DE102012104678A1

DE102012104678A1 - Anschluss für Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102012104678A1
Application number: DE102012104678A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Abe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US20120304950A1; JP2012246885A

Abstract

Eine Öffnung (31) verbindet das Innere einer Brennkammer (25) einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Bereich außerhalb der Brennkammer (25). Die Öffnung (31) schließt einen Kehlabschnitt (31b) ein, der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform (31b1) aufweist, einen Ventilsitzabschnitt (31a), der mit einem Endabschnitt des Kehlabschnitts (31b) verbunden ist, um den Kehlabschnitt (31b) mit dem Inneren der Brennkammer (25) zu verbinden, und einem Kanalabschnitt (31c), der mit dem anderen Ende des Kehlabschnitts (31b) verbunden ist, um den Kehlabschnitt (31b) mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer (25) zu verbinden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zylinderöffnung einer Verbrennungskraftmaschine.
2. Beschreibung des Standes der Technik.
Eine Brennkammer einer Verbrennungskraftmaschine ist typischerweise mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer über ein Einlaßöffnung derart verbunden, daß noch nicht verbranntes Gas (wie Luft, ein Luft-Gas-Gemisch, oder dergleichen) in die Brennkammer eingeführt werden kann, wie auch über eine Auslaßöffnung derart, daß verbranntes Gas (z. B. Abgas) zum Bereich außerhalb der Brennkammer abgeführt werden kann. Wie gut bekannt ist, kann die Weise, in der diese Gase ein- und abgeleitet werden, verschiedene Auswirkungen auf die Charakteristika der Verbrennungskraftmaschine haben. Unter diesen Weisen wurde eine betroffene Einlaßöffnung vorgeschlagen, die eine rotierende Strömung (wie „Tumble”: Rotation um eine zur Kurbelachse parallele Achse) ermöglichen, die durch das eingeleitete Gas innerhalb der Brennkammer erzeugt wird.
Beispielsweise schließt eine solche betroffene Einlaßöffnung (nachfolgend auch als „betroffene Öffnung” benannt) einen Kehlabschnitt (throat portion), einen mit dem einen Ende des Kehlabschnitts verbundenen Ventilsitzabschnitt und einen mit dem anderen Ende des Kehlabschnitts verbundenen Kanalabschnitt ein. Der Ventilsitzabschnitt der betroffenen Öffnung besitzt eine Mehrzahl von ringförmigen Oberflächen. Bei dieser betroffenen Öffnung bildet die Mehrzahl von ringförmigen Oberflächen eine virtuelle gekrümmte Oberfläche, und der Krümmungsradius dieser gekrümmten Oberfläche verändert sich abhängig von der Position in der Umfangsrichtung der Öffnung. Bei dieser betroffenen Öffnung nimmt die Menge des in die Brennkammer eingeleiteten Gases zu und der Grad der in der Brennkammer erzeugten rotierenden Strömung (des Tumble) nimmt zu durch geeignete Einstellung des Krümmungsradius dieser gekrümmten Oberfläche entsprechend der Position (siehe beispielsweise die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-57830 ( JP 2009-57830 A )). Daher ist es schon seit langem erwünscht, die Gasströmung in die Brennkammer in geeigneter Weise zu steuern.
Die Zylinderöffnung einer Verbrennungskraftmaschine wird typischerweise durch getrennte Ausbildung eines jeden der Abschnitte (wie der Kehlabschnitt, der Ventilsitzabschnitt und der Kanalabschnitt der betroffenen Öffnung) ausgebildet, die in Folge die Öffnung bilden. Beispielsweise wird bei einer betroffenen Öffnung zunächst ein vorgegebenes Element (wie in Zylinderkopf) gegossen, um einen Kanalabschnitt auszubilden. Als nächstes folgt eine spanabhebende Bearbeitung des gegossenen Elements, um im Endabschnitt des Kanalabschnitts den Kehlabschnitt auszubilden. Dann wird das gegossene Element weiter spanabhebend bearbeitet, um am Endabschnitt des Ventilsitzabschnitts den Kehlabschnitt auszubilden. Durch diese Verfahrensschritte wird die betroffene Öffnung ausgebildet, in der der Ventilsitzabschnitt, der Kehlabschnitt und der Kanalabschnitt verbunden sind.
Es können jedoch, wie wohlbekannt ist, unter den die Öffnung bildenden Abschnitten Fertigungsvarianten auftreten (d. h. Unterschiede der Dimensionierung und dergleichen beim gleichen Teiletyp, die während der Fertigung auftreten können und nachfolgend einfach als „Veränderung” bezeichnet werden). Wenn der Grad der Veränderung gering ist, ist unter dem Gesichtspunkt einer geeigneten Steuerung der Gasströmung in der Brennkammer die Auswirkung dieser Veränderung auf die Charakteristika der Öffnung vernachlässigbar. Wenn im Gegensatz dazu der Grad der Veränderung ziemlich groß ist, ist es nicht möglich, die angestrebten Charakteristika der Öffnung zufriedenstellend zu erreichen, so daß keine Möglichkeit besteht, die Gasströmung in die Brennkammer ausreichend zu steuern.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung sieht deshalb eine Zylinderöffnung einer Verbrennungskraftmaschine vor, bei der die beabsichtigten Charakteristika der Öffnung erhalten werden können, selbst wenn es Veränderungen bei den verschiedenen Abschnitten gibt, die die Öffnung der Verbrennungskraftmaschine bilden.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Öffnung, die ein Inneres einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Außenseite der Verbrennungskammer in Verbindung bringt. Diese Öffnung umfaßt einen Kehlabschnitt, der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform besitzt, einen Ventilsitzabschnitt, der mit einem Endabschnitt des Kehlabschnitts verbunden ist, um den Kehlabschnitt mit dem Inneren der Brennkammer zu verbinden; und einen Kanalabschnitt, der mit dem anderen Endabschnitt des Kehlabschnitts verbunden ist, um den Kehlabschnitt mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer (25) zu verbinden.
Die Öffnung kann zwischen einem Einlaßkanal (z. B. einer Einlaßverzweigung) der Verbrennungskraftmaschine und der Brennkammer, oder zwischen einem Auslaßkanal (einer Auslaßverzweigung) der Verbrennungskraftmaschine und der Brennkammer vorgesehen sein. Außerdem kann beispielsweise die Öffnung als Teil des Einlaßkanals an einem Endabschnitt des Einlaßkanals vorgesehen sein, wo dieser mit der Brennkammer verbunden ist, oder als Teil des Auslaßkanals an einem Endabschnitt des Auslaßkanals, wo dieser mit der Brennkammer verbunden ist. Das heißt, die Öffnung kann ein Teil des Einlaßkanals oder des Auslaßkanals oder ein Abschnitt sein, der sich vom Einlaßkanal oder dem Auslaßkanal unterscheidet.
Mit anderen Worten, die Öffnung kann einen Teil eines Strömungspfads bilden, durch den ein Gas (z. B. Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus Luft und Kraftstoff) strömt, das von außerhalb der Brennkammer in die Brennkammer eingeleitet wird, oder Gas (z. B. Abgas), das vom Inneren der Brennkammer nach außen abgeleitet wird. Insbesondere kann die Öffnung der Strömungspfad selbst sein (d. h. ein Raum oder Hohlraum), durch den diese Gase strömen, oder ein Element, das diesen Strömungspfad (d. h. den Raum oder Hohlraum) definiert.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, weisen die äußere Umfangsfläche des Strömungspfades selbst, durch den Gas strömt (d. h. eine virtuelle Oberfläche, die den Raum des Strömungspfads definiert) und eine innere Umfangsfläche des diesen Strömungspfad definierenden Elements (d. h. eine innere Umfangsfläche, die den Raum definiert, der innerhalb des Elements ausgebildet ist, das den Strömungspfad bereitstellt) einander entsprechende und einander berührende Formen auf. Deshalb können dieser Formen der Öffnung als einander angepaßt betrachtet werden. Deshalb können nachfolgend die Öffnung betreffend die äußere Umfangsfläche des Strömungspfads, durch den das Gas strömt, und die innere Umfangsfläche des Elements, das diesen Strömungspfad definiert, einfach als „Umfangsfläche der Öffnung” bezeichnet werden. Zudem können in ähnlicher Weise, den Kehlabschnitt, den Ventilsitzabschnitt, wie auch den Kanalabschnitt betreffend (die Details dieser Abschnitte werden später beschrieben), die äußere Umfangsfläche des Strömungspfades selbst, durch den das Gas strömt, und die innere Umfangsfläche, des diesen Strömungspfad definierenden Elements einfach als eine, eine Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts” und eine „Umfangsfläche des Kanalabschnitts” bezeichnet werden.
Der Kehlabschnitt besitzt wenigstens einen Teil einer Kegelstumpfform. Mit anderen Worten, der den Kehlabschnitt bildende Raum kann ein Raum sein, der wenigstens ein Abschnitt des Raums mit Kegelstumpfgestalt ist. Der Kehlabschnitt ist ein Abschnitt, der sich zwischen einem Ventilsitzabschnitt und einem Kanalabschnitt befindet, die später beschrieben werden, und zu finden ist, wo diese beiden Abschnitte miteinander verbunden sind.
Wie oben beschrieben, kann die Öffnung der Strömungspfad selbst oder ein Element sein, das diesen Strömungspfad definiert. Deshalb kann bei diesem Aspekt der Ausdruck „der Kehlabschnitt besitzt eine Kegelstumpfform” sich darauf beziehen, daß (a) der Abschnitt selbst (d. h. der Raum oder Hohlraum), der als der Kehlabschnitt des Strömungspfads bezeichnet wird, eine Kegelstumpfgestalt besitzt, oder (b) ein Element ist, das den Abschnitt (d. h. den Raum oder Hohlraum), der als der Kehlabschnitt des Strömungspfads bezeichnet wird, so geformt ist, daß dieser Abschnitt eine Kegelstumpfgestalt besitzt.
Des weiteren kann bei diesem Aspekt der Ausdruck „der Kehlabschnitt ist wenigstens ein Teil der Kegelstumpfform” sich darauf beziehen, daß (c) der Kehlabschnitt eine vollständige Kegelstumpfgestalt besitzt (d. h. dreidimensional von einer runden Bodenfläche und einer ebensolchen oberen Fläche und einer bandförmigen Seitenfläche umgeben ist, oder (d) der Kehlabschnitt eine Gestalt besitzt, die durch Entfernung eines Teils der vollständigen Kegelstumpfgestalt (siehe beispielsweise 3) erhalten wird.
Der Ausdruck „der Kehlabschnitt besitzt wenigstens einen Teil einer Kegelstumpfform” kann sich auf den Kehlabschnitt beziehen, der eine Gestalt aufweist, wie sie aus der obigen Beschreibung von (a) bis (d) ersichtlich ist (d. h. ein Teil des Kehlabschnitts oder der ganze Kehlabschnitt besitzen eine Kegelstumpfform). Somit kann beispielsweise der Kehlabschnitt eine Form aufweisen, die durch eine Kombination aus einer Kegelstumpfform und einer anderen erhalten wird.
Der Ventilsitzabschnitt ist mit einem Endabschnitt des Kehlabschnitts derart verbunden, daß der Kehlabschnitt mit dem Inneren der Brennkammer verbunden ist. Mit anderen Worten, der Ventilsitzabschnitt ist auf einem Abschnitt der Öffnung vorgesehen, der dem Inneren der Brennkammer zugewandt ist. Der Ventilsitz kann ein Strömungspfad selbst sein oder ein Element, das den Strömungspfad definiert, wie schon oben beschrieben. Wie gut bekannt ist, ist die durch die Öffnung hindurchtretende Gasmenge befähigt, dadurch eingestellt zu werden, daß ein vorgegebenes Element (wie in Ventil) in Kontakt mit einem Ventilsitzabschnitt kommt oder von ihm abgehoben wird.
Die Form des Ventilsitzabschnitts ist nicht besonders begrenzt. Die Details der Form des Ventilsitzabschnitts werden später beschrieben.
Der Kanalabschnitt ist mit dem anderen Endabschnitt des Kehlabschnitts derart verbunden, daß der Kehlabschnitt mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer verbunden wird. Der Kanalabschnitt kann ein Strömungspfad selbst sein oder ein Element, das einen Strömungspfad definiert, wie oben schon beschrieben.
Die Form des Kanalabschnitts ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann als Kanalabschnitt ein Abschnitt benutzt werden, der wenigstens einen Abschnitt mit einer runden Säulenform besitzt, oder ein Abschnitt, der wenigstens einen Abschnitt mit einer rechteckigen Säulenform besitzt oder dergleichen. Mit anderen Worten, es kann als Kanalabschnitt ein Kanalabschnitt benutzt werden, der durch einen Raum gebildet ist, der wenigstens einen Raumabschnitt mit einer runden Säulenform aufweist, oder durch einen Raum, der wenigstens einen Raumabschnitt mit einer rechteckigen Säulenform aufweist, oder dergleichen.
Nachfolgend kann die Position, in der der Kehlabschnitt mit dem Ventilsitzabschnitt verbunden ist, auch als eine „Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Ventilsitzabschnitts” bezeichnet werden, und die Position in der der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt verbunden ist, kann auch als eine „Verbindungsposition des Kehlabschnitts mit dem Kanalabschnitt” bezeichnet werden.
Bei der Öffnung dieses Aspekts, der wie oben beschrieben konstruiert ist, kann sich die Strömungsrichtung des durch die Öffnung strömenden Gases an der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Ventilsitzabschnitts und an der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts ändern. Beispielsweise kann sich, wenn die Umfangsfläche des Kanalabschnitts mit einem speziellen Winkel (nachfolgend auch als „Verbindungswinkel” bezeichnet) gegenüber der Umfangsfläche des Kehlabschnitts an der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts geneigt ist, wenn Gas die Verbindungsposition durchquert, die Strömungsrichtung des Gases, das nahe an diesen Umfangsflächen strömt, entsprechend dem Verbindungswinkel (d. h. der Umfangsfläche des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche des Kanalabschnitts folgend) ändern.
Deshalb ist es erwünscht, um die Gasströmung in der Brennkammer adäquat zu steuern, daß sich der Verbindungswinkel so wenig wie möglich ändert, selbst wenn bei den die Öffnung (d. h. der Kehlabschnitt, der Ventilsitzabschnitt und der Kanalabschnitt) bildenden Elementen eine Veränderung auftritt.
Falls jedoch der Kehlabschnitt eine halbkugelige Form (d. h. eine von der kegelstumpfartigen Form dieses Aspekts abweichende Form) aufweist und der Kanalabschnitt mit einem Abschnitt der kugeligen Oberfläche dieser halbkugeligen Form verbunden ist, kann der Verbindungswinkel des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts abhängig von der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts abweichen. Das ist der Fall, weil der Verbindungswinkel des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts einem Winkel entspricht, der durch die Umfangsfläche des Kanalabschnitts und die Tangentialebene der Halbkugel an der Verbindungsposition (d. h. ein zwischen der Umfangsfläche des Kanalabschnitts und der Tangentialebene der Halbkugel an der Verbindungsposition ausgebildeter Winkel) definiert ist, und die Neigung der Tangentialebene der Halbkugel sich typischerweise abhängig von der Verbindungsposition ändert. Deshalb kann in diesem Falle, falls eine Veränderung bei den die Öffnung bildenden Elementen auftritt, die Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts veranlassen, sich zu ändern, was wiederum eine Veränderung des Verbindungswinkels veranlassen kann (siehe beispielsweise 4).
Andererseits besitzt der Kehlabschnitt der Öffnung dieses Aspekts wenigstens einen Abschnitt mit Kegelstumpfform. Deshalb ist, falls der Kanalabschnitt mit einem Abschnitt der Seitenfläche der Kegelstumpfform verbunden ist, der Verbindungswinkel von Kehlabschnitt und Kanalabschnitt in der Lage, ungeachtet der Verbindungsposition von Kehlabschnitt und Kanalabschnitt der gleiche zu bleiben. Dies ist der Fall, weil der Verbindungswinkel des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts einem Winkel entspricht, der durch die Umfangsfläche des Kanalabschnitts und die Seitenfläche des Kegelstumpfs an der Verbindungsposition (d. h. ein zwischen der Umfangsfläche des Kanalabschnitts und der Seitenfläche des Kegelstumpfs an der Verbindungsposition ausgebildeter Winkel), und die Neigung der Seitenfläche des Kegelstumpfs die gleiche ist, selbst wenn die Verbindungsposition unterschiedlich ist, solange sich die auf der gleichen Linie des Kegelstumpfs befindet. Demgemäß wird sich bei der Öffnung dieses Aspekts der Verbindungswinkel nicht ändern, selbst wenn eine Veränderung bei den die Öffnung bildenden Elementen auftritt, solange sich die Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts aufgrund der Veränderung auf der gleichen Linie ändert. Außerdem wird sich bei der Öffnung nach diesem Aspekt, falls sich die Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts nicht auf der gleichen Linie ändernt, oder selbst wenn sich die Neigung der Umfangsfläche des Kanalabschnitts ändert, der Verbindungswinkel sich typischerweise im Vergleich mit dem oben beschriebenen Kehlabschnitt mit einer halbkugeligen Gestalt dazu eignen, an einer Veränderung gehindert zu werden.
Des weiteren ist bei der Öffnung dieses Aspekts, selbst wenn der Kanalabschnitt mit einem Abschnitt einer oberen Oberfläche oder einer Bodenfläche der Kegelstumpfform verbunden ist, die obere Oberfläche oder die Seitenfläche der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts eine flache Oberfläche, so daß im Vergleich mit dem die halbkugelige Form aufweisenden Kehlabschnitt der Verbindungswinkel daran gehindert werden kann, sich zu ändern, wenn bei den die Öffnung bildenden Elementen eine Veränderung auftritt.
Was den Verbindungswinkel des Kehlabschnitts wie auch des Ventilsitzabschnitts betrifft, kann, wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, zusätzlich dieser Verbindungswinkel an einer Änderung gehindert werden, selbst wenn bei den die Öffnung bildenden Elementen eine Veränderung auftritt, wie gerade oben beschrieben.
Der Ausdruck „der Kanalabschnitt ist mit einem Abschnitt einer seitlichen Oberfläche der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts verbunden” kann auch ausgedrückt werden durch „wenigstens ein Abschnitt einer Grenzlinie zwischen dem Kehlabschnitt und dem Kanalabschnitt befindet sich auf einer Seitenfläche der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts”.
Auf diese Weise wird die Öffnung dieses Aspekts derart ausgebildet, daß eine Veränderung unter den Elementen (d. h. der Kehlabschnitt, der Ventilsitzabschnitt und der Kanalabschnitt), die die Öffnung bilden, die Charakteristika der Öffnung so wenig wie möglich beeinflussen (z. B. derart, daß der Verbindungswinkel auf einem Winkel in einem Bereich gehalten wird, in welchem die beabsichtigten Charakteristika der Öffnung erhalten werden können). Deshalb können mit der Öffnung gemäß diesem Aspekt die angestrebten Charakteristika der Öffnung im größtmöglichen Ausmaß erreicht werden, selbst wenn bei den die Öffnung bildenden Elementen Veränderungen auftreten.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Kehlabschnitt durch einen Abschnitt gebildet werden, der kegelstumpfartig ausgebildet ist, und durch einen Abschnitt, der mit einer runden Säulenform gestaltet ist.
Beim oben beschrieenen Aspekt kann der Kehlabschnitt durch nur einen kegelstumpfförmigen Abschnitt gebildet werden.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Ventilsitzabschnitt drei oder mehr Ringflächen aufweisen, bei denen ein durch jeweils zwei einander benachbarte Flächen dieser Ringflächen definierter Winkel (d. h. ein Winkel, der zwischen zwei benachbarten Flächen dieser Ringflächen ausgebildet ist, nachfolgend auch als „Verbindungswinkel benachbarter Flächen” bezeichnet) der gleiche ist. Mit anderen Worten, diese Ringflächen können so ausgebildet sein, daß ein den Ventilsitzabschnitt bildender Raum durch drei oder mehr Ringflächen (z. B. zylindrische Flächen, bei denen sich der Durchmesser der oberen Fläche vom Durchmesser der Bodenfläche unterscheidet) definiert ist und der durch jeweils zwei beliebige benachbarte Flächen dieser Ringflächen definierte Winkel der gleiche ist. Der Verbindungswinkel benachbarter Flächen kann auch als Winkel zwischen zwei benachbarten Flächen bezeichnet werden.
Wie oben beschrieben, kann der Ventilsitzabschnitt in einer Position vorgesehen sein, die dem Inneren der Brennkammer zugewandt ist. Deshalb kann der Zustand des Gases, das durch den Ventilsitzabschnitt hindurchtritt, wenn dieses Gas den Ventilsitzabschnitt durchströmt, die Gasströmung in der Brennkammer beeinflussen. Wenn beispielsweise Gas, das in dieser Reihenfolge durch den Kanalabschnitt, den Kehlabschnitt und den Ventilsitzabschnitt geströmt ist, in die Brennkammer eingeleitet (d. h. angesaugt) wird, kann, falls das Gas sanft in einer vorgegebenen Richtung in die Brennkammer eingeleitet wird, die in die Brennkammer eingebrachte Gasmenge erhöht werden und die rotierende Strömung (Tumble und dergleichen) kann geeignet innerhalb der Brennkammer erzeugt werden.
Das Gas, das nahe an der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts strömt, strömt typischerweise längs dieser Umfangsfläche. Jedoch weist Gas in der Verbrennungskraftmaschine (beispielsweise Luft, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch oder Abgas) eine spezifische Masse und Viskosität und dergleichen auf, so daß, falls sich der Zustand der Umfangsfläche (z. B. die Größe des Winkels zwischen einer Umfangsfläche und einer anderen Umfangsfläche, die Größe des Winkels zwischen der Strömungsrichtung des Gases und der Umfangsfläche und die Änderungsrate dieser Winkel, etc.) plötzlich ändert, das Gas nicht zufriedenstellend längs der Umfangsfläche strömt. Mit anderen Worten, das Gas kann in eine Richtung strömen, die nicht der Umfangsfläche folgt, (kann sich z. B. von der Umfangsfläche lösen). Nachfolgend kann das Gas, das nicht der Umfangsfläche folgt, auch als das sich von der Umfangsfläche lösende Gas bezeichnet werden.
Falls sich Gas von der Umfangsfläche löst, behindert das gelöste Gas die Strömung des Gases, das um dieses Gas strömt, und Gas kann nicht gleichmäßig um den Bereich strömen, wo Gas sich von der Umfangsfläche gelöst hat. Deshalb kann die Strömung des Gases in der Brennkammer nicht adäquat gesteuert werden, falls Gas sich von der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts löst.
Es ist deshalb der Ventilsitzabschnitt dieses Aspekts derart gestaltet, daß er die oben beschriebenen drei oder mehr Ringflächen aufweist. Bei diesem Aspekt sind die Verbindungswinkel benachbarter Flächen die gleichen, so daß, wenn das Gas durch den Ventilsitzabschnitt strömt, die Strömungsrichtung des Gases, das nahe an dieser Umfangsfläche strömt, in der Lage ist, jedesmal um den gleichen Winkel geändert zu werden, wenn das Gas eine Verbindungsposition benachbarter Flächen überquert. Deshalb besteht im Vergleich mit einem Ventilsitzabschnitt, bei dem sich der Zustand der Umfangsfläche abrupt ändert (z. B. bei dem die Verbindungswinkel zwischen benachbarten Flächen nicht die gleichen sind), wenig Möglichkeit für das Gas, sich von der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts zu lösen. Als Ergebnis ist die Öffnung nach diesem Aspekt in der Lage, die Gasströmung in der Brennkammer geeigneter zu steuern.
Beim oben beschriebenen Aspekt, beziehen sich die Verbindungswinkel benachbarter Flächen, die die gleichen sind, auf Verbindungswinkel, die tatsächlich die gleichen oder im wesentlichen die gleichen sind. Dabei bezieht sich Verbindungswinkel, die im wesentlichen die gleichen sind, auf Verbindungswinkel, die nicht so ungleich sind, daß angenommen werden könnte, es sei die Möglichkeit, daß sich Gas von der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts lösen würde, so groß, daß es unter dem Gesichtspunkt der Steuerung des Gasströmung in der Brennkammer inakzeptabel sei.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion kann die Breite einer jeden der drei oder mehr Ringflächen die gleiche sein. Mit anderen Worten, die Länge in Richtung der Mittelachse einer jeden Ringfläche, die den Raum definiert, der den Ventilsitzabschnitt bildet, kann die gleiche sein.
Die Öffnung dieses Aspekts ist aus später beschriebenen Gründen in der Lage, die Gasströmung in der Brennkammer adäquater zu steuern.
Bei dieser Konstruktion kann jede Ringfläche derart ausgebildet sein, daß die Breite jeder Ringfläche an einer Position in ihrer Umfangsrichtung gleich ist (d. h. derart, daß jede Ringfläche ein durch ein geschlossenes Band gleichmäßiger Breite gebildeter Ring ist). Mit anderen Worten, bei dieser Konstruktion ist jede Ringfläche so gestaltet, daß die Länge in Richtung ihrer Mittelachse an einer Position ihrer Umfangsrichtung gleichbleibend ist.
Beim oben beschriebenen Aspekt kann der Ventilsitzabschnitt eine Mehrzahl von Ringflächen aufweisen, bei denen die Breite einer jeden der Mehrzahl von Ringflächen die gleiche ist. Die Breite der Ringfläche bezieht sich auf den Abstand zwischen einem Ende und dem anderen Ende einer Ringfläche in einer Richtung, die rechtwinklig zur Umfangsrichtung der Ringfläche ist (siehe beispielsweise 8).
Bei dieser Konstruktion ist die Breite einer jeden der mehreren Ringflächen die gleiche, so daß sich, wenn Gas durch den Ventilsitzabschnitt strömt, die Strömungsrichtung des nahe dieser Umfangsfläche strömenden Gases mit jeder Teilstrecke in der gleichen Richtung (d. h. der Breite der Ringfläche) ändert. Deshalb ist es im Vergleich mit einem Ventilabschnitt, bei dem der Zustand der Umfangsfläche sich abrupt ändert (so als wenn die Breiten der Ringflächen nicht die gleichen sind), unwahrscheinlich, daß das Gas sich von der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts lösen wird. Als Ergebnis ist die Öffnung nach diesem Aspekt in der Lage, die Gasströmung in der Brennkammer adäquater zu steuern.
Bei dieser Konstruktion bezieht sich die Breiten der Mehrzahl von Ringflächen sind die gleichen, auf die Breite einer jeden der Mehrzahl von Ringflächen, die tatsächlich die gleichen sind, oder die Breiten der Mehrzahl von Ringflächen, die im wesentlichen die gleichen sind. Dabei bezieht sich die Breite einer jeden der Mehrzahl von Ringflächen, die im wesentlichen die gleichen sind, auf die Breiten der Mehrzahl von Ringflächen, die nicht so ungleich sind, daß angenommen werden könnte, es sei die Möglichkeit, daß sich Gas von der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts lösen würde, so groß, daß es unter dem Gesichtspunkt der Steuerung der Gasströmung in der Brennkammer inakzeptabel sei.
Bei dieser Konstruktion kann jede Oberfläche des Ventilsitzabschnitts so gestaltet werden, daß eine Breite jeder der Ringflächen an einer Position in deren Umfangsrichtung die gleiche ist (d. h. derart, daß jede ringförmige Umfangsfläche ein von einem geschlossenen Band mit gleichmäßiger Breite geformter Ring ist).
Bei dem Ventilsitzabschnitt jeder der oben beschriebenen Konstruktion ist die Anzahl der Ringflächen des Ventilsitzabschnitts nicht besonders beschränkt. Die Anzahl der Ringflächen kann gewählt werden, indem man die Fähigkeit in Betracht zieht, das Gas abzusperren, wenn ein vorgegebenes Ventil in Kontakt mit dem Ventilsitzabschnitt kommt, und den Grad an Veränderung, der bei der Ausbildung des Ventilsitzabschnitts eintreten kann, und dergleichen.
Beim oben beschriebenen Aspekt kann der Ventilsitzabschnitt vier Ringflächen besitzen. Mit anderen Worten, der Ventilsitzabschnitt kann durch einen von vier Ringflächen definierten Raum gebildet werden.
Wie bei den obigen Konstruktionen beschrieben, kann der Zustand des Gases, wenn das Gas den Ventilsitzabschnitt durchquert, die Gasströmung in der Brennkammer beeinflussen. Deshalb ist bei den oben beschriebenen Konstruktionen der Ventilsitzabschnitt so gestaltet, daß die Möglichkeit reduziert wird, daß das Gas sich von der Umfangswand des Ventilsitzabschnitts löst.
Des weiteren kann zusätzlich zu dem Gaszustand bei dessen Durchquerung des Ventilsitzabschnitts auch der Gaszustand beim Durchströmen des Kehlabschnitts die Gasströmung in der Brennkammer beeinflussen. Beispielsweise wird angenommen, wenn Gas, das in dieser Reihenfolge den Kanalabschnitt, den Kehlabschnitt und den Ventilsitzabschnitt durchströmt hat, in die Brennkammer eingeleitet wird (d. h. angesaugt wird), die Strömungsrichtung des Gases in der Brennkammer auch durch die Strömungsrichtung des Gases vor dem Durchströmen des Ventilsitzabschnitts beeinflußt wird (d. h. wenn das Gas den Kehlabschnitt durchströmt).
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt derart verbunden sein, daß eine Strömungsrichtung des Gases, das längs einer Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömt, parallel zu einer Erzeugenden der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts verläuft, wenn das Gas durch den Kehlabschnitt strömt. Die Erzeugende der Kegelstumpfform stellt ein Linienstück auf der Seitenfläche des Kegelstumpfs dar, das ein Linienstück ist, das den Umfang der oberen Oberfläche und den Umfang der Bodenfläche des Kegelstumpfs auf der kürzesten Entfernung verbindet.
Die Erzeugende der Kegelstumpfform ist ein Linienstück, das, wie wohlbekannt, nicht gekrümmt ist. Deshalb wird sich, wenn der Kehlabschnitt und der Kanalabschnitt wie oben beschrieben verbunden sind, die Strömungsrichtung des Gases, das längs der Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömt, nicht ändern, wenn das Gas durch den Kehlabschnitt strömt. Mit anderen Worten, das Gas, das längs der Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömt, wird in einer Richtung entsprechend der Linie strömen (d. h. in einer Richtung parallel zur erzeugenden Linie).
Deshalb ist die Öffnung dieser Konstruktion in der Lage, die Strömungsrichtung des durch den Kehlabschnitt strömenden Gases, wenn das Gas durch den Kehlabschnitt strömt, durch die Ausrichtung der Erzeugenden des Kehlabschnitts einzurichten. Als ein Ergebnis ist die Öffnung dieser Konstruktion in der Lage, die Gasströmung in der Brennkammer adäquater zu steuern. Beispielsweise kann, wenn Gas, das in dieser Reihenfolge den Kanalabschnitt, den Kehlabschnitt und den Ventilsitzabschnitt durchströmt hat, in die Brennkammer eingeleitet (d. h. angesaugt) wird, die Strömungsrichtung des Gases derart eingestellt werden, daß sich das Gas nicht an der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts ablöst.
Das oben beschriebene Gas ist ein Gas vor der Verbrennung (wie Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch) oder Gas nach der Verbrennung (d. h. Abgas) oder dergleichen.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion kann der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt derart verbunden werden, daß eine Achse des Kehlabschnitts und eine achse des Kanalabschnitts in der gleichen Ebene sind.
Wie bei der obigen Konstruktion beschrieben, kann der Zustand des Gases, das durch den Ventilsitzabschnitt und den Kehlabschnitt strömt, wenn das Gas durch diese Abschnitte strömt, die Strömung des Gases in der Brennkammer beeinflussen. Zusätzlich hierzu kann der Zustand des Gases, das die Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts überquert, wenn das Gas diese Verbindungsposition überquert, auch die Gasströmung in der Brennkammer beeinflussen. Wenn beispielsweise die Strömungsrichtung des Gases in der Verbindungsposition des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts abrupt ändert, kann Gas, das durch den Kanalabschnitt, den Kehlabschnitt und den Ventilsitzabschnitt in dieser Reihenfolge geströmt ist, wenn es in die Brennkammer eingebracht (d. h. angesaugt) wird, nicht ruhig in die Brennkammer eingebracht werden.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt ist der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt derart verbunden, daß wenigstens ein Teil einer Verlängerungslinie der Erzeugenden der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts (nachfolgend kann dieser Abschnitt auch als „Verlängerungslinie der Erzeugenden” bezeichnet werden) in eine Umfangsfläche eingeschlossen ist, die eine Grenzlinie zwischen dem Kanalabschnitt und dem Kehlabschnitt einschließt, und die eine Umfangsfläche des Kanallabschnitts ist (nachfolgend kann dies Umfangsfläche auch als eine „Umfangsfläche nahe der Verbindungsposition” bezeichnet werden).
Mit anderen Worten, bei dieser Konstruktion kann der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt derart verbunden sein, daß ein Verbindungswinkel zwischen der Umfangsfläche nahe der Verbindungsposition und der Seitenfläche der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts auf der Verlängerungslinie der Erzeugenden 0° (oder 180°) ist.
Falls wie oben beschrieben der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt verbunden ist, wird sich dann, wenn das Gas, das nahe an den Umfangsflächen, die die Umfangsflächen des Kehlabschnitts und des Kanalabschnitts sind, in Bezug auf die Verlängerung der Erzeugenden strömt (nachfolgend kann dieses Gas auch als „Gas, das durch den Kehlabschnitt strömt” bezeichnet werden) über die Verbindungsposition des Kanalabschnitts mit dem Kehlabschnitt strömt (die der Grenzlinie entspricht), die Strömungsrichtung dieses durch den Kehlabschnitt strömenden Gases nicht verändern. Mit anderen Worten, das durch den Kehlabschnitt strömende Gas strömt geradlinig durch den Kanalabschnitt und den Kehlabschnitt.
Deshalb ist bei der Öffnung dieser Konstruktion das durch den Kehlabschnitt strömende Gas geeignet, ruhiger durch die Öffnung zu strömen als bei einer Öffnung, bei der sich die Strömungsrichtung des durch den Kehlabschnitt strömenden Gases an der Verbindungsposition von Kanalabschnitt und Kehlabschnitt ändert. Als ein Ergebnis ist die Öffnung dieser Konstruktion geeignet, die Gasströmung in der Brennkammer adäquater zu steuern. Beispielsweise wird, wenn Gas, das in dieser Reihenfolge den Kanalabschnitt, den Kehlabschnitt und den Ventilsitzabschnitt durchströmt hat, in die Brennkammer eingebracht (d. h. angesaugt) wird, ein Energieverlust des Gases, wenn das Gas durch die Öffnung strömt, reduziert, so daß die rotierende Strömung (d. h. Tumble und dergleichen) in der Brennkammer adäquater erzeugt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente kennzeichnen, und in denen ist
1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, bei der eine Öffnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung angewandt sein kann;
2 eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die schematisch die Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine schematische Darstellung der Art und Weise, in der Gas eine Öffnung gemäß dem Stand der Technik durchströmt;
5 eine schematische Darstellung der Art und Weise, in der Gas eine Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung durchströmt;
6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die schematisch die Öffnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Öffnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Öffnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die schematisch eine Öffnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 eine schematische Ansicht, die die einen Querschnitt der Öffnung gemäß dem Stand der Technik zeigt;
11 eine schematische Ansicht der Strömung des durch die Öffnung geströmten Gases innerhalb der Brennkammer beim Stand der Technik;
12 eine andere schematische Ansicht der Strömung des durch die Öffnung geströmten Gases innerhalb der Brennkammer beim Stand der Technik;
13 eine schematische Ansicht der Strömung des durch die Öffnung geströmten Gases innerhalb der Brennkammer bei der vierten Ausführungsform der Erfindung, und
14 eine Darstellung, die eine einfache Ansicht der Beziehung zwischen dem Tumbleverhältnis und dem Strömungskoeffizienten zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen (d. h. erste bis vierte Ausführungsformen) einer Öffnung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
<Kontur der Öffnung>
Die 1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Systems zeigt, in dem Öffnungen (d. h. eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung) gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bei einer Verbrennungskraftmaschine 10 angewandt werden. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist ein Viertakt-Mehrzylinder(Vierzylinder)-Motor mit Funkenzündung. Die 1 ist eine Ansicht nur eines der Mehrzahl von Zylindern. Die anderen Zylinder weisen die gleiche Konstruktion auf wie dieser Zylinder.
Diese Verbrennungskraftmaschine 10 schließt einen Zylinderblockabschnitt 20, einen an einem oberen Abschnitt des Zylinderblockabschnitts 20 befestigten Zylinderkopfabschnitt 30, ein Einlaßsystem 40 zur Einleitung eines von einer Mischung aus Luft und Kraftstoff gebildeten Gases (d. h. ein Luft-Kraftstoff-Gemisch) in den Zylinderblockabschnitt 20, ein Auslaßsystem 50 zur Abführung von Gas (d. h. Abgas) vom Zylinderblockabschnitt 20 zur Außenseite der Verbrennungskraftmaschine 10, ein Fahrpedal 61, verschiedene Sensoren 71 bis 78 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 80.
Der Zylinderblockabschnitt 20 schließt einen Zylinder 21, einen Kolben 22, eine Pleuelstange 23 und eine Kurbelwelle 24 ein. Der Kolben 22 bewegt sich hin- und hergehend innerhalb des Zylinders 21. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 22 wird über die Pleuelstange 23 auf die Kurbelwelle 24 übertragen, was die Drehung der Kurbelwelle 24 bewirkt. Eine Brennkammer 25 wird durch eine innere Umfangsfläche des Zylinders 21, eine obere Oberfläche des Kolbens 22 und eine untere Oberfläche des Zylinderkopfabschnitts 30 definiert.
Der Zylinderkopfabschnitt 30 schließt eine Einlaßöffnung 31 ein, die mit der Brennkammer 25 in Verbindung steht, ein Einlaßventil 32, das die Einlaßöffnung 31 öffnet und schließt, eine Einlaßnockenwelle 33, die das Einlaßventil 32 betätigt, eine Einspritzdüse 34, die Kraftstoff in die Einlaßöffnung 31 einspritzt, eine mit der Brennkammer 25 verbundene Auslaßöffnung 35, ein Auslaßventil 35, das die Auslaßöffnung 35 öffnet und schließt, eine Auslaßnockenwelle, die das Auslaßventil 36 betätigt, eine Zündkerze 38 und eine Zündvorrichtung 39, die eine Zündsple einschließt, die der Zündkerze 38 zugeordnet ist.
Die 2 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Brennkammer 25, der die Einlaßöffnung 31 und der Auslaßöffnung 35 zeigt, wenn ein Bereich, der die Brennkammer 25, die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 35 einschließt, längs einer Ebene, die parallel zur Zylinderachse verläuft, geschnitten wurde. Um das Verständnis zu erleichtern, sind in 2 Elemente (wie die Zündkerze 38), die zur Beschreibung der dieser Ausführungsform gemäßen Konstruktion der Öffnung nicht unbedingt erforderlich sind, nicht gezeigt.
Nachfolgend wird von den Öffnungen gemäß der ersten Ausführungsform die Einlaßöffnung 31 mehr im Detail beschrieben. Wie in 2 gezeigt, schließt die Einlaßöffnung 31 einen Ventilsitzabschnitt 31a, einen Kehlabschnitt 31b und einen Kanalabschnitt 31c ein.
Bei dieser Ausführungsform stellt die Einlaßöffnung 31 einen Strömungspfad selbst dar, durch den ein Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt und der sich zwischen der Brennkammer 25 und einem später beschriebenen Einlaßverteiler 41 erstreckt, oder ein Teil, das diesen Strömungspfad definiert.
Der Ventilsitzabschnitt 31a ist mit einem Endabschnitt des Kehlabschnitts 31b (d. h. dem näher an der Brennkammer 25 gelegenen Endabschnitt als der später näher beschriebene andere Endabschnitt, wobei dieser eine Endabschnitt nachfolgend als ein „brennkammmerseitiger Endabschnitt” bezeichnet wird) derart verbunden, daß er den Kehlabschnitt 31b mit dem Inneren der Brennkammer 25 verbindet.
Indessen ist der Kanalabschnitt 31c mit dem anderen Endabschnitt des Kehlabschnitts 31b (d. h. dem Endabschnitt, der näher am Einlaßsystem 40 liegt als der andere, oben beschriebene Endabschnitt; wobei dieser andere Endabschnitt nachfolgend als „einlaßseitiger Endabschnitt” bezeichnet wird) verbunden, so daß der Kehlabschnitt 31b mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer verbunden ist. Der Kehlabschnitt 31b befindet sich zwischen dem Ventilsitzabschnitt 31a und dem Kanalabschnitt 31c und ist sowohl mit dem Ventilsitzabschnitt 31a als auch mit dem Kanalabschnitt 31c verbunden.
Die 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die die Einlaßöffnung 31 darstellt. Wie in 3 gezeigt, besitzt der Kehlabschnitt 31b einen Abschnitt 31b1 in Form eines Kegelstumpfs (nachfolgend einfach als „Kegelstumpfabschitt” bezeichnet) und einen Abschnitt 31b2 mit anderer Form (bei dieser Ausführungsform eine runde Säulenform). Der Kegelstumpfabschitt 31b1 besitzt eine Form, die dadurch erhalten werden kann, daß ein Abschnitt (d. h. ein durch eine unterbrochene Linie angezeigter Bereich 31b3) von einem vollständigen Kegelstumpf abgetrennt wird, wie durch einen schattierten Bereich angezeigt ist. Auf diese Weise besitzt der Kehlabschnitt 31b wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform.
Bei dieser Ausführungsform stellt der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform besitzende Kehlabschnitt 31b einen Abschnitt dar, der als der Kehlabschnitt jenes Strömungspfads bezeichnet wird, durch den das Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt und der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform besitzt, oder ein Element, das den Abschnitt definiert, der so gestaltet ist, daß der Abschnitt wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform besitzt.
Der Kanalabschnitt 31c ist mit einem Abschnitt einer Seitenfläche der Kegelstumpfform (d. h. des Kegelstumpfabschnitts) 31b1 des Kehlabschnitts 31b verbunden. Mit anderen Worten, wenigstens ein Abschnitt (alle bei dieser Ausführungsform) einer Grenzlinie zwischen dem Kehlabschnitt 31b und dem Kanalabschnitt 31c befindet sich auf einer seitlichen Oberfläche der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b. Der Kanalabschnitt 31c besitzt eine runde, säulenartige Form.
Der Ventilsitzabschnitt 31a ist mit dem Abschnitt 31b2 einer anderen Form (d. h. einer runden, säulenartigen Form) des Kehlabschnitts 31b verbunden. Der Ventilsitzabschnitt 31a kann auch mit einer Bodenfläche des Kegelstumpfabschnitts 31b1 verbunden sein (nicht über den Abschnitt 31b2 einer anderen Form). Mit anderen Worten, der Kehlabschnitt 31b kann auch derart mit dem Ventilsitzabschnitt 31a verbunden sein, daß wenigstens ein Abschnitt einer Grenzlinie zwischen dem Kehlabschnitt 31b und dem Ventilsitzabschnitt 31a sich auf einer Bodenfläche der Kegelstumpfform des Kehlabschnitts 31b befindet.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Einlaßöffnung 31 strömt und in die Brennkammer 25 eingeleitet wird, strömt das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dieser Reihenfolge durch den Kanalabschnitt 31c, den Kehlabschnitt 31b und den Ventilsitzabschnitt 31a betroffene Öffnung (siehe den Pfeil EIN in 2). Auf diese Weise bildet die Einlaßöffnung 31 einen Abschnitt des Strömungspfads, durch den das von außerhalb der Brennkammer 25 eingeleitete Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer 25 hindurchströmt.
Nachfolgend werden in Bezug auf die Einlaßöffnung 31 die äußere Umfangsfläche des Strömungspfads selbst, durch den das Luft-Kraftstoff-Gemisch hindurchströmt, und die innere Umfangsfläche des Elements, das diesen Strömungspfad definiert, auch als „Umfangsfläche der Einlaßöffnung 31” bezeichnet. In ähnlicher Weise können in Bezug auf den Ventilsitzabschnitt 31a, den Kehlabschnitt 31b und den Kanalabschnitt 31c nachfolgend die äußere Umfangsfläche des Strömungspfads selbst, durch den das Luft-Kraftstoff-Gemisch hindurchströmt, und die innere Umfangsfläche der diesen Strömungspfad definierenden Elemente auch als „Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts 31a”, eine „Umfangsfläche des Kehlabschnitts 31b” und eine „Umfangsfläche des Kanalabschnitts 31c” bezeichnet werden.
Sich wieder der 2 zuwendend, besitzt die Auslaßöffnung 35 die gleiche Struktur wie die Einlaßöffnung 31 (d. h. besitzt den Kehlabschnitt, einen Ventilsitzabschnitt und einen Kanalabschnitt). Dabei wird eine detaillierte Beschreibung der Konstruktion der Auslaßöffnung 35 weggelassen. Wenn Abgas durch die Auslaßöffnung 35 strömt uns aus der Brennkammer 25 abgeleitet wird, strömt das Abgas durch den Ventilsitzabschnitt, den Kehlabschnitt und den Kanalabschnitt in dieser Reihenfolge (siehe den Pfeil AUS in 2). Bei dieser Ausführungsform stellt die Auslaßöffnung 35 selbst einen Strömungspfad dar, durch den Abgas strömt, das sich zwischen der Brennkammer 25 und einer Verzweigung 51 des Abgaskanals befindet, die später beschrieben wird, oder ein Element, das diesen Strömungspfad definiert.
Der Kanal, durch den das Luft-Kraftstoff-Gemisch strömt, wird durch das am wie oben beschrieben konstruierten Ventilsitzabschnitt 31a der Einlaßöffnung 31 anliegenden Einlaßventil 32 abgesperrt und dieser Kanal wird geöffnet, indem das Ventil 72 sich vom Ventilsitzabschnitt 31a abhebt. Das heißt, die Einlaßöffnung 31 öffnet und schließt sich in Abhängigkeit vom Einlaßventil 32, und in gleicher Weise öffnet und schließt sich die Auslaßöffnung 35 in Abhängigkeit vom Auslaßventil 36.
Sich wieder der 1 zuwendend, schließt das Einlaßsystem 40 einen Einlaßverteiler 41 ein, der mit jedem Zylinder über die oben beschriebene Einlaßöffnung 31 verbunden ist, ein Einlaßrohr 42, das mit einem Vereinigungsabschnitt stromauf vom Einlaßverteiler 41 verbunden ist, einen an einem Endabschnitt des Einlaßrohrs 42 vorgesehenen Luftreiniger 43, ein Kehlventil (d. h. ein Einlaß-Kehlventil) 44, das geeignet ist, den Öffnungsbereich (d. h. den Öffnungsquerschnitt) des Einlaßrohrs 42 zu verändern, und ein Betätigungsglied 44a für das Kehlventil, das entsprechend einem Steuersignal das Kehlventil 44 drehbar betätigt. Die Einlaßöffnung 31, der Einlaßverteiler 41 und das Einlaßrohr 42 bilden zusammen einen Einlaßkanal.
Das Auslaßsystem 50 schließt eine Auslaßverzweigung 51 ein, die mit jedem der Zylinder über eine oben beschriebene Auslaßöffnung 35 verbunden ist, eine mit einem Vereinigungsabschnitt stromab von der Auslaßverzweigung 51 verbundene Auslaßleitung 52 und einen in der Abgasleitung 52 vorgesehenen Abgassteuerkatalysator 53. Die Auslaßöffnung 35, die auslaßverzweigung 51 und die Auslaßleitung 52 bilden zusammen einen Auslaßkanal.
Wieder auf die 1 Bezug nehmend, ist das Fahrpedal 61 zur Eingabe einer Beschleunigungsanforderung und des gewünschten Drehmoments und der gleichen an die Verbrennungskraftmaschine 10 außerhalb der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet. Das Fahrpedal 61 wird durch den Fahrer eines mit der Verbrennungskraftmaschine 10 ausgestatteten Fahrzeugs betätigt.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist mit verschiedenen Sensoren versehen, wie ein Sensor 71 für die eingeleitete Luftmenge, ein Sensor 72 für den Öffnungsquerschnitt des Kehlventils, ein Sensor 73 für den Kurbelwinkel, ein Sensor 74 für die Kühlmitteltemperatur, Sensoren 75 und 76 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und ein Sensor 77 für das Ausmaß der Fahrpedalbetätigung.
Von diesen Sensoren ist der Sensor 73 für den Kurbelwinkel nahe der Kurbelwelle 24 angeordnet. Der Sensor 73 für den Kurbelwinkel ist so gestaltet, daß er ein Signal ausgibt, das jeweils eine schmale Impulsbreite besitzt, wenn sich die Kurbelwelle 24 um 10° dreht, und eine große Impulsbreite besitzt, wenn sich die Kurbelwelle 24 um 360° dreht. Die Drehzahl der Kurbelwelle 24 pro Zeiteinheit (nachfolgend einfach als „Motordrehzahl NE” bezeichnet) kann auf der Basis dieser Signale erhalten werden.
Des weiteren schließt die Verbrennungskraftmaschine 10 die ECU 80 ein. Die ECU 80 schließt eine CPU 81 ein, ein ROM 82, in dem durch die CPU 81 auszuführende Programme, wie auch Konstante und Tabellen (Kennfelder) vorab gespeichert werden, ein RAM 83, in dem zeitweilig, wie von der CPU 81 benötigt, Daten gespeichert werden, ein Back-up-RAM 84, das bei eingeschalteter Stromversorgung Daten speichert und die gespeicherten Daten bewahrt, während die Stromversorgung abgeschaltet ist, und eine Schnittstelle 86, die einen Analog-Digital-Wandler einschließt. Die CPU 81, das ROM 82, das RAM 83, das Back-up-Ram 84 und die Schnittstelle 85 sind alle miteinander durch einen Bus verbunden.
Die Schnittstelle 85 ist mit den verschiedenen Sensoren verbunden und so gestaltet, daß die von diesen Sensoren ausgegebenen Signale an die CPU 81 übertragen werden. Des weiteren ist die Schnittstelle 85 mit der Einspritzdüse 34, der Zündvorrichtung 39 und dem Betätigungsglied 44a des Kehlventils und dergleichen verbunden und so gestaltet, daß an diese Steuersignale in Übereinstimmung mit einem Befehl von der CPU 81 gesandt werden.
<Beziehung zwischen den Varianten und der Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemischs>
Wie oben beschrieben kann es Veränderungen bei den Elementen geben, die die Einlaßöffnung 31 bilden. Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der Veränderung bei den die Einlaßöffnung 31 bildenden Elementen und dem durch die Einlaßöffnung strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisch beschrieben.
Zunächst wird, bevor diese Beziehung in Bezug auf die Einlaßöffnung 31 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wird, diese Beziehung in Bezug auf eine Einlaßöffnung nach dem Stand der Technik beschrieben. Die 4 ist eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie Gas durch eine Einlaßöffnung 91 gemäß dem Stand der Technik strömt. Wie in 4 gezeigt, unterscheidet sich die Einlaßöffnung 91 gemäß dem Stand der Technik von der Einlaßöffnung 31 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß der Kehlabschnitt einen Abschnitt in Form eines Ellipsoids (mit anderen Worten, in halbkugeliger Form) besitzt.
Das Bezugszeichen A in 4 kennzeichnet eine Umfangsfläche eines Kanalabschnitts, wenn keine Veränderung bei den die Einlaßöffnung bildenden Elementen vorliegt. In diesem Falle ist die Größe des Winkels, der durch die Umfangsfläche A des Kanalabschnitts und eine tangentiale Ebene (die Linie in der Zeichnung aus abwechselnd kurzen und langen Strichen) des Kehlabschnitts in einer Position, in der die Umfangsfläche A des Kanalabschnitts mit dem Kehlabschnitt verbunden ist, ein Winkel α.
Wenn das eng an der Umfangsfläche A des Kanalabschnitts strömende Luft-Gas-Gemisch durch die Einlaßöffnung 91 strömt, wird angenommen, daß das Luft-Gas-Gemisch längs der Umfangsfläche A des Kanalabschnitts und der Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömt, wie das durch den ausgezogenen Pfeil in der Zeichnung dargestellt ist.
Andererseits kennzeichnet der Buchstabe B in 4 eine Umfangsfläche B des Kanalabschnitts, wenn eine Veränderung bei den die Einlaßöffnung 91 bildenden Elementen aufgetreten ist. Insbesondere ist in diesem Falle die Veränderung so, daß die Position, bei der die Umfangsfläche des Kanalabschnitts mit dem Kehlabschnitt verbunden ist, sich der Mitte (d. h. der Achse) des Kanalabschnitts um δ nähert (d. h. sich in der Zeichnung nach oben verschiebt. Nachfolgend kann diese Veränderung auch als „Veränderung δ” bezeichnet werden. Die Neigung der tangentialen Ebene des Ellipsoids verändert sich typischer Weise abhängig von der Position, in der der Kehlabschnitt mit dem Kanalabschnitt verbunden ist, so ist in diesem Falle die Größe des durch die Umfangsfläche B des Kanalabschnitts und die tangentiale Ebene (d. h. die Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen in der Zeichnung) des Kehlabschnitts definierten Winkels der Winkel β, der sich vom Winkel α unterscheidet. Bei dieser Ausführungsform ist der Winkel β kleiner als der Winkel α.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das eng an der Umfangsfläche B des Kanalabschnitts strömt, die Einlaßöffnung 91 durchquert, kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch nicht längs der Umfangsfläche B des Kanalabschnitts und der Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömen, weil der Winkel β kleiner ist als der Winkel α. Beispielsweise kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch, wie durch den unterbrochenen Pfeil in der Zeichnung gezeigt, in einer unterschiedlichen Richtung strömen als der des oben beschriebenen, ausgezogenen Pfeils, weil sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Position, in der die Umfangsfläche B des Kanalabschnitts mit dem Kehlabschnitt verbunden ist, von diesen Umfangsflächen löst.
Das heißt, die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch die Einlaßöffnung 91 strömt, wenn keine Veränderung bei den Elementen vorliegt, die die Einlaßöffnung 91 bilden, kann sich von der Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs unterscheiden, wenn eine Veränderung dieser Elemente vorliegt. Falls sich die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch die Einlaßöffnung 91 strömt, ändert, kann es unmöglich sein, die beabsichtigten Charakteristika der Einlaßöffnung (wie beispielsweise den später unter Bezugnahme auf die 13 beschriebenen Tumble-Anteil) zu erreichen.
Im Gegensatz dazu ist die 5 eine schematische Ansicht der Art und Weise, in der gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung Gas durch die Einlaßöffnung 31 strömt. Wie oben beschrieben kennzeichnet das Bezugszeichen A in 5 eine Umfangsfläche des Kanalabschnitts, wenn keine Veränderung bei den die Einlaßöffnung bildenden Elementen vorhanden ist, und das Bezugszeichen B in 5 kennzeichnet eine Umfangsfläche des Kanalabschnitts, wenn bei den Elementen die gleiche Veränderung δ vorhanden ist, wie sie oben beschrieben wurde.
Die seitliche Oberfläche des Kegelstumpf wird sich typischerweise nicht verändern, so lange die Position, in welcher der Kanalabschnitt mit dem Kehlabschnitt verbunden ist, sich auf der gleichen Linie ändert. Deshalb ist die Größe des Winkels, der durch den Kanalabschnitt, die Umfangsfläche A und die seitliche Fläche des Kehlabschnitts gebildet wird, und die Größe des Winkels, der durch den Kanalabschnitt, die Umfangsfläche B und die seitliche Fläche des Kehlabschnitts gebildet wird, der gleiche Winkel γ. Deshalb strömen das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das eng an der Umfangsfläche A des Kanalabschnitts strömt (d. h. der ausgezogene Pfeil in der Zeichnung), und das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das eng an der Umfangsfläche B des Kanalabschnitts strömt (d. h. der unterbrochene Pfeil in der Zeichnung) in im wesentlichen der gleichen Richtung.
Das heißt, die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch die Einlaßöffnung strömt, wenn keine Veränderung bei den Elementen vorliegt, die die Einlaßöffnung 31 bilden, ist im wesentlichen die gleiche wie die Strömungsrichtung jenes Luft-Kraftstoff-Gemischs wenn bei jenen Elementen eine Veränderung vorliegt.
Auf diese Weise ist selbst dann, wenn eine Veränderung bei den Elementen auftritt, die die Einlaßöffnung 31 bilden, die Einlaßöffnung 31 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung geeignet, eine Änderung der Strömungsrichtung des durch die Einlaßöffnung strömenden Luft-Kraftstoff-Gemischs aufgrund dieser Veränderung im Vergleich mit der Einlaßöffnung 91 gemäß dem Stand der Technik zu verhindern. Als Ergebnis können mit der Einlaßöffnung 31 die beabsichtigten Charakteristika der Öffnung im größtmöglichen Ausmaß erreicht werden.
(Zweite Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine Öffnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
<Kontur der Öffnung>
Die Öffnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der oben beschriebenen Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform nur dadurch, daß der Ventilsitzabschnitt eine spezielle Gestaltung aufweist. Deshalb wird die Öffnung gemäß der zweiten Ausführungsform unter besonderer Berücksichtigung dieses Unterschieds im Detail beschrieben. In den unten beschriebenen 6 und 7 werden Elemente, die die gleichen sind, wie jene, die die Öffnung nach der ersten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie jene, die die Elemente der ersten Ausführungsform kennzeichnen.
Die 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die schematisch die Öffnung 31 zeigt, die die Öffnung gemäß der zweiten Ausführungsform ist. Genau wie die Einlaßöffnung gemäß der ersten Ausführungsform ist der Ventilsitzabschnitt 31a mit einem brennkammerseitigen Endabschnitt des Kehlabschnitts 31b derart verbunden, daß er den Kehlabschnitt 31b mit dem Inneren der Brennkammer 25 verbindet. Überdies weist der Ventilsitzabschnitt 31a eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) von ringförmigen Oberflächen auf, wie durch den schattierten Abschnitt gezeigt ist. Eine dieser vier Ringflächen ist mit einer anderen der Oberflächen verbunden, die dieser einen Oberfläche benachbart ist. Jede der vier Ringflächen wird durch ein geschlossenes Band mit glatter bzw. flacher Oberfläche gebildet.
Die 7 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt durch die Brennkammer 25, die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 35 zeigt, wenn ein die Brennkammer 25, die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 35 einschließender Bereich längs einer zur Achse der Brennkammer parallelen Ebene geschnitten wurde. Zudem ist in 7 auch eine vergrößerte Ansicht des Bereichs (d. h. Abschnitt C in der Zeichnung) nahe der Grenze zwischen der Brennkammer 25 und dem Ventilsitzabschnitt 31a der Einlaßöffnung 31 gezeigt.
Wie in der vergrößerten Ansicht des Abschnitts C gezeigt, ist die Größe eines durch eine erste Oberfläche 31a1 und eine der ersten Oberfläche 31a1 benachbarte, zweite Oberfläche 31a2 aus den vier ringförmigen Oberflächen definierten Winkels ein Winkel θ. Außerdem ist die Größe eines durch die dritte Oberfläche 31a3 und eine vierte, der dritten Oberfläche 31a3 benachbarte Oberfläche 3a4 definierten Winkels ebenfalls der Winkel θ. Das heißt, jeder durch zwei benachbarte Oberflächen aus den vier ringförmigen Oberflächen definierte Winkel ist der gleiche (d. h. der Winkel θ).
Die Einlaßöffnung 31 gemäß der zweiten Ausführungsform, die die oben beschriebene Konstruktion aufweist, kann bei einer Verbrennungskraftmaschine angewandt werden, die eine Konstruktion ähnlich der oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine 10 (siehe 1) besitzt.
<Strömung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch den Ventilsitzabschnitt strömt>
Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Ventilsitzabschnitt 31a strömt, wird sich die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das eng an der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts 31a strömt, jeweils um den gleichen Winkel θ ändern, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch über eine Verbindungsposition der vier ringförmigen Oberflächen strömt. Deshalb ist es im Vergleich zu einem Ventilabschnitt, in dem diese Winkel nicht gleich sind, unwahrscheinlich, daß sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch vom Ventilsitzabschnitt 31a lösen wird.
Deshalb ist die Einlaßöffnung 31 besser geeignet, die Gasströmung in der Brennkammer 25 zu steuern.
Der durch die beiden einander benachbarten Oberflächen aus den vier ringförmigen Oberflächen definierte Winkel ist nicht besonders beschränk, solange es ein Winkel ist, durch den das Ablösen verhindert werden kann, wobei die Charakteristika des Luft-Kraftstoff-Gemischs und dergleichen zu berücksichtigen sind. Beispielsweise kann der Winkel 15° betragen.
(Dritte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine Öffnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
<Kontur der Öffnung>
Die Öffnung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der oben beschriebenen Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform nur durch eine spezielle Art des Ventilsitzabschnitts. Deshalb wird die Öffnung gemäß der dritten Ausführungsform im Detail unter Fokussierung auf diesen Unterschied beschrieben. In der unten beschriebenen 8 werden Elemente, die jenen gleichen, die die Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie jene, die die Elemente der ersten Ausführungsform kennzeichnen.
Die 8 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt durch die Brennkammer 25, die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 35 zeigt, wenn ein die Brennkammer 25, die Einlaßöffnung 31 und die Auslaßöffnung 35 einschließender Bereich längs einer zur Achse der Brennkammer parallelen Ebene geschnitten wurde. Zudem ist in 8 auch eine vergrößerte Ansicht des Bereichs (d. h. Abschnitt D in der Zeichnung) nahe der Grenze zwischen der Brennkammer 25 und dem Ventilsitzabschnitt 31a der Einlaßöffnung 31 gezeigt.
Genau wie die Einlaßöffnung gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform besitzt die Einlaßöffnung 31 eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) von miteinander verbundenen, ringförmigen Oberflächen. Wie in der vergrößerten Ansicht des Abschnitts D gezeigt ist, ist die Größe der Breite der ersten Oberfläche 31a1 aus den vier ringförmigen Oberflächen die Breite w. Außerdem ist die Größe der Breite der zweiten Oberfläche 31a2 ebenfalls die Breite w. Des weiteren ist die Größe der Breite der dritten Oberfläche 31a3 auch die Breite w und die Größe der Breite der vierten Oberfläche 31a4 ist ebenfalls die Breite w. Das heißt, die Breite einer jeden der vier ringförmigen Oberflächen ist die gleiche (d. h. die Breite w).
Die Einlaßöffnung 31 gemäß der dritte Ausführungsform, die die oben beschriebene Konstruktion aufweist, kann bei einer Verbrennungskraftmaschine angewandt werden, die eine Konstruktion ähnlich der oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine 10 (siehe 1) besitzt.
<Luft-Kraftstoff-Gemischs, das durch den Ventilsitzabschnitt strömt>
Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Ventilsitzabschnitt 31a strömt, wird sich die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das eng an der Umfangsfläche des Ventilsitzabschnitts 31a strömt, mit jedem Fortschreiten um die gleiche Entfernung (d. h. die Breite w) ändern. Deshalb ist es im Vergleich mit einem Ventilabschnitt, bei dem diese Breiten nicht gleich sind, unwahrscheinlich, daß sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch vom Ventilsitzabschnitt löst.
Deshalb ist die Einlaßöffnung 31 geeigneter, die Gasströmung in die Brennkammer 25 zu steuern.
(Vierte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine Öffnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
<Kontur der Öffnung>
Die Öffnung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der oben beschriebenen Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform nur dadurch, daß der Kehlabschnitt und der Kanalabschnitt auf eine spezielle Art verbunden sind. Deshalb wird die Öffnung gemäß der vierten Ausführungsform im Detail unter Fokussierung auf diesen Unterschied beschrieben. In den unten beschriebenen 9 und 13 werden Elemente, die jenen gleichen, die die Öffnung gemäß der ersten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie jene, die die Elemente der ersten Ausführungsform kennzeichnen.
Die 9 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht, die schematisch eine Öffnung 31 zeigt, die die Öffnung gemäß der vierten Ausführungsform ist. Genau wie die Einlaßöffnung gemäß der ersten Ausführungsform ist der Kanalabschnitt 31c mit dem einlaßseitigen Endabschnitt des Kehlabschnitts 31b derart verbunden, daß der Kehlabschnitt 31b mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer 25 verbunden ist.
Insbesondere sind der Kehlabschnitt 31b und der Kanalabschnitt 31c miteinander derart verbunden, daß eine Achse E des Kehlabschnitts 31b und eine Achse F des Kanalabschnitts in der gleichen Ebene liegen.
Des weiteren sind der Kehlabschnitt 31b und der Kanalabschnitt 31c derart miteinander verbunden, daß wenigstens ein Abschnitt einer Verlängerungslinie 31bext einer Erzeugenden 31bgen der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b (kann diese Verlängerungslinie 31bext auch als „Verlängerungslinie 31bext der Erzeugenden” bezeichnet werden) in eine Umfangsfläche 31cper eingeschlossen ist, die eine Grenzlinie 31bcbo zwischen dem Kanalabschnitt 31c und dem Kehlabschnitt 31b einschließt und die eine Umfangsfläche des Kanalabschnitts 31c ist (nachfolgend kann diese Umfangsfläche auch als „Umfangsfläche nahe dem Verbindungsabschnitt” bezeichnet werden).
Mit anderen Worten, der Kehlabschnitt 31b und der Kanalabschnitt 31c sind miteinander derart verbunden, daß ein durch die Seitenfläche der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b und der Umfangsfläche 31cpern definierter Winkel auf der Verlängerungslinie 31bext der Erzeugenden nahe dem Verbindungsabschnitt Null (oder 180°) ist.
Die die obige Konstruktion aufweisende Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform kann bei einer Verbrennungskraftmaschine angewandt werden, die eine Konstruktion ähnlich der oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine 10 (siehe 1) besitzt.
<Strömung des Gases in der Brennkammer>
Als Nächstes wird die Strömung des durch die Einlaßöffnung 31 geströmten Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer beschrieben.
Bevor die Strömung in der Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben wird, wird zunächst die Strömung des durch eine Einlaßöffnung nach dem Stand der Technik eingeströmten Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer 25 beschrieben. Die 10 ist eine Ansicht bei einer Verbrennungskraftmaschine 10, bei der die Einlaßöffnung 101 und die Auslaßöffnung 102 gemäß dem Stand der Technik angewandt wurden, die schematisch einen Querschnitt der Brennkammer 25, einer Einlaßöffnung 101 und einer Auslaßöffnung 102 zeigt, wenn ein Bereich, der die Brennkammer 25, eine Einlaßöffnung 101 und eine Auslaßöffnung 102 einschließt, längs einer parallel zur Achse der Brennkammer 25 verlaufenden Ebene geschnitten wurde. Ähnlich 2 werden Elemente, die nicht absolut erforderlich sind, um die Konstruktion der Öffnungen gemäß dieser Ausführungsform zu beschreiben, in 10 weggelassen.
Die Einlaßöffnung 101 gemäß dem Stand der Technik unterscheidet sich von der Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung nur dadurch, daß der Kehlabschnitt 101b wenigstens einen Abschnitt in Form eines Ellipsoids aufweist (in anderen Worten, eine halbkugelige Form besitzt). Das heißt, ein Ventilsitzabschnitt 101a und ein Kanalabschnitt 101c des Standes der Technik weisen die gleichen Formen auf wie der Ventilsitzabschnitt 31a beziehungsweise der Kanalabschnitt 31c der Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung und sind mit dem Kehlabschnitt 101b wie auch mit der Einlaßöffnung 31 verbunden.
Die 11 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels der Strömung des durch die Einlaßöffnung 101 de Standes der Technik bei geöffneten Einlaßventil 32 und geschlossenem Auslaßventil 36 (d. h. während des Saughubs) eingeströmten Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer 25.
Wie in 11 gezeigt, strömt von dem in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemisch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das zu einer Seitenfläche 25a der Brennkammer 25 strömt, die am weitesten von der Einlaßöffnung 101 entfernt ist (nachfolgend wird die Seitenfläche 25a als eine „auslaßseitige Umfangsfläche 25a” bezeichnet, indem sie längs einer Umfangsfläche 101bus nahe der auslaßseitigen Umfangsfläche 25a der Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömt (nachfolgend kann diese Umfangsfläche 101bus auch als eine „obere Umfangsfläche 101bus” bezeichnet werden) durch die Einlaßöffnung 101. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir wird durch die ausgezogene Linie in der Zeichnung dargestellt.
Der Kehlabschnitt beim Stand der Technik hat eine halbkugelige Gestalt, so daß, wenn sich beim Durchströmen des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir durch den Kehlabschnitt die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir ändert, sie längs der oberen Umfangsfläche 101bus des Kehlabschnitts verläuft (d. h. sich in eine Richtung zum Einlaßventil 32 in der Zeichnung ändert; mit anderen Worten, in eine Richtung weg von der Umfangsfläche 101aus des Ventilsitzabschnitts ändert). Als Ergebnis kann sich, wie in 11 gezeigt, das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 nahe der Position lösen, in der die obere Umfangsfläche 101bus des Kehlabschnitts mit der Umfangsfläche 101aus des Ventilsitzabschnitts verbunden ist.
Andererseits strömt von dem in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemisch, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch INinv, das in Richtung auf eine Umfangsfläche 25b der Brennkammer 25 strömt, die am nächsten zur Einlaßöffnung 101 liegt (nachfolgend kann diese Umfangsfläche 25b als eine „einlaßseitige Umfangsfläche 25b” bezeichnet werden), durch die Einlaßöffnung 101, indem sie längs einer Umfangsfläche 101cls des Kanalabschnitts und einer nahe der einlaßseitigen Umfangsfläche 25b von den Umfangsflächen des Kehlabschnitts gelegenen Umfangsfläche 101bls strömt (nachfolgend kann diese Umfangsfläche 101bls auch als „untere Umfangsfläche 101bls” bezeichnet werden). Das Luft-Kraftstoff-Gemisch INinv ist in der Zeichnung durch eine unterbrochene Linie dargestellt.
Dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir ist geeignet, in die Brennkammer 25 eingeleitet zu werden, ohne sich von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 zu lösen, wie in 11 gezeigt, solange der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 101bls des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche 101cls des Kanalabschnitts, sowie der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 101bls und des Kehlabschnitts und einer Umfangsfläche 101 als des Ventilsitzabschnitts geeignet sind.
Auf diese Weise kann sich, mit der Einlaßöffnung 101 des Standes der Technik, das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das eng an der oberen Umfangsfläche 191bus des Kehlabschnitts strömt, von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 lösen. In diesem Falle wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir nicht in geeigneter Weise in die Brennkammer 25 eingeleitet, so daß die Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer 25 unfähig ist, in geeigneter Weise gesteuert zu werden. Beispielsweise werden der Tumble-Anteil und der Durchfluß des in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs nicht ausreichend erhöht (siehe die später erläuterte 13).
Ein vorstellbarer Weg um zu verhindern, daß sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir von der Einlaßöffnung 1 in einem Maße zu01 löst, besteht darin, die Einlaßöffnung 101 in einem Maße zu neigen, daß sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir nicht von der Seitenfläche der Einlaßöffnung nahe der Position löst, in der die obere Umfangsfläche 101bus des Kehlabschnitts mit der Umfangsfläche 101aus des Ventilsitzabschnitts verbunden ist. Beispielsweise kann, wie in 12 gezeigt, die Einlaßöffnung 101 derart geneigt sein, daß eine Achse der Einlaßöffnung 101 an eine Achse H angepaßt ist, die um einen Winkel ε gegenüber einer Achse G der Einlaßöffnung 101 in 11 geneigt ist
Falls die Einlaßöffnung 101 wie oben beschrieben geneigt ist, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das auf die auslaßseitige Umfangsfläche zuströmt, in einer Richtung strömen, die näher an der Umfangsfläche 101 aus des Ventilsitzabschnitts liegt als jene, die in 11 gezeigt ist. Deshalb ist das Luft-Kraftstoff-Gemisch NIdir befähigt, in die Brennkammer 25 eingeleitet zu werden, ohne sich von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 zu lösen.
Falls die Einlaßöffnung 101 wie oben beschrieben geneigt ist, wird sich der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 101bls des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche 101cls des Kanalabschnitts, oder der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 101bls des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche 101 als des Ventilsitzabschnitts ändern. Deshalb kann sich beispielsweise die Luft-Kraftstoff-Mischung INinv nahe der Position, an der die untere Umfangsfläche 101bls des Kehlabschnitts mit der Umfangsfläche 101als des Ventilsitzabschnitts verbunden ist, von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 lösen.
Auf diese Weise kann sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch INinv, das nahe der unteren Umfangsfläche 101bls des Kehlabschnitts strömt, sich von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 101 lösen, falls die Einlaßöffnung 101 des Standes der Technik geneigt ist, selbst obwohl das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das nahe der oberen Umfangsfläche 101bus des Kehlabschnitts strömt, geeignet ist, an der Lösung von der Einlaßöffnung 101 gehindert zu werden. In diesem Falle ist die Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 25, wie schon oben beschrieben, nicht geeignet, adäquat gesteuert zu werden.
Im Gegensatz dazu ist die 13 eine schematische Abbildung eines Beispiels der Strömung des durch die Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform eingeströmten Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 25. Genau wie oben beschrieben, sind zur Beschreibung der Konstruktion der Öffnung gemäß dieser Ausführungsform nicht absolut erforderlichen Elemente in 13 nicht gezeigt.
Wie in 13 gezeigt, trennt sich in der Einlaßöffnung 31 dieser Ausführungsform weder das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir noch das Luft-Kraftstoff-Gemisch INniv von der Einlaßöffnung 31, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir erzeugt eine rotierende Strömung (d. h. eine Tumble-Strömung) innerhalb der Brennkammer 25.
Insbesondere tritt zunächst das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir gegen die auslaßseitige Umfangsfläche 25a durch die Einlaßöffnung 31 ein, indem sie an einer oberen Umfangsfläche 31bus der Einlaßöffnung 31 entlangströmt. In der Einlaßöffnung 31 sind der Kehlabschnitt 31b und der Kanalabschnitt 31c derart verbunden, daß sich die Achse E des Kehlabschnitts 31b und die Achse F des Kanalabschnitts 31c in der gleichen Ebene befinden, wie oben beschrieben ist. Deshalb ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch den Kehlabschnitt 31b durchströmt, die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das längs der Umfangsfläche des Kehlabschnitts 31b strömt, parallel zur Erzeugenden 31bgen der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b.
Deshalb unterscheidet sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir von jener des Standes der Technik (d. h. die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs ändert sich, wenn es den Kehlabschnitt 101b durchströmt; siehe 11), und es ist geeignet, die Einlaßöffnung 31 zu durchströmen, ohne sich nahe der Position, an der die obere Umfangsfläche 31bus des Kehlabschnitts mit einer Umfangsfläche 31aus des Ventilsitzabschnitts verbunden ist, von der Einströmöffnung 31 zu lösen.
Außerdem ist bei der Einlaßöffnung 31 der Kehlabschnitt 31b mit dem Kanalabschnitt 31c derart verbunden, daß wenigstens ein Abschnitt der Verlängerung der Erzeugenden 31bext der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b in die Umfangsfläche 31cper eingeschlossen ist, die nahe dem Verbindungsabschnitt des Kanalabschnitts 31c liegt (siehe 9). Deshalb ändert sich die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir nicht, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir durch den Kanalabschnitt und den Kehlabschnitt strömt.
Demgemäß ändert sich die Strömungsrichtung des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir nicht, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir durch den Kanalabschnitt und den Kehlabschnitt strömt, so daß im Vergleich mit dem oben beschriebenen Stand der Technik der Energieverlust des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir beim Durchströmen des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir durch die Einlaßöffnung reduziert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform wird die Richtung der Verlängerung 31bext der Erzeugenden des Kehlabschnitts 31b (siehe 9, diese Richtung entspricht der Richtung der Achse F der Einlaßöffnung 31 in 13) derart eingestellt, daß die Winkelgeschwindigkeit der innerhalb der Brennkammer durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir erzeugten rotierenden Strömung (d. h. des Tumble) so groß wie möglich ist. Beispielsweise ist die Richtung der Verlängerung 31bext der Erzeugenden des Kehlabschnitts 31b derart eingestellt, daß der Durchfluß des Luft-Kraftstoff-Gemischs INdir so groß wie möglich ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir die Umfangsfläche 25a der Verbrennungskammer 25 erreicht (einfach ausgedrückt, so daß es geradewegs gegen die auslaßseitige Umfangsfläche 25a gerichtet ist).
Insbesondere strömt das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das in die Brennkammer 25 eingeleitet wurde, längs dem Auslaßventil 36, der auslaßseitigen Umfangsfläche 25a, dem Kolben 22 und der einlaßseitigen Umfangsfläche 25b in dieser Reihenfolge. Als ein Ergebnis erzeugt das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir in der Brennkammer 25 eine rotierende Strömung (sogenannten Tumble), die um eine Achse rotiert, die rechtwinklig zur Brennkammerachse verläuft.
Dabei wird typischerweise ein Verhältnis (ω/NE) der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Strömung (d. h. des Tumble) innerhalb der Brennkammer 25 in Bezug auf die Motordrehzahl NE der Verbrennungskraftmaschine 10 als das Tumbleverhältnis bezeichnet. Wie aus der Beschreibung verstanden werden kann, nimmt der Wert des Tumbleverhältnisses zu, wenn der Wert der Winkelgeschwindigkeit ω des Tumble in Bezug auf den Meßwert der Motordrehzahl NE zunimmt (d. h. je stärker der Tumble in der Brennkammer 25 erzeugt wird). Ein Verfahren, das zur Berechnung des Tumbleverhältnisses angewandt werden kann, ist ein Verfahren, das das Tumbleverhältnis auf der Basis beispielsweise der Ergebnisse einer vorab vorgenommenen Messung unter Verwendung eines Testmotors mit einer ähnlichen Konstruktion wie jene der Verbrennungskraftmaschine 10 berechnet, oder die Ergebnisse einer Simulation, die die Strömung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer 25 abschätzt.
Wie oben beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform die Winkelgeschwindigkeit ω der rotierenden Strömung (d. h. des Tumble) durch Einstellung der Richtung der Verlängerung 31bext der Erzeugenden des Kehlabschnitts 31b erhöht werden, (mit anderen Worten der Strömungsrichtung des in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs). Deshalb ist die die Einlaßöffnung gemäß dieser Ausführungsform verwendende Verbrennungskraftmaschine 10 in der Lage, das Tumbleverhältnis stärker zu erhöhen als die Verbrennungskraftmaschine 10, die die Einlaßöffnung 101 nach dem Stand der Technik benutzt.
Wenn das Tumbleverhältnis erhöht wird, findet die Flammenausbreitung bei der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs sanfter statt, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch geeignet ist, wirkungsvoller verbrannt zu werden. Als ein Ergebnis kann beispielsweise der Kraftstofwirkungsgrad verbessert werden.
Des weiteren durchquert das in Richtung auf die einlaßseitige Umfangsfläche 25b strömende Luft-Kraftstoff-Gemisch INinv die Einlaßöffnung 31 derart, daß sie längs einer Umfangsfläche 31cls des Kanalabschnitts, eines unteren Umfangsabschnitts 31bls des Kehlabschnitts und eines Umfangsabschnitts 31 als des Ventilsitzabschnitts strömt. Bei der Einlaßöffnung 31 dieser Ausführungsform kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir, das nahe der oberen Umfangsfläche 31bus des Kehlabschnitts strömt, ohne Neigung der Einlaßöffnung wie beim Stand der Technik, an einer Lösung von der Einlaßöffnung gehindert werden, wie oben beschrieben. Deshalb können der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 31bls des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche 31cls des Kanalabschnitts, sowie der Verbindungswinkel zwischen der unteren Umfangsfläche 31bls des Kehlabschnitts und der Umfangsfläche 31als des Ventilsitzabschnitts auf geeignete Winkel eingestellt werden, bei denen sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir nicht ablöst. Demgemäß kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer 25 eingeleitet werden, ohne daß es sich von der Umfangsfläche der Einlaßöffnung 31 löst.
Wie oben beschrieben kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch (sowohl das Luft-Kraftstoff-Gemisch INinv als auch das Luft-Kraftstoff-Gemisch INdir), das die Einlaßöffnung 31 durchquert, an einer Lösung von der Einlaßöffnung gehindert werden. Deshalb ist die Verbrennungskraftmaschine 10, bei der die Einlaßöffnung 31 nach dieser Ausführungsform verwendet wird, in der Lage, den Durchfluß des in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs mehr zu erhöhen, als die Verbrennungskraftmaschine 10, bei der die Einlaßöffnung 101 des Standes der Technik benutzt wird.
Die Erhöhung des Durchflusses des in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs ermöglicht es, die bei der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugte Energie zu erhöhen, so daß die Leistungsausgabe der Verbrennungskraftmaschine erhöht werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann das Tumbleverhältnis durch Einstellung der Strömungsrichtung des in die Brennkammer 25 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs erhöht werden, so daß der Durchfluß des Luft-Kraftstoff-Gemischs nicht erhöht werden muß (beispielsweise muß der Öffnungsquerschnitt der Öffnung nicht verkleinert werden), um das Tumbleverhältnis zu erhöhen. Deshalb kann eine Temperatursteigerung des Luft-Kraftstoff-Gemischs aufgrund einer Zunahme des Durchflusses des Luft-Kraftstoff-Gemischs, wie auch eine Steigerung des Klopfens aufgrund der Zunahme der Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs verhindert werden. Auch eine Abnahme des Durchflusses des Luft-Kraftstoff-Gemischs aufgrund einer Verkleinerung des Querschnitts der Öffnung, wie auch eine Abnahme der Leistungsausgabe der Verbrennungskraftmaschine 10 aufgrund dieser Abnahme des Durchflusses des Luft-Kraftstoff-Gemischs kann ebenfalls verhindert werden.
Wie oben beschrieben, ist die Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform befähigt, die Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer 25 in geeigneter Weise zu steuern. Als ein Ergebnis können die beabsichtigten Charakteristika der Öffnung zuverlässiger erhalten werden.
Wie aus der obigen Beschreibung entnommen werden kann, ermöglichen es die Einlaßöffnung 31 gemäß der ersten Ausführungsform (d. h. die Unterdrückung der Wirkungen einer Veränderung), die Einlaßöffnung 31 gemäß der zweiten und der dritten oben beschriebenen Ausführungsform (d. h. die Form des Ventilsitzabschnitts) und die Einlaßöffnung 31 gemäß der vierten Ausführungsform (d. h. die Art und Weise in der der Kehlabschnitt und der Kanalabschnitt verbunden sind), daß der Durchfluß des in die Brennkammer eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs und das Tumbleverhältnis weiter verbessert werden, während die Wirkungen einer Veränderung bei den die Einlaßöffnung 31 bildenden Elementen unterdrückt werden. Beispielsweise ist, wie in der Darstellung in 14 gezeigt ist, die eine einfache Ansicht der Beziehung zwischen dem Durchfluß und dem Tumbleverhältnis zeigt, die erfindungsgemäße Öffnung befähigt, sowohl das Tumbleverhältnis, wie auch den Durchfluß mehr anzuheben als die Öffnung gemäß dem Stande der Technik (siehe 10), während sie die Wirkungen, die jene Veränderung auf das Tumbleverhältnis und den Durchfluß ausübt, stärker unterdrückt als die Öffnung nach dem Stande der Technik (siehe 10).
<Kurze Übersicht über die Ausführungsformen>
Wie oben beschrieben, sind die Öffnungen gemäß den Ausführungsformen der Erfindung (d. h. von der ersten bis zur vierten Ausführungsform) mit einem Kehlabschnitt 31b versehen, der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform besitzt (der Kegelstumpfabschnitt 31b1 in 3), mit dem Ventilsitzabschnitt 31a, der mit einem Endabschnitt (d. h. dem brennkammerseitigen Endabschnitt) des Kehlabschnitts 31b verbunden ist, um den Kehlabschnitt 31b mit dem Inneren der Brennkammer 25 zu verbinden, und mit dem Kanalabschnitt 31c, der mit dem anderen Endabschnitt (d. h. dem einlaßseitigen Endabschnitt) des Kehlabschnitts 31b verbunden ist, um den Kehlabschnitt 31b mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer 25 zu verbinden (siehe beispielsweise die 2 und 3).
Bei den Öffnungen gemäß den Ausführungsformen weist der Ventilsitzabschnitt 31a drei oder mehr Ringflächen auf (wie vier Ringflächen, siehe 6), bei denen der Winkel, der von jeweils zwei benachbarten dieser Ringflächen definiert wird, jeweils der gleiche ist (siehe Winkel θ in 7).
Außerdem besitzt bei den Öffnungen gemäß den Ausführungsformen der Ventilsitzabschnitt 31a eine Mehrzahl von Ringflächen (drei oder mehr Ringflächen; beispielsweise vier Ringflächen), bei denen die Breite einer jeden der Mehrzahl von Ringflächen die gleiche ist (Breite w in 8).
Bei den Öffnungen gemäß den Ausführungsformen besitzt der Sitzabschnitt 31a vier Ringflächen (siehe 6).
Außerdem sind die Öffnungen gemäß den Ausführungsformen derart gestaltet, daß der Kehlabschnitt 31b mit dem Kanalabschnitt 31c derart verbunden ist, daß die Strömungsrichtung des Gases, das längs der Umfangsfläche des Kehlabschnitts 31b strömt, parallel zur Erzeugenden 3bgen der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b verläuft, wenn das Gas durch den Kehlabschnitt 31b strömt.
Das heißt beispielsweise, daß die erfindungsgemäße Öffnung derart gestaltet ist, daß der Kehlabschnitt 31b mit dem Kanalabschnitt 31c derart verbunden ist, daß die Achse E des Kehlabschnitts 31b und die Achse F des Kanalabschnitts 31c in der gleichen Ebene liegen.
Überdies ist bei den Öffnungen gemäß den Ausführungsformen der Kehlabschnitt 31b mit dem Kanalabschnitt 31c derart verbunden, daß wenigstens ein Abschnitt der Verlängerung 31bext der Erzeugenden, das ist eine Verlängerung der Erzeugenden 31bgen der Kegelstumpfform 31b1 des Kehlabschnitts 31b in die Umfangsfläche 31cper eingeschlossen ist, die die Grenzlinie 31bcbo zwischen dem Kanalabschnitt 31c und dem Kehlabschnitt 31b einschließt, und das ist eine Umfangsfläche des Kanalabschnitts 31c.
<Andere Arten und Weisen)
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, im Rahmen der Erfindung können auch verschiedene abgewandelte Beispiele angewandt werden.
Beispielsweise werden die Öffnungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen bei einer Verbrennungskraftmaschine 10 mit Funkenzündung angewandt. Jedoch kann die erfindungsgemäße Öffnung auch bei einer anderen als einer Verbrennungskraftmaschine mit Funkenzündung (wie einem Dieselmotor) angewandt werden.
Des weiteren ist bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Öffnung als Einlaßöffnung angewandt. Jedoch kann die erfindungsgemäße Öffnung auch als Auslaßöffnung dienen.
Zusätzlich besitzt bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Ventilsitzabschnitt 31a der Einlaßöffnung 31 vier Ringflächen. Jedoch ist die Zahl der Ringflächen des Ventilsitzabschnitts nicht besonders beschränkt, solange sie auf einen geeigneten Wert gesetzt ist, der die Fähigkeit, in der Öffnung Gas abzusperren, die Kosten für die Gestaltung des Ventilsitzabschnitts und dergleichen in Betracht zieht.
Außerdem hat der Kanalabschnitt 31c der oben beschriebenen Ausführungsformen eine runde säulenartige Gestalt. Jedoch kann er auch eine rechteckige säulenartige Gestalt oder eine elliptische säulenartige Gestalt aufweisen.
Des weiteren besitzt bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Kehlabschnitt 31b den Kegelstumpfabschnitt 31b1. Jedoch kann der Kehlabschnitt so gestaltet sein, daß er eine vollständige Kegelstumpfform aufweist.
Auch sind bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, die Mehrzahl der den Ventilsitzabschnitt 31a bildenden Ringflächen (31a1 bis 31a4) so gestaltet, daß sie geschlossene Bänder mit flacher Oberfläche bilden. Jedoch kann die Mehrzahl der Ringflächen auch von Ringen gebildet werden, die geschlossene Bänder gebildet werden, die gekrümmte Oberflächen besitzen. Wenn Ringe verwendet werden, die durch geschlossene Bänder gebildet werden, die gekrümmte Oberflächen besitzen, kann der Krümmungsradius der gekrümmten Oberflächen so festgelegt sein, dass durch einen Teil oder alle der Mehrzahl von Ringflächen eine gekrümmte Fläche ausgebildet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-57830 A [0003]

Claims

Öffnung (31), die ein Inners einer Verbrennungskammer (25) einer Verbrennungskraftmaschine (10) mit einer Außenseite der Verbrennungskammer (25) in Verbindung bringt, wobei sie umfaßt: einen Kehlabschnitt (31b), der wenigstens einen Abschnitt einer Kegelstumpfform (31b1) besitzt; einen Ventilsitzabschnitt (31a), der mit einem Endabschnitt des Kehlabschnitts (31b) verbunden ist, um den Kehlabschnitt (31b) mit dem Inneren der Brennkammer (25) zu verbinden; und einen Kanalabschnitt (31c), der mit dem anderen Endabschnitt des Kehlabschnitts (31b) verbunden ist, um den Kehlabschnitt (31b) mit dem Bereich außerhalb der Brennkammer (25) zu verbinden.
Öffnung (31) nach Anspruch 1, bei der der Kehlabschnitt (31b) durch einen in einer Kegelstumpfform (31b1) gestalteten Abschnitt (31b1) und einen in einer runden Säulenform gestalteten Abschnitt (31b2) ausgebildet ist.
Öffnung (31) nach Anspruch 1, bei welcher der Kehlabschnitt (31b) durch nur einen in einer Kegelstumpfform gestalteten Abschnitt (31b1) ausgebildet ist.
Öffnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Ventilsitzabschnitt (31a) drei oder mehr Ringflächen (31a1 bis 31a4) besitzt, bei denen ein durch jeweils zwei benachbarte Flächen der drei oder mehr Ringflächen gebildeter Winkel (θ) der gleiche ist.
Öffnung (31) nach Anspruch 4, bei welcher eine Breite (w) einer jeden der drei oder mehr Ringflächen (31a1 bis 31a4) die gleiche ist.
Öffnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Ventilsitzabschnitt (31a) eine Mehrzahl von Kreisringflächen (31a1 bis 31a4) aufweist, bei welchen eine Breite (w) einer jeden der Mehrzahl von Kreisringflächen (31a1 bis 31a4) die gleiche ist.
Öffnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der Ventilsitzabschnitt (31a) vier Ringflächen (31a1 bis 31a4) aufweist.
Öffnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Kehlabschnitt (31b) mit dem Kanalabschnitt (31c) derart verbunden ist, daß eine Strömungsrichtung des längs einer Umfangsfläche des Kehlabschnitts strömenden Gases parallel zu einer Erzeugenden (31bgen) der Kegelstumpfform (31b1) des Kehlabschnitts (31b) verläuft, wenn Gas durch den Kehlabschnitt (31b) strömt.
Öffnung (31) nach Anspruch 8, bei welcher der Kehlabschnitt (31b) mit dem Kanalabschnitt (31c) derart verbunden ist, daß eine Achse (E) des Kehlabschnitts (31b) und eine Achse (F) des Kanalabschnitts (31c) sich in der gleichen Ebene befinden.
Öffnung (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der Kehlabschnitt (31b) mit dem Kanalabschnitt (31c) derart verbunden ist, daß wenigstens ein Teil einer Verlängerung (31bext) einer Erzeugenden (31bgen) der Kegelstumpfform (31b1) des Kehlabschnitts (31b) in einer Umfangsfläche (31cper) eingeschlossen ist, die eine Grenzlinie (31bcbo) zwischen dem Kanalabschnitt (31c) und dem Kehlabschnitt (31b) einschließt, und die eine Umfangsfläche des Kanalabschnitts (31c) ist.