DE2017877B2

DE2017877B2 - Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2017877B2
Application number: DE19702017877
Authority: DE
Inventors: Andreas; Schier Karl Ing.; Skatsche Othmar Dipl.-Ing.; Thien Gerhard Dipl.-Ing.; Graz Scheiterlein (Österreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-07
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1973-03-15
Also published as: AT297408B; JPS5545740B1; DE2017877A1; FR2047395A5

Description

Die Erfindung betrifft einer Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit je zwei paarweise nebeneinander hängend angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen je Zylinder, deren Achsen im Grundriß des Zylinderkopfes die Eckpunkte etwa eines Quadrates bestimmen, und mit getrennten, von einem entlang der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand sich erstreckenden, im Zylinderkopf ausgesparten gemeinsamen Aufnehmerraum ausgehenden Einlaßkanälen für jedes Einlaßventil, die annähernd gleiche Form und Länge aufweisen und als um die Achse des zugehörigen Einlaßventils gleichsinnig gewundene Spiralen enden und zwischen denen Pfeifen für Zylinderkopfschrauben, Stoßstangen od. dgl. hindurchgehen.

Bei Mehrventil-Brennkraftmaschinen bereitet die Unterbringung der beiden Einlaßkanäle wegen der durch die Ventile selbst, sowie durch die Pfeifen für den Durchtritt der Zylinderkopfschrauben und Stoßstangen beengten räumlichen Verhältnisse meist erhebliche Schwierigkeiten, so daß in der Mehrzahl der Falle die strömungütechnisch günstigste Kanalform nicht angewandt weiden kann.

Besonders deutlich tritt dieser Nachteil bei Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen in Erscheinung, deren Einlaßkanäle zwecks Erzeugung eines Eintrittsdralles der in den Zylinder einströmenden Verbrennungsluft als Spiralkanäle ausgebildet sind, da Spiralkanäle wesentlich mehr Bauraum als Schrägkanäle beanspruchen. Zur Unterbringung der erforderlichen Kanalquerschnitte ist dann vielfach eine Vergrößerung der Kanalhöhen und damii der Bauhöhe des gesamten Zylinderkopfef erforderlich.

Bei der Auslegung der Einlaßkanäle einer Melirven'il-Brennkraftmaschine muß außerdem auf die speziellen Erfordernisse des gemeinsamen Antriebes der gleichartigen Ventile besonders Rücksicht genommen werden. Diese einander zum Teil entgegenstehenden Forderungen können η der Regel nur annäherungsweise erfüllt werden.

Bei einer bekannten Zylinderkopfkonstruktion dor eingangs genannten Art, die auf eine möglichst vereinfachte Ausbildung des Ventilantriebes abzielt ' sit/en die beiden Einlaßventile denselben Ab-' ·■.! von der saugseitigen Zylinderkopf' -itenwand. und .· beiden [iinluLikanäle erstrecken sich im wesentli, :, ·> quer zur Kurbelwellenachse der Maschine. Dv .1 diese Anordnung ergeben sich zwar verhältnis^ .: kurze LinlaBkanäle. in denen auch im wesentliu ί dieselben Sh:>mungsverhältnisse herrschen, doch ■·■-strecken sich die an den Aufnehmerraum anschießenden Teilstücke der Einlaßkanäle im wesentlich. .1 in einer zur Z\ lindermitte weisenden Richtung, hinsichtlich der Ausbildung des beabsichtigten Di^iles der in den Zylinder eintretenden Verbrennung luft von Nachteil ist.

Da sich Einlaßkanäle aus konstruktiven und hus^;c'iiüiigbteciinischen Gründen nicht als voiikommer : Einlaufspirak· gestalten lassen, ström die Luft h vorzugt an jenem Umfangsteil des Ventils aus, der dem geraden Kanalteii vor der Spirale gegenübe:- liegt. Bei dem bekannten Zylinderkopf besitzt dieser starke Luftstrom bezüglich der Zylinderachse bei einem der Ventile nur einen sehr geringen Hebelarm und ist somit für die Drallerzeugung wenig wirksam. Weiter ergibt sich durch die vorgesehene Anordnung der bei'^n Einlaßventile an derselben Zylinderkopfseite mit Rücksicht auf die mindest erfoiderliche Länge der Kipphebel für den Antrieb der Einlaßventile ein verhältnismäßig großer Abstand der Stoßstangendurchti itte von der Zylindermitte, was sich in einer größeren Breite des Zylirderkopfes auswirkt.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile der bekannten Zylinderkopfkonstruktion vermieden und soll ein Zylinderkopf geschaffen werden, der sowohl eine strömungsgünstige Gestaltung der Kanäle als auch eine einfache und zweckmäßige Ausbildung des Ventilantriebes zuläßt. Zu diesem Zweck ist, ausgehend von dem Zylinderkopf der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Seiten des durch die Ventilachsen bestimmten Quadrates mit der Kurbelwellenachse jeweils einen Winkel von etwa 45° einschließen, daC die Einlaßkanäle in dem an den Aufnehmerraum anschließenden Teilstück in an sich bekannter Weise etwa tangential zur Innenwand des zugehörigen Zylinders verlaufen, daß der zu dem von der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand weiter entfernten Einlaßventil führende Einlaßkanal in an sich bekannter Weise etwa senkrecht zur Seitenwand verläuft, und daß der zum anderen, der Seitenwand näher gelegenen Einlaßventil führende Einlaßkanal in an sich bekannter Weise sich etwa parallel zur Seitenwand erstreckt.

Durch diese Ausbildung des Zylinderkopfes wird, ohne anderweitige Kompromisse schließen zu müssen, die vom strömungstechnischen Standpunkt günstigste Anordnung für beide Einlaßkanäle erreicht, εο daß bei geringst möglichen Strömungsvviderständen ein verstärkter, bei beiden Einlaßventilen gleichsinnig wirksamer Drall der in den Zylinder eintretenden Verbrennungsluft erreicht wird. Hand in Hand damit geht eine Verringerung der Querabmessungen des Zylinderkopfes, da die vorgesehene Anordnung der beiden Einlaßventile deren paarweisen Antrieb mittels eines auf eine gemeinsame Brücke wirkenden Kipphebels zuläßt, wobei der Angriffspunkt des Kipphebels an der Brücke nahe an die Zylindermitte heranrückt, so daß auch die Stoßstangendurchtritte im Vergleich zu dem bekannten Zylinderkopf einen geringeren Abstand zur Zylinderachse aufweisen. Dieser Umstand kommt nicht allein nur der breitenmäßig gedrängten Bauweise des Zylinderkopfes zugute, sondern auch einer weiteren Verkürzung der Einlaßkanäle selbst.

Bei einer Ausführung des Zylinderkopfes, bei welchei die an der Übergangsstelle vom Aufnehmerraum zu den Einlaßkanälen gebildeten Eintrittskanten mit der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand spitze Winkel bilden, liegen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Winkel im Bereich zwischen 30 und 60 . Du-ch diese Ausbildung der Eintrittskanten der Einlaßkanäle wird bei vergrößertem Volumen des Aufnehmerraumes eine weitere Verkürzung der Einlaßkanäle und damit der Strömungswiderstände erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Γ i g. 1 einen Horizontalschnitt des einzelnen Zylinderkopfes einer Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,

F i g. 3 einen teilweisen Horizontalschnitt eines über mehrere Zylinder sich erstreckenden Zylinderkopfes einer mehrzylindrigen Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung,

F i g. 4 einen Horizontalschnitt einer anderen Ausführungsform eines einzelnen Zylinderkopfes einer Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung und

Fig.5 eine Ansicht des Zylinderkopfes np;h F i g. 4, von der Einlaßseite gesehen.

Der Zylinderkopf 1 in F i g. 1 und 2 enthält zwei hängend angeordnete Einlaßventile 2 und zwei ebensolche Auslaßventile 3. Die Achsen der Einlaßventile 2 sowie auch der Auslaßventile 3 liegen jeweils in einer Ebene, welche mit der Kurbelwellenachse einen Winkel von 45° einschließt. Die Verbrennungsluft wird den beiden Einlaßventilen 2 über getrennte Einlaßkanäle 4 und 4' zugeführt, welche als drallerzeugende Spiralkanäle ausgebildet sind und von einem gemeinsamen, längs der einen Zylinderkopf-Seitenwand 5 sich erstreckenden Aufnehmerraum 6 ausgehen und deren erster, langgestreckter Abschnitt annähend tangential zu der Kontur der Innenwand? des zugehörigen Zylinders verläuft. Die Eintrittskante der beiden Einlaßkanäle 4 und 4' ist mit 8 bzw. 8' bezeichnet.

Die von den Auslaßventilen 3 ausgehenden, separaten Auslaßkanäle 9 und 9' münden an der dem Aufnehmerraum 6 gegenüberliegenden Zylinderkopf-Seitenwand 10 des Zylinderkopfes 1.

Der Zylinderkopf 1 weist sechs in regelmäßiger Anordnung um die Zylinderachse 11 verteilte durcngehende Pfeifen 12 für die Aufnahme der nicht dargestellten Zylinderkopf-Befestigungsschrauben auf. Die Durchtrittsstellen 13 der beiden Stoßstangen Ii zur Betätigung der Einlaßventile 2 und der Auslaßventile 3 befinden sich beidseits der an der Seite des

ίο Aufnehmerraumes 6 angeordneten Pfeife 12. Während der eine Einlaßkanal 4 seitlich neben den Durchtrittsstellen 13 der Stoßstangen 14 vorbeigeführt ist, verläuft der andere Einlaßkanal 4' im Bereich zwischen den Durchtrittsstellen 13 bzw. den da-

IS zwischenliegenden Pfeifen 12 und der Zylindermitte, so daß der verfügbare Bauraum für die beiden Einlaßkanäle 4, 4' optimal ausgenützt ist.

Die vorgesehene Ar^dnung der Einlaßventile 2 und der Auslaßventile 3 erlaubt es. diese jewci!

paarweise über eine Ventilbrücke 15 (in F i g. 2 für dw Auslaßventile 3 dargestellt) mittels eines einfachei. relativ kurzen Kipphebels 16 zu betätigen. Die Kipp hebel 16 beider Ventilpaarc können daher in dei gleichen Höhenlage auf einer gemeinsamen Kipphc-

beiwelle 17 gelagert werden, so daß sich eine geg;r.-über Ventilantrieben mittels Gabelhebeln wesentlich verringerte Bauhöhe des Zyl^;nderkopfes 1 ergibt.

Die Erfindung ermöglicht somit einerseits die Anordnung kurzer, strömungsgünstiger Einlaßka-

näle 4,4' mit relativ großem Querschnitt, die, wie gezeigt, in Vcntilnähe als Spiralkanäle ausgebildet werden können und schafft andererseits günstige Voraussetzungen für die Auslegung des Ventilantriebes. Aus F i g. 3 ist die Anwendung des Erfindungsge-

dankens bei einem sich über mehrere Zylinder erstreckenden Zylinderkopf 1 einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der Vierventil-Bauart ersichtlich. In diesem Fall erstreckt sich der Aufnehmerraum 6 über die gesamte Länge einer Zylinderkopf Seitenwand 18. Im Bereich zwischen den Stoßstangendurchtrittss'ellen 13 benachbarter Zylinder ist der Aufnehmerraum 6 zu einer nach innen vorspringenden Kammer erweitert, von der der Einlaßkanal 4' des einen Zylinders und der Einlaßkanal 4 des benachbarten Zylinders ausgehen. Durch senkrecht zur Richtung der Einlaßkanäle 4,4' verlaufende Eintrittskanten 8 bzw. 8' ergibt sich eine weitere Verkürzung der Einlaßkanäle 4 und 4' und oomit noch günstigere Strömungsverhältnisse als bei der Einzelkopf-Ausführung des Zylinderkopfes 1. Die übrigen konst. uktiven Einzelheiten des Zylinderkopfes 1 nach F i g. 3 stimmen mit der Ausführung nach F i g. 1 und 2 im wesentlichen überein.

Der in F i g. 4 und 5 dargestellte einzelne Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine unterscheidet sich von den vorerwähnten Ausführungen vor allem dadurch, daß sich die Stoßstangcndurchtrittsstellen 13 an den dem Aufnehmerraum 6 gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfes 1 zwischen den beiden Ausla3kanälen 9 und 9' befinden. An der Einlaßseite des Zylinderkopfes 1, an der nur eine einzige Pfeife 12 vorhanden ist, steht daher genügend Bauraum für die Unterbringung relativ breiter Einlaßkanäle 4,4' zur Verfügung. Für die Auslegung des nicht dargestellten Vemilantriebes ergeben sich auf Grund der vorgesehenen Ventilanordnung gleich günstige Voraussetzungen wie bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Palcntansprüche:

1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit je zwei paarweise nebeneinander hängend angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen je Zylinder, deren Achsen im Grundriß des Zylinderkopfes die Eckpunkte etwa eines Quadrates bestimmen, und mit getrennten, von einem entlang der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand sich erstrekkenderi, im Zylinderkopf ausgesparter, gemeinsamen Aufnehmerraum ausgehenden Einlaßksnälen für jedes Einlaßventil, die annähernd gleiche Form und Länge aufweisen und als um die Achse des zugehörigen Einlaßventils gleichsinnig gewimdene Spiralen enden und zwischen denen Pfeifer für Zylinderkopfschrauben, Stoßstangen od. dgl. hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des durch die Ventilachsen bestimmten Quadrates mit der Kurbelwellenachse jeweils einen Winkel von etwa 45
einschließen, daß die Einl.ßkanäle (4, 4') in dem an den Aufnehmerraum (6) anschließenden Teilstück in an sich bekannter Weise etwa tangential zur Innenwand (7) des zugehörigen Zylinders verlaufen, daß der zu dem von der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand (5, 18) weiter entfernten Einlaßventil (2) führende Einlaßkanai (4) in an sich bekannter V'eise e .va senkrecht zur Seitenwand (5, 18) verläjft, und daß der zum anderen. der Seitenwand (5, 18) r iher gelegenen Einlaßventil (2) führende Einlaßkanal (4') in an sich bekannter Weise sich etwa parallel zur Zylinderkopfseitenwand (5, 18) erstreckt.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, bei dem die an der Übergangsstelle vom Aufnehmerraum zu den Einlaßkanälen gebildeten Eintrittskanten mit der saugseitigen Zylinderkopfseitenwand spitze Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel im Bereich zwischen 30 und 60 liegen.