DE4208725C2 - Verbrennungsmotor-Zylinderkopfstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Verbrennungsmotor ist aus der DE 39 39 322 A1 bekannt. Dort ist eine Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle beschrieben, welche einen Zylinderkopf sowie zwei Einlaß- und Auslaßventile an jedem Zylinder aufweist. Die genannte Offenlegungsschrift beschreibt darüber hinaus die Bereitstellung einer Zündkerzenanordnung in einer Vierventil-Brennkraftmaschine.

Im Mittelpunkt der Konstruktion von Auto-Verbrennungsmotoren steht die Kompaktheit der Verbrennungskammern, und zwar mit dem Ziel, Verbesserungen bei der Verbrennung zu erzielen (d. h. eine verbesserte thermische Effizienz, eine verbesserte Klopffestigkeit usw.). Im einzelnen sind 4-Ventilmotoren, die mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen pro Zylinder ausgestattet sind, so ausgelegt, daß jedes Einlaßventil in unmittelbarer Nähe zu einem Auslaßventil angeordnet ist. Die kompakte Auslegung der Verbrennungskammer bildet den Schwerpunkt der meisten Konstruktionen. Da das Einlaßventil aufgrund eines Bedarfs für eine verbesserte Ladeeffizienz größer ausgelegt ist als das Ausgangsventil, sind gewöhnlicherweise die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die in die Verbrennungskammer münden, jeweils entlang gerader Linien ausgerichtet, die an gegenüberliegenden Seiten einer Diametrallinie der Verbrennungskammer, abgerückt von dieser Linie, verlaufen. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen sind so angeordnet, daß sie benachbart sind zu der vertikalen Mittenlinie der Verbrennungskammer. Jede Einlaßöffnung ist näher an dem Zentrum der Verbrennungskammer angeordnet als die Auslaßöffnung. Eine derartige Einlaß- und Auslaßöffnungs-Anordnung ist beispielsweise bekannt aus der japanischen Patentanmeldung No. 63-2 73 746 mit dem Titel "Combustion Chamber of Engine", die am 28.10.1988 eingereicht und als japanische ungeprüfte Patentveröffent­ lichung Nr. 2-1 19 617 am 7. Mai 1990 veröffentlicht worden ist.

Bei der in der vorstehend genannten Veröffentlichung be­ schriebenen Anordnung, bei der die beiden Auslaßöffnungen in unmittelbarer Nähe zueinander vorgesehen sind, erreicht der Bereich einer Verbrennungskammer, in die die beiden Auslaßöffnungen münden, ohne weiteres hohe Temperaturen. Dies führt zum Klopfen und insbesondere zum Vorzündungs­ klopfen. Insbesondere bei aufgeladenen Motoren ist das Auf­ treten eines solchen Klopfens aufgrund der Anordnung der Auslaßöffnungen ein schwerwiegendes Problem, da einer der Faktoren, der bestimmt, wie effizient ein Motor seine Lei­ stung abgibt, während er unter Aufladung betrieben wird, das Auftreten von Klopfen ist. Wenn ein solcher Motor unter Aufladungsbedingungen betrieben wird, muß die Betriebssi­ cherheit von Teilen des Zylinderkopfs verbessert werden, da in den Zylindern eine extrem hohe thermische Last auftritt. Bei einem Motor, bei dem zwei Auslaßöffnungen in unmittel­ barer Nähe zueinander angeordnet sind, ist ein zwischen den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfs vorgesehener, als "Ven­ tilbrücke" bezeichneter Abschnitt, ebenso wie ein Abschnitt zwischen jeder der Auslaßöffnungen und einer Zündkerze, je­ doch mit einem relativ geringen Querschnitt ausgebildet. Die Ventilbrücke kann deshalb nicht ausreichend gekühlt werden. Deshalb weist der Motor unter hoher thermischer Last eine verminderte Betriebssicherheit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion eines Motors mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventi­ len pro Zylinder mit Bezug auf seine Klopffestigkeit und die Betriebssicherheit des Zylinderkopfes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die vorliegende Verbrennungsmotorkonstruktion weist eine Mehrzahl von Zylindern auf, welche in einer Reihe angeord­ net und mit zwei Einlaß- und zwei Auslaßventilen pro Zylin­ der ausgestattet sind. Dadurch wird ein Luft-Kraftstoffgemisch in die Verbrennungskammer so eingeleitet, daß es während eines Kompressionshubs hauptsächlich auf einer Seite der Verbren­ nungskammer nahe von Einlaßöffnungen konzentriert ist. Der Verbrennungsmotor ist mit zwei Einlaßöffnungen pro Zylinder ausgebildet. Die Einlaßöffnungen sind benachbart zueinander sowie auf einer Seite einer Mittellinie der Zylinderreihe sowie Seite an Seite in einer Richtung parallel zu der Zy­ linderreihe angeordnet. Der Motor umfaßt zwei Auslaßöffnun­ gen pro Zylinder. Die Auslaßöffnungen sind an der anderen Seite der Mittenlinie benachbart zueinander Seite an Seite angeordnet. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen verlaufen in dieselbe Richtung. Jede von zwei benachbarten Einlaßöffnun­ gen ist von der anderen getrennt. Zentren der beiden be­ nachbarten Einlaßöffnungen sind mit einem geringeren Ab­ stand voneinander angeordnet als ein Abstand zwischen Zen­ tren oder Mittelpunkten der beiden benachbarten Auslaßöff­ nungen. In der Verbrennungskammer ist zwischen den beiden benachbarten Auslaßöffnungen ein Vorsprung oder ein ähnli­ ches Element vorgesehen. Der Vorsprung weist eine flache oder ebene Unterfläche auf, die sich von einer unteren Peripherie einer unteren Wand des Zylinderkopfes erstreckt und einen Verengungs- oder "Quetsch"-Bereich zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben bildet, um auf der Seite der Auslaßöffnungen in der Verbrennungskammer eine Turbulenz oder Wirbelströmung eines Luft-Kraftstoffgemisches zu ver­ ursachen. Verbrennungskammern mit einem derartigen Veren­ gungsbereich werden typischerweise bezeichnet als Verbren­ nungskammern vom "Verengungstyp" ("squash type"). Eine Ver­ brennungskammer vom Verengungstyp ist eine spezielle Art von Verbrennungskammer, bei welcher an einer Position nahe dem Ende eines Kompressionshubs eines Kolbens ein Ver­ brennungskammervolumen verengt oder reduziert ist, um ein Luft-Kraftstoffgemisch in den verengten Bereich (Veren­ gungsbereich) positiv zu zwingen. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist der Verengungsbereich so konfiguriert, daß er eine Wirbelströmung des Luft-Kraftstoffgemisches er­ zeugt. Eine oder beide der beiden benachbarten Einlaßöff­ nungen sind so ausgebildet, daß eine taumelnde turbulente Strömung eines Luft-Kraftstoffgemisches erzeugt und auf die Auslaßöffnungen gerichtet wird.

Der Motor umfaßt ferner Kühlmittel, wie einen Wassermantel, der in dem Zylinderkopf so ausgebildet ist, daß ein wässe­ riges Motorkühlmittel durch den Zylinderkopf strömt. Das Kühlmittel strömt von einer Seite, an der die beiden Aus­ laßöffnungen ausgebildet sind, auf eine Seite, an welcher die beiden Auslaßöffnungen ausgebildet sind. Ferner strömt das Kühlmittel anfänglich zwischen den beiden Auslaßöffnun­ gen und dann auf einer Seite jeder Einlaßöffnung, die von der anderen Einlaßöffnung in der Richtung der Zylinderreihe entfernt ist.

Da erfindungsgemäß ein vergleichsweise großer Raum zwischen den Auslaßöffnungen belassen ist, ist ein großer Veren­ gungsbereich zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf an der Auslaßöffnungsseite der Verbrennungskammer ausgebildet. Aufgrund dessen ist das Luft-Kraftstoffgemisch an dem Ende eines Kompressionshubs hauptsächlich innerhalb der Verbren­ nungskammer an der Einlaßöffnungsseite durch eine starke Verengungsströmung des Luft-Kraftstoffgemisches konzen­ triert, die an der Auslaßöffnungsseite hervorgerufen ist. Dies resultiert in weniger Klopfen im Bereich der Auslaß­ öffnungen, wo ohne weiteres höhere Temperatu­ ren erreicht werden. Außerdem kommt es zu keiner Abnahme der Stärke zwischen einem Abschnitt des Zylinders, an dem eine Zünd­ kerze installiert ist, und den Auslaßöffnungen oder der Ventilbrücke. Außerdem kommt es zu keiner Verringerung des Raums zwischen benachbarten Auslaßöffnungen. Deshalb kann selbst unter hoher thermischer Last die Betriebssicherheit des Zylinderkopfs gewährleistet werden.

Bei dem Motor, bei welchem eine "taumelnde" oder turbulen­ te Strömung innerhalb der Verbrennungskammer erzeugt wird, strömt ein Luft-Kraftstoffgemisch, das in die Verbrennungs­ kammer über die Einlaßöffnungen eintritt, normalerweise entlang der Zylinderwandung und der obenliegenden Kolben­ fläche auf die Auslaßöffnungen gegenüberliegend zu den Ein­ laßöffnungen. Dadurch wird eine taumelnde oder turbulente Strömung des Luft-Kraftstoffgemisches erzeugt. Insbesondere wird am Ende des Kompressionshubs die Taumelströmung des Luft-Kraftstoffgemisches gegen die Auslaßöffnungen gezwun­ gen, so daß das Luft-Kraftstoffgemisch dazu tendiert, sich auf der Seite der Auslaßöffnungen in der Verbrennungskammer zu sammeln. Durch eine starke Verengung oder Kompression des Luft-Kraftstoffgemisches, die auf der Seite des Zylin­ ders verursacht ist, an welcher die Auslaßöffnungen vorge­ sehen sind, wird jedoch die taumelnde Strömung des Luft-Kraftstoffgemisches auf die Seite des Zylinders zurückge­ worfen, an der die Einlaßöffnungen vorgesehen sind, so daß das Luft-Kraftstoffgemisch hauptsächlich auf der Seite der Einlaßöffnungen in der Verbrennungskammer konzentriert ist. Als Ergebnis davon wird ein Klopfen unterdrückt, das in ei­ nem ohne weiteres hohe Temperaturen erreichenden Bereich der Verbrennungskammer um die Auslaßöffnungen herum erzeugt wird.

Da das flüssige Kühlmittel, das in dem Zylinderkopf von der Auslaßöffnungsseite zu der Einlaßöffnungsseite strömt, anfänglich zwischen den Auslaßöffnungen fließt, kühlt es einen Abschnitt des Zylinderkopfes zwischen den benachbar­ ten Auslaßöffnungen ausreichend. Ferner wird das flüssige Kühlmittel, nachdem es zwischen den Auslaßöffnungen hin­ durchgeströmt ist, so abgelenkt, daß es über eine Seite je­ der der benachbarten Einlaßöffnungen strömt, die von einer anderen der benachbarten Einlaßöffnungen entfernt ist. Ab­ schnitte um die benachbarten Auslaßöffnungen und Ein­ laßöffnungen werden deshalb adäquat und ausreichend gekühlt. Aus diesem Grund wird der Zylinderkopf auf der Seite der Auslaß- oder Abgasöffnungen, die großen ther­ mischen Belastungen ausgesetzt sind, effektiv gekühlt, so daß ein Klopfen wesentlich weniger häufig selbst dann auftritt, wenn der Motor hohen thermischen Bela­ stungen ausgesetzt ist, was seine Betriebssicherheit ver­ bessert.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht eines erfin­ dungsgemäßen 4-Ventil-Verbrennungsmotors mit zwei Einlaß- und zwei Auslaßventilen pro Zylinder,

Fig. 2 eine Bodenansicht des Zylinderkopfs des Motors von Fig. 1 und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1.

Wie aus den Fig. 1 und 2 im einzelnen hervorgeht, weist ein 4-Ventil-Verbrennungsmotor mit zwei Einlaß- und zwei Aus­ laßventilen Zylinder auf, die in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestaltet sind. Der 4-Ventilmotor umfaßt einen Zylinderblock 1, einen Zy­ linderkopf 2, der befestigt ist an oder angeordnet ist an einer Oberseite des Zylinderblocks 1, und zwar über eine Zylinderkopfdichtung 31 und ein Steuerkurven- bzw. -nocken­ gehäuse 3, das obere und untere Gehäusehälften 3a und 3b umfaßt. Das Steuerkurvengehäuse 3 ist an dem Zylinderkopf 2 befestigt und enthält die Einlaß- und Auslaßventil-An­ triebsnocken 21 und 25. Der Zylinderblock 1 ist mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen 4 ausgebildet, in denen Zy­ linder 5 passend im Gleitsitz aufgenommen sind. Eine Ver­ brennungskammer 6 ist in jedem Zylinder ausgebildet und durch eine konische Wandfläche 2a, 2b festgelegt, die an dem Boden des Zylinderkopfs 2 ausgebildet ist, sowie durch einen oberen Abschnitt der Zylinderbohrung 4 und der Kopffläche des Zylinders 5.

Auf der einen, d. h. der in Fig. 1 rechten Seite, der hori­ zontalen Mittenlinie X (s. Fig. 3), welche die oben liegenden Punkte der konischen Fläche 2a, 2b des Zylinder­ kopfs 2 durchsetzt, sind zwei Einlaßöffnungen 7 und 8 vor­ gesehen. Die Einlaßöffnungen 7 und 8 leiten und richten frische Luft in die Verbrennungskammer 6 und sind in dem Zylinderkopf 2 unabhängig ausgebildet sowie in einer Reihe angeordnet, die von der horizontalen Mittenlinie X ent­ fernt oder abgesetzt ist. Jede der Einlaßöffnungen 7 und 8 mündet an einem Ende, an dem ein Einlaßventilsitz 9a oder 9b ausgebildet ist, in die Verbrennungskammer 6 und an dem anderen Ende auf eine Seitenwand, d. h. die rechte Seiten­ wand des Zylinderkopfs 2. Die Einlaßöffnungen sind so aus­ gebildet, daß sie in die Verbrennungskammer 6 eingeleitete Ströme von Luft-Kraftstoffgemisch durch die Kammer sowie auf die Auslaßöffnungen 11 und 12 richten (die nachfolgend im einzelnen näher beschrieben werden), die gegenüberlie­ gend zu den Einlaßöffnungen 7 und 8 vorgesehen sind. Dies verursacht eine taumelnde oder turbulente Strömung des Luft-Kraftstoffgemisches innerhalb der Verbrennungskammer 4. Die Einlaßventilsitze 9a und 9b, die an den in die Ver­ brennungskammer 6 mündenden Enden der Einlaßöffnungen 7 und 8 ausgebildet sind, sind Seite an Seite in einer Richtung der Reihe der Zylinderbohrungen 4 angeordnet. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, sind die Einlaßöffnungen 7 und 8 an ihren stromaufwärtigen Enden durch einen nicht darge­ stellten Einlaßkrümmer bzw. eine Einlaßkrümmeranordnung an dem Zylinderkopf 2 befestigt. Ein mechanischer Auflader 40, der durch eine nicht dargestellte Ausgangswelle des Motors, wie beispielsweise eine Kurbelwelle angetrieben wird, ist in dem Einlaßkrümmer zum Zuführen aufgeladener Luft in die Verbrennungskammer 6 vorgesehen. In ähnlicher Weise sind auf der anderen Seite, d. h. in Fig. 1 auf der linken Seite der horizontalen Mittenlinie X zwei Auslaß- oder Ab­ gasöffnungen 11 und 12 zum Auslassen oder Entladen ver­ brannter Gase aus der Verbrennungskammer 6 vorgesehen. Die Abgasöffnungen bzw. Auslaßöffnungen 11 und 12 sind in dem Zylinderkopf 2 unabhängig ausgebildet und in einer Reihe angeordnet, die von der horizontalen Mittenlinie X be­ abstandet ist. Jede der Auslaßöffnungen 11 und 12 mündet an dem Ende, an dem ein Auslaßventilsitz 13a oder 13b ausge­ bildet ist, in die Verbrennungskammer 6, und an dem anderen Ende auf eine Seite, d. h. die linke Seite der Wandung des Zylinderblocks 2. Die Auslaßventilsitze 13a und 13b, die an dem Ende der Auslaßöffnungen 11 und 12 ausgebildet sind, das in die Verbrennungskammer 6 mündet, sind Seite an Seite in einer Richtung der Reihe der Zylinderbohrungen 4 angeordnet. Die beiden unabhängigen Auslaßöffnungen 11 und 12 sind an ihren stromabwärtigen Enden zusammengeführt, um eine einzige Auslaßöffnung 10 zu bilden, welche in die lin­ ke Seitenwand des Zylinderkopfs 2 mündet. Der Zylinderkopf 2 ist mit einer vertikalen Bohrung 14 ausgebildet (s. Fig. 2) und zwar an dem Zentrum der Verbrennungskammer 6, um da­ rin eine nicht dargestellte Zündkerze aufzunehmen.

In dem Zylinderkopf 2 sind für jeden Zylinder zwei Ein­ laßventile 16 enthalten. Die Einlaßventile öffnen und schließen Ventilsitze 9a und 9b an den Enden der Ein­ laßöffnungen 7 und 8. Jedes Einlaßventil 16 weist einen Ventilstößel 16a auf, der durch eine Buchse oder eine Stößelführung 16b, die in dem Zylinderkopf 2 befestigt ist, zur auf- und abgleitenden Bewegung gelagert ist. Das Einlaßventil 16 wird durch eine Ventilfeder 18 vorgespannt, die auf dem Ventilstößel 16a angebracht und durch einen Federhalter 17 gehaltert ist, der an dem Ventilstößel 16a befestigt ist, um die Einlaßöffnung 7 oder 8 durch eine Aufwärtsbewegung zu schließen. Zum Schließen und Öffnen der Einlaßöffnung 7 oder 8 wird das Einlaßventil 16 durch einen Einlaßnocken 21 angetrieben, der betriebsmäßig mit dem Ven­ tilstößel 16a durch einen dazwischen angeordneten Schwing­ arm 20 verbunden ist. Die Einlaßöffnung wird mit einer gewünschten Zeitsteuerung über den Schwingarm geöffnet und geschlossen. Der Schwingarm 20 wirkt mit einem hydrauli­ schen Ventilspieleinsteller 19 zusammen. In ähnlicher Weise sind für jeden Zylinder in dem Zylinderkopf 2 zwei Aus­ laßventile 22 enthalten. Die Auslaßventile 22 öffnen und schließen Ventilsitze 13a und 13b an den Enden der Aus­ laßöffnungen 11 und 12. Jedes Auslaßventil 22 weist einen Ventilstößel 22a auf, der zur auf- und abwärts gleitenden Bewegung durch eine Buchse oder eine Stößelführung 22b ge­ lagert ist, die in dem Zylinderkopf 2 befestigt ist. Das Auslaßventil 22 wird durch eine Ventilfeder 24 vorgespannt, die an dem Ventilstößel 22a angebracht und durch einen Fe­ derhalter 23 gehaltert wird, der an dem Ventilstößel 22a befestigt ist, um die Auslaßöffnung 11 oder 12 durch eine Aufwärtsbewegung zu schließen. Zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung 11 oder 12 wird das Auslaßventil 22 durch ei­ nen Auslaßnocken 25 angetrieben, der betriebsmäßig durch einen dazwischen angeordneten Schwingarm 26 mit dem Ven­ tilstößel 22a verbunden ist, um mit einer vorgegebenen Zeitsteuerung die Auslaßöffnung zu öffnen und zu schließen. Der Schwingarm 26 wirkt mit einem hydraulischen Ventil­ spieleinsteller 19 zusammen.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist es vorgesehen, daß die Einlaßventilsitze 9a und 9b an ersten Enden der Einlaßöffnungen 7 und 8, die in die Verbrennungskammer 6 münden, bezüglich ihrer Zentren oder Mitten C1 und C2 um einen Abstand auseinander liegen, der kleiner ist als der Abstand zwischen Zentren C3 und C4 der Auslaßventile 13a und 13b an den Enden der Auslaßöffnungen 11 und 12, welche in die Verbrennungskammer 6 münden. Mit anderen Worten lie­ gen die Einlaßventilsitze 9a und 9b zueinander benachbart sowie näher zueinander als dies für die Auslaßventilsitze 13a und 13b der Fall ist. Die Auslaßventilsitze 13a und 13b sind weiter voneinander entfernt oder voneinander getrennt als dies für die Einlaßventilsitze 9a und 9b der Fall ist.

Wie aus den Fig. 1 und 2 am besten hervorgeht, ist der Zylinderkopf 2 auf der konischen Wand 2b mit einem Inland oder Vorsprung 15 ausgebildet, das oder der eine Oberfläche aufweist, die in bezug auf die Verbrennungskammer 6 konkav ist. Der Vorsprung 15 erstreckt sich ent­ lang dem oben liegenden Ende der Zylinderbohrung 4 zwischen den Außlaßventilsitzen 13a und 13b und einem sogenannten "Verengungsbereich" ("squash area") in der Verbrennungskam­ mer 6.

Das flüssige Kühlmittel wird um die Verbrennungskammer 6 in dem Zylinderkopf 2 zirkulierend geführt. Der Zylinderkopf 2 ist mit Wassermänteln 27 ausgebildet, durch welche flüssiges Kühlmittel strömt, das zirkulierend so geführt wird, daß der Motor gekühlt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind in den Wassermänteln 27 Trennwände 28 ausgebildet, um die Was­ sermäntel 27 teilweise zu isolieren und zu verhindern, daß das flüssige Kühlmittel, das um die entsprechenden Verbren­ nungskammern 6 herum fließt, vermischt wird, oder um zu un­ terbinden, daß das flüssige Kühlmittel, das um die entspre­ chenden Verbrennungskammern 6 fließt, in die Richtung der Reihe der Zylinder fließt oder strömt. Die Wassermäntel 27, die um jede Verbrennungskammer herum ausgebildet sind, kom­ munizieren mit einer Kammer 27a für flüssiges Kühlmittel, die unterhalb der Einlaßöffnungen 7 und 8 ausgebildet ist. Die Wassermäntel 27 verlaufen in der Richtung der Reihe der Zylinder. Flüssiges Kühlmittel in den Wassermänteln 27 ver­ einigt sich und strömt in die Kammer 27a für flüssiges Kühlmittel. Die Kammer 27a für flüssiges Kühlmittel steht in der Richtung der Zylinderreihe über einen Auslaß 27b für flüssiges Kühlmittel an einem Ende des Zylinderkopfs 2 of­ fen. Zwischen benachbarten Auslaßöffnungen 11 und 12 ist ein Raum ausgebildet, der einen Strom oder ein Fließen des flüssigen Kühlmittels durch den Raum erleichtert. Anderer­ seits ist jede der benachbarten Einlaßöffnungen 7 und 8 durch eine starre Wand so isoliert, daß kein Raum zwischen den Öffnungen für einen Fluß oder einen Strom des flüssigen Kühlmittels ausgebildet ist. Zwischen der Trennwand 28 und einem Haben- oder Vorsprungabschnitt 29, in dem eine verti­ kale Bohrung 14 zum Zentrum der Verbrennungskammer 6 oder zum Zentrum der Zylinderbohrung 4 hin verlaufend ausgebil­ det ist, ist eine Wandverlängerung 30 ausgebildet. Die Verlängerung 30 verläuft entlang der Mittenlinie X von der Trennwand 28 zum Zentrum oder zur Mitte des Vorsprung­ abschnitts 29. Die Wandverlängerung 30 verhindert außerdem, daß flüssiges Kühlmittel, das außerhalb der benachbarten Auslaßöffnungen 11 und 12 strömt, zwischen denen kein Raum vorgesehen ist, entlang der Trennwand 28 zu den Ein­ laßöffnungen 7 und 8 strömt und zwingt das Kühlmittel, um die Auslaßöffnungen 11 und 12 herum zu fließen oder zu strömen. Insbesondere wird ein großer Teil des Kühlmittels dazu gezwungen, durch den Raum zu strömen, der zwischen je­ dem Paar benachbarter Auslaßöffnungen 11 und 12 ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 2 ist außerdem mit einer Übertra­ gungspassage 31 ausgebildet, durch welche das flüssige Kühlmittel in die Wassermäntel 27 des Zylinderkopfs 2 von nicht dargestellten Wassermänteln des Zylinderkopfs 1 strömt.

Flüssiges Kühlmittel, das innerhalb der Wassermäntel 27 für jeden Zylinder 4 strömt, fließt oder strömt von den Aus­ laßöffnungen zu den Einlaßöffnungen in einer im wesentli­ chen lotrecht zur Zylinderreihe verlaufenden Richtung. Das Kühlmittel tritt in die Kammer 27a für flüssiges Kühlmittel an der Seite der Einlaßöffnungen ein, um sich mit Kühlmit­ tel zu vereinigen, das sich bereits in der Kammer 27a befindet, um dann zu dem Auslaß 27b an dem Ende des Zylinderkopfs 2 geleitet zu werden. Im einzelnen fließt oder strömt flüssiges Kühlmittel in den Wassermantel 27 des Zylinderkopfs 2 unter Passieren der Übertragungspassage 31 von dem Wasser­ mantel des Zylinderblocks 1 an der Seite der Auslaßöffnun­ gen 11 und 12. Der größte Teil der Kühlflüssigkeit durch­ setzt den Raum zwischen den benachbarten Auslaßöffnungen 11 und 12 und trifft mit dem Vorsprungabschnitt 28 unter Auf­ trennung in zwei Ströme zusammen. Das derart in zwei getrennte Ströme unterteilte Kühlmittel durchsetzt jeweilige Räume zwischen dem Vor­ sprungabschnitt 29 und den benachbarten Auslaßöffnungen 11 und 12. Jeder Strom des Kühlmittels wird dann so ge­ richtet oder gelenkt, daß er zwischen dem Vorsprungsab­ schnitt 29 und der Wandverlängerung 30, zwischen der Trenn­ wand 28 und den Einlaßöffnungen 7 und 8 in die Kammer 27a auf der Seite der Einlaßöffnungen 7 und 8 hindurchtritt. Sämtliches um die jeweiligen Zylin­ der 4 geleitetes Kühlmittel vereinigt sich in der Kammer 27a. Schließlich strömt oder fließt das Kühlmittel auf den Auslaß 27b zu in die Richtung der Zylinderreihe sowie daraufhin aus dem Auslaß 27b heraus zu einem nicht dargestellten Kühler.

Ein in die Verbrennungskammer 6 über die Einlaßöffnungen 7 und 8 eingeleitetes Luft-Kraftstoffgemisch strömt auf die gegenüber liegenden Auslaßöffnungen 11 und 12 zu, um eine taumelnde oder turbulente Strömung in der Verbrennungskam­ mer 6 zu erzeugen. Eine derartige taumelnde Strömung des Luft-Kraftstoffgemisches wird am Ende eines Kompressions­ hubs zu den Auslaßöffnungen 11 und 12 geleitet oder ge­ richtet und das Luft-Kraftstoffgemisch sammelt sich im all­ gemeinen an der Auslaßöffnungsseite der Verbrennungskammer 6 an. Die Ventilsitze 13a und 13b, welche die Öffnungen der Auslaßanschlüsse 11 und 12 bilden und in die Verbrennungs­ kammer 6 münden, sind weit entfernt voneinander angeordnet. Der Vorsprung 17, der zur Ausbil­ dung eines "Verengungsbereiches" mit einer konkav zu der Verbrennungskammer 6 verlaufenden Oberfläche ausgebildet ist, ist zwischen der oben liegenden Fläche des Kolbens 5 und der konischen Wand 2b am Boden des Zylinderkopfs 2 an der Peripherie der Verbrennungskammer 6 ausgebildet. Da­ durch kann an der Seite der Auslaßöffnungen 11 und 12 in der Verbrennungskammer 6 am Ende eines Kompressionshubs ein relativ großer Verengungsbereich vorgesehen werden. Ein derartiger großer Verengungsbereich schafft einen stark verengten oder komprimierten Luft-Kraftstoffgemischstrom, der bei Vollendung eines Kompressionshubs von der Aus­ laßöffnungsseite zur Einlaßöffnungsseite der Verbrennungs­ kammer 6 gezwungen oder zwangsgeführt wird. Aus diesem Grunde wird ein taumelnder Strom des Luft-Kraftstoffgemi­ sches, der bei Vollendung eines Kompressionshubs auf die Auslaßöffnungsseite strömt, zurück zur Einlaßöffnungsseite gezwungen und zwar mittels eines starken Luft-Kraftstoffge­ misch-Verengungsstroms von der Auslaßöffnungsseite, so daß das gesamte Luft-Kraftstoffgemisch an der Einlaßöffnungs­ seite der Verbrennungskammer 6 angesammelt wird. Dadurch kann in dem Bereich der Verbrennungskammer 6 um die Aus­ laßöffnungen 11 und 12 herum, in dem hohen Temperaturen oh­ ne weiteres erreicht und eine Vorzündung ebenso leicht auf­ treten kann, Klopfen unterdrückt. Dies führt zu einer ent­ scheidenden Verbesserung der Anti-Klopfeigenschaften des Motors. Insbesondere können meßbare Verbesserungen der Mo­ torleistungen in einem Betriebsbereich des Motors erreicht werden, in dem der Auflader 40 eingesetzt wird.

Der Zylinderkopf 2 wird durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt, das durch die Wassermäntel 27 unter Ausbildung von Kühlmittelpassagen innerhalb des Zylinderkopfes strömt. Das flüssige Kühlmittel, das in den Zylinderkopf 2 von dem Zylinderblock 1 strömt, wird zu den Einlaßöffnungen 7 und 8 von der Seite der Auslaßöffnungen 11 und 12 gerichtet oder geleitet. Genauer gesagt durchsetzt das flüssige Kühlmittel anfänglich den Raum zwischen den beiden benachbarten Aus­ laßöffnungen 11 und 12 und trifft mit dem Vorsprungab­ schnitt 29 zusammen, durch welchen er in zwei Ströme unter­ teilt wird. Daraufhin strömt das Kühlmittel durch den Raum zwischen jeder Auslaßöffnung 11 und 12 und dem Vorsprungab­ schnitt 29 entlang den Wänden. Eine Kühlung erfolgt deshalb ebenso um jede der Auslaßöffnungen 11 und 12 herum, wie auch um den Vorsprungabschnitt 29 herum. Die Auslaßöffnun­ gen 11 und 12 sind an ihren in die Verbrennungskammer 6 mündenden Enden gegenseitig beabstandet sowie weit vonein­ ander entfernt so angeordnet, daß dazwischen ein genügend weiter Raum verbleibt. Das Kühlmittel kann deshalb durch den Raum glatt, das heißt ohne nennenswerten Widerstand, strömen und die Auslaßöffnungen 11 und 12 und den Vor­ sprungabschnitt 29 effizient kühlen. Deshalb können Tempe­ raturerhöhungen verschiedener Abschnitte des Zylinderkopfs 2 für die Auslaßöffnungen, die thermisch stark beansprucht werden, effizient unterdrückt werden. Dadurch wird das Klopfen gesteuert und es werden verbesserte Anti-Klopfei­ genschaften erzielt. Die Betriebssicherheit des Zylinder­ kopfs ist selbst unter den beim Aufladen auftretenden hohen thermischen Lasten gewährleistet.

Da die Auslaßöffnungen 11 und 12 an ihren in die Verbren­ nungskammer 6 mündenden Enden voneinander getrennt sowie fern voneinander angeordnet sind, muß weder die Stärke des Ventilbrückenabschnitts zwischen den Ventilsitzen 13a und 13b für die Auslaßventile 22 noch die Stärke des Abschnitts um den Vorsprungabschnitt 29 für die Zündkerze herum ver­ mindert werden. Vielmehr kann die Stärke den Erfordernissen entsprechend ausgebildet werden, so daß die Betriebssicher­ heit des Zylinderkopfs selbst dann gewährleistet ist, wenn während der Aufladungs-Betriebsbedingungen hohe thermische Lasten auftreten.

Besonders effektiv ist die erfindungsgemäße Zylinderstruk­ tur für Motoren, die einen kleinen Zylinderbohrungsdurch­ messer und einen langen Zylinderhub unter Ausbildung einer kleinen Verbrennungskammer aufweisen.

Claims (3)

1. Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl in einer Reihe ausgerichteter Zylinder und mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen pro Zylinder, wobei jeder Zylinder eine in ihm durch einen Zylinderkopf und einen Kolben festgelegte Verbrennungskammer aufweist, mit einem Paar Einlaßöffnungen für jeden Zylinder die benachbart zueinander auf einer Seite einer Mittenlinie der Zylinderreihe angeordnet sind, wobei die Einlaßöffnungen Seite an Seite sowie in einer Richtung parallel zu der Zylinderreihe angeordnet sind,
mit einem Paar Auslaßöffnungen für jeden Zylinder, die benachbart zueinander an einer anderen Seite der Mittenlinie der Zylinderreihe angeordnet ist, wobei die Auslaßöffnungen Seite an Seite in der genannten Richtung angeordnet und so beabstandet sind, daß ihre Zentren um einen Abstand auseinander liegen, der größer ist als ein Abstand, um welche die Zentren der Einlaßöffnungen voneinander getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Auslaßöffnungen (11, 12) in jedem Zylinder (5) eine Verengungseinrichtung zum Verringern eines Zylindervolumens zwischen dem Zylinderkopf (2) und dem Kolben sowie dafür vorgesehen ist, eine verengte Strömung an Luft-Kraftstoffgemisch an einer Seite der Verbrennungskammer (6) nahe den Auslaßöffnungen (11, 12) zu schaffen.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungseinrichtung einen Vorsprung (15) umfaßt, der eine flache Unterseite aufweist, die von einer Peripherie einer unteren Wand des Zylinderkopfs (2) verläuft, um einen Verengungsbereich zwischen der flachen Unterseite und einer Oberseite des Kolbens zu schaffen.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der als Paar vorgesehenen Einlaßöffnungen (7, 8) so ausgebildet ist, daß ein taumelnder Luft-Kraftstoffgemischstrom erzeugt wird, der auf die Auslaßöffnungen (11, 12) hin gerichtet ist.