DE19920176C2

DE19920176C2 - Aerodynamisches Ventil

Info

Publication number: DE19920176C2
Application number: DE19920176A
Authority: DE
Inventors: Josef M Neger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 1999-05-03
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2019-05-04
Also published as: DE19920176A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bisher hat der Ventilschaft eines Ventils für einen Verbrennungsmotor einen runden Querschnitt. Bei runden Ventilschäften löst sich die laminare, geradlinige Strömung etwa in der Mitte des Ventilschaftes ab und wird stark verwirbelt. Dabei ergibt sich eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Im Falle eines Einlaßventils hindert diese Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit das nachkommende Frischgas, in den Zylinder mit hoher Geschwindigkeit einzuströmen.

Aus der DE-AN N 34 33 Ia/46c, bekanntgemacht am 3.4.1952, ist eine Ventilanordnung bekannt, bei der im Einlaßkanal eines Verbrennungsmotors in der Nähe des Ventilsitzes eine strömungsgünstige Verkleidung angebracht ist. Diese Verkleidung kann eine tragflächenprofilartige Form aufweisen. Der Ventilschaft selbst hat einen runden Querschnitt.

Aus der JP-OS 073 05 610 A ist eine Ventilanordnung bekannt, bei der an der Ventilführung eine aerodynamische Verkleidung angebracht ist. Der Ventilschaft selbst hat einen runden Querschnitt.

Aus der US-Patentschrift 4,320,725 ist ein Einlaßtrakt eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem auf dem Ventilteller ein Führungsteil für das einströmende Gemisch angebracht ist. Das Führungsteil besteht aus mehreren schräg angeordneten Führungsflächen, die unterschiedliche Kanäle im Führungsteil abgrenzen. Im Einlaßkanal vor dem Einlaßventil ist eine Klappe angeordnet, die in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen so gesteuert werden kann, daß das einströmende Gemisch durch nur einen Kanal des Führungsteils oder durch alle im Führungsteil gebildeten Kanäle strömt. Der Ventilschaft selbst hat einen runden Querschnitt.

Aus der GB 465,261, die den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, ist ein Ventil bekannt, das angrenzend an den Ventilteller außerhalb der Ventil führung mit einer Rippe versehen ist, die eine aerodynamische Form hat. Die Rippe dient primär dazu, die Lage des Schwerpunkts des Ventils zu beeinflussen; zusätzlich ist in dieser Druckschrift beschrieben, daß die Rippe den Strömungs widerstand für das ein- oder ausströmende Gemisch verringert. Wenn das Ventil geöffnet wird, befindet sich aber ein Teil des Ventilschaftes mit rundem Quer schnitt im Strömungsweg des ein- oder ausströmenden Gemischs. Dies erhöht den Strömungswiderstand.

Gemäß der Erfindung ist dagegen vorgesehen, daß sich der nicht runde, aerodynamische Querschnitt des Ventilschafts bis in die Ventilführung für das Ventil erstreckt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der gesamte Ventilschaft, der bei geöffnetem Ventil von Gemisch umströmt wird, einen aerodynamischen Querschnitt hat und sich ein verringerter Strömungswiderstand ergibt. Dies ermöglicht bei einem Einlaßventil, daß das angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch ohne Verwirbelung am Ventilschaft vorbei in den Zylinder strömt. Bei einem Auslaßventil ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung, daß das Abgas ohne starke Verwirbelung abströmt. Damit kann der Zylinder besser leer gesaugt werden, und es wird eine Sogwirkung in Richtung Einlaßkanal erzeugt. Die Folge ist eine viel bessere Füllung des Zylinders. Der Füllungs- oder volumetrische Wirkungsgrad wird optimiert. Die Gasschwingungen im Ansaug- und im Auspuffsystem werden intensiver. Insgesamt ergibt sich eine höhere Leistung des Motors.

Als nicht runder, aerodynamischer Querschnitt des Ventilschafts wird vorzugsweise ein messerförmiger oder tropfenförmiger Querschnitt verwendet.

Je nach Anwendungsfall kann der Ventilteller eine runde Form, eine Nierenform oder eine ovale Form haben.

Die nicht runden, aerodynamischen Ventilschäfte können auch dazu verwendet werden, die Strömungsrichtung des in den Zylinder einströmenden Gases zu beeinflussen. Wenn zwei Ventile verwendet werden, können die aerodynamischen Querschnitte der Ventilschäfte gegeneinander verschränkt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf mit einem Einlaßventil und einem Auslaßventil;

Fig. 2 eine Darstellung einer geeigneten Querschnittsform des Ventilschaftes;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Baugruppe aus zwei Ventilen;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Ventilführung; und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Ventilführung von Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Zylinderkopf mit einem Einlaßventil 10 und einem Auslaßventil 12 gezeigt. Jedes Ventil weist einen Ventilschaft 14, 16 sowie einen Ventilteller 18, 20 auf. Der Ventilschaft hat angrenzend an den Ventilteller einen aerodynamischen Querschnitt Q, der hier tropfenförmig ist. An seinem vom Ventilteller abgewandten Ende, zur Nockenwelle hin, verjüngt sich der Querschnitt des Ventilschaftes.

Der tropfenförmige Querschnitt des Ventilschaftes ermöglicht eine verwirbelungsfreie und damit verlustarme Strömung am Ventilschaft vorbei.

In Fig. 2 ist eine Querschnittsform gezeigt, die besonders für den Ventilschaft eines Auslaßventils geeignet ist, da im Auslaßkanal Überschallgeschwindigkeit herrscht.

In Fig. 3 ist eine Baugruppe mit zwei Ventilen gezeigt. Die Ventilschäfte sind verdreht bzw. verschränkt zueinander angeordnet, was eine Strömungsrichtung nach links und rechts im Zylinder bewirkt. Die Gemischströmung trifft sich am Kolbenboden und richtet sich auf in Richtung Zylinderkopf.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Ventilführung 30 für das aerodynamische Ventil gezeigt. Die Außenform der Ventilführung wird mit einer CNC- Fräsmaschine gefräst, ebenso das Langloch im Zylinderkopf. Die Innenform I wird erodiert. Der Rest wird gebohrt, gedreht und gerieben. Die Form des Ventils wird auf einer speziellen Profilschleifmaschine geschliffen. Die Ventilführung wird mit Schrauben 32 gesichert.

Claims

1. Baugruppe bestehend aus einer Ventilführung (30) und einem Ventil (10; 12) für einen Verbrennungsmotor, mit einem Ventilschaft (14; 16) und einem Ventilteller (18; 20), wobei der Ventilschaft (14; 16) angrenzend an den Ventilteller (18; 20) einen nicht runden, aerodynamischen Querschnitt (Q) hat, dadurch gekennzeichnet, daß sich der nicht runde, aerodynamische Querschnitt des Ventilschafts (14; 16) bis in die Ventilführung für das Ventil erstreckt.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (14; 16) einen messerförmigen Querschnitt (Q) hat.

3. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (14; 16) einen tropfenförmigen Querschnitt (Q) hat.

4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (18; 20) eine runde Form hat.

5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (18; 20) eine Nierenform hat.

6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (18; 20) eine ovale Form hat.

7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Ventilschafts (14; 16) an dem vom Ventilteller (18; 20) abgewandten Ende, zur Nockenwelle hin, verjüngt.

8. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventile (10, 12) vorgesehen sind, wobei die aerodynamischen Querschnitte (Q) der Ventilschäfte (14; 16) gegeneinander verschränkt sind.