AT501934B1 - Gaswechselkanal für eine brennkraftmaschine - Google Patents
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Description
2 AT 501 934 B1
Die Erfindung betrifft einen Gaswechselkanal für eine Brennkraftmaschine, wobei im Bereich einer Mündung in einem Brennraum ein Ventilsitzring angeordnet ist, und wobei im Bereich der Mündung in den Brennraum zumindest auf einer Seite des Gaswechselkanals eine, vorzugsweise durch zumindest einen Kontrollschnitt geformte, Strömungsabrisskante angeordnet ist, wobei die Strömungsabrisskante durch eine innere Mantelfläche des Ventilsitzringes gebildet ist.
Aus der AT 001 790 U1 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Einlasskanalanordnung im Zylinderkopf bekannt. Durch Kontrollschnittbearbeitungen werden in die Gussform der Einlasskanäle definierte Kanten erzeugt, an denen es während des Einströmens der Ladung zu Strömungsablösungen kommt, die in weiterer Folge zu einer definierten Ladungsbewegung führen. Die Kontrollschnitte verlangen einen sehr engen Querschnitt in der gegossenen Kanalkontur, damit es zu den gewünschten scharfkantigen Abrisskanten für die Strömung kommt. Diese engen Querschnitte führen wiederum zu unerwünschter Drosselung, also zu Strömungswiderständen.
Aus der US 4,438,740 A ist ein asymmetrischer Ventilsitz bekannt, dessen innere Mantelfläche auf einer Seite einen Vorsprung aufweist, der eine gezielte Ladungsbewegung ermöglicht. Nachteilig ist, dass der Vorsprung eine starke Querschnittsverminderung und somit unerwünschte Drosseleffekte bewirkt.
Aus der DE 18 14 694 A1 ist eine Ventilkammer für das Einlassventil einer Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt, wobei im Bereich der Mündung in den Brennraum ein Ventilsitzring angeordnet ist, deren innere Mantelfläche im mittleren Bereich eine Strömungsabrisskante aufweist.
Die DE 10 2004 049 588 A1 beschreibt ein durch einen Ventilsitzring gebildetes Strömungsleitelement, das einen Strömungsquerschnitt des Ansaugtraktes verkleinert. Dabei ist im Anfangsbereich des Ventilsitzringes eine Strömungsabrisskante festzustellen.
Die JP 57-126510 A offenbart einen Ventilsitz für eine Brennkraftmaschine, welche im Mündungsbereich in Strömungsrichtung Ausnehmungen aufweist, welche die Durchflussmenge erhöhen und einen Drall im Zylinder erzeugen.
Die GB 1 243 587 A beschreibt einen Einlasskanal mit einem Ventilsitzring im Mündungsbereich, welcher im Anfangsbereich einen eine Abrisskante bildenden Vorsprung aufweist.
Die JP 2000-027612 A offenbar einen exzentrischen Ventilsitzring für ein Einlassventil einer Brennkraftmaschine.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladungsbewegung im Brennraum mit möglichst geringem Strömungswiderstand zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes stromaufwärts der Strömungsabrisskante verlaufend mit der Wand des Gaswechselkanals ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes asymmetrisch und/oder exzentrisch gestaltet ist.
Dadurch, dass die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes stromaufwärts der Strömungsabrisskante verlaufend mit der Wand des Gaswechselkanals ausgebildet ist, können Strömungsverluste möglichst klein gehalten werden.
Die vorzugsweise scharfkantig geformte Strömungsabrisskante kann im Bereich des oberen Drittels, des mittleren Drittels oder aber im Bereich des unteren Drittels des Ventilsitzringes angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strö- 3 AT 501 934 B1 mungsabrisskante im Bereich des inneren Ventilsitzdurchmessers angeordnet ist. Sie kann dabei zumindest teilweise mit einer den inneren Ventilsitzdurchmesser bildenden inneren Kante des Ventilsitzes zusammenfallen.
Es ist aber auch möglich, dass die Strömungsabrisskante im Bereich einer dem Ventilsitz abgewandten Oberkante des Ventilsitzringes angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit der Oberkante des Ventilsitzes zusammenfällt.
Insbesondere bei sehr flach ausgebildeten Einlasskanälen kann vorgesehen sein, dass die Höhe des Ventilsitzringes über den Umfang unterschiedlich ist, wobei die Höhe auf der Seite der Strömungsabrisskante am kleinsten ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Höhe des Ventilsitzringes mechanisch an die Kontur des Gaswechselkanals angepasst ist.
Die für die Ladungsbewegung notwendige Strömungsabrisskante wird somit in den Bereich des Ventilsitzringes, also möglichst nahe an die Austrittsöffnung des Gaswechselkanals des konischen Ventilsitzes verlegt. Damit wird die Einschnürung des Kanalquerschnittes des Gaswechselkanals verringert, und es werden bessere Durchflüsse erzielt.
Die Abrisskante kann beim Gegenstand der Erfindung durch einen Kontrollschnitt - beispielsweise mittels CNC-Bearbeitung - erzeugt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Einlasskanal in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 den Einlasskanal in einem Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1, Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Einlasskanal in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt, Fig. 4 diesen Einlasskanal in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Einlasskanal in einer dritten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt und Fig. 6 diesen Einlasskanal in einem Schnitt gemäß der Linie Vl-Vl in Fig. 5.
Funktionsgleiche Elemente sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine ist ein beispielsweise als Einlasskanal oder als Restgas in den Brennraum rückführender Auslasskanal ausgebildeter Gaswechselkanal 2 eingeformt. Im Bereich der Mündung 3 in den Brennraum B ist ein in den Zylinderkopf 1 eingesetzter Ventilsitzring 4 angeordnet, dessen innere Mantelfläche 5 asymmetrisch bzw. exzentrisch geformt ist. Auf der dem Brennraum B zugewandten Stirnseite weist der Ventilsitzring 4 einen Ventilsitz 6 als Auflagefläche für ein nicht weiter dargestelltes Hubventil auf.
Der Gaswechselkanal 2 ist bezüglich der Ringachse 7 des Ventilsitzringes 4 geneigt ausgebildet. Auf der dem Ventilsitz 6 abgewandten Seite 2a des Gaswechselkanals 2 ist eine durch einen Kontrollschnitt geformte Strömungsabrisskante 8 angeordnet.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführung befindet sich die Strömungsabrisskante 8 in einem dem Ventilsitz 6 abgewandten oberen Bereich a, beispielsweise im oberen Drittel des Ventilsitzringes 4. Dabei wird in der Ausführungsvariante die Strömungsabrisskante 8 durch die Oberkante 6a des Ventilsitzringes 4 gebildet.
Bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante ist die Strömungsabrisskante 8 im mittleren Bereich b, beispielsweise im mittleren Drittel, des Ventilsitzringes 4 angeordnet.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsvariante, bei der der Ventilsitzring 4 im dem Brennraum B benachbarten unteren Bereich c, beispielsweise im unteren Drittels, des Ventilsitzringes 4 angeordnet ist. Bei dem dargestellten Extremfall wird die Strömungsabrisskante 8
Claims (10)
- 4 AT 501 934 B1 durch die innere Kante 9 des Ventilsitzes 6 gebildet. Mit Bezugszeichen dv ist der kleinste Durchmesser des Ventilsitzes 6 bezeichnet. Der in Fig. 5 punktiert dargestellte überstehende Bereich 10 wird mechanisch weggearbeitet, um den Ventilsitzring 4 an die Kontur des Gaswechselkanals 2 anzupassen. Die Höhe h des Ventilsitzrings 4 ist somit mit hmin im Bereich der Strömungsabrisskante 8 am geringsten. Um Strömungsverluste möglichst gering zu halten ist die innere Mantelfläche 5 des Ventilsitzringes 4 stromaufwärts der Strömungsabrisskante 8 verlaufend mit der Wand 11 des Gaswechselkanals 2 ausgebildet. Dadurch, dass die für die Ladungsbewegung notwendige Abrisskante 8 von der Verschneidung eines einfachen rotationssymmetrischen Kontrollschnittes mit der Kanalkontur in den Bereich des Sitzringes 4, also möglichst nahe an die Mündung 3 des Gaswechselkanals 2 zum konischen Ventilsitz 6 hin verlegt wird, wird eine harmonische Formgebung des Einlassströmungsweges erreicht. Zur Generierung von Ladungsbewegung kann eine Abrisskante 8 ohne wesentliche Querschnittsverminderung ausgebildet werden und somit Strömungswiderstände so gering wie möglich gehalten werden. Patentansprüche: 1. Gaswechselkanal (2) für eine Brennkraftmaschine, wobei im Bereich einer Mündung (3) in einem Brennraum ein Ventilsitzring (4) angeordnet ist, und wobei im Bereich der Mündung (3) in den Brennraum zumindest auf einer Seite des Gaswechselkanals (2) eine, vorzugsweise durch zumindest einen Kontrollschnitt geformte, Strömungsabrisskante (8) angeordnet ist, wobei die Strömungsabrisskante (8) durch eine innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) stromaufwärts der Strömungsabrisskante (8) verlaufend mit der Wand (11) des Gaswechselkanals (2) ausgebildet ist.
- 2. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) scharfkantig ausgebildet ist.
- 3. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) asymmetrisch und/oder exzentrisch gestaltet ist.
- 4. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) des Ventilsitzringes (4) betrachtet - in einem dem Brennraum abgewandten oberen Bereich (a), vorzugsweise etwa in einem oberen Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.
- 5. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) im Bereich einer dem Ventilsitz (6) abgewandten Oberkante (6a) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit der Oberkante (9) des Ventilsitzes (6) zusammenfällt.
- 6. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) betrachtet - in einem mittleren Bereich (b), vorzugsweise etwa in einem mittleren Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.
- 7. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) betrachtet - in einem dem Brennraum zugewandten unteren Bereich (c), vorzugsweise in einem unteren Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.
- 8. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsab- 5 AT 501 934 B1 risskante (8) im Bereich des inneren Ventilsitzdurchmessers (dv) angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit einer den inneren Ventilsitzdurchmesser (dv) bildenden inneren Kante (9) des Ventilsitzes (6) zusammenfällt.
- 9. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Ventilsitzringes (4) über den Umfang unterschiedlich ist, wobei die Höhe (h) auf der Seite der Strömungsabrisskante (8) am Kleinsten ausgebildet ist.
- 10. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Ventilsitzringes (8) mechanisch an die Kontur des Gaswechselkanals (2) angepasst ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen
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DE102017208683A1 (de) | 2017-05-23 | 2018-11-29 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Ansaugsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
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