DE19503378C1

DE19503378C1 - Channel arrangement for valve in IC engine

Info

Publication number: DE19503378C1
Application number: DE1995103378
Authority: DE
Inventors: Josef Lehle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2015-02-03

Abstract

The arrangement has two or more curved tubular channels (11) on the shaft side. One end of an additional channel is connected to the valve seat (7), and this channel extends in a different direction to the other channel (10). Due to this, there is a flow to the open valve gap (9) from two different directions.Each channel is in straight alignment with a certain valve gap section, so that each channel charges a different section with fluid flow. The valve seat defines a plane (S), which is at 90 deg. to the valve shaft. Each channel has a main direction (P10,P11) towards the valve body (1). The projections of these in the plane are at an angle of pref. 180 deg. > beta > 90 deg.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kanalanordnung für ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a Channel arrangement for a valve according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Kanalanordnung für ein Ventil - wie beispielsweise im DE-GM 17 84 007 dargestellt - ist insbesondere als Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor einsetzbar.Such a channel arrangement for a valve - as shown for example in DE-GM 17 84 007 - is particularly Can be used as an intake system for an internal combustion engine.

Eine herkömmliche im Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors eingesetzte Kanalanordnung für ein Ventil hat mindestens ein Einlaßventil nach der Teller- bzw. Pilzbauart, das über eine Nockenwelle zum Brennraum hin geöffnet und geschlossen wird. An das Einlaßventil führt ein rohrartiger Einlaßkanal, durch den Luft oder ein Kraftstoff/Luftgemisch dem Brennraum zuführbar ist. Der Einlaßkanal besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen geraden Einlaßkanalabschnitt und einem zwischen dem Ventilsitz und dem geraden Einlaßkanalabschnitt angeordneten gekrümmten Einlaßkanalabschnitt. Um die Bauhöhe der Kanalanordnung für ein Ventil klein zu halten ist der gekrümmte Einlaßkanalabschnitt meist stark gekrümmt ausgebildet, so daß die Länge des sich durch die gekrümmte Wand des Einlaßkanals erstreckenden Ventilschafts kurz ausgebildet werden kann.A conventional one in the intake system of an internal combustion engine used channel arrangement for a valve has at least one Inlet valve according to the plate or mushroom type, which has a Camshaft is opened and closed towards the combustion chamber. A tubular inlet duct leads through to the inlet valve the air or a fuel / air mixture to the combustion chamber is feedable. The inlet duct consists essentially of a tubular straight inlet duct section and one between the valve seat and the straight inlet duct section arranged curved inlet duct section. To the height to keep the channel arrangement for a valve small curved inlet duct section mostly strongly curved trained so that the length of the curved by the Wall of the inlet duct extending valve stem short can be trained.

Dabei wird meist ein relativ großer Winkel α (z. B. 90°) zwischen der durch den geraden Einlaßkanalabschnitt definierten Hauptansaugrichtung P (vgl. Pfeil P in den Figuren) des Einlaßkanals und des Ventilschafts gewählt. Der Winkel α ist dabei als Winkel zwischen der Achse des Ventilschafts und der Hauptrichtung P definiert (vgl. die den Anmeldungsgegenstand darstellende Fig. 2). Bei einer derartigen Kanalanordnung sind die Strömungsverluste aufgrund der großen Umlenkungsbeträge des Fluids beim Einströmen in den Brennraum relativ groß. Insbesondere bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors, also bei hohen Fluidgeschwindigkeiten, wird aufgrund der Trägheit des Fluids hauptsächlich nur noch der Teil des ringförmigen Ventilspalts zum Einströmen beaufschlagt, der in direkter Verlängerung bzw. Projektion der Hauptrichtung P des Einlaßkanals in Richtung zum Ventilspalt angeordnet ist, so daß bei hohen Fluidgeschwindigkeiten nur ein Teil des Ventilspalts genutzt wird, wobei der im Windschatten der Hauptrichtung P liegende Abschnitt des Ventilspalts mit relativ wenig strömendem Fluid beaufschlagt wird. Dies führt zu einer Abnahme des Füllungsgrades bei hoher Motordrehzahl.In this case, a relatively large angle α (z. B. 90 °) between the main intake direction P defined by the straight inlet duct section (see arrow P in the figures) of the inlet duct and the valve stem is selected. The angle α is defined as the angle between the axis of the valve stem and the main direction P (cf. FIG. 2 representing the subject of the application). With such a channel arrangement, the flow losses are relatively large due to the large deflection amounts of the fluid when flowing into the combustion chamber. In particular at high engine speeds, i.e. at high fluid speeds, only the part of the annular valve gap that is arranged in direct extension or projection of the main direction P of the inlet channel in the direction of the valve gap is mainly acted upon due to the inertia of the fluid that at high fluid speeds only part of the valve gap is used, the portion of the valve gap lying in the slipstream of the main direction P being acted upon by relatively little flowing fluid. This leads to a decrease in the degree of filling at high engine speed.

Um den Strömungswiderstand einer derartigen Kanal- bzw. Kanalanordnung zu reduzieren wird daher meist ein kleiner Winkel α für den geraden Einlaßkanalabschnitt und für den gekrümmten Einlaßkanalabschnitt eine möglichst große Krümmung bzw. Krümmungsradis gewählt (gut wäre, wenn der Einlaßkanal konzentrisch also parallel zum Ventilschaft verlaufen würde). Dies hat jedoch zur Folge, daß der Ventilschaft relativ lang ausgelegt werden muß, was wiederum zur Folge hat, daß der Ventilschaftdurchmesser aus Festigkeitsgründen größer ausgelegt werden muß. Weiterhin benötigt eine derartige Kanalanordnung eine vergleichsweise lange Ventilführung. Insgesamt führt somit eine Kanalanordnung mit einem kleinen Winkel α und einem mit wenig Krümmung versehenen gekrümmten Einlaßkanalabschnitt zu einer großen Bauhöhe der Kanalanordnung, und sie hat aufgrund des länger und dicker ausgelegten Ventilschafts eine größere mechanische Trägheit.The flow resistance of such a channel or Reducing the channel arrangement is therefore usually a small one Angle α for the straight inlet duct section and for the curved inlet duct section as large a curvature as possible or radii of curvature (would be good if the inlet channel would run concentrically parallel to the valve stem). However, this has the consequence that the valve stem is relative must be interpreted long, which in turn has the consequence that the valve stem diameter is larger for reasons of strength must be interpreted. It also needs one Channel arrangement a comparatively long valve guide. Overall, a channel arrangement with a small one leads Angle α and a curved one with little curvature Inlet duct section to a large overall height Channel arrangement, and because of the longer and thicker designed valve stem a greater mechanical inertia.

In einer weiteren herkömmlichen Kanalanordnung für ein Ventil, die insbesondere zum Lufteinlaß bei Dieselmotoren verwendet wird, ist der Einlaßkanal in der Umgebung des Ventilschafts korkenzieherartig oder spiralförmig ausgebildet, um beim Einlaßvorgang eine Wirbelströmung zur besseren Kraftstoff/Luft-Gemischaufbereitung zu erzeugen. Diese Kanalanordnung hat den Nachteil, daß aufgrund der starken Strömungsumlenkungen ein sehr hoher Strömungswiderstand beim Einströmen über den spiralförmig ausgebildeten Einlaßkanal in den Brennraum auf das Fluid einwirkt.In another conventional channel arrangement for one Valve, in particular for air intake in diesel engines is used, the inlet duct is in the vicinity of the Valve stem corkscrew-like or spiral trained to create a vortex flow during the intake process to produce better fuel / air mixture preparation. This channel arrangement has the disadvantage that due to the strong flow deflections a very high one Flow resistance when flowing in over the spiral trained inlet channel into the combustion chamber on the fluid acts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Kanalanordnung für ein Ventil zur Verfügung zu stellen, die einen niedrigen Strömungswiderstand aufweist.The invention has for its object a compact To provide channel arrangement for a valve that has a low flow resistance.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1.

Dadurch, daß ein zweiter Strömungskanal aus einer zum ersten Strömungskanal unterschiedlichen Richtung auf den Ventilspalt gerichtet ist, wird der Strömungswiderstand der Kanalanordnung insgesamt verringert, wobei der Winkel α relativ groß gewählt werden kann. Somit wird ein niedriger Strömungswiderstand der Kanalanordnung bei geringer Bauhöhe erzielt. Das bedeutet, daß der Ventilspalt eines Ventils in bezug auf das durch ihn hindurch strömende Fluid besser genutzt wird.The fact that a second flow channel from one to the first Flow channel different direction on the valve gap is directed, the flow resistance of the Channel arrangement reduced overall, the angle α can be chosen relatively large. Thus, a lower one Flow resistance of the duct arrangement with a low overall height achieved. This means that the valve gap of a valve in better in terms of the fluid flowing through it is being used.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 2 bis 4 werden wenigstens zwei Strömungen auf unterschiedlichen Richtungen derart auf den Ventilspalt zugeführt, das die wenigstens zwei Strömungen bei einem relativ großen Winkel α aneinander vorbei direkt in Richtung eines jeweils unterschiedlichen Abschnitts des Ventilspalts geführt. Damit ist es möglich unterschiedliche Abschnitte des Ventilspalts direkt aus zwei oder mehreren Hauptrichtungen anzuströmen. Der Winkelabstand β gemäß Anspruch 6 der beiden Strömungen ist dabei bevorzugt größer oder gleich 90° gewählt.According to an advantageous development of the invention claims 2 to 4 are at least two flows different directions on the valve gap fed that the at least two flows at one relatively large angle α past each other directly in the direction a different section of the valve gap guided. This makes it possible to have different sections of the Valve gap directly from two or more main directions to flock to. The angular distance β according to claim 6 of the two Currents are preferably greater than or equal to 90 ° chosen.

Dabei bewirken die Leiteinrichtungen gemäß den Ansprüchen 9 und 10, daß die eine der wenigstens zwei Strömungen teilweise unter der anderen der wenigstens zwei Strömungen bei einem relativ großen Umlenkradius in Richtung zum jeweiligen Ventilspaltabschnitt geführt wird. Durch diese Anordnung ist es möglich, einen großen Bereich des Ventilspalts direkt anzuströmen, wobei gleichzeitig große Umlenkungsbeträge der jeweiligen Teilströmung vermieden werden. Durch den seitlichen Versatz der wenigstens zwei Strömungen gemäß Anspruch 7 bildet sich im Brennraum unterhalb des Ventiltellers ein bestimmter großräumiger Wirbel aus. Durch diese Anordnung ist somit der Brennraum verlustarm, und damit schnell mit Luft bzw. Frischgas befüllbar, wobei ein vorbestimmter Wirbel ausgebildet wird, der zur besseren Gemischaufbereitung beiträgt.The control devices effect according to claims 9 and 10 that the one of the at least two flows partially under the other of the at least two currents in one relatively large turning radius in the direction of the respective Valve gap section is performed. Because of this arrangement it is possible to directly open a large area of the valve gap to flow, while at the same time large deflection amounts of respective partial flow can be avoided. By the lateral displacement of the at least two flows according to Claim 7 forms in the combustion chamber below the Valve plates a certain large-scale vortex. By this arrangement is thus the combustion chamber with little loss, and thus can be quickly filled with air or fresh gas, whereby a predetermined vortex is formed, the better Mixture preparation contributes.

Durch die unterschiedlich lange und mit unterschiedlichem Durchlaßquerschnitt versehene Gestaltung der Kanäle gemäß Anspruch 12, durch die Registerschaltung der wenigstens zwei Kanäle gemäß Anspruch 13 und durch das Verändern der wirksamen Länge abhängig von der Drehzahl und/oder der Last gemäß Anspruch 14, kann der Füllungsgrad eines Verbrennungsmotors vom Teillastbereich bis zum Vollastbereich optimal abgestimmt werden.Because of the different lengths and with different Design of the channels according to the passage cross section Claim 12, by the register circuit of the at least two Channels according to claim 13 and by changing the effective length depending on the speed and / or the load according to claim 14, the degree of filling a Internal combustion engine from part load to full load be optimally coordinated.

Die vorstehend beschriebene Kanalanordnung für ein Ventil ist daher besonders vorteilhaft bei Hochleistungsverbrennungsmotoren, wie beispielsweise Dieselmotoren, Benzinmotoren oder kopfgesteuerten Zweitaktmotoren mit Direkteinspritzung anwendbar. Da bei derartigen Verbrennungsmotoren auch bei hoher Last und/oder hoher Drehzahl (die eine relativ kurze Öffnungszeit des Ventils und damit eine relativ hohe Fluidgeschwindigkeit bedingt) ein relativ hoher Füllungsgrad erzielbar ist.The above-described channel arrangement for a valve is therefore particularly advantageous in High performance internal combustion engines, such as Diesel engines, petrol engines or head-controlled Two-stroke engines with direct injection applicable. There with such internal combustion engines even at high loads and / or high speed (which has a relatively short opening time of the Valve and thus a relatively high fluid velocity conditional) a relatively high degree of filling can be achieved.

Da der Ventilspalt eines einzelnen Ventils besser genutzt wird, ermöglicht die anmeldungsgemäße Kanalanordnung auch eine Verringerung der Anzahl der Ventile pro Brennraum.Because the valve gap of a single valve is better used the channel arrangement according to the application also enables a reduction in the number of valves per combustion chamber.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to preferred Embodiments with reference to the drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine räumliche Schrägansicht einer Kanalanordnung für ein Ventil gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, Fig. 1 is a perspective oblique view of a channel assembly for a valve according to a first inventive embodiment;

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels (entlang der Linie B-B nach Fig. 3), Fig. 2 is a sectional side view of the first embodiment (taken along the line BB of FIG. 3),

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C gemäß Fig. 2, Fig. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 2,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D gemäß Fig. 2, Fig. 5 is a sectional view taken along line DD of FIG. 2,

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels (entlang der Linie E-E nach Fig. 7), Fig. 6 is a sectional side view of a second embodiment (along line EE of FIG. 7),

Fig. 7 eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels entlang der Linie F-F nach Fig. 9 und Fig. 7 is a sectional view of the second embodiment along the line FF of Fig. 9 and

Fig. 8 eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels entlang der Linie G-G nach Fig. 7. Fig. 8 is a sectional view of the second embodiment taken along the line GG of FIG. 7.

Gemäß den Fig. 1 bis 8 ist, in bezug auf zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele, ein Ventilkörper 1 nach der Pilz- oder Tellerbauart in einem Gehäuse 2, wie beispielsweise einem Zylinderkopf, angeordnet. Die Unterseite 3 des Gehäuses 2 bildet einen Abschnitt eines Brennraums eines Verbrennungsmotors. Der Ventilkörper 1 hat einen stiftartigen zylindrischen Ventilschaft 4 und ein am stirnseitigen Ende des Ventilschafts 4 angeordnetes scheibenförmiges Ventilteller 5. Am Außenumfang des Ventiltellers 5 ist eine ringförmige Kegelabschnittsfläche mit einem bevorzugten Kegelwinkel von 90° als Ventilanlagefläche 6 ausgebildet. Am Gehäuse 2 ist ein zur Ventilanlagefläche 6 korrespondierender ebenso als eine Kegelabschnittsfläche ausgebildeter Ventilsitz 7 angeordnet, gegen den die Ventilanlagefläche 6 dichtend gepreßt werden kann. Die Unterkante des Ventilsitzes 7 definiert eine Ebene S, die senkrecht zur Achse des Ventilschafts 4 verläuft. Der Ventilschaft 4 ist in einer im Gehäuse 2 vorgesehenen Lagerbuchse 8 gleitend beweglich gelagert. Wird der Ventilkörper 1 über eine Ventilbetätigungseinrichtung, wie beispielsweise einen Tassenstößel und eine Nockenwelle (nicht dargestellt), gegen die Kraft einer Schließfeder (nicht dargestellt) betätigt, so bewegt sich der Ventilteller 5 in Richtung zum Brennraum, wodurch sich zwischen Ventilsitz 7 und Ventilanlagefläche 6 des Ventilkörpers 1 ein ringförmiger bzw. rohrwandabschnittförmiger Ventilspalt 9 öffnet, der durch den Hub der Ventilbetätigungseinrichtung festgelegt ist.Is shown in FIGS. 1 to 8, with respect to two preferred embodiments, a valve body 1 according to the fungal or plate type in a housing 2, such as a cylinder head disposed. The underside 3 of the housing 2 forms a section of a combustion chamber of an internal combustion engine. The valve body 1 has a pin-like cylindrical valve stem 4 and a disk-shaped valve disk 5 arranged at the front end of the valve stem 4 . On the outer circumference of the valve disk 5 , an annular conical section surface with a preferred conical angle of 90 ° is formed as the valve contact surface 6 . A valve seat 7, which corresponds to the valve contact surface 6 and is also designed as a conical section surface, is arranged on the housing 2 , against which the valve contact surface 6 can be pressed in a sealing manner. The lower edge of the valve seat 7 defines a plane S which is perpendicular to the axis of the valve stem 4 . The valve stem 4 is slidably mounted in a bearing bush 8 provided in the housing 2 . If the valve body 1 is actuated against the force of a closing spring (not shown) via a valve actuation device, such as a bucket tappet and a camshaft (not shown), the valve disk 5 moves in the direction of the combustion chamber, as a result of which there is movement between the valve seat 7 and the valve contact surface 6 of the valve body 1 opens an annular or tubular wall-shaped valve gap 9 , which is determined by the stroke of the valve actuation device.

Im Gehäuse 2 sind zwei Kanäle 10 und 11 ausgebildet, die jeweils mit dem Ventilsitz 7 an seiner dem Brennraum abgewandten Seite verbunden sind. Jeder Kanal 10, 11 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen geraden Kanalabschnitt P10, P11 und einem zwischen dem Ventilsitz 7 und dem geraden Kanalabschnitt P10, P11 angeordneten gekrümmten Kanalabschnitt 12 (und 13). In den Figuren ist nur der gekrümmte Kanalabschnitt 12 (und 13) dargestellt. Der gerade Kanalabschnitt ist durch den jeweiligen Pfeil P10 und P11 angedeutet. An der Verbindungsstelle zwischen geradem Kanalabschnitt P10 und P11 und gekrümmtem Kanalabschnitt 12 und 13 ist ein tangentialer Übergang zwischen den beiden Kanalabschnitten vorgesehen. Die beiden Kanäle 10 und 11 sind derart angeordnet, daß Strömungen in Richtung der Pfeile P10 und P11 auf jeweils zwei unterschiedliche Abschnitte des geöffneten Ventilspalts 9 gerichtet sind. Bevorzugt sind dabei die geraden Kanalabschnitte P10 und P11 unter einem Winkel β von 180°<β<90° angeordnet. Der Winkel β ist als Winkel zwischen den in die Ebene S projizierten Linien der beiden Pfeile P10 und P11 des jeweiligen Kanals 10 und 11 definiert. Damit kreuzen sich die in den beiden Kanälen 10 und 11 bei einem Ansaugvorgang des Verbrennungsmotors entstehenden Strömungen derart, daß die eine Strömungsrichtung zur anderen Strömungsrichtung tangentiale Strömungsanteile hat, die der anderen Strömungsrichtung entgegengesetzt gerichtet sind. In the housing 2 , two channels 10 and 11 are formed, each of which is connected to the valve seat 7 on its side facing away from the combustion chamber. Each channel 10 , 11 essentially consists of a tubular straight channel section P10, P11 and a curved channel section 12 (and 13 ) arranged between the valve seat 7 and the straight channel section P10, P11. Only the curved channel section 12 (and 13 ) is shown in the figures. The straight channel section is indicated by the respective arrows P10 and P11. A tangential transition between the two channel sections is provided at the connection point between straight channel section P10 and P11 and curved channel section 12 and 13 . The two channels 10 and 11 are arranged such that flows in the direction of arrows P10 and P11 are directed to two different sections of the open valve gap 9 , respectively. The straight channel sections P10 and P11 are preferably arranged at an angle β of 180 ° <β <90 °. The angle β is defined as the angle between the lines of the two arrows P10 and P11 of the respective channel 10 and 11 projected into the plane S. Thus, the flows arising in the two channels 10 and 11 during an intake process of the internal combustion engine intersect in such a way that the one flow direction has tangential flow components that are opposite to the other flow direction.

Bevorzugt können sich die Kanäle 10 und 11 stromauf des Ventilsitzes 7 in ihrem Querschnitt kegelförmig erweitern.The channels 10 and 11 upstream of the valve seat 7 can preferably widen conically in their cross section.

Bevorzugt können die wenigstens zwei zu einem Ventil führenden Kanäle 10 und 11 unterschiedlich lang ausgebildet und/oder einen unterschiedlichen Durchlaßquerschnitt aufweisen. Die wenigstens zwei zum Ventilkörper 1 führenden Kanäle 10 und 11 verfügen jeweils über eine Absperreinrichtung (nicht dargestellt), wie Drosselklappen oder Schieber, die abhängig von der Drehzahl und/oder der Last des Motors registerartig geöffnet und geschlossen werden können. Auf diese Weise können über die Absperreinrichtungen Ventilspaltabschnitte σ1, σ2, wie in den Fig. 3 und 7 dargestellt ist, einzeln oder gemeinsam geöffnet und geschlossen werden.The at least two channels 10 and 11 leading to a valve can preferably be of different lengths and / or have a different passage cross section. The at least two channels 10 and 11 leading to the valve body 1 each have a shut-off device (not shown), such as throttle valves or sliders, which can be opened and closed in register-like fashion depending on the speed and / or the load of the engine. In this way, valve gap sections σ1, σ2, as shown in FIGS . 3 and 7, can be opened and closed individually or together via the shut-off devices.

Bevorzugt können auch Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen die wirksame Länge der wenigstens zwei zu einem Ventilkörper führenden Kanäle 10 und 11 abhängig von der Drehzahl und/oder der Last verändert werden kann. Eine derartige Einrichtung kann beispielsweise durch einen an den Wandungen der Kanäle 10 und 11 vorgesehenen Schieber (nicht dargestellt) ausgebildet sein.Means can preferably also be provided with which the effective length of the at least two channels 10 and 11 leading to a valve body can be changed depending on the speed and / or the load. Such a device can be formed, for example, by a slide (not shown) provided on the walls of the channels 10 and 11 .

Beispielsweise ist der eine 10 von zwei Kanälen 10 und 11 kurz ausgebildet (ca. 250 mm lang), der nur bei hoher Drehzahl und/oder hoher Last geöffnet wird. Der andere Kanal 11 ist lang ausgebildet (ca. 550 mm lang) und wird nur bei niedriger Drehzahl geöffnet. Der andere Kanal 11 ist weiterhin in seiner wirksamen Länge auf eine mittlere Länge verkürzbar (ca. 400 mm lang). Diese mittlere Länge wird bei mittleren und hohen Drehzahlen verwendet. Mit dieser Schaltung der Kanäle ist ein guter Füllungsgrad eines zugeordneten Verbrennungsmotors über das gesamte Drehzahlband möglich.For example, the one 10 of two channels 10 and 11 is short (approx. 250 mm long), which is only opened at high speed and / or high load. The other channel 11 is long (approx. 550 mm long) and is only opened at low speed. The other channel 11 can also be shortened in its effective length to a medium length (approx. 400 mm long). This medium length is used at medium and high speeds. With this switching of the channels, a good degree of filling of an assigned internal combustion engine is possible over the entire speed range.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 ist das erste Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kanäle 10 und 11 unter einem Winkel β = 180° (siehe Fig. 2) zueinander angeordnet sind. Jeder der Kanäle 10 und 11 beaufschlagt nur eine Hälfte des Ventilkörpers 1, wobei die beiden Kanäle 10 und 11 um eine halbe Breite des Ventilkörpers gegeneinander versetzt sind. Der Winkel α zwischen dem jeweiligen geraden Kanalabschnitt P10, P11 der Kanäle 10, 11 und der Achse des Ventilschafts 4 beträgt bevorzugt um die 70°. An der Verbindungsstelle zwischen Ventilsitz 7 und gekrümmten Kanalabschnitt 12, 13 wird ein Verbindungswinkel δ zwischen der Tangente der Mittellinie des gekrümmten Kanalabschnitts 12, 13 und der Ebene S ausgebildet. Die Krümmung der gekrümmten Kanalabschnitte ist so groß gewählt, daß sich ein Verbindungswinkel von ungefähr δ = 45° ergibt. Der Verbindungswinkel δ im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel kann bevorzugt zwischen 40° und 50° liegen.Referring to FIGS. 1 to 5 the first embodiment is shown, in which the channels 10 and 11, β = 180 ° (see Fig. 2) at an angle to one another. Each of the channels 10 and 11 acts on only one half of the valve body 1 , the two channels 10 and 11 being offset from one another by half a width of the valve body. The angle α between the respective straight channel section P10, P11 of the channels 10 , 11 and the axis of the valve stem 4 is preferably around 70 °. At the connection point between valve seat 7 and curved channel section 12 , 13 , a connection angle δ is formed between the tangent of the center line of the curved channel section 12 , 13 and the plane S. The curvature of the curved channel sections is chosen so large that a connection angle of approximately δ = 45 ° results. The connection angle δ in the present first exemplary embodiment can preferably be between 40 ° and 50 °.

Nachfolgend wird die Gestaltung von nur einem, und zwar dem Kanal 10 der beiden Kanäle 10 und 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, da der andere Kanal 11 im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel identisch zum einen Kanal 10 ausgebildet und punktsymmetrisch zur Achse des Ventilschafts 4 gegenüber dem einen Kanal 10 angeordnet ist.The design of only one, namely the channel 10 of the two channels 10 and 11 according to the first embodiment, is described below, since the other channel 11 in the present first embodiment is identical to the one channel 10 and point-symmetrical to the axis of the valve stem 4 with respect to the one Channel 10 is arranged.

An der Verbindungsstelle zwischen gekrümmtem Kanalabschnitt 12 und geradem Kanalabschnitt P10 ist der Querschnitt des Kanals annähernd als Kreis ausgebildet. Die Querschnittsform entlang der Linie C-C nach Fig. 2, die in Fig. 4 dargestellt ist, hat eine von der Kreisform abweichende Gestalt. Nach Fig. 4 ist ein linker Kanalwandabschnitt 14 als im wesentlichen eine Ebene ausgebildet, die parallel zur Mittelachse des Ventilschafts 4 angeordnet ist und auf den Ventilschaft 4 gerichtet ist. Ein unterer Kanalwandabschnitt 15 ist als eine im wesentlichen zum linken Kanalwandabschnitt 14 senkrechte Ebene ausgebildet und verläuft nach unten in Richtung zum Ventilteller 5 (vgl. auch Fig. 1). Der linke 14 und der untere Kanalwandabschnitt 15 wird auf der oberen und der rechten Seite in Fig. 4 durch einen schalenartig konkav geformten Wandabschnitt 16, wie beispielsweise einem Abschnitt eines Rohrkrümmers, gebildet. Der schalenartige Wandabschnitt 16 ist mit einem Abschnitt des Ventilsitzes 7 verbunden. Der linke Kanalwandabschnitt 14 erstreckt sich als ein dünnwandiger Fortsatz 14a (Fig. 3) bis in die Nachbarschaft des Ventilschafts 4. Der dünnwandige Fortsatz 14a erstreckt sich so weit in Richtung zum Ventilschaft 4 und zum Ventilteller 5, daß das Ventilteller 5 in geschlossenem Zustand (siehe gestrichelte Linie des Ventilkörpers 1 in Fig. 2) nicht gegen den dünnwandigen Fortsatz 14a anschlagen kann.At the junction between the curved channel section 12 and the straight channel section P10, the cross section of the channel is designed approximately as a circle. The cross-sectional shape along the line CC according to FIG. 2, which is shown in FIG. 4, has a shape deviating from the circular shape. According to FIG. 4, a left channel wall portion 14 is formed as substantially a plane which is arranged parallel to the central axis of the valve stem 4 and is directed to the valve stem 4. A lower duct wall section 15 is designed as a plane which is essentially perpendicular to the left duct wall section 14 and runs downwards in the direction of the valve plate 5 (cf. also FIG. 1). The left 14 and the lower channel wall section 15 is formed on the upper and the right side in FIG. 4 by a shell-like concave wall section 16 , such as a section of a pipe bend. The shell-like wall section 16 is connected to a section of the valve seat 7 . The left channel wall section 14 extends as a thin-walled extension 14 a ( FIG. 3) into the vicinity of the valve stem 4 . The thin-walled extension 14 a extends so far in the direction of the valve stem 4 and the valve plate 5 that the valve plate 5 in the closed state (see dashed line of the valve body 1 in Fig. 2) can not strike against the thin-walled extension 14 a.

Der untere Kanalwandabschnitt 15 hat einen Verlängerungsabschnitt 15a, der sich über einen vorderen Abschnitt des Ventilsitzes 7 erstreckt, den die Fluidströmung stromabwärts (Richtung Pfeil P10) des gekrümmten Kanalabschnitts zuerst beaufschlagen würde. Durch den Verlängerungsabschnitt 15a wird die Strömung über diesen vorderen Abschnitt des Ventilsitzes 7 hinüber geleitet, so daß der zum vorderen Abschnitt des Ventilsitzes gehörige Ventilspalt 9 nicht mit der Fluidströmung des Kanals 10 beaufschlagt wird. Der unter dem Verlängerungsabschnitt 15a angeordnete Ventilspaltabschnitt liegt demnach im Windschatten der Strömung des Kanals 10. Von oben bzw. in Richtung des Ventilschafts 4 betrachtet, wie insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist, erstreckt sich der Verlängerungsabschnitt 15a sichelförmig oberhalb eines Winkelabschnitts ε1 des Ventilsitzes 7. Wie in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, erstreckt sich benachbart zum linken Kanalwandabschnitt 14 der Verlängerungsabschnitt 15a am weitesten über dem Ventilsitz 7 in Richtung zum Ventilschaft 4. An dieser Stelle ist auch der Abstand zum Ventilsitz 7 am größten. Von der Stelle benachbart zur linken Kanalwandabschnitt 14 ausgehend erstreckt sich der Verlängerungsabschnitt 15a in Fig. 5 nach links unten und endet im Ventilsitz 7 (Fig. 5). Unterhalb des Verlängerungsabschnitts 15a ist eine gekrümmte Leitfläche 17 ausgebildet, die sich von der Vorderkante des Verlängerungsabschnitts 15a zum Ventilsitz 7 erstreckt. Diese gekrümmte Leitfläche 17 bildet eine Einheit mit dem schalenartigen Wandabschnitt 18 des gegenüberliegenden Kanals 11 und dient dazu die Strömung des dem Kanal 10 gegenüberliegenden Kanals 11 unter der Strömung des Kanals 10 zum Ventilspalt 9 hinzulenken.The lower channel wall section 15 has an extension section 15 a, which extends over a front section of the valve seat 7 , which would affect the fluid flow downstream (direction arrow P10) of the curved channel section first. Through the extension section 15 a, the flow is passed over this front section of the valve seat 7 so that the valve gap 9 belonging to the front section of the valve seat is not acted upon by the fluid flow of the channel 10 . The valve gap section arranged under the extension section 15 a is accordingly in the slipstream of the flow of the channel 10 . Viewed from above or in the direction of the valve stem 4 , as can be seen in particular in FIG. 3, the extension section 15 a extends in a crescent shape above an angular section ε1 of the valve seat 7 . As can be seen in FIGS. 2 and 3, the extension section 15 a extends farthest above the valve seat 7 in the direction of the valve stem 4 adjacent to the left channel wall section 14 . The distance to the valve seat 7 is also greatest at this point. Starting from the point adjacent to the left channel wall section 14 , the extension section 15 a extends to the bottom left in FIG. 5 and ends in the valve seat 7 ( FIG. 5). Below the extension section 15 a, a curved guide surface 17 is formed, which extends from the front edge of the extension section 15 a to the valve seat 7 . This curved guide surface 17 forms a unit with the cup-like wall portion 18 of the opposite channel 11 and serves to the flow of the channel 10 opposite the channel 11 of the flow channel 10 to direct to the valve gap. 9

Nachstehend wird der Strömungsverlauf im ersten Ausführungsbeispiel anhand des Kanals 10 beschrieben. Ein Fluid strömt vom geraden Kanalabschnitt P10 in der Richtung des Pfeils stromab in den gekrümmten Kanalabschnitt 12. Durch das Zusammenwirken der dünnwandigen Fortsätze 14a und 19a (Fig. 3), die das Fluid seitlich am Ventilschaft 4 vorbei führen, des unteren Kanalwandabschnitts 15 zusammen mit seinem Verlängerungsabschnitt 15a, der das Fluid über den vorderen Ventilsitzabschnitt hinüber in Richtung zum Ventilteller 5 führt, und des schalenartigen Kanalwandabschnitts 16 mit seiner Leitfläche 17 wird das Fluid auf einen Abschnitt des Ventilspalts geführt, der in Fig. 3 mit σ1 bezeichnet wird. Dabei wird der zum beaufschlagten Abschnitt des Ventilspalts 9 gehörende Abschnitt des Ventiltellers 5 im wesentlichen tangential von der Fluidströmung des Kanals 10 angeströmt.The flow pattern in the first exemplary embodiment is described below with reference to the channel 10 . A fluid flows from the straight channel section P10 in the direction of the arrow downstream into the curved channel section 12 . By the interaction of the thin-walled extensions 14 a and 19 a ( Fig. 3), which guide the fluid laterally past the valve stem 4 , the lower channel wall section 15 together with its extension section 15 a, which over the front valve seat section over towards the valve plate 5 leads, and the shell-like channel wall section 16 with its guide surface 17 , the fluid is guided to a section of the valve gap, which is designated in Fig. 3 with σ1. The section of the valve disk 5 belonging to the acted on section of the valve gap 9 is flowed against essentially tangentially by the fluid flow of the channel 10 .

Der Abschnitt σ1 des Ventilspalts umfaßt einen Winkelbereich von maximal 180°, also die Hälfte des gesamten Ventilspalts 9. Dabei wird durch die Form des schalenartigen Wandabschnitts 16, 18 und das Vorsehen der gekrümmten Leitfläche 17 ein Teil des durch den Kanal 10 strömenden Fluids unterhalb des im gegenüberliegenden Kanal 11 strömenden Fluids geleitet. Auf diese Weise ist es möglich durch die beiden Kanäle 10 und 11 das Fluid bei einem relativ geringen Umlenkungsbetrag dem gesamten Ventilspalt 9 zuzuführen, wobei jeder der Kanäle 10, 11 im wesentlichen eine Hälfte (nämlich jeweils den Winkelbereich σ1 bzw. σ2) des gesamten Ventilspalts 9 mit strömendem Fluid beaufschlagt. Durch die Gestaltung des schalenartigen Kanalwandabschnitts 16, 18 wird die Strömung des Fluids der zwei Kanäle 10 und 11, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, beim Durchströmen der gekrümmten Kanalabschnitte 12, 13 mit einem Drall um die Mittelachse des Ventilschafts 4 versehen, der unterhalb des Ventiltellers 5, also im Brennraum, einen großräumigen die Gemischaufbereitung positiv beeinflussenden Wirbel ausbildet.The section σ1 of the valve gap comprises an angular range of a maximum of 180 °, that is, half of the entire valve gap 9 . The shape of the shell-like wall section 16 , 18 and the provision of the curved guide surface 17 guide part of the fluid flowing through the duct 10 below the fluid flowing in the opposite duct 11 . In this way, it is possible through the two channels 10 and 11 to supply the fluid to the entire valve gap 9 with a relatively small deflection amount, each of the channels 10 , 11 essentially one half (namely the angular range σ1 and σ2, respectively) of the entire valve gap 9 acted upon with flowing fluid. Due to the design of the shell-like channel wall section 16 , 18 , the flow of the fluid of the two channels 10 and 11 , as can be seen in FIG. 3, is provided with a swirl around the central axis of the valve stem 4 when flowing through the curved channel sections 12 , 13 below the valve plate 5 , that is to say in the combustion chamber, forms a large-area vortex which positively influences the mixture preparation.

Das erste Ausführungsbeispiel kann in einer Abwandelung anstatt mit zwei Kanälen 10 und 11 mit einem Winkelabstand von β = 180° auch mit drei Kanälen mit einem jeweiligen Winkelabstand zwischen den Kanälen von β = 120° ausgeführt werden.In a modification, instead of using two channels 10 and 11 with an angular distance of β = 180 °, the first exemplary embodiment can also be carried out with three channels with a respective angular distance between the channels of β = 120 °.

Das erste Ausführungsbeispiel kann in einer weiteren Abwandelung derart gestaltet sein, daß die wenigstens zwei Kanäle 10, 11 die ganze Breite des Ventilkörpers 1 mit strömendem Fluid beaufschlagen. Auf Leiteinrichtungen, wie sie mit den Bezugszeichen 15a, 14a oder 17 bezeichnet sind, wird in dieser Abwandlung verzichtet.In a further modification, the first exemplary embodiment can be designed such that the at least two channels 10 , 11 act on the entire width of the valve body 1 with flowing fluid. In this modification, guidance devices such as those designated by reference numerals 15 a, 14 a or 17 are dispensed with.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 6 bis 8 das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel beaufschlagt der Kanal 10 die ganze Breite des Ventilkörpers 1 und Kanal 11 nur einen Teil des Ventilkörpers 1. Ein weiterer Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der Kanal 11 nicht unbedingt einen gekrümmten Kanalabschnitt 13 haben muß. Der Winkel β zwischen den Kanälen 10 und 11 beträgt in diesem zweiten Ausführungsbeispiel β = 115° (siehe Fig. 7). Der Winkel β kann jedoch bevorzugt zwischen 90° und 150° liegen. Der Winkel α des Kanals 10 beträgt bevorzugt 90°. Der Winkel α der Kanäle 10, 11 kann jedoch bevorzugt zwischen 90°<α<40° betragen. Am Kanal 10 ist ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Verlängerungsabschnitt 15a am unteren Kanalwandabschnitt 15 ausgebildet, der das Fluid über den vorderen Ventilsitzabschnitt hinüberführt. Der Verlängerungsabschnitt 15a im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel erstreckt sich im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel über einen größeren Winkelbereich ε1. Der Kanal 11 mündet in den gekrümmten Kanalabschnitt 12 des Kanals 10 unterhalb des Verlängerungsabschnitts 15a, also in den Windschattenbereich des Kanals 10. Unterhalb des Verlängerungsabschnitts 15a ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, eine gekrümmte Leitfläche 17 ausgebildet, die sich von der Vorderkante des Verlängerungsabschnitts 15a zum Ventilsitz 7 erstreckt. Ein Wandabschnitt 11a des Kanals 11 geht tangential in die gekrümmte Leitfläche 17 über.The second exemplary embodiment is described below with reference to FIGS. 6 to 8. In contrast to the first exemplary embodiment, the channel 10 acts on the entire width of the valve body 1 and channel 11 only a part of the valve body 1 . Another difference from the first exemplary embodiment is that the channel 11 does not necessarily have to have a curved channel section 13 . The angle β between the channels 10 and 11 is β = 115 ° in this second exemplary embodiment (see FIG. 7). However, the angle β can preferably be between 90 ° and 150 °. The angle α of the channel 10 is preferably 90 °. However, the angle α of the channels 10 , 11 can preferably be between 90 ° <α <40 °. On the channel 10 , as in the first exemplary embodiment, an extension section 15 a is formed on the lower channel wall section 15 , which leads the fluid over the front valve seat section. In contrast to the first exemplary embodiment, the extension section 15 a in the present second exemplary embodiment extends over a larger angular range ε1. The channel 11 opens into the curved channel section 12 of the channel 10 below the extension section 15 a, that is, in the slipstream area of the channel 10 . Below the extension section 15 a, as in the first exemplary embodiment, a curved guide surface 17 is formed, which extends from the front edge of the extension section 15 a to the valve seat 7 . A wall section 11 a of the channel 11 merges tangentially into the curved guide surface 17 .

Durch die Anordnung des Kanals 11 unterhalb des Kanals 10 kann das durch Kanal 11 strömende Fluid unterhalb dem durch den Kanal 10 strömenden Fluid fließen. Dabei überkreuzen sich die beiden Fluidströmungen ohne aufeinanderzuprallen. Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden demzufolge unterschiedliche Winkelabschnitte σ1, σ2 des Ventilspalts 9 durch die beiden Kanäle 10, 11 auf direkte Weise mit relativ geringen Umlenkungsbeträgen mit einer Fluidströmung beaufschlagt. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel bildet sich durch das seitliche Einströmen des Fluids durch den Kanal 11 ein bestimmter Wirbel unterhalb des Ventiltellers im Brennraum aus.By arranging the channel 11 below the channel 10 , the fluid flowing through the channel 11 can flow below the fluid flowing through the channel 10 . The two fluid flows cross each other without colliding. Accordingly, in this second exemplary embodiment as well, different angular sections σ1, σ2 of the valve gap 9 are acted upon by the two channels 10 , 11 in a direct manner with relatively small deflection amounts with a fluid flow. As in the first exemplary embodiment, a certain vortex is formed below the valve plate in the combustion chamber due to the lateral inflow of the fluid through the channel 11 .

In einer Abwandelung zum zweiten Ausführungsbeispiel kann ein dritter Kanal (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Dieser dritte Kanal ist in seiner Gestaltung identisch zum Kanal 11 des zweiten Ausführungsbeispiels. Jedoch ist dieser dritte Kanal zur Mittellinie M (in Fig. 7) spiegelsymmetrisch gegenüber dem Kanal 11 angeordnet.In a modification to the second exemplary embodiment, a third channel (not shown) can be provided. The design of this third channel is identical to channel 11 of the second exemplary embodiment. However, this third channel to the center line M (in FIG. 7) is arranged mirror-symmetrically with respect to the channel 11 .

Eine Kanalanordnung für ein Ventil nach der Tellerbauart hat wenigstens zwei Kanäle, die mit dem Ventilsitz verbunden sind, wobei der eine Kanal in einer gegenüber dem anderen Kanal unterschiedlichen Richtung angeordnet ist, so daß der geöffnete, ringförmige Ventilspalt aus wenigstens zwei verschiedenen Richtungen anströmbar ist.Has a channel arrangement for a valve of the plate type at least two channels connected to the valve seat are, with one channel in one versus the other Channel is arranged in different directions, so that the open, annular valve gap consisting of at least two can flow in different directions.

Claims

1. Channel arrangement for a valve with a mushroom-like, a valve plate ( 5 ) and an attached valve stem ( 4 ) having valve body ( 1 ) which can be pressed in the closed state with its valve plate ( 5 ) against a circular valve seat ( 7 ) and in its open state releases an annular valve gap ( 9 ) between the valve plate ( 5 ) and the valve seat ( 7 ), and with a curved tubular channel ( 10 ) arranged on the shaft side, which is connected at one end to the valve seat ( 7 ), wherein the valve stem ( 4 ) extends through the curved wall of the channel ( 10 ) and is slidably mounted therein, characterized in that at least one other tubular tube-like channel ( 11 ) arranged on the shaft side has the valve seat ( 7 ) at one of its ends is connected, the other channel ( 11 ) being arranged in a direction different from the one channel ( 10 ), so that the open V valve gap ( 9 ) can be flowed from at least two different directions.

2. Channel arrangement for a valve according to claim 1, characterized in that each channel ( 10 , 11 ) is aligned with a predetermined valve gap section (σ1, σ2), so that by means of each channel ( 10 , 11 ) a valve gap section different from the other channels can be acted upon with flowing fluid.

3. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 or 2, characterized in that each channel ( 10 , 11 ) is directed as straight as possible to its associated valve gap section (σ1, σ2).

4. Channel arrangement for a valve according to one of claims 2 to 3, characterized in that the flowing fluid of the one channel ( 10 , 11 ) in the region of the valve body ( 1 ) past the flowing fluid of the other channel ( 11 , 10 ) in each case can be guided to valve gap sections (σ1, σ2) that lie opposite one another.

5. Channel arrangement for a valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the flowing fluid of the one channel ( 10 , 11 ) at least partially under the flowing fluid of the other channel ( 11 , 10 ) in its associated valve gap section (σ1, σ2) is feasible.

6. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plane arranged perpendicular to the valve stem (S) is defined by the valve seat, that each of the channels ( 10 , 11 ) directed towards the valve body ( 1 ) Main direction (P10, P11), and that the projection of the main directions (P10, P11) of two channels ( 10 , 11 ) in the plane (S) are arranged at an angle β of preferably 180 ° <β <90 ° to each other.

7. Channel arrangement for a valve according to claim 6, characterized in that two channels ( 10 , 11 ) are arranged at a preferred angle β = 180 ° to each other, the two channels ( 10 , 11 ) each forming one half of the valve body ( 1 ) open towards each other and offset by half of the valve body ( 1 ).

8. Channel arrangement for a valve according to claim 7, characterized characterized in that three channels at a preferred angle β = 120 ° are arranged to each other.

9. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that on at least one channel ( 10 ) a guide device ( 15 a) is provided, by means of which the flowing fluid of the one channel ( 10 ) via the other channel ( 11 ) associated valve gap section (σ2) is feasible.

10. Channel arrangement for a valve according to one of claims 4 and 5, characterized in that lateral guide devices ( 14 a, 19 a) and / or upper guide devices ( 17 ) are provided in the region of the valve body ( 1 ).

11. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one channel ( 10 , 11 ) extends conically opposite to its main direction (P10, P11).

12. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 11, characterized in that the channels ( 10 , 11 ) are designed differently in the passage cross section and / or in the effective length.

13. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 12, characterized in that the channels ( 10 , 11 ) can be opened and closed like a register.

14. Channel arrangement for a valve according to one of claims 1 to 13, characterized in that the effective length of at least one channel ( 10 , 11 ) is variable.