AT501934A2

AT501934A2 - Gaswechselkanal für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT501934A2
Application number: AT0143406A
Authority: AT
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2006-12-15
Also published as: AT501934B1; AT501934A3

Description

55423
Die Erfindung betrifft einen Gaswechselkanal für eine Brennkraftmaschine, wobei im Bereich einer Mündung in einem Brennraum ein Ventilsitzring angeordnet ist, und wobei im Bereich der Mündung in den Brennraum zumindest auf einer Seite des Gaswechselkanals eine, vorzugsweise durch zumindest einen Kontrollschnitt geformte, Strömungsabrisskante angeordnet ist.
Aus der AT 001 790 Ul ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Einlasskanalanordnung im Zylinderkopf bekannt. Durch Kontrollschnittbearbeitungen werden in die Gussform der Einlasskanäle definierte Kanten erzeugt, an denen es während des Einströmens der Ladung zu Strömungsablösungen kommt, die in weiterer Folge zu einer definierten Ladungsbewegung führen.

Die Kontrollschnitte verlangen einen sehr engen Querschnitt in der gegossenen Kanalkontur, damit es zu den gewünschten scharfkantigen Abrisskanten für die Strömung kommt. Diese engen Querschnitte führen wiederum zu unerwünschter Drosselung, also zu Strömungswiderständen.
Aus der US 4,438,740 A ist ein asymmetrischer Ventilsitz bekannt, dessen innere Mantelfläche auf einer Seite einen Vorsprung aufweist, der eine gezielte Ladungsbewegung ermöglicht.

Nachteilig ist, dass der Vorsprung eine starke Querschnittsverminderung und somit unerwünschte Drosseleffekte bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladungsbewegung im Brennraum mit möglichst geringem Strömungswiderstand zu erzeugen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Strömungsabrisskante durch eine innere Mantelfläche des Ventilsitzringes gebildet ist, wobei vorzugsweise die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes asymmetrisch und/oder exzentrisch gestaltet ist.
Die vorzugsweise scharfkantig geformte Strömungsabrisskante kann im Bereich des oberen Drittels, des mittleren Drittels oder aber im Bereich des unteren Drittels des Ventilsitzringes angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsabrisskante im Bereich des inneren Ventilsitzdurchmessers angeordnet ist.

Sie kann dabei zumindest teilweise mit einer den inneren Ventilsitzdurchmesser bildenden inneren Kante des Ventilsitzes zusammenfallen. Um Strömungsverluste möglichst klein zu halten, ist es besonders vorteilhaft, wenn die innere Mantelfläche des Ventilsitzringes stromaufwärts der Strömungsabrisskante verlaufend mit der Wand des Gaswechselkanals ausgebildet ist.

Es ist aber auch möglich, dass die Strömungsabrisskante im Bereich einer dem Ventilsitz abgewandten Oberkante des Ventilsitzringes angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit der Oberkante des Ventilsitzes zusammenfällt.
Insbesondere bei sehr flach ausgebildeten Einlasskanälen kann vorgesehen sein, dass die Höhe des Ventilsitzringes über den Umfang unterschiedlich ist, wobei die Höhe auf der Seite der Strömungsabrisskante am kleinsten ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Höhe des Ventilsitzringes mechanisch an die Kontur des Gaswechselkanais angepasst ist.
Die für die Ladungsbewegung notwendige Strömungsabrisskante wird somit in den Bereich des Ventilsitzringes, also möglichst nahe an die Austrittsöffnung des Gaswechselkanals des konischen Ventilsitzes verlegt.

Damit wird die Einschnürung des Kanalquerschnittes des Gaswechselkanals verringert, und es werden bessere Durchflüsse erzielt.
Die Abrisskante kann beim Gegenstand der Erfindung durch einen Kontrollschnitt - beispielsweise mittels CNC-Bearbeitung - erzeugt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemässen Einlasskanal in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 den Einlasskanal in einem Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen erfindungsgemässen Einlasskanal in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt, Fig. 4 diesen Einlasskanal in einem Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen erfindungsgemässen Einlasskanal in einer dritten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt und Fig.

6 diesen Einlasskanal in einem Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5.
Funktionsgleiche Elemente sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine ist ein beispielsweise als Einlasskanal oder als Restgas in den Brennraum rückführender Auslasskanal ausgebildeter Gaswechselkanal 2 eingeformt. Im Bereich der Mündung 3 in den Brennraum B ist ein in den Zylinderkopf 1 eingesetzter Ventilsitzring 4 angeordnet, dessen innere Mantelfläche 5 asymmetrisch bzw. exzentrisch geformt ist. Auf der dem Brennraum B zugewandten Stirnseite weist der Ventilsitzring 4 einen Ventilsitz 6 als Auflagefläche für ein nicht weiter dargestelltes Hubventil auf.
Der Gaswechselkanal 2 ist bezüglich der Ringachse 7 des Ventilsitzringes 4 geneigt ausgebildet.

Auf der dem Ventilsitz 6 abgewandten Seite 2a des Gaswech selkanals 2 ist eine durch einen Kontrollschnitt geformte Strömungsabrisskante 8 angeordnet.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführung befindet sich die Strömungsabrisskante 8 in einem dem Ventilsitz 6 abgewandten oberen Bereich a, beispielsweise im oberen Drittel des Ventilsitzringes 4. Dabei wird in der Ausführungsvariante die Strömungsabrisskante 8 durch die Oberkante 6a des Ventilsitzringes 4 gebildet.
Bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante ist die Strömungsabrisskante 8 im mittleren Bereich b, beispielsweise im mittleren Drittel, des Ventilsitzringes 4 angeordnet.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Ausführungsvariante, bei der der Ventilsitzring 4 im dem Brennraum B benachbarten unteren Bereich c, beispielsweise im unteren Drittels, des Ventilsitzringes 4 angeordnet ist.

Bei dem dargestellten Extremfall wird die Strömungsabrisskante 8 durch die innere Kante 9 des Ventilsitzes 6 gebildet. Mit Bezugszeichen dvist der kleinste Durchmesser des Ventilsitzes 6 bezeichnet. Der in Fig. 5 punktiert dargestellte überstehende Bereich 10 wird mechanisch weggearbeitet, um den Ventilsitzring 4 an die Kontur des Gaswechselkanals 2 anzupassen. Die Höhe h des Ventilsitzrings 4 ist somit mit hml[pi]im Bereich der Strömungsabrisskante 8 am geringsten.

Um Strömungsverluste möglichst gering zu halten ist die innere Mantelfläche 5 des Ventilsitzringes 4 stromaufwärts der Strömungsabrisskante 8 verlaufend mit der Wand 11 des Gaswechselkanals 2 ausgebildet.
Dadurch, dass die für die Ladungsbewegung notwendige Abrisskante 8 von der Verschneidung eines einfachen rotationssymmetrischen Kontrollschnittes mit der Kanalkontur in den Bereich des Sitzringes 4, also möglichst nahe an die Mündung 3 des Gaswechselkanals 2 zum konischen Ventilsitz 6 hin verlegt wird, wird eine harmonische Formgebung des Einlassströmungsweges erreicht. Zur Generierung von Ladungsbewegung kann eine Abrisskante 8 ohne wesentliche Querschnittsverminderung ausgebildet werden und somit Strömungswiderstände so gering wie möglich gehalten werden.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E

1. Gaswechselkanal (2) für eine Brennkraftmaschine, wobei im Bereich einer Mündung (3) in einem Brennraum ein Ventilsitzring (4) angeordnet ist, und wobei im Bereich der Mündung (3) in den Brennraum zumindest auf einer Seite des Gaswechselkanals (2) eine, vorzugsweise durch zumindest einen Kontrollschnitt geformte, Strömungsabrisskante (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) durch eine innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) gebildet ist.

2. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) scharfkantig ausgebildet ist.

3. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) stromaufwärts der Strömungsabrisskante (8) verlaufend mit der Wand (11) des Gaswechselkanals (2) ausgebildet ist.

4. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) asymmetrisch und/oder exzentrisch gestaltet ist.

- 5 reich (c), vorzugsweise in einem unteren Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.

5. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) des Ventilsitzringes (4) betrachtet - in einem dem Brennraum abgewandten oberen Bereich (a), vorzugsweise etwa in einem oberen Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.

6. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) im Bereich einer dem Ventilsitz (6) abgewandten Oberkante (6a) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit der Oberkante (9) des Ventilsitzes (6) zusammenfällt.

7. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) betrachtet - in einem mittleren Bereich (b), vorzugsweise etwa in einem mittleren Drittel, der inneren Mantelfläche (5) des Ventilsitzringes (4) angeordnet ist.

8. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) - in Richtung der Ringachse (7) betrachtet - in einem dem Brennraum zugewandten unteren Be

9. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsabrisskante (8) im Bereich des inneren Ventilsitzdurchmessers (dv) angeordnet ist und vorzugsweise zumindest teilweise mit einer den inneren Ventilsitzdurchmesser (dv) bildenden inneren Kante (9) des Ventilsitzes (6) zusammenfällt.

10. Gaswechselkanal (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Ventilsitzringes (4) über den Umfang unterschiedlich ist, wobei die Höhe (h) auf der Seite der Strömungsabrisskante (8) am Kleinsten ausgebildet ist.

11. Gaswechselkanal (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) des Ventilsitzringes (8) mechanisch an die Kontur des Gaswechselkanals (2) angepasst ist.

2006 08 28 Fu/Ki <EMI ID=5.1> <EMI ID=5.2>

Patentanwalt <EMI ID=5.3> Dipl.-Ing. Mag. Michael Babeluk

A-1150 Wien, ariahilfer Gürtel 39/17

Tel.: (+43 1) 8928933-0 Fax: (+43 1) 89289333 e-mail: o[beta]tent[beta]babel[pi]k.at <EMI ID=5.3>