DE3127122A1 - "PISTON COMBUSTION ENGINE WITH LIQUID-COOLED VALVE SEAT FOR THE EXHAUST VALVE" - Google Patents
"PISTON COMBUSTION ENGINE WITH LIQUID-COOLED VALVE SEAT FOR THE EXHAUST VALVE"Info
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Description
P. 5630/Wg/ISP. 5630 / Wg / IS
Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/SchweizSulzer Brothers, Aktiengesellschaft, Winterthur / Switzerland
Kolbenbrennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühltem Ventilsitz für das AuslassventilPiston internal combustion engine with liquid-cooled valve seat for the exhaust valve
Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit flüssigkeitsgekühltem Ventilsitz für das Auslassventil, wobei ein, an mindestens eine Zufuhrleitung angeschlossener, ringförmiger Kühlmittel-Verteilraum vorgesehen ist, den Bohrungen mit einem ebenfalls ringförmigen Kühlraum verbinden, von dem aus Wegführleitungen für das erwärmte Kühlmittel ausgehen.The invention relates to a piston internal combustion engine with a liquid-cooled valve seat for the outlet valve, wherein a, connected to at least one supply line, annular coolant distribution space is provided, the Connect the bores with a likewise ring-shaped cooling space, from which removal lines for the heated Running out of coolant.
Bei hochbelasteten Kolbenbrennkraftmaschinen ist es vorteilhaft, die Ventilsitze der Auslassventile zu kühlen.In the case of highly loaded piston internal combustion engines, it is advantageous to cool the valve seats of the exhaust valves.
Dafür ist beispielsweise eine Anordnung der vorstehend genannten Art bekannt (CH-PS 272 380). Neben einem möglichst guten Wärmeübergang der aus dem Ventilsitz abzuführenden Wärme auf das Kühlmittel, muss der Wärmeabfluss möglichst rotationssymmetrisch zur Ventilsitzachse erfolgen, um eine gleichmässige, zum Ventilsitz rotationssymmetrische Temperaturverteilung zu erreichen; denn eine ungleiche Temperaturverteilung im Ventilsitz führt zu Verwerfungen, durch die die Dichtheit des Ventils beeinträchtigt werden kann.For example, an arrangement of the type mentioned above is known (CH-PS 272 380). Next to you if possible Good heat transfer of the heat to be dissipated from the valve seat to the coolant, the heat dissipation must be as possible take place rotationally symmetrical to the valve seat axis to a uniform, rotationally symmetrical to the valve seat To achieve temperature distribution; because an uneven temperature distribution in the valve seat leads to distortions, which can impair the tightness of the valve.
Diese in hohem Masse rotationssymmetrische Temperaturverteilung wird bei der aus der CH-PS 272 380 bekannten Konstruktion nicht erreicht; denn bei dieser Konstruktion tritt das Kühlmittel über eine tangentiale Bohrung in den gegen den Kühlraum offenen Kühlmittelverteilraum ein undThis largely rotationally symmetrical temperature distribution is known from CH-PS 272 380 Construction not achieved; because in this design the coolant enters the via a tangential bore coolant distribution chamber open to the cooling chamber and
.3-.3-
verlässt diesen nach einmaligem Umlauf durch eine nahezu radiale Bohrung. Im Bereich der Austrittsbohrung kommt es daher zu einer Stauung des Kühlmittels und zu Toträumen in der Kühlmittelströmung. Dadurch kann im Bereich der nebeneinander liegenden Eintritts- und Austrittsleitungen eine stark unsymmetrische Temperaturverteilung entstehen, die zu einem einseitigen Verziehen des Ventilsitzes führt.leaves this after one revolution through an almost radial bore. It occurs in the area of the outlet bore therefore to a stagnation of the coolant and to dead spaces in the coolant flow. As a result, in the area of Adjacent inlet and outlet lines result in a highly asymmetrical temperature distribution, which leads to one-sided distortion of the valve seat.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bezüglich der Ventilachse rotationssymmetrische Temperaturverteilung im Ventil sitz zu verbessern, wobei zusätzlich ein guter Wärmeübergang auf das Kühlmittel sichergestellt sein soll. Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bohrungen oder Kanäle zwischen dem Kühlraum und dem Kühlmittelverteilraum als über den ganzen Umfang einer diese beiden Räume trennenden Wand verteilte Kanäle ausgebildet sind, die gegen die Radialrichtung in gleicher Richtung geneigt sind und im wesentlichen horizontal verlaufen. The object of the invention is to ensure that the temperature distribution in the valve is rotationally symmetrical with respect to the valve axis To improve the seat, whereby a good heat transfer to the coolant should also be ensured. To The present invention, this object is achieved in that the bores or channels between the cooling space and the coolant distribution space as channels distributed over the entire circumference of a wall separating these two spaces are formed which are inclined against the radial direction in the same direction and run essentially horizontally.
Der ringförmige Kühlmittelverteilraum bildet eine Art Druckkammer, aus der das Kühlmittel durch die Bohrungen hindurch in den eigentlichen Kühlraum strömt. Durch die Neigung der Bohrungen gegen die Radialrichtung wird dem in den Kühlraum einströmenden Kühlmittel ein Drall aufgezwungen, so dass im Kühlraum ein geschlossener rotierender Kühlmittelring entsteht. Dieser ist bezüglich seiner, mit der Ventilachse zusammenfallenden Achse vollkommen rotationssymmetrisch ausgebildet; er nimmt daher auch die Wärme aus dem Ventilsitz über den Umfang gleichmässig auf.The annular coolant distribution space forms a type of pressure chamber from which the coolant flows through the bores flows through it into the actual refrigerator. The inclination of the holes against the radial direction is the A swirl is imposed on the coolant flowing into the cooling space, so that a closed rotating one in the cooling space Coolant ring is created. This is perfect with respect to its axis coinciding with the valve axis rotationally symmetrical; it therefore also absorbs the heat from the valve seat evenly over the circumference.
Um eventuelle Störungen dieser Symmetrie durch einseitigen Eintritt des Kühlmittels in seinen Verteilraum oder durch seinen einseitigen Austritt aus dem Kühlraum zu vermeiden,To avoid possible disturbances of this symmetry through unilateral entry of the coolant into its distribution space or through to avoid its one-sided exit from the cold room,
kann es zweckmässig sein, wenn eine Vielzahl von Zuführleitungen zu dem Kühlmittel-Verteilraum und von Wegführleitungen aus dem Kühlmittelraum, ähnlich wie die Bohrungen oder Kanäle über den Umfang der beiden Räume verteilt, vorgesehen ist; die über den Umfang verteilten Zuführleitungen dienen gleichzeitig als Kühlbohrungen für den Zylinderdeckel.it can be useful if a large number of supply lines to the coolant distribution space and removal lines from the coolant space, similar to the way the bores or channels are distributed over the circumference of the two spaces, is provided; the supply lines distributed over the circumference also serve as cooling holes for the Cylinder cover.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittel-Verteilraum über Drosselstellen mit den Wegführleitungen direkt in Verbindung steht. Durch diese Leitungen hindurch kann unter Umständen ein Ueberangebot an Kühlmittel an dem Ventilsitz vorbeigeleitet werden; weiterhin kann diese Bypass-Verbindung als Entlüftungsleitung dienen.It is also advantageous if the coolant distribution space is directly connected to the discharge lines via throttle points Connection. Under certain circumstances, an excess of coolant at the valve seat can pass through these lines be escorted by; this bypass connection can also serve as a vent line.
Für eine intensive Kühlwirkung ist es darüberhinaus günstig, wenn der Mengenstrom des Kühlmittels, der Gesamtquerschnitt der Kanäle und das Volumen des ringförmigen Kühlraumes so aufeinander abgestimmt sind, dass eine, durch die radiale Neigung der Kanäle erzeugte Drallströmung, im Kühlraum turbulent ausgebildet ist.For an intensive cooling effect, it is also advantageous if the flow rate of the coolant is the total cross-section of the channels and the volume of the annular cooling space are coordinated so that one, through the radial Inclination of the channels generated swirl flow, is turbulent in the cooling chamber.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing.
Fig. 1 zeigt als Ausschnitt aus einem Zylinderdeckel ein Auslassventil im Längsschnitt I-I von Fig. 2;Fig. 1 shows, as a detail from a cylinder cover, an exhaust valve in longitudinal section I-I of Fig. 2;
Fig. 2 ist der Schnitt II-II von Fig. 1.FIG. 2 is section II-II from FIG. 1.
Im Zylinderdeckel 4, der den nicht weiter dargestellten Zylinder 8 nach oben abschliesst, befindet sich eine, vertikale Bohrung, in die am zylinderraumseitigen Ende 9 ein Ansatz 10 hineinragt; auf diesen stützt sich einIn the cylinder cover 4, which closes the cylinder 8 (not shown) at the top, there is a vertical bore into which a projection 10 protrudes at the end 9 on the cylinder space side; is based on this
. S. . S.
Ventilsitz 2 ab, der in einem Ventilkorb 3 gehalten ist. Der konzentrisch mit dem Ventilsitz 2 und dem Ventilkorb verlaufende Auslasskanal 11 ist durch den Teller eines Tellerventils 1 verschlossen.Valve seat 2, which is held in a valve cage 3. The one concentric with the valve seat 2 and the valve cage The outlet channel 11 running along the path is closed by the plate of a poppet valve 1.
Die Ventilsitz 2 und Ventilkorb 3 aufnehmende Bohrung im Zylinderdeckel 4 ist über einen gewissen Bereich ihrer axialen Höhe zu einem im Querschnitt dreieckigen ringförmigen Kühlmittel-Verteilraum 12 erweitert, in den, wie aus Fig. ersichtlich ist, über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Zuführleitungen 13 für das Kühlmittel von unten einmünden; die Zuführleitungen 13 bilden gleichzeitig die Kühlbohrungen für den Zylinderdeckel 4. Gegen den Zylinderraum 8 ist der Kühlmittel-Verteilraum 12 durch eine Dichtung 14 im Ventilsitz 2 abgedichtet.The valve seat 2 and valve cage 3 receiving bore in the cylinder cover 4 is over a certain area of their axial height expanded to an annular coolant distribution space 12, which is triangular in cross section, in which, as shown in FIG. It can be seen that a plurality of supply lines 13 for the coolant, distributed over the circumference, open out from below; the supply lines 13 simultaneously form the Cooling bores for the cylinder cover 4. The coolant distribution chamber 12 is opposed to the cylinder chamber 8 by a seal 14 sealed in valve seat 2.
Erfindungegemäss führen, gegen die Radialrichtung geneigt und ebenfalls über den Umfang verteilt, horizontale Bohrungen 5 für das Kühlmittel vom Kühlmittel-Verteilraum 12 in einen ringförmigen Kühlraum 6, der teilweise im Ventilkorb und teilweise im Ventilsitz 2 verläuft; wiederum über den ganzen Umfang verteilte Wegführleitungen 7 führen aus dem Kühlraum 6 zurück in den nicht dargestellten Kühler des Kühlmittelkreislaufes.In accordance with the invention, inclined against the radial direction and also distributed over the circumference, horizontal bores 5 for the coolant from the coolant distribution space 12 in an annular cooling space 6, which is partially in the valve basket and runs partially in the valve seat 2; In turn, routing lines 7 distributed over the entire circumference lead out of the Cooling space 6 back into the cooler, not shown, of the coolant circuit.
An der Spitze seines dreieckigen Querschnitts endet der Kühlmittel-Verteilraum 12 in einem zwischen Ventilkorb und Zylinderdeckel 4 gebildeten Spalt 15, den Querbohrungen 16 durch die Kühlmittel-Verteilraum 12 und Kühlraum 6 trennende Wand 17, die ein Teil des Ventilskorbs 3 ist, mit den Wegführleitungen 7 verbinden. Der Spalt 15 und die Querbohrungen 16 bilden den Kühlraum 6 kurzschliessende, mit Drosselstellen für die Strömung versehene, direkte Verbindungen vom Kühlmittel-Verteilraum 12 in die Weg-At the tip of its triangular cross-section, the coolant distribution space 12 ends in an intermediate valve cage and the cylinder cover 4, the transverse bores 16 through the coolant distribution space 12 and the cooling space 6 the separating wall 17, which is part of the valve cage 3, with the removal lines 7. The gap 15 and the transverse bores 16 form the cooling space 6 short-circuiting, with throttling points for the flow, direct connections from the coolant distribution space 12 into the path
- Jtr-- Jtr-
. 6. . 6th
führleitungen 7. Diese Verbindung dient, wie erwähnt, der Entlüftung und unter Umständen der Ableitung überschüssiger Kühlmittelmengen. Obwohl die gezeigte Konstruktion mit einem getrennten Ventilkorb 3 im Zylinderdeckel 4 fabrikatorisch zweckmässig ist, ist es ebenso möglich, den Kühlmittel-Verteilraum 12 und die Wegführleitungen 7 sowie die Bohrungen 5 direkt im Zylinderdeckel 4 vorzusehen, der in diesem Fall mit seinem Kühlsystem beispielsweise als Guss-Stück hergestellt werden kann.Guiding lines 7. As mentioned, this connection is used for venting and, under certain circumstances, for draining off excess Coolant quantities. Although the construction shown with a separate valve cage 3 in the cylinder cover 4 is a manufacturing process is expedient, it is also possible to use the coolant distribution space 12 and the removal lines 7 and the bores 5 to be provided directly in the cylinder cover 4, the in this case, it can be manufactured as a cast piece with its cooling system, for example.
Der Kühlmittel-Verteilraum 12 bildet für das Kühlmittel einen Druckraum, von dem aus es in einer Vielzahl gleichgerichteter, zur Drallerzeugung mit einer Umfangskomponente behafteter Stromfäden in den eigentlichen Kühlraum 6 eintritt. So entsteht, wie bereits geschildert, im Kühlraum 6 ein rotationssymmetrisch zur Achse 18 ausgebildeter Flüssigkeitsring aus Kühlmittel, der in einer turbulenten Strömung rotiert.und die Wärme aus dem Ventilsitz 2 abführt. The coolant distribution space 12 forms a pressure space for the coolant, from which it can be distributed in a large number of rectified, to generate a twist with a peripheral component affected stream filaments enters the actual cooling space 6. This is how, as already described, 6 is created in the cooling space a rotationally symmetrical to the axis 18 formed liquid ring of coolant, which in a turbulent Flow rotiert.und dissipates the heat from the valve seat 2.
L e e'r s e i t eL e r s e i t e
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