DE19611362C1 - Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraft­ maschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Einlaßkanälen pro Zylinder, die unter­ schiedliche Drallzahlen haben und von Einlaßventilen ge­ steuert werden.

Insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen mit Direktein­ spritzung ist es bekannt, den Einlaßkanal als Drallkanal auszubilden, um eine gute Verwirbelung des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft im Brennraum zu erreichen. Allerdings wird dadurch die Füllung verringert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird häufig (siehe z. B. DE 43 10 839 A1) ein zwei­ ter Einlaßkanal vorgesehen, der meist als tangential in den Brennraum einmündender Füllungskanal ausgebildet ist und für eine gute Füllung sorgt. Der in dem Brennraum erzeugte Drall ändert sich mit dem Ventilhub, und zwar verringert sich der von dem Drallkanal erzeugte Drall mit größer werdendem Ventilhub beträchtlich, während sich der von dem Füllungs­ kanal erzeugte Drall mit größer werdendem Ventilhub zwar vergrößert, aber die Drallreduzierung nicht kompensieren kann. Somit verringert sich der Drall zum Ende des Einlaßvor­ ganges hin erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf mit einer Einlaßkanalanordnung zu schaffen, mit der ein hoher Drall über den gesamten Einlaßvorgang erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag das erste Ein­ laßventil, das dem Einlaßkanal mit der hohen Drallzahl zugeord­ net ist, einen kleineren Ventilhub hat als das zweite Einlaßven­ til, das dem Einlaßkanal mit der niedrigen Drallzahl zugeordnet ist, wird bei vollem Ventilhub der beiden Einlaßventile durch den kleineren Ventilhub des ersten Einlaßventils ein hoher Drall aufrechterhalten, der durch den größeren Ventilhub des zweiten Einlaßventils verstärkt wird, so daß insgesamt eine Drallerhö­ hung stattfindet.

Werden die Einlaßventile von Nocken einer Nockenwelle betätigt, so wird der das erste Einlaßventil betätigende Nocken mit einem kleineren Nockenhub ausgeführt als der das zweite Einlaßventil betätigende Nocken. Für eine Brennkraftmaschine mit einge­ schränktem Drehzahlbereich, jedoch erhöhtem Drallbedarf, der z. B. für Nutzfahrzeuge erwünscht ist, ist beispielsweise der Nocken für das erste Einlaßventil für 6 mm max. Ventilhub und der Nocken für das zweite Einlaßventil für 8 mm max. Ventilhub ausgebildet.

Werden die Einlaßventile, wie an sich bekannt, durch elektrische oder hydraulische Einrichtungen betätigt, so werden die unter­ schiedlichen Ventilhübe durch entsprechende Steuerung dieser Einrichtungen erreicht.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das zweite, dem Füllungskanal zugeordnete Einlaßventil durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise durch Umschalten auf einen Nocken mit ge­ ringem Nockenhub oder durch Änderung der wirksamen Länge des Kraftweges zwischen Nocken und Ventil, z. B. durch ein hydrauli­ sches Gestänge, mit extrem geringem Ventilhub, beispielsweise 3 mm, betätigt werden, womit praktisch die Wirkung einer Ventilab­ schaltung erreicht wird, aber mit Vorteilen hinsichtlich Drall und Durchfluß.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Brennraum eines Zylinders einer Brennkraft­ maschine, in den zwei Einlaßkanäle münden, in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Diagramm mit den Ventilerhebungskurven der beiden Einlaßventile und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Drall in Abhängigkeit vom Hub der beiden Einlaßventile dargestellt ist.

In Fig. 1 ist der Brennraum 1 eines Zylinders einer Diesel-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung dargestellt, in den zwei Einlaßkanäle 2 und 3 münden, die von Einlaßventilen 4 und 5 beherrscht werden. Der erste Einlaßkanal 2 ist als Drallkanal ausgebildet und erzeugt in bekannter Weise durch entsprechende Formgebung oder durch entsprechende Ausbildung des ersten Ein­ laßventils 4 oder dessen Ventilsitzes im Brennraum 1 einen star­ ken Drall. Der zweite Einlaßkanal 3 ist ein sogenannter Fül­ lungskanal, der im wesentlichen tangential in den Brennraum ein­ mündet. Im Brennraum 1 sind weiterhin zwei Auslaßventile 6 und 7 angeordnet. Die Einlaß- und die Auslaßventile werden beispiels­ weise durch Nocken einer oder mehrerer nicht dargestellten Nockenwellen betätigt.

Der Einlaßkanal 2 ist bevorzugt ausgebildet mit einem großen Drall bei kleinem Ventilhub und der Einlaßkanal 3 mit einem gro­ ßen Drall bei großem Ventilhub.

Wie aus dem Diagramm von Fig. 2 hervorgeht, hat das erste, dem Drallkanal 2 zugeordnete Einlaßventil 4 einen kleineren Hub als das zweite Einlaßventil 5, das dem Füllungskanal 3 zugeordnet ist. Die unterschiedlichen Ventilhübe können beispielsweise durch entsprechend unterschiedlich geformte Nocken erreicht wer­ den.

Das Diagramm von Fig. 3 zeigt den Drallverlauf über dem Ventil­ hub, und zwar stellt die Kurve A den Verlauf des von dem Drall­ kanal 2 im Brennraum 1 erzeugten Dralls in Abhängigkeit vom Hub des ersten Einlaßventils 4 bei geschlossenem zweiten Einlaßven­ til 5 und die Kurve B den Verlauf des von dem Füllungskanal 3 erzeugten Dralls in Abhängigkeit vom Hub des zweiten Einlaßven­ tils 5 bei geschlossenem ersten Einlaßventil 4 dar. Wie ersicht­ lich, wird durch den kleinen Hub des ersten Einlaßventils 4 die bei einem größeren Ventilhub stattfindende Drallreduzierung ver­ mieden, die durch die gestrichelte Kurve A′ dargestellt ist. Im Betrieb, wenn beide Einlaßventile 4 und 5 geöffnet werden, stellt sich im Brennraum 1 ein Drallverlauf ein, der durch die Kurve C dargestellt ist. Diese Kurve liegt deutlich über der Kurve D, die den Drallverlauf darstellt, der entsteht, wenn bei­ de Einlaßventile den gleichen Hub haben. Damit wird erreicht, daß im Brennraum 1 über den gesamten Einlaßvorgang ein relativ hoher, nahezu gleichbleibender Drall vorhanden ist, der eine gu­ te Gemischaufbereitung gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, daß der Zylinder­ kopf nicht nur bei Diesel-Brennkraftmaschinen sondern auch bei Otto-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann.

Claims (2)

1. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Einlaßkanälen (2, 3) pro Zylinder, die unterschiedliche Drallverläufe haben und von Einlaßventilen gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (4), das dem Ein­ laßkanal (2) mit großem Drall bei kleinem Ventilhub zugeordnet ist, einen kleineren Ventilhub hat als das Einlaßventil (5), das dem Einlaßkanal (3) mit großem Drall bei großem Ventilhub zuge­ ordnet ist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (5), das dem Einlaßkanal (3) mit der kleineren Drallzahl zugeordnet ist, auf einen extrem kleinen Ventilhub umschaltbar ist.