DE2164001B2

DE2164001B2 -

Info

Publication number: DE2164001B2
Application number: DE19712164001
Authority: DE
Inventors: Albert Chaville Grosseau (Frankreich)
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1979-11-22
Also published as: GB1336489A; DE2164001C3; JPS549248B1; DE2164001A1; IT943379B

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Einla.ßkanal, der eine durch die Achse des Einlaßventils und die Zylinderachse gehende Zymmetrieebene aufweist und der aufeinanderfolgende, aus Rotationsflächen mit unterschiedlichen Achsen bestehende Abschnitte aufweist, wobei die Achse des in Strömungsrichtung hinteren Abschnitts mit der Achse des Einlaßventils zusammenfällt.

Bei Brennkraftmaschinen stellt sich allgemein das Problem der gleichmäßigen und vollständigen Füllung der Verbrennungsräume der jeweiligen Zylinder mit Gas-Luft-Gemisch. Die möglichst gleichmäßige Füllung aller Zylinder-Verbrennungsräume ist abhängig von dem zwischen Vergaser und Zylinderräumen angeordneten Einlaßkanälen. Die Strömung des Gas-Luft-Gemisches soll selbstverständlich möglichst widerstandsfrei und gleichmäßig erfolgen. Das Strömungsverhajten in den Einlaßkanälen ist umso besser, je gleichförmiger die Geometrie der Rotationsflächenabschnitte der Einlaßkanäle untereinander ist, und je gleichförmiger die Beschaffenheit der Oberflächen der Wände der kanälen beschaffen sind. Es ist bekannt, die Q>uerschnittsflächen der Einlaßkanäle in Strömungsrichtung kontinuierlich und/oder progressiv zunehmen zu lassen.

Die Herstellung solcher hinsichtlich der Dimensionen

ίο und der Oberflächenbeschaffenheit möglichst jleichförmig ausgebildeter Einlaßkanäle, sei es innerhalb eines Motoraggregates oder auch von einem Motor zum anderen, um eine Streuung der Höchstleistungen bei Motoren der gleichen Serie zu vermeiden, ist schwierig, da die Einlaßkanäle zum Teil innerhalb des Zylinderkopfes eines Motors, zum anderen Teil jedoch außerhalb des Zylinderkopfes liegen. Bei den außerhalb des Zylinderkopfes des Motors liegenden Teilen der Einlaßkanäle ist eine entsprechende Bearbeitung der

M Dimensionen bzw. Oberflächen leicht durchzuführen. Anders ist es dagegen bei den innerhalb des Zylinderkopfes liegenden Teilen der Einlaßkanäle.

Zylinderköpfe von Hochleistungsmotoren bestehen in der Regel aus einer Aluminumlegierung und werden

in einem Druckguß-Verfahren serienmäßig hergestellt. Sie weisen eine verhältnismäßig gute Geometrie und Oberflächengüte auf. Bei der Herausnahme des Gußstückes aus der Form wird allerdings häufig die Oberfläche beschädigt und weiterhin ergibt sich beim späteren Zusammensetzen der Einlaßkanäle aus den im Zylinderkopf befindlichen Teilen und den einzelnen, außerhalb des Zyiinderkopfes anzusetzenden Teilen ein ungleichmäßiger Übergang, beispielsweise in Form einer die Innenfläche des Einlaßkanals durchquerenden

Stoßfugenebene. Um jedoch eine gute Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen und gleichzeitig möglichst ideale Strömungsverhältnisse zu schaffen, ist es erforderlich, die Einlaßkanäle mit speziellen Werkzeugen nachzuarbeiten. Bekannt ist es (US-PS 34 57 904), die Einlaßkanäle zunächst mi\ kontinuierlich wachsenden Querschnitten auszubilden, anschließend die Querschnittsform progressiv zu vergrößern, um dann den Querschnitt im letzten Abschnitt bis zum Ventilsitz wieder zu vermindern.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführungsform ist, daß die Geschwindigkeit der angesaugten Luft zunächst verzögert, dann innerhalb des EinlaOkanals durch die Querschnittsverengung wieder beschleunigt wird. Hierdurch wird eine Erhöhung des Strömungswiderstandes bewirkt, die be; Hochleistungsmotoren zu einer verminderten Zylinderfüllung führt.

Weiterhin ist nachteilig, daß die einzelnen Abschnitte des bekannten Einlaßkanals, abgesehen von dem ersten und dem letzten Abschnitt, nicht mit den üblichen rotierenden Werkzeugen bearbeitbar sind, da eine derartige maschinelle Bearbeitung nur dann möglich ist, wenn die Rotationsfläche eines Abschnitts in diejenige des darauffolgenden eingeschrieben werden kann, damit das Bearbeitungswerkzeug einführbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Zylinderkopf den Einlaßkanal so auszubilden, daß er Durchgangsquerschnitte mit vom Eintritt in den Zylinderkopf zum Ventilsitz kontinuierlich wachsender Fläche aufweist und gleichzeitig im Rahmen einer Großserienfertigung leicht und preiswert zu bearbeiten ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Einlaßkanal der eingangs erwähnten Art, der

vordere Rotationsflächenabschnitt mit dem hinteren Rotationsflächenabschnitt über einen zv»:schenliegenden Rotationsflächenabschnitt verbunden ist, dessen Achse die Achse des vorderen Rotationsflächenabschnittes und die Achse des hinteren Rotationsflächenabschnittes schneidet, und daß sich der Querschnitt des Einlaßkanals über seine Länge kontinuierlich verändert und in dsr Strömungsrichtung bis zum Anschluß an den Ventilsitz niemals kleiner wird.

Diese erfindungsgemäße Ausbildung des Einlaßkanals vermeidet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches in Strömungsrichtung unterschiedlich beschleunigt und damit der Strömungswiderstand innerhalb des Einlaßkanals erhöht wird. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß die einzelnen Abschnitte des Einlaßkanals mit den üblichen rotierenden Werkzeugen nacheinander bearbeitbar sind.

In vorteilhafter Weiterbildung weist der in Strömungsrichtung vorne gelegene Rotationsflächenabschnitt einen zylindrischen Teil auf, auf den ein kegelstunipfförmigerTeil folgt.

Weiter ist der zylindrische Teil mi^f dem kegelstumpfförmigen Teil über einen Teil mit gekrümmter Erzeugender verbunden. Diese vorteilhafte Ausbildung der in Strömungsrichtung vorne gelegenen Teile des Einlaßkanals gewährleistet, daß die Strömung des Gas-Luft-Gemisches gleichförmig verlaufen kann und insbesondere nicht durch gebrochene Übergänge zwischen dne einzelnen Rotationsflächenabschnitten beeinträchtigt wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung endet der vordere Rotationsflächenabschnitt mit einem kugelförmigen Teil, an den sich der vorausgehende Teil des vorderen Rotationsflächenabschnittes und der zwischenliegende Rotationsflächenabschnitt tangential anschließen.

Diese Ausbildung des Einlaßkanals ermöglicht eine übliche maschinelle Bearbeitung mit rotierenden Werkzeugen, da die Rotationsflächen der aufeinanderfolgenden Abschnitte des Einlaßkanals nachfolgend ineinander einschreibbar sind.

Vorteilhaft bildet der zwischenliegende Rotationsflächenabschnitt eine Zylinderfläche. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Bearbeitung dieses Abschnittes des Einlaßkanals.

Weiterhin weist der hintere Rotationsflächenabschnitt einen kegelstumpfförmigen T"eil auf, der mit dem Ventilsitz durch einen zylindrischen Teil verbunden ist.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt des Zylinderkopfes in seiner durch die Achse des Einlaßventils und die des Zylinders gehenden Symmetrieebene und

Fig.2 einen Schnitt nach Linie 11-11 in Fig. 1, jedoch ohne geschnittene Darstellung des Stößels.

Ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Zylinder weist eine Symmetrieachse X-O auf. Dieser Zylinder wird von einem Teil des in F i g. 1 dargestellten Zylinderkopfes 1 verschlossen. Dieser Teil des Zylinderkopfes 1 enthält einen bearbeiteten Einlaßkanal 2' und einen Auslaßkanal 3, deren, dem Zylinder zugewandten öffnungen sich symmetrisch zur Achse X-O gegenüberliegen. Der Einlaßkanal 2' endet in einem als Venturi-Düse ausgebildeten Sitz 4, auf dem ein Ventil 5 in seiner Verschlußstellung aufsitzen kann, dessen Schaft 6 in Richtung der Achse O-yverschieblich ist.

Der Einlaßkanal 2" weist eine Symmetrieebene auf, die mit der durch die Achsen O-X und O- Ydefinierten Ebene zusammenfällt Der EinlaÜi,.inal 2' enthält in Strömungsrichtung nacheinander einen zylindrischen Abschnitt 2'a, einen Rotationsflächenabschnitt mit gekrümmter Erzeugender 2'b und einen kegek;umpfförmigen Abschnitt 2'c, deren gemeinsame Achse Z1-Z1 ebenfalls in der vorstehend definierten Symmetrieebene enthalten ist.

Die Lage der Achse Z\-Z\ innerhalb der Symmetrieebene ist durch einen spitzen Winkel definierbar, der durch die Achse O- Y und die Normale üuf der Achse OX festgelegt ist.

Der kegelstumpfförmige Abschnitt 2'c tangiert einen Abschnitt 2'd, welcher Teil einer Kugel mit dem Mittelpunkt 8 ist, der auf der Achse ZpZi liegt.

Dieser Kugelabschnitt 2'dschließt an einen Abschnitt 2'ean, dessen Achse Z2-Z2 zwischen der Achse Zi-Zi und der Achse O- Yliegt und durch den Mittelpunkt 8 geht. Dieser Abschnitt 2'e ist zylindrisch ausgebildet und schneidet sich mit dem kegelförmigen Abschniu 2'c in der Schnittkurve 9' (vergl. auch F i g. 2).

Der Abschnitt 2'e ist mit dem Sitz 4 durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 2'f verbunden, die sich beide in einer Kurve 10 schneiden. Der Abschnitt 2'f wiederum ist mit dem Sitz 4 über einer· weiteren zylindrischen Abschnitt 2'g verbunden, welche die gemeinsame Achse O- Yaufweisen (vergl. F i g. 2).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Einlaßkanal, der eine durch die Achse des Einlaßventils und die Zylinderachse gehende Symmetrieebene aufweist und der aufeinanderfolgende, aus Rotationsflächen mit unterschiedlichen Achsen bestehende Abschnitte aufweist, wobei die Achse des in Strömungsrichtung hinteren Abschnitts mit der Achse des Einlaßventils zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Rotationsflächenabschnitt (2'a, 2'b, 2'c) mit dem hinteren Rotationsflächenabschnitt (2'f, 2'g)über einen zwischenliegenden Rotationsflächenabschnitt (2'e) verbunden ist, dessen Achse (ZrZ₂) die Achse (Z\-Z\) des vorderen Rotationsflächenabschnittes und die Achse (O-Y) des hinderen Rotationsflächenabschnittes schneidet und daß sich der Querschnitt des Einlaßkanals Ober seine Länge kontinuierlich verändert und in der Strömungs;richtung bis zum Anschluß an den Ventilsitz (4) niemals kleiner wira

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung vorne gelegene Rotationsflächenabschnitt einen zylindrischen Teil (2'a)aufweist auf den ein kegelstumpfförmiger Teil (2'c) folgt

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (2'a) mit dem kegelstumpfförmigen Teil (2'c) über einen Teil (2'b) mit gekrümmter Erzeugender verbunden ist.

4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Rotationsflächenabschnitt (2'a, 1'b, 2'c} /nit einem kugelförmigen Teil (2'd) endet, an den sich der vorausgehende Teil des vorderen Rotationsflä henabschnittes (2'c) und der zwischenliegende Rotationsflächenabschnitt (2'e) tangential anschließen.

5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischenliegende Rotationsflächenabschnitt (2'e) eine Zylinderfläche bildet.

6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Rotationjflächenabschnitt einen kegelstumpfförmigen Teil (2'f) aufweist, der mit dem Ventilsitz (4) durch «inen zylindrischen Teil (2'g) verbunden ist.