DE2247625B2 - Fremdgezündete, mehrzylindrige, im Viertaktverfahren arbeitende Benzin-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Zwar sind bereits Verbrennungsmotoren bekannt- sphäre durch die Abgase von Verbrennungsmotoren geworden, bei denen das Auslaßventil größer ausge- der genannten Art ergeben. Die durch Gesetze festbildet ist als das Einlaßventil. Es handelt sich dabei gelegten Erfordernisse bezüglich der Verringerung jedoch ausdrücklich um Motoren vollkommen ande- der Emission von Schadstoffen können die Durchrer Gattung. So ist in der deutschen Patentschrift 5 führung einer sehr kostspieligen Behandlung der Ab-330 776 eine Konstruktion eines zwei Ventile aufwei- gase von hochverdichtenden Motoren erforderlich senden Verbrennungsmotors beschrieben, bei dem machen, die mit den gegenwärtig gebräuchlichen der Kraftstoff in flüssiger Form über das Einlaßventil Kraftstoffen mit hoher Oktanzahl betrieben werden, in den Zylinder geleitet wird. Das Auslaßventil ist un- welche einen entsprechend hohen Bleigehalt aufweiter dem Einlaßventil angeordnet, um den flüssigen io sen. Die Möglichkeit, Kraftstoffe mit niedriger Ok-Kraftstoff aufzunehmen, so daß eine Berührung zwi- tanzahl zu verwenden und Motoren zu konstruieren, sehen dem Kraftstoff und dem heißen Auslaßventil die mit einem entsprechend niedrigen Verdichtungsein Verdampfen des Kraftstoffs im Verbrennungs- verhältnis arbeiten, dürfte sich nicht empfehlen, da raum herbeiführen kann. Daher wurde das Auslaß- bei einer Herabsetzung des Verdichtungsverhältnisventil möglichst groß und tellerförmig ausgebildet, 15 ses unter Beibehaltung des gleichen Hubraums nach und zwar einfach zu dem Zweck, das Verdampfen der bis jetzt vertretenen Meinung eine Verringerung des Kraftstoffs zu fördern. der Motorleistung die Folge ist. Versuche, die an

Für einen Verbrennungsmotor mit einem Einlaß- einem handelsüblichen, mit Fremdzündung, arbeiten- und einem Auslaßventil pro Zylinder ist den Zeich- den Benzinmotor der genannten Art durchgeführt nungen der USA.-Patentschrift 3 168 083 zu entneh- ao wurden, zeigen jedoch, daß sich zwar die Motorleimen, daß dort der Durchmesser des Auslaßventils stung in der zu erwartenden Weise verringert, wenn größer als der des Einlaßventils zu sein scheint, je- man den Motor so abändert, daß er mit einem niedridoch ist in der Beschreibung nichts über die Größen- geren Verdichtungsverhältnis von z. B. 7,4 :1 arbeiverhältnisse der Ventile ausgesagt. Im übrigen be- tet und daher mit einem Kraftstoff mit einer Oktanwegt sich bei dem dort beschriebenen Motor das as zahl von 91 betrieben werden kann, daß jedoch die Auslaßventil zwischen zwei einen die Zündkerze ent- Anwendung der Erfindung bei diesem abgeänderten haltenden Hilfsbrennraum abgrenzenden Ventilsit- Motor zu Leistungswerten führen kann, die an der zen. Ebenso gibt die USA.-Patentschrift 1 722 216, Bremsleislung und dem Kraftstoffverbrauch gemesdie sich mit der Gestaltung des Brennraumes im sen nicht wesentlich niedriger sind als diejenigen, Zylinderkopf eines mit Generatorgas getriebenen 30 welche sich mit dem ursprünglichen Motor bekannter Motors befaßt, keine Anregung für die erfindungs- Art erzielen lassen, der vor der Herabsetzung des gemäße Ausbildung zur Lösung der gestellten Auf- Verdichtungsverhältnisses mit einem Kraftstoff mit gäbe. einer Oktanzahl von 97 betrieben wird. Natürlich

Praktisch jeder bekannte Motor der eingangs ge- kann die Verwendung eines Kraftstoffs mit der Ok-

nannten Gattung kann durch nachträgliche Ände- 35 tanzahl 91 an Stelle eines Kraftstoffs, der z.B. eine

rung der Ventilgrößenverhältnisse im Sinne der Er- Oktanzahl von 97 hat, zu dem wichtigen Ergebnis

findung angepaßt werden. führen, daß der Bleigehalt der Abgase des Motors in

Da die Auslaß- und Einlaßventile im Zylinderkopf einem erheblichen Ausmaß verringert wird,

des Motors angeordnet sind, kann die nachträgliche Die mittels der Erfindung erzielbaren Vorteile sind

Abänderung in der Weise durchgeführt werden, daß 40 möglicherweise auf die bessere Abfuhr der Verbren-

man den ursprünglichen Zylinderkopf gegen einen nungsprodukte zurückzuführen, die durch die Ver-

Ersatzzylinderkopf austauscht, bei dem die Auslaß- größerung des Austrittsventilquerschnitts erzielt

ventile einen größeren Durchmesser haben als die wird, die zur Folge hat, daß jede nachfolgende Zylin-

Einl aß ventile. derfüllung mit dem frischen brennbaren Gemisch

Die Ergebnisse, die sich erzielen lassen, wenn man 45 eine kleinere Menge an verbrannten Gasen enthält,

die Erfindung bei einem ursprünglich auf bekannte Auf diese Weise läßt sich die Wirtschaftlichkeit der

Weise ausgebildeten Motor der genannten Gattung Verbrennung im Motor immer verbessern, so daß

anwendet, können in manchen Fällen dadurch weiter man eine höhere Leistung, ein höheres Drehmoment

verbessert werden, daß man das Verdichtungsver- und/oder einen niedrigeren spezifischen Kraftstoff-

hältnis des Motors herabsetzt, sowie zusätzlich da- 50 verbrauch und/oder eine Verringerung des Gehalts

durch, daß man die Abmessungen des bzw. jedes der Abgase an bestimmten Schadstoffen erzielen

Vergasers des Motors vergrößert. Zwar liegt gegen- kann.

wärtig das Verdichtungsverhältnis von Benzinmoto- Weitere Einzelheiten werden im folgenden an

ren mit Fremdzündung, bei denen sich die Erfindung Hand schematischer Zeichnungen und an prakti-

anwenden läßt, offenbar gewöhnlich im Bereich von 55 sehen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es

7:1 bis 11:1 doch dürfte es sich als vorteilhaft er- zeigt

weisen, bei einem Motor, bei dem die Erfindung an- F i g. 1 in einer Schnittansicht einen Zylinder einer

gewendet ist, ein Verdichtungsverhältnis vorzusehen, Brennraftmaschine der genannten Art,

daß in einem niedrigeren Bereich von z. B. 7 :1 bis F i g. 2 einen im rechten Winkel zur Zeichenebene

8,5 :1 liegt. 60 von Fig. 1 verlaufenden Schnitt durch einen Teil der

Natürlich ist zu erwarten, daß es erforderlich sein Fig. 1.

wird, in einem gewissen Ausmaß Versuche durchzu- In F i g. 1 ist die Anordnung des Kolbens und der

führen, um die günstigste Möglichkeit zu ermitteln, Ventile bei einem Zylinder eines bekannten Kraft-

die Erfindung bei einem Motor einer bestimmten fahrzeugmotors mit einem Hubvolumen von etwa

Bauart der vorliegenden Motorgattung anzuwenden. 65 1300 cm³ dargestellt. Bei diesem Motor handelt es

Gegenwärtig zeigt es sich, daß es schwierig ist, auf sich um einen Kreuzstrom-Benzinmotor, der in seiwirtschaftlich annehmbare Weise die Aufgaben zu ner normalen Ausführungsform ein Verdichtungsverlösen, die sich aus der Verschmutzung der Atmo- hältnis von 9,2:1 hat. F i g. 1 zeigt diesen Motor je-

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doch, nachdem er gemäß der Erfindung in der im Einlaßventildurchmesser (D) ... 35,72 mm

folgenden an Hand von F i g. 2 beschriebenen Weise Auslaßventildurchmesser (D) ... 31,75 mm

abgeändert wurde. Die Zündkerze und andere Ein- Durchmesser der Einlaßventil-

zelheiten des Zylinders sowie die übrigen Teile des öffnung bei A-A 32,3 mm

Motors sind der Deutlichkeit halber nicht dargestellt, 5 Durchmesser der Auslaßventil-

und da es sich um Anordnungen bekannter Art han- öffnung bei A-A 26,0 mm

delt, dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen. Durchmesser des Einlaßventil-

In F i g. 1 erkennt man Wandteile 1, die den Zylin- kanals bei Y-Y in F i g. 2 .... 31,0 mm der abgrenzen, und einen auf bekannte Weise auf das Durchmesser des Auslaßventilobere Ende des Zylinders aufgesetzten Zylinder- io kanals bei Y-Y 25,0 mol

kopf 2. In dem Zylinder ist ein Kolben 3 gleitend ge- Durchmesser des Auslaßventilführt, der auf bekannte Weise durch eine Kolben- kanals bei B-B in Fig. 2 .... 28,0mm stange 4 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle des Zündzeitpunkt im Ruhestand .. 6° V. O. T. Motors verbunden ist. Der Boden des Kolbens 3

weist eine zentrale Aussparung auf, die einen schüs- is Zu Vergleichszwecken wurde ein solcher Motor in

selförmigen Teil 15 des Verbrennungsraums bildet. dieser normalen Ausführung mit Kraftstoff von 97

Der Zylinderkopf 2 ist mit zwei über dem oberen Oktan unter Laboratoriumsbedingungen geprüft;

Ende des Zylinders angeordneten Tellerventilen aus- nachstehend sind die auf eine Temperatur von

gerüstet und zwar einem Einlaßventil 5 normaler 37,8° C und einem Druck der trockenen Luft von

Konstruktion und einem Auslaßventile. Das Einlaß- ao 747,27 mm QS reduzierten Ergebnisse angegeben, ventil 5 umfaßt einen bewegbaren Ventilstößel 7,

dessen Teller einen in der aus Fig.2 ersichtlichen Bremsleistung bei 5000U/min 51,7PS Weise gemessenen Durchmesser D hat und mit einer Bremsleistung bei 6000 U/min 45,8PS kegelstumpfförmigen Fläche 8 versehen ist. die mit Spezifischer Kraftstoffvereinem entsprechend kegelstumpfförmigen Ventilsitz 9 15 brauch bei 5000 U/min .. 0,272 kg/PSh zusammenarbeitet, der auf der Unterseite des Zy- Spezifischer Kraftstoffverlinderkopfes 2 ausgebildet ist und die Einlaßventil- brauch bei 6000 U/min .. 0,338 kg/PSh öffnung umgibt. Über diese Einlaßventilöffnung ver- Abgastemperatur bei

läßt das übliche Gemisch aus Luft und verdampftem 5OOO u/min 745° C

Kraftstoff den Einlaßventilkanal 11, um in den Ver- 30 Abgastemperatur bei

brennungsraum 12 während des Ansaughubes des _6Ooo U/min 770° C

Kolbens einzutreten. Diese öffnung wird durch den

inneren Rand des kegelstumpfförmigen Ventilsitzes 9

abgegrenzt, und das Einlaßventil 7 ist nach unten Der Motor lief mit einem konstanten Öldruck von

entgegen der Kraft einer Ventilfeder 10 bewegbar, 35 etwa 2,88 kg/cm², die AbgastemperatuT blieb stabil.

um die Einlaßventilöffnung freizugeben, während und es traten keine Anzeichen einer Überhitzung auf

sich der Kolben im Verlauf seines Ansaughubes nach Die normale Größe und Form des Auslaßventilsitzes

unten bewegt. ^un<* ^des Auslaßventilkanals in unmittelbarer Nähe

Das Auslaßventil 6. das entsprechend ausgebildet der Auslaßventilöffnung sind in Fi g. 2 bei 14 mit ge-

ist wie das Einlaßventil 5 und mit entsprechenden 40 strichelten Linien angedeutet.

Be/ugsreichen 7', 8' und 9' bezeichnet ist, läßt sich Die Messungen wurden bei 6000 U/min beginnend in der üblichen Weise entgegen der Kraft seiner Ven- bis herab zu 1000 U/min in Abständen von erwa tilfeder 10' nach unten bewegen, um es den gasformi- 100 U/min durchgeführt; hierbei wurden die Bremsgen Verbrennungsprodukten zu ermöglichen, wäh- leistung, das Drehmoment und der spezifische Kraft rend der Aufwärtsbewegung des Kolbens 3 im Ver- 45 stoffverbrauch für jede dieser Drehzahlen gemessen, lauf seines Auswurfhubes aus dem Verbrennungs- und danach wurde die Drehzahl des Motors unter Taum 12 in den Auslaßventilkanal 13 überzuströmen den gleichen Bedingungen wieder erhöht, jedocl·. Die Ebene, in der die Auslaßventilöffnung liegt, ist wurde bei dieser zweiten Versuchsreihe auch der Gc in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie A-A be- halt der Abgase an Kohlenmonoxid und unverbrannzeichnet. 5<> ten Kohlenwasserstoffen gemessen.

Die Ventile werden auf bekannte Weise durch eine Danach wurde die Erfindung bei diesem Motor

Nockenwelle gesteuert, die im Zylinderblock gelagert verwirklicht, d. h. die Auslaßventilöffnung wurde er-

ist und Stoßstangen betätigt, durch die Kipphebel be- weitert, um ein Ventil aufnehmen zu können, bei

tätigt werden, welche auf dem Zylinderkopf in dem der Flächeninhalt (jtD²/4) des Ventiltellers um

Lagerböcken gelagert sind und in der üblichen Weise 55 etwa 77 "Z₀ größer war als derjenige des Tellers des

mit den oberen Enden der Ventilstößel 7 und T zu- Einlaßventils. Zwar wurde der Auslaßventilkanal 13

sammenarbeiten. natürlich in der unmittelbaren Nähe der Auslaßventil-

F i g. 2, in welcher der Zylinderkopf im Vergleich öffnung in einem geringen Ausmaß entsprechend erzu Fig. 1 in umgekehrter Lage dargestellt ist, zeigt weitert, um eine plötzliche Änderung des Kanaldas Auslaßventil, doch kann man die allgemeine 60 durchmessers in der Nähe der Ventilöffnung zu verForm des Einlaßventils 5 und des Einlaßventilkanals meiden, doch bleibt der Motor im übrigen unverän-11 als derjenigen des Auslaßventils 6 und des Aus- dert. Für den so abgeänderten Motor gelten die follaßventilkanals 13 im wesentlichen gleich setzen. genden Abmessungen:

Zu den Kenndaten des dargestellten Motors in seiner normalen Form, in der er bei einem bekannten 65 Durchmesser des Einlaßventils (D) 35,72 mm englischen Kraftfahrzeugmodell als Antriebsma- Durchmesser des Auslaßventils (D) 37,0 mm schine verwendet wird, gehören die folgenden Durchmesser der Einlaßventil-Werte· öffnung bei A-A 32,3 mm

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Durchmesser der Auslaßventil- jedem Fall Kraftstoff von 97 Oktan verwendet

öffnung bei A-A 32,6 mm wurde, ergaben sich keine Anzeichen für unzulässige

Durchmesser des Einlaßventilkanals Verbrennungserscheinungen an den Kolben, einen

bei Y-Y 31,0 mm übermäßigen Verschleiß der Ventile, ein Schrumpfen

Durchmesser des Auslaßventilkanals 5 der Ventilsitze oder ein Anfressen der Ventilsitze,

bei Y-Y 25,0 mm und zwar trotz der Tatsache, daß die verwendeten

Durchmesser des Auslaßventilkanals Austauschventile 7' aus einem normalen Einlaßven-

bei B-B 28,0 mm tilwerkstoff hergestellt und nicht mit einem besonderen Überzug versehen waren.

An dem so abgeänderten Motor wurden dann io Um die Vermutung nachzuprüfen, daß die erfin-

ebenfalls die bezüglich des Motors in seiner norma- dungsgemäße Vergrößerung des Auslaßventils bei

len Ausführung beschriebenen Untersuchungen einem Motor mit niedrigem Verdichtungsverhältnis

durchgeführt. Während dieser Versuche lief der ab- zu größeren Vorteilen führen könnte als bei einem

geänderte Motor in keinem Zeitpunkt unregelmäßig, Motor mit einem hohen Verdichtungsverhältnis,

es tragen keine übermäßigen Kurbelwellenschwin- 15 wurde der beschriebene Motor, bei dem der Hub-

gungen auf, und es zeigte sich keine Neigung zu einer raum 1300 cm³ betrug, dann so abgeändert, daß er

Überhitzung. mit einem Verdichtungsverhältnis von nur 7,4 :1 be-

Diese Versuche ergaben eine gewisse Verbesse- trieben werden konnte. Zu diesem Zweck wurde der rung des Drehmoments bei 1000 und bei 6Ü00 Kolbenboden in der Umgebung der schüsseiförmigen U/min, jedoch eine gewisse Verringerung des Dreh- 20 Aussparung 15 maschinell bearbeitet, um eine Werkmoments im mittleren Drehzahlbereich zwischen stoffmenge entsprechend etwa 3,56 mm abzutragen, etwa 1200 und 5000 U/min. Diese Abflachung der und auf ähnliche Weise wurde die schüsseiförmige' Drehmomentkurve kann sich jedoch als vorteilhaft Aussparung 15 unter Aufrechterhaltung ihrer Grunderweisen, da sie zu einer Vergrößerung des nutzbaren form gleichmäßig bearbeitet, bis ihr Rauminhalt 25 Bereichs der Motordrehzahl führt. Der spezifische 25 cm^s betrug. Das gesamte Volumen des Verbren-Kraftstoffverbrauch war im wesentlichen der gleiche nungsraums betrug dann einschließlich des Spielwie bei der Normalausführung des Motors, abgese- raums für die Zylinderkopfdichtung etwa 50 cm⁸, hen von einer Zunahme auf etwa 0,366 kg/PSh bei Unter Benutzung des normalen Zylinderkopfes und 6000 U/min, die jedoch im Hinblick auf andere er- der normalen Ventile, d. h. ohne irgendwelche weitezielte Vorteile nicht als unannehmbar betrachtet 30 ren Abänderungen an dem Motor der Normalausfühwurde. Die Bremsleistung blieb im wesentlichen die rung, wurde dann eine Versuchsreihe der beschriebegleiche wie bei der normalen Ausführung des Motors nen Art durchgeführt mit dem einzigen Unterschied, bei Drehzahlen bis zu 5000 U/min, wo die Bremslei- daß die Messungen von einer Drehzahl von 6000 stung des abgeänderten Motors 52,2 PS betrug, doch U/min ausgehend nur bis zu etwa 2000 U/min herab darüber hinaus nahm die Bremsleistung des abgeän- 35 durchgeführt wurden, und daß der verwendete Kraftderten Motors im Vergleich zu derjenigen der Nor- stoff nur eine Oktanzahl von 91 hatte. Die wie zuvor malausführung erheblich zu, d. h. der Leistungsabfall berichtigten Versuchsergebnisse sind nachstehend war erheblich geringer, und auch bei 6000 U/min angegeben,
wurde eine Bremsleistung von 52,2 PS erzielt. Somit

ergab sich bei 6000 U/min eine Leistungssteigerung 40 Bremsleistung bei 5000 U/min 44 7PS

um etwa 14% Bremsleistung bei 6000 U/min 37^4 PS

Ferner zeigte der Kohlenwasserstoffgehalt der Ab- Spezifischer Kraftstoffvergase eine bemerkenswerte Verbesserung, denn er hranrh h™ ςηηηττ/^;« _η,_{ηί1 /T},„, verringerte sich bei 3000 U, min im Vergleich zur SpÄlSr " °'³⁰⁶^^PSh Normalausführung des Motors um b,s zu etwa 50 „. 45 brauch bei 6000 U/min .. 0,396 kg/PSh Im Vergleich zur Normalausfuhrung des Motors lag ",jyuK.g/ran die Abgastemperatur des abgeänderten Motors bei

6000 U min um etwa 19° C und bei 5000 U/min um Bei Drehzahlen über 5000 U/min lag die Abgas-

5 C tiefer. temperatur über 800° C und erreichte einen Spitzen-

Es zeigte daß sich weitere Verbesserungen der 50 wert von etwa 850 C, während das Drehmoment Motorleistung insbesondere bezüglich der Bremslei- bei 3000 U/min nur einen Wert von etwa 7,75 mkg stung und des spezifischen Kraftstoffverbrauchs im erreichte und bei 6000 U/min auf etwa 4,65 mkg zumittleren Drehzahlbereich erzielen lassen, wenn man rückging. Bis auf die zu hohe Abgastemperatur lief das Auslaßventil weiter vergrößert, bis der Flächen- der Motor gut, doch war der spezifische Kraftstoffinhalt des Auslaßventiltellers um etwa 26 ⁰O größer 55 verbrauch offensichtlich ziemlich hoch,
ist als derjenige des Einlaßventiltellers. Um diese zu- Hierauf wurde ein Zylinderkopf eingebaut, der gesätzlichen Verbesserungen zu erzielen, erwies es sich maß der Erfindung so abgeändert worden war, daß jedoch als erforderlich, nicht nur das Auslaßventil zu die Querschnittsfläche des Auslaßventils um 7 % vergrößern, sondern auch den bei dem Motor in der größer war als diejenige des Einlaßventils, so daß der Normalausführung vorhandenen Vergaser durch 60 abgeänderte Motor die folgenden Abmessungen aufeinen Vergaser zu ersetzen, wie er normalerweise bei wies:
der Ausführung des Motors mit einem Hubraum von

1600 cm³ verwendet wird, eine entsprechende An- Durchmesser des Einlaßventils (D) 35,72 mm saugleirung vorzusehen und den Motor unter Fortlas- Durchmesser des Auslaßventils (D) 37,0 mm sung seines Luftfilters zu betreiben. Hieraus ergeben 65 Durchmesser der Einlaßventilsich interessante Möglichkeiten bezüglich einer öffnung bei A-A 32,3 mm

Weiterentwicklung der Erfindung. Durchmesser der Auslaßventil-

Nach dem Abschluß der Versuche, bei denen in öffnung bei A-A 32,6 mm

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Durchmesser des Einlaßventilkanals peraturen um bis zu 50° C tiefer. Der Kohlenwasser-

bei Y-Y 31,0 mm stoffgehalt der Abgase war etwas höher als bei dem

Durchmesser des Auslaßventilkanals normalen Zylinderkopf und dem Kolben für ein nied-

bei Y-Y 27,0 mm riges Verdichtungsverhältnis bei 5000 und 6000

Durchmesser des Auslaßventilkanals 5 U/min, doch war er bei 3000 U/min im Vergleich zu

bei B-B 28,0 mm dem normalen Zylinderkopf erheblich niedriger. Der

Kohlenmonoxidgehalt der Abgase war etwas höher als bei dem normalen Zylinderkopf. Innerhalb des

Mit dem so abgeänderten, niedrigverdichtenden gesamten untersuchten Bereichs war der spezifische

Motor wurde dann die gleiche Versuchsreihe durch- io Kraftstoffverbrauch erheblich niedriger als bei dem

geführt. Zwar zeigten die Versuchsergebnisse im normalen Zylinderkopf.

Vergleich zu dem nur für ein niedriges Verdichtungs- Somit führte die Anwendung der Erfindung bei verhältnis ohne Anwendung der Erfindung umgebau- einem niedrigverdichtenden Motor zu beachtlichen ten Motor gewisse Verbesserungen, doch wurden er- Verbesserungen sowohl bezüglich des Drehmoments heblich bessere Ergebnisse bei einer weiteren Reihe 15 als auch der Bremsleistung, es wurden Verringerunähnlicher Versuche erzielt, die mit einem Motor gen der Abgastemperaturen beobachtet, und es ergadurchgeführt wurden, bei dem der Zylinderkopf zu- ben sich erheblich günstigere Werte für den Kraftsätzlich so abgeändert worden war, daß die Quer- stoffverbrauch.

schnittsfläche des Auslaßventils um etwa 26 °/o grö- In der gleichen Weise wie bei dem hochverdich-

ßer war als diejenige des Auslaßventils; in diesem ao tenden Motor wurden dann Versuche mit dem abge-

FaIl gelten die folgenden Abmessungen für den Ver- änderten, niedrigverdichtenden Motor durchgeführt,

suchsmotor: der mit einer größeren Vergaseranlage ausgerüstet

war, jedoch ohne Luftfilter betrieben wurde; die Er-

Durchmesser des Einlaßventils (D) 35,72 mm E*^²^ "ΐί^?* T^te£ Verbesserungen Durchmesser des Auslaßventils (Z)) 40,1mm ^a* bezüglich der^Bremsleitung, des Drehmoments und Durchmesser der Einlaßventil- ^des .^sP^ez'^fls.^cl?^e" ^f t^offverbrauchs. Tatsächlich öffnung _{hei A A} 32 3 mm ^erS^{ab slch bei 5000 U/min eme} Bremsleistung von DurcnmeLr der'iusiaßventii: "''' ' fl,88 PS, die um 0,18 PS höher war als bei dem Mo-Öffnung bei A-A 35,0 mm £r m seiner gebräuchlichen hochyerdichtenden AusDurchmesser des Einlaßventilkanals ³° Jj^h™g^sf°™· ^. ^{mit dem} .medngverdichtenden . · YY 310 mm Motor erzielten Ergebnisse scheinen die weiter oben-

Durchmesser des Auslaßventilkänäls ' ^""MTS '" ΪΓ^ν' . · _{T h}

_b · YY 29 0 mm ^Es w^den jedoch nicht nur Versuche im Labora-

Durchmesser des Auslaßventilkänäls ' ^l,^orium durchgeführt, sondern die Erfindung wurde

Ijgj ß_ß 28 0 mm ³⁵ verschiedenen in Straßenfahrzeuge eingebauten

' Motoren angewendet, und es wurden Prüffaimen

durchgeführt, bei denen außerordentlich ermutigende

Bei dieser Ausführungsform war der Zylinderkopf Ergebnisse bezüglich einer günstigen Abgaszusarnim Bereich des Auslaßventils 6 in der in F i g. 2 mit mensetzung eines günstigeren Kraftstoffverbrauchs Vollinien dargestellten Weise ausgebildet. Bei den 40 einer besseren Beschleunigung und einer Erhöhung Versuchen schien der Motor ruhiger zu laufen und der Höchstgeschwindigkeit erzielt wurden. Alle d'o«,e leichter anzuspringen. Bei der Verwendung eines Verbesserungen sind darauf zurückzuführen, daß die Kraftstoffs von 91 Oktan lieferten die Versuche die Motoren gemäß der Erfindung mit Auslaßventilen folgenden Ergebnisse: versehen worden waren, die größer waren als die

+5 Einlaßventile; in manchen Fällen erwies e· sich je-

Bremsleistung bei 5000 U/min 47,6 PS ^doc„^h. ™ ^E™^elun8 optimaler Ergebnisse a!> zwcck-

Bremsleistung bei 6000 U/min 45,5PS ™^βΐ& ^ ^Motoren mit größeren Vergasern au«u-

Spezifischer Kraftstoffver- "^cbten· ^Ειη* ^s°^lche P«**«?*« Anwenden;· der hr-

brauch bei 5000 U/min .. 0,283 kg/PSh Endung wurde bei verschicuenen Benzinn.oa.R', m.t

Spezifischer Krtftstoffver- ⁵° Fremdzündung unter Erzielung unterschied! eher Erbrauch bei 6000 U/min .. 0,323 kg/PSh ^8^e durchgeführt; hierbei wurde die Auslaüvcntil-

Querschnittsflache im Vergleich zum Einlaßventil jeweils um etwa 13, 18, 21, 22, 31 und sogar um 65'%

Die Bremsleistung verblieb innerhalb des gesamten vergrößert. Bei einem Vierzylinder-Kreuzstromrennuntersuchten Drehzahlbereichs über den Werten, die 55 motor mit Stoßstangen und einem Hubraum von bei dem niedrigen Verdichtungsverhältnis mit dem 1740 cm⁸, der mit einem Kraftstoff von 91 Oktan bei normalen Zylinderkopf und den normalen Ventilen einem Verdichtungsverhältnis von 7,2:1 betrieben erzielt wurden, und sie zeigte bei 6000 U/min eine wurde, ließen sich erhebliche Verbesserungen erzie-Steigerung um etwa 21 %>. Bei 2000 U/min zeigte das len, wenn man den ursprünglichen Zylinderkopf Drehmoment eine Verbesserung um etwa 0,69 mkg, 60 durch einen Zylinderkopf ersetzte, bei dem das Ein- und das Drehmoment verlief entlang einer kontinu- laßventil kleiner war als das ursprüngliche Einlaßierlichen Kurve, die um mindestens etwa 0,415 mkg ventil und im Gegensatz zum ursprünglichen Durchinerhalb des gesamten untersuchten Bereichs über messer von 39 ram nur einen Durchmesser von 35 der Kurve lag, die für den normalen Zylinderkopf in mm hatte; ferner wurde das ursprüngliche Auslaß-Verbindung mit einem Kolben für ein niedriges Ver- 65 ventil mit einem Durchmesser von 31,75 mm durch dichtungsverhältnis lag. ein Auslaßventil mit einem Durchmesser von 40,1

Im Vergleich zu dem niedrigverdichteten Motor mm ersetzt Trotz der Verkleinerung des Einlaßvenmit dem normalen Zylinderkopf lagen die Abgastem- tils ergaben sich bei dem abgeänderten Motor erheb-

liehe Verbesserungen bezüglich der Abgaszusammensetzung, der Beschleunigung, der Höchstgeschwindigkeit und des Kraftstoffverbrauchs.

Ferner hat es sich gezeigt, daß es in manchen Anwendungsfällen der Erfndung möglich ist, einen Motor mit einem Verdichtungsverhältnis von bis zu

10:1 einwandfrei mit Kraftstoff von 91 Oktan zu betreiben, ohne die Zündung auf einen späteren Zeitpunkt einzustellen. Es wird jedoch angenommen, daß sich in solchen Fällen im allgemeinen bessere Ergebnisse erzielen lassen, wenn man das Verdichtungsverhältnis verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Durchmesser des Auslaßventils, wenn in dem Motor

   Patentanspruch: optimale Gasströmungsbedingungen erzielt werden

   sollen. Diese Armahme beruht wahrscheinlich auf

   Fremdgezündete inehrzylindrige, im Viertakt- der Feststellung, daß der Kolben während des Ausverfahren arbeitende Benzin-Brennkraftmaschine 5 puffhubes eine zwangläufige Pumpwirkung hervorhoher Drehzahl zum Antreiben eines Motorfahr- ruft, die es ermöglicht, die Verbrennungspodukte auf zeuges, bei der jeder Zylinder mit zwei jeweils wirksame Weise durch eine relativ kleine öffnung, mit nur einem einzigen Ventilsitz zusammenwir- d. h. die Auslaßventilöffnung, hindurch auszustoßen, kenden Tellerventilen, und zwar einem einzigen während zum Einführen von Luft in jeden Zylinder, Einlaßventil und einem einzigen Auslaßventil io das gewöhnlich nur durch eine Ansaugwirkung herausgestattet ist, die in einem Zylinderkopf an- beigeführt wird, eine relativ große Öffnung, d. h. eine geordnet sind, und bei der dem Brennraum jedes große Einlaßventilöffnung, benötigt wird, wenn der Zylinders ein Benzin-Luft-Gemisch durch das Motor auf optimale Weise arbeiten soll. Einlaßventil zugeführt wird und nach Verbren- Dem Fachmann ist bekannt, daß das Verhältnis nung durch das Auslaßventil ausgetrieben wird, 15 zwischen dem Mengendurchsatz des Auslaßventils wobei das Verdichtungsverhältnis kleiner als und dem Mengendurchsatz des Einlaßventils bei den 11 Λ ist, dadurch gekennzeichnet, daß meisten Motoren im Bereich von 0.60 bis 1,0 liegL die wirksame Tellerfläche (πο*/4) des Auslaß- Bei einem Tellerventil richtet sich der Mengendurchventils (6) jedes Zylinders um zumindest 7% satz nach dem Ventildurchmesser. Ein Mengengrößer ist als die Tellerfläche des Einlaßven- ao durchsatzverhältnis von 0,7:1,0 entspricht z. B. bei tils (5). Einlaß- und Auslaßventilen von ähnlicher Konstruktion einem Verhältnis von etwa 0,83 :1,0 zwischen dem Durchmesser des Auslaßventils und demjenigen

   des Einlaßventils. In der Praxis scheint man es bis

   »5 jetzt beim Bestimmen der Abmessungen von Einlaß- und Auslaßventilen allgemein für notwendig zu halten, für das Einlaßventil einen relativ hohen Wert

   Die Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezün- des Mengendurchsatzes vorzusehen, um einen mögdete, mehrzylindrige, im Viertaktverfahren arbei- liehst hohen volumetrischen Wirkungsgrad zu erzietende Benzinbrennkraftmaschine hoher Drehzahl zum 30 len, den man erhält, wenn man die Masse des fri-Antreiben eines Motorfahrzeuges, bei der jeder Zylin- sehen Gemisches, das während eines Ansaughubes in der mit zwei jeweils mit nur einem einzigen Ventilsitz den Zylinder einströmt, durch die Masse des Gemizusammenwirkenden Tellerventilen, und zwar einem sches teilt, die den Hubraum füllen würde, wenn die einzigen Einlaßventil und einem einzigen Auslaßven- Dichte der Ladung der Dichte am Einlaß entspricht, til ausgestattet ist, die in einem Zylinderkopf an- 33 Bezüglich der Leistung, der wirtschaftlichen Ausgeordnet sind, und bei der dem Brennraum jedes Zy- nutzung des Kraftstoffs und der Verschmutzung der linders ein Benzin-Luft-Gemisch durch das Einlaß- Atmosphäre kann man jedoch bezüglich des Beventil zugeführt wird und nach Verbrennung durch triebsverhaltens der bekannten Motoren der genanndas Auslaßventil ausgetrieben wird, wobei das Ver- ten Art kaum behaupten, daß bei diesen Motoren dichtungsverhältnis kleiner als 11:1 ist. 40 eine Vollkommenheit der Konstriktion erreicht worin der folgenden Beschreibung bezeichnet der den wave. Praktisch werden gegenwärtig so zahl-Ausdruck »Ventil« einmal eine Kombination einer reiche Motoren dieser Art täglich benutzt, daß schon Ventilöffnung, d.h. einer öffnung am Ende eines eine relativ geringe Verbesserung ihres Betriebsver-Ventilkanals, die von einem Ventilsitz umgeben ist haltens von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung und durch ihn abgegrenzt wird, mit einem Ver- 45 sein könnte.

   schlußkörper, der einen Schaft aufweist, welcher Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einen tellerförmigen Kopf besitzt, der in bzw. außer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so Anlage an dem Ventilsitz bringbar ist. Zum anderen zu verbessern, daß ein Motor mit gutem Wirkungswird der Ausdruck »Ventil« in dem Sinne gebraucht, grad unter besonderer Beachtung der verschärften daß er nur den bewegbaren Verschlußkörper be- 50 Abgasbestimmungen geschaffen wird, zeichnet. Die jeweilige Bedeutung dieses Ausdrucks Zur Lösung wird für eine Brennkraftmaschine dei geht aus dem Zusammenhang deutlich hervor, doch eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die wirkbezeichnen bestimmte angegebene Werte für den same Tellerfläche des Auslaßventils jedes Zylinders Ventildurchmesser stets den Durchmesser des teller- um zumindest 7 % größer ist als die Tellerfläche des förmigen Kopfes des bewegbaren Verschlußkörpers. 55 Einlaßventils.

   Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Querschnitts- Wie erwähnt, zielte bisher die übliche Vorstellunf

   fläche der Ventilöffnung stets in einer engen Bezie- des Konstrukteurs darauf, das Einlaßventil mög-

   hung zum Durchmesser des tellerförmigen Kopfes liehst groß zu machen, um eine gute Füllung und da·

   des bewegbaren Verschlußorgans steht. Somit bedeu- mit Leistung zu erreichen. Dem Auslaßventil wurd<

   tet eine Vergrößerung des Ventildurchmessers so- 60 weniger Bedeutung beigemessen, da durch den Aus

   wohl eine Vergrößerung des Durchmessers des Tel- wurfhub bei Viertaktern eine genügende Spülung er

   lers als auch eine entsprechende Vergrößerung des reicht war. Zumindest war nicht zu erwarten, dal

   Durchmessers der Ventilöffnung und des sie umge- durch die Größe des Auslaßventils die Abgaszusam

   benden Ventilsitzes. mensetzung eingestellt werden kann, ohne den Wir

   Es wird allgemein angenommen, daß bei einem 65 kungsgrad des Motors in seinen übrigen Leistungsda

   Verbrennungsmotor der genannten Art der Durch- ten entscheidend zu verändern. Die Ergebnisse sini

   messer des Einlaßventils größer sein soll als derje- nachfolgend an Hand von Verschuchsbeispielen nä

   nige des Auslaßventils oder mindestens gleich dem her erläutert.