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EP0136420A1 - Exhaust conduit for the cylinder of an internal combustion engine - Google Patents

Exhaust conduit for the cylinder of an internal combustion engine Download PDF

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EP0136420A1
EP0136420A1 EP84108092A EP84108092A EP0136420A1 EP 0136420 A1 EP0136420 A1 EP 0136420A1 EP 84108092 A EP84108092 A EP 84108092A EP 84108092 A EP84108092 A EP 84108092A EP 0136420 A1 EP0136420 A1 EP 0136420A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
extends
wall
cylinder
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP84108092A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Albert Louis Humke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP0136420A1 publication Critical patent/EP0136420A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4264—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of exhaust channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis

Definitions

  • the invention relates to an outlet channel for the cylinder of an internal combustion engine with a lower channel part which can be sealed off from the upper end of the cylinder by means of a valve whose valve tappet extends through the outlet channel, the valve tappet being surrounded by a circular wall in the region of the penetration point is, which extends at right angles to the valve lifter, from which the bead formed as a flow divider with a convex cross section extends in the direction of the outlet opening of the outlet channel and gradually decreases.
  • the object of the invention is to design the flow channel in such a way that the flow losses, in particular in the region of the valve tappet, can be kept small.
  • a second convex flow divider extends from the wall in the direction of the inlet opening of the outlet duct, the cross section of which gradually decreases in the direction of the inlet opening, the wall opposite the flow dividers being continuously concave in cross section. Due to the advantageous design and arrangement of the outlet channel in connection with the two flow dividers extending into the outlet channel, proper flow guidance of the fluid is ensured, so that the losses due to the division of the two gas streams through the valve and the flow dividers can be kept very small.
  • the two flow dividers are divided by a triangular incision, which is formed by a wall running perpendicular to the axis of the valve lifter and an adjoining wall running parallel to the longitudinal axis of the valve lifter, and each The center line of the two convex flow dividers runs approximately on a circular arc, both circular arcs also being connected by a circular arc.
  • 10 denotes an exhaust port of an internal combustion engine, not shown in the drawing, which has a lower channel part 12 which is connected to the upper end of a cylinder 14 of the internal combustion engine and which serves to receive a valve seat 16.
  • the outlet channel 10 also has an upper channel part or outlet part 18 which, as can be seen in FIG. 8, has a circular cross section.
  • the valve plate 22 seals the lower passage cross section of the channel part 12 in the position according to FIG. 1.
  • the lower channel part 12 and the upper channel part 18 are connected to one another via an intermediate channel part 28.
  • the intermediate channel part 28 consists of an upper channel wall 30 and a lower channel wall 32.
  • the assignment and design of the opposite channel walls 30 and 32 is shown in the individual cross-sectional views in FIGS. 2 to 8.
  • the lower channel wall 32 is concave in cross section over the entire length.
  • the valve tappet 24 extends through the upper channel wall 30 and is surrounded in the area of the penetration point by a bead or an end face 34 which extends approximately at right angles to the axis of the valve tappet 24.
  • the upper channel wall 30 is convex, so that a nose-shaped part 30 extends into the outlet channel 10.
  • a vertical wall 38, which extends parallel to the axis of the valve tappet 24, is formed by the bore extending through the nose-shaped part 36 or the bead 34 for receiving the valve tappet 24.
  • the upper channel wall 30, the highest elevation of the nose-shaped part 36 is located in the region of the valve tappet 24 and thus of the bead 34.
  • the cross section of the nose-shaped part 36 gradually decreases in the direction of the lower channel part 12 and thus forms a flow divider for the fluid entering the outlet channel.
  • the upstream and downstream flow dividers or nose-shaped parts 36 and 40 serve to divide the fluid in the area of the valve tappet 24 in order to reduce the turbulence within the outlet channel 10 and to ensure an almost laminar flow of the flow.
  • the nose-shaped parts or flow dividers 36 and 40 also cause a reduction in the cross section of the outlet channel 10 in the region of the bead 34 and the valve tappet 24. This also reduces flow losses.
  • the special shape of the outlet channel 10 serves to improve the fluid flow.
  • the outlet duct 10 can either be provided in the cast part of the cylinder head or cylinder block or in an insert part which is made, for example, of non-metal or ceramic.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Der obere Teil das Zylinders einer Brennkraftmaschine ist mit einem Auslaßkanal (10) versehen, durch den sich der Ventilstößel (24) eines Auslaßventils (20) erstreckt, das die Einlaßöffnung das 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.The upper part of the cylinder of an internal combustion engine is provided with an exhaust port (10) through which the valve stem (24) of an exhaust valve (20) extends, which seals the intake port of the exhaust port (10) against the cylinder. The outlet channel (10) has an essentially circular cross section. In front of and behind the valve tappet there is a flow divider (36, 40) which extends into the outlet channel and which ensures an almost laminar flow of the escaping gas in the region of the penetration of the valve tappet (24).

Description

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.The invention relates to an outlet channel for the cylinder of an internal combustion engine with a lower channel part which can be sealed off from the upper end of the cylinder by means of a valve whose valve tappet extends through the outlet channel, the valve tappet being surrounded by a circular wall in the region of the penetration point is, which extends at right angles to the valve lifter, from which the bead formed as a flow divider with a convex cross section extends in the direction of the outlet opening of the outlet channel and gradually decreases.

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.An exhaust port for the cylinder of an internal combustion engine of the type mentioned at the beginning is already known (US Pat. No. 4,228,653), the cross section of which continuously changes over the entire length of the exhaust port. In the central area of the outlet channel, in which the penetration for receiving the valve tappet is provided, there are two opposite convex elevations which lead to a reduction in the cross section of the outlet channel in this area. The convex part provided in the upper wall of the outlet channel merges into a flat surface which is approximately at right angles to the axis of the valve lifter. This wall is followed by a wall running parallel to the axis of the valve lifter, which merges into the concave part of the inlet part of the outlet channel. As a result, a considerable turbulence of the fluid occurs in the area of the tappet entering the outlet channel, so that the efficiency of the internal combustion engine deteriorates.

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.In contrast, the object of the invention is to design the flow channel in such a way that the flow losses, in particular in the region of the valve tappet, can be kept small. This task has been solved that, in addition to the first convex flow divider, a second convex flow divider extends from the wall in the direction of the inlet opening of the outlet duct, the cross section of which gradually decreases in the direction of the inlet opening, the wall opposite the flow dividers being continuously concave in cross section. Due to the advantageous design and arrangement of the outlet channel in connection with the two flow dividers extending into the outlet channel, proper flow guidance of the fluid is ensured, so that the losses due to the division of the two gas streams through the valve and the flow dividers can be kept very small. A favorable flow guidance of the fluid is also obtained in that the cross section of the part of the outlet channel opposite the flow divider is circular. A perfect flow of the fluid is thus achieved over the entire length of the outlet channel. In a further embodiment of the invention, it is advantageous that the two flow dividers are divided by a triangular incision, which is formed by a wall running perpendicular to the axis of the valve lifter and an adjoining wall running parallel to the longitudinal axis of the valve lifter, and each The center line of the two convex flow dividers runs approximately on a circular arc, both circular arcs also being connected by a circular arc.

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
The invention is explained in more detail below with the aid of drawings which illustrate only one embodiment. It shows:
  • 1 shows a longitudinal section through the outlet duct of an internal combustion engine,
  • Fig. 2-8 different cross sections along lines 2 - 2 to 8 - 8 according to

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.In the drawing, 10 denotes an exhaust port of an internal combustion engine, not shown in the drawing, which has a lower channel part 12 which is connected to the upper end of a cylinder 14 of the internal combustion engine and which serves to receive a valve seat 16. The outlet channel 10 also has an upper channel part or outlet part 18 which, as can be seen in FIG. 8, has a circular cross section. An outlet valve 20, which consists of a valve plate 22 and a valve tappet 24, is mounted in an oscillating manner in a cylindrical valve guide 26 designed as a bore. The valve plate 22 seals the lower passage cross section of the channel part 12 in the position according to FIG. 1.

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.The lower channel part 12 and the upper channel part 18 are connected to one another via an intermediate channel part 28. The intermediate channel part 28 consists of an upper channel wall 30 and a lower channel wall 32. The assignment and design of the opposite channel walls 30 and 32 is shown in the individual cross-sectional views in FIGS. 2 to 8. The lower channel wall 32 is concave in cross section over the entire length. The valve tappet 24 extends through the upper channel wall 30 and is surrounded in the area of the penetration point by a bead or an end face 34 which extends approximately at right angles to the axis of the valve tappet 24. In the region of the bead 34, the upper channel wall 30 is convex, so that a nose-shaped part 30 extends into the outlet channel 10. A vertical wall 38, which extends parallel to the axis of the valve tappet 24, is formed by the bore extending through the nose-shaped part 36 or the bead 34 for receiving the valve tappet 24.

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.The upper channel wall 30, the highest elevation of the nose-shaped part 36, is located in the region of the valve tappet 24 and thus of the bead 34. The cross section of the nose-shaped part 36 gradually decreases in the direction of the lower channel part 12 and thus forms a flow divider for the fluid entering the outlet channel. The cross section of the bead 34 and the nose-shaped part 40 formed thereby also gradually decreases behind the valve lifter 24 in the direction of the outlet part 18 and forms a second flow divider for the fluid. The upstream and downstream flow dividers or nose-shaped parts 36 and 40 serve to divide the fluid in the area of the valve tappet 24 in order to reduce the turbulence within the outlet channel 10 and to ensure an almost laminar flow of the flow. The nose-shaped parts or flow dividers 36 and 40 also cause a reduction in the cross section of the outlet channel 10 in the region of the bead 34 and the valve tappet 24. This also reduces flow losses. The special shape of the outlet channel 10 serves to improve the fluid flow. The outlet duct 10 can either be provided in the cast part of the cylinder head or cylinder block or in an insert part which is made, for example, of non-metal or ceramic.

Claims (3)

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.1. exhaust port (10) for the cylinder of an internal combustion engine with a lower channel part (12) which can be sealed relative to the upper end of the cylinder by means of a valve (20), the valve lifter (24) of which extends through the exhaust port, in the area of Penetration point of the valve tappet is surrounded by a circular wall which extends at right angles to the valve tappet, from which the bead (34) with a convex cross section, which is designed as a flow divider, extends and gradually decreases in the direction of the outlet opening of the outlet channel, characterized in that in addition to the first convex flow divider (40) extends from the wall in the direction of the inlet opening of the outlet channel, a second convex flow divider (36), the cross section of which gradually decreases in the direction of the inlet opening, the wall opposite the flow dividers (36, 40) being concave in cross section throughout is trained. 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.2. Outlet duct according to claim 1, characterized in that the two flow dividers (36, 40) are divided by a triangular incision through which a perpendicular to the axis of the valve lifter (24) and a subsequent wall parallel to the longitudinal axis of the valve lifter (24) extending wall (38) is formed. 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.3. outlet duct according to claim 1 or 2, characterized in that each center line of the two convex flow dividers (36, 40) extends approximately on an arc each, both arcs are also connected by an arc.
EP84108092A 1983-08-08 1984-07-11 Exhaust conduit for the cylinder of an internal combustion engine Withdrawn EP0136420A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publication Number Publication Date
EP0136420A1 true EP0136420A1 (en) 1985-04-10

Family

ID=24074599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP84108092A Withdrawn EP0136420A1 (en) 1983-08-08 1984-07-11 Exhaust conduit for the cylinder of an internal combustion engine

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4537028A (en)
EP (1) EP0136420A1 (en)
JP (1) JPS6053649A (en)
AU (1) AU561788B2 (en)
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