Auslasskanal für den Zylinder einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Der obere Teil des Zylinders einer Brennkraftmaschine ist mit einem Auslaßkanal (10) versehen, durch den sich der Ventilstößel (24) eines Auslaßventils (20) erstreckt, das die Einlaßöffnung des Auslaßkanals (10) gegenüber dem Zylinder abdichtet. Der Auslaßkanal (10) weist einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Vor und hinter dem Ventilstößel befindet sich ein in den Auslaßkanal sich erstreckender Strömungsteiler (36, 40), der für eine annähernd laminare Strömung des austretenden Gases im Bereich der Durchdringung des Ventilstößels (24) sorgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Auslaßkanal für den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem unteren Kanalteil, der gegenüber dem oberen Ende des Zylinders mittels eines Ventils abdichtbar ist, dessen Ventilstößel sich durch den Auslaßkanal erstreckt, wobei im Bereich der Durchdringungsstelle der Ventilstößel von einer kreisförmigen Wand umgeben ist, die sich rechtwinklig zum Ventilstößel erstreckt, von der aus der als Strömungsteiler ausgebildete Wulst mit konvexem Querschnitt sich in Richtung der Auslaßöffnung des Auslaßkanals erstreckt und allmählich abnimmt.

[0002] Es ist bereits ein Auslaßkanal für den Zylinder einer Brennkraftmaschine der eingangs aufgeführten Gattung bekannt (US-PS 4 228 653), dessen Querschnitt sich über die gesamte Länge des Auslaßkanals ständig verändert. Im mittleren Bereich des Auslaßkanals, in dem die Durchdringung zur Aufnahme des Ventilstößels vorgesehen ist, befinden sich zwei gegenüberliegende konvexe Erhebungen, die zu einer Querschnittsverminderung des Auslaßkanals in diesem Bereich führen. Der in der oberen Wand des Auslaßkanals vorgesehene konvex ausgebildete Teil geht in eine ebene Oberfläche über, die in etwa rechtwinklig zur Achse des Ventilstößels verläuft. An diese Wand schließt sich eine parallel zur Achse des Ventilstößels verlaufende Wand an, die in den konkaven Teil des Eingangsteils des Auslaßkanals übergeht. Hierdurch tritt im Bereich des in den Auslaßkanal eintretenden Stößels eine erhebliche Verwirbelung des Strömungsmittels auf, so daß eine Wirkungsgradverschlechterung der Brennkraftmaschine eintritt.

[0003] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Strömungskanal derart auszubilden, daß die Strömungsverluste, insbesondere im Bereich des Ventilstößels, klein gehalten werden können. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß neben dem ersten konvexen Strömungsteiler sich von der Wand in Richtung der Einlaßöffnung des Auslaßkanals ein zweiter konvex ausgebildeter Strömungsteiler erstreckt, dessen Querschnitt sich in Richtung der Einlaßöffnung allmählich verringert, wobei die den Strömungsteilern gegenüberliegende Wand im Querschnitt durchgehend konkav ausgebildet ist. Durch die vorteilhafte Ausbildung und Anordnung des Auslaßkanals in Verbindung mit den beiden sich in den Auslaßkanal erstreckenden Strömungsteilern wird eine einwandfreie Strömungsführung des Strömungsmittels gewährleistet, so daß die Verluste infolge der Aufteilung der beiden Gasströme durch das Ventil und die Strömungsteiler sehr klein gehalten werden können. Eine günstige Strömungsführung des Strömungsmittels erhält man auch dadurch, daß der Querschnitt des dem Strömungsteiler gegenüberliegenden Teils des Auslaßkanals kreisförmig ist. Somit wird über die gesamte Länge des Auslaßkanals eine einwandfreie Strömung des Strömungsmittels erreicht. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die beiden Strömungsteiler durch einen dreieckförmigen Einschnitt unterteilt sind, der durch die eine rechtwinklig zur Achse des Ventilstößels verlaufende Wand und eine daran anschließende, parallel zur Längsachse des Ventilstößels verlaufende Wand gebildet ist, und daß eine jede Mittellinie der beiden konvex ausgebildeten Strömungsteiler in etwa auf je einem Kreisbogen verläuft, wobei beide Kreisbögen ebenfalls durch einen Kreisbogen verbunden sind.

[0004] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Auslaßkanal einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 - 8 verschiedene Querschnitte entlang den Linien 2 - 2 bis 8 - 8 gemäß

[0005] In der Zeichnung ist mit 10 ein Auslaßkanal einer in der Zeichnung nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine bezeichnet, der einen unteren Kanalteil 12 aufweist, der mit dem oberen Ende eines Zylinders 14 der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und der zur Aufnahme eines Ventilsitzes 16 dient. Der Auslaßkanal 10 weist ferner einen oberen Kanalteil bzw. Auslaßteil 18 auf, der, wie aus Fig. 8 hervorgeht, einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Ein Auslaßventil 20, das aus einem Ventilteller 22 und einem Ventilstößel 24 besteht, ist in einer zylindrischen als Bohrung ausgebildeten Ventilführung 26 oszillierend gelagert. Der Ventilteller 22 dichtet den unteren Durchlaßquerschnitt des Kanalteils 12 in der Stellung gemäß Fig. 1 ab.

[0006] Der untere Kanalteil 12 sowie der obere Kanalteil 18 sind über einen Zwischenkanalteil 28 miteinander verbunden. Der Zwischenkanalteil 28 besteht aus einer oberen Kanalwand 30 und einer unteren Kanalwand 32. Die Zuordnung und Ausbildung der gegenüberliegenden Kanalwände 30 und 32 ist aus den einzelnen Querschnittdarstellungen in den Figuren 2 bis 8 wiedergegeben. Die untere Kanalwand 32 ist über die gesamte Länge im Querschnitt konkav ausgebildet. Der Ventilstößel 24 erstreckt sich durch die obere Kanalwand 30 und wird im Bereich der Durchdringungsstelle von einem Wulst bzw. einer Stirnfläche 34 umgeben, der in etwa rechtwinklig zur Achse des Ventilstößels 24 verläuft. Im Bereich des Wulstes 34 ist die obere Kanalwand 30 konvex ausgebildet, so daß ein nasenförmiger Teil 30 sich in den Auslaßkanal 10 erstreckt. Durch die sich durch den nasenförmigen Teil 36 bzw. den Wulst 34 erstreckende Bohrung zur Aufnahme des Ventilstößels 24 bildet sich eine vertikal verlaufende Wand 38, die sich parallel zur Achse des Ventilstößels 24 erstreckt.

[0007] Die obere Kanalwand 30, die höchste Erhebung des nasenförmigen Teils 36, befindet sich im Bereich des Ventilstößels 24 und somit des Wulstes 34. Der Querschnitt des nasenförmigen Teils 36 nimmt in Richtung des unteren Kanalteils 12 allmählich ab und bildet somit einen Strömungsteiler für das in den Auslaßkanal eintretende Strömungsmittel. Der Querschnitt des Wulstes 34 und des hierdurch gebildeten nasenförmigen Teils 40 nimmt ebenfalls hinter dem Ventilstößel 24 in Richtung des Auslaßteiles 18 allmählich ab und bildet einen zweiten Strömungsteiler für das Strömungsmittel. Die stromaufwärts und stromabwärts liegenden Strömungsteiler bzw. nasenförmigen Teile 36 und 40 dienen zur Aufteilung des Strömungsmittels im Bereich des Ventilstößels 24, um somit die Turbulenzen innerhalb des Auslaßkanals 10 zu verringern und einen annähernd laminaren Strömungsfluß zu gewährleisten. Die nasenförmigen Teile bzw. Strömungsteiler 36 und 40 verursachen ferner eine Querschnittsverminderung des Auslaßkanals 10 im Bereich des Wulstes 34 bzw. des Ventilstößels 24. Hierdurch werden ebenfalls Strömungsverluste vermindert. Die besondere Formgebung des Auslaßkanals 10 dient zur Verbesserung des Strömungsmittelflusses. Der Auslaßkanal 10 kann entweder im Gußteil des Zylinderkopfes bzw. Zylinderblockes oder in einem Einsteckteil, der beispielsweise aus Nichtmetall oder Keramik hergestellt ist, vorgesehen werden.

Ansprüche

1. Auslaßkanal (10) für den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem unteren Kanalteil (12), der gegenüber dem oberen Ende des Zylinders mittels eines Ventils (20) abdichtbar ist, dessen Ventilstößel (24) sich durch den Auslaßkanal erstreckt, wobei im Bereich der Durchdringungsstelle der Ventilstößel von einer kreisförmigen Wand umgeben ist, die sich rechtwinklig zum Ventilstößel erstreckt, von der aus der als Strömungsteiler ausgebildete Wulst (34) mit konvexem Querschnitt sich in Richtung der Auslaßöffnung des Auslaßkanals erstreckt und allmählich abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten konvexen Strömungsteiler (40) sich von der Wand in Richtung der Einlaßöffnung des Auslaßkanals ein zweiter konvex ausgebildeter Strömungsteiler (36) erstreckt, dessen Querschnitt sich in Richtung der Einlaßöffnung allmählich verringert, wobei die den Strömungsteilern (36, 40) gegenüberliegende Wand im Querschnitt durchgehend konkav ausgebildet ist.

2. Auslaßkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsteiler (36, 40) durch einen dreieckförmigen Einschnitt unterteilt sind, der durch die eine rechtwinklig zur Achse des Ventilstößels (24) verlaufende Wand und eine daran anschließende, parallel zur Längsachse des Ventilstößels (24) verlaufende Wand (38) gebildet ist.

3. Auslaßkanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine jede Mittellinie der beiden konvex ausgebildeten Strömungsteiler (36, 40) in etwa auf je einem Kreisbogen verläuft, wobei beide Kreisbögen ebenfalls durch einen Kreisbogen verbunden sind.

Zeichnung