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

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

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Peter 8500 Nuernberg De Tremel
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The gas exchange port has a radiussed section and is controlled at one end by a valve and is curved at this end so the centre longitudinal axis of the port coincides with the valve axis. A groove type recess (24) in the steeper outer wall of the curved part (12b) of the port runs 180 deg round the longitudinal axis of the port (11) and at right angles to flow. Pref. the groove (24) is in the immediate vicinity of a valve seating ring (16) in this end sector (12b) and the groove flanks (26,28) form a 'V'. USE/ADVANTAGE - IC engines, cylinder heads. Groove in outer part of port curve towards valved end reduces flow resistance.

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.The invention relates to a gas exchange channel in the cylinder head Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1. Such a gas exchange channel is from the DE-GM 7 14 364 known.

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.The formation of the gas exchange channels in internal combustion engines is a determining factor for their efficiency, since the gas exchange work also by the Flow resistances in the gas exchange channels depends. Optimizing them is therefore a constant endeavor of the engine designers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gaswechselkanal mit einfachen Mitteln eine weitere Verringerung des Durchströmwiderstandes zu erzielen.The invention has for its object in a gas exchange channel with simple means a further reduction in flow resistance to achieve.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is carried out in a generic device with the characteristic features of claim 1 solved.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.Particularly advantageous further training the invention can be found in the further claims.

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.According to the invention, it is therefore proposed in said section of curvature of the gas exchange channel is transverse to the direction of flow Groove. It was surprisingly found that by this measure in comparison to an otherwise identical gas exchange channel a clearly measurable reduction in its flow resistance is achieved. The boundary layer flow in the outer curvature section changed so that a Improvement in the overall flow resistance results.

Die weiteren Patentansprüche beschreiben Optimierungen, die für sich oder insgesamt gesehen abhängig von weiteren baulichen Gegebenheiten weitere strömungsdynamische Verbesserungen ergeben können. The other claims describe optimizations that stand alone or as a whole depending on other structural conditions may result in further improvements in fluid dynamics.  

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is below with others Details explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine entlang der Längsachse eines Einlaßkanales und Fig. 1 shows a cross section through a cylinder head of a valve-controlled internal combustion engine along the longitudinal axis of an inlet channel and

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 durch den Einlaßkanal. Fig. 2 shows a cross section along the line II-II of Fig. 1 through the inlet channel.

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.In Fig. 1, a cylinder head 10 of a four-stroke reciprocating internal combustion engine is partially shown, in which two gas exchange channels are formed per cylinder. In the exemplary embodiment, only one inlet duct 12 is shown as a gas exchange duct.

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.The inlet channel 12 is essentially circular in cross section with a longitudinal central axis 11 . It is composed of an almost rectilinear section 12 a and a curvature section 12 b, the curvature section 12 b opening into the corresponding combustion chamber 14 of the internal combustion engine.

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.In the end region of the curvature section 12 b, a valve seat ring 16 is pressed, which cooperates with a lift valve, not shown. The lift valve is slidably mounted in a guide bushing 18 along a valve axis 20 . The longitudinal center axis 11 of the intake passage 12 falls in the end region of the bending portion 12 b at the mouth of the combustion chamber 14 with the longitudinal center axis 20 of the lifting valve together. The direction of flow of the combustion air flowing through the inlet duct 12 is indicated by the arrow 22 .

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.In the curvature section 12 b of the inlet duct, a groove-shaped depression 24 is formed directly on the valve seat ring 16 (viewed from the combustion chamber side 14 ) in the region with the larger radius of curvature of the duct wall, that is to say the outward-flowing region, which extends by approximately 180 ° transversely to Direction of flow of the combustion air extends around the channel circumference (see also FIG. 2). The semi-ring-shaped recess 24 has two, approximately V-shaped diverging flanks 26, 28 which are rounded to the bottom of the groove and to the adjacent channel walls.

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.The depth t of the recess 24 is approximately 1/10 and its average width b is approximately 1/5 of the channel diameter in the groove area. In this case, the depth t decreases towards zero in the circumferential direction from its central region to its end regions.

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.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown. It can also be the outlet channels or other gas exchange channels provided with a corresponding recess in the curved portion thereof be. The configuration and arrangement of the recess is alone determined and given by the features given in the claims the structural conditions of the gas exchange channels to achieve a adapt reduced flow resistance.

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.1.Gas exchange channel in the cylinder head of an internal combustion engine, which has a rounded cross section and one end of which is controlled by a lift valve, the channel profile being curved in this end region and the central longitudinal axis of which essentially coincides with the longitudinal axis of the lift valve, characterized in that in the Larger radius of curvature, flow-outer channel wall of the curvature section ( 12 b) a groove-shaped recess ( 24 ) is arranged, which extends by at least 90 °, in particular by about 180 ° around the longitudinal axis of the channel ( 11 ) and transversely to the direction of flow. 2. Gaswechselkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) in unmittelbarer Nähe eines in dem Endbereich (12b) eingesetzten Ventilsitzringes (16) vorgesehen ist.2. Gas exchange duct according to claim 1, characterized in that the recess ( 24 ) is provided in the immediate vicinity of a valve seat ring ( 16 ) used in the end region ( 12 b). 3. Gaswechselkanal nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (26, 28) der Vertiefung (24) V-förmig zueinander geneigt sind.3. Gas exchange channel according to one of claims 1 and 2, characterized in that the flanks ( 26, 28 ) of the recess ( 24 ) are inclined to one another in a V-shape. 4. Gaswechselkanal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der Flanken (26, 28) in einen Nutgrund und in die angrenzende Kanalwand gerundet sind.4. Gas exchange channel according to claim 3, characterized in that the transitions of the flanks ( 26, 28 ) are rounded in a groove base and in the adjacent channel wall. 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.5. Gas exchange channel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the depth t of the recess ( 24 ) is decreasing in the circumferential direction from its central region to its end regions. 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.6. Gas exchange channel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the depth t of the recess ( 24 ) in the central region about 1/20 to 1/5 and the average width b about 1/10 to 1/4 of the diameter of the gas exchange channel ( 12 ) is.
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