DE1919323A1 - Zylinderkopf fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für eine Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine mit Je Zylinder vier Jeweils paarweise parallelhängenden und V-fbrmig gegenüberliegenden Einlaß- und AuslaBventilen in einem dachförmigen Brennraum, deren Jeweils zwei diagonal gegenüberliegenden größeren Einlaß- und kleineren Auslaßventilöffnungen Je ein eigener Einlaß- bzw. Auslaßkanal zugeordnet ist.
• Eine derartige Ausbildung ergibt einen einfachen Aufbau des Ventiltriebes bei hoher Leistungsausbeute. Bei einem bekannten Zylinderkopf dieser Bauart (AUTOCAR, 1968, Seite 55) sind die Einlaßkanäle etwa parallel zur Mittelachse des Zylinderkopfes und die Auslaßkanäle etwa senkrecht dazu angeordnet. Dadurch ist eine große Bauhöhe und ein ungünstiger Strömungsverlauf der Gaswechselströme im Uberschneidungszeitpunkt gegeben.
• Ein weiterer bekannter Zylinderkopf ähnlicher Bauart (AUTO-MOBILE ENGINEER, März 1968, Seite 82-87) weist bei vier Ventilen Je Zylinder Jeweils zwei Einlaßventilbffnungen auf der einen und zwei Auslaßventilöffnungen auf der anderen Seite des dachförmigen Brennraumes auf. Der V-Winkel zwischen den beiden Ventilpaaren beträgt etwa 400, während der Winkel zwischen Einlaßventilachse und Einlaßkanalachse etwa 400 und der Winkel zwischen Auslaßventilachse und Auslaßkanalachse 600 - 90° betragen.
• Diese Ausbildung ergibt günstige 8trungsverhä1tnisse beim Gaswechsel bei einfachster Anordnung und Ausbildung der Ventilsteuerung. NacHbilig ist die Begrenzung der Größe der Einlaßventilöffnungen sowie die gedrängte Anordnung der sich Jeweils Je Zylinder in einem Hosenrohr vereinigenden Einlaßkanäle sowie die damit verbundenen Leistungseinbußen.
• Sie hat ferner eine ungleichmäßige Wärmeverteilung infolge der einseitigen Kanalanordnung.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der beiden bekannten Bauarten von Zylinderköpfen in einem Zylinderkopf zu vereinigen und dabei deren Nachteile auszuschalten.
• Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß in an sich bekannter Weise a) die durch die Achsen der Ventilpaare auf Jeder Seite des Zylinderkopfes bestimmten Längsebenen einen Winkel von etwa 400 einschließen, b) der Winkel zwischen Jeder Einlaßventilachse und Jeder nach außen gerichteten Achse der Eiiaßkanäle etwa 400 beträgt und c) der Winkel zwischen Jeder Auslaßventilachse und Jeder nach außen gerichteten Achse der Auslaßkanäle 60 - 900 beträgt.
• Durch diese Kombination werden nicht ohne weiteres voraussehbare Vorteile erzielt, denn im durch den kleinen Ventilwinkel besonders kompakten Brennraum entsteht eine Dralleinströmung mit guter Gemischdurchwirbelung und in Verbindung mit dem größeren Einlaßventildurchmesser aus dem eingangs erwähnten Zylinderkopf und mit den günstigen Einström- und Spülverhkltnissen aus dem ferner bekannten Kopf eine bessere Füllung bei wirksamer Spülung des Zylinder. Durch die Anordnung eines Ein- und Auslaßventiles auf Jeder Seite des dachförmigen Brennraumes, wobei nach der Erfindung die Kanalachsen verschiedene Winkel zur Horizontalen haben, sind auf Jeder Seite des Zylinderkopfes Auslaßkanäle und höhergelegene Einlaßkanäle vorhanden, die zueinander verschränkt sind, so daß sich räumliche Vorteile ergeben, was neben einer gleichmäßigen Wärmeverteilung eine gute Kilhlraumanordnung ermöglicht.
• Durch die Anordnung von drei Zündkerzen Je Zylinder, deren Bohrungen im Dachfirst des Brennraumes liegen, wird eine höhere Zündsicherheit erreicht, ohne daß dadurch der Kühlwasserumlauf behindert wird.
• Durch die Erfindung bleibt auf der Oberseite des Zylinderkopfes genügend Raum für die Unterbringung und Lagerung von zwei über Ventilstößel unmittelbar auf die Ventile wirkenden Nockenwellen, deren Jede Je Zylinder eine Einlaß-und eine Auslaßnocke aufweist; auch gute Zugänglichkeit zu den Zündkerzen ist gegeben.
• Durch die Ausbildung und Anordnung der Wandungen der Einlaß-und Auslaßkanäle, die an die Längsaußenwandungen des Zylinderkopfes anschließen, und der Wandungen der in Reihe liegenden Zündkerzenbohrungen wird eine Längs- und Querverrippung erzielt, die eine den durch den hohen Füllungsgrad einer solchen Brennkraftmaschine verursachten hohen Drücken, Kräften und Momenten gerecht werdende Steifigkeit des Zylinderkopfes ergibt. Die Wandungen der Kanäle sind dabei gleichzeitig für die Aufnahme der Befestigungsteile des Zylinderkopfes mit herangezogen. Zwischen den Wandungen der Kanäle, den Zugangs bohrungen für die Zündkerzen und an der Unterseite des Zylinderkopfes sind einsohnürungsfreie Kühlwasserdurchtritte vorhanden, die eine gleichbleibende Oberkante des Kühlwasserraumes über die ganze Zylinderkopflängsaus dehnung zulassen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Abb. 1 zeigt einen Teil der Unterseite eines Zylinderkopfes für eine Hochleistungsbrennkraftmaschine mit der Anordnung von vier Ventilöffnungen und drei Zündkerzenbohrungen in einem dachförmigen Brennraum für einen Zylinder, Abb. 2 den Querschnitt nach der Linie II - II in Abb. 1, Abb. 3 den L&ngsmittelschnitt nach der Linie III - III in Abb. 1, Abb. 4 den Schnitt parallel und hinter einer der Längsaußenwand des Zylinderkopfes nach der Linie IV - IV in Abb. 2, Abb. 5 den Schnitt durch die Achsen der Bohrungen der Befestigungsschrauben in Längsrichtung mit Querschnittsprofilen der Einlaß- und Auslaßkanäle nach der Linie V - V in Abb. 1 und Abb. 6 den Längsschnitte nach den Linien VI - VI und VII - VII in Abb. 2.
• Ein Zylinderkopf 1 für eine Zylinderreihe einer Viertakt-Hrennkraftmaschine weist dachförmige Brennräume 2 auf, in denen Jeweils zwei diametral gegenüberliegende große Einlaßventilöffnungen 3 und zwei kleinere Auslaßventilöffnungen 4 angeordnet sind. Die Ventilachsen 3' und 4 der aus Je einem Einlaßventil und einem AuslaBventil bestehenden Ventilpaare Je Zylinder auf Jeder Seite des Zylinderkopfes 1 schließen - quer zur Längsmittelebene gesehen - einen V-Winkel bc von etwa 400 ein (Abb. 2). Die Achse des Einlaßkanals 5 bildet mit der Achse 3' des Einlaßventils einen Winkel ß von etwa 400, wodurch günstige Einströmverhältnisse gegeben sind, während die Achse des Auslaßkanals 6 mit der Achse 4 des Auslaßventils einen Winkel r von etwa 750 bildet, was einen kurzen Abgasweg ermöglicht.
• Drei Zündkerzen-Bohrungen 7 liegen in der Längsmittelebene im Dachfirst des Brennraumes 2 (Abb. 1, 3 und 6), und zwar eine zentral zwischen den Ventilöffnungen 3 und 4 und Je eine an den Enden des dachförmigen Brennraumes 2 in etwa gleichem Abstand von der Brennraumbegrenzung und denw an die Brennraumbegrenzung heranreichenden Ventilöffnungen 3 und 4. Die in Reihe liegenden Wandungen der ZugangsboiLhungen 7t der Zündkerzen haben einen Abstand voneinander, so daß Kühlwasser einschnürungsfrei fließen kann.
• Zur Kühlung der Brennraum 2 und der Auslaßkanäle 6 sind über die Öffnungen 8 mit dem nicht dargestellten Zylinder-Wassermantel verbundene Kühlwasserräume 9 vorgesehen (Abb. 2, 4, 5 und 6). Wie vor allem die Abb. 4 und 6 zeigen, stehen die einzelnen Kühlwasserräume 9 um die verschieden geneigten Einlaß- und Auslaßkanäle 5 und 6 und um die ZUndkerzenbohrungen 7 miteinander so in Verbindung, daß keine Einschnürungen gegeben sind, wodurch eine Ansammlung von Luft- oder Wasserdampfblasen ausgeschlossen und ein gleichm&ssiger Durchfluß des Kühlmittels ohne örtliche Uberhitzungsgefährdung gewährleistet ist.
• Die durchgehenden Bohrungen lo für die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes 1 sind in kurzen Querrippen 11 untergebracht, die mit den Wandungen der Einlaßkanäle 5 in Verbindung stehen und einen freien Abstand von den Auslaßkanälen 6 haben. Die Gewindebohrungen 12 für Flanschschrauben von Ansaug- und Auspuffrohren zu deren Befestigung an den Längsaußenwänden sind in Augen der Längsaußenwandungen untergebracht, wobei die Augen mit den Wandungen der Einlaß- und Auslaßkanäle 5 und 6 in Verbindung stehen.
• Patentansprüche:

Claims (5)

1. Patentansprüche: Zylinderkopf für eine Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine mit Je Zylinder vier Jeweils paarweise parallelhängenden und V-förmig gegenüberliegenden Ventilen in einem dachförmigen Brennraum, deren Jeweils zwei diagonal gegenüberliegenden größeren Einlaß- und kleineren Auslaßventilöffnungen Je ein eigener Einlaß- bzw. Auslaßkanal zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise a) die durch die Achsen (3' und 4') der Ventilpaare auf Jeder Seite des Zylinderkopfes (1) bestimmten Längseben&n einen Winkel (ort) von etwa 400 einschlieZen, b) der Winkel (rp ) zwischen Jeder Einlaßventilachse (3') und Jeder nach außen gerichteten Achse der Einlaßkanäle (5) etwa 400 beträgt und c) der Winkel (#) zwischen Jeder Auslaßventilachse (4') und Jeder nach außen gerichteten Achse der Auslaß- -kanäle (6) 60 - 900 beträgt.
2. 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Zündkerzenbohrungen (7), von denen eine zentral zwischen den Ventilöffnungen (3 und 4) und Je eine an den Enden des dachförmigen Bennraumes (2) in etwa gleichem Abstand von der Brennraumbegrenzung und den Ventilöffnungen liegen.
3. 3. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Jeder Seite des Zylinderkopfes (1) Je Zylinder ein Auslaßkanal (6) tiefer und ein Einlaßkanal (5) höher ausmünden,~an an die die Auspuffleitungen und die Ansaugstutzen mittels Flanschschrauben anschraubbar sind, deren Bohrungen (12) in Verstärkungen der Querrippen und Wandungen der Kanäle liegen.
4. 4. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Bohrungen (lo) für die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes (1) in kurzen Querrippen (11) untergebracht sind, die mit den Wandungen der Einlaßkanäle (5) verbunden sind und einen freien Abstand von den Wandungen der Auslaßkanäle (6) haben.
5. 5. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwisch den Wandungen der Einlaß- und Auslaßkanäle (5 und 6)J- die,die Wandungen der Ventilschaftbohrungen übergehen und zwischen den Wandungen der Zugangsbohrungen (7t) für die Zündkerzen Zwischenräume zum eins chnürungsfreien Kühlwasserumlauf angeordnet sind, während auf der Deckplatte Lagerungen für die Federn der Ventile und für die Lagergehäuse der Nockenwellen vorgesehen sind.