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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Einlasskanal je Zylinder, der in der einströmenden Zylinderladung einen Drall um die Zylinderachse erzeugt und von einem
Tellerventil verschliessbar ist, wobei das Tellerventil im geschlossenen Zustand an einer zum Zylin- der hin öffnenden kegeligen Sitzfläche aufliegt, und, in Strömungsrichtung der einströmenden La- dung gesehen, anschliessend an die Sitzfläche eine, an der in Hauptdrallrichtung gelegenen Seite verstärkt ausgebildete, asymmetrische kegelige Abfasung des zylinderseitigen Endes der Sitzbearbei- tung vorgesehen ist, welche sich zumindest annähernd über den halben Sitzumfang erstreckt.
Zur Gemischbildung in Brennkraftmaschinen und insbesondere in Diesel-Brennkraftmaschinen mit direkter Kraftstoffeinspritzung ist eine ausreichende Bewegung der Verbrennungsluft erforder- lich. Diese Luftbewegung wird zum grössten Teil unmittelbar beim Einlassvorgang, also beim Einströ- men der Verbrennungsluft durch Einlasskanal und Einlassventil erzeugt. In den meisten Fällen wird dabei durch den Einströmvorgang in Zusammenwirkung mit entsprechenden Bauteilen eine Luftro- tation der Zylinderladung erzeugt, wobei als drallerzeugende Einlasskanäle vornehmlich Spiralkanä- le, die den Drall im wesentlichen im Kanal selbst und Schrägkanäle, die den Drall durch tangen- tiales Einströmen in den Zylinder erzeugen, Verwendung finden.
Beim Durchströmen der Einlasskanäle zeigen die zwei genannten Kanaltypen deutliche Unter- schiede in der Abhängigkeit des Drallverlaufes vom Ventilhub, wobei bei kleinen Ventilhüben - was dem Beginn bzw. dem Ende des Einlassvorganges entspricht - der Schrägkanal praktisch keinen, der Spiralkanal jedoch bereits von kleinsten Ventilhüben aus einen steigenden Drall er- zeugt.
Um die Drallerzeugung auch bereits bei kleinen Ventilhüben zu vestärken, ist es beispiels- weise aus der DE-PS Nr. 2847249 bekannt, eine zur Ventilachse asymmetrische kegelige Abfasung am zylinderseitigen Ende einer für einen Sitzring des Ventils vorgesehenen Ausdrehung anzubringen, welche zufolge ihrer asymmetrischen Anordnung an der in Hauptdrallrichtung (bezogen auf die Zylinderachse) gelegenen Seite verstärkt ausgebildet ist.
In Hauptdrallrichtung gesehen, werden daher durch die asymmetrische kegelige Abfasung die für die Drallerzeugung massgebenden zur Zylinderachse senkrechten Geschwindigkeitskomponenten der in den Zylinder einströmenden Verbrennungsluft verstärkt, während jene Teile der einströmenden Verbrennungsluft, welche nicht in Richtung des im Zylinder entstehenden Dralls bzw. der exzentrischen Abfasung gerichtet sind, durch die in diesen Bereich senkrechte Anarbeit im Zylinderkopfboden am Ausströmen behindert werden, da zwischen der senkrechten Anarbeit und dem Ventil der freie Durchströmquerschnitt stark verengt und zusätzlich die Ausbildung grösserer Geschwindigkeiten senkrecht zur Zylinderachse verhindert wird.
Auf diese Weise kann zwar der Drall der Zylinderladung insbesondere bei kleinen Ventilhüben gesteigert werden, die Durchflusseigenschaften durch das Tellerventil werden aber empfindlich gestört, was sich insbesondere in einem schlechteren Durchfluss bei grösseren Ventilhüben niederschlägt.
Aus der DE-AS 1292939 ist zusätzlich zur asymmetrischen Abfasung eine konzentrisch zur Sitzfläche liegende Andrehung am zylinderseitigen Ende des Einlasskanals bekannt, die sich zumindest annähernd über den halben Sitzumfang erstreckt. Eine Drallerhöhung ist hier durch Zusammenwirken der der Abfasung gegenüberliegenden, zur Ventilachse parallelen Wand der Andrehung gegeben, welche die Durchflussmenge in jeder Öffnungsphase des Ventils verringert. Ausserdem sind die für die Drallerzeugung verantwortlichen Geschwindigkeitskomponenten bei Schrägkanälen, wie in dieser DE-AS vorliegend, bei kleinen Ventilhüben sehr klein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden und dass insbesondere sowohl eine Verbesserung der Drallerzeugung bei kleinen Ventilhüben erreicht, als auch jede Verschlechterung des Durchflusses mit einfachen und weder konstruktiv noch herstellungsmässig aufwendigen Massnahmen vermieden wird.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass zusätzlich zur asymmetrischen Abfasung eine konzentrisch zur Sitzfläche liegende, ebenfalls kegelige Anordnung, am zylinderseitigen Ende des Einlasskanals angeordnet ist, die einen kleineren Öffnungswinkel als die asymmetrische Abfasung aufweist.
Auf diese Weise entsteht an der der Hauptdrallrichtung im Zylinder entsprechenden Umfangsseite der Ausdrehung für den Ventilsitz eine "mondsichelförmige" einseitige Anfasung,
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die in die an der gegenüberliegenden Seite vorgesehene konzentrische kegelige Andrehung übergeht.
Da der Öffnungswinkel bei der asymmetrischen Abfasung grösser als bei der entgegen der Haupt- drallrichtung liegenden konzentrischen Andrehung ist, ist nach wie vor eine deutliche Verbesse- rung der Drallerzeugung beim Einströmen der Verbrennungsluft insbesondere bei kleinen Ventilhü- ben zu beobachten ;
durch die an der gegenüberliegenden Seite der Mündung der Sitzbearbeitung nun vorgesehene konzentrische Abfasung wird vermieden, dass der freie Durchströmquerschnitt ver- kleinert und damit der Durchfluss insbesondere bei grossen Ventilhüben verschlechtert wird.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die asymmetrische Abfasung einen Öffnungswinkel im Bereich von 120 bis 1600 aufweist, was besonders günstige Einströmverhältnisse ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- beispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausge- bildete Brennkraftmaschine im Bereich des Tellerventils eines Einlasskanals, Fig. 2 zeigt eine An- sicht entlang des Pfeiles II in Fig. l, Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer der
Fig. l entsprechenden Darstellung, jedoch in kleinerem Massstab und Fig. 4 zeigt ein Strömungsbild zur Anordnung nach Fig. 3 in einer Ansicht entlang des Pfeiles IV.
Der in Fig. 1 dargestellte Einlasskanal --1-- ist beispielsweise als Spiralkanal ausgebildet und erzeugt in der entlang des Pfeiles 2 bei geöffnetem Tellerventil --3-- in den Zylinder --4-einströmenden Verbrennungsluft einen Drall um die hier nicht dargestellte Zylinderachse. Das Tellerventil --3-- liegt im hier nicht dargestellten geschlossenen Zustand an einer zum Zylinder - hin öffnenden kegeligen Sitzfläche --5-- eines in einer Ausdrehung --6-- am zylinderseitigen Ende des Einlasskanals --1-- angeordneten Sitzringes --7-- auf, der neben seiner kegeligen Sitzfläche --5-- noch Abschrägungen --8, 9-- zur Verbesserung der Durchflusseigenschaften aufweist.
In Strömungsrichtung der einströmenden Verbrennungsluft gesehen, ist abschliessend an die Sitzfläche --5-- eine, an der in Hauptdrallrichtung (Pfeil 10) gelegenen Seite verstärkt ausgebildete, asymmetrische kegelige Abfasung --11-- des zylinderseitigen Endes der Ausdrehung --6-vorgesehen, welche beispielsweise durch eine kegelige Bearbeitung mit einer um den Abstand 12 zur Ventilachse --13-- in Hauptdrallrichtung versetzten Kegelachse --14-- entsteht.
An der der Hauptdrallrichtung bezüglich der Ventilachse --13-- gegenüberliegenden Seite ist anschliessend an die Sitzfläche --5-- eine konzentrisch zur Ventilachse --13-- bzw. zur Sitz- fläche --5-- liegende, ebenfalls kegelige Anordnung --15-- am zylinderseitigen Ende des Einlass- kanals --1-- bzw. der Ausdrehung --6-- angeordnet, wobei der Öffnungswinkel a der Abfasung - grösser ist als der entsprechende, hier nicht eingezeichnete, Winkel der Andrehung --15--. Die Öffnungswinkel sowie der Abstand 12 zwischen Ventilachse --13-- und Kegelachse --14-- sind dabei so gewählt, dass sich der Bereich der asymmetrischen Abfasung --11-- zumindest annähernd über den halben Sitzumfang des Tellerventils erstreckt.
An Hand der Fig. 3 und 4 - wo für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. l und 2 verwendet werden-sei nun die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Ausbildung kurz erläutert : Die entlang des Pfeiles 2 im als Spiralkanal ausgebildeten Einlasskanal-l-zum Zylinder - strömende Verbrennungsluft erhält-durch die Form des Einlasskanals-l-bedingt-einen Drall, wie dies aus der Grösse und Richtung der eingezeichneten Strömungskomponenten --16-- er- sichtlich ist.
Die Summe der Momente aller Strömungskomponenten --16-- senkrecht zur Zylinderachse --17-- mit der Zylinderachse --17-- als Drehachse ergibt einen Drall der Zylinderladung
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--11-- an- senkrecht zur Zylinderachse --17-- an der gleichen Seite, insbesondere bei kleinen Ventilhüben, entscheidend vergrössert (zusätzliche Komponenten --18--), was einen klaren Anstieg der Strömungsrotation in Hauptdrallrichtung ergibt. Infolge der Anordnung der zusätzlichen konzentrisch zur Sitzfläche --5-- liegenden Andrehung --15-- an der der Abfasung --11-- gegenüberlie- genden Seite wird sichergestellt, dass der Durchfluss nicht behindert wird, was insgesamt sehr günstige Strömungseigenschaften ergibt.
Der Öffnungswinkel a der asymmetrischen Abfasung --11-- ist auf alle Fälle grösser als der
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entsprechende Winkel der Andrehung --15--, wobei sich der Bereich von 120 bis 160 für diesen Öffnungswinkel a als strömungstechnisch besonders günstig herausgestellt hat. Abgesehen von der dargestellten und besprochenen Ausbildung mit einem separaten Sitzring könnte der Ventilsitz aber auch direkt durch eine Bearbeitung der Einlasskanalmündung im Zylinderkopf gegeben sein, wobei aber auch in diesem Falle die erfindungsgemässeen Vorteile voll zum Tragen kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Einlasskanal je Zylinder, der in der einströmenden Zylinderladung einen Drall um die Zylinderachse erzeugt und von einem Tellerventil verschliessbar ist, wobei das Tellerventil im geschlossenen Zustand an einer zum Zylinder hin öffnenden kegeligen Sitzfläche aufliegt, und, in Strömungsrichtung der einströmenden Ladung gesehen, anschliessend an die Sitzfläche eine, an der in Hauptdrallrichtung gelegenen Seite verstärkt ausgebildete, asymmetrische kegelige Abfasung des zylinderseitigen Endes der Sitzbearbeitung vorgesehen ist, welche sich zumindest annähernd über den halben Sitzumfang erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur asymmetrischen Abfasung (11) eine konzentrisch zur Sitzfläche (5) liegende ebenfalls kegelige Anordnung (15)
am zylinderseitigen Ende des Einlasskanals (1) angeordnet ist, die einen kleineren Öffnungswinkel als die asymmetrische Abfasung (11) aufweist.