DE4011292A1 - Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit je zwei hängend angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen für jeden Zylinder, von denen jeweils ein Einlaß- und ein Auslaßventil bezüglich der Zylinderachse ein­ ander gegenüberliegen und die durch die Achsen der gegen­ überliegenden Ventile gelegten Ebenen zueinander einen Winkel von 90° einschließen, und zum in bezug auf den Drehsinn der Verbrennungsluft im Zylinder ersten Einlaßventil ein Spiralka­ nal und zum zweiten Einlaßventil ein Tangentialkanal führen.

Bei Zylinderköpfen für Motoren mit drei oder mehr Ventilen pro Zylinder kann es bei kleinen Zylinderbohrungen sehr schwierig werden, genügend Platz für die mehrventiligen Einlaßkanäle be­ reitzustellen, um ausreichende Strömungsquerschnitte zu errei­ chen. Besonders dann, wenn eine drallbehaftete Strömung für die Gemischaufbereitung und Verbrennung benötigt wird, werden die Platzverhältnisse schwierig, da vorzugsweise eine Spiral- Schrägkanal-Kombination eingesetzt wird. Bei dieser Kombina­ tion, welche in der AT-PS 3 26 422 beschrieben ist, ist jene Anordnung gewählt, bei der, in Strömungsrichtung der Verbren­ nungsluft im Zylinder gesehen, der Spiralkanal vor dem Tangen­ tialkanal zu liegen kommt, weil dann eine optimale gegensei­ tige Unterstützung der aus dem Ventilspalt strömenden Luft zu einer Drallströmung erfolgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für einen Zylinderkopf mit zwei Einlaß und zwei Auslaßventilen eine platzsparende Anordnung der Einlaßkanäle anzugeben ohne dabei auf die Vorteile der be­ kannten Anordnung zu verzichten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die durch das erste Einlaßventil und das bezüglich der Zylinderachse gegen­ überliegende Auslaßventil gelegte Ebene mit der zur Motor­ längsmittelebene senkrechten Ebene einen spitzen Winkel, ein­ schließt, der vorzugsweise zwischen 15° und 60° liegt, und wo­ bei der zum ersten Einlaßventil führende Spiralkanal und der zum zweiten Einlaßventil führende Tangentialkanal zu einem einzigen Kanal vereinigt von derselben Seitenwand des Zylin­ derkopfes ausgehen. Wesentlich dabei ist, daß beide Einlaßven­ tile über einen Kanalflansch versorgt werden und in diesem Be­ reich keine trennende Wand zwischen dem vorne liegenden Spi­ ralkanal und dem Tangentialkanal liegt, so daß die fehlende Trennwand eine günstige Auslegung der Querschnittsfläche er­ laubt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der zum zweiten Einlaßventil führende Tangentialkanal vom gemeinsamen einzigen Zulaufkanal im Bereich der zum ersten Einlaßventil führenden Kanalspirale abzweigen, zu welchem Zweck zwischen den beiden Einlaßventilen eine Strömungs-Trennwand vorgesehen ist. Die Trennwand kann parallel zu den Ventilachsen oder aber auch senkrecht dazu verlaufen. Bei dieser Ausbildung der Trennwand kann bei der Entwicklung des Zylinderkopfes die Trennwand zunächst reichlich lang ausgeführt und sodann durch schritt­ weises Kürzen die einerseits für die Herstellung und anderer­ seits hinsichtlich der Strömungsverhältnisse beste Länge ge­ funden werden.

Im Rahmen der Erfindung kann auch der äußere Teil der Strö­ mungs-Trennwand als eine schwenkbare Klappe von solcher Breite ausgebildet sein, daß sie den Strömungsquerschnitt des Spiral­ kanals bzw. Tangentialkanals in der in diese eingeschwenkten Stellung mindestens größtenteils abschließt. Damit kann eine Steuerung des Dralles erreicht werden, weil in einer Stellung der Klappe beide Einlaßventile voll beaufschlagt werden, wobei ein vorbestimmter Drall erzeugt wird. Wird die Klappe in den Zulauf zum Spiralkanal oder Tangentialkanal hinein ver­ schwenkt, so wird der Anteil der in den Zylinder gelangenden drallbehafteten Luft und damit das Drallniveau im Zylinder verändert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Zylinderkopfes gemäß der Erfindung im Axialschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den selben Zylinderkopf bei abgenommenem Deckel,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung im Schnitt entsprechend Fig. 3 in vergrößerter Darstellung, wobei die Bezugs­ zeichen für gleichartige Teile unverändert beibehalten wurden.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte wassergekühlte Vier­ takt-Brennkraftmaschine ist mehrzylindrig; es ist jedoch nur der Zylinderkopf 3 im Bereich eines Zylinders 4 dargestellt. Die Lauffläche des Zylinders 4 ist mit 4′ bezeichnet. Der Zy­ linderkopf 3 weist je zwei hängend angeordnete Einlaß­ ventile 1, 1′ und zwei Auslaßventile 2, 2′ auf, wobei sich je­ weils ein Einlaßventil und ein Auslaßventil bezüglich der Zy­ linderachse 5 gegenüberliegen. Die durch die Achsen der Ven­ tile 1′ und 2 gelegte Ebene 9 und die durch die Achsen der Ventile 1 und 2′ gelegte Ebene 10 sind durch je eine strich­ punktierte Linie angedeutet. Die beiden Ebenen 9 und 10 schließen zueinander einen Winkel von 90° ein. Die Ebene 9 schließt gegenüber der zur Motorlängsmittelebene 6 senkrechten Ebene 11 einen spitzen Winkel α ein, der vorzugsweise zwischen 15° und 60° liegen kann.

Die Betätigung der Einlaßventile 1 und 1′ als auch der Auslaß­ ventile 2 und 2′ erfolgt durch die Nockenwelle 21, welche im Zylinderkopf 3 gelagert ist. In Fig. 1 ist der Antrieb der Einlaßventile 1 und 1′ dargestellt. Dieser erfolgt durch die Nockenwelle 21 über einen Kipphebel 22, welcher auf der Achse 23 schwenkbar gelagert ist und am Nocken 34 mit einer Rolle 24 angreift. Die beiden Ventile 1 und 1′ werden gleich­ zeitig über die Brücke 25 betätigt, welche auf dem mit dem Zy­ linderkopf 3 fest verbundenen Bolzen 26 axial gleitbar gela­ gert ist. Diese Brücke greift an den von Druckfedern 27 über Federteller 28 belasteten Einlaßventilen 1 und 1′ an, wobei eine Einstellmöglichkeit durch die Stellschraube 29 gegeben ist. Der Kipphebel 22 greift an der Brücke 25 über eine wei­ tere Stellschraube 30 an. Die Auslaßventile 2 und 2′ werden analog über einen Kipphebel 31 vom Nocken 32 der Nocken­ welle 21 betätigt. Über den mittleren Nocken 35, die Rolle 36 und den Kipphebel 37 wird die mit ihrer Achse in der Zylinder­ achse 5 angeordnete Pumpedüse in nicht näher dargestellter Weise angetrieben. Die beschriebenen Steuerungselemente sind durch den Deckel 33 abgedeckt.

Zum Einlaßventil 1 führt ein Tangentialkanal 7 und zum Einlaß­ ventil 1′ ein Spiralkanal 8, dessen Kanalspirale mit 8′ be­ zeichnet ist. Die beiden Kanäle 7 und 8 zweigen von dem einzi­ gen die Seitenwand 12 des Zylinderkopfes durchsetzenden Ka­ nal 13 ab. Der zum Einlaßventil 1′ führende Spiralkanal 8 liegt im Bezug auf den durch den Pfeil 16 angedeuteten Dreh­ sinn der Zylinderladung vor dem Einlaßventil 1, zu welchem der Tangentialkanal 7 führt. Dies ist wesentlich, weil auf diese Weise der durch den Drallkanal 8 erzeugte Drall der Verbren­ nungsluft im Zylinder durch den Tangentialkanal 7 verstärkt wird.

Von den beiden Auslaßventilen 2 und 2′ gehen Auslaßkanäle 17 und 18 aus, die sich zu einem gemeinsamen Auslaßkanal 19 ver­ einigen, welcher der der Seitenwand 12 des Zylinderkopfes ge­ genüberliegenden Seitenwand 20 ausmündet.

Die Strömung im Saugkanal 13 wird durch die Strö­ mungs-Trennwand 14, welche sich im Bereich der Kanalspirale 8′ zum Einlaßventil 1′ befindet, durch die Formgebung und insbe­ sondere ihre Länge in vorbestimmter Weise aufgeteilt.

Die Ausführung nach Fig. 4 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 bis 3 im wesentlichen dadurch, daß die Strö­ mungs- Trennwand 14 in einer um einen Zapfen 15′′ schwenkbaren Klappe 15 endet, die je nach gewählter Schwenkrichtung den Strömungsquerschnitt des Spiralkanals 8 oder des Tangentialka­ nals 7 mindestens größtenteils abschließen kann. In Fig. 4 sind zwei Endstellungen der Klappe 15 dargestellt, wobei die Schließstellung im Spiralkanal 8 gestrichelt dargestellt und mit 15′ bezeichnet ist. Durch diese Klappe, die auch in den Tangentialkanal 7 hineinschwenkbar sein kann, ist es möglich, den Drall der Zylinderladung entsprechend, z. B. abhängig von der Motorleistung, zu beeinflussen.

Claims (3)

1. Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit je zwei hän­ gend angeordneten Einlaß- und Auslaßventilen für jeden Zy­ linder, von denen jeweils ein Einlaß- und ein Auslaßventil bezüglich der Zylinderachse einander gegenüberliegen und die durch die Achsen der gegenüberliegenden Ventile geleg­ ten Ebenen zueinander einen Winkel von 90° einschließen, und zum in bezug auf den Drehsinn der Verbrennungsluft im Zylinder ersten Einlaßventil ein Spiralkanal und zum zwei­ ten Einlaßventil ein Tangentialkanal führen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die durch das erste Einlaßventil (1′) und das bezüglich der Zylinderachse (5) gegenüberliegende Auslaßventil (2) gelegte Ebene (9) mit der zur Motorlängs­ mittelebene (6) senkrechten Ebene (11) einen spitzen Win­ kel (α) einschließt, der vorzugsweise zwischen 15° und 60° liegt, und wobei der zum ersten Einlaßventil (1′) führende Spiralkanal (8) und der zum zweiten Einlaßventil (1) füh­ rende Tangentialkanal (7) zu einem einzigen Kanal (13) vereinigt von derselben Seitenwand (9) des Zylinder­ kopfes (3) ausgehen.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum zweiten Einlaßventil (1) führende Tangentialka­ nal (7) vom vereinigten Kanal (13) im Bereich der zum er­ sten Einlaßventil (1′) führenden Kanalspirale (8′) ab­ zweigt, zu welchem Zweck zwischen den beiden Einlaßventi­ len (1, 1′) eine Strömungs-Trennwand (14) vorgesehen ist.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der äußere Teil der Strömungs-Trennwand (14) als eine schwenkbare Klappe (15) von solcher Breite aus­ gebildet ist, daß sie den Strömungsquerschnitt des Spi­ ralkanals (8) bzw. Tangentialkanales (7) in der in diese eingeschwenkten Stellung mindestens größtenteils ab­ schließt.