DE4040948C1 - Curved gas transfer port in IC engine - incorporates groove in outer side of curve adjacent to valve seating ring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaswechselkanal im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Gaswechselkanal ist aus dem DE-GM 7 14 364 bekannt.

Die Ausbildung der Gaswechselkanäle bei Brennkraftmaschinen ist mitbestimmend für deren Wirkungsgrad, da die Gaswechselarbeit auch von den Strömungswiderständen in den Gaswechselkanälen abhängt. Deren Optimierung ist somit ein ständiges Bestreben der Motorkonstrukteure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gaswechselkanal mit einfachen Mitteln eine weitere Verringerung des Durchströmwiderstandes zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, in dem besagten Krümmungsabschnitt des Gaswechselkanales eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Nut vorzusehen. Absolut überraschend hat es sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme im Vergleich zu einem im übrigen identischen Gaswechselkanal eine deutlich meßbare Verringerung dessen Durchströmwiderstandes erzielt wird. Durch diese Nut wird die Grenzschichtströmung in dem strömungsäußeren Krümmungsabschnitt so verändert, daß daraus eine Verbesserung des Gesamtströmungswiderstandes resultiert.

Die weiteren Patentansprüche beschreiben Optimierungen, die für sich oder insgesamt gesehen abhängig von weiteren baulichen Gegebenheiten weitere strömungsdynamische Verbesserungen ergeben können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine entlang der Längsachse eines Einlaßkanales und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 durch den Einlaßkanal.

In der Fig. 1 ist teilweise ein Zylinderkopf 10 einer Viertakt-Hubkolben- Brennkraftmaschine dargestellt, in dem je Zylinder zwei Gaswechselkanäle ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel ist nur ein Einlaßkanal 12 als Gaswechselkanal gezeigt.

Der Einlaßkanal 12 ist im wesentlichen kreisförmigen Querschnittes mit einer Längsmittelachse 11. Er setzt sich aus einem nahezu geradlinigen Abschnitt 12a und einem Krümmungsabschnitt 12b zusammen, wobei der Krümmungsabschnitt 12b in den korrespondierenden Brennraum 14 der Brennkraftmaschine mündet.

Im Endbereich des Krümmungsabschnittes 12b ist ein Ventilsitzring 16 eingepreßt, der mit einem nicht dargestellten Hubventil zusammenwirkt. Das Hubventil ist in einer Führungsbüchse 18 entlang einer Ventilachse 20 verschiebbar gelagert. Dabei fällt die Längsmittelachse 11 des Einlaßkanales 12 im Endbereich des Krümmungsabschnittes 12b an der Mündung zum Brennraum 14 mit der Längsmittelachse 20 des Hubventiles zusammen. Die Strömungsrichtung der den Einlaßkanal 12 durchströmenden Verbrennungsluft ist mit dem Pfeil 22 angezeigt.

Im Krümmungsabschnitt 12b des Einlaßkanales ist unmittelbar an den Ventilsitzring 16 anschließend (von der Brennraumseite 14 her betrachtet) im Bereich mit dem größeren Krümmungsradius der Kanalwand, also dem strömungsäußeren Bereich, eine nutförmige Vertiefung 24 eingeformt, die sich um ca. 180° quer zur Strömungsrichtung der Verbrennungsluft um den Kanalumfang erstreckt (vgl. auch Fig. 2). Die halbringförmige Vertiefung 24 besitzt zwei, etwa V-förmig auseinanderlaufende Flanken 26, 28, die zum Nutengrund und zu den angrenzenden Kanalwänden gerundet sind.

Die Tiefe t der Vertiefung 24 beträgt etwa 1/10 und deren mittlere Breite b ca. 1/5 des Kanaldurchmessers im Nutbereich. Dabei ist die Tiefe t in Umfangsrichtung von ihrem Mittenbereich ausgehend zu ihren Endbereichen gegen Null abnehmend.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können auch die Auslaßkanäle oder andere Gaswechselkanäle mit einer entsprechenden Vertiefung in deren Krümmungsabschnitt versehen sein. Die Konfiguration und Anordnung der Vertiefung ist allein durch die in den Patentansprüchen gegebenen Merkmale bestimmt und an die baulichen Gegebenheiten der Gaswechselkanäle zur Erzielung eines verringerten Durchströmwiderstandes anzupassen.

Claims (6)

1. Gaswechselkanal im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, der einen gerundeten Querschnitt aufweist und dessen eines Ende durch ein Hubventil gesteuert ist, wobei der Kanalverlauf in diesem Endbereich gekrümmt ist und dessen Mittellängsachse im wesentlichen mit der Längsachse des Hubventiles zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß in der den größeren Krümmungsradius aufweisenden, strömungsäußeren Kanalwand des Krümmungsabschnittes (12b) eine nutförmige Vertiefung (24) angeordnet ist, die sich um mindestens 90°, insbesondere um ca. 180° um die Kanal-Längsmittelachse (11) und quer zur Strömungsrichtung erstreckt.

2. Gaswechselkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) in unmittelbarer Nähe eines in dem Endbereich (12b) eingesetzten Ventilsitzringes (16) vorgesehen ist.

3. Gaswechselkanal nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (26, 28) der Vertiefung (24) V-förmig zueinander geneigt sind.

4. Gaswechselkanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der Flanken (26, 28) in einen Nutgrund und in die angrenzende Kanalwand gerundet sind.

5. Gaswechselkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe t der Vertiefung (24) in Umfangsrichtung von ihrem Mittenbereich aus bis zu ihren Endbereichen abnehmend ist.

6. Gaswechselkanal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe t der Vertiefung (24) im Mittenbereich etwa 1/20 bis 1/5 und deren mittleren Breite b etwa 1/10 bis 1/4 des Durchmessers des Gaswechselkanales (12) beträgt.