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Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
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Gegenstand der Erfindung ist ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
mit eingesetzten, an ihrem Außendurchmesser durch die Bohrung für das Einspritzventil
oder die Zündkerze gegenüber dem Brennraum teilweise freigelegten Ventilsitzen.
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Bei bisher üblichen Brennkraftmaschinen werden zwecks Ausnützung
eines maximalen Ventildurchmessers eingesetzte Ventilsitze mit abgestuftem Außendurchmesser
verwendet. Die Bohrung für das Einspritzventil oder die Zündkerze reicht dicht bis
zum größeren Teil der Außendurchmesser der Ventilsitze, wodurch an dieser Stelle
der Ventilsitz gegenüber dem Brennraum freigelegt wird. Der kleinere Außendurchmesser
des
Ventilsitzes dient dazu, ein Entweichen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum in
den Ansaug- und den Auspuffkanal zu verhindern.
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Beispielsweise ist bei einer bekannten Ausführung (CS-PS 142 885)
ein Haltering mit einem Teil der Dichtungsrille innerhalb des mit dem restlichen
Teil der Dichtungsrille versehenen Ventilsitzkörpers gelagert.
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Bekannt sind ferner Anordnungen mit Ventilsitzringen, die in Ausnehmungen
des Zylinderkopfes eingepaßt sind, wobei Ausnehmungen und Ventilsitzringe einander
entsprechende, unter einem stumpfen Winkel aneinander stoßende zylindrische und
kegelige Sitzflächen aufweisen und jede Ausnehmung jeweils nur eine zylindrische
und eine kegelige Sitzfläche hat, von denen die zylindrische Sitz fläche dem Bremsraum
benachbart ist (DE-AS 1 576 363).
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Eine weitere bekannte Lösung ist ein Ventilsitzeinsatz aus einer
Metall-Hartlegierung, der in einem aus Metallguß bestehenden Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine eingegossen ist, wobei der Einsatz einen ersten Bereich aufweist,
der nach Bearbeitung des Zylinderkopfes einen Teil der vom Verbrennungs- bzw. Gaswechselvorgang
unmittelbar beaufschlagten Fläche des Zylinderkopfes bildet, und einen weiteren,
mit dem ersten Bereich einstückigen Bereich aufweist, der sich von der beaufschlagten
Fläche nach auswärts in den Zylinderkopf hinein erstreckt und ein sich zu seinem
Außenumfang hin verjüngendes Profil besitzt, wobei (gemäß DE-PS 1 576 376), die
Verjüngung des Profils derart gestaltet ist, daß während des Gießvorganges des Zylinderkopfes
eine Verschmelzung des Materials des weiteren Bereiches des Einsatzes mit dem des
Zylinderkopfes gefördert wird,
während im ersten Bereich keine wesentliche
Verschmelzung erfolgt.
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Eine weitere bekannte Ausführung (DE-PS 1 236 290) zeigt eine am
Ventilsitz angeordnete Ringdichtung, deren Dichtring mit seinem inneren und unteren
Rand spitzwinklig in diese Hinterschneidung eingreift, deren Bodenfläche bezüglich
der Achse des Ventilsitzes spitzwinklig zur benachbarten inneren Randfläche verläuft
und schräg nach außen oben ansteigt, wobei die Arbeitsfläche des Dichtringes innen
in gleicher Höhe wie die benachbarte Kante der Sitz fläche angeordnet ist und der
Dichtring außen frei vom Medium umspült werden kann.
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Bekannt ist ferner eine Ausführung (CS-PS 123 671) zur Befestigung
eines Ventilsitzes aus härterem Werkstoff durch Einpressen in den Zylinderkopf aus
weicherem Werkstoff, wobei der Ventilsitzkörper mit Metallrillen und der Ventilsitz
mit entsprechenden federnden Vorsprüngen versehen ist, die in den Rillen verformt
werden.
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Diese bisher gebräuchlichen Ausführungen von Zylinderköpfen mit eingesetzten
Ventilsitzen und mit abgestuftem Außendurchmesser besitzen den Nachteil, daß die
Gestaltung der abgestuften bzw. abgesetzten Bohrung zum Einsetzen des Ventilsitzes
in den Zylinderkopf technologisch äußerst anspruchsvoll ist und ebenso wie die Herstellung
des eigentlichen Ventilsitzes mit zwei abgesetzten Durchmessern größere Abweichungen
in der Herstellungsgenauigkeit aufweist. Um den Einfluß der größeren Herstellungsabweichungen
der Ventilsitze mit abgestuftem Außendurchmesser zu kompensieren, muß ein größerer
Preßbereich gewählt werden, wodurch der zwischen den Ventilsitzen sich befindende
Steg in erhöhtem Maße beansprucht wird und keine vollkommene Abdichtung gegen
das
Eindringen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum über die freigelegten Teile der
Ventile in den Auspuff-und Ansaugkanal erzielt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine Ventilsitze zu schaffen, die trotz ihrer teilweisen Freilegung
gegenüber dem Brennraum an ihrem Außendurchmesser durch die Einspritzventil-Bohrung
bei geringerer Beanspruchung der Stege zwischen den Sitzen ein Eindringen der Verbrennungsgase
aus dem Brennraum in den Ansaug- und Auspuffkanal verhindern oder zumindest stark
herabsetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventilsitze
an der dem Boden ihrer Bohrungen zugekehrten Seite eine diese Fläche in eine äußere
und eine innere Kreisringzone unterteilende Schneide aufweisen, daß die Ventilsitze
auf dem Boden ihrer Bohrung mit der Stirnfläche der äußeren Kreisringzone und der
Schneide aufsitzen, deren Sitz fläche beim Einpressen der Ventilsitze in die Bohrung
gestaltet wird, und daß zwischen der Stirnfläche der inneren Kreisringzone und dem
Boden der Bohrung der Ventilsitze ein Spielraum vorhanden ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung im einzelnen beschrieben.
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Ein im Axialschnitt dargestellter Zylinderkopf 1 ist an seinem Boden
2 an der Einmündung eines Ansaugkanals 3 und eines Auspuffkanals 4 mit Bohrungen
5 gleichen Durchmessers versehen, in denen Ventilsitze 6 eingepreßt sind.
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Zwischen diesen Bohrungen 5 ist eine Bohrung 7 für ein (nicht dargestelltes)
Einspritzventil vorgesehen, die beide
Bohrungen unterbricht und
derart die Ventilsitze gegenüber dem Brennraum freilegt (nicht dargestellt). Die
Ventilsitze 6 sind an der dem Boden 11 der Bohrung 5 zugekehrten Seite mit einer
Schneide 8 versehen, die den Ventilsitz 6 in eine radial äußere und eine innere
Kreisringzone unterteilt. Der Ventilsitz 6 sitzt auf dem Boden 11 der Bohrung 6
mit seiner Schneide 8 und der Stirnfläche 12 der äußeren Kreisringzone auf, die
durch die Schneide 8 und den Außendurchmesser 9 des Ventilsitzes 6 begrenzt wird.
Zwischen der Stirnfläche 13 der inneren, von der Schneide 8 und dem Innendurchmesser
10 des Ventilsitzes begrenzten Kreisringzone und dem Boden 11 der Bohrung 9 ist
ein Spielraum V vorgesehen.
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Die Sitzfläche für die Schneide 8 des Ventilsitzes 6 wird erst beim
Einpressen des Ventilsitzes 6 in die Bohrung 5 gestaltet. Die Schneide 8 dient nach
dem Einpressen des Ventilsitzes 6 in die Bohrung 5 dazu, ein Entweichen der Verbrennungsgase
aus dem Brennraum in die Kanäle 3 und 4 über die freigelegten Teile des Ventilsitzes
6 zu verhindern.
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Die axiale Einstellung der Ventilsitze 6 wird durch das Aufsitzen
der Stirnfläche 12 der äußeren Kreisringzone und Einpressen der Schneide 8 in den
Boden 11 der Bohrung 5 erzielt.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung des Zylinderkopfes
beruhen in der erhöhten Herstellungsgenauigkeit sowohl der Bohrung als auch der
Ventilsitze selbst, die mit gleichem Durchmesser gestaltet sind, was die Wahl eines
kleineren Preßbereiches für den Ventilsitz ermöglicht.
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Dadurch werden die Beanspruchung der Stege zwischen den Ventilsitzen
verringert und das Eindringen von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum über die freigelegten
Teile der Ventilsitze
in den Ansaug- und den Auspuffkanal im Zylinderkopf
verhindert. Außerdem werden niedrigere Herstellungskosten bei der Ausführung der
Bohrungen im Zylinderkopf sowie bei der Erzeugung der Ventilsitze erzielt.
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