WO2017191272A1 - Gaswechselventil für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2017191272A1
WO2017191272A1 PCT/EP2017/060687 EP2017060687W WO2017191272A1 WO 2017191272 A1 WO2017191272 A1 WO 2017191272A1 EP 2017060687 W EP2017060687 W EP 2017060687W WO 2017191272 A1 WO2017191272 A1 WO 2017191272A1
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internal combustion
combustion engine
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Christoph Luven
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Mahle International GmbH
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    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
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    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F16K1/38—Valve members of conical shape
    • F16K1/385—Valve members of conical shape contacting in the closed position, over a substantial axial length, a seat surface having the same inclination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats

Definitions

  • the present invention relates to a gas exchange valve for an internal combustion engine with a valve body according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with at least one such
  • a generic gas exchange valve for an internal combustion engine which can be designed in particular as an outlet valve for a longitudinally purged two-stroke large diesel engine.
  • the known gas exchange valve in this case comprises a valve body having a valve stem extending along an axial valve stem axis and a valve plate adjoining the valve stem, which valve extends in the axial direction from the valve body
  • Valve stem away and with respect to the valve stem axis extending radially outwardly extends. It is between a substantially orthogonal to the
  • Valve stem formed foot surface of the valve disk and the valve stem formed a valve seat surface on the valve disk.
  • a recess is provided, in which a
  • Corrosion protection coating is arranged in the form of a first corrosion protection layer. This should in particular a reduction of a component distortion during build-up welding and the associated residual tensile stress in the
  • Valve body can be achieved.
  • valve stem is tension and pressure-resistant connected to the valve disk.
  • valve disk In the region of a continuous central opening, the valve disk has an annular contact surface for a shaft-side collar.
  • the center opening widens on the combustion chamber side of the valve disk, wherein the plate-side end of the valve stem in a this extension
  • valve stem in a form-fitting way, it is plastically expanded.
  • combustion chamber-side extension of the center opening In order to increase the connection between the valve disk and the valve stem in their durability, is the combustion chamber-side extension of the center opening and accordingly also the shape-adapted, end-side expansion of the valve stem out of round, so that thereby a positive rotation between the valve stem and the valve disc can be achieved.
  • the present invention therefore deals with the problem for a
  • Gas exchange valve of the generic type to provide an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by a better compensation of local signs of wear.
  • the present invention is based on the general idea
  • Gas exchange valve in the region of its valve seat surface softer, that is, less rigid design and thereby cause it to better invest in the valve seat or nestle and is also able to locally occurring signs of wear, especially in the field of
  • valve seat surface or a valve seat or valve seat ring to compensate.
  • the gas exchange valve according to the invention for an internal combustion engine usually for a reciprocating internal combustion engine, in this case comprises a valve body with a along an axial valve stem axis extending valve stem and an adjoining this valve stem valve plate which extends in a known manner in the axial direction away from the valve stem and with respect to the valve stem axis radially outwardly.
  • Foot surface of the valve disk at least one recess is provided.
  • this at least one recess is now arranged and designed such that the rigidity of the valve disk is locally reduced in the region of the valve seat surface. This means that not the valve disk itself is made softer, but only a local reduction of the stiffness takes place, so that the valve disc with its valve seat better against the valve seat of the
  • At least one recess it is thus possible to local
  • the at least one recess can be made together with the gas exchange valve or subsequently introduced into this, for example.
  • the gas exchange valve itself can have an integral with the valve stem valve plate or alternatively be designed as a built gas exchange valve.
  • This annular groove has a circular segment-like cross section and is either spaced from an outer edge of the foot surface of the valve disk or directly on the outer edge of the foot surface of the
  • Valve plate arranged. Regardless of the two alternatives
  • Embodiments it is possible with the annular groove according to the invention to weaken the valve disk in the region of the valve seat surface and thereby reduce its rigidity.
  • the locally reduced stiffness of the valve disk in the area of the valve seat surface makes it possible for the valve disk, with its valve seat surface, to be softer and thus better on the internal combustion engine side Applying valve seat, which in particular the compensation of local wear points or local wear areas is significantly improved.
  • the recess is formed like a spherical segment and arranged eccentrically.
  • Such an embodiment makes it possible, in particular, to compensate for locally limited signs of wear occurring only over a certain angular range.
  • eccentric and in particular not uniformly extending over the circumference recess it is necessary a
  • Gas exchange valve prevents and at the same time ensures that the local reduction of the rigidity of the valve disk at a predefined peripheral region of the same always remains associated with an associated local peripheral region of a valve seat on the internal combustion engine.
  • the present invention is further based on the general idea to equip an internal combustion engine with at least one such gas exchange valve, wherein the gas exchange valve in the closed state with its valve seat surface rests tightly on an associated valve seat of the internal combustion engine.
  • Fig. 1 a is a sectional view through an inventive
  • Fig. 1 b is a bottom view of a foot of the
  • Fig. 2b to 8b respectively associated views from below on the foot surface of the respective associated gas exchange valve.
  • a gas exchange valve 1 according to the invention for an internal combustion engine 2 has a valve body with a valve stem 3 extending along an axial valve stem axis A as well as a valve body 3
  • Valve stem 3 subsequent valve disc 4.
  • the valve disk 4 extends away from the valve stem 3 in the axial direction and widens radially outward with respect to the valve stem axis A.
  • a valve seat surface 6 is formed on the valve disk 4, wherein in this foot surface 5 of the valve disk 4 at least one recess 7 is provided.
  • the at least one recess 7 is inventively arranged and designed such that the rigidity of the valve disk 4 in the region of
  • Valve seat surface 6 locally reduced and thereby the valve disk 4 in the region of the valve seat surface 6 is softer and better to a valve seat 8 of
  • the recess 7 is formed as an annular groove 9, wherein the annular groove 9 according to FIG. 1 b directly on an outer edge 10 of the foot surface 5 of the valve disk 4 is arranged, whereas it is arranged according to the embodiment shown in Fig. 4 spaced from the outer edge 10 of the base surface 5 of the valve disk 4.
  • the valve disk 4 is made softer in the region of its valve seat surface 6, that is to say reduced in terms of stiffness and thereby able to better fit on the valve seat 8 of the internal combustion engine 2. Better means in this case usually tight.
  • this recess is also designed as a spherical segment and at the same time is arranged eccentrically.
  • the recess 7 according to FIGS. 2 and 3 does not extend uniformly over the circumference of the foot surface 5 of the valve disk 4, but is limited to a certain angular range. In such a recess 7, it is thus necessary to provide on the internal combustion engine 2, a rotation 1 1, which is a rotational movement of the gas exchange valve 1 to his
  • Valve stem A prevents and thereby ensures that the recess 7 always remains at the predetermined angular range.
  • Anti-rotation 1 1 can, for example, be realized via a corresponding valve stem guide in a known manner.
  • the two symmetrically arranged recesses 7 according to Figures 5 and 6 can in particular a
  • valve seat 8 is arranged on a valve seat ring 12 which, like the valve seat surface 6 of FIG Gas exchange valve 1, for example, may be cured in order to survive in particular the increased loads in the internal combustion engine 2 permanently harmless.
  • valve stem axis A can thus be achieved, especially on the right, a significant softening of the valve disk 4, and thus also its valve seat surface 6, whereby it fits particularly resiliently and thus particularly tightly against the valve seat 8 of the internal combustion engine 2 locally.
  • Fig. 6a can in particular right and left of the
  • Valve stem A a significant softening of the valve plate 4 and thus its valve seat surface 6 can be achieved.
  • the recesses 7 can be produced, for example, together with the manufacture of the gas exchange valve 1, wherein, of course, also subsequent processing methods or
  • Abtragvon such as etching, grinding or milling are conceivable.
  • Gas exchange valve 1 itself can have an integrally formed with the valve stem 3 valve disk 4, wherein in the valve stem 3 a
  • Valve stem bore 13 is arranged, in which, for example, coolant, in particular sodium, may be added to the valve cooling.
  • Recess 7 still a certain edge distance remains.
  • both recesses 7 are guided to the edge 10. These can be made by simple milling tools and then have a circular segment-like shape. As can be seen from FIGS. 7 and 8, of course, also very different forms of recesses can be combined with each other.
  • internal combustion engine 2 may in particular a local Valve seat wear by the reduction of the stiffness of the valve disk 4 in the region of the valve seat surface 6 are more easily compensated, which is of great advantage, since such a local valve seat wear occurs again and again, the cause of which is unknown.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gaswechselventil (1) für eine Brennkraftmaschine (2), mit einem Ventilkörper mit einem sich entlang einer axialen Ventilschaftachse (A) erstreckenden Ventilschaft (3), sowie einem sich an den Ventilschaft (3) anschließenden Ventilteller (4), der sich in axialer Richtung vom Ventilschaft (3) weg, und in Bezug auf die Ventilschaftachse (A) radial erweiternd nach außen erstreckt, wobei, zwischen einer im Wesentlichen orthogonal zur Ventilschaftachse (A) ausgebildeten Fußfläche (5) des Ventiltellers (4) und dem Ventilschaft (3), eine Ventilsitzfläche (6) am Ventilteller (4) ausgebildet ist, wobei in der Fußfläche (5) des Ventiltellers (4) zumindest eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die zumindest eine Ausnehmung (7) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Steifigkeit des Ventiltellers (4) im Bereich der Ventilsitzfläche (6) lokal reduziert ist. Hierdurch lässt sich insbesondere ein lokaler Ventilsitzverschleiß besser kompensieren.

Description

Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventilkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen
Gaswechselventil.
Aus der EP 2 743 468 A1 ist ein gattungsgemäßes Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine bekannt, welches insbesondere als Auslassventil für einen längs gespülten Zweitaktgroßdieselmotor ausgebildet sein kann. Das bekannte Gaswechselventil umfasst dabei einen Ventilkörper mit einem sich entlang einer axialen Ventilschaftachse erstreckenden Ventilschaft sowie einen sich an den Ventilschaft anschließenden Ventilteller, der sich in axialer Richtung vom
Ventilschaft weg und in Bezug auf die Ventilschaftachse radial erweiternd nach außen erstreckt. Dabei ist zwischen einer im Wesentlichen orthogonal zur
Ventilschaftachse ausgebildeten Fußfläche des Ventiltellers und dem Ventilschaft eine Ventilsitzfläche am Ventilteller ausgebildet. In der Fußfläche des Ventiltellers ist zudem eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher eine
Korrosionsschutzbeschichtung in Form einer ersten Korrosionsschutzschicht angeordnet ist. Hierdurch soll insbesondere eine Reduzierung eines Bauteilverzugs beim Auftragsschweißen und den damit verbundenen Zugeigenspannung im
Ventilkörper erreicht werden können.
Aus der DE 101 60 942 A1 ist ein gebautes Gaswechselventil für eine
Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Ventilschaft zug- und druckfest mit dem Ventilteller verbunden ist. Der Ventilteller weist im Bereich einer durchgehenden Mittenöffnung eine ringförmige Anlagefläche für einen schaftseitigen Bund auf.
Außerdem erweitert sich die Mittenöffnung auf der Brennraumseite des Ventiltellers, wobei das tellerseitige Ende des Ventilschafts in einer diese Erweiterung
formschlüssig ausfüllenden Weise plastisch aufgeweitet ist. Um die Verbindung zwischen dem Ventilteller und dem Ventilschaft in ihrer Dauerhaltbarkeit zu erhöhen, ist die brennraumseitige Erweiterung der Mittenöffnung und demgemäß auch die formangepasste, endseitige Aufweitung des Ventilschafts unrund ausgebildet, so dass dadurch eine formschlüssige Verdrehsicherung zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilteller erreicht werden kann.
Bereits seit der Umstellung auf bleifreies Benzin, das heißt auf Benzin ohne den Zusatz von Bleitetraethyl, werden üblicherweise gehärtete Ventilsitzringe und auch Gaswechselventile eingesetzt, um die durch das fehlende Bleitetraethyl ebenfalls fehlende Schmierwirkung kompensieren zu können. Mittels derartiger gehärteter Gaswechselventile bzw. gehärteter Ventilsitzringe lässt sich zwar generell die Verschleißbeständigkeit der Gaswechselventile bzw. der Ventilsitzringe erhöhen, trotzdem treten oftmals an lokalen Stellen erhöhte Verschleißerscheinungen auf, deren Ursache nicht genau bekannt ist. Für einen derartigen lokalen, das heißt flächig eng begrenzten Verschleißbereich, besteht trotz gehärteter Ventilsitzringe und gehärteter Gaswechselventile stets die Gefahr der Undichtigkeit.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein
Gaswechselventil der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine bessere Kompensation von lokalen Verschleißerscheinungen auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein
Gaswechselventil im Bereich seiner Ventilsitzfläche weicher, das heißt weniger steif auszugestalten und dadurch zu bewirken, dass sich dieses besser an den Ventilsitz anlegen bzw. anschmiegen kann und darüber hinaus in der Lage ist, lokal auftretende Verschleißerscheinungen, insbesondere im Bereich einer
Ventilsitzfläche oder eines Ventilsitzes bzw. Ventilsitzringes, zu kompensieren. Das erfindungsgemäße Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, üblicherweise für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, umfasst dabei einen Ventilkörper mit einem sich entlang einer axialen Ventilschaftachse erstreckenden Ventilschaft sowie einen sich an diesen Ventilschaft anschließenden Ventilteller, der sich in bekannter Weise in axialer Richtung vom Ventilschaft weg und in Bezug auf die Ventilschaftachse radial erweitern nach außen erstreckt. Zwischen einer im Wesentlichen orthogonal zur Ventilschaftachse ausgebildeten Fußfläche des Ventiltellers und dem Ventilschaft ist dabei eine Ventilsitzfläche bzw. ein Ventilteller ausgebildet, wobei in dieser
Fußfläche des Ventiltellers zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist nun diese zumindest eine Ausnehmung derart angeordnet und ausgebildet, dass die Steifigkeit des Ventiltellers im Bereich der Ventilsitzfläche lokal reduziert ist. Dies bedeutet, dass nicht der Ventilteller an sich weicher ausgebildet wird, sondern lediglich eine lokale Herabsetzung der Steifigkeit erfolgt, so dass sich der Ventilteller mit seiner Ventilsitzfläche besser an den Ventilsitz der
Brennkraftmaschine anlegen kann und insbesondere in der Lage ist, dort lokal auftretende Verschleißerscheinungen besser auszugleichen. Durch die
erfindungsgemäße zumindest eine Ausnehmung ist es somit möglich, lokale
Verschleißerscheinungen besser zu kompensieren und dadurch den
Verschleißwiderstand der Brennkraftmaschine insgesamt langfristig zu erhöhen. Die zumindest eine Ausnehmung kann dabei zusammen mit dem Gaswechselventil hergestellt oder aber nachträglich in dieses eingebracht werden, bspw. mittels entsprechender Abtragverfahren. Das Gaswechselventil selbst kann dabei einen einstückig mit dem Ventilschaft ausgebildeten Ventilteller aufweisen oder aber alternativ auch als gebautes Gaswechselventil ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die
Ausnehmung als ringförmige Nut ausgebildet. Diese ringförmige Nut besitzt einen kreissegmentartigen Querschnitt und ist entweder beabstandet zu einem Außenrand der Fußfläche des Ventiltellers oder direkt am Außenrand der Fußfläche des
Ventiltellers angeordnet. Unabhängig von den beiden alternativen
Ausführungsformen ist es mit der erfindungsgemäßen ringförmigen Nut möglich, den Ventilteller im Bereich der Ventilsitzfläche zu schwächen und dadurch dessen Steifigkeit zu reduzieren. Durch die lokal reduzierte Steifigkeit des Ventiltellers im Bereich der Ventilsitzfläche wird ermöglicht, dass sich der Ventilteller mit seiner Ventilsitzfläche weicher und damit besser an den brennkraftmaschinenseitigen Ventilsitz anlegt, wodurch insbesondere die Kompensation von lokalen Verschleißstellen bzw. lokalen Verschleißbereichen deutlich verbessert wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ausnehmung kugelsegmentartig ausgebildet und exzentrisch angeordnet. Durch eine derartige Ausführungsform ist es insbesondere möglich, lediglich über einen bestimmten Winkelbereich auftretende, lokal begrenzte Verschleißerscheinungen zu kompensieren. In dem Fall von exzentrisch und sich insbesondere nicht gleichmäßig über den Umfang erstreckenden Ausnehmung ist es erforderlich eine
Verdrehsicherung vorzusehen, die ein Verdrehen des zumindest einen
Gaswechselventils verhindert und zugleich sicherstellt, dass die lokale Reduzierung der Steifigkeit des Ventiltellers an einem vordefinierten Umfangsbereich desselben auch stets einem zugehörigen lokalen Umfangsbereich eines Ventilsitzes an der Brennkraftmaschine zugeordnet bleibt.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Gaswechselventil auszustatten, wobei das Gaswechselventil in geschlossenem Zustand mit seiner Ventilsitzfläche dicht auf einem zugehörigen Ventilsitz der Brennkraftmaschine aufliegt. Mit der erfindungsgemäß lokalen Reduzierung der Steifigkeit des Ventiltellers im Bereich der Ventilsitzfläche kann insbesondere auf lokale Verschleißerscheinungen des Ventilsitzes Einfluss genommen bzw. es können derartige lokale
Verschleißerscheinungen kompensiert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 a eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße
Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen
Gaswechselventil,
Fig. 1 b eine Ansicht von unten auf eine Fußfläche des
Gaswechselventils,
Fig. 2a bis 8a jeweils Schnittdarstellung entsprechend der Fig. 1 a, jedoch mit davon unterschiedlichen Ausnehmungen,
Fig. 2b bis 8b jeweils zugehörige Ansichten von unten auf die Fußfläche des jeweils zugehörigen Gaswechselventils.
Entsprechend den Fig. 1 bis 8, weist ein erfindungsgemäßes Gaswechselventil 1 für eine Brennkraftmaschine 2 einen Ventilkörper mit einem sich entlang einer axialen Ventilschaftachse A erstreckenden Ventilschaft 3 sowie einen sich an den
Ventilschaft 3 anschließenden Ventilteller 4 auf. Der Ventilteller 4 erstreckt sich dabei in axialer Richtung vom Ventilschaft 3 weg und erweitert sich in Bezug auf die Ventilschaftachse A radial nach außen. Zwischen einer im Wesentlichen orthogonal zur Ventilschaftachse A ausgebildeten Fußfläche 5 des Ventiltellers 4 und dem Ventilschaft 3 ist eine Ventilsitzfläche 6 am Ventilteller 4 ausgebildet, wobei in dieser Fußfläche 5 des Ventiltellers 4 zumindest eine Ausnehmung 7 vorgesehen ist. Die zumindest eine Ausnehmung 7 ist dabei erfindungsgemäß derart angeordnet und ausgebildet, dass sich die Steifigkeit des Ventiltellers 4 im Bereich der
Ventilsitzfläche 6 lokal reduziert und dadurch der Ventilteller 4 im Bereich der Ventilsitzfläche 6 weicher wird und sich besser an einen Ventilsitz 8 der
Brennkraftmaschine 2 anlegen bzw. anschmiegen kann. Insbesondere ist es durch derartige Ausnehmungen 7 möglich, auch eine lediglich lokal wirkende Reduzierung der Steifigkeit des Ventiltellers 4 vorzunehmen, wodurch lediglich lokal über den Umfang des Ventiltellers 4 bzw. des Ventilsitzes 8 auftretende
Verschleißerscheinungen kompensiert werden können.
Betrachtet man dabei bspw. die Ausnehmung 7 gemäß den Fig. 1 und 4, so kann man erkennen, dass in diesem Fall die Ausnehmung 7 als ringförmige Nut 9 ausgebildet ist, wobei die ringförmige Nut 9 gemäß der Fig. 1 b direkt an einem Außenrand 10 der Fußfläche 5 des Ventiltellers 4 angeordnet ist, wogegen sie gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform beabstandet zum Außenrand 10 der Fußfläche 5 des Ventiltellers 4 angeordnet ist. Beiden Ausführungsformen ist dabei jedoch gemein, dass der Ventilteller 4 im Bereich seiner Ventilsitzfläche 6 weicher gemacht wird, das heißt bezüglich der Steifigkeit reduziert und dadurch in die Lage versetzt wird, sich besser an den Ventilsitz 8 der Brennkraftmaschine 2 anzulegen. Besser heißt in diesem Fall üblicherweise dicht.
Betrachtet man die gemäß der Fig. 2, 3, 5 und 6 dargestellte Ausnehmung(en) 7, so ist erkennbar, dass diese ebenfalls kugelsegmentartig ausgebildet und zugleich exzentrisch angeordnet ist/sind. Im Unterschied zu den Ausnehmungen 7 gemäß den Fig. 1 und 4 erstreckt sich jedoch die Ausnehmung 7 gemäß den Fig. 2 und 3 nicht gleichmäßig über den Umfang der Fußfläche 5 des Ventiltellers 4, sondern ist auf einen bestimmten Winkelbereich begrenzt. Bei einer derartigen Ausnehmung 7 ist es somit erforderlich, an der Brennkraftmaschine 2 eine Verdrehsicherung 1 1 vorzusehen, welche eine Drehbewegung des Gaswechselventils 1 um seine
Ventilschaftachse A verhindert und dadurch gewährleistet, dass die Ausnehmung 7 stets an dem zuvor festgelegten Winkelbereich verbleibt. Eine derartige
Verdrehsicherung 1 1 kann bspw. über eine entsprechende Ventilschaftführung in bekannter Weise realisiert werden. Mit den beiden symmetrisch angeordneten Ausnehmungen 7 gemäß den Figuren 5 und 6 kann insbesondere einem
Zylinderkopfverzug entgegen gewirkt werden.
Betrachtet man die Fig. 1 a bis 8a weiter, so kann man erkennen, dass der Ventilsitz 8 an einem Ventilsitzring 12 angeordnet ist, der ebenso wie die Ventilsitzfläche 6 des Gaswechselventils 1 bspw. gehärtet sein kann, um insbesondere die erhöhten Belastungen in der Brennkraftmaschine 2 dauerhaft schadlos zu überstehen.
Betrachtet man die Ausnehmungen 7 gemäß den Fig. 3a, 3b und 6b, so kann man erkennen, dass diese von der Fußfläche 5 aus gesehen, das heißt in diesem Fall von unten aus gesehen, eine kreisförmige Gestalt aufweist und den Ventilteller 4 in diesem Bereich erheblich hinsichtlich seiner Steifigkeit und Festigkeit schwächt. Gemäß der Fig. 3a kann somit insbesondere rechts der Ventilschaftachse A eine deutliche Verweichlichung des Ventiltellers 4 und damit auch dessen Ventilsitzfläche 6 erreicht werden, wodurch sich diese lokal an dieser Stelle besonders nachgiebig und damit auch besonders dicht an den Ventilsitz 8 der Brennkraftmaschine 2 anschmiegt. Gemäß der Fig. 6a kann insbesondere rechts und links der
Ventilschaftachse A eine deutliche Verweichlichung des Ventiltellers 4 und damit auch dessen Ventilsitzfläche 6 erreicht werden. Hergestellt werden können die Ausnehmungen 7 bspw. zusammen mit dem Herstellen des Gaswechselventils 1 , wobei selbstverständlich auch nachträgliche Bearbeitungsverfahren bzw.
Abtragverfahren, wie Ätzen, Schleifen oder Fräsen denkbar sind. Das
Gaswechselventil 1 selbst kann dabei einen einstückig mit dem Ventilschaft 3 ausgebildeten Ventilteller 4 aufweisen, wobei im Ventilschaft 3 eine
Ventilschaftbohrung 13 angeordnet ist, in welcher bspw. Kühlmittel, insbesondere Natrium, zur Ventilkühlung aufgenommen sein kann.
Bei den Ausnehmungen 7 gemäß den Figuren 7 und 8 fällt auf, dass bei Fig. 7b die die rechte Ausnehmung 7 bis an den Rand 10 reicht, während bei der linken
Ausnehmung 7 noch ein gewisser Randabstand verbleibt. Bei den Ausnehmungen gemäß den Fig. 8a und b sind beide Ausnehmungen 7 bis an den Rand 10 geführt. Diese können durch einfache Fräswerkzeuge hergestellt werden und haben dann eine kreissegmentartige Form. Wie aus den Fig. 7 und 8 erkennbar ist, können selbstverständlich auch unterschiedlichste Formen von Ausnehmungen miteinander kombiniert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Gaswechselventil 1 und der zugehörigen
erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2 kann insbesondere ein lokaler Ventilsitzverschleiß durch die Reduzierung der Steifigkeit des Ventiltellers 4 im Bereich der Ventilsitzfläche 6 leichter kompensiert werden, was von großem Vorteil ist, da ein derartiger lokaler Ventilsitzverschleiß immer wieder auftritt, dessen Ursache jedoch unbekannt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Gaswechselventil (1 ) für eine Brennkraftmaschine (2), mit einem Ventilkörper mit einem sich entlang einer axialen Ventilschaftachse (A) erstreckenden Ventilschaft
(3) , sowie einem sich an den Ventilschaft (3) anschließenden Ventilteller (4), der sich in axialer Richtung vom Ventilschaft (3) weg, und in Bezug auf die Ventilschaftachse (A) radial erweiternd nach außen erstreckt, wobei, zwischen einer im Wesentlichen orthogonal zur Ventilschaftachse (A) ausgebildeten Fußfläche (5) des Ventiltellers
(4) und dem Ventilschaft (3), eine Ventilsitzfläche (6) am Ventilteller (4) ausgebildet ist, wobei in der Fußfläche (5) des Ventiltellers (4) zumindest eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Ausnehmung (7) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Steifigkeit des Ventiltellers (4) im Bereich der Ventilsitzfläche (6) lokal reduziert ist.
2. Gaswechselventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (7) als ringförmige Nut (9) ausgebildet ist.
3. Gaswechselventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ringförmige Nut (9) beabstandet zu einem Außenrand (10) der Fußfläche
(5) des Ventiltellers (4) angeordnet ist.
4. Gaswechselventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Nut (9) an einem Außenrand (10) der Fußfläche (5) des Ventiltellers (4) angeordnet ist.
5. Gaswechselventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (7) kugelsegmentartig ausgebildet und exzentrisch angeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine (2) mit zumindest einem Gaswechselventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem zugehörigen Ventilsitz (8), auf welchem das Gaswechselventil (1 ) in geschlossenem Zustand mit seiner
Ventilsitzfläche (6) dicht aufliegt.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verdrehsicherung (1 1 ) vorgesehen ist, die ein Verdrehen des zumindest einen Gaswechselventils (1 ) um seine Ventilschaftachse (A) verhindert.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilsitz (8) an einem Ventilsitzring (12) angeordnet ist.
PCT/EP2017/060687 2016-05-04 2017-05-04 Gaswechselventil für eine brennkraftmaschine Ceased WO2017191272A1 (de)

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