost rectangular in shape by reducing the height of the seat rings or det to a degree, characterized in that the height (h) of the seat ring is limited at which the tensile stresses from the material still
(3; 4) in mm kleiner oder höchstens gleich dem Quotienten aus 10 aufgefangen werden können.(3; 4) in mm smaller than or at most equal to the quotient of 10 can be collected.
der Zahl 55 und dem Mittelwert des Temperaturgradienten, Als Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der gemessen in K/mm, an der Brennraumseite des Zylinderkopfes Mittelwert des Temperaturgradienten in der Richtung des Stegesthe number 55 and the mean value of the temperature gradient. As a further development of the invention, it is proposed that the mean value of the temperature gradient in the direction of the web, measured in K/mm, on the combustion chamber side of the cylinder head
(2) ist, wobei der Mittelwert des Temperaturgradienten in der ermittelt wird aus der Differenz der brennraumseitigen Tempe-(2), where the mean value of the temperature gradient in the is determined from the difference between the temperatures on the combustion chamber side
Richtung des Steges und zwischen der Stegmitte (6) und einem raturen am Zylkinderkopf in der Stegmitte T! und am Zylinder-Direction of the bridge and between the middle of the bridge (6) and a raturen on the Zylkinderkopf in the middle of the bridge T! and on the cylinder
Punkt (7) des Zylinderumfangs ermittelt wird. 15 umfangT2, und dass aus dieser Differenz Tp-To und dem AbstandPoint (7) of the cylinder circumference is determined. 15 girthT2, and that from this difference Tp-To and the distance
2. Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a in mm zwischen den Messpunkten der Quotient gebildet wird, dass der Mittelwert des Temperaturgradienten in der Richtung Auf diese Weise erhält man den tatsächlichen Mittelwert des des Steges ermittelt wird aus der Differenz der brennraumseiti- Temperaturgradienten, der schliesslich ausschlaggebend für die gen Temperatur am Zylinderkopf (2) in der Stegmitte (Ti) und der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen ist.2. Valve seat ring according to claim 1, characterized in that a in mm between the measuring points the quotient is formed such that the mean value of the temperature gradient in the direction In this way one obtains the actual mean value of the web is determined from the difference between the temperature gradients on the side of the combustion chamber, which is ultimately decisive for the gene temperature on the cylinder head (2) in the middle of the web (Ti) and the considerations on which the invention is based.
am Zylinderumfang (T2), und dass aus dieser Differenz (Ti-T2) 20 Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden und dem Abstand (a) in mm zwischen den Messpunkten (6,7) der Beschreibung eines in den Zeichnungen schematisch dargestell-on the cylinder circumference (T2), and that from this difference (Ti-T2) 20 Details of the invention can be described in the following and the distance (a) in mm between the measuring points (6,7) of the description of a diagram shown in the drawings
Quotient gebildet wird. ten Beispieles entnommen werden. Es zeigen:quotient is formed. th example. Show it:
Fig. 1 eine Anordnung der Ventilsitzringe in einem Zylinder- köpf von der Brennraumseite her gesehen;1 shows an arrangement of the valve seat inserts in a cylinder head seen from the combustion chamber side;
25 Fig. 2 einen Schnitt II-II in Fig. 1;Fig. 2 shows a section II-II in Fig. 1;
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilsitzring einer Fig. 3 einen Schnitt III-III in Fig. 1, wobei jedoch die ther-The invention relates to a valve seat ring of a Fig. 3, a section III-III in Fig. 1, but the thermal
Brennkraftmaschine, insbesondere für die Auslassventile einer mische Verformung der Zylinderkopfwand angedeutet ist.Internal combustion engine, in particular for the exhaust valves of a mixed deformation of the cylinder head wall is indicated.
luftverdichtenden, direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, In den Fig. 1 bis 3 sind der Zylinder einer Brennkraftmaschine bei der der Zylinderdurchmesser zwischen 80 und 150 mm liegt mit 1 und der überwiegend aus Grauguss hergestellte Zylinder-air-compressing, direct-injection internal combustion engine. In FIGS.
und der Zylinderkopf einen Steg zwischen einem Einlassventil 30 köpf mit 2 bezeichnet. Der Zylinder 1 weist einen Durchmesser und einem Auslassventil aufweist, wobei der Sitzring im Quer- D auf und sein Mittelpunkt wird durch den Schnittpunkt von zwei schnitt gesehen nahezu rechteckförmig ausgebildet ist. Achsen x, y gebildet. Innerhalb des Durchmessers D sind imand the cylinder head denotes a land between an intake valve 30 heads with 2. The cylinder 1 has a diameter and an outlet valve, the seat ring being almost rectangular in transverse section D and its center point is seen through the intersection of two. Axes x, y formed. Within the diameter D are im
Ventilsitzringe für Brennkraftmaschinen werden heute meist Zylinderkopf 2 ein kleinerer Ventilsitzring 3 für ein nicht darge-Valve seat inserts for internal combustion engines are now mostly cylinder head 2 a smaller valve seat insert 3 for a not shown
aus Spezialgusseisen mit Chrom- und Molybdänzusätzen herge- stelltes Auslassventil und ein grösserer Ventilsitzring 4 für ein stellt. Sie halten im allgemeinen den Beanspruchungen hinrei- ebenfalls nicht gezeigtes Einlassventil befestigt.exhaust valve made of special cast iron with chromium and molybdenum additives and a larger valve seat ring 4 for one. They generally hold the inlet valve, also not shown, attached sufficiently to withstand the stresses.
chend stand. Bei luftverdichtenden, direkteinspritzenden Brenn- Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegen die Mittelpunkte der Ventilkraftmaschinen jedoch kommt es je nach dem Gemischbildungs- sitzringe 3,4 auf einer Achse W, die zwar parallel, jedoch um bzw. Verbrennungsverfahren und nach dem Aufbau des Motors einen Abstand e seitlich versetzt zur Achse x verläuft. Wird der durchaus vor, dass der zwischen dem Einlassventil und dem Motor während des Betriebes derart thermisch belastet, dass an Auslassventil im Zylinderkopf verbleibende Steg brennraumsei- 40 der brennraumseitigen Oberfläche der Wand des Zylinderkopfes tig Temperaturen von 400° C und mehr erreicht. Hauptsächlich 2im Bereich des Ventilsteges, das ist der Teil zwischen den ist dies der Fall, wenn eine hohe Luftwirbelintensität im Brenn- beiden Ventilsitzringen 3,4, Temperaturen von 400° C und mehr räum und kleine Brennraumöffnungen vorgesehen sind. auftreten, so biegt sich die Wand des Zylinderkopfes 2 ähnlich Bei derartigen Temperaturen kann es durchaus vorkommen, wie in Fig. 3 dargestellt, insbesondere in Richtung der Achse z dass im Sitzring für das Auslassventil Risse auftreten, die unter 43 zum Brennraum hin so weit durch, dass es zu einer Rissbildung Umständen zu Motorschäden und zum Ausfall des Motors im Bereich 5 des Ventilsitzringes 3 für das Auslassventil kommen führen. Vorzugsweise bilden sich die Risse dabei im Bereich des muss. Um dies zu vermeiden, misst man an der brennraumseiti-Ventilsteges, weil dort die höchsten Temperaturen herrschen, gen Oberfläche der Wand des Zylinderkopfes 2 einmal im Punkt wodurch sich infolge grosser Temperaturgradienten der Zylin- 6, also in der Stegmitte, die Temperatur Ti und einmal im Punkt 7 derkopfboden am stärksten durchbiegt. Die durch die thermi- 50 nahe an der Wand des Zylinders 1 die Temperatur T2, zieht T2 sehe Durchbiegung hervorgerufenen Biegebeanspruchungen des von Ti ab und teilt den Wert durch den in mm gemessenen Ventilsitzringes führen zusammen mit den mechanischen Bean- Abstand a zwischen den beiden Punkten 6 und 7. Auf diese Weise spruchungen zu der beschriebenen Rissbildung. erhält man den Mittelwert des Temperaturgradienten grad T instanding. With air-compressing, direct-injection combustion As can be seen from FIG. 1, the centers of the valve engines are, however, depending on the mixture formation seat rings 3,4 on an axis W, which is parallel, but around or combustion process and according to the structure of the engine a distance e laterally offset to the axis x. It is quite possible that the between the intake valve and the engine is thermally stressed during operation to such an extent that the remaining land on the exhaust valve in the cylinder head reaches temperatures of 400° C. and more on the combustion chamber side of the wall of the cylinder head. Mainly 2in the area of the valve bridge, that is the part between the This is the case when a high air turbulence intensity in the two valve seat rings 3,4, temperatures of 400°C and more and small combustion chamber openings are provided. occur, the wall of the cylinder head 2 bends similarly. At temperatures of this type, it is quite possible, as shown in FIG that cracks can form, which can lead to engine damage and engine failure in area 5 of the valve seat ring 3 for the exhaust valve. The cracks preferably form in the area of the must. In order to avoid this, one measures on the combustion chamber-side valve bridge, because the highest temperatures prevail there, towards the surface of the wall of the cylinder head 2 once at the point whereby, as a result of large temperature gradients of the cylinder 6, i.e. in the center of the bridge, the temperature Ti and once at point 7 the top floor deflects the most. The bending stresses caused by the thermal 50 close to the wall of the cylinder 1 the temperature T2, subtracts T2 deflection from Ti and divides the value by the valve seat ring measured in mm together with the mechanical distance a between the two points 6 and 7. In this way, the crack formation described. one obtains the mean value of the temperature gradient grad T in
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, K/mm.This is where the invention comes in, which is based on the object K/mm.
ohne Verwendung teurer Werkstoffe und ohne die Herstellung 55 Soll nun eine Rissbildung in den Ventilsitzringen 3,4 vermie-without the use of expensive materials and without the production 55 should now avoid cracking in the valve seat rings 3,4
oder den Einbau der Ventilsitzringe zu komplizieren, einen Weg den werden, so muss deren Höhe h in mm kleiner oder höchstens zu finden, wie eine Rissbildung in den Ventilsitzringen vermie- gleich 55/grad T sein.or to complicate the installation of the valve seat inserts, their height h in mm must be less than or at most equal to 55/degree T to avoid cracking in the valve seat inserts.
den wird. Abschliessend sei noch bemerkt, dass der Abstand a auchthe will. Finally, it should be noted that the distance a also
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die ermittelt werden kann, indem man von dem halben Zylinder-According to the invention, the object is achieved in that the can be determined by half the cylinder
Höhe des Sitzringes in mm kleiner oder höchstens gleich dem 60 durchmesser D/2 den Abstand e abzieht (a = D2 - e in mm).height of the seat ring in mm less than or at most equal to the 60 diameter D/2 subtract the distance e (a = D2 - e in mm).
MM
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings