DE744250C

DE744250C - Einrichtung zur Vermeidung von Beschaedigungen der Auslassventile durch Auspuffgase in Hochleistungsbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE744250C
Application number: DED80956D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Scherenberg
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1939-08-02
Filing date: 1939-08-02
Publication date: 1944-11-17

Description

Einrichtung zur Vermeidung von Beschädigungen der Auslaßventile durch Auspuffgase in Hochleistungsbrennkraftmaschinen Bei der immer weiter getriebenen Leistungssteigerung der ßrennkraftmaschinen, insbesondere der Flugmotoren, leidet dieBetriebssicherheit durch die Schwierigkeit, die Auslaßventile den vorhandenen Beanspruchungen anzupassen. Dieser t'mstand macht sich namentlich dann besonders geltend, wenn die Motoren mit hochklopffesten-Kraftstoffen mit hohem Bleigehalt betrieben werden. Als Ursache dieser Erscheinung wurde vor allem die hohe Temperatur der hochgespannten Verbrennungsgase im Auslaßquerschnitt festgestellt, die nicht nur eine hohe thermische Beanspruchung bewirkte, sondern auch die chemische Beeinflussung des Ventilmaterials durch korrodierende Ansätze, z. B. Bleiansätze, förderte.
Der vereinten Wirkung dieser Faktoren konnte weder durch eine besonders gesteuerte Kühlung der Ventilführungen und der Ventilsitze, noch durch das Füllen der hohl ausgebildeten Ventile mit Salz, Natrium, Quecksilber oder durch das bekannte Stellitieren 3es Ventilsitzes erfolgreich begegnet werden. Trotz dieser Maßnahmen wurde der Ventiltellerrand immer ,wieder schnell angebrannt und angefressen, und von dieser Angriffsstelle aus wurde dann bald auch der Ventilsitz zerstört.
Eine gewisse Besserung der Verhältnisse ergab zwar die Verwendung steil ansteigender Rocken, die eine schnelle Eröffnung der Ventile und damit eine schnelle Entspannung der Verhrennungsgase, Herabsetzung der Ausströmgeschwindigkeit, Verringerung des Wärmeüberganges auf das Ventil sowie Herabsetzung der Temperatur der Gase bewirkten. Doch hatten diese steilen Nocken auch schwerwiegende Nachteile, die ihrer Verwendung eine Grenze setzten. , So wurde einerszits der Steuerwellenantrieb äußerst stark beansprucht, anderseits kam es zu unzulässig großen Beschleunigungen, die wiederuni zu hohe Federdrücke oder gar Springen des Ventils und Abreißen des Schaftes oder Brechen des Tellers zur Folge hatten.
Durch die Erfindung werden alle diese Nachteile vollständig beseitigt, und z7Wär dadurch, daß an sich bekannte, in ihremz

versenkte Ventile verwendet werden, wcbi'"

ein Vorbeiströmen der Auspuffgase nach rei*

legung des Auslaßquerschnittes in breitdtj,

Strom mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit am Auslaßventil gestatten. Hierdurch war es möglich, bei der Verwendung auch hochbleihaltigen Kraftstoffes pralctisch jegliche Zerstörungserscheinungen an den Auslaßventilen zu vermeiden. Während zuvor schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer eine große Zahl der in die Maschine eingebauten Auslaßv entile so schwere Zerstörungen zeigten, daß sie für einen weiteren Betrieb nicht mehr in Betracht kamen und ausgewechselt werden mußten, brauchten nach Anordnung versenkter Ventile diese auch nach weit längerer Betriebsdauer nicht mehr ausgewechselt zu werden.
Gleichzeitig hat die Verwendung versenkter Ventile den Vorteil, daß die Ventilsitze und die am meisten gefährdeten Ventilränder in _geschlossenem Zustande der Ventile gegen den Verbrennungsraum und die in ihm herrschende hohe Temperatur bis zu einem gewissen Grade geschützt bzw. der unmittelbaren Einwirkung der Flamme im Zylinderraum entzogen sind.
Als weiterer Vorteil ergibt sich ferner, daß bei einer Wahl der gleichen Cberschneidungszeiten wie bei den üblichen Maschinen die 1.üllung der Zylinder und dadurch die Leistung der Maschine infolge der schnelleren Eröffnung des Ventilquerschnittes erhöht werden kann, ohne daß hierzu zu starke Beschleunigungen und zu hohe Beanspruchungen des Ventilantriebes in Kauf genommen werden müssen. Des weiteren kann bei entsprechender Bemessung des seitlichen Ventilspieles zwischen dem Ventilrand und der das Ventil umbebenden zylindrischen Ausnehmung des Gehäuses bzw. des Ventilsitzes die Schabwirkung der Außenkante der Ausnelimung gleichzeitig zur Beseitigung korrodierender Ansätze benutzt werden. Gleichzeitig ergibt sich durch c?ie verbesserte Dichtung des Ventils eine Erhöhung der retriebssicherlieit.
Versenkte Ventile sind an sich bekannt jedoch wurden hei den bekannten Maschinen derartige Ventile im wesentlichen dazu benutzt, uni verhältnismäßig flach anlaufende @@; ocken zur Steuerung der Ventile zu erbalten. In keinem Fall dienten dagegen die versenkten Ventile bei den bekannten Maschinen dazu, die Korrosionserscheinungen an den @-entilen bei Verwendung von bleilialtigeni Kraftstoff in Hochleistungsbrennkraftmaschinen zu verhindern.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch darge-.t@llt. E: zeigen die Abbildungen schematisch Eine Z"entilanordnung für Brennkraftinaschinen, und zwar die Abb. i mit einer axialen kerdeckung, die niedriger, und die Abb.2

i ie solche, die höher ist als der Ventilrand.

e Abb.3 zeigt die Ventilrandüberdeckung

nach den Abb. i und a in einem größeren Maßstab.
i ist der Motorzylinder, 2 ein in der Decke dieses Zvlinders angeordnetes Auslaßventil, das dein Auspuffkanal 3 beherrscht. Der Ventilteller .l. mit der Sitzfläche 5 weist einen zy-'in !_lrischen Rand 6 auf. Dieser Rand ist in einer zylindrischen Ausnehmung 7 der Zylinderdecke oder eines besonderen Einsatzes 8 mit geringem seitlichem Spiel versenkt. .
Wie Versuche ergeben haben, ist es zweckmäliig, die axiale Tiefe a. derDichtflächenüberdeckung so hoch wie den Ventiltellerrand oder auch etwas höher zu wählen. Die Tellerrandhöhe beträgt beispielsweise i bis 2,5 inm. Bei geringerer axialer Überdeckung treten die Korrosionserscheinungen an denVentilen wieder in zunehmendem Maße auf, während bei größerer Überdeckung der Ventilhub unzulässig groß wird, was sich vor allein bei schnell laufenden Maschinen auf die Leistung und die Betriebssicherheit der Maschinen in ungünstiger Weise auswirkt.
Das radiale Spiel s- zwischen der zylindrischen Dichtfläche des Ventiltellers und der zylindrischen Dichtfläche der Gehäusebohrung beträgt des weiteren, wie ebenfalls Versuche ergclien haben, zweckmäßig o,i bis o,25 mni. Bei größerem radialem Spiel wird die Abschirmwirkung der zylindrischen Dichtfläche zu gering, während bei geringerem radialem Spiel die Gefahr besteht, daß das Ventil infolge der bei den hohen Temperaturen unvermeidlichen Verziehungen sich auf den Ventilsitz aufsetzt und infolgedessen nicht mehr zum Schließen kommt bzw. in der zylindrischen DichtiU che der Gehäusebohrung oder des Z'entilsitzes klemmt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vermeidung von Besch:idigungen der Auslaßventile durch Auspuffgase in Hochleistungsbrennkraftniaschinen, die mit bleihaltigen Kraftstoffen arbeiten, gekennzeichnet durch die Vcrwendung an sich bekannter, in ihrem Sitz versenkter Ventile, welche ein Vorbeiströmen der Auspuffgase nach Freilegung des Auslaßquerschnittes in breitem Strom mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit am Auslaßventil ermöglichen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine axiale Überdeckung (a.) der zylindrischen Dichtfläche des Ventiltellers durch die zylindrische Fläche der Gehäusebohrung, die zweckmäßig so hoch wie der Ventiltellerrand oder auch etwas höher ist und beispielsweise 1 bis 2,5 mm betragen kann.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch ein radiales Spiel (r) von o, i bis 0,25 mm zwischen der zylindrischen Dichtfläche des Ventiltelters und der zylindrischen Fläche der Gehäusebohrung. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: britische Patentschriften . . . . Nr. 461862, :21 823 v. ,J. 1911; französische Patentschrift 499138; deutsche 657946.