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Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf
mit außermittig angeordnetem Einlaßventil und mit einer eine kreisende Strömung
im Arbeitszylinder hervorrufenden Ausbildung des Einlaßkanals nach Patentanmeldung
M 23978 1 a/46 cl. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf die weitere
Ausgestaltung der einem solchen Einlaßkanal zugeordneten Ventilführung Zweck der
Zusatzerfindung ist es, dieVentilführung so auszubilden, daß der im Einlaßkanal
erzeugte Drall in Anpassung an die motorischen Gegebenheiten, z. B. beim Kaltstart,
in noch stärkerem Maße als bei der Ausführung nach der Hauptpatentanmeldung beliebig
veränderbar ist.
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In der Hauptpatentanmeidung ist ein Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf
mit einer eine kreisende Strömung im Arbeitszylinder hervorrufenden Ausbildung des
Einlaßkanals beschrieben, welche darin besteht, daß dieser Kanal aus einer Richtung
in den Raum über dem Einlaßventil einmündet, welche zur Richtung eines den Ventilteller
in der Ventileinlaßebene tangierenden Zylinderradius senkrecht steht; der sich an
den Einlaßkanal anschließende Strömungsraum über dem Ventil besteht dabei aus zwei
kanalartigen Ästen unterschiedlichen Volumens, die in zueinander entgegengesetzten
Richtungen um die Ventilachse herumgeführt sind und imDurchsatzquerschnitt sich
nach dem Ventilsatz hin verjüngend am tiefsten Punkt ihrer oberen Kanalabdeckung
ineinander übergehen.
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Durch diese Maßnahmen werden optimale Strömungsverhältnisse sowohl
für die Drallerzeugung im Einlaßkanal als auch für die Füllung im Arbeitszylinder
erreicht.
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In der Hauptpatentanmeldung ist weiterhin auch bereits dargelegt worden,
daß eine Regelung des im Zylinder erzeugten Dralles zur Anpassung an gewisse niotorische
Erfordernisse wünschenswert ist. So können z. B. für verschiedene Drehzahl- und
Belastungszustände einer Maschine jeweils andere Drallwerte zu optimalem motorischern
Verhalten führen; andererseits hat sich z. B. bei kompressionsgezündeten Verbrennungskraftmaschinen
mit direkter Einspritzung und mit Verbrennungsverfahren, die einen hohen Drall der
Luftfüllung verwenden, eine möglichst weitgehende Herabsetzung des Dralles zur Erzielung
eines guten Startverhaltens auch bei niedrigen Temperaturen als zweckmäßig erwiesen.
Hierdurch können, unter vorübergehendern Verzicht auf die durch einen hohen Drall
erzielbaren Vorteile während des Startvorganges, gute Starteigenschaften wie bei
einer über.-haupt ohne wesentlichen Drall arbeitenden Dieselniaschine mit direkter
Strahleinspritzung erreicht werden. Insoweit zur Drallerzeugung sogenannte Schirmventile
verwendet werden, sind Anordnungen DipL-Ing. Wolfgang Vogel, Starüberg, und Martin
Krivanek, Nürnberg, sind als Erfinder genannt worden bekannt, die eine willkürliche
Regelung des im Zylin.# der erzeugten Dralles durch Verdrehen des Schirmes um die
Ventilachse gestatten. Anders ist dies bei Drallkanälen.
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In der Hauptpatentanmeldung ist hierzu nur ausgeführt, daß der im
Einlaßkanal erzeugte Drall auch dadurch den motorischen Gegebenheiten in bestimmtem
Ausmaße angepaßt werden kann, daß die Ventilführung an ihrem unteren dem Ventilteller
zugekehrten Ende unsymmetrisch, z. B. abgeschrägt, ausgebildet und verdrehbar angeordnet
ist; das unsymmetrische Endstück kann dabei auch als besonderes Element an die Ventilführung
aufgesetzt und für sich allein verdrehbar sein. Diese Art Unsymmetriegestaltung
zeigt jedoch keine sehr große Regelwirkung, und weitere Untersuchungen haben ergeben,
daß durch Vergrößerung der Unsymmetrie am Ende der Ventilführung die Regelbarkeit
des Dralleffektes erheblich verbessert werden kann.
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Das Wesen der Erfindung, welche nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand
der Patentanmeldung M 23978 1 a/46 cl zu verstehen ist, besteht demgemäß
darin, daß der Unsymmetrieteil am unteren Ende der Ventilführung als eine an den
Ventilführungsendquerschnitt
angesetzte bzw. darüber hinaus verlängerte
Schrägleitfläche ausgebildet ist, die in ihrer unwirksamen oderBetriebsstellung,
wo derDrall unbehindert bleiben soll, sich eng an die Einlaßkanalwand anlehnt und
die bei Verdrehung in ihre wirksame, d, h. drallbehindernde Stellung sich
quer durch den Strömungsraum schräg nach unten bis angenähert zum Ventilsitz hin
erstreckt. Die Schrägleitfläche ist dabei nach weiteren Merkmalen der Zusatzerfindung
entweder als mit der Ventilführung aus einem Stück gearbeitetes oder an dieser besonders
befestigtes Leitblech angeordnet. Die Breite der Schrägleitfläche entspricht zweckmäßig
etwa dem Ventilführungsdurchmesser; sie kann aber auch größer als der Ventildurchmesser
bemessen sein.
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Dadurch, daß die bei der Hatiptpatentanmeldung nur den Ventilfährungsquerschnitt
erfassende Schrägleitfläche nunmehr verlängert je nach ihrer Verdrehlage
sich entweder eng an die Einlaßkanalwand anlehnt oder quer durch den Einlaßströmungsraum
nach dem Ventilsitz hin gerichtet steht, kann die Strömung vom Einlaßkanal zum Zylinder
entweder ungestört belassen bleiben oder im Sinne einer Drallbehinderung bzw. Drallauflösung
erheblich beeinflußt werden. Die letztere, d. h. drallbehindernde Regeleinstellung
ist dabei insbesondere für den Kaltstart von solchen Brennkraftmaschinen von Bedeutung,
die mit nahezu ausschließlicher Verdampfung des Kraftstoffes an der Brennraumwand
vor seiner Vermischung mit der Luft arbeiten.
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Es versteht sich, daß man die Regeleinstellung der Schrägleitfläche
an der Ventilführung auch automatisieren kann, was z. B. über mit der Ventilführung
gekoppelte (nicht weiter gezeigte) Regelgestänge möglich ist oder auch hydraulisch
bzw. elektrisch durchgeführt werden kann, wobei die Regelimpulse in bekannter Weise
von beliebig gewählten Impulsquellen, z. B. der Kaltstarttemperatur od. dgl., hergeleitet
werden.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Einlaßkanal
in der geometrischen Anordnung etwa wie in Fig. 6
der Hauptpatentanmeldung
mit Aufblick auf die Einlaßventilöffnung und den nur angedeuteten Arbeitszylinder,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 1 in Blickrichtung
der eingezeichneten Pfeile. Für bereits im Hauptpatent vorkommende Teile sind die
gleichen Bezugsziffern wie dort verwendet. In der Darstellung ist 1 der Arbeitszylinder
der Brennkraftmaschine, über dem im Zylinderkopf das außerhalb der Zylindermitte
liegende Einlaßventil 2 angeordnet ist. In den Raum über dem Einlaßventil 2 mündet
der Einlaßkanal 3 derart richtungsbestimmt ein, wie dies in der Hauptpatentanmeldung
näher beschrieben ist. Mit 14 ist die Ventilkanzel bezeichnet, in der die Ventilführung
22 eingesetzt ist. An der von der 'Ventilkanzel 14 zum Ventilsitz 24 verlaufenden
Wandungskontur be:findet sich der geneigte Deckenabschnitt 19, welcher gemäß
der Hauptpatentanmeldung im Bereich der tiefsten Absenkung des Einlaßkanals
3 liegt.
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Erfindungsgemäß ist nun am unteren dem Einlaßventil 2 zugekehrten
Ende der Ventilführung 22 in Fortsetzung der dort beispielsweise vorgesehenen abgeschräzten
Endfläche 27 eine daran angesetzte bzw. darüber hinaus verlängerte Schrägleitfläche
28 vorgesehen, die in ihrer unwirksamen, d. h. den -Drall im Einlaßkanal
unbeeinflußt lassenden Einstellung, wie unter 28' dargestellt, sich eng an den geneigten
Deckenabschnitt 19 der Einlaßkanalwandung anlegt, während sie in ihrer wirksamen,
d. h. den Drall behindernden oder auflösenden Einstellung 28 quer
durch den Strömungsrauni schräg nach unten bis angenähert zum Ventilsitz 24 hin
verläuft. Die Breite der Schrägleitfläche 28 kann dabei, wie dargestellt,
gleich dem Durchmesser der Ventilführung 22 oder auch größer als diese bemessen
sein. Die Leitfläche 28 kann weiterhin konstruktiv als Leitblech entweder zusammen
mit der Ventilführung 22 aus einem Stück gearbeitet oder an dieser besonders, z.
B. durch Schweißen od. dgl., befestigt sein; diese letztere Ausführung ist nur dann
möglich, wenn die Ventilführung selbst drehbar angeordnet ist. Ist dagegen die Ventilführung
in der Ventilkanzel fest eingesetzt, dann wird zweckmäßig das Leitblech
28 auf einem besonderen, an der Ventilführung 22 drehbar aufgesetzten Element
angeordnet, wie letzteres bereits in der Hauptpatentanmeldung mit Bezug auf ein
abgeschrägtes Ventilführungsende ohne verlängerte Endleitfläche beschrieben ist.
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Durch Verdrehen der Leitfläche 28 um die Ventilachse ist es
nunmehr möglich, die Strömungsverteilung im Ventilspalt in der Weise zu beeinflussen,
wie dies im vorausgehenden bereits angedeutet wurde. So wird bei einer Einstellung
der Leitfläche, wie unter 28 gezeigt, eine besonders starke Herabsetzung
des Dralles eintreten, wie dies insbesondere für den Kaltstart bestimmter Brennkraftmaschinen
erwünscht ist. Umgekehrt wird bei der unter 28' gezeigten Einstellung der
Schrägleitfläche der Drall im Einlaßkanal im wesentlichen unbeeinflußt bleiben.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist demnach in konstruktiv einfacher
Weise eine Möglichkeit geschaffen, den im Arbeitszylinder erzeugten Drall den besonderen
Betriebserfordernissen der Maschine weitgehend anpassen zu können.
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Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Brennkraftmaschinen,
bei denen die Drallerzeugung im Einlaßkanal bzw Arbeitszylinder für die Gemischbildung
eine Rolle spielt.