DE102005020228B4

DE102005020228B4 - Einlasskanalanordnung in einem Zylinderkopf

Info

Publication number: DE102005020228B4
Application number: DE200510020228
Authority: DE
Inventors: Heinrich Limbers
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-04-30
Filing date: 2005-04-30
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2025-05-01
Also published as: DE102005020228A1

Abstract

Einlasskanalanordnung in einem Zylinderkopf mit einem Kanal (11) sowie einem an einem brennraumseitigen Ende des Kanals (11) angeordneten Ventilsitzring (12), dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Ventilsitzrings (12) ein an den Ventilsitzring (12) angrenzender Bereich (15) des Kanals (11) als Kegelstumpf ausgebildet ist, dessen Querschnitt sich Richtung Ventilsitzring (12) verjüngt, und dass ein Übergangsbereich (16) zwischen Ventilsitzring (12) und dem kegelstumpfförmigen Bereich (15) einen zylindrischen Querschnitt aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einlasskanalanordnung in einem Zylinderkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Einlasskanal einer Verbrennungskraftmaschine ist bekanntermaßen Bestandteil des Zylinderkopfs. Im Gießprozess tritt häufiger das Problem auf, dass der Kanal bzw. der Gießkern, der den Kanal definiert, aus seiner vorgesehenen Position durch die Schmelze verrückt wird. Im Gussteil entsteht dadurch ein Versatz. Selbst wenn der Versatz noch toleriert werden kann, können bei der üblicherweise folgenden Bearbeitung durch einen Fräser, bei der der Ventilsitzring geschaffen und die Kanalkontur freigefräst werden, scharfe Übergänge zwischen der bearbeiteten Fläche und der Gusskontur entstehen. Die scharfen Übergänge sind ungünstig für die Strömung im Ansaugtrakt, die dort sogar abreißen kann. Füllung und Ladungsbewegung im Zylinder werden ebenfalls negativ beeinflusst. Die JP 02-215964 A beschreibt eine übliche Fertigung eines Einlasskanals, dessen Innenfläche nach dem Guss gefräst wird.
Aus der DE 196 53 909 C1 ist außerdem ein Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem zur Vermeidung des Versatzes eine Bearbeitungszugabe mit einer Ausgleichsrille vorgesehen und mit einem linear eintauchenden Formfräser von spitzbogenförmiger Kontur strömungsgünstig bearbeitet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einlasskanalanordnung zu schaffen, bei der auch bei einem Versatz zwischen Ventilsitzring und Einlasskanal die Strömung weniger gestört wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Einlasskanalanordnung in einem Zylinderkopf sieht neben den gattungsgemäßen Merkmalen vor, dass stromaufwärts des Ventilsitzrings ein an den Ventilsitzring angrenzender Bereich des Kanals als Kegelstumpf ausgebildet ist, dessen Querschnitt sich Richtung Ventilsitzring verjüngt. Der Kanal ist unempfindlich auf Versatz und hat bessere Strömungseigenschaften, weil durch den kegelstumpfförmigen Bereich und gegebenenfalls einen Richtung Ventilsitzring anschließenden zylindrischen Bereich der Bereich des Ventilsitzrings besser angeströmt wird.
In einer strömungsgünstigen Ausgestaltung weist der Kegelstumpf einen Öffnungswinkel von 10° bis 20° auf, bevorzugt zwischen 12° und 15°.
Ein Übergangsbereich ist erfindungsgemäß zwischen Ventilsitzring und dem kegelstumpfförmigen Bereich zylindrisch ausgebildet, insbesondere ausgefräst. Dazu wird ein Fräser verwendet, der von der Ventilsitzringseite her eingeführt wird und den Bereich konzentrisch bearbeitet. Statt des üblichen Birnenfräsers mit Birnenform wird ein zylindrisch runder Fräser eingesetzt. Auch bei Versatz des kegelstumpfförmigen Bereichs oder des Kanals kann im kegelstumpfförmigen Bereich immer ein günstiger Übergang gefräst werden.
Vorzugsweise ist eine Länge des kegelstumpfförmigen Bereichs abhängig von zu erwartenden horizontalen Gussversätzen bei der Herstellung des Zylinderkopfs eingestellt. Es besteht ein geometrischer Zusammenhang zwischen dem maximal tolerierten Gussversatz, der Länge des Kegelstumpf und dem Kegelwinkel. Der tolerierte Gussversatz bestimmt über den Kegelwinkel die Höhe des Kegels. Der untere, brennraumseitige Durchmesser des Kegelstumpfs richtet sich zweckmäßigerweise primär nach dem inneren Durchmesser des Ventilsitzrings, wobei eine entsprechende Bearbeitungszugabe sinnvoll ist.
An den kegelstumpfförmigen Bereich schließt sich stromaufwärts der Kanal mit strömungsangepassten Radien an.
Weitere Ausbildungsformen und Aspekte der Erfindung werden unabhängig von einer Zusammenfassung in den Patentansprüchen ohne Beschränkung der Allgemeinheit im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine bekannte Ausgestaltung eines Einlasskanals;
2 eine bevorzugte Ausgestaltung des Einlasskanals mit einem kegelstumpfförmigen Bereich.
1 zeigt eine bekannte Ausgestaltung einer Einlasskanalanordnung 10 mit einem Einlasskanal 11, an den sich brennraumseitig ein Ventilsitzring 12 in bekannter Weise anschließt. Wird der Einlasskanal 11 mit einem üblichen birnenförmigen Fräser 14 bearbeitet, kann sich ein scharfer Übergang mit einer Kante 13 ausbilden, wenn im Guss ein Versatz zwischen Ventilsitzring 12 und Kanal 11 entstanden ist.
2 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Einlasskanalanordnung 10. Der Kanal 11 ist an seinem brennraumseitigen Ende in einem Bereich 15 als Kegelstumpf ausgebildet, dessen Öffnungswinkel zwischen 10 und 20°, bevorzugt zwischen 12° und 15° liegt. Der Kegelstumpf öffnet sich vom Ventilsitzring 12 aus zum Kanal 11.
Nach dem Guss ist der Bereich 15 zwischen Kanal 11 und Ventilsitzring 12 kegelförmig. Zur Bearbeitung wird ein zylindrischer Fräser 17 eingeführt, mit dem ein zylindrischer Übergangsbereich 16 zwischen kegelstumpfförmigen Bereich 15 und Ventilsitzring 12 eingearbeitet wird. Stromaufwärts an den kegelförmigen Bereich 15 schließt sich der Kanal 11 mit den üblichen strömungsangepassten Radien an.
Bezugszeichenliste

10: Einlasskanalanordnung
11: Kanal
12: Ventilsitzring
13: Kante
14: Fräser
15: Kegel
16: Übergangsbereich

Claims

Einlasskanalanordnung in einem Zylinderkopf mit einem Kanal (11) sowie einem an einem brennraumseitigen Ende des Kanals (11) angeordneten Ventilsitzring (12), dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Ventilsitzrings (12) ein an den Ventilsitzring (12) angrenzender Bereich (15) des Kanals (11) als Kegelstumpf ausgebildet ist, dessen Querschnitt sich Richtung Ventilsitzring (12) verjüngt, und dass ein Übergangsbereich (16) zwischen Ventilsitzring (12) und dem kegelstumpfförmigen Bereich (15) einen zylindrischen Querschnitt aufweist.
Einlasskanalanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelstumpf einen Öffnungswinkel (α) von 10° bis 20° aufweist.
Einlasskanalanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (α) zwischen 12° und 15° liegt.
Einlasskanalanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des kegelstumpfförmigen Bereichs (15) abhängig von zu erwartenden horizontalen Gussversätzen bei der Herstellung des Zylinderkopfs eingestellt ist.
Einlasskanalanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts an den kegelförmigen Bereich (15) der Kanal (11) mit strömungsangepassten Radien anschließt.