DE102005007246A1 - Device for twist production in cylinder of internal combustion engine has valve seat ring which has ring channels which divide twisted ribs into single channels - Google Patents

Device for twist production in cylinder of internal combustion engine has valve seat ring which has ring channels which divide twisted ribs into single channels Download PDF

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Abstract

The device has a valve seat ring (8) which has valve seat (8a) for admitting valve head (7a) of a gas exchange valve (7) of internal combustion engine. The valve seat ring has ring channels (9) which divide twisted ribs (10) into single channels (11). An independent claim is also included for the method for twist production in cylinder of internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drallerzeugung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren hierzu gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 7.The The invention relates to a device for generating swirl in one Cylinder of an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1 and a method for this according to the preamble of claim 7.

Aus der DE 40 16 728 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem Ventilsitzring bekannt, der ebenfalls eine Einrichtung zur Drallerzeugung aufweist. Der Ventilsitzring besteht aus einem ersten Abschnitt für den Ventilsitz und einem in einen Einlasskanal hineingelegten zweiten Abschnitt, der als drallbildender Körper verformt werden kann. Der zweite Abschnitt des Ventilsitzringes besteht aus einem Einsatzkörper und einem ringförmigen Membraneinsatz, welcher durch Anlegen eines Druckes senkrecht zur Luftströmungsrichtung zu dem drallbildenden Körper verformt werden kann.From the DE 40 16 728 A1 a generic device with a valve seat ring is known, which also has a device for swirl generation. The valve seat ring consists of a first section for the valve seat and a second section inserted into an inlet channel, which can be deformed as a swirl-forming body. The second portion of the valve seat ring consists of an insert body and an annular membrane insert, which can be deformed by applying a pressure perpendicular to the air flow direction to the swirl-forming body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Drallerzeugung derart auszubilden, dass bei vereinfachter Herstellung der Vorrichtung ein optimaler Drall in einem Zylinder der Brennkraftmaschine erzeugbar ist.Of the Invention is based on the object, an apparatus and a method to form the swirl generation such that at a simplified production the device an optimal twist in a cylinder of the internal combustion engine can be generated.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Drallerzeugung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale und bei einem Verfahren zur Drallerzeugung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 7 gegebenen Merkmale gelöst.These Task is in a device for swirl generation in a cylinder an internal combustion engine by the in the characterizing part of patent claim 1 given characteristics and in a method for swirl generation in a cylinder of an internal combustion engine by the in the license plate of claim 7 given characteristics solved.

Drallerzeugung im Zylinder einer Brennkraftmaschine wird häufig durch Drallkanäle oder Tangentialkanäle im Gaswechselkanal realisiert. Diese bedingen aufwändige Kanalgeometrien und eine genaue Positionierung der Kanäle. Ein Vorteil der Erfindung besteht daher darin, dass diese zusätzlichen Kanäle im Gaswechselkanal entfallen können, da gleichwirkende Kanäle in den Ventilsitzring integriert sind.swirl generation in the cylinder of an internal combustion engine is often by swirl channels or tangential realized in the gas exchange channel. These require complex channel geometries and accurate positioning of the channels. An advantage of the invention is therefore that these additional channels in the gas exchange channel can be omitted, since same effect channels integrated in the valve seat ring.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die für das Öffnen des Gaswechselventiles aufzubringende Energie reduziert werden kann, indem der Ventilteller des Ventiles mit Öffnungen versehen ist. Beim Öffnen des Ventiles genügt dann ein geringfügiges Anheben des Ventiltellers im Zehntelbereich, damit eine Drehung des Ventiltellers möglich ist und zwar bis die Öffnungsquerschnitte der Öffnungen im Ventilteller und der Einlasskanäle mindestens teilweise aufeinanderliegen, so dass die Luft aus dem Gaswechselkanal in den Zylinder einströmen kann. Ein größerer Hub des Ventiles gegen die Federkräfte der Ventilfeder kann daher entfallen, wodurch sich die benötigte Öffnungsenergie reduziert, d.h. das Freigeben des Zylinders erfolgt nicht durch einen ausreichenden Hub des Ventiles sondern durch einen geringfügigen Hub und eine Rotation des Ventiles.One Another advantage of the invention is that for the opening of the Gas exchange valve applied energy can be reduced, in that the valve disk of the valve is provided with openings. When opening the Valves is enough then a minor one Raising the valve disk in tenths, allowing one turn the valve plate is possible and that until the opening cross-sections the openings in the valve plate and the inlet channels are at least partially superimposed, so that the air from the gas exchange channel can flow into the cylinder. One larger stroke of the valve against the spring forces of Valve spring can therefore be omitted, resulting in the required opening energy reduced, i. the release of the cylinder does not occur a sufficient stroke of the valve but by a slight stroke and a rotation of the valve.

In der einzigen Figur ist im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Sie zeigt eine Vorrichtung zur Drallerzeugung in einem hier nur schematisch angedeuteten Zylinder 1 eines nur angedeuteten Kurbelgehäuses 2 einer Brennkraftmaschine.In the single figure, an embodiment of the invention is explained in more detail below with further details. It shows a device for swirl generation in a cylinder indicated only schematically here 1 an only indicated crankcase 2 an internal combustion engine.

Auf dem Kurbelgehäuse 2 ist ein ebenfalls nur schematisch angedeuteter Zylinderkopf 3 angeordnet, in welchem mindestens ein Gaswechselkanal 4 verläuft. Der Gaswechselkanal 4 im Zylinderkopf 3 führt in einen Brennraum 5 im Zylinder 1 der Brennkraftmaschine, wobei der eine Öffnung 6 aufweisende Übergang zwischen Gaswechselkanal 4 und Brennraum 5 durch ein Gaswechselventil 7 gesteuert wird, indem der Zylinderkopf 3 einen Ventilsitzring 8 mit einem Ventilsitz 8a zur Aufnahme eines Ventiltellers 7a des Gaswechselventiles 7 aufweist. Beim Schließen des Gaswechselventiles 7 kommt der Ventilteller 7a zur Anlage am Ventilsitzring 8 und verschließt somit die Öffnung 6 zwischen Gaswechselkanal 4 und Brennraum 5. Zusätzlich ist der Ventilsitzring 8 als drallbildender Körper ausgebildet.On the crankcase 2 is a likewise only schematically indicated cylinder head 3 arranged in which at least one gas exchange channel 4 runs. The gas exchange channel 4 in the cylinder head 3 leads into a combustion chamber 5 in the cylinder 1 the internal combustion engine, wherein the one opening 6 having transition between gas exchange channel 4 and combustion chamber 5 through a gas exchange valve 7 is controlled by the cylinder head 3 a valve seat ring 8th with a valve seat 8a for receiving a valve disk 7a of the gas exchange valve 7 having. When closing the gas exchange valve 7 comes the valve plate 7a for contact with the valve seat ring 8th and thus closes the opening 6 between gas exchange channel 4 and combustion chamber 5 , In addition, the valve seat ring 8th formed as a swirl-forming body.

Um einen optimalen Drall im Gaswechselkanal 4 zu erzeugen, bildet der Ventilsitzring 8 erfindungsgemäß einen Ringkanal 9 aus, welcher durch Drallrippen 10 in Einzelkanäle 11 unterteilt ist. Die Drallrippen 10 verlaufen vorzugsweise in Luftströmungsrichtung 12. Vorteilhafterweise sind die Drallrippen 10 keilförmig ausgebildet, wobei das breite Ende des Keils zum Ventilteller 7a hinweist. Der Ventilsitzring 8 weist eine rohrförmige Ausnehmung 13 auf, welche den Schaft 7b des Gaswechselventiles 7 umgibt.For optimal swirl in the gas exchange channel 4 to produce, forms the valve seat ring 8th according to the invention an annular channel 9 out, which by swirl ribs 10 in individual channels 11 is divided. The swirl ribs 10 preferably run in the direction of air flow 12 , Advantageously, the swirl ribs 10 wedge-shaped, wherein the broad end of the wedge to the valve plate 7a points. The valve seat ring 8th has a tubular recess 13 on which the shaft 7b of the gas exchange valve 7 surrounds.

Beim Einströmen strömt die Luft über die durch den Ventilsitzring 8 und die Drallrippen 10 ausgebildeten Einzelkanäle 11 in den Brennraum 5 des Zylinders 1, wobei die Drallrippen 10 einen Drall der Luft bewirken.As it flows in, the air flows through the valve seat ring 8th and the spin ribs 10 trained single channels 11 in the combustion chamber 5 of the cylinder 1 where the swirl ribs 10 cause a twist of the air.

Zum Einströmen von Luft bei geöffnetem Übergang zwischen Gaswechselkanal 4 und Brennraum 5 in einen Zylinder 1 der Brennkraftmaschine wird das Gaswechselventil 7 vom Ventilsitzring 8 abgehoben, so dass die Einzelkanäle 11 im Ventilsitzring 8 freigegeben sind. Die Luft strömt durch die Einzelkanäle 11 des Ventilsitzringes 8 in den Zylinder 1 der Brennkraftmaschine ein, so dass sie durch die Drallrippen 10 des Ventilsitzringes 8 in Drall versetzt wird. Zum Schließen des Übergangs zwischen Gaswechselkanal 4 und Brennraum 5 wird das Gaswechselventil 7 abgelassen, so dass der Ventilteller 7a am Ventilsitzring 8 anliegt und die Einzelkanäle 11 verschlossen sind.For the inflow of air with an open transition between the gas exchange channel 4 and combustion chamber 5 in a cylinder 1 the internal combustion engine is the gas exchange valve 7 from the valve seat ring 8th lifted off, leaving the single channels 11 in the valve seat ring 8th are released. The air flows through the individual channels 11 of the valve seat ring 8th in the cylinder 1 the internal combustion engine, so that they through the swirl ribs 10 of the valve seat ring 8th is added in a twist. To close the transition between the gas exchange channel 4 and combustion chamber 5 becomes the gas exchange valve 7 drained, leaving the valve disk 7a on the valve seat ring 8th is present and the individual channels 11 are closed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilteller 7a mindestens eine Öffnung 14 auf, über welche die Luft aus den Einzelkanälen 11 in den Zylinder 1 strömt. Hierdurch wird die für das Öffnen des Gaswechselventiles 7 aufzubringende Energie reduziert, da beim Öffnen des Ventiles 7 dann ein geringfügiges Anheben des Ventiles 7 im Zehntelbereich genügt, damit eine Drehung des Ventiltellers 7a möglich ist und zwar bis die Öffnungsquerschnitte der mindestens einen Öffnung 14 im Ventilteller 7a und der Öffnungen der Einzelkanäle 11 mindestens teilweise aufeinanderliegen, so dass die Luft aus dem Gaswechselkanal 4 in den Zylinder 1 einströmen kann. Vorteilhafterweise entsprechen sich die Öffnungsquerschnitte der mindestens einen Öffnung 14 im Ventilteller 7a und der Einzelkanäle 11 im Ventilsitzring 8 im Wesentlichen.In a further embodiment of the invention, the valve disk 7a at least one opening 14 on, over which the air from the individual channels 11 in the cylinder 1 flows. This will be the opening for the gas exchange valve 7 Energy to be applied is reduced because when opening the valve 7 then a slight lift of the valve 7 in the tenth range is enough to allow a rotation of the valve disk 7a is possible and that until the opening cross sections of the at least one opening 14 in the valve plate 7a and the openings of the individual channels 11 at least partially superimposed, so that the air from the gas exchange channel 4 in the cylinder 1 can flow in. Advantageously, the opening cross-sections of the at least one opening correspond 14 in the valve plate 7a and the individual channels 11 in the valve seat ring 8th essentially.

Zum Öffnen des Zylinders 1 der Brennkraftmaschine wird das Gaswechselventil 7 geringfügig angehoben, so dass der Ventilteller 7a vom Ventilsitzring 8 abgehoben ist. Anschließend wird das Gaswechselventil 7 derart gedreht, dass die Öffnungsquerschnitte der Einzelkanäle 11 im Ventilsitzring 8 und der Öffnungen 14 im Ventilteller 7a mindestens teilweise übereinander stehen, so dass die Luft aus dem Gaswechselkanal 4 in den Zylinder 1 einströmen kann. Die Luft strömt durch die mindestens eine Öffnung 14 des Ventiltellers 7a und die Einzelkanäle 11 des Ventilsitzringes 8 in den Zylinder 1 der Brennkraftmaschine ein, so dass die einströmende Luft durch die Drallrippen 10 des Ventilsitzringes 8 in Drall versetzt wird. Zum Schließen des Zylinders 1 der Brennkraftmaschine wird das Gaswechselventil 7 derart gedreht, bis die Öffnungsquerschnitte nicht übereinander stehen. Anschließend wird das Gaswechselventil 7 abgelassen, so dass der Ventilteller 7a am Ventilsitzring 8 anliegt. Somit sind die Öffnungsquerschnitte verschlossen und ein Luftaustausch zwischen Gaswechselkanal 4 und Zylinder 1 bzw. Brennraum 5 nicht mehr möglich.To open the cylinder 1 the internal combustion engine is the gas exchange valve 7 slightly raised, leaving the valve disk 7a from the valve seat ring 8th is lifted off. Subsequently, the gas exchange valve 7 rotated so that the opening cross-sections of the individual channels 11 in the valve seat ring 8th and the openings 14 in the valve plate 7a at least partially over each other, so that the air from the gas exchange channel 4 in the cylinder 1 can flow in. The air flows through the at least one opening 14 of the valve disk 7a and the individual channels 11 of the valve seat ring 8th in the cylinder 1 the internal combustion engine, so that the incoming air through the swirl ribs 10 of the valve seat ring 8th is added in a twist. To close the cylinder 1 the internal combustion engine is the gas exchange valve 7 turned so until the opening cross sections are not on top of each other. Subsequently, the gas exchange valve 7 drained, leaving the valve disk 7a on the valve seat ring 8th is applied. Thus, the opening cross sections are closed and an exchange of air between the gas exchange channel 4 and cylinders 1 or combustion chamber 5 not possible anymore.

Claims (11)

Vorrichtung zur Drallerzeugung in einem Zylinder (1) einer Brennkraftmaschine mit einem Ventilsitzring (8), der einen Ventilsitz (8a) zur Aufnahme eines Ventiltellers (7a) eines Gaswechselventiles (7) der Brennkraftmaschine aufweist und zusätzlich als drallbildender Körper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (8) einen Ringkanal (9) ausbildet, welcher durch Drallrippen (10) in Einzelkanäle (11) unterteilt ist.Device for generating swirl in a cylinder ( 1 ) an internal combustion engine with a valve seat ring ( 8th ), which has a valve seat ( 8a ) for receiving a valve disk ( 7a ) of a gas exchange valve ( 7 ) of the internal combustion engine and is additionally formed as a swirl-forming body, characterized in that the valve seat ring ( 8th ) an annular channel ( 9 ), which by swirl ribs ( 10 ) in individual channels ( 11 ) is divided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallrippen (10) im wesentlichen in Luftströmungsrichtung (12) verlaufen.Device according to claim 1, characterized in that the swirl ribs ( 10 ) substantially in the direction of air flow ( 12 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallrippen (10) keilförmig ausgebildet sind.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the swirl ribs ( 10 ) are wedge-shaped. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (8) eine rohrförmige Ausnehmung (13) aufweist, welche den Schaft (7b) des Gaswechselventiles (7) umgibt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ring ( 8th ) a tubular recess ( 13 ), which the shaft ( 7b ) of the gas exchange valve ( 7 ) surrounds. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (7a) des Gaswechselventiles (7) mindestens eine Öffnung (14) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 7a ) of the gas exchange valve ( 7 ) at least one opening ( 14 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnungsquerschnitte der mindestens einen Öffnung (14) im Ventilteller (7a) und der Einzelkanäle (11) im Ventilsitzring (8) im wesentlichen entsprechen.Apparatus according to claim 5, characterized in that the opening cross sections of the at least one opening ( 14 ) in the valve plate ( 7a ) and the individual channels ( 11 ) in the valve seat ring ( 8th ) substantially correspond. Verfahren zur Drallerzeugung in einem Zylinder (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem ein Ventilsitzring (8) einen Drall der in den Zylinder (1) strömenden Luft bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft über einen durch den Ventilsitzring (8) ausgebildeten Ringkanal (9) in den Zylinder (1) strömt, wobei der Ringkanal (9) durch Drallrippen (10) in Einzelkanäle (11) unterteilt ist, dessen Drallrippen (10) einen Drall der Luft bewirkt.Method for generating twist in a cylinder ( 1 ) of an internal combustion engine, in particular for operating the device according to one of claims 1 to 6, in which a valve seat ring ( 8th ) a twist in the cylinder ( 1 ) flowing air, characterized in that the air over a through the valve seat ring ( 8th ) formed annular channel ( 9 ) in the cylinder ( 1 ) flows, wherein the annular channel ( 9 ) by spin ribs ( 10 ) in individual channels ( 11 ) whose swirl ribs ( 10 ) causes a twist of the air. Verfahren zur Drallerzeugung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft zusätzlich über Öffnungen (14) im Ventilteller (7a) in den Zylinder strömt.A method for generating swirling according to claim 7, characterized in that the air additionally via openings ( 14 ) in the valve plate ( 7a ) flows into the cylinder. Verfahren zur Drallerzeugung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Schritte: zum Einströmen von Luft in einen Zylinder (1) der Brennkraftmaschine – wird das Gaswechselventil (7) vom Ventilsitzring (8) abgehoben, so dass die Einzelkanäle (11) im Ventilsitzring (8) freigegeben sind, – strömt die Luft durch die Einzelkanäle (11) des Ventilsitzringes (8) in den Zylinder (1) der Brennkraftmaschine ein, so dass die einströmende Luft durch die Drallrippen (10) des Ventilsitzringes (8) in Drall versetzt wird.Method for generating swirling according to claim 7, characterized by the following steps: for the inflow of air into a cylinder ( 1 ) of the internal combustion engine - the gas exchange valve ( 7 ) from the valve seat ring ( 8th ), so that the individual channels ( 11 ) in the valve seat ring ( 8th ), - the air flows through the individual channels ( 11 ) of the valve seat ring ( 8th ) in the cylinder ( 1 ) of the internal combustion engine, so that the incoming air through the swirl ribs ( 10 ) of the valve seat ring ( 8th ) is put into spin. Verfahren zur Drallerzeugung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: zum Öffnen des Zylinders (1) der Brennkraftmaschine – wird das Gaswechselventil (7) geringfügig angehoben, so dass der Ventilteller (7a) vom Ventilsitzring (8) abgehoben ist, – wird das Gaswechselventil (7) derart gedreht, dass die Öffnungsquerschnitte der Einzelkanäle (11) im Ventilsitzring (8) und der Öffnungen (14) im Ventilteller (7a) mindestens teilweise übereinander stehen, so dass die Luft aus dem Gaswechselkanal (4) in den Zylinder (1) einströmen kann, – strömt die Luft durch die Öffnungen (14) des Ventiltellers (7a) und die Einzelkanäle (11) des Ventilsitzringes (8) in den Zylinder (1) der Brennkraftmaschine ein, so dass die einströmende Luft durch die Drallrippen (10) des Ventilsitzringes (8) in Drall versetzt wird und zum Schließen des Zylinders (1) der Brennkraftmaschine – wird das Gaswechselventil (7) derart gedreht, dass die Öffnungsquerschnitte nicht übereinanderstehen, – wird das Gaswechselventil (7) abgelassen, so dass der Ventilteller (7a) am Ventilsitzring (8) anliegt, so dass die Öffnungsquerschnitte verschlossen sind.Method for generating swirl according to claim 8, characterized by the following steps: for opening the cylinder ( 1 ) of the internal combustion engine - the gas exchange valve ( 7 ) slightly higher ben, so that the valve plate ( 7a ) from the valve seat ring ( 8th ), - the gas exchange valve ( 7 ) is rotated in such a way that the opening cross-sections of the individual channels ( 11 ) in the valve seat ring ( 8th ) and the openings ( 14 ) in the valve plate ( 7a ) are at least partially on top of each other, so that the air from the gas exchange channel ( 4 ) in the cylinder ( 1 ), - the air flows through the openings ( 14 ) of the valve disk ( 7a ) and the individual channels ( 11 ) of the valve seat ring ( 8th ) in the cylinder ( 1 ) of the internal combustion engine, so that the incoming air through the swirl ribs ( 10 ) of the valve seat ring ( 8th ) is twisted and to close the cylinder ( 1 ) of the internal combustion engine - the gas exchange valve ( 7 ) is rotated in such a way that the opening cross sections do not overlap one another, - the gas exchange valve ( 7 ), so that the valve disk ( 7a ) on the valve seat ring ( 8th ) is applied, so that the opening cross-sections are closed. Verfahren zur Drallerzeugung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die für das Öffnen des Gaswechselventils (7) aufzubringende Energie reduziert wird, indem das Gaswechselventil (7) nur soweit angehoben werden muss bis eine Drehung des Ventils (7) das teilweise Übereinanderstehen der Öffnungsquerschnitte der Einzelkanäle (11) im Ventilsitzring (8) und der Öffnungen (14) im Ventilteller (7a) ermöglicht, so dass die Luft aus dem Gaswechselkanal (4) in den Zylinder (1) einströmen kann.Method for generating swirling according to claim 8 or 10, characterized in that the opening of the gas exchange valve ( 7 ) is reduced by the gas exchange valve ( 7 ) only needs to be raised until a rotation of the valve ( 7 ) the partial superposition of the opening cross-sections of the individual channels ( 11 ) in the valve seat ring ( 8th ) and the openings ( 14 ) in the valve plate ( 7a ), so that the air from the gas exchange channel ( 4 ) in the cylinder ( 1 ) can flow.
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EP2977602A3 (en) * 2014-07-04 2016-06-01 Hanking Power Technology Co., Ltd. Intake manifold having variable diameters

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