DE3034053C2 - Viertakt-Brennkraftmaschine mit länglichem Querschnitt für Zylinder, Kolben und Brennkammer - Google Patents

Viertakt-Brennkraftmaschine mit länglichem Querschnitt für Zylinder, Kolben und Brennkammer

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DE3034053C2 DE3034053A DE3034053A DE3034053C2 DE 3034053 C2 DE3034053 C2 DE 3034053C2 DE 3034053 A DE3034053 A DE 3034053A DE 3034053 A DE3034053 A DE 3034053A DE 3034053 C2 DE3034053 C2 DE 3034053C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer nach der nicht veröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 29 11 889 bekannten Brennkraftmaschine dieser Art liegen die Einlaßventile auf der einen Seite der längeren Achse des länglichen Querschnitts und die Auslaßventile auf der anderen Seite.
Bei einer nach der deutschen Patentschrift 4 00 752 bekannten Brennkraftmaschine ist ein einziges großes Einlaßventil im mittleren Brennkammerbereich und eine größere Anzahl von Auslaßventilen außerhalb davon in einem äußeren Brennkammerbereich angeordnet.
Nach der US-PS 33 86 429 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder mit länglichem Querschnitt, einem entsprechenden Kolben und einer entsprechend kreisförmigen Brennkammer bekannt, bei der in der Brennkammer symmetrisch zu der kürzeren Achse der Brennkammer ein Einlaßventil und ein Auslaßventil angeordnet S'nd.
Nach der FR-PS 4 82 858 ist es bekannt, bei einer Brennkraftmaschine für einen Zylinder mehrere Auslaßventile und mehrere Einlaßventile vorzusehen und dabei gleichsinnig wirkende Ventile jeweils paarweise in den mittleren Bereich der Brennkammer bzw. in den äußeren Bereich der Brennkammer zu legen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Viertakt-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, deren Verbrennung schnell und mit hohem Wirkungsgrad stattfindet, ohne daß ihr Kolben übermäßig beansprucht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Art der Anordnung der Ventile wird die Ausbreitungslänge der Flammenfronten und damit wiederum die Verbrennungsdauer verkürzt. Zusätzlich bewirkt das durch den Ansaugkanal eingeführte kalte Kraftstoff-Luft-Gemisch zentral eine wirksame Kühlung des Kolbenbodens, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 den Schnitt I-I nach F i g. 3,
Fig. 2 den Schnitt H-II nach F ig. 3,
Fig. 3 den Schnitt III-III nach Fig. 4,
F i g. 4 den Schnitt IV-IV nach F i g. 3 und
F i g. 5 einen Teilschnitt V-V nach Fig. 1.
In den Figuren ist eine Viertaktbrennkraftmaschine
mit vier Zylindern 4 dargestellt, die einen Zylinderblock 1 mit einem Zylinderkopf 2 und einem Kurbelgehäuse 3 umfaßt Der Zylinderkopf 2 und das Kurbelgehäuse 3 sind am Zylinderblock 1 mit Schraubbolzen befestigt. Wie aus F i g. 3 und 4 hervorgeht, hat der Zylinderblock
1 vier Zylinder 4, die nebeneinander sowie parallel zueinander in einer Reihe angeordnet s;ad Die Zylinder 4 haben einen vom kreisrunden abweichenden Querschnitt und können beispielsweise länglich-kreisförmig oder elliptisch ausgeführt sein. Die Zylinder 4 haben längere Aciisen /-/, die parallel zueinander und quer zur Längsrichtung des Zylinderblocks 1 liegen. Sie haben kürzere Achsen s-s, die in Längsrichtung des Zylinderblocks 1 liegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein länglicher Querschnitt vorgesehen, bei dem das Verhältnis von Längsabmessung zu Querabmessung
2 :1 beträgt. Jeder der vier Zylinder 4 enthält einen Kolben 5 mit länglich-kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt, der dem Querschnitt des Zylinders 4 entspricht Jeder Kolben 5 ist mit einem Ende 7 einer Pleuelstange 6 über einen Kolbenbolzen 9 verbunden; das andere Ende 8 der jeweiligen Pleuelstange 6 ist mit einem Abschnitt 11 einer Kurbelwelle 10 verbunden, die in dem Kurbelgehäuse 3 drehbar gelagert ist. Die Drehachse der Kurbelwelle 10 schneidet durch die längeren Achsen /-/ der elliptischen Querschnitte der vier Zylinder 4 vertikal verlaufende Ebenen unter rechten Winkeln. Eine Brennkammer 12 ist im Zylinderkopf 2 für jeden Zylinder 4 ausgebildet. Jede Brennkammer 12 hat einen längslich-kreisförmigen oder elliptischen Horizontalschnitt, und ihre obere Begrenzung bildet einen Kreisbogen in einer vertikalen Ebene, die durch die längere Achse /-/ verläuft. Die Zylinder 4 und die Brennkammern 12 haben einen symmetrischen Querschnitt bezüglich der längeren Achse /-/und der kürzeren Achsen s-s. Vertikale Ebenen durch die längeren und die kürzeren Achsen /-/ und s-s eines jeden Zylinders 4 schneiden einander längs der vertikalen Zylinderlängsachse L-L, die zentral durch den Zylinder 4 und die jeweilige Brennkammer 12 verläuft. In jeder Brennkammer 12 ist ein innerer zentraler Bereich nahe der jeweiligen kürzeren Achse s-s und ein äußerer Bereich mit Abstand zu dieser Achse s-s vorgesehen. Im zentralen Bereich einer jeden Brennkammer 12 sind zwei Paare von Einlaßventilöffnungen 13, 13 und 13', 13' im Zylinderkopf 2 ausgebildet, die übereinstimmende Abstände zur vertikalen Zylinderlängsachse L-L sowie zueinander haben. Im äußeren Bereich der Brennkammer 12 sind im Zylinderkopf 2 beidseitig einer vertikalen Ebene, in der die kürzere Achse s-s liegt, zwei Paare von Auslaßventilöffnungen 14,14 und 14', 14' ausgebildet. Zündkerzen 45 und 46 sind in der Wand der Verbrennungskammer 12 längs der längeren Achse /-/ angeordnet. Die Zündkerze 45 ist von einem Paar Einlaßventilöffn'ingen 13 und einem Paar Auslaßventilöffnungen 14 umgeben, während die Zündkerze 46 durch ein Paar Einlaßventilöffnungen 13' und ein Paar Auslaßventilöffnungen 14' umgeben ist.
Die beiden Paare von Einlaßventilöffnungen 13 bzw. 13' sind mit vier Ansaugkanälen 15, 15 und 15', 15' verbunden, die wiederum gemeinsam an einen einzigen im Zylinderkopf 2 ausgebildeten Ansaugkanal 16 angeschlossen sind. Diese Teile bilden das Ansaugsystem /. Das äußere Ende des Ansaugsystems / ist mit einem Vergaser 19 verbunden, der es mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch speist.
Ähnlich sind die beiden Paare von Auslaßventilöffnungen 14 bzw. 14' jeweils mit zwei Paaren von Auslaßkanälen 17,17 und 17', 17' verbunden, die wiederum mit zwei Abgaskanälen 18 und 18' verbunden sind. Diese bilden das Auspuffsystem E E'. Die äußeren Enden dieses Auspuffsystems E, E' sind mit Auspuffleitungen 20 und 20'verbunden.
Im Zylinderkopf 2 sind zwei Paare von Einlaßventilen 21,21 und 2Γ, 21' vorgesehen, die den zwei Paaren von Einlaßventilöffnungen 13, 13 und 13', 13' zugeordnet sind. Die Einlaßventile 21, 21' sind in zwei parallelen
ίο Ebenen angeordnet, die unter gleichen Abständen zu einer vertikalen Ebene durch die längere Achse /-/ liegen. Gemäß Fig. 1 sind die Ventile 21, 21' nach außen unter gleichen Winkeln gegenüber der vertikalen Ebene durch die kürzere Achse s-s geneigt, so daß sie den Ansaugkanal 16 umgeben. Ober den Einlaßventilen 21, 21' sind Nockenwellen 22 und 23 angeordnet, die am Zylinderkopf 2 drehbar gelagert sind. Die Nockenwellen 22 und 23 liegen parallel zur Kurbelwelle 10. Nocken 24 auf den Nockenwellen 22 und 23 wirken auf Mitnehmer 25 an den Einlaßventilen 21,21' ein. Ein Ventilfedersitz 27 ist mit einem Querstift 26 an jedem oberen Ende der Einlaßventile 21, 21' befestigt Ventilfedern 29 und 30 sind zwischen jedem Ventilfedersitz 27 und einer Anlagefläche 28 des Zylinderkopfes 2 angeordnet
Im Zylinderkopf 2 sind ferner zwei Paare von Auslaßventilen 31, 31 und 3Γ, 3Γ vorgesehen, die den zwei Paaren von Auslaßventilöffnungen 14 und 14' zugeordnet sind. Die Auslaßventile 31 und 31' sind nach außen anter gleichen Winkeln gegenüber einer vertikalen £bene geneigt, die durch die kürzere Achse s-s verläuft Sie liegen über den Abgaskanälen 18 und 18'. Über den Auslaßventilen 31, 31' sind Nockenwellen 32 und 33 vorgesehen, die am Zylinderkopf 2 drehbar gelagert sind und parallel zur Kurbelwelle 10 liegen. Nocken 34 an den Nockenwellen 32 und 33 wirken über Mitnehmer 35 auf die Auslaßventile 31, 31' ein. Ein Ventilfedersitz 37 ist mit einem Querstift 36 an jedem oberen Ende der Auslaßventile 31, 31' befestigt. Ventilfedern 39 und 40 sind zwischen jedem Ventilfedersitz 37 und einer AnIagefläche 38 des Zylinderkopfes 2 vorgesehen.
Die zentralen Längsachsen /-/und /'-/'der beiden Paare von Einlaßventilen 21,2V sowie die Längsachsen e-e und e'-e'der beiden Paare von Auslaßventilen 31, 3t' liegen in zwei vertikalen Ebenen parallel zur vertikalen Ebene durch die längere Achse /-/ auf den beiden Seiten dieser Ebene, wie Fig. 1,3 und 4 zeigen. In jeder dieser beiden vertikalen Ebenen schneiden sich die Längsachsen /-/und /'-/'der Einlaßventile 21, 21' und die Längsachsen e-e und e'-e'der Auslaßventile 31, 3Γ in einem gemeinsamen Punkt O auf einer Linie parallel zur Drehachse der Kurbelwelle 10 und in einer vertikalen Ebene durch die kürzere Achse s-s. Die Drehachsen a, b und c, d der beiden Nockenwellen 22 und 23 bzw. 32, 33 der Einlaßventile 21,21' bzw. Auslaßventile 31,31' liegen an den Schnittpunkten der Längsachsen /-/, /'-/' und e-e, e'-e'der Einlaßventile 21, 2Γ sowie der Auslaßventile 31, 31' mit einem Kreisbogen C-C, dessen Mitte der Schnittpunkt O ist. Die Drehachsen a, b, c und d haben auf dem Kreisbogen C-Cgleiche Abstände zueinander.
Auf den Nockenwellen 22,23 und 32,33 sind Zahnräder 41, 42 und 43, 44 mit übereinstimmenden Durchmesser befestigt. Die Zahnräder 41 bis 44 greifen ineinander ein und sind mit der Kurbelwelle 10 über einen nicht dargesteluen Antriebsmechanismus verbunden.
Eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen:
Wenn der Kolben 5 beim Ansaughub abwärts bewegt wird, drehen sich die Nockenwellen 22 und 23 für die
Einlaßventile 21, 2Γ derart, daß die beiden Paare von Einlaßventilen 21, 21' geöffnet werden. Das mit dem Vergaser 19 auf ein vorgegebenes Verhältnis eingestellte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird bei Austritt aus dem Ansaugkanal 16 auf die vier Ansaugkanäie 15 und 15' verteilt, so daß es in den jeweiligen mittleren Bereich der Brennkammern 12 strömt. Die zwei Paare von Einlaßventilen 21, 7V umgeben den Ansaugkanal 16 symmetrisch bezüglich der Zylinderlängsachse L-L, so daß das Gemisch aus dem Ansaugkanal 16 gleichmäßig auf die vier Ansaugkanäle 15 und 15' verteilt wird. Das in den mittleren Bereich der jeweiligen Brennkammer 12 einströmende Gemisch wird bezüglich der längeren Achse /-/ nach links und rechts gleichmäßig aufgeteilt und nahe dem Ende des Kompressionshubes durch einen Zündfunken der Zündkerzen 45 und 46 gezündet. Die dabei entstehende Flamme wird aus dem mittleren Bereich der Brennkammer 12 zum linken und rechten äußeren Bereich geleitet. Nach der Zündung breitet sich also die Flamme über eine Länge aus, die etwa der Hälfte der Länge der Brennkammer 12 längs der längeren Achse /-/entspricht, wodurch die Verbrennungsdauer verkürzt wird.
Beim Auspuffhub der Brennkraftmaschine werden die Auslaßöffnungen 17 und 17' an den Enden der Brennkammer 12 geöffnet. Die Abgase strömen dann durch die Abgaskanäle 18 und 18' zu den Abgasleitungen 20 und 20'.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist das Ansaugsystem /so aufgebaut, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den mittleren Bereich der Brennkammern 12 mit länglichem Querschnitt geleitet wird. Das Auspuffsystem E, E' ist an die Brennkammern 12 in deren äußerem Bereich angeschlossen, wodurch die Verbrennungsflamme gleichmäßig vom mittleren Bereich in den äußeren Bereich geführt wird und eine minimale Verbrennungszeit vorliegt, so daß eine schnelle und vollständige Verbrennung auftritt und der Verbrennungswirkungsgrad wesentlich erhöht wird.
Ferner wird durch die Einführung kalten Kraftstoff-Luft-Gemisches in den mittleren Bereich der Brennkammern 12 eine Kühlung der Kolbenboden erreicht, wodurch deren Lebensdauer verlängert wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
60

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Viertakt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (4), in dem ein Kolben (5) geführt ist, einem Einlaß- und Auslaßventile (21,21' und 31,31') eines Ansaugsystems (7,J für Kraftstoff-Luft-Gemisch und eines Auspuffsystems (E, E') aufnehmenden Zylinderkopf (2) mit allen Einlaßventilen (21,21') dieses Zylinders (4) gemeinsamem Ansaugkanal (16) und mit einer von Kolben (5X Zylinder (4), Zylinderkopf (2) und den Ventilen (21, 21', 31, 31') begrenzten Brennkammer (12), wobei Zylinder (4), Kolben (5) und Brennkammer (12) einen länglichen Querschnitt aufweisen, zu jedem System (I; E, E') je zwei Einlaß- bzw. zwei Auslaßventile (21,21' bzw. 31,31') auf den beiden Seiten einer in Zylinderlängsrichfang (Achse L-L) verlaufenden und die kürzere Achse (S-S) des länglichen Querschnitts enthaltenden Ebene gehören und die eine Hälfte (21, 21') der Ventile (21,21', 31, 31') in einem dieser Ebene nahen mittleren Bereich der Brennkammer (12) und die andere Hälfte (31,3Γ) außerhalb davon derart angeordnet ist, daß Einlaßventile (21,21') im mittleren Bereich und Auslaßventile (31, 3Γ) außerhalb davon liegen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Auslaßventile (31, 31') außerhalb der den Ansaugkanal (16) symmetrisch umgebenden Einlaßventile (21,21') angeordnet sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Querschnitt länglich-kreisförmig ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Querschnitt elliptisch ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (12) in einem die längere Achse (N) enthaltenden Schnitt in Zylinderlängsrichtung (Achse L-L) eine obere Begrenzung in Kreisbogenform hat.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (21,21') und die Auslaßventile (31,31') in zwei Ebenen angeordnet sind, die parallel zu einer Ebene durch die längere Achse (N) des länglichen Querschnitts und in Zylinderlängsrichtung (Achse L- L) verlaufen.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (21, 21', 31, 31') Längsachsen (e-e, e'-e', i-i, i'-i') aufweisen, die einander in einem gemeinsamen Punkt (C>) schneiden.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ebenen unter gleichen Abständen von der Ebene durch die längere Achse (N) des länglichen Querschnitts auf beiden Seiten dieser Ebene angeordnet sind.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Nockenwellen (22, 23, 32, 33) zur Steuerung der Ventile (21,2Γ, 31,3Γ) mit ihren Drehachsen (a, b, c, d) auf einem Kreisbogen (C-C) angeordnet sind, dessen Mitte in dem Punkt (Obliegt, in dem die Längsachsen (e-e, e'-e', i-i, /'-i'Jder Ventile (21,21',31,31') einander schneiden.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen (22, 23, 32, 33) gleiche Abstände voneinander haben.
10. Brennkraftmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Zündkerzen (45,46), die auf den beiden Seiten einer die kürzere Achse (s-s) des länglichen Querschnitts enthaltenden und in Zylinderlängsrichtung (Achse L-L) verlaufenden Ebene liegen und jeweils durch je ein Paar von Einlaß- und Auslaßventilen (21, 21' bzw. 31,31') umgeben sind.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerzen (45, 46) in der die längere Achse (N) des länglichen Querschnitts enthaltenden und in Zylinderlängsrichtung (Achse L-L) verlaufenden Ebene symmetrisch zu der die kürzere Achse (s-s) des länglichen Querschnitts enthaltenden Ebene angeordnet sind.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (21, 2Γ) und die Auslaßventile (31,3Γ) im Kreisbogen der oberen Begrenzung der Brennkammer (12) angeordnet sind.
DE3034053A 1979-09-10 1980-09-10 Viertakt-Brennkraftmaschine mit länglichem Querschnitt für Zylinder, Kolben und Brennkammer Expired DE3034053C2 (de)

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