DE3838305A1

DE3838305A1 - Zylinderkopf einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3838305A1
Application number: DE19883838305
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Korostenski
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des An spruchs.

Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art (EP-B 00 63 385 muß das mittlere der drei Einlaß- oder Auslaßventile mit der Zylindermittelachse einen kleineren Winkel einschließen als die beiden äußeren Ventile, damit alle Einlaß- bzw. Auslaßventile von den Nocken einer Ein laß- bzw. Auslaßnockenwelle direkt über Tassenstößel, d.h. ohne Zwischenschaltung von Kipphebeln, betätigt werden können. Handelt es sich bei dem mittleren Ventil um ein Einlaßventil, so taucht dieses beim Öffnen aufgrund seiner geringeren Schrägstellung als erstes der drei Auslaß ventile in den Zylinder ein. Ist das mittlere Ventil ein Auslaßventil, so taucht es beim Schließen als letztes der drei Auslaßventile aus dem Zylinder aus. Bei hochverdich tenden Brennkraftmaschinen, bei denen der Kolbenboden in OT fast in der Teilungsebene zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf liegt, bedeutet dies, daß im Kolben boden eine Ventiltasche vorgesehen werden muß, in die der Ventilteller des mittleren Ventils eintauchen kann. Sind drei Einlaßventile und drei Auslaßventile vorgesehen, so muß für das mittlere Einlaßventil und für das mittlere Auslaßventil jeweils eine derartige Ventiltasche vorge sehen werden, damit ein Aufschlagen des Kolbens auf die Ventilteller dieser mittleren Ventile mit Sicherheit ver mieden ist. Diese Ventiltaschen sind jedoch für die Güte der Verbrennung schädlich, da sich in diesen Taschen un verbrannte Kohlenwasserstoffe sammeln können, wodurch nicht nur der Wirkungsgrad herabgesetzt, sondern auch die Abgaszusammensetzung negativ beeinflußt wird. Ein weiterer Nachteil derartiger Ventiltaschen besteht darin, daß der Abstand des ersten Kolbenringes vom Kolbenboden größer sein muß als dies ohne Ventiltaschen erforderlich wäre, um die notwendige Höhe des Feuersteges im Bereich der Ventil taschen zu erhalten, was zur Folge hat, daß der Kolben insgesamt länger und dadurch schwerer wird. Außerdem können die Kanten der Ventiltaschen Auslöser einer klopfenden Verbrennung sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder kopf der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem eine hohe Verdichtung ohne nachteilige Auswirkungen auf den Verbrennungsablauf und eine optimale Kolbengestaltung verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf kommt der Ventil sitz und damit der Ventilteller des mittleren Einlaß- oder Auslaßventils in einem größeren Abstand von der Teilungs ebene zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf zu liegen, so daß auch bei gleichzeitiger Betätigung aller drei Ventile das mittlere Ventil nur wenig früher in den Zylinder eintaucht bzw. nur wenig später aus dem Zylinder austaucht als die beiden äußeren Ventile und die Ventil tasche im Kolbenboden verkleinert wird oder gegebenenfalls ganz entfallen kann.

Entgegengesetzt schräggestellte Ventile sind an sich be kannt, siehe beispielsweise GB-PS 2 26 442, DE-PS 9 53 672 u.a. Bei diesen Brennkraftmaschinen handelt es sich je doch nicht um solche mit drei Einlaß- und/oder Auslaß ventilen, so daß nicht die Aufgabe bestand, den Einfluß des mittleren Einlaß- oder Auslaßventils auf die Kolben gestaltung zu verringern oder zu beseitigen.

Aufgrund der Neigung der beiden äußeren Ventile in ent gegengesetzter Richtung ist der Abstand der Ventilsitze dieser äußeren Ventile von der Drehachse der Nockenwelle größer als der Abstand des Ventilsitzes des mittleren Ventils von der Nockenwellendrehachse. Um trotzdem Ventile gleicher Länge verwenden zu können, was fertigungstech nisch und zur Vermeidung von Montagefehlern anzustreben ist, wird vorgeschlagen, den Durchmesser des Grund kreises des Nockens, der das mittlere Ventil betätigt, entsprechend dem kürzeren Abstand des Ventilsitzes des mittleren Ventils von der Nockenwellendrehachse gegenüber dem Abstand der Ventilsitze der beiden äußeren Ventile von der Nockenwellendrehachse kleiner auszuführen, so daß die Länge dieses mittleren Ventils gleich der Länge der äußeren Ventile sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines Zylinderkopfes von unten in Richtung der Pfeile 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der drei Einlaß ventile und der zugehörigen Einlaß-Nockenwelle so wie der beiden Auslaßventile, und

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 3, wobei die Einlaßventile weggelassen sind.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinderkopf 1 weist für jeden Zylinder 2, d.h. für jeden Brennraum 3, drei Einlaßventile 4, 5 und 6 und zwei Auslaßventile 7 und 8 auf. Die Einlaßventile 4, 5 und 6 werden von Nocken 9, 10 und 11 einer gemeinsamen Einlaß-Nockenwelle 12 über Tassenstößel 13 betätigt. Die Betätigung der Auslaßventile 7 und 8 erfolgt durch die Nocken 15 und 16 einer Auslaß- Nockenwelle 17 über Tassenstößel 14.

Damit die drei Einlaßventile 4, 5 und 6 von den Nocken 9, 10 und 11 der Einlaßnockenwelle 12 direkt über die Tassen stößel 13 betätigt werden können, ist es erforderlich, daß das mittlere Einlaßventil 5 mit einer Längsmittelachse A des Zylinders 2 einen Winkel α einschließt, der kleiner ist als der Winkel β zwischen den beiden äußeren Ventilen 4, 6 und der Zylindermittelachse A. Diese geringere Schrägstellung des mittleren Einlaßventils 5 hat zur Folge, daß bei gleichen Steuerzeiten der drei Einlaß ventile das mittlere Einlaßventil 5 mit seinem Ventil teller 20 beim Öffnungsbeginn früher in den Zylinder 2 eintaucht als die beiden Einlaßventile 4 und 6. Um dabei ein Aufschlagen des in Fig. 4 angedeuteten Kolbens 21 auf den Ventilteller 20 des mittleren Einlaßventils 5 zu ver meiden, muß insbesondere bei hochverdichtenden Brennkraft maschinen im Kolbenboden eine Ventiltasche 22 vorgesehen werden, in welche der Ventilteller 20 eintauchen kann. Diese Ventiltasche beeinträchtigt jedoch die Güte der Ver brennung.

Um die Tiefe der Ventiltasche 22 möglichst klein halten zu können oder gegebenenfalls auf eine solche Ventiltasche verzichten zu können, sind die beiden äußeren Einlaß ventile 4 und 6 so angeordnet, daß ihre Mittelachsen B mit der Längsmittelachse C der Einlaß-Nockenwelle 12 einen von 90° abweichenden Winkel einschließen und nach entgegen gesetzten Richtungen geneigt sind, wie dies insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist. Bei der angestrebten Anordnung der Ventilsitze 23, 24 und 25 der drei Einlaßventile in einer stetigt verlaufenden Fläche 26 wird der Ventilsitz 24 des mittleren Einlaßventils 5 in einem größeren Ab stand vom Kolbenboden 27 in der OT-Stellung des Kolbens 21 zu liegen kommt, als dies bei der üblichen Anordnung der Fall ist, bei der alle Einlaßventile mit der Längsmittel achse der Einlaß-Nockenwelle einen rechten Winkel ein schließen. Bei gleichzeitigem Öffnen aller Ventile taucht das mittlere Einlaßventil 5 mit seinem Ventilteller 20 erst dann in den Zylinder 2 ein, wenn sich der Kolben 21 aus seiner oberen Totpunktstellung bereits wieder nach unten bewegt hat, so daß die Ventiltasche 22 eine ge ringere Tiefe erhalten oder ganz entfallen kann. Die Nocken 9 und 11 für die beiden äußeren Einlaßventile 4 und 6 müssen dabei eine konische Form erhalten.

Die Schrägstellung der beiden äußeren Einlaßventile 4 und 6 bedingt, daß der Abstand ihrer Ventilsitze 23 und 25 von der Längsmittelachse C der Nockenwelle 12 größer ist als der Abstand des Ventilsitzes 24 des mittleren Einlaß ventils 5. Um trotzdem zu erreichen, daß alle Einlaß ventile 4, 5 und 6 die gleiche Länge haben, ist der Grund kreisdurchmesser D des das mittlere Einlaßventil 5 be tätigenden Nockens 10 kleiner als der Grundkreisdurch messer der die beiden äußeren Einlaßventile 4, 6 betätigenden Nocken 9, 11.

Durch die Schrägstellung der beiden äußeren Ventile kann der Durchmesser der Tassenstößel und damit der Öffnungs querschnitt der Ventile vergrößert werden.

Bei einer Brennkraftmaschine mit drei Auslaßventile werden in analoger Weise die beiden äußeren Auslaßventile schräg zur Längsmittelachse der Auslaßnockenwelle gelegt, so daß der Ventilsitz des mittleren Auslaßventils einen größeren Abstand vom Kolbenboden in der OT-Stellung des Kolbens hat und der Ventilteller des mittleren Auslaßventils früher aus dem Zylinder austaucht.

Claims

1. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit drei Einlaß- und/oder Auslaßventilen pro Zylinder, die einzeln direkt von Nocken einer Einlaß- bzw. Auslaßnockenwelle über Tassenstößel betätigt und schräg zur Zylinderachse angeordnet sind, wobei das mittlere der drei Einlaß- und/oder Auslaßventile mit der Zylindermittelachse einen kleineren Winkel einschließt als die beiden äußeren Ventile, die Ventilsitze der drei Einlaß und/oder Auslaßventile in einer stegig verlaufenden Fläche liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (B) der beiden äußeren Ventile (4, 6) mit der Längsmittelachse (C) der zugehörigen Einlaß- oder Auslaßnockenwelle (12) einen von 90° abweichenden Winkel (γ) einschließen und in ent gegengesetzte Richtungen geneigt sind und die beiden äußeren Ventile (4, 6) durch entsprechend konische Nocken (9, 11) betätigt sind.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkreisdurchmesser (D) des das mittlere Ventil (5) betätigenden Nockens (10) kleiner ist als der Grundkreisdurchmesser der die beiden äußeren Ventile (4, 6) betätigenden Nocken (9, 11).