DE1015269B

DE1015269B - Auslasskanal fuer ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1015269B
Application number: DEM29562A
Authority: DE
Inventors: Josef Reisacher
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1956-02-06
Filing date: 1956-02-06
Publication date: 1957-09-05

Description

Auslaßkanal für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Auslaßkanal für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen.
Man hat bereits vorgeschlagen, die kinetische Energie strömender Medien in Rohrleitungen hinter Ventilen dadurch nutzbar zu machen, daß eine Verwirbelung hinter dem engsten Ventilquerschnitt verhindert und ein möglichst großer Teil der kinetischen Energie in Druck rückumgesetzt wurde. Zu diesem Zweck vorgesehene Diffusorventile sind jedoch für Brennkraftmaschinen nicht brauchbar.
Ferner ist es bekannt, zum Zwecke der besseren Füllung und einer vorteilhafteren Richtung der Strömung im Zylinder einer Brennkraftmaschine die Ansaugleitung derart auszubilden, daß diese einen mit einem Venturiorohr vergleichbaren Verlauf aufweist und sich ihr Querschnitt von ihrer Mündung ab bis zu einer Verengungszone verringert, nach welcher sie sich allmählich erweitert, während sie die Umlenkung erfährt, die für den Übergang um die Achse des Motorventils notwendig ist. Eine derartigeAusbildung bringt jedoch keinen Vorteil bei Auspuffkanälen, in denen die vorhandene Abgasenergie ausgenutzt werden soll.
Um eine Druckrückgewinnung aus der kinetischen Energie der strömenden Abgase von Brennkraftmaschinen zu ermöglichen, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, den oder die Auslaßkanäle von ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen derart auszubilden, daß a) die Kanalachse in an sich bekannter Weise in möglichst spitzem Winkel zur Ventilachse angeordnet ist, b) unmittelbar hinter dem Ventilsitz eine Querschnittsverringerung vorgesehen wird, welche der durch den Ventildurchtrittsquerschnitt bedingten Kontraktion der Strömung entspricht, c) der Kanal anschließend an diese Querschnittsverringerung annähernd auf einem Viertel seiner Länge zur Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit mit annähernd gleichem Querschnitt ausgebildet wird, d) der Kanal in an sich bekannter Weise kurz nach dem Durchtrittsquerschn.itt des Ventilschaftes gegen das Ende zu diffusorartig erweitert ist.
Die Erfindung besteht nicht in einer Unterkombination der genannten Merkmale a) bis d), wohl aber in deren vollständiger Vereinigung bei einem Auslaßkanal der genannten Gattung. Durch die erfindungsgemäße vollständige Verwirklichung dieser Maßnahmen werden in den Auslaßkanälen durch geringere Strömungswiderstände und durch die Druckgewinnung wesentlich größere Durchflußzahlen erreicht und ermöglicht, eine an die Auspuffleitung angeschlossene Abgasturbine mit höherem Druck zu beaufschlagen und den Gegendruck im Zylinder während des Auspuffvorganges abzusenken.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Zylinderdeckel einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 bis 6 Schnitte nach den Linien II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI durch den erfindungsgemäßen Auslaßkanal.
. Der Zylinderdeckel 1 ist in bekannter Weise mit einer Bohrung 2 zum Einsetzen der Einspritzdüse und mit Auslaßkanälen 3 versehen, welche durch die Auslaßventile 4 verschlossen und geöffnet werden. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die Einlaßventile bzw. die Einlaßkanäle in der Fig. 1 nicht mit dargestellt. Erfindungsgemäß werden der oder die Auslaßkanäle 3 in möglichst spitzem Winkel zur Achse des oder der Ventile 4 angeordnet, um die Verwirbelung am Ventilschaft bzw. die durch Umlenkung hervorgerufene Wirbelbildung zu verringern. Darüber hinaus ist unmittelbar hinter dem Ventilsitz 5 eine Querschnittsverringerung vorgesehen, welche der durch den Ventildurchtrittsquerschnitt bedingten Kontraktion der Strömung angepaßt ist. Diese Stelle ist in der Zeichnung mit 6 bezeichnet. Damit soll erreicht werden, daß sich die Strömung wirbelfrei vom Ventilsitz 5 an die Wände des Auslaßkanals anlegt und eine Druckrückgewinnung ermöglicht. Anschließend an diese Querschnittsverringerung ist der Auslaßkanal ungefähr auf einem Viertel seiner Länge mit annähernd gleichem Querschnitt ausgebildet und die Ventilführung mit einer Verkleidung 7 versehen, derart, daß der Ventilschaft in möglichst spitzem Winkel angeströmt und in seitlichen Kanälen 8, 9 umströmt wird. Dadurch wird der Strömungswiderstand von Ventilführung und Ventilschaft verringert und über den Querschnitt des Kanals nach der Ventildurchführung ein möglichst gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil erzwungen, welches für einen guten Wirkungsgrad des anschließenden Diffusors maßgebend ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Auslaßkanal3 in diesem Bereich einen etwa nierenförmigen Querschnitt auf. _ Vom Querschnitt IV-IV der Fig. 1 an sind der Auslaßkanal bzw. die Kanäle diffusorartig erweitert, um eine Druckrückgewinnung der im Querschnitt IV-IV vorhandenen Geschwindigkeitsenergie zu bewirken. Die Kanalachse soll dabei möglichst gerade oder nur leicht gekrümmt ausgebildet sein. Die Verkleidung 7 der Ventilführung- ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, unmittelbar am Ventilsitz 5 beginnend, schneidenförmig ausgebildet, um das Herumführen der Strömung um den Ventilschaft und deren Aufteilung zu ermöglichen. Gegen das Ende des Auslaßkanals zu läuft die Verkleidung 7 in einen normalen Querschnitt aus, wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist. Bei mehreren Auslaßventilen am Zylinder können die Auslaßkanäle oberhalb der Ventildurchführungen gegebenenfalls zu einem gemeinsamen Kanal zusammengeführt werden.
Die vorbeschriebenen Maßnahmen sind mit besonderem Vorteil bei Auslaßventilen mit Kragen (versenkten Ventilen) anzuwenden, da hier infolge des kragenförmigen Ansatzes die Kontraktion der Strömung nach dem Ventilsitz geringer ist.
Die Anmeldung ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Für die beschriebene besondere Ausbildung der Verkleidung der Ventilführung ist ein vom Hauptgedanken der Erfindung (Patentanspruch 1) losgelöster Schutz nicht begehrt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Auslaßkanal für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Kanalachse in spitzem Winkel zur Ventilachse angeordnet ist, b) unmittelbar hinter dem Ventilsitz eine Verringerung des Kanalquerschnittes vorgesehen ist, c) der Kanal anschließend an diese Querschnittsverringerung (6) auf einem Viertel seiner Länge zur Vergleichsmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit mit gleichem Querschnitt ausgebildet ist, d) der Kanal vom Durchtrittsquerschnitt des Ventilschaftes an gegen das Ende zu diffusorartig erweitert ist.
2. Auslaßkanal -nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilführung derart verkleidet ist, daß der Ventilschaft im spitzen Winkel angeströmt und in seitlichen Kanälen umströmt wird.
3. Auslaßkanal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung der Ventilführung im Bereich zwischen Ventilsitz und Schaftdurchtritt schneidenartig ausgebildet ist.
4. Auslaßkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal im Bereich der Ventildurchführung einen nierenförmigen, die Strömung teilenden. Querschnitt aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1942 439, 2 700 969.