DE3312640A1

DE3312640A1 - Zylinderkopf mit gassteuerventil fuer viertakt-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3312640A1
Application number: DE19833312640
Authority: DE
Inventors: Rainer 1000 Berlin Schmidt; Walter Schmidt
Original assignee: SCHMIDT WALTER 1000 BERLIN DE
Current assignee: SCHMIDT WALTER 1000 BERLIN DE
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1984-10-11

Description

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Waiter Schmidt _ 8 Röblingstr. 31

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Zylinderkopf mit Gassteuerventil für Viertakt-Brennkraftmaschine

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen zylindrisch geformten Zylinderkopf für Viertakt-Saugmotoren, der sowohl die Regulierung der Frischgaszuführung als auch die Altgasableitung zum und vom Zylinder sowie eine zeitweilige Abdichtung zum Verbrennungsraum gemäß des festgelegten Viertaktrhythmus so gestalten soll, daß für die Verbindung zum Verbrennungsraum, für den Einlaß von Frischgasen sowie für den Auslaß von Altgasen nur tin Ventil zugeordnet wird. Das für den Ansaugtakt bestimmte Frischgas wird durch ein innerhalb des Zylinderkopfes gesteuertes G-assteuerventil so beeinflußt, daß der Frischgaseinlaß geöffnet, aber gleichzeitig der Altgasauslaß geschlossen wird.

Der Zylinderkopf mit Gassteuerventil wird in seiner Form so gestaltet, daß bei einem Motor mit mehreren Zylindern je Zylinderlaufbahn ein Zylinderkopf zugeordnet wird und leicht auswechselbar montiert werden kann. Dies erfordert, daß bei Gestaltung des Zylinderblockes eine Erhöhung über der Ko Ib en lauf bahn in den Kaßen der Zylinderkopfhöhe vorgesehen wird. Die Erhöhung des Zylinderblockes muß oberhalb der EoIbenlaufbahn eine zylindrische Aussparung erhalten, die dem Durchmesser des Zylinderkopfes entspricht. Für den Frischgaseintritt und den Altgasauslaß müssen Aussparungen vOrhanden sein, uie mit den am Zylinderkopf vorhandenen Aussparungen in Verbindung stehen. Die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Verbrennungsraum wird durch einen Dichtungsring erzielt.

Der Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach deir. Oberbegriff des Anspruchs 1 besteht aus vier Hauptteilen: - Zylinderkopfunterteil Zylinderkopf oberteil mit Ventüf'-ihrung für das Hauptventil und das Gassteuerventil mit Ventilkranz. Das Zylinderkopfunterteil

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ist hohlzylindrisch geformt und am unteren Ende mit einem Ventilsitzträger versehen, der oben und unten Ventilsitze aufweist. Über dem Ventilsitzträger sind mehrere Auslaßschlitze rundum verteilt sowie eine Aussparung vorgesehen, die als Einlaßöffnung dient.

Das Zylinderkopfoberteil, das dicht auf dem Zylinderkopfunterteil sitzt, ist mit der V_entilführung für das Hauptventil fest verbunden, dessen keilförmiges Unterteil mit einem Ventilsitzring ausgerüstet ist. Das dazugehörige Hauptventil, das mit einem großen Ventilteller versehen ist, stellt in Ruhestellung

durch die Krafteinwirkung der Ventilfeder eine Abdichtung zum unteren Ventilsitz des Ventilsitzträgers her. Dadurch wird für die Zeit vom Anfang des Verdichtungstaktes -TJT - bis zum Ende des Expansionstaktes - UT- (ist gleich einer Kurbelwellenumdrehung) die Kolbenlaufbahn und Verbrennungsraum nach oben gasdicht verschlossen. Durch die Beeinflussung des Ventilsteuernockens der Nockenwelle wird das Hauptventil so geöffnet, daß für die Zeit vom Auslaßanfang -UT- bis Ansaugende -UT - (eine Kurbelwellenumdrehung) ein Abstand zwischen dem V_entilsitz des Ventiltellers und dem unteren Ventilsitz des V_entilsitzträgers bestehen bleibt. Das Gassteuerventil ist in der Form hohlzylindrisch und den Innenwänden des ZylinderkopfUnterteils so zugeordnet, daß es sich dicht anpaßt, aber durch am oberen Rand befindlichen Steuerstößel leicht auf_r und abbewegt werden kann. Das Unterteil des Gassteuerventils ist mit einem Ventilkranz versehen, der nach oben und unten Ventilsitze aufweist. In Ruhestellung des Gas Steuerventils wird durch die Kraft einwirkung von zwei Stößelfedern für die Z_eit des Verdichtungs-Expansions- und Auslaßtaktes durch den oberen Ventilsitz des Ventilkri^nzes zu dem Ventilsitzring an der V_entilführung eine Abdichtung des Frischgaseinlasses erzielt, aber gleichzeitig zwischen dem unteren Ventilsitz des Ventilfcranzes und dem oberen Ventilsitz des Ventilsitzträgers ein Abstand hergestellt, so daß die Auslaßschlitze geöffnet sind.

Im Ansaugtakt - OT - bis UT- wird durch Beeinflussung der Stößelsteuernocken der Nockenwelle das Gassteuerventil nach unten gegen den Ventilsitzträger gedrückt und die Auslaßschlitze geschlossen, aber gleichzeitig wird zwischen dem Ventilsitz des Ventil kränzes und dem Ventilsitz des Ventilsitzringes an der Ventilführung ein Abstand erzielt, eo daß der Frischgaseinlaß geöffnet wird.

Gemäß dem Vie r tak"ta%thmus für Saugmotoren ergeben sich folgende Ventilsteuerzeiten:

Ansaugtakt: - Der Kolben wird von-OT- zum -TJT- bewegt Durch den Steuerstößelnocken wird für die gleiche Zeit das Gassteuerventil nach unten bewegt, so daß die Auslaßschlitze geschlossen, aber der Frischgaseint ritt geöffnet wird. Durch die Saugwirkung des Kolbens wird über den Frischgaseintritt und daa seit Anfang des Auslaßtaktes offen gehaltener Hauptventil das Zylindervolumen mit Frischgas gefüllt. Hat der Kolben den -UT- erreicht, wird durch die Druckeinwirkung der Stößelfeder der Frischgaseintritt verschlossen, aber gleichzeitig durch Druckeinwirkung der Ventilfeder das Hauptventil geschlossen und durch den Ventilteller Zylinderlaufbahn und Verbrennungsraum nach oben abgedichtet. Verdichtungs- und Expansionstakt: - Hauptventil und Gassteuerventil sind in Ruhestellung -

Auslaßtakt: Hat der Kolben nach dem Expansionstakt den -UT-erreicht, so wird über den Ventilsteuernocken der Nockenwelle das Hauptventil geöffnet. Die im Zylinder befindlichen Altgase werden durch den nach oben bewegten Kolben über den geöffneten Ventilteller und die bei Ruhestellung des Gassteuerventils offen gehaltenen Auslaßschlitze in die Abgasanlage ausgestoßen. Beim Erreichen des -OT- bleibt das Hauptventil für den nachfolgenden Ansaugtakt geöffnet.

Durch die Offenhaltung des HauptventiIs während des Gaswechsels bei Altgasauslaß zum Frischgaseinlaß und Kolbenstand -OT- wird es nötig, um einen hohen Verdichtungsgrad zu erreichen, daß im Kolbenboden eine zylindrische Aussparung vorgesehen wird, die dem Durchmesser des Ventiltellers des Hauptventils ent-

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spricht und die Tiefe des geöffneten Hauptventils aufweist. Diese zylindrische Kolbenaussparung wird als Verbrennungsraum genutzt und stellt durch zwei am Kolbenrand vorgesehene halbrunde Aussparungen eine Verbindung zu zwei sich horizontal gegenüberstehende im Zylinderblock befestigte Zündkerzen her.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Zylinderkopfes mit Gassteuerventil werden weitere technische Möglichkeiten geschaffen, die von Nutzen sind:

Eine Weiterentwicklung der Erfindung ist, daß das Gassteuerventil anstatt durch mechanisch betriebene Nockenwelle und Stößelsteuernocken im Takfcihythmus der Ventilsteuerzeit durch die Anwendung von Elektro-Steuermagneten betätigt wird. Über elektronische Schaltkreise und Sensoren können die Elektro-Steuermagneten so beeinflußt werden, daß durch zeitweise Aussetzung der Beeinflussungszeit der Magnete eine Zylinderabschaltung sowie eine Schubabschaltung erzielt werden.

Eine andere Weiterentwicklung der Erfindung verfolgt den Zweck, daß über elektronische Schaltkreise, Sensoren und Halbleiterspeicher durch einen mit dem Gaspedal verbundenen Sollwertgeber gegebene Werte die Länge der Öffnungszeit des Frischgaseinlasses und somit die dem Zylinder zugeführten Mengen an Frischgas bestimmt werden.

Eine andere Weiterentwicklung besteht darin, daß bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung durch Gaspedal und Sollwertgeber an die elektronische Regeleinheit gegebene Werte über elektronische Schaltkreise die Länge der Öffnungszeit des Gassteuerventils und damit die Menge der vom Zylinder angesaugten Sekundärluft bestimmt wird'? gle ichzeitig wird während dieses Zeitraumes ein elektromagnetisches Einspritzventil geöffnet und zu den bestimmten Sekundärluftmengen eine bestimmte Kenge an Kraftstoff eingespritzt, so daß dadurch eine Gemischbildung entsteht.

Stand der Technik

Der dem Zylinderblock eines Saugmotors zugeordnete Zylinderkopf wird in der Regel mit zwei Ventilen ausgerüstet, indem ein Ventil für den Frischgaseinlaß und ein weiteres für die Abführung von Altgasen bestimmt ist. Die Größe des Ventiltellers wird von der G-röße des Verbrennungsraumes bestimmt, der in der Regel dem Durchmesser der Kolbenlaufbahn entspricht. Daraus ergibt sich, daß der Ventiltellerdurchmesser nur die Hälfte des Zylinderdurchmessers aufweisen kann, wodurch gleichzeitig der Durchlaßquerschnitt bei geöffnetem Einlaßventil bestimmend ist. TJm einen größeren Durchlaß querschnitt im Ventilbereich zu erzielen, werden bei Hochleistungsmotoren je Zylinderkopf vier Ventile vorgesehen. Bei Motoren mit mehreren Zylindern werden in der Regel die Zylinderköpfe in einer Blockeinheit gefertigt und flach aufliegend auf dem Zylinderblock durch Stehbolzen befestigt. Zur Abdichtung zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf ist eine Zylinderkopfdichtung vorgesehen, die Aussparungen der Zylinderlaufbahn, der Stehbolzen und der für die Kühlung erforderlichen Durchlässe aufweist.

Durch die besagte Ventilanordnung und den erzielbaren Durchlaßquerschnitt bei geöffnetem Einlaßventil ist bekannt, daß das vorhandene Zylindervolumen bei hoher Kolbengeschwindigkeit nur ca. 70 $ mit Frischgas gefüllt wird. Dafür spricht auch die Tatsache, daß durch die Nutzung von Turboladern oder Frischgasverdichtern die Volumenfüllung der Zylinder verbessert wird, wodurch die Motorleistung um ca. 30 $ zu steigern ist. Dadurch, daß mehrere Zylinderköpfe zu einer Blockeinheit gefertigt werden, muß bei einem defekten Ventil oder undichter Zylinderkopfdichtung der gesamte Zylinderkopf demontiert werden, wodurch die Montagekosten'beträchtlich ansteigen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Durch die Formgebung des Zylinderkopfes sowie die Anordnung der Ventile soll ein großer Durchlaßquerschnitt im Ventilbereich geschaffen werden. Der Zylinderkopf soll dep Zylinderblock so zugeordnet werden, daß ein Auswechseln vereinfacht und eine gute Abdichtung erzielt wird. Ferner soll die Möglichkeit geschaffen werden, das für den Gaswechsel bestimmte Gassteuerventil durch Anwendung von Elektro-Steuermagneten zu betätigen, um den Frischgaseinlaß flexibel zu gestalten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf

zylindrisch geformt in einer am Zylinderblock vergesehenen j zylindrischen Aussparung über der Kolbenlaufbahn .einzeln befestigt wird. Dem Zylinderkopf wird zum Verbrennungsraum nur | ein mit großem Ventilteller ausgerüstetes Hauptventil züge- j ordnet. Frischgaseinlaß sowie Altgasauslaß werden durch ein dem Zylinderkopf zugeordnetes Gassteuerventil geregelt. G_emäß der Erfindung werden Hauptventil und Gassteuerventil durch die Steuernocken der Nockenwelle so gesteuert, daß das j Hauptventil vom Anfang des Auslaßtaktes -UT- bis zum Ende des Ansaugtaktes -UT - geöffnet bleibt, aber während des Verdien- j tungs- und Expansionstaktes den Verbrennungsraum dicht ver- ! schließt. Das Gassteuerventil wird nur während des Ansaug- j taktes betätigt und erfüllt die Aufgabe, den Frischgaseinlaß j zu öffnen, aber gleichzeitig die Auslaßschlitze dicht zu j verschließen. Durch die Größe des V_entiltellers, der im Durch- 1 messer 3/4 der Kolbenlaufbahn entspricht, und die gleiche Größe \ am Frischgaseinlaß wird der Durchlaßquerschnitt beträchtlich ; vergrößert.

Erfindungsgemäß wird die Bildung des Verbrennungsraumes durch die Offenhaltung des Hauptventils beim E_rreichen des -OT - des Kolbens am Auslaßende und Ansauganfang bestimmt. Es ist erforderlich, daß der Kolbenboden mit einer zylindrischen Aussparung versehen wird, die dem Durchmesser des Ventiltellers und der Tiefe des geöffneten Hauptventils entspricht. Diese Aussparung wird als Verbrennungsraum genützt und stellt über zwei Aus spa-

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rungen am Kolbenrand eine Verbindung zu zwei horizontal am Zylinderblock befestigten Zündkerzen her. Durch die Zeichnung wird Aufbau und Funktion der Erfindung verständlich erklärt und eine erzielbare Möglichkeit zur Erweiterung der Erfindung beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung durch die Fig. 1-5 durch beispielweisende E_rklärung dargestellt und soll Aufbau und Funktion sowie eine damit verbundene Weiterentwicklung des Zylinderkopfes mit Gassteuerventil darstellen.

Fig. 1 - Querschnitt - Ansaugtakt

Pig. 2 - Querschnitt - Verdichtungstakt

Fig. 3 - Querschnitt Auslaßtakt

Fig. 4 - Längsschnitt Fig. 3, a-b, Auslaßkanäle

Fig. 5 - Schematische Darstellung der elektronisch beeinflußten Elektro-Steuermagneten für Gassteuerventil und der Kraftstoffeinspritzung

Technischer Aufbau:

Es wird davon ausgegangen, daß der Zylinderblock 1 bei Herstellung um die Höhe des Zylinderkopfes nach oben verlängert und· mit einer zylindrischen Aussparung 9 versehen wird, in den der "Zylinderkopf mit Gassteuerventil" dicht passend eingeführt wird. Durch den Zylinderkopf-Dichtring wird eine Abdichtung zum Brennraum 4 erzielt. Ferner sind zwei halbkreisförmige Auslaßkanäle 8 (Fig. 4) und eine Aussparung für den Einlaßkanal 7 vorgesehen. Der Zylinderkopf mit Gassteuerventil ist hohlzylindrisch gestaltet und besteht aus einem Zylinderkopfunterteil 10. An dem unteren Ende ist ein Ventilsitzträger 12, der nach oben und unten mit Ventilsitzen versehen ist. über dem Ventilsitzträger 12 sind in Höhe der Auslaßkanäle 8 mehrere rundum angeordnete Auslaßschlitze 13 und oberhalb dieser

die Einlaßöffnung 14 vorgesehen. Die Innenwände des Zylinderkopfunterteils IO sind zylindrisch geformt und so gearbeitet, daß das Gassteuerventil 26, das am unteren Ende mit einem Ventilkranz 27 und oberhalb desselben mit einer Aussparung für Frischgaseintritt 31 versehen ist, zwar dicht, aber leicht auf- und abbewegt werden kann. Das zylinderkopfoberteil 15, das mit dem Zylinderkopfunterteil 10 dicht abschließt, ist gleichzeitig mit der Ventilführung 17 des Hauptventils 16 fest verbunden. Die Ventilführung 17 ist am Unterteil kegelförmig gestaltet und mit einem Ventilsitzring 22 versehen, der eine abgedichtete Verbindung zum Ventilkranz 27 herstellt, aber oberhalb sind spiralförmige Gemischleitrillen eingearbeitet. Am Unterteil der Ventilführung 17 ist eine zylindrische Aussparung für Ventilkegel 21 vorgesehen, so daß der Ventilkegel 19 beim Schließen des Hauptventils 16 eingeführt werden kann. Das Hauptventil 16, dessen Ventilteller 2/3 der Größe des Durchmessers der Kolbenlaufbahn 2 entspricht, bewirkt durch den Druck einer Ventilfeder 2 3 eine Abdichtung zum Ventilsitzträger 12 und bildet gleichzeitig den oberen Abschluß des Verbrennungsraumes 4. Der Ventilsteuernocken 25 des Hauptventils 16 ist so geformt, daß das Hauptventil 16 vom Auslaßbeginn -UT- bis zum EinJbaßende -UT- offen gehalten wird, aber beim Verdichtungs- und Expansionstakt den Verbrennungsraum 4 dicht verschließt. Durch das beim Gaswechsel -OT-offen gehaltene Hauptventil ist es erforderlich, daß der Kolbenboden mit einer zylindrischen Aussparung 4 im Durchmesser des Ventiltellers 20 und der Tiefe des geöffneten Hauptventils vorgesehen wird, die gleichzeitig als Verbrennungsraum 4 genützt wird. An dem erhöhten Kolbenrand, der die seitliche Begrenzung des Verbrennungsraumes bildet, s ind zwei halbkreisförmige Aussparungen als Zündkanäle 5 vorgesehen, die eine Verbindung zu zwei horizontal am Zylinderblock befindlichen Zündkerzen herstellen.. Durch den Druck von zwei Stößelfedern 29 wird der Ventilkranz 27 des Gassteuerventils 26 gegen den an der Ventilführung 17 befindlichen Ventilsitzring 22 gedrückt und der Frischgaseintritt dicht verschlossen. Durch die Stößelsteuernocken 30 wird für die. Zeit des Ansaugtaktes -OT bis UT-durch die am Gas.steuerventil 2 6 befestigten Steuerstößel 28

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die abdichtende Verbindung zwischen Ventilkrauüz.· c. ■ 27 und dem Ventilsitzring 22 aufgehoben und der Frischgaseintritt 43 geöffnet, aber gleichzeitig wird der Ventilkranz 27 gegen den Ventilsitzträger 12 gedrückt, wodurch die Auslaßschlitze 13 gasdicht verschlossen werden.

In Pig. 1 wird der "Zylinderkopf mit Gassteuerventil" erfindungsgemäß im Ansaugtakt dargestellt.

Hat der Kolben 3 den -OT- erreicht, so wird über die Stößelsteuernocken 30 das Gassteuerventil 26 nach unten bewegt, so daß am Frisch gas einlaß 43 zwischen Ventilkranz 27 und dem Ventilsitzring 22 ein Zwischenraum entsteht, gleichzeitig wird der Ventilkranz 27 gegen den Ventilsitzträger 12 gedrückt und die Auslaßschlitze 13 dicht geschlossen. Durch den zum -UT- bewegten Kolben 3 entsteht ein Unterdruck, durch den über das vom Auslaßtakt noch offen gehaltene Hauptventil das am Frischgaseinlaß 43 bereitstehende Frischgas angesaugt wird. Das aus Kraftstoff-Iuftanteilen bestehende Frischgas, das in seinen Bestandteilen vom Vergaser oder Kraftstoffeinspritzanlagen nur grob vermischt ist, wird mittels der Sauggeschwindigkeit des Kolbens durch die an der Ventilführung vorgesehenen spiralförmigen Gemischleitrillen 32 in kreisförmige Bewegung versetzt und inseinen Bestandteilen stark durchwirbelt, dann über den vom Auslaßtakt stark erhitzten Ventilkegel 19 und den großflächigen Ventilteller 20 in einem gasförmigen, gut zündbaren Zustand dem Zylinder zugeführt. Durch den großen DurchLaßquerschnitt am Frischgasdurchlaß 43 des Gassteuerventils 26 sowie am Ventilteller 20 des Hauptventils 16 wird eine gute Volumenfüllung des Zylinders 2 mit Frischgas bis zum Erreichen -UT- des Kolbens 3 ermöglicht. Durch gleichzeitiges Schließen des Hauptventils 16 durch den Ventilsteuernocken und des Gassteuerventils 26 durch die Stößelsteuernocken 30 wird der Ansaugtakt abgeschlossen. Der Ventilkegel 19» der in der Foim so gebildet ist, daß der Fri sch gas durch laß an dem Vi.'ntilsitzträger 12 und dem Ventilkranz 27 keine Strömungsverluste entstehen läßt, wird beim Schließen des Hauptventils in eine an der Ventilführung 17 vorgesehenen zylindrischen Aussparung 21 eingeführt. ,

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Durch Fig. 2 wird der "Zylinderkopf mit Gassteuerventil" erfindungsgemäß im Verdich tungs- und Verbrennungstakt dargestellt.

Durch den vom -UT- aum -OT- bewegten Kolben 3 werden die im Zylindervolumen befindlichen Frischgase verdichtet und beim Erreichen des -OT- wird in dem am Kolbenboden befindlichen Verbrennungsraum 4 der höchste Verdichtungsdruck erzielt. Der VerbrennungsVorgang wird durch zwei in Höhe . des Verbrennungsraumes 4 dem Zylinderblock 1 zugeordneten, sich horizontal gegenüberstehende Zündkerzen 6 durch Beeinflussung einer elektronischen Zündanlage eingeleitet. Durch die doppelseitig eingeleitete Zündung wird der Zweck verfolgt, die sonst beim Verbrennungsvorgang verbleibenden Kraftstoffrückstände auf ein Minimum zu reduzieren. Ferner soll der Verbrennungsdruck von beiden Außenseiten kommend auf die Kolbenmitte in der Längsachse des Kolbenbolzens verlagert werden, wodurch eine einseitige Belastung des Kolbens (Kolbenkippen) verhindert wird. Der flache Abschluß des Verbrennungsraumes 4 durch den Ventilteller 2 0 des Hauptventils 16 gewährleistet eine gute Druckübertragung der Verbrennungsgase auf den Kolben. Die beim Verbrennungsprozeß erzeugten hohen Temperaturen werden zum großen Teil vom Ventilteller 20 abgefangen und im nachfolgenden Ansaugtakt durch den Frischgasdurchfluß weitgehend abgekühlt, so daß eine Wänneabstrahlung zum Zylinderkopf nur geringfügig ist. Daraus ergibt sich, daß eine zusätzliche Kühlung des Zylinderkopfes nicht erforderlich ist.

Durch Fig. 3 wird der "Zylinderkopf mit Gassteuerventil" erfindungsgemäß im Auslaßtakt und durch Fig. 4 werden im Längsschnitt die Anordnung der dem Zylinderkopfunterteil zugeordneten Auslaßschlitze und die am Zylinderblock vorgesehenen Auslaßkanäle dargestellt.

Hat der Kolben '3 .nach dem Ve rbrennungs takt den -UT- erreicht, so ist das Hauptventil 16 durch den Ventilsteuernocken 25 (Auslaßbeginn 0^..2O⁰, vor -UT-) bereits voll geöffnet. Durch die seit Ansaugende geöffneten Auslaßschlitze 13, die den gleicheii Durchlaßquerschnitt des Hauptventils 16 . besitzen, werde.n die Altgaee.lh die zwei im Zylinderblock

vorgesehenen halbkreisförmig um d ie Auslaßschlitze 13 angeordneten Auslaßkanäle 8 abgeleistet, s. Pig. 4. Beim Erreichen des -OT- wird der Ventilteller 20 des Hauptventils 16 - der für den nachfolgenden Ansaugtakt geöffnet bleibt - in den im Kolbenboden ausgesparten Verbrennungsraum 4 eingeführt und die Restbestände an Altgas verdrängt, so daß beim Schließen der Auslaßschlitze 13 - OT - über die Stößelsteuernocken 30 und den Ventil kranz 27 nur ein Minimum an-Altgasrückständen verbleibt.

Durch Pig. 5 werden die durch die elektronische Regeleinheit beeinflußten Elektro-Steuermagnete zur Betätigung des Gassteuerventils während des Ansaugtaktes sowie eine Möglichkeit zur Frischgasmengen bestimmung durch flexible zeitliche Begrenzung der Beeinflussungszeit der Slektro-Steuennagnete mit einer diesem Zweck entsprechenden Kraftstoffeinspritzanlage erfindungsgemäß dargestellt.

Die Anwendung von Elektrο-Steuermagneten 33 zur seitlich flexiblen Betätigung des Gassteuerventils 26 wird erfjrrlungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Elektro-Steuermagneten 33a und 33b in einem Winkel von 90° zur Nockenwelle versetzt über dem Gassteuerventil am Zylinderkopf befestigt werden.. Der Elektro-Steuermagnet 33 wird aus zwei Magneten 33a und 33b gebildet, die so angeordnet sind, daß" die Gegenanker sich in einem Abstand gegenüberstehen, der dem Betätigungsweg des GasSteuerventils 26 entspricht. Die Magnete sind unabhängig voneinander ansprechbar und werden über elektronische Schaltkreise der elektronischen Regeleinheit 42, die mit einem im Rhythmus der Nockenwelle betriebenen S^euerimpulsgeber 44 verbunden ist, entsprechend der V_entilsteuerzeiten abwechselnd

beeinflußt. Der Magnetanker, der durch Stößel mit dem Gassteuerventil 2 6 verbunden ist und sich in dem Zwischenraum der zwei Gegenanker befindet, wird je nach Beeinflussung des jeweiligen Magneten von dessen Gegenanker angezogen und gleichzeitig das Gassteuerventil 26 bewegt.

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Wird der·elektronischen Regeleinheit 42 durch den Steuerimpulsgeber 44 der Ansaugtakt angezeigt, so wird der Magnet 33a

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beeinflußt. Der Magnetanker wird vom Gegenanker angesogen, das Gassteueryen til 2 6 nach unten bewegt, so daß zwischen Ventil kranz.. , 27 und Ventilsitzring 2 2 ein Zwischenraum ; für den Frisch gas einlaß 43 entsteht, aber die Auslaßschlitze 13^! zwischen Ventil kranz 27 und Ventilsitzträger 12 geschlos- \ sen werden. Ist der Ansaugtakt beendet -UT- wird die Erregung

des Magneten 33a unterbrochen, aber gleichzeitig der Magnet 33b • 46 - ,

erregt; der Magnetanker wird vom Gegenanker des Magneten 33b angezogen und das Gassteuerventil 2 6 nach oben bewegt. Durch die anhaltende magnetische Krafteinwirkung wird eine Abdichtung zwischen Ventirkranz 27 und Ventilsitz ring 22 hergestellt und der Frischgaseinlaß 43 geschlossen. Gleichzeitig wird aber zwischen dem Ventil kranz . 27 und dem Ventilsitzträger 12 ein Abstand hergestellt, so daß die Auslaßschlitze 13 geöffnet sind. Die Beeinflussungszeit des Magneten 33b bleibt für die Zeit des Verdichtungs-, Expansions- und Auslaßtaktes bestehen und wird erst bei Beginn des Ansaugtaktes unterbrochen.

Durch die Beeinflussung der dem Gassteuerventil 26 zugeordneten Elektro-Steuermagnete 33 durch elektronische Schaltkreise kann der Frischgaseinlaß 43 mittels zeitlich begrenzter öffnungs zeit die dem Zylinder zugeführte Frischgasmenge bestimmen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dai? die im Ansaugkanal befindliche strömungsbehindernde Drosselklappe nicht mehr benötigt wird. Zur Durchführung dieser Maßnahme wird es erforderlich, daß für die volle Zeit des Ansaugtaktes -OT-bis -UT- die Auslaßschlitze geschlossen bleiben. Durch Fig. 5 wird eine Lösungsmöglichkeit erfindungsgemäß dargestellt.

Zwischen Zylinderkopfunterteil 10 und dem Gassteuerventil 26 wird eine zylindrische Aussparung 36 vorgesehen, in der ein Sperring 35 durch Gestänge mit zwei Elektro-Steuermagneten verbunden, auf- und abbewegt werden kann. Durch elektronische Schaltkreise der Regeleinheit 42 werden die Elektro-Steuermagnete 34 für die Zeit des Ansaugtaktes -OT- bis -UT- so beeinflußt, da3 durch "den Sperring 35 die Auslaßschlitze .13 geschlossen werden.

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Durch einen nit dem Gaspedal 38 betätigten Sollwertgeber 37 werden unterschiedliche Stromimpulse an die elektronische Regeleinheit 42 übermittelt. Über elektronische Schaltkreise werden die vom Sollwertgeber 37 bestimmten Werte, die Länge der Beeinflussungszeit der Steuermagnete 33a bestimmt und gleichzeitig durch das Gassteuerventil 2 6 der Frischgaseinlaß geöffnet. Daraus ergibt sich, daß durch die jeweilige Stellung von Gaspedal 38 und Sollwertgeber 37 die länge der Öffnungszeit des Frischgaseinlasses 43 und damit die dem Zylinder zugeführten Frischgasmengen bestimmt werden und eine flexible Drehzahlgestaltung vom Leerlauf bis zum Vollastbereich erzielt wird.

Die Gestaltung einer Kraftsto ffeinspritzanlage wird durch Fig. 5 erfindungsgemäß dargestellt.

Dadurch, daß durch unterschiedliche Beeinflussungszeiten der

Elektro-Steuermagneten 33a die Durchflußmengen am Frischgaseinlaß 43 bestimmt werden, ist die Gestaltung einer Kraftstoffeinspritzanlage unter Fortfall der Drosselklappe und der damit in Verbindung stehenden kraftstoffregelnden Einrichtungen möglich. Für den Bestand einer Kraftstoffeinspritzanlage werden lediglich ein zur Mengen be Stimmung durch Gaspedal 38 betätigter Sollwertgeber 37, eine elektrische Kraftstoffdruckpumpe 41, ein Kraftstoffdruckregler 39 sowie ein durch die elektronische Regeleinheit 42 beeinflußbares elektromagnetisches Einspritzventil 40 benötigt.

Durch die jeweiligen durch Gaspedal 38 und Sollwertgeber 37 der elektronischen Regel einheit 42 angezeigten W_erte wird über elektronische Schaltkreise die Länge der Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagnete 33a und davon abhängig durch das Gassteuerventil 26 die Durchflußmenge am Frischgaseinlaß bestimnt. Gleichzeitig wird für die Länge der Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagneten 33a über elektronische Schaltkreise der Elektromagnet des Kraftstoffeinspritzventils beeinflußt, so daß zu der angesaugten Sekundärluft. Kraftstoff eingespritzt wird. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffes

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ist zu den angesaugten Sekundärluftmengen verhältnismäßig so bemessen, daß ein für alle Drehzahlbereiche leistungsfähiges Kraftstoff-Luftgemisch entsteht, das durch die Saugwirkung des Kolbens durch die spiralförmigen Gemischleitrillen 32 gut durchwirbelt den Verbrennungsraum 4 erreicht.

Um das durch-gleichzeitige und gleichlange Beeinflussung der Elektro-Steuermagneten 33a des Gassteue rv en tils 26 und des Elektro-Magnet-Einspri tzventils 40 entstandene Kraftstoff-Luftgemisch so zu beeinflussen, daß ein "ärmeres" Gemisch entsteht, werden in der elektronischen Regeleinheit durch elektronische Halbleiter-Speicher verschieden unterschiedliche S'teuerprogramme für eine kürzere Beeinflussungszeit des Elektro-Magnet-Einspritzventils 40 gegenüber dem Elektro-Steuermagneten 33a des Gassteuerventils 26 festgelegt. Durch die unterschiedlichen Speicher-Programme wird eine Gemischabmagerung bis zur Grenze der Gemischzündbarkeit erzielt. Die Abberufung der einzelnen Speicher-Programme wird durch Tastendruck eines vorgesehenen Gemischreglers 45 > der mit der elektronischen Regel einheit 42 verbunden ist, eingeleitet. Durch eine bestimmte Drucktaste wird über elektronische Schaltkreise in Verbindung der Drehzahlerfassung der Abruf der Speicher erst beim Erreichen einer bestimmten Motorendrehzahl ermöglicht, so daß dem Motor bei niedriger Drehzahl das normale Gemisch zur Verfugung steht.

Die wichtigsten Vorteile der gestellten Aufgabe: Die erzielbaren Vorteile, die durch den mechanisch gesteuerten "Zylinderkopf mit GassteuerventiI¹¹ geschaffen werden können, lassen erkennen, daß durch den beträchtlich vergrößerten Durchlaßquerschnitt im Ventilbereich eine Vergrößerung des Füllvolumens des Zylinders mit Frischgas bewirkt wird, wodurch eine Leistungssteigerung des Motors ohne Hilfsmittel, wie Turbolader oder Verdichter, erreicht werden kann.

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Durch Anwendung von elektronisch beeinflußten Elektro-Steuermagneten zur Steuerung des Gassteuerventils wird durch Fortfall der Drosselklappe auch außerhalb des Zylinderkopfes eine frei strömende Frischgas- oder Sekundärluft-Zuführung geschaffen, die im Einklang zum großen Durchlaßquerschnitt im Ventilbereich steht und zur zusätzlichen Erhöhung der Volumenfüllung der Zylinder mit Frischgas beiträgt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin:

Aufbau und Montage

Dadurch, daß jedem Zylinder in einer dafür vorgesehenen zylindrischen Aussparung ein Zylinderkopf mit Gassteuerventil zugeordnet ist, entsteht der Vorteil,

- daß zur Abdichtung zum Brennraum nur ein Dichtring benötigt wird

- daß bei einem eventuellen Defekt ein schneller Austausch ermöglicht wird.

Gassteuerventil und Hauptventil

- Das Gassteuerventil wird über den Steuernocken nur im Ansaugtakt bewegt und erfüllt gleichzeitig den Frischgaseinlaß und den Altgasauslaß in einem Arbeitstakt (geringer Verschleiß).

- Durch die Anordnung der Frischgas- und Altgas steuerung außerhalb des Brennraumes wird die Abdichtung der Ventilsitze schon bei geringer Druckeinwirkung erreicht,

- Das Hauptventil, das vom Auslaßbeginn -UT- bis zum Einlaßende -UT - (eine Kurbelwellenumdrehung) geöffnet bleibt, ermöglicht beim Gaswechsel von Anfang an einen freien Frischgaseinfluß zum Brennraum.

Dur clilaßquerschnitt der Frischgas zuführung

Dadurch, daß die Regulierung der Frisch gaszufuhr und die Altgasableitung durch das Gas steuerventil oberhalb des Brennraumes bestimmt werden, ist für den Frischgaseinlaß und Altgasauslaß sowie zum Abdichten während des Verdichtungs- und Expansionstaktes nur ein Hauptventil zum Verbrennungsraum nötig. Durch

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diese Anordnung kann der Ventilteller des zentral zugeordneten Hauptventils 3/4 des Kolbendurchmessers betragen, wodurch der Durchlaßquerschnitt bei geöffnetem Ventil doppelt so groß ist als bei der bekannten Ventilanordnung. Der Durchlaßquerschnitt am Gassteuerventil entspricht dem des Hauptventils, dadurch wird die Volumenfüllung des Zylinders, die bisher ca. 70 # beträgt, beträchtlich erhöht. Die erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin:

- daß eine Leistungssteigerung des Motors durch bessere Volumenfüllung des Zylinders auch ohne Turbolader oder Verdichter erreicht werden kann,

- daß bei "Langhub-Motoren", die bedingt durch kleinen Kolben und Brennraum-Durchmesser nur kleine Ventile zulassen, aber sonst durch ein gutes Drehmoment und günstigen Brennstoffverbrauch bekannt sind, durch gute Zylinderfüllung eine Leistungssteigerung vor allem im oberen Drehzahlbereich zu erwarten sein wird,

- daß bei Dieselmotoren, die zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs viel Sauerstoff benötigen, durch die Zuführung größerer Luftmengen eine Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen zu erwarten ist ,

- daß die bis dato erzielbare Motorleistung im Volumen durch keinen bisher gestalteten Zylinder erreicht werden kann.

Gemi schaufbereitung;

Durch die Anordnung von Gemischleitrillen an der Ventilführung des Hauptventils wird das dem Einlaßkanal zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch, durch die Sauggeschwindigkeit des Kolbens in kreisförmige Bewegung versetzt und stark durchv/irbelt, über den vom Auslaßtakt erhitzten Ventilkegel und Ventilteller dem Zylinder zugeführt. Nach der Gemischdurchwirbelung und -Erwärmung durch den" bereits nach wenigen Motorumdrehungen erhitzten Ventilteller wird das Gemisch in einen gut zündbaren gasförmigen Zustand"; versetzt und erbringt folgende

Vorteile« . ₃v£ä1i^V· ■'■■■-■

- Die Brennstoffauswertung wird verbessert,

- die Warmlaufzeit des Motors wird beträchtlich
verkürzt,

- der Ölfilm an der Zylinderwandung bleibt
weitgehend erhalten,

- durch verkürzte Warmlauf ζ ext werden die, Abgase
umweltfreundlich gestaltet und die Gemischanreiche rung bei kaltem Motor verkürzt.

Verbrennungsraum;

Der Verbrennungsraum wird durch die zylindrische Aussparung am Kolbenboden, die für das beim Gaswechsel offen gehaltene Hauptventil vorgesehen ist, und nach oben durch den Ventilteller und Ventilsitzträger parallel gestaltet. Der Verbrennungsvorgang wird durch zwei Zündkerzen, die sich in Brennraumhöhe horizontal gegenüberstehen, eingeleitet.
Vorteile:

- Erreichung eines hohen Verdichtungsgrades,

- Erreichung eines hohen thermischen Wirkungsgrades,

- durch zentrale Druckübertragung auf den Kolben wird ein Kolbenkippen gemindert.

Altgasableitung:

Beim Ausstoß der Altgase wird der Ventilteller des Hauptventils beim Erreichen des -OT- in die zylindrische Aussparung am
Kolbenboden (Verbrennungsraum) eingetaucht, so daß die Altgasrückstände auf ein Minimum reduziert werden.

Elektromagnetisch betätigtes G-assteuerventil:

Durch die Anwendung von Blektro-Steuermagneten zur Betätigung des Gassteuerventils, die von der elektronischen Regeleinheit beeinflußt werden, lassen sich auf technisch einfache Weise weitere Vorteile erzielen:

- Durch Stillegung der Elektro-Steuermagnete
im Schubbetrieb wird durch Beeinflussung der
elektronischen Regeleinheit eine Schubabschaltung erreicht,

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- Durch Stillegung bestimmter Elektro-Steuermagnete durch die elektronische Regeleinheit wird eine Zylinderabschaltung auf technisch einfache Weise erzielt,

- der Öffnungszeitpunkt des GasSteuerventils kann durch die elektronische Regeleinheit der jeweiligen Motorendrehzahl entsprechend flexibel gestaltet werden.

Elektronisch geregelte Gr_emischmengen-BeStimmung;

Dadurch, daß die Beeinflussungszeit der elektronischen Steuermagnete von Sollwertgeber und elektronischer Regeleinheit bestimmt werden, wird gleichzeitig durch die Länge der Öffnungezeit des Grassteuerventils die dem Zylinder zugeführte Frischgasmenge bestimmt. Daraus ergibt sich der Vorteil:

- daß das vom Gemischbilder gestaltete Kraftstoff-Luftgemisch ohne die strömungshindernde Drosselklappe dem Zylinderkopf zugeführt wird,

- daß durch die "freie Gemischzuführung⁰ vor allem im Beschleunigungsbereich eine Leistungssteigerung zu erwarten ist.

Kraftsto ffe inspri t zung:

Zur Gestaltung einer Kraftstoffeinspritz-Anlage werden lediglich ein elektromagnetischer Einspritzventil, Kraftstoffpumpe, Kraftstoff-Druckregler und Sollwertgeber benötigt. Durch die vom Sollwertgeber und elektronische Regeleinheit bestimmte Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagneten des Gassteuerventils - Sekundärluft - wird, gleichzeitig der Elektromagnet des Einspritzventils - Kraftstoff - beeinflußt, so daß ein für gute Motorleistung bestimmtes Kraftstoff-Luftgemisch entsteht. Bei nicht abverlangter voller Motorleistung kann der Motor mit einem ärmer gestalteten Kraftstoff-Luftgemisch betrieben werden. Durch verkürzte Beeinflussungszeiten des Elektromagneten des Einspritzventils gegenüber der bestehenden Beeinflussungszeit des Elektromagneten des Gassteuerventils wird ein ärmer gestal-

IZDm-U

tetes Kraftstoff-Luftgemischverhältnis erzielt. Um dem Motor bei unterschiedlich, abverlangten Leistungsstufen auch das zugeführte Gemisch in unterschiedlichem Kraftstoff-Luftverhältnis zuzuführen, ist es erforderlich, daß durch elektronische Schaltkreise in der elektronischen Regeleinheit mehrere unterschiedliche Beeinflussungszeiten des elektromagnetischen Einspritzventils durch Halbleiter-Speicher festgelegt werden. Durch Tastendruck am Gemischregler kann das zur Wahl stehende Gemischveihältnis-Programm abberufen werden.

Die daraus erzielbaren technischen und wirtschaftlichen Vorteile sind im einzelnen darin zu sehen,

- daß durch die technisch einfache, aber funktionell zweckmäßige Gestaltung der Kraftstoff-Einspritzanlage nicht unbedeutende Entstehungskosten eingespart werden,

- daß die Strömungsverluste, die durch Drosselklappe und Luftmengen-Meßeinrichtungen entstehen, beseitigt werden, so daß eine freie Sekundärluftzuführung vom Luftfilter bis zum saugenden Kolben geschaffen wird,

- daß durch freie Sekundärluftzuführung die Volumenfüllung des Zylinders gesteigert wird, so daß eine Leistungssteigerung im Teillast- und Volllastbereich des Motors zu erwarten ist,

- daß durch die Möglichkeit, das bestehende Kraftstoff-Luftgemischverhältnis von elektronischen Speicherprogrammen abzurufen, dem Motor schon bei niedriger Drehzahl ein ärmer gestaltetes Kraftstoff-Luftgemisch zugeführt werden kann, jedoch wird durch Zuführung von größeren Gemischmengen die Volumenfüllung der Zylinder erhöht und eine höhere Gemischverdichtung erreicht, wodurch die Zündfähigkeit des "armen" Gemische gewährleistet wird.

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Durch die erzielbare höhere Gemischverdichtung eines arm gestalteten Kraftstoff-Luftgemischs ist im Teillasfbereich des Motors eine Leistungssteigerung sowie ein Abbau von Schadstoffen und eine Einsparung von Kraftstoff zu erwarten.

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Zylinderkopf mit Gassteuerventil für Yiertakt-Brennkraftmaschinen

Fig. 1 - Ansaugtakt

Fig. 2 - Verbrennungstakt

Fig. 3 - Auslaßtakt

Fig. 4 - Auslaßkanäle (Querschnitt Fi.g 3 a-b)

Fig. 5 - Schematische Darstellung der elektronisch beeinflußten Elektro-Steuermagnete und einer Kraftstoffeinspritzanlage

Bezugszeichen:

1 Zylinderblock

2 Kolbenlaufbahn

3 Kolben

4 Kolbenaussparung (Brennraum)

5 Zündkanal

6 Zündkerzen

7 Einlaßkanal

8 Auslaßkanäle

9 Aussparung für Zylinderkopf

10 Zylinderkopfunterteil

11 Zylinderkopf-Dichtungsring

12 Ventilsitzträger

13 Auslaßschlitze

14 Einlaßöffnung

15 Zylinderkopfoberteil

16 Hauptventil

17 Ventilführung

18 Ventilschaft

19 Ventilkegel

20 Ventilteller

21 Aussparung für Ventilkegel

22 Ventilsitzring

23 Ventilfeder

24 Nockenwelle

25 V_entilsteuernocken

26 Gassteuerventil

27 Ventilkranz

28 Steuerstößel

29 Stößelfeder

30 Stößelsteuernocken

31 Aussparung für Gemischeintritt

32 Spiralförmige Gemischleitrillen

33 Elektro-Steuermagnet

33a Magnet (Frischgaseinlaß) 33b Magnet (Altgasauslaß)

34 Magnet (Sperring)

35 Sperring

36 Aussparung für Sperring ·

37 Sollwertgeber

38 Gaspedal

39 Kraftstoffdruckregler

40 Elektromagnetisches Einspritzventil

41 Kraftstoffdruckpumpe

42 Elektronische Regeleinheit

43 Frischgaseinlaß

44 Steuerimpulsgeber

45 Gemisch-Regler

46 Kagnetanker

Claims

OO IZÜ4U

Walter Schmidt
Röblingstr. 31

B_erlin 4 2

Zylinderkopf mit Gassteuerventil
für Viertakt-Brennkraftmaschine

Patentansprüche:

1.jDer Zylinderkopf mit Gassteuerventil wird einem Zylinder-
^— block für Saugmotoren zugeordnet mit dem Ziel, einen großen
Durchlaßquerschnitt für die Zuführung von Prischgasen sowie
die Ableitung der Altgase zu erreichen. Der Zylinderblock
muß in der Porm so gestaltet sein, daß eine Erhöhung in den
Maßen des Zylinderkopfes vorgesehen wird und er über der
Kolbenlaufbahn eine zylindrische Aussparung in der Größe
des Zylinderkopfdurchmessers aufweist. Pur den Prischgaseinlaß und den Altgasauslaß müssen, entsprechend der am
Zylinderkopf vorhandenen Aussparungen, auch im Zylinderblock
solche vorhanden sein, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf mit Gassteuerventil aus einem hohlzylindrischen Zylia' derkopfunterteil (10) und einem dicht aufsitzenden Zylinderkopf oberteil (15)- zweck- und formbestimmend ist. Das Zylinderkopfunterteil (lo) ist am unteren Ende mit dem Ventil- \ sitz träger (1_2) fest verbunden. \

Über dem Ventilsitzträger (12) sind mehrere rundum angeord- \ nete Auslaßschlitze (13) und eine Einlaßöffnung (14) vorge- j sehen. Hit dem Zylinderkopfoberteil (15) ist die Ventilfüh-^ ; rung (17) für das Hauptventil (16) fest verbunden und am _; keilförmigen Unterteil mit einem Ventilsitzring (22) versehen Das zylindrisch geformte Gassteuerventil (26), das am Unterteil mit dem Ventilkranz (27) versehen ist, wird im Zylinderkopfunterteil (10) durch Steuerstößelnocken (30) und
Steuerstößel (28) für die Zeit des Ansaugtaktes - OT bis UT in eine Stellung versetzt, daß zwischen dem Ventilsitzring (2! und dem Ventilkranz (27) ein Zwischenraum entsteht, durch
den Prischgase eintreten können, aber gleichzeitig eine Ab- .-, dichtung zu dem Ventilsitzträger (12) besteht, so daß die ." Auslaßschlitze (13) geschlossen werden. Nach den Ansaug- ₁ .. '■'■■'■ takt -UT- v/ird durch die Krafteinwirkung der Stößelfedern (29

BAD ORIGINAL

^ -J \ ί. KJ

das Gassteuerventil (26) in Rühestellung versetzt und der Frischgaseinlaß (43) durch den Ventilkranz (27) geschlossen, aber die Auslaßschlitze (13) geöffnet. Das Hauptventil (16) stellt durch den Ventilsitz des Ventiltellers (20) durch die Krafteinwirkung der Ventilfeder (23) zu dem Ventilsitzträger (12)' - während, des Verdichtungs- und Expansionstaktes (eine Kurbelwellenumdrehung) - eine Abdichtung zum Verbrennungsraum (4) her. Durch die Ventilsteuernocke (25) wird das Hauptventil (16) so beeinflußt, daß ein Abstand zwischen Ventilsitz des Ventilsitzträgers (12) vom Auslaßanfang - UT - bis zum Ansaugende -UT- (eine Kurbelwellenumdrehung) bestehen bleibt.

2. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Kolbenboden eine zylindrische Aussparung im Durchmesser des Ventiltellers (20) und in der Tiefe des geöffneten Hauptventils (16) vorhanden ist, die als Verbrennungsraum (4·) dient und durch zwei im Kolbenrand vorgesehene Zündkanäle (5) eine Verbindung zu zwei horizontal gegenüberstehenden Zündkerzen (6) herstellt. Bei dem dieselbetriebenen Motor ist die Einspritzdüse so angeordnet, daß der Strahl des eingespritzten Kraftstoffs auf die Mitte des Ventiltellers (20) gerichtet ist und in diesem Winkel eine Aussparung im Kolbenrand vorgesehen wird.

3. Zylinderkopf mit G-ass'teuerventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an dem keilförmigen Unterteil der Ventilführung (17) spiralförmige Gemischleitrillen (32) eingearbeitet sind.

4. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Anspruch 1-3· Durch die Tatsache, daß die Betätigung des Gassteuerventils und die wechselnde Abdichtung der einzelnen Ventilsitze gegeneinander mit geringem Kraftaufwand erzielt wird, ergibt sich die technische Möglichkeit, die Betätigung des Gassteuerventils durch EIektro-Steuermagnete zu erreichen. Der Elektro-Steuermagnet (33) besteht aus zwei übereinander angeordneten, unabhängig voneinander beeinflußbaren Magneten (33a und 33b), deren Gegenanker in einem Abstand, der den Betätigungshub

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33 1 26A0

des Gassteuerventils (26) entspricht, gegenüberliegt. Zwischen den zwei Gegenankern befindet sich der Magnetanker (46), der mit den Gassteuerventil (26) verbunden ist. Je nach Beeinflussung des jeweiligen Magneten, von dessen Gegenanker angezogen, werden durch das Gassteuerventil (26) der Frischgaseinlaß (43) sowie der Altgasauslaß (13) | geöffnet oder die Ventilsitze durch die magnetische Krafteinwirkung dicht verschlossen.

Durch einen im Rhythmus der Nockenwelle (24) betriebenen Steuerimpulsgeber (44) werden der elektronischen Regeleinheit (42) die Steuerzeiten des Ansaugtaktes übermittelt und über elektronische Schaltkreise und Verstärker der Magnet (33a) beeinflußt. Der Magnetanker (46) wird vom Gegenanker angezogen und das Gassteuerventil (26) so bewegt, daß ein Zwischenraum zwischen Ventilkranz (27) und Ventilsitzring (22) entsteht und der Frischgaseinlaß (43) geöffnet wird. Gleichzeitig wird durch die magnetische Kraft ei nwirkung Ventil»- : kranz (27) gegen Ventilsitz träger (12) eine Abdichtung der Auslaßschlitze (13) erreicht.

Nach Ende des Ansaugtaktes wird die Beeinflussung des Magneten (33a) unterbrochen, aber gleichzeitig der Magnet (33b) beeinflußt und der Magnetanket von dessen Gegenanker angezogen. Der Ventilkranz (27) des Gassteuerventils (26,) wird durch die anhaltende magnetische Kraft ei nwirkung gegen den Ventilsitzring (22) gedrückt und eine Abdichtung des Frischgaseintritts hergestellt.

Dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Gassteuerventils (26) ein Elektro-Steuermagnet (33) vorgesehen ist, der im Aufbau aus zwei übereinander angeordneten, unabhängig voneinander beeinflußbaren Magneten (33a) und (33b) besteht, so daß zwischen den zwei- Gegenankern der Magnete der Magnetanker (46), welcher mit dem Gassteuerventil (26) verbunden ist, so bewegt wird, daß durch den Ventilkranz (27) eine Abdichtung zum Ventilsitzring (22) sowie zum Ventilsitzträger (12) erreicht wird.

Ein im Rhythmus der Nockenwelle (24) betriebener Steuerimpulsgeber (44) der elektronischen Regeleinheit (42) zeigt den Ansaugtakt an und über elektronischen Schaltkreisen wird der Magnet (35a) beeinflußt,s ο daß der Magnetanker (46), vom Gegenanker angezogen, das damit verbundene Gassteuerventil (26) so bewegt, daß zwischen Ventilkranz (27) und Ventilsitzring (22) ein Abstand entsteht, wodurch der Frischgaseinlaß (43) geöffnet wird. Daß nach Ende des Ansaugtaktes die Beeinflussung des Magneten (33a) unterbrochen, aber gleichzeitig der Magnet (33b) beeinflußt wird und der Magnetanker (46) von dessen Gegenanker angezogen das Gassteuerventil (26) so bewegt, daß eine Abdichtung zwischen Ventilkranz (27) und Ventilsitzring (22) während des Verdichtungs-, Expansions- und Auslaßtaktes bestehen bleibt. Es besteht also zwischen Ventilkranz (27) und Ventilsitzträger (12) ein Abstand, wordurch die Auslaßschlitze (13) geöffnet sind.

Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Anspruch 1-4. Es besteht die Möglichkeit, daß durch unterschiedlich lange Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagnete (33) und des damit verbundenen Gas Steuerventils (26) die dem Zylinder zugeführte Frischgasmenge bestimmt werden kann. Dies macht erforderlich, daß die Auslaßschlitze (13) während des vollen Ansaugtaktes geschlossen bleiben.

"Dadurdh. gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderkopf unterteil (10) und Gassteuerventil (26) eine zylindrische Aussparung (36) vorgesehen v/ird, in der ein zylindrischer Sperring (35) durch zwei für die Länge des Ansaugtaktes (OT- bis UT-) durch die Elektronische Regeleinheit (42) beeinflußte Elektro-Steuermagnete (34) die Auslaßschlitze (13) geschlossen werden. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Anspruch 1 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß durch einen durch das Gaspedal (38) betätigten Sollwertgeber (37) je nach Stellung unterschiedliche Stromimpulse an die elektronische Regeleinheit (42) übermittelt werden und die gegebenen Werte über elektronische

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331264D

Schaltkreise die Elektro-Steuennagnete (33) sowie das Gassteuerventil (26) zeitlich so beeinflussen, daß die dem Zylinder zugeführten Frischgasmengen durch die flexibel gestaltete Offenhaltungszeit des Frischgaseinlasses (43) Drehzahl und Leistung des Motors bestimmen.

7. Zylinderkopf mit Gassteuerventil,nach Anspruch 5-6 wird durch die beschriebene Frischgasmengenbestimmung die Gestaltung einer Kraftstoffeinspritzanlage technisch vereinfacht, so daß nur eine Kraftstoffdruckpumpe - Kraftstoffedruckregler und ein Elektromagnetisches Einspritzventil benötigt werden.

Dadurch gekennzeichnet, daß durch die Länge der Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagnete (33) und das damit verbundenen Gassteuerventils (26) durch Sollwertgeber (37) und elektronische Schaltkreise die zur Gemischbildung benötigten Sekundärluftmengen bestimmt werden, aber durch gleichzeitige und gleich lange Beeinflussungszeit des Elektromagnetischen

(40)
Einspritzventils werden die zur G_emischbildung abgestimmten K_raftstoffmengen zu den bestehenden Sekundärluftmengen eingespritzt, so daß ein für gute Motorleistung bestimmtes -Kraftstoff-Luftgemisch entsteht.

8. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Ansprachen 5-6 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß durch elektronische Schaltkreise und Halbleiterspeicher in der Elektronischen Regeleinheit (42) ^ mehrere verschieden kürzere Beeinflussungszeiten des Elektro- .[ magnetischen Einspritzventils (40) gegenüber den bestehenden Beeinflussungszeiten der Elektro-Steuermagnete (33) des Gassteuerventils (26) gespeichert werden und beim Erreichen einer bestimmten Motorendrehzahl durch Beeinflussung einer Drehzahlerkennung - durch Tastendruck eines Gemischverhältnisreglers (45) - je nach Wahl abgerufen werden können, wodurch ;

''- die Einspritzmengen an Kraftstoffanteilen gegenüber den bestehenden Sekundärluftanteilen verringert werden, so daß ein "ärmeres" Kraftstoff-Luftgemisch entsteht.

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9, Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Ansprüchen 4-8 dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang der Beeinflussungszeit der Elektro-Steuermagnete (33) des Gassteuerventils (26) durch die Beeinflussung einer Drehzahlerkennung und elektronischer Schaltkreise entsprechend der jeweils gegebenen Motorendrehzahl flexibel so angepaßt wird, daß der Einlaßanfang im oberen Drehzahlbereich vor dem -OT- eingeleitet wird.

10. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Ansprüchen 4-9. Dadurch, daß die Elektro-Steuermagnete (33) für Gacsteuerventil (26) und Sperring (35) durch elektronische Schaltkreise der Elektronischen Regeleinheit (42) beliebig beeinflußt werden können, ergibt sich die Möglichkeit, eine teilweise Zylinderabsehaltung auf technisch einfache Weise zu erzielen.

Dadurch gekennzeichnet, daß für die Elektro-Steuermagnete (33b und 34), die eine zeitweise Abschaltung bestimmter Zylinder regeln, in der Elektronischen Regeleinheit (42) elektronische Schaltkreise und Halbleiterspeicher bestehen, die durch einen Impulsgeber beliebig abgerufen werden können. Ab einer Motorendrehzahl von ca. 2000 l/min, werden die Elektro-Steuermagnete (33b und 34)· einer anhaltenden Dquerbeeinflussung ausgesetzt, so daß durch die Elektro-Steuermagnete (33b) und dasi damit verbundene Gassteuerventil (26) der Frischgaseinlaß (43) sowie durch die Elektro-Steuermagnete (34) und den damit verbundenen Sperrring (35) die Auslaßschlitze (13) für die Zeit der "Zylinderabschaltung" geschlossen bleiben, aber gleichzeitig und gleichlang die Beeinflussung des Elektromagnetischen Einspritzventils (49) bei dei'i Kraftstoff-Einspritzanlagai ausgesetzt wird.

Daß bei Vollaststellung des Gaspedals (38) durch den danit verbundenen Sollwertgeber (37) ein Steuerimpuls an die Elektronische Regeleinheit (42) übermittelt wird, wodurch

«^ORIGINAL §

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der bestehende Elektronische Schaltkreis der "Zylinderabschaltung" aufgehoben und die Elektro-Steuermagnete (33b und 34) für die Elektronischen Schaltkreise des normalen "Arbeitstaktes" beeinflußt werden. ■

11. Zylinderkopf mit Gassteuerventil nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß für alle Elektro-Steuermagnete der vorhandenen Zylinder in der Elektronischen Regeleinheit (42) elektronische Schaltkreise und HaIb- » leiterspeicher bestehen und im Schubbetrieb des Fahrzeuges bei ruhendem Gaspedal (38) durch den damit verbundenen Sollwertgeber (37) ein Steuerimpuls an die Elektronische Regeleinheit (42) übermittelt wird, wodurch der bestehende elektronische Schaltkreis zur "Schubabschaltung" abgerufen wird und ab einer Motorendrehzahl von über 1500 l/min, die Elektro-Steuermagnete (33b und 34) einer anhaltenden Dauerbeeinflussung ausgesetzt werden, so daß durch die Elektro-Steuermagnete (33b) der Frischgas ei nlaß (43) sowie durch die Elektro-Steuermagnete (34) die Auslaßschlitze (13) verschlossen werden, aber gleichzeitig und gleichlang die Beeinflussung der Elektromagnetischen Binspritzventile (40) bei Kraftstoff-Einspritzanlagen ausgesetzt wird.

Daß bei Absinken der Motorendrehzahl unter 1500 1/iuin sowie beim Betätigen des Gaspedals (3&) über dem Nullpunkt der bestehende elektronische Schaltkreis der "Schubabschaltung" aufgehoben und die Elektro-Steuermagnete (33b und 34) für die elektronischen Schaltkreise des normalen "Arbeitstaktes" beeinflußt werden.