DE3108813A1

DE3108813A1 - Luftdurchstroemter, einventiliger, schiebergesteuerter zylinderkopf fuer 4 takt-motoren

Info

Publication number: DE3108813A1
Application number: DE19813108813
Authority: DE
Inventors: Wilfried 6550 Bad Kreuznach Geib; Walter 6551 Rüdesheim Kelm; Peter 6534 Stromberg Voss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1982-09-30

Description

-10. M 8!

Peter Voss
Walter Keim
Wilfried Geib

Luftdurchströmter, einventiliger, schiebergesteuerter Zylinderkopf für 4 Takt - Motoren.

Die Erfindung betrifft einen OHC - gesteuerten, einventiligen Zylinderkopf, bei dem Spritverbrauch und Abgaswerte gesenkt werden, bzw. eine Leistungssteigerung eintritt. Es ist zwar ein einventiliger Motor mit Schieber bekannt (Patentschrift Nr. 1854-57), dock ist bei diesem Prinzip der Raum zwischen Schieber und Ventil nach dem Ansaugen jedesmal mit Luft - Gasgemisch gefüllt, das beim Auspuffen unverbrannt mit in den Auspuffkanal gedrückt wird. Um schnell die-große Querschnittsfläche wie die des Ventils aufzuweisen, muß der Schieber auch einen großen Durchmesser haben, da beide Kanäle, Gemisch - Einlaßkanal und Auslaßkanal, über dem Schieber liegen. Das hat den Nachteil, daß das Gemisch strömungsungünstig in den Zylinder einströmt und somit durch die entstehende Reibung abgebremst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten " einventiligen " Zylinderkopfes zu vermeiden und zusätzlich eine Spritsenkung und eine Abgaswertverbesserung herbeizuführen.

Dieses wird erreicht durch einen kompakten Brennraum, große Querschnitte bei Ein- und Auslaß, einen thermischen Ausgleich des Zylinderkopfes mit Ventil und durch den Drall des Luftstroms, der mit für eine gute Verwirbelung beim aufwärtsgehenden Kolben sorgt. Durch diese Fakten ist eine höhere Verdichtung, auch bei niederoktanhaltigem Benzin möglich und ergibt somit ein Leistungsgewinn bzw. Kraftstoffersparnis. Bei dem folgenden beschriebenen Motor wird nur reine Luft in den Zylinder angesaugt, bei Turbo eingedrückt und eine Direkteinspritzanlage verwendet.

Das Haupt - Steuerorgan besteht raus-"der welche folgende Funktion erfüllt.
Sie leitet den Luftstrom beim Ansaugen zentral über dem' Ventil in den Zylinder und erteilt ihm dabei gleichzeitig einen Drall. Während des geschlossenen Ventils weist die Steuerhülse eine Überschneidung von Lufteinlaßkanal und Auslaßkanal auf, die dann beendet wird, wenn das Ventil zum Ausstoßen der Altgase öffnet. Außerdem entsteht eine Überschneidung zwischen dem Auslassen und Einlassen. Das hat die Vorteile, daß die !Frischluft durch das Trägheitsgesetz der Masse und durch den Unterdruck der vorausgehenden Auspuffgase, bei Turbo durch den Ladedruck, den Zylinderkopf durchströmt und so zu einem zusätzlichen thermischen Ausgleich sorgt und eine Abgaswertyerbesserung bewirkt, wenn sich die Frischluft mit den

^ heißen Auspuffgasen vermischt. Außerdem wird die Frischluft im Ansaugkanal zu einem späteren Zeitpunkt und dann nur für kürzere Dauer abgebremst. Das führt dazu, daß es beim Öffnen des Ventils zu einer besseren Resonanzaufladung auch schon im·unteren Drehzahlbereich kommt. Um die Steuerung noch zu verbessern, kann außer bei Verwendung von Turbolader, eine Membrane in den Ansaugkanal vor die Steuerhülse eingebaut werden und die Überschneidung von Auslaß und Einlaß beidseitig vergrößert werden. Dadurch wird die Steuerung flexibel und bringt gegenüber bei 2 - Taktern angebrachten Membranen den Vorteil, daß sie in allen Drehzahlbereichen arbeitet. Eine zusätzliche Drallwirkung und besserer Füllungsgrad

f- ist möglich-durch ein vergrößern des Ventils und versetzen aus der Zylindermitte. Dabei entsteht ein ungleichmäßiger Ventil - Spaltquerschnitt und somit ungleichmäßige Luftgeschwxndigkexten. Das Ventil wird hierbei so ange- " ordnet, daß auf der Seite in der die größte Luftdiche herrscht, auch der größere Querschnitt vorhanden ist* Um bei Mehrzylindern die teueren Kegelräder zu sparen, erfolgt der Antrieb einer Steuerhülse über ein Kegelradpaar, die restlichen Steuerhülsen werden über Ritzel, die mit einer Steuerkette verbunden sind, angetrieben.

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Bei der Ausführung des Zylinderk;opies: in iiic'ser-Ai-t ^:ergeben sich folgende Vorteile. ° ^I

Wegen der großen Querschnitte von Ventil und Steuerhülse ist es möglich, das Ventil etwas später zum Ausstoßen zu öffnen, damit die Gase langer auf den Kolben einwirken können. Außerdem kann das Öffnen langsamer erfolgen, weil das Ventil erst nach dem Einlassen schließt und es kann daher zu keinem Ventilflattern kommen. Da das Ventil immer gut gekühlt wird und kein reines Auslaßventil ist, kann das Ventil hohl sein. Durch den 90 Grad Sitz des Ventils zum Zylinder ergibt sich eine ideale Kolbenform ohne Aussparungen. Große Vorteile sind auch die leichte Austauschbarkeit in jetzige Systeme und der gute Wirkungsgrad, da für die Steuerung zweier Ventile mehr Energie verloren geht als bei einem Ventil und einer Steuerhülse. Der große Aufwand für die Abgasentgiftung, die nicht nur kostspielig sondern auch leistungsschluckend ist, wird reduziert. Die Ausführung des beschriebenen Zylinderkopfes verdeutlichen die Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. I Das Ritzel 1, das im Verhältnis 1:2 von der Kurbelwelle angetrieben wird und das Kegelrad 2, welches auf der Nockenwelle befestigt ist und im Eingriff mit dem Kegelrad der Steuerhülse 4 steht. Die Zündkerze 5

I¹Xg. II Die Einspritzdüse 6 Der Nocken 3
Die Membrane 7 im Ansaugkanal

Pig. Ill Kolben im UT, Ventil ist geöffnet, Steuerhülse hat Auslaß geöffnet und Einlaß geschlossen.

Fig. IV Kolben im OT, Ventil ist geöffnet, Überschneidung von Lufteinlaßkanal und Auslaß, Frischluft durchströmt den Zylinderkopf.

Fig. V Kolben im UT, Ventil ist geöffnet, Steuerhülse hat Einlaß geöffnet und Auslaß geschlossen.

Pig. VI Kolben im OT, Ventil ist geschlossen, Überschneidung von Lufteinlaßkanal und Auslaß, Frischluft durchströmt den Zylinderkopf.

Claims

Patentansprüche: . O 1U ö ö I J

1. Luftdurchströmter, einventiliger, schiebergesteuerter Zylinderkopf für 4· Takt - Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft während der Überschneidung direkt von der Einlaßseite durch die Steuerhülse (4·) in den Auspuffkanal strömt.

2. Steuerung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (4-) von einem Kegelrad, welches auf der Nockenwelle befestigt ist, angetrieben wird.

3. Steuerhülse (4·) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitung des einströmenden Luftstroms in der Steuerhülse erfolgt, daß der Kanal zentral über dem Ventilsitz mündet und daß sich in der Mitte der Steuerhülse eine Bohrung für das Ventil befindet.

4·. Anbringen einer Membrane nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß diese sich vor dem Ventil und der Steuerhülse im Ansaugkanal befindet.

5· Anordnung des Ventils außerhalb der Zylindermitte nach Anspruch 1-4-,

dadurch gekennzeichnet, daß beim öffnen des Ventils /-■ ein ungleichmäßiger Ventilspaltquerschnitt entsteht und das der größere Querschnitt auf der Seite liegt, in der der größte Massenstrom vorhanden ist.

6. Steuerung bei Mehrzylinder nach Anspruch 1,3,4-,5t dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerhülse über ein Kegelrad angetrieben wird,'die weitere Kraftübertragung erfolgt über auf den βΐβμβ^ΰίεβη befestigte Ritzel, die mit einer Steuerkette verbunden sind.