DE2012436A1

DE2012436A1 - Drallerzeugender Einlaßventilkanal

Info

Publication number: DE2012436A1
Application number: DE19702012436
Authority: DE
Inventors: Karl Graz Kirchweger (Österreich). P F02f 5-00
Original assignee: List, Dipl.-Ing. Dr. Dr. h.c. Hans, Graz (Österreich)
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1970-03-16
Publication date: 1970-11-26
Also published as: FR2037270A1; AT292384B

Description

Patentanwälte

Dip!.-!ng. Richard Müüsr-Bömer
Dipl. ing. Hsns-Heinrich Wey ' -

München 22
Widenrnayerstraße 49

23

DiploIng.Dr.Dr.h.c.Hans IIST, Graz (Österreich)

Drallerzeugender Einlaßventilkanal

Die Erfindung "betrifft einen drallerzeugenden Einlaßventilkanal für eine Brennkraftmaschine, mit einem von einer Eintrittsöffnung ausgehenden ersten Kanalabschnitt, an dem im Ventilbereich ein um die Ventilachse spiralförmig gewundener, zum Ventilsitz abfallender zweiter Kanalabschnitt anschließt, der an der Stoßstelle mit dem ersten Kanalabschnitt einen zungenartigen Vorsprung bildete

Solche Kanalformen werden angewendet, um der in den Zylinder eintretenden Verbrennungsluft einen Drall zu erteilen, der für eine Verbesserung der Gemischbildung und damit des Verbrennungsablaufes sorgt₀ Bei bekannten Ausführungen solcher Einlaßventilkanäle wird die über den zungenartigen Vorsprung strömende Verbrennungsluft mit starker ,Krümmung in den spiralförmigen Kanalabschnitt abgelenkt, sοdaß eine der erwünschten Drallbewegung entgegengesetzte Drehströmung dieses Teiles der Verbrennungs-

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luft eintritt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Drallerzeugung in nicht unbeträchtlichem Ausmaß beeinträchtigt.

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Einlaßventilkanal der erwähnten Bauart dahingehend zu verbessern, daß bei sonst gleichen Querschnittsverhältnissen und unverändert bleibendem Durchflußwiderstand eine namhafte Vergrößerung der Wirbelgeschwindigkeit erzielt wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Wand des spiralförmigen Kanalabschnittes zumindest im Bereich des zungenartigen Vorsprunges eine bearbeitete Fläche aufweist, welche die Wand des ersten Kanalabschnittes längs des zungenartigen Vorsprunges scharfkantig schneidet_β Dadurch wird die unerwünschte Ablenkung der Verbrennungsluft im Bereich des zungenartigen Vorsprunges verhindert und sichergestellt, da£ der gesamte in den Spiralkanal eintretende Luftstrom eine gleichsinnige Drehung um die Ventilachse erhält.

Es hat sioh gezeigt, daß allein durch diese Maßnahme eine Steigerung der Wirbelgeschwindigkeit um etwa 10 $> gegenüber der unbearbeiteten Ausführung desselben Einlaßventilkanal es erreichbar ist. Eine entsprechende Leistungs- und Wirkungsgradverbesserung der Brennkraftmaschine ist die unmittelbare Folge dieser Kanalgestaltung.

Darüberhinaus eröffnet aber die Erfindung auch die Möglichkeit, bei prinzipiell gleichem Grundaufbau des Einlaßventilkanals je nach Gattung der Brennkraftmaschine verschiedene Wirbelstärken zu erzeugen. Solcherart kann die gleiche Kanalform beispielsweise für Saug- und Auflademotoren (letztere benötigen einen geringeren Drall) Verwendung finden. Dies gilt ebenso für Motoren gleicher Bohrung und verschiedener Hübe. Bei Kurzhubmotoren empfiehlt sich die erfindungsgemäße Ausbildung des Ventilkanals um einen hiteren Drall zu erreichen. In allen

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Fällen kann mit ein und demselben Kernmodell gearbeitet werden und überdies wird die Lagerhaltung vereinfacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verläuft die bearbeitete Fläche nach dem Mantel eines ■ zur Ventilachse konzentrischen, zum Ventilsitz sich ·. Öffnenden Kegels» Diese Ausführung zeichnet sich durch eine sehr einfache Bearbeitung der erwähnten Fläche aus, welche vorteilhafter Weise in ein und derselben Einspannung zusammen mit der Bearbeitung der Sitzflächen für die Ventilringe vorgenommen werden kann. Der Öffnungswinkel des Kegels richtet sich dabei nach dem Verlauf der Überschneidung der beiden Kanalabschnitte im Bereich des zungenartigen VorSprunges·

Schließlich kann nach der Erfindung die bearbeitete Kegelfläche mit einer Abrundung in die zur Ventilachse konzentrische zylindrische Austrittsbohrung des spiralförmigen Kanalabschnittes übergehen. Durch den allmählichen tibergang der Kanalquerschnitte im unmittelbaren Ventilbereich werden günstigeund verlustarme Strömungsverhältnisse geschaffen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der auf den erfindungswesentlichen Bereich beschränkten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen FIg₀ 1 einen · durch die Ventilachse hindurch gehenden Schnitt eines Einlaßventilkanales nach der Erfindung, Fig» 2 und Fig. 3 je einen der Linie II-II in Fig. 1 entsprechenden Schnitt bekannter Einlaßventilkanalausführungen und Fig. 4 einen ebensolchen Schnitt des erfindungsgemäßen Einlaßventilkanales nach Figo 1, wobei die gleichartigen Teile der drei Ausführungsformen mit denselben Bezugsziffern versehen sind.

Der Einlaßventilkanal 1 gliedert sich in einen von der Eintrittsöffnung 4 ausgehenden, gegenüber,der .Ventilachse 5 seitlich abweichenden schwach gekrümmten ersten Kanalabschnitt 2, an den sich ein um die Ventil-

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achse 5 spiralförmig gewundener, zum Ventilsitz 6 abfallender zweiter Kanalabschnitt 3 anschließt. Das in geöffnetem Zustand dargestellte Einlaßventil ist mit 7 bezeichnet.

Die Wände 8 und 9 der Kanalabschnitte 2 und 3 bilden an ihrer Stoßstelle einen zungenartigen Vorsprung 10, dessen Form die Strömungsverhältnisse im spiralförmigen Kanalabschnitt 3 weitgehend bestimmt. Erwünscht ist eine linke drehende Drallströmung im Sinne des Pfeiles 11 in Fig. 1.

Bei dem bekannten Einlaßventilkanal nach Pig. 2 geht die Wand 8 des ersten Kanalabschnittes 2 im Bereich des zungenartigen Vorsprunges 10 mit einer Abrundung mit verhältnismäßig großem Krümmungsradius in den angrenzenden Teil der Wand 9 des spiralförmigen Kanalabschnittes 3 über. Diese Querschnittsform des Vorsprunges 10 ist strömungstechnisch sehr ungünstig, da sie zu einer starken Ablenkung der in Wandnähe vorbei streichenden Verbrennungsluft im Sinne des eingezeichneten Pfeiles 12 führt« Während der größere Teil der Verbrennungsluft im Sinne der Pfeile 13 in die Kanalabschnitte 3 eintritt und dort einen in Bezug auf die Ventilachse 5 links drehenden Drall erhält, entsteht durch die unmittelbar über den Vorsprung 10 strömenden, stark abgelenkten Luftschichten eine rechte drehende Gegenströmung. Der Wirkungsgrad der Drallerzeugung ist daher verhältnismäßig gering.

Eine gewisse Verbesserungfier Drallströmung ist bei der bekannten Einlaßventilkanalausführung nach Pig. 3 festzustellen, bei welcher der zungenartige Vorsprung 10 den kleinsten, nach üblichen Gußmethoden herstellbaren Abrundungsradius besitzt und die benachbarten Wandteile 8 und 9 des Ventilkanals einen spitzen Winkel miteinander einschließen. Die Ablenkung der wandnahen Luftströmung entsprechend dem Pfeil 12 ist daher

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weniger schroff als bei der bekannten .Kanalform nach Fig. 2. Dennoch bleibt eine gewisse entgegengesetzte Drallströmung "bestellen, die den. Wirkungsgrad der Drallerzeugung beeinträchtigt.

Um einen optimalen Wirkungsgrad der Drallerzeugung zu erzielen, ist naeh der Erfindung eine besondere Bearbeitung des Einlaßventilkanales vorgesehen. Zu diesem Zweck weist die Wand 9 des spiralförmigen Kanalabschnittes 3 im Bereich des zungenartigen Vorsprunges 10 eine bearbeitete Fläche 14 auf, welche die Wand 8 des Kanalabschnittes 2 längs des Vorsprunges 10 scharfkantig schneidet. Die Schnittkante ist mit 15 bezeichnet. Wie in Pig. 1 durch die strichpunktierte Linie 16 angedeutet, verläuft die bearbeitete Fläche 14 nach dem Mantel eines zur Ventilachse 5 konzentrischen, zum Ventilsitz 6 sich öffnenden Kegels bzw. Kegelstumpfs. Die strichpunktierte Linie 17 in Fig. 1 gibt die bisher übliche Bearbeitung des Mündungsquerschnittes des spiralförmigen Kanalabschnittes 3 an.

Durch die scharfkantige Ausbildung des zungenartigen Vorsprunges 10 erreicht man eine praktisch geradlinige Abströmung auch der wandnahen Luftschichten aus dem ersten Kanalabschnitt 2 in den spiralförmigen Teil3 des Ventilkanals. Die gesamte Verbrennungsluft erhält somit einen bezüglich der Ventilachse 5 links drehenden Drall. Zur Vermeidung von Strömungsverlusten im Bereich des Miridungsquerschnittes des Ventilkanales 1 geht die bearbeitete Kegelfläche 14 mit einer Abrundung in die zur Ventilachse 5 konzentrische, gleichfalls bearbeitete zylindrische Austrittsbohrung 18 des spiralförmigen Kanalabschnittes 3 über. '

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Einlaß- ' ventilkanals Vergibt sich eine Vergrößerung der Wirbelgeschwindigkeit von etwa 1Ö# gegenüber den bisher üblichen unbearbeiteten Kanalformen, ohne daß der Durchfluß-

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widerstand zunimmt. Durch den Grad der Bearbeitung der Kanalwand 9 im Bereich des zungenartigen VorSprunges 10 können bei ein und derselben Kanalform verschieden große Wirbelstärken erzielt werden.

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Claims

t e η t a η Sprüche ; .

Drallerzeugender Einlaßventilkanal für eine Brennkraftschine, mit einem von einer Eintrittsöffnung ausgehenden ersten Kanalabschnitt, an den im Ventilbereich ein um die Ventilachse spiralförmig gewundener, zum Ventilsitz abfallender zweiter Kanalabschnitt anschließt, der an der Stoßstelle mit. dem ersten Kanalabschnitt einen zungenartigen Vorsprung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (9) des spiralförmigen Kanalabschnittes (3) zumindest im Bereich des isungenartigen Vorsprunges (10) eine bearbeitete Fläche (14) aufweist, welche die Wand (8) des ersten Kanalabschnittes (2) längs des zungenartigen VorSprunges (10) scharfkantig sehneidet. Einlaßventilkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitete Fläche (14) nach dem Mantel eines zur Ventilachse (5) konzentrischen, zum Ventilsitz (6) sich öffnenden Kegels (16) verläuft«, Einlaßventilkanal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeitete Kegelfläche (16) mit einer Abrundung in die zur Ventilachse (5) konzentrische zylindrische Austrittsbohrung (18) des spiralförmigen Kanalabschnittes (3) übergeht.

28.2.70
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