DE945301C

DE945301C - Einlassventil fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen

Info

Publication number: DE945301C
Application number: DEM13179A
Authority: DE
Inventors: Hans Seifert
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1952-03-02
Filing date: 1952-03-02
Publication date: 1956-07-05

Description

Einlaßventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen Die Erfindung betrifft ein Einlaßventil für Brennkraftmaschinen und insbesondere die Ausbildung von Einlaßventilen mit Wirbelschirm. Da die Verbrennung in jeder Brennkraftmaschine bei geringem Luftüberschuß und hoher Drehzahl mit Rücksicht auf einen günstigen Verbrauch möglichst vollkommen sein soll, sind besondere Vorkehrungen erforderlich, um eine gute Wirbelung der Luft bzw. des Luftbrennstoffgemisches zu bewirken. Durch diese Wirbelung wird insbesondere bei Dieselmaschinen der Wärmeübergang von der Verbrennungsluft auf den Brennstoff verbessert und der Zündverzug damit kürzer. Der Arbeitsverlust, den die Gemischbildungsarbeit an sich darstellt, wird durch die Möglichkeit, mit geringem Luftüberschuh auszukommen, mehr als aufgewogen, so daß es in erster Linie darauf ankommt, bei hohen Drehzahlen durch gute Wirbelung eine vollkommene Verbrennung mit möglichst geringem Luftüberschuß zu erreichen.
Zur Verbesserung der Gemischbildung werden bei zwei- und vierventiligen Viertakt-Dieselmotoren mit direkter Einspritzung die bekannten Wirbelschirmventile verwendet, die zur Erhöhung der Wirkung mit einer zwischen Ventilteller und Ventilführungsschaft angeordneten Leitfläche versehen sind. Letztere ist dabei so ausgebildet, daß sie dem durch den Wirbelschirm gerichteten Gas-bzw. Luftstrom einen möglichst geringen Widerstand bietet. Man hat auch versucht, eine bessere Verwirbelung der Luft herbeizuführen, indem man auf dem Ventilschaft in der Nähe des Ventiltellers Leitschaufeln angeordnet hat, so das ein eigener Wirbelschirm nicht mehr erforderlich ist. Ferner sind Spülventile bekannt, die zwecks Lenkung der Einlasströmung mit einer an der dem Verbrennungsräum abgewendeten, Seite diagonal über den Teller sich erstreckenden Rippe versehen sind. .
eben den erwiesenen Vorteilen ist nicht abzu-1 streiten; ., das die Wirbelschirme am Einlaßventil aber -den -,Liefergrad verschlechtern. Aus diesem Grunde hat man schon versucht, die Wirbelerzeugung durch eine besondere Gestaltung des Einlaßkanales zu bewirken. Es ergeben sich dabei jedoch derart komplizierte Formen für den Einlaßkanal, das es zweckmäßiger und billiger ist, unter Beibehaltung eines einfachen Einlaßkanales das Wirbelschirmventil -im Hinblick auf den Liefergrad zu verbessern. Die bekannten Ausführungen von Wirbelschirmventilen haben vor allem den Nachteil, das die erzeugte Luftbewegung durch den Übergang vom Ventilschaft zum Ventilteller stark gestört wird. Der Luftstrom wird nämlich durch diesen Schaftübergang zerteilt und ihm dadurch ein großer Teil seiner Strömungsenergie entzogen.
Um die Energie des Einlaßluftstromes möglichst vollkommen in Wirbelenergie umzusetzen und den Liefergrad gegenüber einem Normalventil nicht zu verschlechtern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Einlaßventil, welches an seiner dem Verbrennungsraum abgewandten Seite des Ventiltellers zwecks Lenkung der Einlasströmung mit einer diagonal über den Teller sich erstreckenden Rippe versehen ist, die Breite dieser Rippe über ihre gesamte diagonale Erstreckung hinweg und auch im mittleren Teil dieser Erstreckung geringer auszuführen als den Durchmesser des Ventilführungsschaftes, so das diese Rippe im wesentlichen Bereich des Einlaßkanales den Ventilführungsschaft ersetzt. Durch diese Ausbildung der Rippe können die Strömungsverhältnisse am Ventilteller während der Öffnungsperiode wesentlich besser als bisher beherrscht werden. Die Rippe selbst läßt sich so herstellen, das sie einen geringsten Widerstand für die strömende Luft aufweist. Die erfindungsgemäße Ventilausbildung ermöglicht es außerdem, -die Rippe als sogenannte Leitrippe auszubilden, mit der man selbst schon Wirbelbewegung vorbereiten kann. Dadurch kommt man mit geringeren Wirbelschirmlängen aus, wodurch der Liefergrad ebenfalls verbessert wird. Ferner kann auch der Übergang vom Wirbelschirm zum Ventilteller-auf Grund der besseren Platzverhältnisse strömungsmäßig günstiger ausgeführt werden. Durch die Aufteilung Ventilteller-Rippe-Führungsschaft kann der Ventilteller auch so gestaltet werden, das' Luftströmungen schräg in den Zylinderraum gerichtet und damit die Umlenkverluste verringert werden. Die auftretenden Belastungen, das Aufschlagen des Ventils auf den Sitz und die Zugbeanspruchung im kleinsten Querschnitt können einwandfrei beherrscht werden, zumal keinerlei Temperaturbelastungen die Festigkeitseigenschaft des Materials beeinflussen.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele von Einlaßventilen nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt durch einen Teil des .Zylinderkopfes mit dem Einlaßventil, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Einlaßventil der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes mit einem anders gestalteten Einlaßventil, Fig.4 eine Draufsicht auf das Einlaßventil der Fig. 3 und Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Einlaßventil mit leitschaufelartig verwundenem Steg.
Im Bereich des Einlaßkanales i ist der Ventilteller 2 mit dem Ventilführu.ngsschaft 3 durch eine Rippe 4 verbunden. Diese Rippe 4 ist in dem in den Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eben ausgebildet und so zum Wirbelschirm 5 angeordnet, das sie der vom Schirm 5 gerichteten Wirbelluftströmung keinen nennenswerten Widerstand bietet. Da die Rippe 4 unmittelbar mit der ebenen Telleroberfläche verschweißt ist, kommt der bisher übliche Übergang vom Schaft zum Teller, der ungünstig auf die abströmende Wirbelluft einwirkt, ganz in Fortfall.
Bei der Ausführung nach Fig.3 und 4 ist die Rippe 6 zwischen dem Ventilteller 7 und dem Ventilführungsschaft 3 gebogen ausgebildet und so zur Luftströmung gearichtet, das sie selbsttätig eine Luftlenkung im Sinne einer Wirbelung im Brennraum bewirkt. Dadurch wird die Wirkung des Wirbelschirmes unterstützt, so das dieser gegebenenfalls kleiner ausgeführt werden kann. Die Stellung der Verbindungsrippe -6 kann beliebig zum Einlaßkanal bzw. zum Wirbelschirm sein. Sie richtet sich jeweils nach der vorhandenen Kanalführung und der erstrebten Wirbelbewegung im Brennraum. In der Fig. 4 zeigt die strichpunktiert dargestellte Rippe 6' eine Variante der Rippenstellung gegenüber der' Stellung der Rippe 6.
Durch eine leitschaufelartige Verwindung der Rippe 8, wie sie die Fig. 5 zeigt, kann die Luftlenkungswirkung der Rippe noch erheblich -verbessert werden, so das gegebenenfalls ein besonderer Wirbelschirm ganz in Fortfall kommen kann.
In der Fig. 3 ist eine kalottenartige Ausbildung des Ventiltellers 7 gezeigt, die infolge der über den ganzen Teller reichenden Verbindung mit der Rippe ermöglicht wird. Damit ist eine wesentliche Erhöhung der Festigkeit des Ventiltellers bzw. eine Herabsetzung der Tellerstärke und damit des Ventilgewichtes zu erreichen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Ventile ist hinsichtlich des Arbeitsaufwandes nicht teurer als bei Normalventilen. Da. keine besondere Ausbildung des Zylinderkopfes erforderlich ist, kann das neue Ventil ohne weiteres auch in vorhandene Zylinderköpfe eingesetzt werden. Bei neueren Konstruktionen ist jedoch anzustreben, das in dem Einlaßkanal vorstehende Ventilführungsauge so klein wie möglich auszuführen, damit ein glatter Kanal vorhanden ist. Selbst die Schweißstelle soll nach Möglichkeit in der Führung verschwinden. Statt das Ventil aus Teller, Rippe und Führungsschaft zusammenzuschweißen, können auch Teller und Rippe oder Rippe und Führungsschaft aus einem Stück geschmiedet werden. Das Ventil nach der Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Dieselmaschinen und in Verbindung mit einem Wirbelschirm beschränkt, es kann auch bei Otto-Maschinen und überall dort Verwendung finden, wo eine besonders gute Einführung der Ladung in den Zylinder erwünscht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einlaßventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, welches an seiner dem Verbrennungsraum abgewandten Seite des Ventiltellers zwecks Lenkung der Einlaßströmung mit einer diagonal über den Teller sich erstreckenden Rippe versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite dieser Rippe (4, 6, 8) über ihre gesamte diagonale Erstreckung hinweg und auch im mittleren Teil dieser Erstrekkung geringer ausgeführt ist als der Durchmesser des Ventilführungsschaftes (3), so daß diese Rippe im wesentlichen Bereiche des Einlaßkanals (i) den Ventitführungsschaft ersetzt.
2. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (6) bogenförmig ausgebildet ist, so daß die lenkende Wirkung des Wirbelschirmes (5) unterstützt wird.
3. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (8) gebogen und leitschaufelförmig ausgebildet ist, so daß ein Wirbelschirm gegebenenfalls ganz ersetzt wird.
4. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Rippe (4, 6, 8) verbundene Ventilteller gegen den Brennraum hin kalottenartig durchgebogen ist.
5. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilteller (2, 7) und Rippe (4) einerseits und Rippe (4, 6, 8) und Ventilführungsschaft (3) andererseits durch Schweißung verbunden sind.
6. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (4, 6, 8) entweder mit dem Ventilteller (2, 7) oder mit dem Ventilführungsschaft (3) aus einem Stück geschmiedet ist.
7. Einlaßventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (2, 7) die Rippe (4, 6, 8) und der Ventilführungsschaft (3) in einem Stück geschmiedet sind. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 712 o96, 817 272 und Zusatzpatentschrift Nr. 48 664 zu 8i2 625.