DE3837678A1

DE3837678A1 - Inlet and exhaust valve arrangement for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE3837678A1
Application number: DE19883837678
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1988-11-05
Publication date: 1989-05-24

Abstract

In order to enlarge the flow cross-section for the exhaust and refill in the cylinder (2) of an internal combustion engine, the inlet valve (3) in particular has a preferably elliptical cross-section departing from the rotationally symmetrical (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve arrangement according to the preamble of claim 1.

Bekanntlich ist es für die Erzielung eines guten Wirkungsgrads einer Brennkraftmaschine wichtig, dafür zu sorgen, daß der Ladungs wechsel, also der Austausch von Abgas gegen Frischgas, mit möglichst geringen Drosselverlusten erfolgt. Daher hat man auch für herkömm liche Kraftfahrzeuge Brennkraftmaschinen eingesetzt, die wie bei Rennmotoren mit jeweils zwei Einlaß- und Auslaßventilen je Zylinder ausgerüstet sind. Dadurch wird eine bessere Ausnutzung des durch die Zylindergeometrie bedingten, für die Ventilquerschnitte zur Verfügung stehenden Platzes erreicht.It is known that it is used to achieve good efficiency an internal combustion engine important to ensure that the cargo change, i.e. the exchange of exhaust gas for fresh gas, with as much as possible low throttle losses. Therefore one has also for conventional Liche motor vehicles internal combustion engines used as in Racing engines with two intake and exhaust valves per cylinder are equipped. This will make better use of the the cylinder geometry required for the valve cross sections Available space reached.

Ein Nachteil dieser Vierventiltechnik besteht in dem erheblich größeren, nämlich praktisch verdoppelten Aufwand an Ventiltriebstei len, wodurch die Konstruktion des Zylinderkopfes verhältnismäßig kompliziert wird.A disadvantage of this four-valve technology is that greater, namely practically doubled the expenditure on valve train part len, which makes the construction of the cylinder head proportional gets complicated.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Ventil anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ohne Verdopplung der Ventilzahl praktisch dieselben Strömungs querschnitte und die damit verbundenen günstigen Verhältnisse hinsichtlich der Drosselverluste beim Ladungswechsel bietet.The invention is accordingly based on the object of a valve create arrangement according to the preamble of claim 1, which practically the same flow without doubling the number of valves cross sections and the associated favorable conditions offers in terms of throttle losses when changing charges.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the character nenden features of claim 1, advantageous training the invention describe the subclaims.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist also darin zu sehen, daß eine gegenüber der üblichen Zweiventil-Anordnung erheblich günstigere Ausnutzung des für Ventilquerschnitte von dem Zylinder zur Verfügung gestellten Platzes sichergestellt ist, ohne daß ein zusätzlicher Aufwand im Bereich der Ventiltriebe in Kauf genommen werden muß.A particular advantage of the invention can therefore be seen in that significantly compared to the usual two-valve arrangement more favorable use of the valve cross sections of the cylinder provided space is ensured without an additional effort in the area of the valve train was accepted must become.

Verständlicherweise wird man die Abweichungen der Ventilquerschnitte und der damit verbundenen Strömungsquerschnitte so wählen, daß sich nach wie vor bezüglich der Ventilachsen symmetrische Druckbean spruchungen am Ventil durch die Verbrennungsdrücke ergeben. Auch ist es erforderlich, für eine Drehsicherung der Ventile zu sorgen, die durch entsprechende Ausbildung des Ventilsitzringes und/oder der Ventilführung leicht erzielt werden kann.Understandably, you will see the deviations in the valve cross sections and the associated flow cross sections so that pressure bean symmetrical with respect to the valve axes stresses on the valve result from the combustion pressures. Also it is necessary to ensure that the valves are secured against rotation, by appropriate training of the valve seat ring and / or the valve guide can be easily achieved.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Draufsichten auf Zylinderkopf bereiche an einem Zylinder wiedergeben.Two embodiments of the invention are described below the drawing explains whose figures are top views of the cylinder head Play areas on a cylinder.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Zylinderkopf allgemein mit 1 bezeichnet. Bei 2 ist der Zylinder üblicher Bauart für einen Hubkolben angedeutet, dem Frischgas über das ellipsenförmige Einlaß ventil 3 - der Ventilschaft ist bei 4 angedeutet - zugeführt wird, während die verbrannten Gase durch das in üblicher Weise kreisschei benförmige Auslaßventil 5 abgeführt werden. Zwischen beiden Ventilen erkennt man bei 6 eine Zündkerze.Looking first at FIG. 1, the cylinder head is generally designated 1 . At 2 , the cylinder of conventional design is indicated for a reciprocating piston, the fresh gas via the elliptical inlet valve 3 - the valve stem is indicated at 4 - is supplied, while the burned gases are discharged through the circular disk-shaped exhaust valve 5 in the usual manner. A spark plug can be seen at 6 between the two valves.

In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die große Achse 7 der Querschnittsellipse des Einlaßventils 3 parallel zu dem Einlaß kanal 8, der - ebenso wie der Auslaßkanal 9 - von einer Seite des Zylinderkopfes 1 ausgeht, dessen Längsachse mit 10 bezeichnet ist. Links und rechts von dem Zylinder 1 hat man sich also weitere Zylinder je nach Ausbildung der Brennkraftmaschine zu denken.In this embodiment, the major axis 7 of the cross-sectional ellipse of the intake valve 3 extends parallel to the intake port 8 , which - like the exhaust port 9 - starts from one side of the cylinder head 1 , the longitudinal axis of which is designated 10 . To the left and right of cylinder 1 , one has to think of further cylinders depending on the design of the internal combustion engine.

Wie die in Fig. 1 dargestellte Draufsicht gut erkennen läßt, paßt sich die elliptische Form des Einlaßventils 3 (genauer: seines scheibenförmigen Ventilkörpers) gut dem durch die geometrischen Verhältnisse des Zylinders 2 für den Einlaßventilquerschnitt zur Verfügung gestellten Platz an. Durch die bezüglich der Zylinderachse bzw. des Ventilschafts 4 und seiner nicht dargestellten Führung symmetrische Ausbildung des Ventiltellers ist sichergestellt, daß die im Zylinder auftretenden Drücke eine resultierende Kraft erzeugen, die gleichsam innerhalb des Ventilschafts 4, im Idealfall in der Ventilachse, verläuft, so daß ein Verkanten des Ventils ausgeschlossen ist.As the plan view shown in FIG. 1 clearly shows, the elliptical shape of the inlet valve 3 (more precisely: its disc-shaped valve body) adapts well to the space made available for the inlet valve cross section by the geometric relationships of the cylinder 2 . The symmetrical design of the valve plate with respect to the cylinder axis or the valve stem 4 and its guide (not shown) ensures that the pressures occurring in the cylinder produce a resultant force which, as it were, extends within the valve stem 4 , ideally in the valve axis, so that tilting of the valve is excluded.

Dasselbe gilt für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung. Auch hier erkennt man im Zylinderkopf 20 den Umriß 21 eines Zylinders, dem das wiederum einen elliptischen Querschnitt besitzende Einlaßventil 22 mit dem Ventilschaft 23, das einen runden Querschnitt besitzende Auslaßventil 24 und die Zündkerze 25 zugeordnet sind. Wiederum gehen Ein- und Auslaßkanal 26 bzw. 27 von unterschiedlichen Längsseiten des Zylinderkopfes 20 aus, so daß seine Längsachse 28 wiederum in der Zeichenebene von links nach rechts verläuft.The same applies to the embodiment of the invention shown in FIG. 2. Here too, the outline 21 of a cylinder can be seen in the cylinder head 20 , to which the inlet valve 22 , which in turn has an elliptical cross section, with the valve stem 23 , the outlet valve 24 with a round cross section, and the spark plug 25 are assigned. Again, the intake and exhaust ports 26 and 27 start from different longitudinal sides of the cylinder head 20 , so that its longitudinal axis 28 again runs from left to right in the plane of the drawing.

In diesem Ausführungsbeispiel verläuft jedoch die kleine Haupt achse 29 der Querschnittsellipse parallel zum Einlaßkanal 26, wodurch der Strömungswiderstand für das einströmende Frischgas gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 noch weiter verringert ist.In this exemplary embodiment, however, the small main axis 29 of the cross-sectional ellipse runs parallel to the inlet channel 26 , as a result of which the flow resistance for the inflowing fresh gas is reduced even further compared to the embodiment according to FIG. 1.

Bei der Figurenbeschreibung wurde bisher nur gesagt, die Ventile bzw. die Ventilkörper hätten einen von der Rotationssymmetrie abweichenden, nämlich elliptischen Querschnitt. Dasselbe gilt verständlicherweise auch für die Ventilsitze 11 bzw. 30, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen auch die Aufgabe haben, in der letzten Schließphase den zugehörigen Ventilkörper in Drehrich tung auszurichten.In the description of the figures, it has so far only been said that the valves or the valve bodies have an elliptical cross section that deviates from the rotational symmetry. The same understandably also applies to the valve seats 11 and 30 , which in the illustrated exemplary embodiments also have the task of aligning the associated valve body in the direction of rotation in the last closing phase.

Verständlicherweise ist es auch möglich, für die Auslaßventile von der Rotationssymmetrie abweichende Ventilquerschnitte vorzu sehen. Weiterhin können die Achsen der Querschnittsellipsen auch schräg zu den Achsen der Einlaßkanäle verlaufen.Understandably, it is also possible for the exhaust valves valve cross sections deviating from the rotational symmetry see. Furthermore, the axes of the cross-section ellipses can also run obliquely to the axes of the inlet ducts.

Mit der Erfindung ist also eine Ventilanordnung für eine Brennkraft maschine geschaffen, die ohne Vergrößerung der Ventilzahl und damit der Bestandteile der Ventiltriebe große Strömungsquerschnitte zur Verfügung stellt.With the invention is thus a valve assembly for an internal combustion engine machine created without increasing the number of valves and thus the components of the valve train have large flow cross sections provides.

Claims

1. Valve arrangement for the charge exchange in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising at least one valve with a disk-like valve body and a valve seat cooperating with an edge region thereof, characterized in that the edge region and the valve seat ( 11 ) enclose cross sections deviating from the rotational symmetry.

2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the cross-sections are approximately elliptical.

3. Valve arrangement according to claim 2, characterized in that one of the two axes ( 7 ) of the cross-sectional ellipse runs parallel to an associated charge exchange channel ( 8 ).

4. Valve arrangement according to claim 3, characterized in that the small axis ( 29 ) of the cross-sectional ellipse runs parallel to the gas exchange channel ( 26 ).

5. Valve arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the valve ( 3 , 22 ) is an inlet valve.