DE1776180A1 - Inlet and outlet ducts in internal combustion engines - Google Patents

Inlet and outlet ducts in internal combustion engines

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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

Patentanwalt· WpI.-Ina. P.. Beetz u. Dipl.-Ing. Um ρ rechtPatent attorney WpI.-Ina. P .. Beetz u. Dipl.-Ing. To ρ right

MQndMn 22. SielmdoffMr. 10 233-13.80OP-Zj? (6) SVMQndMn 22. SielmdoffMr. 10 233-13.80OP-Zj? (6) SV

P 17 905.0-13 Tr.A.P 17 905.0-13 Tr.A.

13. Aug. 1969 177618013 Aug 1969 1776180

Einlaß- und Auslaßkanal bei BrennkraftmaschinenInlet and outlet ducts in internal combustion engines

Sie Erfindung betrifft einen Einlaß- und Auslaßkanal bei Brennkraftmaschinen, welche zur Ausbildung einer Drehbewegung der Luft oder des Brennstoffgemisches im Brennraum gekrümmt sind, wobei im Einklang mit dem Sinn· der Krümmung dee Sinlaßkanals zur Erleichterung der Abgasausströmung aus dem Zylinder auch der Auslafikanal im Sinne der bis dahin andauernden Drehbewegung der Gase gekrümmt ist, wobei die beiden Kanäle auf derselben Seite des Zylinderkopfes ausmünden, oder jeder Kanal auf einer anderen Seit· d«e Zylinderkopfes ausmündet.You invention relates to an inlet and outlet channel Internal combustion engines, which are curved to produce a rotational movement of the air or the fuel mixture in the combustion chamber are, in accordance with the sense of the curvature of the inlet duct to facilitate the outflow of exhaust gas from the Cylinder also the exhaust duct is curved in the sense of the rotation of the gases that has continued until then, with the two Channels open out on the same side of the cylinder head, or each channel opens out on a different side of the cylinder head.

Brennkraftmaschinen mit Einlaß- und Auslaßkanälen der eingangs erläuterten Art, bei denen die Einlaß- und Auelaßkanäle an verschiedenen Seiten des Zylinderkopf«8 münden, Bind aus der DAS 1 032 972 und der US-Pat. 3 331 359 bekannt. Sine Brennkraftmaschine mit den weiter oben erläuterten Sinlaß- und Auslaßkanälen, wobei diese Kanäle auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes münden, geht aus der brit.Pat. 410 047 als bekannt hervor.Internal combustion engines with inlet and outlet ducts of the type explained at the beginning, in which the inlet and outlet ducts open out on different sides of the cylinder head 8, Bind from DAS 1 032 972 and US Pat. 3,331,359 known. Sine Internal combustion engine with the inlet and outlet ducts explained above, these ducts on the same side of the cylinder head, comes from the British Pat. 410 047 as known.

Bekannt sind auch schraubenlinienförmig gekrümmt· SInlaßkanäl«. Bei den bekannten Kanälen Bind jedooh, wenn besonders Intensive Drehbewegungen des ang«saugt«n Brennstoffgemisches oder der angesaugten Verbrennungsluft «rsielt werden sollen, dl· Querschnitt· im Bereioh der Yentilführung verengt.Soloh «in· Yer engung hat dann nicht nur unerwünschte Drosselung und damit schlechtere volumetrische füllung bei den Sinlalkanälen,sondernAlso known are helically curved "S inlet ducts". With the well-known channels Bind, however, if special Intense turning movements of the fuel mixture or the intake combustion air should be retained so that Cross-section · narrowed in the area of the Yentilführung.Soloh «in · Yer narrowing then not only has undesired throttling and thus poorer volumetric filling in the Sinlalkanal, but

auoh «in«auoh «in«

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langsamer« Abgasströmung aus den Zylindern bei den Auslaßkanälen zur Folge.Slower exhaust gas flow out of the cylinders at the exhaust ports.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sowohl eine intensive Drehbewegung des Brennstoffgemischeβ bzw. der Verbrennungsluft als auch einen guten Tüllungsgrad und eine hohe Abgasgeschwindigkeit beim Austreten der Abgas· aus den Zylindern zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object both an intense rotating movement of the fuel mixture or the Combustion air as well as a good degree of filling and a high exhaust gas velocity when the exhaust gas emerges from the To enable cylinders.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfi dadurch gelöst, daß der mittlere Teil der Wand der Kanäle im Bereich der Durchdringung mit der Nabe der Ventilführung nach einer Kugel oder einem Ellipsoid gekrümmt ist, deren Mittelpunkte in bezug auf die durch die Ventilführungeachse gehende Längsebene des Zylinderkopf es beim Einlaßkanal und beim Auslaßkanal je um ein Haß exzentrisch versetzt sind.This object is achieved according to the invention in that the middle part of the wall of the channels in the area of penetration with the hub of the valve guide after a ball or a Ellipsoid is curved, the center points of which in relation to the longitudinal plane of the cylinder head passing through the valve guide axis is one hatred for the intake port and the exhaust port are offset eccentrically.

Nachstehend 1st ein Ausführungsbeispiel und eine Variante der erfindungsgemäß ausgebildeten Qaswechselkanäle an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:An exemplary embodiment and a variant of the gas exchange channels designed according to the invention are given below described in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt duroh den Zylinderkopf in der Ebene AA des Einlaß- oder AuelaßkanalsjFig. 1 is a vertical section through the cylinder head in the level AA of the inlet or Auelaßkanal j

Pig. 2 einen Horiaontalschnitt durch den Zylinderkopf in der Ebene BB des Einlaß- und Auslaßkanals;Pig. 2 a horizontal section through the cylinder head in the plane BB of the inlet and outlet channels;

Fig. 3 einen Vertikalsohnltt durch den Zylinderkopf in der Ebene OO des Einlaß- oder Auslaßkanalsj undFig. 3 shows a vertical piston through the cylinder head in the plane OO of the inlet or outlet channel j and

fig.4 einen Horizontalechnitt durch den Zylinderkopffig.4 a horizontal section through the cylinder head in einer alternativen Anordnung der Kanäle, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfe· ausmünden.in an alternative arrangement of the channels, which are on the opposite sides of the cylinder head flow out.

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In i'ig.1 liegt der Hittelpunkt 1 der die Gestaltung eines wesentlichen Flächenteils der Kanalwandung bestimmenden Λ-ugel 2 in der Acnse der Ventilführung, während er in Fig.2,3 und 4 etwa innerhalb der durch die beiden VentilführungSachsen gehenden Ebene beim Einlaßkanal um das Maß e*, und beim Auslaßkanai um das Maß e~ außerachsig liegt. Durch diese Exzentrizität wird eine gewünschte Unsymmetrie der Kugellage 2 zu der Lage des Einlaß- oder Auslaßventils und der jeweiligen Ventilführung erzielt, aus welcher folgt, daß die Durcjidringungskontur der fcabe 3 der Ventilführung 4 mit der Kugel 2 - als Gasleitfläche mit entsprechend gewähltem und dabei stetig veränderlichen Radius 5-abgerundet, in Richtung zum Ventilsitz 6 absinkende Tendenz hat, so daß sich im Umfangsbereich der Ventilführungsnabe 3 eine schraubenlinienföraiige Gasführung mit entsprechender Steigung ergibt.In i'ig.1 the center point 1 of the-ugel 2, which determines the design of an essential surface part of the duct wall, lies in the axis of the valve guide, while in FIGS. 2, 3 and 4 it lies approximately within the plane passing through the two valve guide axes at the inlet duct by the dimension e * , and at the outlet duct by the dimension e ~ is off-axis. This eccentricity achieves a desired asymmetry of the ball position 2 in relation to the position of the inlet or outlet valve and the respective valve guide, from which it follows that the penetration contour of the fcabe 3 of the valve guide 4 with the ball 2 - as a gas guide surface with an appropriately selected and constant variable radius 5-rounded, has a decreasing tendency in the direction of the valve seat 6, so that in the circumferential area of the valve guide hub 3 there is a helical gas guide with a corresponding slope.

Die Steilheit dieser Sc irauben-Gasführungsflache ist abhängig von der Exzentrizitätsgröße e.., bzw. e^, welche derart gewählt wird, daß eine gleichgerichtete Durchströmung des Mediums durch die Kanäle mit kleinstmöglicher Drosselung dieser Durcliströniung gewährleistet ist. Dies erreicht man durch eine entsprechend gewählte Kugel - bzw. Ellipsoidgestaltung als Ausgangselement für die Ausbildung des wesentlicnsten Fläclienbereichs der schraubenlinienfb'rmigen Gasführung des Kanals, an den die Öffnung 7 des Ventilsitzes 6 und zugleich auch der Zuführungs- bzw. Austrittateil b des Einlaßkanals 9 bzw. des Auslaßkanals 10 stetig anschließen.The steepness of this screw gas guide surface depends on the eccentricity size e .., or e ^, which is chosen so that a rectified flow of the medium through the channels with the smallest possible throttling of this Durcliströniung is guaranteed. This is achieved by an appropriately chosen spherical or ellipsoidal design as the starting element for the formation of the essential surface area of the helical gas guide of the channel, to which the opening 7 of the valve seat 6 and at the same time also the supply or outlet part b of the inlet channel 9 or respectively of the outlet channel 10 continuously.

Gegebenenfalls ist der Eintrittsteil des Einlaßkanals 9 durch die Vertikalebene 11, welche den Strom des eintretenden Mediums an den Kugel- oder Ellipeoidumfangeteil· heranführt, einseitig und stetig verengt, womit eine Drehbewegung des Mediums eingeleitet wird, die sich durch die schon erwähnteOptionally, the inlet part of the inlet channel 9 is through the vertical plane 11, which the flow of the entering Medium to the spherical or ellipoidal part of the circumference, one-sided and steadily narrowing, whereby a rotary movement of the medium is initiated, which is caused by the already mentioned

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Gestaltung der Übergangsfläche in eine schraubende Bewegung ändert.Design of the transition surface in a screwing motion changes.

In ähnlicher Welse 1st der Auelaßkanal 10 gestaltet, und zwar mit dem Unterschied, daß die Drehbewegung der aus dem Zylinder abströmenden Abgase im Anfangsteil dieses Kanals in eine schraubenlinienförmige Bewegung umgewandelt wird. Das sich allmählich vergrößernde Querschnittspiofil des ausmündenden Auslaßkanal-Ieiles, der einseitig durch die Wandfläche 12 abgeflacht ist, erleichtert das Abströmen der Gase aus dem Zylinderkopf.The Auelaß Canal 10 is designed in a similar catfish, with the difference that the rotary movement of the exhaust gases flowing out of the cylinder in the initial part of this Channel is converted into a helical movement. The gradually increasing cross-sectional profile of the discharging outlet duct part, which is flattened on one side by the wall surface 12, facilitates the outflow of the Gases from the cylinder head.

Die Anordnung des Einlaß- und dee Auelaßkanals, die an sich prinzipiell identisch oder zumindest ähnlich sind, ist bedingt durch die gegenläufige Richtung der Strömung der Gase in diesen Kanälen. Bei Ausmünden beider Kanäle auf der gleichen Zylinderkopfseite stellt der Auslaßkanal annähernd ein Spiegelbild des Einlaßkanals dar, und zwar in bezug auf die Zylinderkopf-Querebene zwischen den beiden Kanälen. Damit wird erreicht, daß das Ausströmen der Abgase aus dem Zylinder denselben Drehsinn hat wie das Einströmen und die Drehbewegung des Mediums im Zylinderkopf, wie auch in Fig.2 durch die Krümmungslinie und durch den mit entsprechenden Pfeilen bezeichneten stetigen Strömungeverlauf veranschaulicht ist.The arrangement of the inlet and the Auelaß canals, which in principle are identical or at least similar, is due to the opposite direction of the flow of the gases in these canals. When both channels open out on the same side of the cylinder head, the exhaust port represents approximately a mirror image of the inlet port, specifically in relation to the transverse plane of the cylinder head between the two ports. Thus it is achieved that the outflow of the exhaust gases from the cylinder, the same rotary sense how the inflow and the rotational movement of the medium in the cylinder head, as also illustrated in Figure 2 by the line of curvature and the designated by corresponding arrows steady flow Ever run.

Wenn zwar in Fig.2 beide Kanäle auf derselben Zylinderkopfseite ausmünden, können sie auch auf einander gegenüberliegenden Seiten ausmünden, wie es als Variante in Fig.4 veranschaulicht ist. Dann muß selbstverständlich auch die Anordnung der beiden Kanäle entsprechend angepaßt werden, damit beim Ausströmen dee Mediums aus den Zylinder die Strömung auch in den Auslaßkanal mit der gleichen "Draüllströmungsrichtung" ein strömt, mit der sie aus dem Einlaßkanal in den Zylinder ein- If both channels open out on the same cylinder head side in FIG. 2, they can also open out on opposite sides, as is illustrated as a variant in FIG. Then, of course, the arrangement of the two channels must be adapted accordingly so that when the medium flows out of the cylinder, the flow also flows into the outlet channel with the same "drainage direction" with which it enters the cylinder from the inlet channel.

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trat. In diesem Pail Bind die beiden Kanäle nicht mehr in bezug auf die zwiscnen ihnen liegende Querebene symmetrisch, die Lage des Auslaßkanals ergibt sich vielmehr aus der des Einlaßkanals angenähert durch eine 180°-Drehung um die Zylinderachse, wobei jedoch als Formabwelchung die Exzentrizitätsmaße e.. und Θ2 der Kugelmittelpunkte nicht mehr beide von den Ventilführungsachsen in einander entgegengesetzten Richtungen bzw. in bezug auf die Zylinderachse etwa radial nach außen, sondern von den Ventilführungsachsen in der gleichen Riohtung liegen.kicked. In this pail bind the two channels are no longer related symmetrical on the transverse plane lying between them, the position of the outlet channel results rather from that of the inlet channel approximated by a 180 ° rotation around the cylinder axis, but with the eccentricity dimensions as a form deviation e .. and Θ2 of the centers of the spheres are no longer both of the Valve guide axes in opposite directions or approximately radially outward with respect to the cylinder axis, but lie in the same direction from the valve guide axes.

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Claims (1)

O PattntanspruchO stalemate 3inlaß- und Auslaßkanal bei Brennkraftmaschinen, welche zur Ausbildung einer Drehbewegung der Luft oder des Brennst off gemisches im Brennraum gekrümmt sind,wobei im Einklang mit dem Sinne der Krümmung des Einlaßkanals zur Erleichterung der Abgasausströmung aus dem Zylinder auch der Auslaßkanal im Sinne der bis dahin andauernden Drehbewegung der Gase gekrümmt ist, wobei die beiden Kanäle (9,10) auf derselben Seite des Zylinderkopi.es (Fig.2) ausmünden, oder jeder Kanal auf einer anderen Seite des Zylinderkopfes ausmündet (Fig.4), dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil der Wand der Kanäle (9,10) im Bereich der Durchdringung mit der Nabe (3) der Ventilführung (4) nach einer Kugel (2) oder einem Ellipsoid gekrümmt ist, deren Hittelpunkte (1) in bezug auf die durch die Ventilführungsachse gehende Längsebene des Zylinderkopfes beim Einlaßkanal (9) und beim Aualaßkanal (10) je um ein Haß (e^ bzw. eg) exzentrisch versetzt sind.3 inlet and outlet ducts in internal combustion engines, which are curved to form a rotary movement of the air or the fuel mixture in the combustion chamber, in accordance with the meaning of the curvature of the inlet duct to facilitate the exhaust gas outflow from the cylinder and the exhaust duct in the sense of the continuing until then Rotary movement of the gases is curved, the two channels (9,10) open out on the same side of the cylinder head (Fig.2), or each channel opens out on a different side of the cylinder head (Fig.4), characterized in that the middle part of the wall of the channels (9,10) in the area of penetration with the hub (3) of the valve guide (4) is curved according to a ball (2) or an ellipsoid, the center points (1) of which with respect to the axis of the valve guide going longitudinal plane of the cylinder head at the inlet channel (9) and at the Aualaßkanal (10) are each offset eccentrically by one hatred (e ^ or eg). 109840/0526109840/0526 LeerseiteBlank page
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