DE1576435A1

DE1576435A1 - Ansaugoeffnungs-Anordnung fuer eine Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE1576435A1
Application number: DE19671576435
Authority: DE
Inventors: Akana Lucas L
Original assignee: White Motor Corp
Current assignee: White Motor Corp
Priority date: 1966-12-09
Filing date: 1967-08-26
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1576435C3; JPS4840244B1; DE1576435B2; GB1165836A; LU55019A1; BE707762A; US3411490A; FR1555760A; SE335448B; NL6716711A

Description

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White Motor Corporation, Cleveland, Ohio, USA

Ansaugöffnungs-Anordnung für eine Verbrennungsgaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsinaschinen Bit hin- und hergehenden Kolben, insbesondere auf die Konstruktion eines Zylinderkopfes und einer zugeordneten Ansaugverteilerleitung, die zusammen eine verbesserte Ansaugöffnungs-Anordnung bilden. Wenngleich die Erfindung hinsichtlich ihrer Aufgabe breit anwendbar ist, ist sie besonders nützlich für einen V-8-Motor., bei dem jeder Zylinder zwei Eintritts- oder Ansaugöffnungen aufweist, ..und die vorliegende Beschreibung ist beispieleweise auf einen solchen Motor gerichtet·

Das Ziel bei der Entwicklung einer Ansauganordnung für einen solchen Mehrzylindermotor besteht darin, genug von den Arbeitsmedium in einen jeden Zylinder innerhalb einer überaus kurzen Zeitspanne zu bekommen, und zwar bei einer solchen Strömungsgeschwindigkeit und einem Ströaungsverlauf, άφβ eine maximale Verbrennungsleiatung erhalten wird. Xn de* Pail, daß jeder Zylinder mit »wei Eintritts- oder Ansaugöffnungen versehen iat, ist es vorteilhaft, die Ströaung durch die zwei öffnungen hinduroh auazueitteln oder auszugleichen.

Xn der Praxis besteht ein dringendes Bedürfnis nach größerer Hutzung der Kapazität einer Aneaugverteilerleitung, insbesondere ein Bedürfnis naöh eine« größeren Zutritt/ %vm Innenraum der Ansaugvtrteilerleitung, soweit es die ver-

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achiedenen Aneaugkanäle betrifft, sowie ein Bedürfnis hinsichtlich einer freieren Strömung durch die Ansaugkanäle selbst. Zusätzlich zur Erfüllung dieser Bedürfnisse ist es gleichzeitig höchst erwünscht, sowohl das Gewicht und die Herstellungskosten eines solchen Ansaugsystem zu reduzieren, als auch den Raun zu verkleinern, der für die kombinierte Aneaugverteilerleitung und den Zylinderkopf benötigt wird, die das Ansaugsystem bilden.

Wie unter Zuhilfenahme von Diagrammen bzw. Schaubildern noch ausführlicher erläutert wird, gibt die Erfindung eine Anzahl von Merkmalen an, die zusammenwirken, um diesen Erfordernissen nach einer Verbesserung gerecht zu werden. Enthalten sind zwei Maßnahmen oder Torkehrungen bezüglich der Versetzung der Ansaugverteilerleitung gegen die Zylinderreihe hin, um die Länge der Ansaugkanäle zu verringern, sowie hinsichtlich der Vereinfachung des Problems des Ausgleichs der Strömung durch die zwei Ansaugkanäle zt jedem Zylinder. Sine weitere wichtige Maßnahme besteht darin, die zwei Ansaugkanäle eines jeden Zylinders so anzuordnen, daß das Arbeitsmedium von zwei in Abstand voneinanderliegenden Bereichen der .Ansaugverteilerleitung so abgezogen wird, daß eine erheblich verbesserte Strömung aus dem Inneren der Ansaugverteilerleitung zu den Zylindern erhalten wird. Außerdem gibt die Erfindung spezielle Ansaugkanalformen bzw. -ausbildungen an, die zur wirksamen ^führung des Arbeit smediuBs zu den Zylindern beitragen und zusätzlich wirksame Strömungsverlaufe innerhalb der Zylinder fördern, damit eine hohe Verbrennungsleistung erreicht wird.

Die.Erfindung wird nun auch an Band der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle au« der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten

BAD ORIQINAL

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oder Merkmale sur LOaung der Aufgabe is Sinne der Erfindung beitragen können und alt des Willen sur Patentierung in die !meldung aufgenoaaen wurden. Ba seigern

fig. 1 ein Sohaubild aur Erläuterung dea Hauptprobleas;

fig· 2 ein ähnliohea aoheaatiaehea Schaubild» das angibt, Wie die Erfindung dae Hauptproblem löet;

fig· 3 eint Seitenanaioht eines Sylinderkopfes» der in der ■or Seit bevoriugten Ausführung der Erfindung angewendet wird ι

fig· 4 tine Längaaohnitt aneicht dea Zylinderkopfes, wobei der ßohnitt in untereohiedliohen Ebenen geführt iat, wie diea durch dia abgeatufte Linie 4-4 der fig. 3 angedeutet iat ι

fig· 5» 6 und 7 Queraohnitte entlang den Linien 5-5» 6-6 und 7-7 der fig. 4;

fig. 8 tine Draufeicht von des einen der zwei Ansaugkanäle für jeden Zylinder;

fig. 9 einen Schnitt länge der Linie 9-9 der fig. 8;

fig« 10 eine Reihe von Querachnitten des Ansaugkanals, durchgeführt an den aieben Stationen» die in fig. 8 und 9 angedeutet aind;

fig. 11 eine acheaatiache Draufeicht von den anderen der ewei Anaaugkanäle für jeden Zylinder;

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Pig. 12 einen längsschnitt entlang der Linie 12-12 der Pig. 11 und ■

Pig. 13 eine Reihe von Querschnitten des zweiten Ansaugkanals, durchgeführt ah den sieben Stationen, die in den Pig. 11 und 12 angedeutet sind. , "

Das Schaubild nach Pig^ 1 ist hypothetischer Art und dient ausschließlich zur Erläuterung des Hauptproblems, und zu diesem Zweck stellt das Schaubild in einer allgemeinen Art und Weise die "eine Hälfte des oberen Teils eines V-8-Motors dar, bei dem sich eine» Ansaugverteilerleitung 10 parallel zu einer Seihe von vier Zylindern 22 erstreckt. In diesem Beispiel weist jeder Zylinder 22 zwei Ansaug- oder Eintrittöffnungen auf, nämlich eine erste Ansaugöffnung 14 und eine zweite Ansaugöffnung 15 mit einem entsprechenden ersten Ansaugkanal 16 und einem entsprechenden zweiten Ansaugkanal 18. Die zwei Ansaugöffnungen 14 und 15 für einen jeden Zylinder sind auf einer Linie 19 angeordnet, die senkrecht zur Achse der Abgasverteilerleitung verläuft, um das Problem der Anordnung einer Vorrichtung · zu vereinfachen, die die zwei Einlaßventile gleichzeitig betätigt. . -

Wenn die einzige Überlegung nur hinsichtlich einer maximalen Freizügigkeit für die Strömung von der Ansaugverteilerleitung 10 zu den vier Zylindern anzustellen wäre, so könnten die Ansaugkanäle 16 und 18 ohne weiteres die hypothetiäehen Pormen aufweisen, die in Pig. 1 gezeigt sind, gemäß der die zwei Ansaugkanäle für einen jeden der vier Zylinder bis zu ein Viertel der Länge der Ansaugverteilerleitung _ für einen maximalen Eintritt des Arbeitsmediums geöffnet sind, das in der Leitung zur Verfügung steht.

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Die Ausbildungen bezw. Formgebungen der Ansaugkanäle 16 und 18 gemäß der Pig« 1 sind jedoch aus einer Reihe von guten Sründen völlig unannehmbar. Zuerst müssen Abteile oder Bäume vorgesehen werden, um die Stößelrohre zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile aufzunehmen, die in Pig. 1 gezeigte Kanalanordnung läßt jedoch keinen Raum für solche Abteile übrig. Zweitens sind die Ansaugkanäle verhältnismäßig lang, was einen übermäßigen Reibungsverlust und Druckabfall zur Folge hat. Drittens ist es offensichtlich, daß die Strömungswiderstäinde in den zwei Kanälen 16 und 18 ungleich sind, was zur folge hat, daß die Strömung zu den zwei Ansaugöffnungen erheblich unausgeglichen ist»

unter Berücksiehtigung dieses Hintergundes zeigt Pig, 2 in einer vereinfachten Weise, wie die vorliegende Erfindung dem Erfordernis nach einem reichlichen Einlaß des Arbeite« mediums gerecht wird und gleichseitig nicht nur Platz für die Stößelrohre einspart, sondern auch die Breite, das Gewicht und die Kosten des benötigten körperlichen Aufbaus für das Ansaugsystem reduziert. i

In Fig. 2 erstreckt sich eine- allgemein mit 20 gekennie&öh" nete Ansaugverteilerleitung parallel zu vier Zylindern 22a-22d, von denen ein jeder eine erste Ansaugöffnung 24, eine zweite Ansaugöffnung 25 und zwei Auslaßöffnungefl. 26 aufweist. Eine jede der zwei Anaaugöffnungen 24 und 25 ist ziemlich tangential zum inneren Umfang des Zylinders angeordnet. Ein erster Ansaugkanäl 28 führt Luft von der Ansaug-.Verteilerleitung 20 zur ersten Ansaugöffnung 24_r ein zweiter Ansaugkanal"30 führt luft von der Ansaugverteilerleitung zur zweiten Ansaugöffnung 2-5» und ein Aualaßkanal 32 verbindet die zwei Auslaßöffnungen 25 eines jeden Zylinders mit einer Abgasleitung (nicht gezeigt). Wie nun im einzelnen

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erläutert wird, enthält Fig. 2 eine Anzahl von wichtigen Verbesserungen, die zusammenwirken, um die Ziele der Erfindung zu erreichen.

Die erste durch Pig. 2 bei Vergleich mit Fig. 1 dargestellte Verbesserung besteht darin, daß die Ansaugverteilerleitung seitlich gegen die Zylinderreihe hin verschoben ist, um den Abstand von der Ansaugverteilerleitung zu den zwei Ansaugöffnungen 24 und 25 eines jeden Zylinders zu verkürzen. Zu diesem Zweck ist der in Fig. 2 allgemein mit 34 gekennzeichnete Zylinderkopf entlang einer Seite mit einer Längsausnehmung 35 versehen, wobei diese Ausnehmung den einen Längsausschnitt der Ansaugverteilerleitung 20 bildet. Der übrige Längsabschnitt der Ansaugverteilerleitung 20 wird durch einen getrennten Deckel 36 gebildet, der an der Seite des Zylinderkopfes 34 befestigt ist. Tatsächlich ist die Ansaugverteilerleitung 20, die gewöhnlich aus einer getrennten Leitungsanordnung besteht, seitlich teilweise in den Umfang des Zylinderkopfes 34 versetzt bzw. verschoben.

Ein Ergebnis der Versetzung der Lage der Ansaugverteilerleitung besteht offensichtlich in der Reduzierung des Abstandes der Ansaugverteilerleitung von der Zylinderreihe, um eine beträchtliche Verringerung der Länge der Ansaugkanäle äU den zwei Ansaugöffnungen eines jeden Zylinders zu ermöglichen.Ein anderer Vorteil besteht in der Verringerung des Gesamtgewichts, da der Deckel 36 ein wesent-. lieh geringeres Gewicht als eine herkömmliche Ansaugver*- teilerleitung hat und dies Speziell dann der Fall ist, wenn der Deckel aus einem leichten Metall, etwa Aluminium, hergestellt ist. Ein weiterer Vorteil der neuen" Anordnung ist darin zu,sehen, daß die kombinierte Ansaugverteilerleitung und der Zylinderkopf auf eine kleinere Baueinheit als üblich reduziert ist.

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Hin anderer Torteil ist in der Verringerung der Herstellungskosten für die Ansaugverteilerleitung und den Zylinderkopf 2su sehen. Die verringerten Kosten resultieren z.T. aus der Möglichkeit, Ansaugkanalkerne zur Ausbildung von Teilen der Ansaugverteilerleitung zu verwenden. Die Erfindung vermeidet daher die übliche mit Kerne versehene Ansaugverteilerleitung. Eine weitere Kostenverringerung resultiert aus der Möglichkeit ι den Leitungsdeckel 36 im Spritzgußverfahren . herzustellen.

Hoch ein weiterer Vorteil wird in der Tatsache festgestellt, daß in einem V-8-Motor die seitliche Verachiebung oder Versetzung der sswei Ansaugkanäle voneinander weg die Breite, des Längeraumes zwischen den zwei Hälften des Motors beträchtlich vergrößert, um mehr Raum für Komponenten und Zubehör zu schaffen.

"Die sweite .in" Pig »-2 fest stellbare Vfer&gsssrung Gesteht, darin* "daß die Ansaugleitung 20** mit im Läsigsriehtimg" voneinander beabstandet en Anfüllräumen odex* lnflillsbt©li®n (plenum bays) versehen ist. In einem Zylinderkopf für eine Reihe von Zylindern mit der Zahl N sind H+1 Anfüllräume vorhanden. Im vorliegenden Pail, wo vier Zylinder vorhanden Sind,sind fünf Anfüllräume vorgesehen, die die zwei äußersten Anfüllräume ,39 und 40 und drei übrige Zwischen-Anfüllräume 4-1,42 und 43 umfassen. Ein jeder der fünf Anfüllräume ist so geformt und dimensioniert, daß die gleiche Freiheit für das Arbeitsmedium vorliegt, damit dieses darin ebensogut strömen und manövrieren kann, wie in der Ansaugverteilerleitung selbst.

Ein Vorteil dieser zweiten Verbesserung .ist der, daß die Anordnung der Anfüllräume tatsächlich die Ansaugverteilerleitung noch dichter an die Zylinderreihe 22 heranverschiebt.

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Tatsächlich reichen die Anfüllräume bis zu einer gestrichel- < ten Linie 45, die tangential zu den danebenliegenden Seiten der vier Zylinder verläuft. Ein weiterer Vorteil hinsichtlieh der Schaffung der Anrüllräume ist der, daß sie Richtungsänderungen der Strömung des Arbeitsmediums ermöglichen, und «war nicht auf Kosten eines zusätzlichen Strömungswiderstandes. Es. ist in Verbindung mit Pig. 2 darauf hinzuweisen, daß das in Längsrichtung der Ansaugverteilerleitung 20 strömende Medium eine Wendung um 90° ausführen muß, um in einen Ansaugkanal 30 einzutreten, und daß das Medium zwei Wendungen um 90° ausführen muß, um in einen Ansaugkanal 28 einzutreten. Es hat sich herausgestellt, daß das Arbeitsmedium in beide Ansaugkanäle 28 und 30 mit gleicher Freizügigkeit eintritt, wobei die zusätzliche 90°-Umkehrung der Richtung der Mediumsströmung in den Ansaugkanal 28 hinein nicht erschwert wird.

Eine dritte in Fig. 2 gezeigte Verbesserung ist die, daß die fünf Anfüllräume so angeordnet sind, daß die vier Räume zwischen den Anfüllräumen unmittelbar gegenüber· den vier Zylindern 22 liegen, so daß diese vier Räume von vier entsprechenden Abteilen 46 ausgefüllt werden können, um die StOsselrohre. 48 zur Betätigung der Ansaugventile und die Stößelrohre 50 zur Betätigung der Auslaßventile aufzunehmen. Ein jedes StöSelrohr betätigt in bekannter Weise einen entsprechenden Schwenkarm (nicht gezeigt), der wiederum ein Brückenteil betätigt (nicht gezeigt), das ein Ventilpaar überspannt.

Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß einzelne Wände aus Metall die Stößel'rohre von der Ansaugverteilerleitung trennen. Wenn dagegen die Stößelrohre in einem beträchtlichen Abstand von einer Ansaugverteilerleitung ange-

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ordnet sind, werden zwei Wände benötigt, um jedes Paar der . Stößelrohre von dem Medium in der Ansaugverteilerleitung 'zu isolieren, wobei die eine Wand die Wandung der Ansaugverteilerleitung selbst ist und die andere Wand die Wand des Stößelrohrabteils ist. Der Austausch einer einzigen Wand für eine Doppelwand verringert das Gewicht und die Kosten. Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Wände, die .die Stößelrohr-Abteile 46 bilden, auch Teile der fünf Anfüllräume bilden.

Noch ein anderer Vorteil ist der, daß der Wandungsaufbau eines jeden Stößelrohr-Abteils 46 mit einer Bohrung 52 versehen werden kann, um eine Schraube oder Bolzen zum Verankern des Zylinderkopfes am Zylinderblock (nicht gezeigt) aufzunehmen. In dieser Beziehung besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß die Anordnung der Reihe von vier Bohrungen 52 zum Verankern des Zylinderkopfes eine sehr zufriedenstellende symmetrische Anordnung von Bohrungen für diesen Zweck ermöglicht.Die Pig» 2 zeigt daher drei zusätzliche Längsreihen von Bohrungen 52a.

Eine vierte Verbesserung von großer Wichtigkeit in fig, 2 ist die, daß die zwei Ansaugkanäle 28 und 30 eines jeden Zylinders in Verbindung mit zwei unterschiedlichen Anfüllräumen der Ansaugverteilerleitung gebracht werden. De sin jeder Anfüllraum zwei Zylindern dient, ist ein jeder Anfüllraum in der Mitte zwischen zwei Zylindern angeordnet. Ein jeder mittlerer Anfüllraum 41,42 und 43 schneidet daher eine Querlinie 54, die in der Mitte zwischen zwei der Zylinder verläuft.

Ein wichtiger Vorteil dieser Anordnung ist der, daß die zwei Ansaugkanäle für einen jeden Zylinder das Arbeitsmedium .von

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zwei unterschiedlichen Abschnitten.der Ansaugverteilerleitung sbziehen, die in Längsrichtung der Ansaugverteilerleitung in einem erheblichen Abstand voneinander liegen. In Pig. 2 kommunizieren daher die zwei Ansaugkanäle für den Zylinder 22b entsprechend mit den zwei Anfüllräumen 41 und 42, und zwar"ohne Komplettierung zwischen den zwei Ansaugkanälen. In Pig. 1, in der die Einlasse zu den zwei Ansaugkanälen unmittelbar nebeneinander liegen, konkurrieren dagegen die zwei Ansaugkanäle um das Arbeitsmedium aus der Ansaugverteilerleitung, was zu einer unerwünschten Wechselwirkung zwischen den zwei Ansaugkanälen und folglieh zu einer Turbulent führt.

Eine fünfte Verbesserung ist die, daß die verschiednen Anfüllräume mit einer hinreichenden Länge, gemessen in Längsrichtung der Auslaßleitung, hergestellt werden, damit jeder Ansaugkanal einen ausreichenden Zutritt zu dem Arbeitsmedium in der Ansaugverteilerleitung erhält» In dem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Summe der längen der Anfüllräume ziemlieh gMeh der Summe der Längen der Stößelrohr-Abteile 46» die die Anfüllräume voneinander trennen. Die fünf Anfüllräume 39-43 nehmen daher in etwa die eine Hälfte der Länge der Ansaugverteilerleitung ein.

Das Ausmaß, um das-diese Anordnung jedem Zylinder Zutritt zu dem Arbeitsmedium in der Ansaugverteilerleitung verleiht, kann z.B. im Zusammenhang mit dem Zylinder 22b betrachtet werden.. Dieser Zylinder steht mit den zwei Anfüllräumen 41 und 42 in Verbindung, und die kombinierte Länge dieser zwei Räume ist gleich einem Viertel der Länge der Ansaugverteilerleitung, um dem Zylinder einen Zutritt zu seinem VQllen Anteil an der Länge der Ansaugverteilerleitung, gerade wie in Pig. 1, zu geben. Sie Erfindung schafft hierbei Raum

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für die vierStÖßelröhrkammer 46, und dies erfolgt tatsächlich ohne eine entsprechende Verringerung des Abschnittes der AnsaugverteilerleituBg, der jeden) Zylinder zur Verfügung steht. Dieses überraschende Brgebnis läßt sich durch die Tatsache erklären, daß jeder der drei verhältnismäßig langen ATifüllräume 41,42 und 43 wieder«» von zwei unterschiedlichen Zylindern in Anspruch genommen .wird, und zwar mit einem genügend großen dazwischenliegenden Zeitintervall, sO daß jegliche Störung oder Beeinträchtigung zwischen den Anforderungen der zwei Zylinder vermieden ist. ■

Bine sechste Verbesserung beruht auf dem Konzept, daß die drei Anfüllräume 41,42 und 43 so angeordnet, geformt und dimensioniert werden, daß der Abstand entlang einer gebogenen Bahn vom einen Ende des Anfüllraums au einer Einlaß- oder Ansaugöffnung eines Zylinders gleich äera Abstand entlang einer gekrümmten Bahn von der äußeren Seite des Anfüllraumes neben dem gegenüberliegenden Ende des Anffillrauioes zu einer Ansaugöffnung eines zweiten 2yltei©r₉ißt«, Hit anderen Worten, ein jeder der fünf Anfüllräume ist so angeordnet ₉ geformt und dimensioniert, daß die zwei Ansaugkaiaäle zu jedem Zylinder gleich sind. Wenn die zwei Anaaugkanäle eine gleiche länge haben Und weiter die zwei Ansaugkanäle so geformt und dimensioniert sind, daß ein gleicher Strömungswiderstand für das Medium vorhanden ist, so besteht das Ergebnis,in einer ausgeglichenen Zuführung des Arbeitsmediums zu den zwei Ansaugöffnungen eines jeden Zylinders.

Ss ist erkennbar, daß die seitliche Verschiebung oder Versetzüng der Ansaugverteilerleitung gegen die Zylinderreihe hin und die weitere Anordnung von verhältnismäßig großen Anfüllräumen, die gegen die Zylinderreihe hervorstehen, den Bereich in Aufsicht des Zylinderkopfes beträchtlich reduzieren, der für die vier "Paare von Aasaug&anälen zur Verfügung

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steht. Das Problem bezüglich des Auffindens von genügend Raum für die Ansaugkanäle wird weiter durch die Tateaehe ' verkompliziert, daß jeder Ansaugkanal in der Quersehnittefläche von einer notwendigerweise großen Querschnittsfläche an der Einlaßöffnung des Ansaugkanals forschreitend verkleinert wird. Unter Berücksichtigung dessen, daß die zwei An-" saugkanäle eines jeden Zylinders ausgeglichen sein müssen, ist es offensichtlich, daß wenn der Zylinderkopf von oben gemäß Pig. 2 betrachtet wird, sehr wenig Raum vorhanden ist, um die Einlaßöffnungen der zwei Ansaugkanäle aufzuweiten. Dieses Problem wird durch eine weitere Verbesserung ausgeräumt, die, wie noch erläut£rt wird, in solchen Formgebungen bzw. Ausbildungen der Ansaugkanäle besteht, daß die Fläche in Aufsicht der Kanäle auf einen minimalen Wert gehalten wird.

Es wird nun auf die spezielle. Anordnung des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung Bezug genommen. Pig. 3 ist eine Seitenansicht des Zylinderkopfes in Blickrichtung in die vier Auslaßkanäle 32 und Pig. 4 ist eine Schnittansicht entlang den unterschiedlichen Ebe-· nen, die durch die Linie 4-4 in Pig, 3 angedeutet sind. Es ist ersichtlich, daß die Pig. 4 eine Erweiterung der schematischen Ansicht nach Pig. 2 darstellt, wobei entsprechende Teile durch entsprechende Bezugszahlen gekennzeichnet sind.

Kühlwasser für den Bereich eines jeden der vier Zylinder 22 wir(J durch vier entsprechende Öffnungen 55 zugeführt und strömt zur Achse eines jeden Zylinders durch einen entsprechenden Wasserkanal 56. Wie im Schnitt in Pig, 5 gezeigt/' ist, umströmt das durch einen jeden der vier Kanäle 56 zugeführte Wasser eine Brennstoff-Einspritzdüse 58, die konzentrisch zu dem entsprechenden Zylinder liegt. Das Wasser fließt nach unten rund um jede Brennstoffeinspritzdüse und

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durch einen ringförmigen Zwischenraum 60, um über den labyrinthförmigen Innenraum des Zylinderkopes zum Kühler zurückzukehren.

Pig. 5 zeigt einen Schnitt von einem der Ansaugkanäle 28, und sie zeigt ferner Bäume 62 und 64 in dem labyrinthförmigen Inneren des Zylinderkopfes, durch die das zurückströmende Wasser fließt. Fig. 5 zeigt ferner den Ansaugver*- teilerleitungsdeckel 36 sowie einen Seil einer Ansaugleitung 65t die das Arbeitsmedium zum Ansaugverteiler führt. Mg. 5 zeigt ferner einen Schnitt eines Stößelrohr-Abteils 46 und Längsschnitte der zwei Bohrungen 52 und 52a, die die Mittel zur "Verankerung des Zylinderkopfes an dem Zylinderblock aufnehmen. ·

Fig. 6 zeigt einen Teil eines Ansaugkanals 28_} der zu einer Ansaug- oder Einlaßöffnung 24 führt, einen Teil eines Ansaugkanals 30, der zu einer Einlaßöffnung 25 führt, und einen Teil eines Wasserkanals 56* Pig. 6 zeigt ferner drei Räume 66,67 und 68 im Inneren des Zylinderkopfes, durch die zurückkehrendes Wasser strömt, und sie zeigt ferner zwei Bohrungen 70 für die Schäfte der zwei Einläßventile (nicht gezeigt). -

Pig. 7 stellt einen Schnitt eines Auslaßkanals 32 von den zwei Auslaßöffnungen 26 dar, ferner zwei Bohrungen. 72 für die Schäfte der zwei Auslaßventile (nicht gezeigt), und einen Teil eines Ansaugkanals 28. In Pig. 7 .sind ferner drei Räume. 74,75 und 76 im Inneren des Zylinderkopfes für die rückkehrende Wasserströmung gezeigt, _

Pig. 8 zeigt die Ausbildung von einem der vier indentijaehen .Ansaugkanäle 28 in Drauf sieht $j Pig» 9 ist ein Schnitt kxit-

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lang der, Längsachse des Kanals, wie sie durch die Linie 9-9 in der Pig. 8 angedeutet ist; Pig. 10 zeigt Querschnitte des Innenraumes des Kanals, die an den Stationen durchgeführt sind, welche in den Pig. 8 und 9 mit 1 bis 7 gekennzeichnet sind.Die sieben in Pig. 10 gezeigten Schnitte haben eine fortschreitend verkleinerte Querschnittsfläche, und ein jeder Querschnitt hat die allgemeine Porm eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken. An der Station 7 ist die Hauptachse, die sog. Siefenachse 80, die senkrecht zur Ebene des Bodens des Zylinderkopfes verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Tiefenachse 80 an der Station 7 nahe lern Einlaßende des Ansaugkanals mindestens etwa die doppelte Abmessung von der sog. Breitenachse 82. Andererseits ist an der Station 1 nahe der Einlaß- oder Ansaugöffnung die Breitenachse 82 die Hauptachse, und sie hat wenigstens etwa die doppelte Abmessung der Tiefenachse 80, um die Strömung des Arbeitsmediums abzuflachen, die in den Zylinder gelenkt wird. An einer gewissen Station im Bereich der Station 3 sind dabei zwei Achsen 80 und 82 einander gleich, und über diese Stelle hinaus wird die Hauptachse um 90 Grad gedreht. Die allmähliche Verringerung der Querschnittsfläche führt zu einer progressiven Erhöhung der Geschwindigkeit bis zu einem Maximum am Hals oder der engsten Stelle des Kanals an der Station 1, an der das Arbeitsmedium unter einem Winkel von etwa 45 Grad von der Ebene der Bodenwand des Zylinderkopfes in den Zylinder eingespritzt wird.

In ähnlicher Weise ist Pig. 11 eine Draufsicht auf einen der vier identischen Ansaugkanäle 30; Pig. 12 ist ein Schnitt entlang der Längsachse des Ansaugkanals, wie er durch die Linie 12-12 in Pig. 11 angedeutet ist und Pig. 13 zeigt die im wesentlichen rechteckigen Querschnitte des Innenraums des Kanals, durchgeführt an den Stationen 8 - '

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bis 14 in den Pig. 11 und 12. Auch hier sind wieder an einer mittleren Station im Bereich der Station 11 die zwei Querechnittsachaen einander gleich und über die Station 11 hinaus gegen die Station 8 hin ist die Haupt-Querschnitteachse um 90 Grad gedreht. Die Tiefenachse 84 an der Station 14 hat etwa die doppelte Abmessung der Breitenachse 85» und an der Station 8 hat die Breitenachs-e 85 mehr als die doppelte Abmessung der Höhenachse 84. Auch hier wird wieder eine abgeflachte Strömung des Arbeitsmediums unter einem Winkel von etwa 45 Grad von der Ebene des Bodens des Zylinderkopfes in den Zylinder eingeführt.

Se hat sich herausgestellt, daß, wenn die zwei Ansaugka-· näle für jeden Zylinder wie beschrieben geformt und dimensioniert sind, die Widerstände gegen die Mediumsströmung durch die zwei Kanäle ziemlich gleich sind. Die MediumsatrÖBungen durch die zwei Aiiaaugkanäle werden ziemlich gleichförmig "beschleunigt, damit; eine auagegliekene Ansaugströmung in jedes Zylinder und eine größere Verbrennungsleistung als bei bekannten Vier-Ventil-Zylindern erhalten wird.

Die Tatsache, daß die Ansaugkanäle in der Aufsicht relativ schmal sind, löst das Problem bezüglich der Auffindung von Raum für die Ansaugkanäle in dem Raum des Zylinderkopfes, der durch die Einfügung der Anfüllräume und durch die Einfügung eines Längsabschnittes der Ansaugverteilerleitung zusammengedrängt ist. Es ist eine ausschlaggebende Tatsache, daß die Sinlaßenden der Ansaugkanäle an der Stelle, an der ihre Querschnitte ein Maximum aufweisen, in der Aufsicht tatsächlich schmäler sind, als die Auslaßenden an den Ansaugöffnungen der Zylinder.

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Claims

Fat entansprüche

1. Verbrennungsmaschine mit einem Zylinderkopf, der eine Zylinderreihe abdeckt und alt einer Aneaugverteilerleitung^ die sich in Längsrichtung der Reihe erstreckt, wobei der Zylinderkopf zwei Ansaugkanäle von der Ansaugverteilerleitung zu jedem Zylinder enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die Ansaugverteilerleitung (20) Anfüllräume (39-43) aufweist, die in Längsrichtung der Verteilerleitung (20) tyn Abstand voneinander angeordnet sind und sich seitlich von der Verteilerleitung gegen die Zylinderreihe (22a-22d) erstrecken, um den Abstand von der Verteilerleitung zu den Zylindern zu verkürzen, daß die Anfüllräume (39-43) durch Abteile (46) des Zylinderkopfes (34) getrennt sind, die den unterschiedlichen Zylindern entsprechen, und Vorrichtungen (48,50) aufnehmen, die die Ventile der Zylinder (22a-22d) betätigen, daß eich ein Ansaugkanal (28) für jeden Zylinder von eines Verteiler-Anfüllraum neben dem einen Ende des Abteile (4.6) erstreckt., das dem Zylinder entspricht, und daß der andere Ansaugkanal (30) für den Zylinder sich von dem Verteileranfüllraum neben dem anderen Ende desselben Abteile (46) wegerstreckt, so daß jeder Zylinder ein gasförmiges Medium aus zwei Bereichen der Ansaugverteilerleitung (20) abzieht, die durch eines dieser Abteile (46) voneinander getrennt sind, wobei jeder Anfüllraum (41,42,43) mit Ausnahme der zwQi äußersten Anfüllräume (39,40) ein gasförmiges Medium durch die zwei Ansaugkanäle (28,30) zu den zwei Zylindern zu unterschiedlichen Zeitpunkten zuführt, so daß die gesamte. Strömungekapazität von zwei der Anfüllräume jedem Zylinder in seiner Reihe zur Verfügung steht.

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2. Verbrennungamaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtabmessung der

" Anfüllräume (39-43) gemessen iri Längsrichtung der Verteilerleitung (20) mindestens etwa gleich der Hälfte der Länge der Verteilerleitung ist, und daÄ der Teil der Länge der Ansaugverteilerleitung, der jedem Zylinder (22) in seiner Reihe zur Verfügung steht, in etwa gleich der Länge des Verteilers geteilt durch die Zahl der Zylinder ist.

3. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinderkopf (34) neben einem jeden Abteil (46) ausgespart ist, um Vorrichtungen (52) aufzunehmen, die den Zylinderkopf an dem Zylinderblock verankern.

4. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein jeder der Anfüllräume (41,42,43) mit Ausnahme der zwei äußersten Anfüllräume (39,40) in Längsrichtung der Verteilerleitung (20) langgestreckt ausgeführt ist, wobei sich der eine Ansaugkanal (30) von dem einen Ende des Anfüllraumes und der andere Ansaugkanal (28) von der Längsseite des Anfüllraums neben dem anderen Ende des Anfüllraums wegerstreckt.

5. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Anfüllräume (39-43) gegen die Zylinderreihe (22a-22d) mindestens bis etwa zu einer Linie (45) erstrecken, die tangential zu der Zylinderreihe verläuft.

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6. Verbrennungsmaschine mit e nem Zylinderkopf, der eine Reihe von Zylindern abdeckt und mit einer Ansaugverteilerleitung, die sich in Längsrichtung der Reihe erstreckt, wobei der Zylinderkopf mindestens einen Ansaugkanal für jeden Zylinder enthält, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Längsseite des Zylinderkopfes (34) eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (35) zur Ausbildung eines länglichen Teils der Ansaugverteilerleitung (20) aufweist, um den Abstand von der Ansaugverteilerleitung (20) zu der Zylinderreihe (22a-22d) zu verringern, daß die in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (35) des Zylinderkopfes (34) in in Längsrichtung voneinander beabstandeten Bereichen weiter ausgespart ist, um die Anfüllräume (39-43) auszubilden und den Abstand von der Ansaugverteilerleitung zu der Zylinderreihe weiter zu verringern, daß sich die Ansaugkanäle (28,30) von den Anfüllräumen (39-43) zu den Zylindern (22) erstrecken und daß ein getrennter Deckel (36) für die in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (35) des Zylinderkopfes (34) vorgesehen ist, wobei der Deckel den restlichen in Längsrichtung verlaufenden Teil der Ansaugverteilerleitung (20) bildet.

7. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die A_nfüllräume (39-43) durch Abteile (46) getrennt sind, die die Ventilstößelrohre (48,50) aufnehmen, wobei diese Abteile durch einzelne Wände von der Ansaugverteilerleitung (20) getrennt sind._;

8. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinderkopf (34) eine Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden Reihen von Aussparungen (52,52a) für Befestigungsmittel aufweist, um den Zylinderkopf an dem Zylinderblock zu verankern, wobei eine der Reihen Aussparungen neben einer jeden Kammer aufweist.

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9. Verbrehnungsmaschine mit einem Zylinderkopf, der eine Reihe von Zylindern von der Zahl M abdeckt und mit einer Ansaugvertellerleitung, die eich in Längsrichtung der Reihe erstreckt, wobei der Zylinderkopf zwei Aneaugkanäle für jeden Zylinder enthält, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ansaugverteilerleitung (2o) K + 1 Anfüllräuee (39-43) aufweist, die in Längsrichtung der Verteilerleitung im Abstand voneinander angeordnet sind und seitlich von der Verteilerleitung gegen die Zylinderreihe ragen, üb den Abstand zwischen der Verteilerleitung und den Zylindern zu verkürzen, wobei ein jeder der Anfüllräume*so dimensioniert ist, daß ziemlich · die gleiche Freiheit für eine gasförmige Strömung in diesen wie in der Ansaugverteilerleitung selbst vorliegt, daß sich ein Ansaugkanal (28 bzw. 30) von einem jeden der zwei äußersten Anfüllräume (39t40) ^zn einer Ansaugöffnung (24,25) des entsprechenden äußersten Zylinders (22a,22d) erstreckt, daß sich ein erster Ansaugkanal (30) von einem jeden der restlichen Anfüllräuee'(41-43) zu einer Ansaugöffnung (25) eines Zylinders neben dem Anfüllraum erstreckt, daß sich ein zweiter Ansaugkanal (28) von einem jeden der restlichen Anfüllräume (41-43) zu einer Ansaugöffnung (24) eines anderen Zylinders neben dem Anfüllraum erstreckt, daß sämtliche Aneaugkanäle (28,30) einen sich fortschreitend verringerten Querschnitt aufweisen, und daß die Längen sämtlicher Anaaugkanäle und die Druckgefälle in diesen ziemlich gleich sind.

10. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß ein jeder der übrigen Anfüllräuee (41,42,43) auf einer querverlaufenden Linie (54) in der Mitte zwischen zwei Zylindern liegt, wobei der erste und zweite Ansaugkanal (28,30) auf entgegengesetzten Seiten der Linie (54) liegen.

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11. Verbrennungsgaschine nach einen oder Mehreren der vorher- , , gehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet , daß die Aneaugverteilerleitung (20) N + 1 seitliche öffnungen (39-43) an der Seite gegen die Reihe der Zylinder (22a-22d) aufweist, wobei die seitlichen öffnungenin Längsrichtung der Verteilerleitung in eines ziemlichen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eich ein Ansaugkanal (28,30) von einer 'jeden der äußersten seitlichen öffnungen (39,40) der Aneaugverteilerleitung (20) zu den ^ entsprechenden äußersten Zylinder (22a,22d) der Reihe erstreckt, daß sich ein erster₍ Ansaugkanal (30) von einer jeden der übrigen seitlichen öffnungen (41-43) der Aneaugverteilerleitung (20) zu einen Zylinder der Reihe eratreekt, und daß sich ein zweiter Aneaugkanal (28) von einer jeden ■ '*' der übrigen seitlichen öffnungen (41-43) der Ansaugleitung (20) su eines anderen Zylinder der Reihe erstreckt, so daß jeder Zylinder das Arbeitsaediue aus zwei der querrerlaufenden öffnungen (39-45) gleichzeitig abzieht.

12. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 11. dadurch, gekennzeichnet ,, daß der Zylinderkopf (34) eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (35) en einer seiner Längsseiten aufweist, die einen Längsahechnitt der Ansaugverteilerleitung (20) bildet, un den Abstand zwischen der Ansaugverteilerleitung und der Zylinderreihe zu verringern.

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13. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtabmesaung der seitlichen öffnungen (39-43) gemessen in !Längsrichtung der Ansaugverteilerleitung (20) mindestens etwa gleich der einen Hälfte der iänge der "Verteilerleitung ist, wobei jeder Zylinder einen Zugang zu einem Abschnitt der laänge der Ansaugverteilerleitung aufweist, der mindestens etwa gleich der länge der Ansaugverteilerleitung, geteilt durch 'S ist.

14. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (34) eine Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden Reihen von Aussparungen (52,52a) für Befestigungsvorrichtungen aufweist, um den Zylinderkopf an dem Zylinderblock zu verankern, wobei eine der Reihen Aussparungen (52) aufweist, von denen eine jede neben der Ansaugverteilerleitung zwischen zwei der seitlichen Öffnungen der Ansaugverteilerleitung angeordnet ist.

15· Verbrennungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil der Ansaugverteilerleitung (20) innerhalb des Umfange des Zylinderkopfes (34) liegt, um den Abstand von der Ansaugverteilerleitung zu der Zylinderreihe zu reduzieren und demzufolge die Fläche des Zylinderkopfes zu verringern, die für die Ansaugkanäle (28,30) zur Verfügung steht, daß die Ansaugkanäle an ihren Einlaßenden eine verhältnismäßig kleine Breite aufweisen, um in den reduzierten Bereich des Zylinderkopfes zu passen, daß die Ansaugkanäle eine verhältnismäßig große Tiefenabmessung an den Stationen nahe ihrer Einlaßenden zwecks großer Einlaßkapazität aufweisen, daß die Aneaug-

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kanäle eine sich fortschreitend verringernde Querschnittsfläche zwecks hoher Beschleunigung des Arbeitsmedium aufweisen, und daß die Ansaugkanäle an den Stationen nahe ihrer Auslaßenden eine größere Breitenabmessung als Tiefenabmessung aufweisen, um die Strömungen des Arbeitsmedium abzuflachen, wenn die Strömungen in den Zylindern eintreten.

16. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugverteilerleitung (20) ferner mit Anfüllräumen (39-43) versehen ist, die gegen die Zylinderreihe (22a-22d) hin ragen, um den Abstand von der Ansaugverteilerleitung zur Zylinderreihe weiter zu verkürzen, und folglich die Fläche des Zylinderkopfes weiter zu verringern, die für die Ansaugkanäle zur Verfügung steht.

17. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß «lie Querschnitte der Ansaugkanäle (28,30) die allgemeine Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken aufweisen.

18. Verbrennungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte eines jeden Ansaugkanals (28,30) an in Abstand voneinander liegenden Stationen entlang der Länge des Kanals die allgemeine Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken aufweisen, daß die Tiefenabmessung der Querschnitte an den Stationen nahe dem Ende eines jeden Ansaugkanals beträchtlich größer als die Breitenabmessung ist, daß die Breitenabmessung der Querschnitte an den Stationen nahe dem Auslaßende des Ansaugkanals beträchtlich größer als die Tiefenabmessung ist, und daß die Ansaugkanäle an ihren Auslaßenden unter spitzen Winkeln relativ zur Ebene des Bodene des Zylinderkopfes geneigt sind.

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