DE112019005122T5

DE112019005122T5 - Ventilsitzring für motor mit doppelballiger sitzoberfläche, profiliert zum begrenzen des ventilrückgangs

Info

Publication number: DE112019005122T5
Application number: DE112019005122.9T
Authority: DE
Inventors: Ashwin Hattiangadi; Rong Qu; Sanjay Kumar; Kevin D. YODER
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2021-06-24
Also published as: GB2593995B; CN112955633B; US10934899B2; WO2020102139A1; CN112955633A; GB2593995A; GB202107684D0; DE112019005122T8; US20200149441A1

Abstract

Ein Ventilsitzring (38) für ein Gaswechselventil (24), das den Gaswechsel eines Zylinders (16) steuert, beinhaltet einen Ringkörper (40) mit einer inneren Umfangsoberfläche (52), einer äußeren Umfangsoberfläche (56) und einer Ventilsitzoberfläche (59), die aufgebaut ist, um das Gaswechselventil (24) in einer geschlossenen Position zu kontaktieren, und die profiliert ist, um den Ventilrückgang davon zu begrenzen. Die Ventilsitzoberfläche (59) beinhaltet eine Anordnung von linearen Segmenten und gekrümmten Segmenten, die Kronen (64) ausbilden, um das Gaswechselventil (24) bei unterschiedlichen Verschleißzuständen zu kontaktieren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Motorventile und zugeordneter Hardware, und insbesondere auf einen Motorventilsitzring für ein Auslassventil oder ein Einlassventil, der profiliert ist, um den Ventilrückgang zu begrenzen.
Stand der Technik
Gaswechselventile werden in Verbrennungsmotoren verwendet, um die Fluidverbindungen zwischen dem Zylinder und einer Zufuhr von Ansaugluft oder Ansaugluft und anderen Gasen wie rückgeführtem Abgas oder zwischen dem Zylinder und einem Abgaskrümmer zum Ausstoßen von Verbrennungsprodukten während des Betriebs zu steuern. Es sind Gestaltungen bekannt, bei denen jedem Zylinder in einem Motor ein einzelnes Einlassventil und ein einzelnes Auslassventil zugeordnet sind, sowie Gestaltungen, bei denen jedem Zylinder mehrere Gaswechselventile jedes jeweiligen Typs zugeordnet sind. Eine Nockenwelle, die typischerweise mit halber Motordrehzahl gedreht wird, ist mit Ventilaushebern, Brücken, Kipphebeln und/oder anderen Geräten zum Steuern des Öffnens und des Schließens von Gaswechselventilen zu geeigneten Motorzeitpunkten gekoppelt.
Gaswechselventile werden aus dem Kontakt mit dem Motorkopf oder einem Ventilsitzring innerhalb des Motorkopfes heraus und in Kontakt mit diesem gebracht, um ihre Öffnungs- und Schließvorgänge zu bewirken. Gaswechselventile können mit erheblichen mechanischen Kräften zwischen ihrer offenen und geschlossenen Position bewegt werden. Die Umgebung im Zylinder ist Verbrennungstemperaturen von mehreren hundert Grad und relativ hohen Drücken zugeordnet. Diese und andere Faktoren tragen dazu bei, dass die Betriebsbedingungen für Gaswechselventile recht rau sind. Es wurde beobachtet, dass Gaswechselventile und Ventilsitze oder Ventilsitzringe im Laufe der Zeit ein Phänomen aufweisen können, das als Ventilrückgang bekannt ist. Im Laufe der Lebensdauer eines Motors oder zwischen den Dienstintervallen können die Kontakte zwischen einem Gaswechselventil und seinem Ventilsitz in die Millionen oder möglicherweise sogar Milliarden gehen. Die rauen Bedingungen und die große Anzahl von Stößen können dazu führen, dass Material, aus dem das Gaswechselventil und/oder der Ventilsitz ausgebildet ist, sich abnutzt und/oder verformt, sodass sich das Ventil weiter als gewünscht zu dem oder in den Motorkopf „zurückzieht“. Wenn der Ventilsitzrückgang stark genug wird, kann der Betrieb oder die Leistung des Motors beeinträchtigt werden, was manchmal eine sogenannte Überholung des oberen Endes vorzeitig erforderlich macht. Ingenieure haben mit einer Vielzahl verschiedener Techniken experimentiert, um das Ausmaß und die Auswirkungen von Ventilsitzrückgang und anderen Ventilverschleißmustern zu mildern. Eine Strategie, die offensichtlich darauf abzielt, die Außendurchmesserseite eines Ventilsitzes vor lokalem Verschleiß zu schützen, ist in der japanischen Patentanmeldung, Nr. JP8270417A dargelegt. Gemäß der '417-Referenz liegt eine konvexe Oberfläche, die sich in Richtung einer Sitzoberfläche eines Ventilsitzes wölbt, an der Sitzoberfläche eines Ventilsitzes an, um lokale Verschleißprobleme zu beheben.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einem Aspekt beinhaltet ein Verbrennungsmotor ein Motorgehäuse mit einem Zylinderblock, in dem ein Zylinder ausgebildet ist, und einem Motorkopf, der mit dem Zylinderblock gekoppelt ist und der eine darin ausgebildete Gaswechselleitung aufweist. Ein Ventilsitzring ist wenigstens teilweise innerhalb des Motorkopfes positioniert und definiert eine Ventilsitz-Mittelachse. Der Verbrennungsmotor beinhaltet ferner ein Gaswechselventil mit einem Ventilteller, der eine äußere Ventilsitzfläche und eine innere Ventilsitzfläche aufweist, wobei das Gaswechselventil zwischen einer geschlossenen Ventilposition, in der die innere Ventilsitzfläche den Ventilsitzring berührt, und einer offenen Ventilposition beweglich ist. Der Ventilsitzring beinhaltet eine erste axiale Endoberfläche, die dem Zylinder zugewandt ist, eine zweite axiale Endoberfläche, eine innere Umfangsoberfläche, die eine Öffnung für die Fluidverbindung zwischen dem Zylinder und der Gaswechselleitung definiert, eine äußere Umfangsoberfläche und eine Ventilsitzoberfläche, die sich zwischen der ersten axialen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche erstreckt. Die Ventilsitzoberfläche ist profiliert, um den Ventilrückgang zu begrenzen, und beinhaltet im Profil ein äußeres lineares Segment, das an die erste axiale Endoberfläche angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment, das an das äußere lineare Segment angrenzt und eine erste Krone ausbildet, die von dem Gaswechselventil in einem frühen Verschleißzustand kontaktiert wird, ein inneres lineares Segment, das an das äußere gekrümmte Segment angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment, das an das innere lineare Segment angrenzt und eine zweite Krone ausbildet, die von dem Gaswechselventil in einem späteren Verschleißzustand kontaktiert wird.
In einem anderen Aspekt beinhaltet ein Ventilsitzring für ein Gaswechselventil, das in einem Verbrennungsmotor einen Gaswechsel eines Zylinders steuert, einen ringförmigen Ringkörper, der eine Ventilsitz-Mittelachse definiert, die sich zwischen einer ersten axialen Endoberfläche, die aufgebaut ist, um dem Zylinder in dem Verbrennungsmotor zugewandt zu sein, und einer zweiten axialen Endoberfläche erstreckt. Der ringförmige Ringkörper weist eine innere Umfangsoberfläche, die eine Öffnung definiert, die aufgebaut ist, um den Zylinder mit einer Gaswechselleitung in einem Motorkopf fluidisch verbindet, und die eine konische Öffnung in einer Richtung des zweiten axialen Endes aufweist, eine äußere Umfangsoberfläche, die eine zylindrische Form aufweist und in einem gleichmäßigen Abstand von der Ventilsitz-Mittelachse angeordnet ist, und eine Ventilsitzoberfläche auf, die sich zwischen der ersten axialen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche erstreckt. Die Ventilsitzoberfläche jedes der mehreren Ventilsitzringe ist aufgebaut, um das Gaswechselventil in einer geschlossenen Position zu kontaktieren, und ist profiliert, um den Ventilrückgang des Gaswechselventils zu begrenzen. Die Ventilsitzoberfläche beinhaltet im Profil ein äußeres lineares Segment, das an die erste axiale Endoberfläche angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment, das an das äußere lineare Segment angrenzt und eine erste Krone zum Kontaktieren des Gaswechselventils in einem frühen Verschleißzustand ausbildet, ein inneres lineares Segment, das an das äußere gekrümmte Segment angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment, das an das innere lineare Segment angrenzt und eine zweite Krone zum Kontaktieren des Gaswechselventils in einem späterem Verschleißzustand ausbildet.
In einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Motorkopfbaugruppe für einen Verbrennungsmotor einen Motorkopf mit einer Mehrzahl von darin ausgebildeten Gaswechselleitungen und einer Mehrzahl von Ventilsitzringen für eine Mehrzahl von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors. Jeder der Ventilsitzringe ist wenigstens teilweise innerhalb des Motorkopfes positioniert und definiert eine Ventilsitz-Mittelachse, die sich zwischen einer ersten axialen Endoberfläche und einer zweiten axialen Endoberfläche erstreckt. Jeder der Mehrzahl von Ventilsitzringen weist ferner eine innere Umfangsoberfläche, die eine Öffnung definiert, die aufgebaut ist, um den Zylinder mit der entsprechenden Gaswechselleitung fluidisch zu verbinden, eine äußere Umfangsoberfläche und eine Ventilsitzoberfläche auf, die sich zwischen der entsprechenden ersten axialen Endoberfläche und der inneren Umfangsoberfläche erstreckt. Die Ventilsitzoberfläche ist aufgebaut, um das entsprechende Gaswechselventil an einer geschlossenen Position zu berühren, und beinhaltet im Profil ein äußeres lineares Segment, das an die erste axiale Endoberfläche angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment, das an das äußere lineare Segment angrenzt und eine erste Krone zum Kontaktieren des entsprechenden Gaswechselventils in einem frühen Verschleißzustand ausbildet, ein inneres lineares Segment, das an das äußere gekrümmte Segment angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment, das an das innere lineare Segment angrenzt und eine zweite Krone zum Kontaktieren des entsprechenden Gaswechselventils in einem späterem Verschleißzustand ausbildet.
Figurenliste

1 ist eine seitenperspektivische schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine bildliche Darstellung eines Ventilsitzringes gemäß einer Ausführungsform;
3 ist eine Schnittansicht durch den Ventilsitzring von 2;
4 ist ein Konzeptschaubild, das die strukturellen Eigenschaften eines Ventilsitzringes und eines Gaswechselventils gemäß einer Ausführungsform darstellt;
5 ist eine seitenperspektivische schematische Ansicht von Abschnitten eines Gaswechselventils und eines Ventilsitzringes gemäß einer Ausführungsform;
6 ist eine Detailansicht, genommen aus Kreis 6 von 5;
7 ist eine Detailansicht, genommen aus Kreis 7 von 6;
8 ist eine seitenperspektivische schematische Ansicht von Abschnitten eines Gaswechselventils und eines Ventilsitzringes gemäß einer anderen Ausführungsform;
9 ist eine Detailansicht, genommen bei Kreis 9 von 8; und
10 ist eine Detailansicht, genommen bei Kreis 10 von 9.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform gezeigt, der ein Motorgehäuse 12 mit einem Zylinderblock 14 mit einem darin ausgebildeten Zylinder 16 beinhaltet. Der Verbrennungsmotor 10 (im Folgenden „Motor 10“) könnte ein beliebiger Motor aus einer Vielzahl von Motoren sein, einschließlich eines Dieselmotors mit Eigenzündung, eines Benzinmotors mit Fremdzündung, eines Motors mit gasförmigem Kraftstoff, der aufgebaut ist, um mit einem bei Standardtemperatur und -druck gasförmigen Kraftstoff betrieben zu werden, eines Zweistoffmotors oder noch eines anderen. Bei einer Anwendung mit einem Dieselmotor mit Eigenzündung, wie einem Dieselmotor mit Direkteinspritzung, könnten geeignete Kraftstoffe Dieseldestillatkraftstoff, Biodiesel, Mischungen davon oder noch andere Kraftstoffe beinhalten. Ein Motorkopf 18 ist mit dem Zylinderblock 14 gekoppelt und weist eine erste Gaswechselleitung 20 und eine zweite Gaswechselleitung 120 auf, die darin ausgebildet sind. Die Gaswechselleitungen 20 und 120 könnten jeweils eine Einlassleitung, die aufgebaut ist, um einen Einlasskrümmer fluidisch zu verbinden, oder eine Auslassleitung sein, die aufgebaut ist, um mit einem Abgaskrümmer verbunden zu werden. In einer praktischen Umsetzungsstrategie ist die Gaswechselleitung 20 eine Einlassleitung und die Gaswechselleitung 120 eine Abgasleitung.
Ein Kolben 32 ist innerhalb des Zylinders 16 zwischen einer unteren Totpunktposition und einer oberen Totpunktposition beweglich und ist über eine Kolbenstange 34 auf eine allgemein übliche Weise mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Motor 10 könnte eine beliebige Anzahl von Zylindern beinhalten, die in einer beliebigen geeigneten Konfiguration angeordnet sind, wie in einer V-Konfiguration, einer Reihenkonfiguration oder noch einer anderen. Der Motorkopf 18 könnte einen monolithischen Motorkopf beinhalten, der mit allen einer Mehrzahl von Zylindern in dem Motor 10 verbunden ist, oder er könnte einer einer Mehrzahl von separaten Motorkopfbereichen sein, die jeweils weniger als allen Zylindern in dem Motor 10 zugeordnet sind. Der Motor 10 beinhaltet ferner ein erstes Gaswechselventil 24 und ein zweites Gaswechselventil 124. Das Gaswechselventil 24, einschließlich der Aspekte seines Aufbaus und seines Betriebs, wird hierin in der Einzahl besprochen, es ist jedoch zu verstehen, dass die Beschreibung des Gaswechselventils 24 analog auf alle anderen Gaswechselventile innerhalb des Motors 10 angewendet werden kann, sofern nicht anders angegeben. Wie aus der folgenden Beschreibung weiter ersichtlich wird, gibt es gewisse Unterschiede zwischen dem Gaswechselventil 24 und dem Gaswechselventil 124, die auf die unterschiedlichen Funktionen des Steuerns des Ansauggaswechsels und des Abgaswechsels zugeschnitten sind. Das Gaswechselventil 24 ist mehr oder weniger vertikal in Bezug auf eine Richtung der Hin- und Herbewegung des Kolbens 32 ausgerichtet gezeigt, es sollte jedoch ebenso gewürdigt werden, dass hierin ebenso andere Konfigurationen wie Gaswechselventile in diagonalen Ausrichtungen in Betracht gezogen werden. Das Gaswechselventil 24 beinhaltet ebenso einen Schaft 28, der mit einem Ventilkopf 26 verbunden ist. Eine Ventilbrücke 30 oder ähnliches kann mit dem Gaswechselventil 24 gekoppelt werden, sodass das Gaswechselventil 24 zusammen mit einem anderen Gaswechselventil (nicht gezeigt) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegt werden kann, wie als Reaktion auf die Drehung einer Nockenwelle und die Bewegung eines Kipphebels, einer Ventilausheberbaugruppe und/oder anderer Geräte. Eine Rückstellfeder 36 ist mit dem Gaswechselventil 24 auf eine allgemein übliche Weise gekoppelt.
Der Motor 10 beinhaltet ferner eine Motorkopfbaugruppe, die aus dem Motorkopf 18 und einer Mehrzahl von Ventilsitzringen 38 und 138 ausgebildet ist, die den Gaswechselventilen 24 beziehungsweise 124 zugeordnet sind. Das Gaswechselventil 24 und analog dazu das Gaswechselventil 124 ist zwischen einer geschlossenen Ventilposition und einer offenen Ventilposition beweglich. In der geschlossenen Ventilposition berührt eine innere Ventilsitzfläche 46 den Ventilsitzring 38, während das Gaswechselventil 124 den Ventilsitzring 138 berührt. In der geschlossenen Stellung ist der Zylinder 16 für die Fluidkommunikation mit den entsprechenden Gaswechselleitungen 20 und 120 gesperrt. In der offenen Ventilposition besteht eine Fluidkommunikation. Eine äußere Ventilsitzfläche 44 oder Verbrennungsfläche ist zu dem Zylinder 16 hin ausgerichtet. Wie ebenso aus der folgenden Beschreibung weiter ersichtlich wird, sind der Ventilsitzring 38 und der Ventilsitzring 138 zusammen mit den entsprechenden Gaswechselventilen 24 und 124 aufgebaut, um die Art des Ventilrückgangs im Laufe einer Lebensdauer oder eines Wartungsintervalls des Motors 10 zu verlangsamen und zu verändern.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird der Ventilsitzring 38 detaillierter gezeigt. Es wird verstanden, dass sich die Beschreibung bestimmter Merkmale des Ventilsitzringes 38 auf analoge Merkmale des Ventilsitzringes 138 bezieht, sofern nicht anders angegeben. Der Ventilsitzring 38 beinhaltet einen ringförmigen, einteiligen Ringkörper 40, der wenigstens teilweise innerhalb des Motorkopfs 18 positioniert ist und eine Ventilsitz-Mittelachse 42 definiert. Der Ringkörper 40 kann gegossen und gefertigt und aus einem Stahl, wie einem hochlegierten gehärteten Stahl oder Werkzeugstahl, ausgebildet werden. Der Ventilsitzring 38 beinhaltet ferner eine erste axiale Endoberfläche 48, die dem Zylinder 16 zugewandt ist, eine zweite axiale Endoberfläche 50, eine innere Umfangsoberfläche 52, die eine Öffnung 54 definiert, die fluidisch zwischen Zylinder 16 und Gaswechselleitung 20 positioniert werden soll, um diese fluidisch zu verbinden, eine äußere Umfangsoberfläche 56 und eine Ventilsitzoberfläche 59, die sich zwischen der ersten axialen Endoberfläche 48 und der inneren Umfangsoberfläche 52 erstreckt. Die Ventilsitz-Mittelachse 42 erstreckt sich zwischen der ersten axialen Endoberoberfläche 48 und der zweiten axialen Endoberoberfläche 50. Es ist ferner ersichtlich, dass die innere Umfangsoberfläche 52 eine konische Öffnung in einer Richtung der zweiten axialen Endoberfläche 50 aufweist. Die äußere Umfangsoberoberfläche 56 weist eine zylindrische Form auf und kann sich in einem gleichmäßigen Abstand von der Ventilsitz-Mittelachse 42 befinden. In einer Umsetzung ist der Ventilsitzring 38 „trocken“, das heißt es wird keine zusätzliche Kühlung über Motorkühlmittel oder ähnliches eingesetzt. Die äußere Umfangsoberfläche 56 kann ununterbrochen an dem Motorkopf 18 anliegen, sodass, wenn der Ventilsitzring 38 für den Dienst innerhalb des Motorkopfs 18 positioniert wird, wie durch eine Übergangspassung, kein rückseitiger Kühlhohlraum oder ein anderer ausgebildeter Hohlraum entsteht, der eine flüssige Kühlung des Ventilsitzringes 38 bereitstellt. Zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 56 und der zweiten axialen Endoberfläche 50 erstreckt sich eine Fase 49. Es ist ebenso zu beachten, dass die innere Umfangsoberfläche 52 einen zylindrischen Bereich 53, der konzentrisch zu der äußeren Umfangsoberfläche 56 ist, und einen konischen Abschnitt 55 aufweist, der den Konus ausbildet.
Unter Bezugnahme auf 4, ist ebenso ein Konzeptschaubild gezeigt, das weitere Merkmale des Ventilsitzringes 38 darstellt. In der Darstellung von 4 sind einige dieser Merkmale übertrieben dargestellt, da sie in einer maßstabsgetreuen technischen Zeichnung nur schwer zu erkennen sind. Im Hinblick auf die weitere Erläuterung hierin wird gewürdigt, dass bestimmte Merkmale des Ventilsitzringes 38 und des Ventilsitzringes 138 Variationen bestimmter Kernprinzipien darstellen, für die herausgefunden wurde, dass sie sowohl für Einlass- als auch für Auslassventile in wenigstens bestimmten Anwendungen anwendbar sind. Daher kann die Konzeptdarstellung in 4 derart verstanden werden, dass sie Merkmale jedes der Ventilsitzringe 38 oder 138 sowie von allen anderen hierin betrachteten Ausführungsformen darstellt. Es wird daran erinnert, dass der Ventilsitzring 38 aufgebaut ist, um das Fortschreiten bestimmter Verschleißarten, die aus dem Kontakt zwischen einem Ventil und einem Ventilsitz im Laufe der Zeit resultieren, zu verlangsamen oder zu beeinflussen. Der Ventilsitzring 38 beinhaltet die Ventilsitzoberoberfläche 59, die sich, wie vorstehend erläutert, zwischen der ersten axialen Endoberoberfläche 48 und der inneren Umfangsoberoberfläche 52 erstreckt. Die Ventilsitzoberfläche 59 kann profiliert werden, um den Ventilrückgang zu begrenzen, und beinhaltet im Profil ein äußeres lineares Segment 60, das an die erste axiale Endoberfläche 48 angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment 62, das an das äußere linearen Segment 60 angrenzt, ein inneres lineares Segment 66, das an das äußere gekrümmte Segment 62 angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment 68, das an das innere lineare Segment 66 angrenzt. Das äußere gekrümmte Segment 62 bildet eine erste Krone 64 aus, die in einem frühen Verschleißzustand von dem Gaswechselventil 24 kontaktiert wird, und das innere gekrümmte Segment 68 bildet eine zweite Krone 70 aus, die in einem späteren Verschleißzustand von dem Gaswechselventil 24 kontaktiert wird. Der Erstkontakt bei der ersten Inbetriebnahme des Ventilsitzringes 38 und des Gaswechselventils 24 kann an einem Kontaktband zwischen der inneren Ventilsitzoberfläche 46 und der ersten Krone 64 auftreten. Wenn sich die jeweiligen Komponenten verformen und verschleißen, können sie von einem frühen Verschleißzustand, in dem die Komponenten ein zwischen der inneren Ventiloberfläche 46 und der ersten Krone 64 ausgebildetes Band mit Linienkontakt oder nahezu Linienkontakt aufweisen, in einen vollflächigen Kontakt, in dem die innere Ventiloberfläche 46 parallel zu einem Teil des äußeren gekrümmten Segments 62 und des inneren linearen Segments 66 verläuft und mit diesen vollständig in Kontakt steht, und in einen noch späteren Verschleißzustand übergehen, in dem der vollflächige Kontakt aufrechterhalten wird, jedoch ebenso in Kontakt mit der zweiten Krone 70 übergeht. Es sollte gewürdigt werden, dass der Begriff „früher Verschleißzustand“ und der Begriff „späterer Verschleißzustand“ hierin in Beziehung zueinander verwendet werden, was nicht unbedingt bedeutet, dass „früh“ Neues in Betracht zieht und „später“ Altes in Betracht zieht, obwohl solche Begriffe in einem konkreten Fall zutreffen könnten. Wie vorstehend angedeutet, lassen sich die in 4 dargestellten Grundprinzipien bezüglich der Profilierung der Ventilsitzoberfläche 59 auf eine Reihe von verschiedenen Ausführungsformen anwenden, von denen einige zusätzliche strukturelle Einzelheiten aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird eine Ansicht von Teilen des Ventilsitzringes 38, der einen Einlassventilsitzring beinhalten kann, und des Ringkörpers 40 gezeigt, der in Kontakt mit einem Teil des Gaswechselventils 24/Ventilkopfes 26 gezeigt ist. In der Darstellung von 5 ist ersichtlich, dass die innere Ventilsitzfläche 46 in einem Ventilwinkel 74 relativ zu einer Ebene 72 ausgerichtet ist, die senkrecht zu der Ventilsitz-Mittelachse 42 ausgerichtet ist. Das innere lineare Segment 66 ist in einem Sitzwinkel 76 relativ zu der Ebene 72 ausgerichtet, der größer als der Ventilwinkel 74 ist. Ein Interferenzwinkel 78 wird durch die innere Ventilsitzfläche 46 und das innere lineare Segment 66 ausgebildet, und ein Spiel 80 wird zwischen der inneren Ventilsitzfläche 46 und dem inneren linearen Segment 66 ausgebildet. Der Ventilwinkel 74 kann von dem Sitzwinkel 76 um etwa 0,4° bis etwa 0,6° abweichen. Der Sitzwinkel 76 kann von etwa 20° bis etwa 30° betragen und der Sitzwinkel 76 kann in einer praktischen Umsetzung etwa 20° betragen. Der Interferenzwinkel 78 kann etwa 0,37° betragen. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „etwa“ im Zusammenhang mit der konventionellen Rundung auf eine gleichbleibende Anzahl signifikanter Stellen zu verstehen. Dementsprechend bedeutet „etwa 20“ von 19,5 bis 20,4, bedeutet „etwa 19,5“ von 19,45 bis 19,54 und so weiter.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 kann ein zweites Spiel 90 zwischen der inneren Ventilsitzfläche 46 und dem äußeren gekrümmten Segment 62 ausgebildet werden und erstreckt sich radial nach außen gerichtet und axial nach außen gerichtet von einem Kontaktband, das in dem frühen Verschleißzustand ungefähr wie abgebildet zwischen der inneren Ventilsitzfläche 46 und der ersten Krone 64 ausgebildet wird. Es wird daran erinnert, dass das anfängliche Kontaktband eine ringförmige Form aufweisen kann und im Wesentlichen ein Linienkontaktmuster sein kann, es wird jedoch erwartet, dass es sich bei einem frühen Einbruch beginnt, sich zu einem Flächenkontaktmusters zu verändern. Eine Größe des zweiten Spiels 90 kann eine Zuwendungslänge 92, die etwa 0,1 Millimeter beträgt, zwischen der inneren Ventilsitzfläche 46 und dem äußeren gekrümmten Segment 62 der Ventilsitzoberfläche 59 beinhalten. Die Zuwendungslänge 92 kann als der Abstand von dem Kontaktband zu einer äußeren Kante der des Ventilkopfes 26 verstanden werden. Der Begriff „axial nach innen gerichtet“, wie er hierin verwendet wird, sollte so verstanden werden, dass er eine Richtung bezeichnet, die entlang der Ventilsitz-Mittelachse 42 zu einem Mittelpunkt eines Liniensegments der Achse 42 verläuft, das einer vollständigen axialen Längenabmessung des Ventilsitzringes 38 entspricht. „Axial nach außen gerichtet“ bedeutet eine entgegengesetzte Richtung, weg von diesem Mittelpunkt. „Radial nach innen gerichtet“ und „radial nach außen gerichtet“ sind allgemein gebräuchliche Begriffe. Ein weiterer Winkel 94 kann zwischen dem äußeren linearen Segment 60 und dem inneren linearen Segment 66 ausgebildet werden und kann etwa 5° betragen. Ein Kantenabstand ist bei 96 gezeigt und zeigt einen Spaltabstand zu dem äußeren gekrümmten Segment 62 an einer äußeren Kante der inneren Ventilsitzfläche 46 an und kann etwa 0,00056 Millimeter betragen. Ebenso in 5 ist eine volle Sitzbreitenabmessung 84 oder die theoretische Sitzbreite des Ventilsitzringes 38, die mit fortschreitendem Verschleiß zwischen den Komponenten letztendlich verfügbar werden kann, im Vergleich zu einer Flächenkontaktbreite gezeigt, die bei anfänglichem vollständigem Flächenkontakt erreicht wird. Die Flächenkontaktbreite ist mit 82 gezeigt und konnte nach dem frühen Einbruch beobachtet werden. In einer Umsetzung könnte die volle Sitzbreitenabmessung 84 etwa 4,7 Millimeter betragen. Die Flächenkontaktbreite 82 kann in der Ausführungsform von 5 etwa 4,3 Millimeter betragen. Eine Endflächenbreite der ersten axialen Endoberfläche 48 ist in 6 bei 86 gezeigt und kann etwa 1 Millimeter betragen. Eine lineare Segmentbreite des äußeren linearen Segments 60 ist bei 88 gezeigt und kann etwa 0,5 Millimeter betragen.
In 8 sind Merkmale des Ventilsitzringes 138 und eines Ringkörpers 140 in Kontakt mit dem Gaswechselventil 124 mit weiteren Details gezeigt. Der Ventilsitzring 138 beinhaltet eine Ventilsitzoberfläche 159, die profiliert ist, um den Ventilrückgang zu begrenzen, und beinhaltet im Profil ein äußeres lineares Segment 160, das an eine erste axiale Endoberfläche angrenzt (nicht nummeriert), ein äußeres gekrümmtes Segment 162, das an das äußere lineare Segment 160 angrenzt und eine erste Krone 164 ausbildet, die in einem frühen Verschleißzustand von dem Gaswechselventil 124 kontaktiert wird. Die Ventilsitzoberfläche 159 beinhaltet ferner ein inneres lineares Segment 166, das an das äußere gekrümmte Segment 162 angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment 168, das an das innere lineare Segment 166 angrenzt und eine zweite Krone 170 ausbildet, die von dem Gaswechselventil 124 in einem späteren Verschleißzustand kontaktiert wird. Eine innere Ventilsitzfläche 146 ist in einem Ventilwinkel 174 relativ zu einer Ebene 172 senkrecht zu einer Ventilsitz-Mittelachse 142 ausgerichtet. Das innere lineare Segment 166 ist in einem Sitzwinkel 176 relativ zu der Ebene 172 ausgerichtet, der größer als der Ventilwinkel 174 ist, sodass ein Interferenzwinkel 178 ausgebildet wird. Zwischen dem Gaswechselventil 124 und dem inneren linearen Segment 166 wird ein Spiel 180 ausgebildet. Der Ventilwinkel 174 kann etwa 44,4° betragen. Der Sitzwinkel 176 kann etwa 45° betragen. Der Interferenzwinkel 178 kann etwa 0,6° betragen. Ein zweites Spiel 190, wie in 9 und 10 gezeigt, erstreckt sich radial nach außen gerichtet und axial nach außen gerichtet von einem Kontaktband zwischen der inneren Ventilsitzfläche 146 und der ersten Krone 164. In dem Ventilsitzring 138, der einen Abgasventilsitzring beinhalten kann, kann eine vollständige Sitzbreitenabmessung 184 etwa 5,2 Millimeter betragen. Eine Flächenkontaktbreite 182 kann etwa 4,8 Millimeter betragen. Eine lineare Segmentbreite 188 kann etwa 0,3 Millimeter betragen und eine Endoberflächenbreite 186 kann etwa 1,88 Millimeter betragen. Eine Abstandsflächenlänge 192 kann etwa 0,1 Millimeter betragen, ein Kantenspiel 196 kann etwa 0,00052 Millimeter betragen. Ein Winkel 194 zwischen dem äußeren linearen Segment 160 und dem inneren linearen Segment 166 kann etwa 10° betragen.
Wie vorstehend angedeutet, können verschiedene Merkmale und Proportionen der verschiedenen Ausführungsformen von Ventilsitzringen in gemeinsamen Abmessungs- oder Proportionalbereichen liegen, wobei die dargestellten Ausführungsformen unterschiedliche praktische Umsetzungsstrategien darstellen. Nachfolgend sind allgemeine Maß- und Winkelbereiche aufgeführt, die entdeckt wurden, um geeignete Kerngestaltungsprinzipien bereitzustellen. Eine Größe des äußeren gekrümmten Segments 62, 162 kann größer sein als eine Größe des inneren gekrümmten Segments 68, 168. Das äußere gekrümmte Segment 62, 162 kann durch einen Radius mit einer Größe von etwa 3 Millimetern bis etwa 6 Millimetern ausgebildet werden. Das innere gekrümmte Segment 68, 168 kann durch einen zweiten Radius mit einer Größe von etwa 0,4 Millimeter bis etwa 3 Millimeter ausgebildet werden. In einer Umsetzung kann die Größe des ersten Radius, der das äußere gekrümmte Segment 62, 162 ausbildet, etwa 4,5 Millimeter betragen. Das äußere gekrümmte Segment 62, 162 und das innere lineare Segment 66, 166 bilden zusammen eine Flächenkontaktbreite von etwa 4 Millimetern bis etwa 5 Millimetern aus. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Radius“ auf eine physikalische Oberflächenstruktur, während Radius „größe‟ die Dimension eines geometrischen Radius eines Kreises bezeichnet, der durch diese physikalische Oberflächenstruktur definiert ist. Hinsichtlich des Sitzwinkels kann ein Bereich von etwa 20° bis etwa 45° geeignet angewendet werden. Der Interferenzwinkel 78, 178 kann zwischen etwa 0,3° und etwa 0,6° liegen. Die Flächenkontaktbreite 82, 182 kann zwischen etwa 4 Millimeter und etwa 5 Millimeter betragen. Die Zuwendungslänge 88, 188 kann von etwa 0,1 Millimeter bis etwa 0,3 Millimeter betragen. Der Winkel 94, 194 kann zwischen etwa 5° und etwa 10° liegen. Die Lauflänge des äußeren linearen Segments 60, 160 kann zwischen etwa 0,5 Millimetern und etwa 1 Millimeter betragen. Eine Lauflänge des inneren linearen Segments 66, 166 kann in Übereinstimmung mit dem gesamten Flächenbreitenbereich und anderen hierin erläuterten Ventilsitzoberflächenparametern variieren.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Es ist zu erwarten, dass der Betrieb des Motors 10 im Laufe der Zeit zu einem Verschleiß des Gaswechselventils und des Ventilsitzringes derart führt, dass das Gaswechselventil 24, 124 und der Ventilsitzring 38, 138 von einem neuen oder frühen Verschleißzustand, im Wesentlichen wie in den Zeichnungen dargestellt, in einen späteren Verschleißzustand übergehen. Der anfängliche Kontakt zwischen dem Gaswechselventil 24, 124 kann in dem frühen Verschleißzustand Linienkontakt oder nahezu Linienkontakt auf der Krone 64, 164 sein, wobei der allmähliche Verschleiß und/oder die Verformung des Materials im Laufe der Zeit dazu führt, dass die Komponenten in einem späteren Verschleißzustand vollen Flächenkontakt annehmen, wie hierin beschrieben. Der volle Flächenkontakt kann über die gesamte Lebensdauer der Komponenten bestehen bleiben, wobei das Ventil 24, 124 erst in einem späteren Verschleißzustand mit der zweiten Krone 70, 170 in Kontakt kommt.
Ingenieure versuchen seit vielen Jahren, Strategien zum Reduzieren der Geschwindigkeit und/oder der Art und Weise des Verschleißes von Gaswechselventilen und Ventilsitzen/Ventilsitzringen zu entwickeln, wobei diese Herausforderungen durch ständige Änderungen der Motorkonfiguration und der Betriebscharakteristika verschärft werden, die dazu führen können, dass Gestaltungen, die für eine Anwendung fein abgestimmt sind, für verbesserte Versionen sogar desselben Motors weniger gut geeignet sind. Darüber hinaus sind die Ventile selbst und die Ventilsitzringe wenigstens teilweise aufgrund der unterschiedlichen Gestaltungs- und Leistungsanforderungen der verschiedenen Arten von Gaswechselventilen, wie Einlassventile gegenüber Auslassventilen, oft nicht zwischen den Ventiltypen oder untereinander wechselbar. Daher werden Ventilsitzringe und zugeordnete Ventilkomponenten oft nur für eine einzige Anwendung spezifisch konstruiert. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Allgemeinen und aus der vorangegangenen Beschreibung wird deutlich, dass Ventilsitzoberflächen mit analogen Merkmalen sowohl für Auslass- als auch für Einlassventilanwendungen gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Infolgedessen ist zu erwarten, dass nach den hierin dargelegten allgemeinen Lehren eine große Anzahl unterschiedlicher Anwendungen für verschiedene Gaswechselventile zur Verfügung stehen wird.
Die vorliegende Beschreibung dient nur für die Darstellung und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie die Breite der vorliegenden Offenbarung auf eine beliebige Weise einschränkt. Daher werden Fachleute es zu schätzen wissen, dass verschiedene Änderungen an den vorliegend offengelegten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem vollen und fairen Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile werden bei einer Prüfung der beigefügten Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche deutlich. Wie hierin verwendet, sollen die Artikel „ein, eine, ein“ einen oder mehrere Artikel beinhalten und können mit „ein, eine, ein oder mehrere“ austauschbar verwendet werden. Wenn nur ein Gegenstand beabsichtigt ist, wird der Begriff „ein“ oder eine ähnliche Redeweise verwendet. Ebenso die hierin verwendeten Begriffe „aufweist“, „aufweisen“, „aufweisend“ oder dergleichen sind als erweiterbare Begriffe gedacht. Ferner soll der Ausdruck „basierend auf‟ „wenigstens teilweise basierend auf‟ bedeuten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 8270417 A [0003]

Claims

Verbrennungsmotor (10), der umfasst: ein Motorgehäuse (12), der einen Zylinderblock (14), der einen darin ausgebildeten Zylinder (16) aufweist, und einen Motorkopf (18) beinhaltet, der mit dem Zylinderblock (14) gekoppelt ist und eine darin ausgebildete Gaswechselleitung (20, 120) aufweist; einen Ventilsitzring (38, 138), der wenigstens teilweise innerhalb des Motorkopfes (18) positioniert ist und eine Ventilsitz-Mittelachse (42, 142) definiert; ein Gaswechselventil (24, 124), das einen Ventilteller (26) beinhaltet, der eine äußere Ventilsitzfläche (44) und eine innere Ventilsitzfläche (46, 146) aufweist, und das Gaswechselventil (24, 124) zwischen einer geschlossenen Ventilposition, in der die innere Ventilsitzfläche (46, 146) den Ventilsitzring (38, 138) berührt, und einer offenen Ventilposition beweglich ist; der Ventilsitzring (38, 138) eine erste axiale Endoberfläche (48), die dem Zylinder (16) zugewandt ist, eine zweite axiale Endoberfläche (50), eine innere Umfangsoberfläche (52), die eine Öffnung (54) zwischen dem Zylinder (16) und der Gaswechselleitung (20, 120) fluidisch definiert, eine äußere Umfangsoberfläche (56) und eine Ventilsitzoberfläche (59, 159) aufweist, die sich zwischen der ersten axialen Endoberfläche (48) und der inneren Umfangsoberfläche (52) erstreckt; die Ventilsitzoberfläche (59, 159) profiliert ist, um den Ventilrückgang zu begrenzen, und im Profil ein äußeres lineares Segment (60, 160), das an die erste axiale Endoberfläche (48) angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment (62, 162), das an das äußere lineare Segment (60, 160) angrenzt und eine erste Krone (64, 164) ausbildet, die von dem Gaswechselventil (24, 124) in einem frühen Verschleißzustand kontaktiert wird, ein inneres lineares Segment (66, 166), das an das äußere gekrümmte Segment (62, 162) angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment (68, 168) beinhaltet, das an das innere lineare Segment (66, 166) angrenzt und eine zweite Krone (70, 170) ausbildet, die von dem Gaswechselventil (24, 124) in einem späteren Verschleißzustand kontaktiert wird.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, wobei: die innere Ventilsitzfläche (46, 146) in einem Ventilwinkel (74, 174) relativ zu einer Ebene (72, 172) senkrecht zu der Ventilsitz-Mittelachse (42, 142) ausgerichtet ist, und das innere lineare Segment (66, 166) in einem Sitzwinkel (76, 176) relativ zu der Ebene (72, 172) ausgerichtet ist, der größer als der Ventilwinkel (74, 174) ist, sodass ein Interferenzwinkel (78, 178) durch die innere Ventilsitzfläche (46, 146) und das innere lineare Segment (66, 166) ausgebildet wird und ein Spiel (80, 180) dazwischen ausgebildet wird; der Interferenzwinkel (78, 178) von etwa 0,3° bis etwa 0,6° beträgt; und ein zweiter Zwischenraum (90, 190) zwischen der inneren Ventilsitzfläche (46, 146) und dem äußeren gekrümmten Segment (62, 162) ausgebildet ist und sich radial nach außen gerichtet und axial nach außen gerichtet von einem Kontaktband zwischen der inneren Ventilsitzfläche (46, 146) und der ersten Krone (64, 164) erstreckt.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das äußere gekrümmte Segment (62, 162) durch einen Radius mit einer Größe von etwa 3 Millimetern bis etwa 6 Millimetern ausgebildet wird; das innere gekrümmte Segment (68, 168) durch einen zweiten Radius mit einer Größe von etwa 0,4 Millimetern bis etwa 3 Millimetern ausgebildet wird; und das äußere gebogene Segment (62, 162) und das innere lineare Segment (66, 166) zusammen eine Flächenkontaktbreite (82, 182) von etwa 4 Millimetern bis etwa 5 Millimetern ausbilden.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 3, wobei: die Größe des ersten Radius etwa 4,5 Millimeter beträgt; die Gaswechselleitung (20, 120) eine Einlassleitung (20) beinhaltet und das Gaswechselventil (24, 124) ein Einlassventil (24) beinhaltet, wobei der Sitzwinkel (76) von etwa 20° bis etwa 30° beträgt.
Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 3, wobei: die Größe des ersten Radius etwa 4,5 Millimeter beträgt; die Gaswechselleitung (20, 120) eine Auslassleitung (120) beinhaltet und das Gaswechselventil (24, 124) ein Auslassventil (124) beinhaltet, bei dem der Sitzwinkel (176) etwa 45° beträgt.
Ventilsitzring (38, 138) für ein Gaswechselventil (24, 124), das den Gaswechsel eines Zylinders (16) in einem Verbrennungsmotor (10) steuert, umfassend: einen ringförmigen Ringkörper (40, 140), der eine Ventilsitz-Mittelachse (42, 142) definiert, die sich zwischen einer ersten axialen Endoberfläche (48), die aufgebaut ist, um dem Zylinder (16) in dem Verbrennungsmotor (10) zugewandt zu sein, und einer zweiten axialen Endoberfläche (50) erstreckt; der ringförmige Ringkörper (40, 140) ferner eine innere Umfangsoberfläche (52), die eine Öffnung (54) definiert, die aufgebaut ist, um den Zylinder (16) mit einer Gaswechselleitung (20, 120) in einem Motorkopf (18) fluidisch verbindet, und eine konische Öffnung (54) in einer Richtung der zweiten axialen Endoberfläche (50) aufweist, eine äußere Umfangsoberfläche (56), die eine zylindrische Form aufweist und sich in einem gleichmäßigen Abstand von der Ventilsitz-Mittelachse (42, 142) befindet, und eine Ventilsitzoberfläche (59, 159) aufweist, die sich zwischen der ersten axialen Endoberfläche (48) und der inneren Umfangsoberfläche (52) erstreckt; die Ventilsitzoberfläche (59, 159) aufgebaut ist, um das Gaswechselventil (24, 124) in einer geschlossenen Position zu berühren und profiliert ist, um den Ventilrückgang des Gaswechselventils (24, 124) zu begrenzen, wobei die Ventilsitzoberfläche (59, 159) im Profil ein äußeres lineares Segment (60, 160), das an die erste axiale Endoberfläche (48) angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment (62, 162), das an das äußere lineare Segment (60, 160) angrenzt und eine erste Krone (64, 164) zum Kontaktieren des Gaswechselventils (24, 124) in einem frühen Verschleißzustand ausbildet, ein inneres lineares Segment (66, 166), das an das äußere gekrümmte Segment (62, 162) angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment (68, 168) beinhaltet, das an das innere lineare Segment (66, 166) angrenzt und eine zweite Krone (70, 170) zum Kontaktieren des Gaswechselventils (24, 124) in einem späteren Verschleißzustand ausbildet.
Ventilsitzring (38, 138) nach Anspruch 6, wobei: die innere Umfangsoberfläche (52) einen zylindrischen Bereich (53), der konzentrisch zu der äußeren Umfangsoberfläche (56) ist, und einen konischen Abschnitt (55) aufweist, der den Konus ausbildet; das äußere gekrümmte Segment (62, 162) eine erste Größe aufweist und das innere gekrümmte Segment (68, 168) eine zweite Größe aufweist, die kleiner als die erste Größe ist; das äußere gekrümmte Segment (62, 162) durch einen ersten Radius mit einer Größe von etwa 3 Millimetern bis etwa 6 Millimetern ausgebildet wird, und das innere gekrümmte Segment (68, 168) durch einen zweiten Radius mit einer Größe von etwa 0,4 Millimetern bis etwa 3 Millimetern ausgebildet wird; das äußere gekrümmte Segment (62, 162) und das innere lineare Segment (66, 166) zusammen eine Flächenkontaktbreite (82, 182) von etwa 4 Millimetern bis etwa 5 Millimetern ausbilden; und das innere lineare Segment (66, 166) einen Sitzwinkel (76, 176) von etwa 20° bis etwa 45° definiert.
Ventilsitzring (38, 138) nach Anspruch 7, wobei der erste Radius eine Größe von etwa 4,5 Millimetern aufweist, der zweite Radius eine Größe von etwa 0,5 Millimetern aufweist, die Flächenkontaktbreite (182) etwa 4,7 Millimeter beträgt und der Sitzwinkel (176) etwa 45° beträgt.
Ventilsitzring (38, 138) nach Anspruch 7, wobei der erste Radius eine Größe von etwa 4,5 Millimetern aufweist, der zweite Radius eine Größe von etwa 0,4 Millimetern aufweist, die Flächenkontaktbreite (82) etwa 4,3 Millimeter beträgt und der Sitzwinkel (76) etwa 20° beträgt.
Motorkopfbaugruppe für einen Verbrennungsmotor (10), umfassend: einen Motorkopf (18) mit einer Mehrzahl von darin ausgebildeten Gaswechselleitungen (20, 120); eine Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) für eine Mehrzahl von Gaswechselventilen (24, 124) des Verbrennungsmotors (10), wobei jeder der Ventilsitzringe (38, 138) wenigstens teilweise innerhalb des Motorkopfes (18) positioniert ist und eine Ventilsitz-Mittelachse (42, 142) definiert, die sich zwischen einer ersten axialen Endoberfläche (48), die aufgebaut ist, um einem Zylinder (16) in dem Verbrennungsmotor (10) zugewandt zu sein, und einer zweiten axialen Endoberfläche (50) erstreckt; wobei jeder der Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) ferner eine innere Umfangsoberfläche (52), die eine Öffnung (54) definiert, die aufgebaut ist, um den Zylinder (16) mit der entsprechenden Gaswechselleitung (20, 120) fluidisch zu verbinden, eine äußere Umfangsoberfläche (56) und eine Ventilsitzoberfläche (59, 159) aufweist, die sich zwischen der entsprechenden ersten axialen Endoberfläche (48) und der inneren Umfangsoberfläche (52) erstreckt; die Ventilsitzoberfläche (59, 159) jedes der Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) aufgebaut ist, um das entsprechende Gaswechselventil (24, 124) in einer geschlossenen Position zu kontaktieren, und im Profil ein äußeres lineares Segment (60, 160), das an die erste axiale Endoberfläche (48) angrenzt, ein äußeres gekrümmtes Segment (62, 162), das an das äußere lineare Segment (60, 160) angrenzt und eine erste Krone (64, 164) zum Kontaktieren des entsprechenden Gaswechselventils (24, 124) in einem frühen Verschleißzustand ausbildet, ein inneres lineares Segment (66, 166), das an das äußere gekrümmte Segment (62, 162) angrenzt, und ein inneres gekrümmtes Segment (68, 168) beinhaltet, das an das innere lineare Segment (66, 166) angrenzt und eine zweite Krone (70, 170) zum Kontaktieren des entsprechenden Gaswechselventils (24, 124) in einem späteren Verschleißzustand ausbildet.
Motorkopfbaugruppe nach Anspruch 10, wobei; ein erster der Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) einen Einlassventilsitzring (38) beinhaltet, bei dem das innere lineare Segment (66) einen Sitzwinkel (76) von etwa 20° definiert, und ein zweiter der Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) einen Auslassventilsitzring (138) beinhaltet, bei dem das innere lineare Segment (66, 166) einen Sitzwinkel (176) von etwa 45° definiert; das äußere gekrümmte Segment (62, 162) in der Ventilsitzoberfläche (59, 159) jeweils des Einlassventilsitzringes (38) und des Auslassventilsitzringes (138) durch einen ersten Radius mit einer Größe von etwa 3 Millimetern bis etwa 6 Millimetern ausgebildet wird, und das innere gekrümmte Segment (68, 168) durch einen zweiten Radius mit einer Größe von etwa 0,4 Millimetern bis etwa 3 Millimetern ausgebildet wird; das äußere gekrümmte Segment (62, 162) und das innere lineare Segment (66, 166) in der Ventilsitzoberfläche (59, 159) jeweils des Einlassventilsitzringes (38) und des Auslassventilsitzringes (138) zusammen eine Flächenkontaktbreite (82, 182) von etwa 4 Millimetern bis etwa 5 Millimetern ausbilden; und die äußere Umfangsoberfläche (56) in jedem der Mehrzahl von Ventilsitzringen (38, 138) ununterbrochen an dem Motorkopf (18) anliegt.