DE19852551C1 - Cylinder head for combustion engine has inlet, exhaust channels on opposite side of plane through axis of inlet or exhaust valve, engine's longitudinal axis from injection valve, ignition plug - Google Patents

Cylinder head for combustion engine has inlet, exhaust channels on opposite side of plane through axis of inlet or exhaust valve, engine's longitudinal axis from injection valve, ignition plug

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Abstract

The cylinder head has at least one combustion chamber with an inlet (4) and exhaust valve per chamber, inlet (10) and exhaust (11) channels leading to the inlet and exhaust valves, an injection valve (18) and at least one ignition plug (20) per combustion chamber. The inlet and exhaust channels are designed to both lie on one side of a plane (E) through the axis of the inlet or exhaust valve and the engine's longitudinal axis, with the injection valve and ignition plug on the other side of the plane.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cylinder head for a Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Es ist bereits ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt (Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch, 22. Auflage, VDI- Verlag, 1995, Seite 395), dessen Einlaßkanal für die angesaugte Luft und der Auslaßkanal für das Abgas auf einer Seite des Zylinderkopfes liegen. Diese Ausbildung des Zylinderkopfes ist der Fachwelt unter dem Begriff Gegenstrom-Zylinderkopf hinreichend bekannt. Bei einem derartigen Zylinderkopf kann das Einlaßventil und das Auslaßventil im wesentlichen senkrecht angeordnet werden. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, die mit einem derartigen Zylinderkopf ausgestattet sind, wird bisher eine sogenannte Saugrohreinspritzung durchgeführt, bei der die Einspritzventile den Brennstoff in die Einlaßkanäle des Zylinderkopfes abgeben. Bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen ist es bei zentraler Anordnung von Einlaßventil und Auslaßventil bekannt, den Brennstoff in eine Vorkammer abzugeben, um durch einen in der Vorkammer entstehenden Wirbel eine gute Brennstoffaufbereitung im anschließenden Brennraum zu bewirken. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung des Brennstoffs in den Brennraum wird bisher nur eine Ausbildung des Zylinderkopfes als Querstromkopf verwirklicht, bei welcher der Einlaßkanal und der Auslaßkanal auf entgegengesetzten Seiten des Einlaßventils bzw. des Auslaßventils verlaufen und auf entgegengesetzten Seiten aus dem Zylinderkopf münden. Diese Ausgestaltung ermöglicht konstruktiv relativ einfach eine zentrale, d. h. im wesentlichen senkrechte, Position von Einspritzventil und Zündkerze. Dabei ergibt sich aber die Schwierigkeit, daß die Position von Einspritzventil und Zündkerze kaum variiert werden kann, da diese durch den Verlauf des Einlaßkanals und des Auslaßkanals im Zylinderkopf im wesentlichen festgelegt ist. Dies ist insbesondere bei luftunterstützten Einspritzsystemen mit einem zentralen Einblaseventil von Bedeutung, da nur bei einer bestimmten Lage von Einblaseventil zur Zündkerze und der Position beider im Brennraum sich eine optimale Verbrennung im Brennraum erzielen läßt.It is a cylinder head for an internal combustion engine is already known (Automotive paperback / Bosch, 22nd edition, VDI- Verlag, 1995, page 395), the inlet channel for the suction Air and the exhaust duct for the exhaust gas on one side of the Cylinder head. This design of the cylinder head is the professional world under the term countercurrent cylinder head well known. With such a cylinder head, it can The inlet valve and the outlet valve are substantially vertical to be ordered. With spark-ignited internal combustion engines, the are equipped with such a cylinder head previously carried out a so-called intake manifold injection at which the fuel injectors into the inlet channels of the Release the cylinder head. With self-igniting internal combustion engines it is with a central arrangement of the inlet valve and Exhaust valve known, the fuel in a prechamber to give up through a vortex arising in the antechamber good fuel preparation in the subsequent combustion chamber cause. With spark-ignited internal combustion engines with direct Up to now, fuel has only been injected into the combustion chamber an education of the cylinder head as a cross flow head realized in which the inlet duct and the outlet duct on opposite sides of the inlet valve or Exhaust valve run and on opposite sides open the cylinder head. This configuration enables  constructively relatively simple a central, d. H. essentially vertical, position of injection valve and spark plug. Here the difficulty arises that the position of Injector and spark plug can hardly be varied because this through the course of the inlet channel and the outlet channel is essentially fixed in the cylinder head. This is especially in air-assisted injection systems with one central injection valve of importance, since only one certain position of the injection valve to the spark plug and the Position both in the combustion chamber for optimal combustion in the Can achieve combustion chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf für eine Brennkraft­ maschine zu schaffen, der sich universell für unterschiedliche Einspritzverfahren und Brenn­ stoffe gleichermaßen eignet.The invention has for its object a cylinder head for an internal combustion engine to create a machine that is universal for different injection processes and combustion fabrics equally suitable.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is performed in a generic device by the characterizing features of Claim 1 solved.

Zum Wechsel des Einspritzverfahrens ist es nur erforderlich das Einspritzventil auszutauschen, wobei keine weiteren Änderungen, insbesondere konstruktiver Art, vorgenommen werden müssen. Dies ermöglicht durch den universellen Einsatz eines gleichen Zylinderkopfes für verschiedene Einspritzverfahren vorteilhafterweise höhere Stückzahlen bei einer Massenherstellung des Zylinderkopfes, wodurch sich die Herstellungskosten erniedrigen lassen.To change the injection process is it is only necessary to replace the injector, where no further changes, especially of a constructive nature, must be made. This is made possible by the universal use of the same cylinder head for different injection methods advantageously higher Quantities in a mass production of the cylinder head, whereby the manufacturing costs can be reduced.

Besonders vorteilhaft ist des weiteren, daß sich der Zylinderkopf für Benzin-Direkteinspritzung mit einem Direkteinspritzventil, für ein luftunterstütztes Einspritzsystem mit einem Einblaseventil (Benzin) und für Diesel-Direkteinspritzung mit einem Direkteinspritzventil gleichermaßen eignet. Des weiteren läßt sich mit geringen Modifikationen am Zylinderkopf auch eine konventionelle Saugrohreinspritzung verwirklichen. It is also particularly advantageous that the Cylinder head for direct petrol injection with one Direct injection valve, for an air assisted Injection system with an injection valve (petrol) and for Diesel direct injection with a direct injection valve equally suitable. Furthermore, it can be done with little Modifications to the cylinder head also a conventional one Realize manifold injection.  

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich außerdem ein kompakter und kostengünstiger Aufbau des Zylinderkopfes.The configuration according to the invention also results a compact and inexpensive construction of the cylinder head.

Darüber hinaus läßt sich eine im wesentlichen senkrechte Position von Einspritzventil, Zündkerze und Einlaß- und Auslaßventil verwirklichen, wodurch sich vorteilhafterweise eine relativ tiefe Brennraummulde am Kolben und ein relativ flaches Brennraumdach am Zylinderkopf ergibt.In addition, an essentially vertical one Position of injector, spark plug and intake and Realize exhaust valve, which is advantageous a relatively deep combustion chamber bowl on the piston and a relative one flat combustion chamber roof on the cylinder head results.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Zylinderkopfes für eine Brennkraftmaschine möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements of the claim 1 specified cylinder head for an internal combustion engine possible.

Vorteilhaft ist des weiteren, daß eine räumliche Trennung des Einspritzbereichs mit den Einspritzventilen von dem Bereich der Einlaß- bzw. Auslaßkanäle vorliegt, die es ermöglicht, die Einspritzventile in einer kasten- oder wannenförmigen Ausnehmung im Zylinderkopf Unterzubringen. Durch ein auf die Einspritzventile aufsetzbares und in die Ausnehmung vollständig einbringbares Rail kann in vorteilhafter Weise die Brennstoffversorgung der Einspritzventile und gegebenenfalls bei der Verwendung von Einblaseventilen zusätzlich noch die Luftzuführung zu den Einblaseventilen durchgeführt werden. Darüber hinaus ergibt sich durch die Unterbringung der Einspritzventile bzw. der Einblaseventile in der kasten- oder wannenförmigen Ausnehmung der Vorteil einer erhöhten Sicherheit bei einer im Crash-Fall stattfindenden Verformung des Zylinderkopfes.It is also advantageous that a spatial separation of the Injection area with the injectors from the area of Inlet and outlet channels is present, which makes it possible Injectors in a box or trough-shaped To accommodate the recess in the cylinder head. By one on the Injectors attachable and completely in the recess insertable rail can advantageously the Fuel supply to the injection valves and if necessary when using injection valves, the Air supply to the injection valves are carried out. In addition, the placement of Injectors or the injection valves in the box or trough-shaped recess the advantage of increased security in the event of a deformation of the Cylinder head.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the description below explained in more detail.

Es zeigt Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einem sich daran anschließenden Kurbelgehäuse nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Unteransicht eines Ausschnitts des Zylinderkopfes nach Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf den Zylinderkopf nach Fig. 1, Fig. 4 eine Unteransicht des Zylinderkopfes nach Fig. 1, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfes nach Fig. 1 und Fig. 6 einen teilweisen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einem sich daran anschließenden Kurbelgehäuse nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.It shows Fig. 1 a partial section through a cylinder head with an adjoining crankcase according to a first embodiment of the invention, Fig. 2 is a bottom view of a section of the cylinder head of FIG. 1. FIG. 3 is a perspective view of the cylinder head of FIG. 1 , Fig. 4 is a bottom view of the cylinder head of Fig. 1, Fig. 5 is a perspective view of the cylinder head shown in FIG. 1 and FIG. 6 is a partial section through a cylinder head with an adjoining crankcase according to a second embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt durch einen Zylinderkopf 1 mit einem sich daran anschließenden Kurbelgehäuse 2 nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. In den Zylinderkopf 1 ist ein Einlaßventil 4 und ein in Fig. 2 sichtbares Auslaßventil 5 untergebracht. Die Fig. 2 zeigt eine Unteransicht eines Ausschnitts auf den Zylinderkopf 1 nach Fig. 1. Bei dem Zylinderkopf 1 kann es sich um einen Zylinderkopf 1 für eine Brennkraftmaschine fremdgezündeter Bauart (Ottomotor) oder selbstzündender Bauart (Dieselmotor) handeln. Über einen Ventiltrieb, der zum Beispiel eine Tassenstößel-Steuerung 8 besitzt, die von einer Nockenwelle 6 betätigt wird, kann das Einlaßventil 4 einen Einlaßkanal 10 für die angesaugte Luft zu einem Brennraum 12 der Brennkraftmaschine öffnen und schließen. Der Brennraum 12 wird einerseits begrenzt vom Zylinderkopf 1 mit seinem Brennraumdach 16 und andererseits von einem Kolben 14, der eine Mulde 15 aufweist. Wie in Fig. 2 durch die Linie A gekennzeichnet ist, hat die am Kolben 14 ausgebildete Mulde 15 beispielsweise eine kreisrunde Form. Wie die Fig. 2 zeigt, ragt ausgehend von dem Brennraumdach 16 ein Einspritzventil 18 in den Brennraum 12, wobei sein Aufbereitungsteil 19 für den aus einer Abspritzöffnung 9 abgegebenen Brennstoff etwas in die Mulde 15 des Kolbens 14 hineinreicht. Die Abspritzöffnung 9 des Einspritzventils 18 befindet sich dabei näher als der Aufbereitungsteil 19 dem Einlaßventil 4 zugewandt innerhalb des Brennraumdachs 16. Das Einspritzventil 18 ist in einer einen abgestuften Öffnungsquerschnitt aufweisenden Durchgangsöffnung 7 des Zylinderkopfes 1 teilweise eingebracht, die von einer kasten- oder wannenförmigen Ausnehmung 34 im Zylinderkopf 1 bis zu dem Brennraum 12 reicht. Wie in Fig. 2 durch die Linie B gekennzeichnet ist, kann das Brennraumdach 16 des Zylinderkopfes 1 beispielsweise eine herzförmige Form aufweisen. In der Nähe des Aufbereitungsteils 19 befindet sich in einer in Fig. 1 und 6 gestrichelt eingezeichneten und in Fig. 5 sichtbaren Zündkerzenöffnung 22 im Zylinderkopf 1 eine Zündkerze 20 mit ihren Zündelektroden 21. Die Zündelektroden 22 befinden sich in der Nähe der Abspritzöffnung 9 bzw. des Aufbereitungsteils 19 des Einspritzventils 18 beispielsweise in der Mulde 15. Des weiteren ist in Fig. 4, einer Unteransicht auf den Zylinderkopf 1 ohne Einlaßventile 4, Auslaßventile 5, Einspritzventile 18 und Zündkerzen 20, das herzförmig ausgebildete Brennraumdach 16 gezeigt. Der Zylinderkopf 1 wird über Zylinderkopfschrauben 23 mit dem Kurbelgehäuse 2 verschraubt.In Fig. 1 a partial section through a cylinder head 1 with an adjoining crankcase 2 is shown according to a first embodiment of the invention. An intake valve 4 and an exhaust valve 5 visible in FIG. 2 are accommodated in the cylinder head 1 . FIG. 2 shows a bottom view of a detail of the cylinder head 1 according to FIG. 1. The cylinder head 1 can be a cylinder head 1 for an internal combustion engine of a spark-ignition type (gasoline engine) or a self-ignition type (diesel engine). Via a valve train, which has, for example, a tappet control 8 , which is actuated by a camshaft 6 , the inlet valve 4 can open and close an inlet channel 10 for the intake air to a combustion chamber 12 of the internal combustion engine. The combustion chamber 12 is delimited on the one hand by the cylinder head 1 with its combustion chamber roof 16 and on the other hand by a piston 14 which has a depression 15 . As indicated by line A in FIG. 2, the recess 15 formed on the piston 14 has , for example, a circular shape. As shown in FIG. 2, an injection valve 18 protrudes from the combustion chamber roof 16 into the combustion chamber 12 , its preparation part 19 for the fuel emitted from an injection opening 9 reaching somewhat into the recess 15 of the piston 14 . The spray opening 9 of the injection valve 18 is located closer than the conditioning part 19 facing the inlet valve 4 within the combustion chamber roof 16 . The injection valve 18 is partially introduced into a through opening 7 of the cylinder head 1 which has a stepped opening cross section and extends from a box-like or trough-shaped recess 34 in the cylinder head 1 to the combustion chamber 12 . As indicated by line B in FIG. 2, the combustion chamber roof 16 of the cylinder head 1 can have a heart-shaped shape, for example. In the vicinity of the processing part 19 there is a spark plug 20 with its ignition electrodes 21 in a spark plug opening 22 in the cylinder head 1 which is shown in broken lines in FIGS. 1 and 6 and is visible in FIG. 5. The ignition electrodes 22 are located in the vicinity of the spray opening 9 or the treatment part 19 of the injection valve 18, for example in the depression 15 . Furthermore, in FIG. 4, a bottom view of the cylinder head 1 without intake valves 4 , exhaust valves 5 , injection valves 18 and spark plugs 20 , the heart-shaped combustion chamber roof 16 is shown. The cylinder head 1 is screwed to the crankcase 2 by means of cylinder head screws 23 .

Bei dem Einspritzventil 18 kann es sich beispielsweise um ein elektromagnetisch betätigbares handeln, welches den Brennstoff in direkter Weise in den Brennraum 12 abgibt. Derartige Ventile sind dem Fachmann unter dem Begriff Hochdruckeinspritzventil für die Direkteinspritzung von Brennstoff hinreichend bekannt. Möglich ist aber auch, ein in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigtes, sogenanntes Gemischeinblaseventil 18 zu verwenden, welches ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 12 einbläst. Der Aufbau und die Betriebsweise derartiger Gemischeinblaseventile 18 ist dem Fachmann zum Beispiel aus dem SAE-Paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geoffrey Cathcart, Orbital Engine Company, Perth, Western Australia, "Combustion and Emissions Characteristics of Orbital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4-Stroke Engines", Seiten 1-12, hinreichend bekannt. Ergänzend weisen wir noch auf die Veröffentlichungen EP 0 242 370 B1, EP 0 308 ­ 467 B1 und EP 0 494 468 B1 hin, die beispielhaft den Aufbau derartiger Gemischeinblaseventile 18 zeigen.The injection valve 18 can be, for example, an electromagnetically actuable one that emits the fuel directly into the combustion chamber 12 . Such valves are well known to the person skilled in the art under the term high-pressure injection valve for the direct injection of fuel. Possible is also, an example shown in Figs. 1, 2 and 5, so-called Gemischeinblaseventil 18 to use which mixture the fuel-air blowing an ignitable in the combustion chamber 12. The structure and the mode of operation of such mixture injection valves 18 are known to the person skilled in the art, for example from SAE paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geoffrey Cathcart, Orbital Engine Company, Perth, Western Australia, "Combustion and Emissions Characteristics of Orbital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4-Stroke Engines ", pages 1-12, well known. In addition, we refer to publications EP 0 242 370 B1, EP 0 308 467 B1 and EP 0 494 468 B1, which show an example of the structure of such mixture injection valves 18 .

Der Einlaßkanal 10 verläuft von Brennraum 12 in Richtung des Ventiltriebs 8 schräg zu einer Motorhochachse 25 des Einlaßventils 4 und endet an einer zum Beispiel schräg verlaufenden Oberfläche 31 des Zylinderkopfes 1. Die Motorhochachse 25 verläuft quer einer Motorlängsachse 27 und geht mittig durch den Kolben 14 hindurch. In etwa um 90 Grad abgewinkelt zu dem Einlaßkanal 10 verläuft ein in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneter Auslaßkanal 11, der ausgehend von dem in Fig. 2 dargestellten Auslaßventil 5 an einer quer zur Oberfläche 31 verlaufenden Seitenfläche 32 des Zylinderkopfes 1 endet. Wie in Fig. 3, einer perspektivische Ansicht auf den Zylinderkopf 1 nach Fig. 1, näher dargestellt ist, münden der Einlaßkanal 10 und der Auslaßkanal 11 auf derselben Seite des Zylinderkopfes 1. Diese Ausbildung beider Kanäle 10, 11 ist dem Fachmann unter dem Begriff Gegenstrom-Kanalführung hinreichend bekannt.The intake duct 10 runs from the combustion chamber 12 in the direction of the valve drive 8 obliquely to an engine vertical axis 25 of the intake valve 4 and ends at an obliquely extending surface 31 of the cylinder head 1 . The motor vertical axis 25 runs transversely to a motor longitudinal axis 27 and passes through the piston 14 in the center. An outlet duct 11 drawn in dashed lines in FIG. 1 extends at an angle of approximately 90 degrees to the inlet duct 10 and, starting from the exhaust valve 5 shown in FIG. 2, ends on a side surface 32 of the cylinder head 1 extending transversely to the surface 31 . As shown in FIG. 3, a perspective view of the cylinder head 1 according to FIG. 1, the inlet duct 10 and the outlet duct 11 open on the same side of the cylinder head 1 . This design of both channels 10 , 11 is well known to the person skilled in the art under the term countercurrent channel guidance.

Erfindungsgemäß sind der Einlaßkanal 10 und der Auslaßkanal 11 im Zylinderkopf 1 so gestaltet, daß beide Kanäle 10, 11 auf einer Seite einer in Fig. 1, 3 und 6 angedeuteten Ebene E liegen, die von einer Ventillängsachse 26 des Einlaßventils 4 bzw. des Auslaßventils 5 und der Motorlängsachse 27 des Zylinderkopfes 1 der Brennkraftmaschine aufgespannt wird. Gegenüberliegend zu dieser Ebene E sind auf der anderen Seite das Einspritzventil 18 und die Zündkerze 20 im Zylinderkopf 1 angeordnet.According to the invention, the inlet duct 10 and the outlet duct 11 in the cylinder head 1 are designed such that both ducts 10 , 11 lie on one side of a plane E indicated in FIGS . 1, 3 and 6, which is from a longitudinal valve axis 26 of the inlet valve 4 and the outlet valve 5 and the motor longitudinal axis 27 of the cylinder head 1 of the internal combustion engine is clamped. Opposite to this plane E, the injection valve 18 and the spark plug 20 are arranged in the cylinder head 1 on the other side.

Das Einlaßventil 4 und das Auslaßventil 5 sind zum Einlaßkanal 10 hin geneigt verbaut. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein zwischen der Motorhochachse 25 und der Ventillängsachse 26 eingeschlossener Ventilwinkel α im Bereich von 0 bis 15 Grad liegt. Vorzugsweise werden für den Ventilwinkel α etwa 6 Grad vorgesehen. Das Einspritzventil 18 ist entgegen der Neigung des Einlaßventils 4 bzw. des Auslaßventils 5 in Richtung zur Zündkerze 20 hin geneigt verbaut, wobei ein zwischen der Motorhochachse 25 und einer Einspritzventilachse 28 eingeschlossener Neigungswinkel β im Bereich von 0 bis 20 Grad liegt. Vorzugsweise werden für den Neigungswinkel β etwa 10,5 Grad vorgesehen. In gleicher Neigungsrichtung wie das Einspritzventil 18 ist die Zündkerze 20 verbaut, wobei ein zwischen der Motorhochachse 25 und einer Zündkerzenachse 29 eingeschlossener Neigungswinkel γ im Bereich von 30 bis 50 Grad liegt. Vorzugsweise beträgt dieser Neigungswinkel γ etwa 32 Grad. Das Aufbereitungsteil 19 des Einspritzventils 18 bzw. die Abgabe des Brennstoffs oder des Brennstoff-Luft-Gemisches aus der Abspritzöffnung 9 ist dabei in der Nähe der Zündelektroden 21 der Zündkerze 20 vorgesehen.The inlet valve 4 and the outlet valve 5 are installed inclined towards the inlet channel 10 . It has proven to be advantageous if a valve angle α enclosed between the vertical motor axis 25 and the longitudinal valve axis 26 is in the range from 0 to 15 degrees. About 6 degrees are preferably provided for the valve angle α. The injection valve 18 is installed against the inclination of the intake valve 4 or the exhaust valve 5 inclined towards the spark plug 20 , an inclination angle β between the engine vertical axis 25 and an injection valve axis 28 being in the range from 0 to 20 degrees. About 10.5 degrees are preferably provided for the angle of inclination β. The spark plug 20 is installed in the same direction of inclination as the injection valve 18 , an inclination angle γ enclosed between the engine vertical axis 25 and a spark plug axis 29 being in the range from 30 to 50 degrees. This angle of inclination γ is preferably approximately 32 degrees. The conditioning part 19 of the injection valve 18 or the delivery of the fuel or the fuel-air mixture from the spray opening 9 is provided in the vicinity of the ignition electrodes 21 of the spark plug 20 .

Durch die gegenüberliegende Anordnung der Einspritzventile 18 auf der einen Seite der Ebene E und der Einlaßventile 4 und der Auslaßventile 5 auf der anderen Seite der Ebene E, ergibt sich eine räumliche Trennung des Einspritzbereichs mit den Einspritzventilen 18 von dem Bereich der Einlaßkanäle 10 bzw. der Auslaßkanäle 11 im Zylinderkopf 1. Die räumliche Trennung ermöglicht es, die Einspritzventile 18 in der in Motorlängsachse 27 sich länglich erstreckenden, kasten- oder wannenförmigen Ausnehmung 34 im Zylinderkopf 1 unterzubringen. Die Ausnehmung 34 ist im Zwischenraum zwischen Einlaßventil 4 bzw. Auslaßventil 5 und der Zündkerze 20 im Zylinderkopf 1 vorgesehen und erstreckt sich von der Oberfläche 31 in Richtung der Motorhochachse 25 etwa bis unterhalb des Tassenstößels 8 für das Einlaßventil 4. Dabei wird ein Anschlußbereich der Einspritzventile 18 und ein Teil der Zylinderkopfschrauben 23 von der Ausnehmung 34 ausgespart.The opposite arrangement of the injection valves 18 on one side of the level E and the inlet valves 4 and the exhaust valves 5 on the other side of the level E results in a spatial separation of the injection area with the injection valves 18 from the area of the inlet channels 10 and Exhaust ports 11 in the cylinder head 1 . The spatial separation enables the injection valves 18 to be accommodated in the box-shaped or trough-shaped recess 34 in the cylinder head 1 , which extends longitudinally in the longitudinal axis 27 of the engine. The recess 34 is provided in the space between the intake valve 4 or exhaust valve 5 and the spark plug 20 in the cylinder head 1 and extends from the surface 31 in the direction of the engine vertical axis 25 to approximately below the tappet 8 for the intake valve 4 . In this case, a connection area of the injection valves 18 and part of the cylinder head screws 23 are recessed from the recess 34 .

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, erstreckt sich die Ausnehmung 34 in Motorlängsrichtung 27 von einer Vorderseite 40 des Zylinderkopfes 1 bis zu einer Rückseite 41 eines Raums 43 für ein Steuerrad 42 der Nockenwelle 6. Durch ein in Fig. 1 und 6 dargestelltes, auf die Einspritzventile 18 aufsetzbares und in die Ausnehmung 34 beispielsweise vollständig einbringbares Rail 35 kann in vorteilhafter Weise die Brennstoffversorgung aller Einspritzventile 18 durchgeführt werden. Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Verwendung von Gemischeinblaseventilen 18 kann mittels des Rails 35 auch die gemeinsame Luftversorgung aller Gemischeinblaseventile 18 durchgeführt werden. Des weiteren ergibt sich durch die Unterbringung der Einspritzventile 18 in der Ausnehmung 34 der Vorteil einer erhöhten Sicherheit bei einer im Crash-Fall stattfindenden Verformung des Zylinderkopfes 1. Darüber hinaus läßt sich eine im wesentlichen senkrechte Position von Einspritzventil 18, Zündkerze 20, Einlaßventil 4 und Auslaßventil 5 verwirklichen, wodurch sich vorteilhafterweise eine relativ tiefe Mulde 15 am Kolben 14 und ein flaches Brennraumdach 16 ergibt.As shown in FIG. 5, the recess 34 extends in the longitudinal direction 27 of the engine from a front 40 of the cylinder head 1 to a rear 41 of a space 43 for a control wheel 42 of the camshaft 6 . The fuel supply to all the injection valves 18 can advantageously be carried out by means of a rail 35 shown in FIGS. 1 and 6, which can be placed on the injection valves 18 and, for example, fully inserted into the recess 34 . When using mixture injection valves 18 shown in the exemplary embodiment, the common air supply to all mixture injection valves 18 can also be carried out by means of the rail 35 . Furthermore, by accommodating the injection valves 18 in the recess 34, there is the advantage of increased safety in the event of a deformation of the cylinder head 1 in the event of a crash. In addition, a substantially vertical position of the injection valve 18 , spark plug 20 , inlet valve 4 and exhaust valve 5 can be achieved, which advantageously results in a relatively deep trough 15 on the piston 14 and a flat combustion chamber roof 16 .

Anstelle der beschriebenen Direkteinspritzung mittels Direkteinspritzventil oder Gemischeinblaseventil für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (Benzin) ist es auch möglich, den Zylinderkopf 1 für eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Diesel) zu verwenden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, das Einspritzventil 18 auszutauschen und anstelle der Zündkerze 20 eine Glühkerze in die Öffnung 22 einzusetzen. Bei dem auszutauschenden Einspritzventil handelt es sich um ein Hochdruckeinspritzventil, das für selbstzündende Brennkraftmaschinen (Diesel) entsprechend geeignet und konventionell aufgebaut ist. Der Aufbau dieser Einspritzventile ist dem Fachmann hinreichend bekannt, so daß auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.Instead of the direct injection described using a direct injection valve or a mixture injection valve for a spark-ignition internal combustion engine (gasoline), it is also possible to use the cylinder head 1 for a self-igniting internal combustion engine (diesel). All that is required for this is to replace the injection valve 18 and to insert a glow plug in the opening 22 instead of the spark plug 20 . The injection valve to be replaced is a high-pressure injection valve, which is suitable for conventional internal combustion engines (diesel) and has a conventional design. The structure of these injection valves is well known to the person skilled in the art, so that a detailed description can be dispensed with.

In Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Teile mit denselben Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bis 5 gekennzeichnet sind. Der Aufbau des in Fig. 6 dargestellten Zylinderkopfes 1 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten, wobei als wesentlicher Unterschied keine direkte Einspritzung in den Brennraum 12 mittels eines Direkteinspritzventils 18 erfolgt, sondern eine herkömmliche Saugrohreinspritzung mittels eines konventionellen, dem Fachmann wohl bekannten Niederdruck-Einspritzventils 18 durchgeführt wird. Das Niederdruck-Einspritzventil 18 ist mit in etwa gleicher Neigung in den Zylinderkopf 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel verbaut, wobei die erforderliche Einspritzventillänge für das Niederdruck-Einspritzventil 18 konstruktiv bedingt kürzer ist als bei einem Direkteinspritzventil für die Hochdruckeinspritzung. Das Abspritzteil 24 des Niederdruck-Einspritzventils 18 befindet sich bei gleicher Einbauposition in der Ausnehmung 34 daher außerhalb des Brennraums 12 bzw. des Brennraumdachs 16. Das Niederdruck-Einspritzventil 18 gibt bei offenem Einlaßventil 4 einen beispielsweise kegelförmig ausgebildeten Brennstoffstrahl 36 von der Abspritzöffnung 9 in den Einlaßkanal 10 ab, der zum Beispiel auf eine Ventiltellerfläche 37 des Einlaßventils 4 gerichtet ist. Konstruktiv ist somit gegenüber dem Zylinderkopf 1 nach Fig. 1 lediglich die Durchgangsöffnung 7 für das Einspritzventil 18 am Zylinderkopf 1 zu verändern, die nicht in den Brennraum 12, sondern nur bis zu dem Einlaßkanal 10 reicht und beispielsweise ohne Abstufungen ausgebildet ist, was sich gußtechnisch einfach realisieren läßt.In FIG. 6, a second embodiment of the invention is shown, are marked in which all identical or functionally identical parts the same reference numerals of the first embodiment according to FIGS. 1 to 5. The structure of the cylinder head 1 shown in FIG. 6 corresponds essentially to that shown in FIG. 1, the main difference being that there is no direct injection into the combustion chamber 12 by means of a direct injection valve 18 , but a conventional intake manifold injection using a conventional low pressure which is well known to those skilled in the art Injector 18 is performed. The low-pressure injection valve 18 is installed with approximately the same inclination in the cylinder head 1 according to the first exemplary embodiment, the required injection valve length for the low-pressure injection valve 18 being shorter due to the design than with a direct injection valve for the high-pressure injection. The injection part 24 of the low-pressure injection valve 18 is therefore in the same installation position in the recess 34 outside the combustion chamber 12 or the combustion chamber roof 16 . When the inlet valve 4 is open, the low-pressure injection valve 18 emits, for example, a cone-shaped fuel jet 36 from the spray opening 9 into the inlet channel 10 , which is directed, for example, onto a valve disk surface 37 of the inlet valve 4 . 1 design is thus opposite to the cylinder head 1 of FIG., Only the passage opening 7 to change the injection valve 18 to the cylinder head 1, which does not extend into the combustion chamber 12, but only to the inlet passage 10 and is for example formed without gradations, which casting technology to can be easily realized.

Claims (14)

1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Brennraum und mit pro Brennraum einem Einlaßventil und einem Auslaßventil, mit einem im Zylinderkopf ausgebildeten Einlaßkanal, der zu dem Einlaßventil führt und mit einem im Zylinderkopf ausgebildeten Auslaßkanal, der zu dem Auslaßventil führt und mit einem Einspritzventil und zumindest einer Zündkerze pro Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (10) und der Auslaßkanal (11) im Zylinderkopf (1) so gestaltet sind, daß beide Kanäle (10, 11) auf einer Seite einer Ebene E liegen, die von einer Ventillängsachse (26) des Einlaßventils (4) bzw. des Auslaßventils (5) und einer Motorlängsachse (27) aufgespannt wird, und gegenüberliegend zu dieser Ebene E auf der anderen Seite das Einspritzventil (18) und die Zündkerze (20) angeordnet sind.1. Cylinder head for an internal combustion engine, with at least one combustion chamber and with one intake valve and one exhaust valve per combustion chamber, with an intake duct formed in the cylinder head, which leads to the intake valve and with an exhaust duct formed in the cylinder head, which leads to the exhaust valve and with an injection valve and at least one spark plug per combustion chamber, characterized in that the inlet duct ( 10 ) and the outlet duct ( 11 ) in the cylinder head ( 1 ) are designed such that both ducts ( 10 , 11 ) lie on one side of a plane E, which is from a Longitudinal valve axis ( 26 ) of the inlet valve ( 4 ) or the outlet valve ( 5 ) and an engine longitudinal axis ( 27 ) is stretched, and opposite to this plane E on the other side, the injection valve ( 18 ) and the spark plug ( 20 ) are arranged. 2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (4) und das Auslaßventil (5) geneigt zu einer quer zur Motorlängsachse (27) verlaufenden Motorhochachse (25) in Richtung des Einlaßkanals (10) hin im Zylinderkopf (1) verbaut sind, wobei ein zwischen der Motorhochachse (25) und der Ventillängsachse (26) eingeschlossener Ventilwinkel α im Bereich von 0 bis 15 Grad liegt.2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the inlet valve ( 4 ) and the exhaust valve ( 5 ) inclined to a transverse to the engine longitudinal axis ( 27 ) extending engine vertical axis ( 25 ) in the direction of the inlet channel ( 10 ) in the cylinder head ( 1 ) , a valve angle α enclosed between the motor vertical axis ( 25 ) and the valve longitudinal axis ( 26 ) being in the range from 0 to 15 degrees. 3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilwinkel α etwa 6 Grad beträgt. 3. Cylinder head according to claim 2, characterized in that the valve angle α is approximately 6 degrees.   4. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (18) entgegen der Neigung des Einlaßventils (4) bzw. des Auslaßventils (5) zu einer quer zur Motorlängsachse (27) verlaufenden Motorhochachse (25) in Richtung zur Zündkerze (20) hin geneigt verbaut ist, wobei ein zwischen der Motorhochachse (25) und einer Einspritzventilachse (28) eingeschlossener Neigungswinkel β im Bereich von 0 bis 20 Grad liegt.4. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the injection valve ( 18 ) against the inclination of the intake valve ( 4 ) or the exhaust valve ( 5 ) to a transverse to the longitudinal axis ( 27 ) of the engine vertical axis ( 25 ) in the direction of the spark plug ( 20 ) is installed inclined, an inclination angle β between the engine vertical axis ( 25 ) and an injection valve axis ( 28 ) being in the range from 0 to 20 degrees. 5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel β etwa 10,5 Grad beträgt.5. Cylinder head according to claim 4, characterized in that the angle of inclination β is approximately 10.5 degrees. 6. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (20) zu einer quer zur Motorlängsachse (27) verlaufenden Motorhochachse (25) mit größerer Neigung als das Einspritzventil (18) geneigt verbaut ist, wobei ein zwischen der Motorhochachse (25) und einer Zündkerzenachse (29) eingeschlossener Neigungswinkel γ im Bereich von 30 bis 50 Grad liegt.6. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the spark plug ( 20 ) is inclined to a transverse to the engine longitudinal axis ( 27 ) extending engine vertical axis ( 25 ) with a greater inclination than the injection valve ( 18 ), one between the engine vertical axis ( 25 ) and a spark plug axis ( 29 ) included inclination angle γ is in the range of 30 to 50 degrees. 7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel γ etwa 32 Grad beträgt.7. Cylinder head according to claim 6, characterized in that the angle of inclination γ is approximately 32 degrees. 8. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (1) zwischen Einlaßventil (4) bzw. Auslaßventil (5) und der Zündkerze (20) eine Ausnehmung (34) aus genommen ist, die sich in Richtung einer Motorlängsachse (27) der Brennkraftmaschine länglich erstreckt.8. Cylinder head according to claim 1, characterized in that in the cylinder head ( 1 ) between the inlet valve ( 4 ) or exhaust valve ( 5 ) and the spark plug ( 20 ), a recess ( 34 ) is made, which extends in the direction of an engine longitudinal axis ( 27 ) extends the internal combustion engine elongated. 9. Zylinderkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (34) kasten- oder wannenförmig ausgebildet ist.9. Cylinder head according to claim 8, characterized in that the recess ( 34 ) is box-shaped or trough-shaped. 10. Zylinderkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rail (35) zur Brennstoffversorgung und gegebenenfalls zur Luftversorgung der Einspritzventile (18) vorgesehen ist, das in die Ausnehmung (34) einsetzbar ist. 10. Cylinder head according to claim 8, characterized in that a rail ( 35 ) for supplying fuel and optionally for supplying air to the injection valves ( 18 ) is provided, which can be inserted into the recess ( 34 ). 11. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Einspritzventil (18) um ein den Brennstoff direkt in den Brennraum (12) abgebendes Ventil handelt.11. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the injection valve ( 18 ) is a fuel dispensing valve directly into the combustion chamber ( 12 ). 12. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Einspritzventil (18) um ein Gemischeinblaseventil handelt, das ein Brennstoff-Luft- Gemisch direkt in den Brennraum (12) abgibt.12. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the injection valve ( 18 ) is a mixture injection valve which delivers a fuel-air mixture directly into the combustion chamber ( 12 ). 13. Zylinderkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Einspritzventil (18) um ein Ventil für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (Diesel) handelt, das den Brennstoff direkt in den Brennraum (12) abgibt.13. Cylinder head according to claim 11, characterized in that the injection valve ( 18 ) is a valve for a spark-ignited internal combustion engine (diesel) which delivers the fuel directly into the combustion chamber ( 12 ). 14. Zylinderkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Zündkerze (20) eine Glühkerze verbaut ist.14. Cylinder head according to claim 13, characterized in that a glow plug is installed instead of the spark plug ( 20 ).
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