AT508073B1

AT508073B1 - Zylinderkopf

Info

Publication number: AT508073B1
Application number: AT0044110A
Authority: AT
Inventors: Reinhard Dipl Ing Glanz; Markus Dipl Ing Fh Schwarzl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-15
Also published as: AT508073A2; WO2011113742A1; AT508073A3

Description

österreichisches Patentamt AT508 073 B1 2011-09-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlasskanalanordnung mit zumindest zwei Einlassöffnungen pro Zylinder, von denen die zweite Einlassöffnung von einer seitlichen Einlassflanschfläche weiter entfernt ist als die erste Einlassöffnung, wobei eine durch die Mitten der Einlassöffnungen gelegte Gerade sowohl zu einer durch die Zylinderachsen aufgespannten Längsebene, als auch zu einer normal auf diese angeordneten Querebene einen Winkel zwischen etwa 30° und 60°, insbesondere 45° aufspannt, und wobei zur ersten Einlassöffnung ein erster Einlasskanal und zur zweiten Einlassöffnung ein vorzugsweise als Tangentialkanal ausgebildeter zweiter Einlasskanal führt und die beiden Einlasskanäle bereits außerhalb des Zylinderbereiches durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, wobei der erste Einlasskanal als Spiralkanal ausgebildet ist, wobei ein Bezugswinkel zwischen etwa 230° und 280° beträgt, und wobei der Bezugswinkel in Richtung einer Drallströmung im Zylinder definiert ist zwischen einer die Mitte der ersten Einlassöffnung und die Zylindermitte verbindenden Bezugsgeraden einerseits und einem einen ersten Eintrittsquerschnitt des ersten Einlasskanals in einen Ventilraum festlegenden, von der Mitte der ersten Einlassöffnung ausgehenden Radius andererseits.

[0002] Aus der AT 402 433 B ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit je zwei hängend angeordneten Einlass- und Auslassventilen für jeden Zylinder bekannt, von denen jeweils ein Einlass- und ein Auslassventil bezüglich der Zylinderachse einander gegenüberliegen und die durch die Achsen der gegenüberliegenden Ventile gelegten Ebenen zueinander einen Winkel von 90° einschließen. Der zum ersten Einlassventil führende Spiralkanal und der zum zweiten Einlassventil führende Tangentialkanal vereinigen sich zu einem einzigen Kanal, der von derselben Seitenwand des Zylinderkopfes ausgeht. Der Spiralkanal ist dabei als sogenannter offener Kanal ausgebildet, wobei außerhalb des Zylinderbereiches keine Trennwand zwischen dem Spiralkanal und dem Tangentialkanal vorgesehen ist. Dies hat den Nachteil, dass die Festigkeit des Zylinderkopfes vermindert wird.

[0003] Die AT 004 876 U1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit zwei Einlasskanälen pro Zylinder, welche über Einlassöffnungen in einen Brennraum münden, wobei ein erster Einlasskanal als Spiralkanal ausgebildet ist, der einen Bezugswinkel größer als etwa 230° aufweist, welcher Bezugswinkel in Richtung einer Drallströmung im Zylinder definiert ist zwischen einer Ventilmittelpunkt und Zylindermittelpunkt verbindenden Geraden einerseits und einem einen ersten Eintrittsquerschnitt des ersten Einlasskanals in einen Ventilraum festlegenden, vom Ventilmittelpunkt ausgehenden Radius andererseits. Ein derartiger Kanal wird auch als atypischer Spiralkanal bezeichnet.

[0004] Die WO 79/00707 zeigt einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zwei zu jeweils einer Einlassöffnung führenden Einlasskanälen, welche bereits außerhalb des Zylinderbereiches durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Die Einlasskanalanordnung weist ein um etwa 45° verdrehtes Ventilbild auf. Der erste Einlasskanal ist nicht drallerzeugend ausgebildet. Eine ähnliche Einlasskanalanordnung ist auch aus der DE 38 36 550 A1 bekannt.

[0005] Aus der DE 38 28 742 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Einlassventilen und Abgasrückführung bekannt, wobei pro Zylinder zwei Einlassöffnungen vorgesehen sind. Ein in einer die Zylindermitte beinhaltenden Querebene des Zylinderkopfes angeordneter erster Einlasskanal ist als Spiralkanal ausgebildet.

[0006] Bekannte Einlasskanalanordnungen haben den Nachteil, dass entweder durch die fehlende Trennwand zwischen den Einlasskanälen die Zylinderkopffestigkeit vermindert wird, und/oder dass ein erhöhter konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand für die Kraftstoffzuführung zu einer mittigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung nötig wird.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einlasskanalanordnung vorzuschlagen, welche eine einfache Gestaltung des Kraftstoffzuführ-kanals ermöglicht, ohne die Festigkeit des Zylinderkopfes zu vermindern. Gleichzeitig soll eine hohe Ladungsbewegung im Zylinder ermöglicht werden. 1 /4 österreichisches Patentamt AT508 073 B1 2011-09-15 [0008] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass pro Zylinder ein zu einer mittigen Aufnahmebohrung für ein Kraftstoffeinspritzventil führender Kraftstoffversorgungskanal vorgesehen ist, welcher von einer seitlichen Anschlussfläche oder einem längs des Zylinderkopfes verlaufenden Common Rail ausgeht.

[0009] Eine hohe Festigkeit des Zylinderkopfes wird erreicht, wenn zwischen den beiden Ästen der Einlasskanäle eine möglichst lange Trennwand gestaltet werden kann.

[0010] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Einlasskanäle im Wesentlichen parallel zueinander, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Querebene des Zylinderkopfes, angeordnet sind.

[0011] Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsvariante der Erfindung sieht dabei vor, dass die Kraftstoffversorgungskanal mit der Längsebene einen Winkel zwischen etwa 45° und 70°, vorzugsweise etwa 65° einschließt. Der Kraftstoffversorgungskanal kann somit durch eine einfach herzustellende seitliche Bohrung realisiert werden und kollidiert auch bei tieferer Lage nicht mit dem Zulaufteil des ersten Einlasskanals.

[0012] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.

[0013] Die Figur zeigt schematisch einen Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder 2, wobei pro Zylinder 2 eine Einlasskanalanordnung 3 mit einem ersten Einlasskanal 4 und einem zweiten Einlasskanal 5 vorgesehen ist. Die beiden Einlasskanäle 4, 5 münden jeweils über eine erste bzw. zweite Einlassöffnung 6, 7 in den Zylinderraum 2a. Die Einlasskanalanordnung 3 geht von einer seitlichen Einlassflanschfläche 8 des Zylinderkopfes 1 aus.

[0014] Die Einlasskanalanordnung 3 weist ein verdrehtes Ventilbild auf. Eine durch die Mitten 6a, 7a der Einlassöffnungen 6, 7 verlaufende Gerade 9 ist im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel α von etwa 45° zur durch die Zylinderachse 10' verlaufenden Längsebene 11 geneigt. Der erste Einlasskanal 4 ist als atypischer Spiralkanal, der zweite Einlasskanal 5 zum Beispiel als Tangentialkanal ausgebildet. Wie aus der Figur hervorgeht, weist der erste Einlasskanal 4 einen charakteristischen Bezugswinkel φ auf, welcher in Richtung einer Drallströmung definiert ist zwischen einer die Mitte 6a und die Zylindermitte 10 verbindenden Geraden 12 einerseits und einem einen ersten Eintrittsquerschnitt 13 des ersten Einlasskanals 4 in den Ventilraum 14 festlegenden, von der Mitte 6a ausgehenden Radius 13 andererseits, gemessen in Drallrichtung.

[0015] Der Bezugswinkel φ beträgt zwischen 230° und 280°, im Ausführungsbeispiel etwa 270°.

[0016] Zwischen den beiden Einlasskanälen 4, 5 ist eine Trennwand 15 ausgebildet, wobei die Wandzunge 15a weit außerhalb des Bereiches des Zylinders 2, also zwischen der Einlassflanschfläche 8 und dem Zylinder 2, liegt. Die Einlasskanäle 4, 5 verlaufen zwischen der Wandzunge 15a und den Einlassöffnungen 6, 7 im Wesentlichen parallel zueinander, sowie im Wesentlichen parallel zu einer Querebene 16 des Zylinderkopfes 1.

[0017] Im Bereich der Zylindermitte 10 ist eine Aufnahmebohrung 17 für eine mittige Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen, wobei in die Aufnahmebohrung 17 ein Kraftstoffzuführkanal 18 einmündet, welcher von einer seitlichen Anschlussfläche bzw. von einem für alle Zylinder gemeinsamen Common Rail 19 ausgeht. Der Kraftstoffzuführkanal 18 ist durch eine Bohrung gebildet, welche mit der Längsebene 11 des Zylinderkopfes 1 einen Winkel ß von etwa 45° aufspannt.

[0018] Durch die beschriebene Anordnung der Einlasskanäle 4, 5 und die atypische Spiralkanalform kann der Kraftstoffversorgungskanal 18 mit geringem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand hergestellt werden. Die bereits außerhalb des Bereiches des Zylinders 2 beginnende Trennwand 15 trägt zur hohen Festigkeit des Zylinderkopfes 1 bei. Sowohl durch den als atypischer Spiralkanal gestalteten ersten Einlasskanal 4, als auch den beispielsweise durch einen Tangentialkanal, einen Neutralkanal oder einen Spiralkanal gebildeten zweiten Einlasskanal 5, wird im Zylinder 2 ein Drall um die Zylindermitte 10 erzeugt. 2/4

Claims

österreichisches Patentamt AT508 073B1 2011-09-15 Patentansprüche 1. Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlasskanalanordnung (3) mit zumindest zwei Einlassöffnungen (6, 7) pro Zylinder (2), von denen die zweite Einlassöffnung (7) von einer seitlichen Einlassflanschfläche (8) weiter entfernt ist als die erste Einlassöffnung (6), wobei eine durch die Mitten (6a, 7a) der Einlassöffnungen (6, 7) gelegte Gerade (9) sowohl zu einer durch die Zylinderachsen (10') aufgespannten Längsebene (11), als auch zu einer normal auf diese angeordneten Querebene (16) einen Winkel (a) zwischen etwa 30° und 60°, insbesondere 45° aufspannt, und wobei zur ersten Einlassöffnung (6) ein erster Einlasskanal (4) und zur zweiten Einlassöffnung (7) ein vorzugsweise als Tangentialkanal ausgebildeter zweiter Einlasskanal (5) führt und die beiden Einlasskanäle (4, 5) bereits außerhalb des Zylinderbereiches durch eine Trennwand (15) voneinander getrennt sind, wobei der erste Einlasskanal (6) als Spiralkanal ausgebildet ist, wobei ein Bezugswinkel (cp) zwischen etwa 230° und 280° beträgt, und wobei der Bezugswinkel (cp) in Richtung einer Drallströmung im Zylinder (2) definiert ist zwischen einer die Mitte (6a) der ersten Einlassöffnung (6) und die Zylindermitte (10) verbindenden Bezugsgeraden (12) einerseits und einem einen ersten Eintrittsquerschnitt des ersten Einlasskanals (4) in einen Ventilraum (14) festlegenden, von der Mitte (6a) der ersten Einlassöffnung (6) ausgehenden Radius (13) andererseits, dadurch gekennzeichnet, dass pro Zylinder (2) ein zu einer mittigen Aufnahmebohrung (17) für ein Kraftstoffeinspritzventil führender Kraftstoffversorgungskanal (18) vorgesehen ist, welcher von einer seitlichen Anschlussfläche oder einem längs des Zylinderkopfes verlaufenden Common Rail (19) ausgeht.
2. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (6a) der ersten Einlassöffnung (6) in einer die Zylindermitte (10) beinhaltenden Querebene (16) des Zylinderkopfes (1) und die Mitte (7a) der zweiten Einlassöffnung (7) in der Längsebene (11) angeordnet sind.
3. Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise durch eine Bohrung gebildete Kraftstoffversorgungskanal (18) mit der Längsebene (11) einen Winkel (ß) zwischen etwa 45° und 70°, vorzugsweise etwa 65° einschließt.
4. Zylinderkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden getrennten Einlasskanäle (4, 5) im Wesentlichen parallel, vorzugsweise auch im Wesentlichen parallel zu einer Querebene (16) des Zylinderkopfes (1), angeordnet sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4