DE1292444B - Ein- und Auslasskanaele im Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der Ein- und Auslaßkanäle im Zylinderkopf von Brennkraftmaschinen mit je zwei diametral gegenüberliegenden, V-förmig schräg hängenden Ein- und Auslaßventilen, wobei je ein gleichartiges Kanalpaar etwa parallel zur Zylinderachse und das andere etwa quer zur Zylinderachse aus dem Brennraum ausmündet.
• Bekannt ist es, die Einlaßkanäle etwa parallel zur Zylinderachse und die Auslaßkanäle etwa quer zu dieser anzuordnen. Dies ist zwar insofern vorteilhaft, als die Einlaßkanäle bei stehenden Zylindern eine Fallstromanordnung aufweisen. Daneben weist diese Ausbildung jedoch einige Nachteile auf. So macht die Anordnung von Vergasern, die mit je zwei getrennt steuerbaren Durchgängen je Zylinder besonders vorteilhaft für den nutzbaren Drehzahlbereich ist, räumlich erhebliche Schwierigkeiten bezüglich Anordnung und Bauhöhe, vor allem bei Reihenmotoren, so daß hierbei Umlenkkrümmer und Schräg- oder Flachstromvergaser verwendet werden müssen. Dabei ergeben sich lange Ansaugkanäle, die der Erzielung hoher Leistung und Drehzahl abträglich sind. Die beiderseitige Anordnung von Abgasrohrleitungen mit jeweils halbem Gesamtleitungsquerschnitt hat ferner die Nachteile hoher Aufheizung des Maschinenraumes mit Überhitzungsgefahr für Nebeneinrichtungen und Fahrgestellteile sowie erhöhtes Gewicht und erhöhte innere Strömungswiderstände, abgesehen von den allgemeinen Schwierigkeiten im Raumbedarf.
• Die Erfindung beseitigt alle diese Nachteile dadurch, daß etwa parallel zur Zylinderachse die Auslaßkanäle verlaufen. Da somit die Einlaßkanäle etwa quer zur Zylinderachse liegen, wird auf diese Weise die Anwendung handelsüblicher, unmittelbar an beiderseitigen Flanschflächen des Zylinderkopfes befestigter Flachstromvergaser ohne besondere räumliche Schwierigkeiten ermöglicht. Die beiden Auslaßkanäle jedes einzelnen Zylinderkopfes können sich auf kürzestem Weg und daher mit geringsten Strömungsverlusten zu einem im Querschnitt doppelt bemessenen Sammelrohr mit geringeren Innen- und Außenflächen vereinigen und die davon ausgehende Wärme kann unmittelbar nach oben abströmen. Neben räumlichen Vorteilen weist damit die erfindungsgemäße Anordnung auch in bezug auf Maschinenleistung überraschende Vorteile auf, da Ansaugkrümmer entfallen und damit kurze Ansaugleitungen möglich sind, und die beiden Auslaßleitungen auf kürzestem Weg zu einer Sammelleitung mit größerem Querschnitt und entsprechend geringerem innerem Strömungswiderstand vereinigt werden können.
• In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung bildet die von den Mittelachsen der Auslaßkanäle bestimmte Ebene mit der von den Schäften der Auslaßventile bestimmten und die Zylinderachse enthaltenden Ebene einen spitzen Winkel und ist eine etwa in der Zylinderachse in den Brennraum mündende Zündkerze in einer entgegengesetzt zur Ebene der Auslaßkanäle geneigten Ebene angeordnet. Insbesondere für Mehrzylindermaschinen in Reihenanordnung ist vorgesehen, daß die Auslaßkanäle sich im Bereich über oder schräg über dem Zylinderkopf oder den, Zylinderköpfen zu je einem Sammelkanal oder einem bzw. mehreren gemeinsamen Sammelrohren vereinigen. Um eine Überhitzung der in gedrängter Anordnung zwischen den beiden Auslaßkanälen liegenden Zündkerze und des Zündkabels zu verhindern, ist zwischen den Auslaßkanälen ein Kühlwasserraum angeordnet, den ein rohrförmiger, die Zündkerze aufnehmender Einsatz durchdringt.
• Zum Schutz der Auslaßventilfedern vor überhitzung infolge der benachbarten Anordnung der Auslaßkanäle sind zwischen den Auslaßkanälen und den Ventilfedern der Auslaßventile, die in an sich bekannter Weise einen größeren V-Winkel einschließen als die Einlaßventile, Kühlwasserräume angeordnet, die die Ventilfedern gegen die Abgaswärme schützen.
• Die Zeichnung stellt die Erfindung an Hand dreier Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt F i g. 1 einen Zylinderkopf für eine Einzylindermaschine mit vier Ventilen und erfindungsgemäß angeordneten Ein- und Auslaßkanälen im Schnitt durch die Ebene der Auslaßventile, F i g. 2 den Zylinderkopf nach F i g. 1 im Schnitt durch die Ebene der Einlaßventile, F i g. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung von Ein-und Auslaßkanälen an einer Vierzylindermaschine in Seitenansicht in vereinfachter Darstellung, F i g. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach F i g. 3, F i g. 5 eine Stirnansicht auf die Anordnung nach den F i g. 3 und 4 und F i g. 6 einen Zylinderkopf entsprechend F i g. 1 und 2 im Schnitt durch die Ebene der Auslaßventilschäfte in vergrößerter Darstellung.
• Der Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine nach den F i g. 1 und 2 enthält je zwei einander diametral gegenüberliegende V-förmig hängende Einlaßventile 2 und Auslaßventile 3. Der Brennraum 4 ist halbkugelig gestaltet, dadurch sind für den Füllungsgrad der Maschine bestmögliche Voraussetzungen in bezug auf Ventilzeitquerschnite gegeben. Für den günstigen Ablauf der Verbrennung sind beste Voraussetzungen durch die halbkugelige Brennraumform und durch die Anordnung der Zündkerze 5 etwa in der Mittelachse des Zylinders 6 vorhanden. Um auch bei den Gaswechselkanälen günstige Bedingungen bezüglich Strömungswiderstand, Gewicht und räumliche Anordnung zu schaffen, sind die Auslaßkanäle 7 mit einem geringen Neigungswinkel gegenüber der Mittelachse des Zylinders 6 etwa parallel zueinander und zu dieser Mittelachse verlaufend angeordnet und vereinigen sich in einem außerhalb des Zylinderkopfes 1 die Kanäle weiterführenden Hosenrohr 8 zu einem einzigen Sammelrohr 9 mit doppeltem Querschnitt gegenüber den einzelnen Auslaßkanälen 7. Die Einlaßkanäle 10 verlaufen dagegen etwa radial oder leicht tangential zum Zylinder 6, wodurch seitlich am Zylinderkopf 1 ohne räumliche Bedrängnis die Anordnung von zwei getrennt steuerbaren Vergasern oder einfachen Drosselorganen für die beiden Einlaßkanäle 10 möglich ist. Dadurch wird die nacheinanderfolgende Öffnung der beiden Einlaßkanaldurchlässe zur vorteilhaften Nutzbarmachung eines besonders breiten Drehzahlbereiches für die Leistungsausbeute erleichert, ohne räumliche Schwierigkeiten nach sich zu ziehen und insbesondere ohne schädlich lange Einlaßkanäle 10 zu erfordern.
• Bei Reihenanordnung von beispielsweise vier Zylindern 6 gemäß den F i g. 3, 4 und 5 ergibt sich die weitere vorteilhafte Möglichkeit, daß in an sich bekannter Weise die Sammelrohre 9 des ersten und vierten Zylinders sowie die gleichartigen Sammelrohre 9 des zweiten und dritten Zylinders in je ein vergrößertes Sammelrohr 11 übergehen können und diese beiden Sammelrohre 11 von ganz bestimmter Länge schließlich in ein Endrohr zusammengefaßt werden können.
• Sowohl der Raumbedarf als auch Gewicht und Strömungswiderstand vermindern sich auf diese Weise und auch die Wärmeabfuhr von den heißen Auslaßkanälen 7 wird begünstigt, besonders auch bei mehrreihigen Maschinen, wie insbesondere V-Maschinen, kommen diese Vorteile wesentlich zur Geltung, da die Auspuffrohre auf kürzestem Weg aus dem Maschinenraum nach oben hinausgeführt werden können, ohne letzteren aufzuheizen.
• In F i g. 6 sind Auslaßventile 3, Auslaßkanäle 7 und Zündkerzen 5 in einer Ebene dargestellt, wobei die geradlinigen Auslaßkanalführungen annähernd parallel in geringem Abstand voneinander liegen, wodurch kurze Wege mit geringen Strömungsverlusten und geringer Aufheizung innerhalb des Zylinderkopfes 1 erzielt werden. Für die Aufnahme der Zündkerze 5 ist hierbei ein dünnwandiger, rohrförmiger Einsatz 12 in den Kühlwasserraum 13 eingeschraubt, der eine raumsparende, allseits vom Kühlwasser umgebene Abschirmung der Zündkerze 5 gegen die heißen Auslaßkanäle 7 ermöglicht. Auch die Ventilfedern 14 der Auslaßventile 3 sind durch eingegossene Kühlwasserräume 15 gegen die Auslaßkanäle 7 wärmegeschützt. Daß dies ohne schädliche Verlängerung der Auslaßventilschäfte möglich ist, ergibt sich aus dem größeren V-Winkel zwischen den Auslaßventilen 3 gegenüber dem kleineren V-Winkel zwischen den Einlaßventilen 2. Diese unterschiedlichen Größen der V-Winkel bei den gleichartigen Ventilpaaren ermöglichen daneben auch ein besonders vorteilhaftes Größenverhältnis zwischen den Ein- und Auslaßventildurchmessern bei voller Ausnutzung der gegebenen halbkugeligen Brennraumoberfläche, denn die Einlaßventile 2 können auf diese Weise gegenüber den Auslaßventilen 3 erheblich größer ausgeführt werden, wodurch der Gaswechsel und damit der Füllungsgrad begünstigt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Ein- und Auslaßkanäle im Zylinderkopf vors Brennkraftmaschinen mit je zwei diametral gegenüberliegenden, V-förmig schräg hängenden Ein- und Auslaßventilen, wobei je ein gleichartiges Kanalpaar etwa parallel zur Zylinderachse und das andere etwa quer zur Zylinderachse aus dem Brennraum ausmündet, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß etwa parallel zur Zylinderachse (6') die Auslaßkanäle (7) verlaufen.
2. 2. Ein- und Auslaßkanäle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Mittelachsen der Auslaßkanäle (7) bestimmte Ebene mit der von den Schäften der Auslaßventile (3) bestimmten und die Zylinderachse (6') enthaltenden Ebene einen spitzen Winkel einschließt und daß eine etwa in der Zylinderachse (6') in den Brennraum (4) mündende Zündkerze (5) in einer entgegengesetzt zur Ebene der Auslaßkanäle (7) geneigten Ebene angeordnet sind.
3. 3. Ein- und Auslaßventil nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere für Mehrzylindermaschinen in Reihenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (7) sich im Bereich über oder schräg über dem Zylinderkopf bzw. den Zylinderköpfen (1) zu je einem Sammelrohr (9) oder einem bzw. mehreren gemeinsamen Sammelrohren (11) vereinigen.
4. 4. Ein- und Auslaßkanäle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Auslaßkanälen (7) ein Kühlwasserraum (13) angeordnet ist, den ein rohrförmiger, die Zündkerze (5) aufnehmender Einsatz (12) durchdringt.
5. 5. Ein- und Auslaßkanäle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Auslaßkanälen (7) und den Ventilfedern (14) der Auslaßventile (3), die in an sich bekannter Weise einen größeren V-Winkel einschließen als die Einlaßventile (2), Kühlwasserräume (15) angeordnet sind.