DE4428623C2

DE4428623C2 - Großventilzylinderkopf mit Ventilöffnungen und Ventilen in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser

Info

Publication number: DE4428623C2
Application number: DE4428623A
Authority: DE
Inventors: Raimund Brenner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-08-13
Also published as: DE4428623A1; DE9313954U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Großventilzylinderkopf mit Ventilöffnungen und Ventilen in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein zumindest gattungsähnlicher Zylinderkopf ist der DE 38 37 678 A1 zu ent nehmen.

Gegenstand der Erfindung ist der Großventilzylinderkopf A mit den Ventilöff nungen B und den Ventilen C in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser, wobei der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, einen Großventilzylinderkopf A so auszugestalten, daß dem Zylinder E durch die be sondere konstruktive Ausführungsform der Ventilöffnungen B stets eine optima le Gas/Gasgemischmenge zugeführt und nach der Verbrennung durch die be sondere konstruktive Ausführungsform der Ventilöffnungen B ausgestoßen werden kann, so können die Ventilöffnungen B zum Gaseintritt mit kleinerem Querdurchmesser ausgebildet und als B.1 bezeichnet werden und die Ventilöff nungen B zum Gasaustritt, die mit größerem Querdurchmesser ausgebildet sein können, als B.2 bezeichnet werden, wobei alle Ventilöffnungen B in unter schiedlichen geometrischen Figuren, zum Beispiel durch zwei Gerade miteinan der verbundenen Kreisbögen/Halbkreise B.a und/oder als Kreissegmente B.b und/oder ellipsenförmig B.c und/oder recht- vier- oder mehreckig B.d und/oder kreisförmig mit unterschiedlichem Querdurchmesser B.e, ausgebildet sein kön nen, der im Folgendem kurz als Großventilzylinderkopf A bezeichnet wird und in diesem Beispiel dadurch zur Wirkung kommt, daß in dem Großventilzylinder kopf A, dessen Querdurchmesser dem Zylinderdurchmesser E.a entsprechen kann, für den Gaseintritt drei B.e Ventilöffnungen B.1, deren Gesamtfläche auch beim Zoomen immer ca. 22% der Kolbenoberfläche F beträgt, in der Mitte und für den Gasaustritt vier B.e Ventilöffnungen B.2, deren Gesamtfläche auch beim Zoomen ca. 40% der Kolbenoberfläche beträgt, zu beiden Seiten, also links und rechts neben B.1 ausgebildet werden und insbesondere durch die im Querdurchmesser größeren Ventilöffnungen B.2, bei gleichzeitiger Herabset zung der Motoreigenbremsung durch den geringeren Widerstand beim Gasaus stoß, einen schadstoffärmeren und umweltfreundlicheren Gasausstoß ermög lichen, wobei zur Radiusfindung von B.1/B.2 der Ventilöffnungen B.e immer die Auflage von ca. 22% von A für den Gaseintritt B.1 und für den Gasausstoß B.2 ca. 40% von A eingehalten werden kann, wenn r von A z. B. 48 ist, ergibt sich für B.1 bei erwähnter Plazierung von B.e, A = r48² × π × 22% ÷ π ÷ 3 = Wur zel, Erg. ist r13 für B.1, so daß B.1 = r13² × π × 3 = 22% von r² × π von A ist und für B.2 A = r48² × π × 40% ÷ π ÷ 4 = Wurzel, Erg. ist r15 für B.2, so daß B.2 = r 15² × π × 4 = 40% von r² × π von A sein können, wobei die Ventilkörper C, die der jeweiligen geometrischen Figur der Ventilöffnung B angepaßt werden, die Ventilöffnungen öffnen oder schließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Großventilzylinderkopf so aus zugestalten, daß dem Zylinder durch die besondere konstruktive Ausführungs form der Ventilöffnungen stets eine optimale Gas/Gasgemischmenge zuge führt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die bekannten Zylinderköpfe kommen alle dadurch zur Wirkung, daß in ihnen zum Gasein/austritt kreisrunde gleichgroße Ventilöffnungen je einseitig ausge bildet sind, durch die nur eine begrenzte Gas/Gasgemischmenge in den Zylin der E eingeblasen/gesaugt, insbesondere aber ausgestoßen werden kann. Erst durch den 1989 von mir erfundenen Brenner-Motor, Az. G 89 13 076.6, ist in der Beschreibung auf Seite 3, insbesondere jedoch in dem Schutzanspruch 8, der sich auf Abb. 10 Fig. 13 Bild K bezieht, auf die größere Luftzufuhr durch die Verwendung mehrerer Ventilöffnungen und Ventile hingewiesen worden, die nun weltweit von vielen Fahrzeugherstellern erfolgreich verwendet werden. Aber durch die Verwendung der beim Gasein/austritt je einseitig gleichgroßen runden Ventilöffnungen, die immer nur ca. 20% der Kolbenoberfläche betragen, ist ein größerer Gas/Gasgemisch/ein/austritt nicht möglich, so daß trotz der Mehrventiltechnik, insbesondere der einseitige Gasaustritt nur begrenzt erfol gen konnte und sich Verbrennungsrückstände durch Neuzündungen zu um weltbelastenden Schadstoffen entwickelten.

Nun kann der erfindungsgemäße Großventilzylinderkopf A mit den bekannten körperlichen Merkmalen in beliebiger Anzahl in dem Gehäuse A.a ausgebildet werden. Auch kann der Großventilzylinderkopf A, dem jeweiligen Zylinder durchmesser E.a entsprechend, mit Ventilöffnungen B in gleichen geometri schen Figuren und Querdurchmesser jedoch in der beanspruchten Plazierung, zum Beispiel viermal B.e als B.1 in der Mitte und zu beiden Seiten je dreimal B.e als B.2, ausgebildet werden, wobei B.1 mit einer Luft/Druckluftkammer A.g ausgebildet werden kann. In dem Steg A.b können die A.f und die B.a, B.c, B.d, B.e, als B.1 ausgebildet werden. Bei nicht runden Ventilkörpern C können zum präzisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnungen B, die Ventilkörper C mit einer im Querschnitt ellipsenförmigen Stößelstange D.a oder als runde Stößelstange mit Nut D.b ausgebildet sein, so daß z. B. für drei Ventilkörper C auch nur drei Stößelstangen D.a/D.b erforderlich sind. Bei einer derartigen Lösung können in dem Großventilzylinderkopf A die Stößelstangenführungen ellipsenförmig A.c ausgebildet sein. Auch können die ellipsenförmigen Stößel stangenführungen A.c mit ellipsenförmigen Dichtungsringen A.d ausgebildet werden. Die Ventilkörper C.a, b, c und d, können über der Bodenplatte mit einem Gerüst C.e ausgebildet sein.

Der besondere Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt nicht nur darin, daß durch die einfache Konstruktion, die ohne Um rüstung der Produktionsstätte sofort von jedem Motorherstel ler übernommen werden kann, die gesamte Ozonbelastung durch den geringeren Schadstoffausstoß in kürzester Zeit erheblich gesenkt werden könnte, sondern auch darin, daß die im Quer durchmesser größeren Ventilöffnungen B.2 neben den Ventil öffnungen B.1 ausgebildet werden, wobei zwei Ventilöffnungen B.2 als Kreissegmente B.b oder vier kreisrunde Ventilöffnun gen B.e als B.2 so ausgebildet sein können, daß sie ca. 40% der Kolbenoberfläche betragen, so daß durch die Ventilöffnun gen B.2, durch die beim Gasausstoß entstehende Saugkraft, Ruß rückstände vom Kolbenboden abgesaugt werden, die sich bei er neutem Zünden nicht mehr zu Schadstoffen entwickeln können.

Der Erfindungsgegenstand ist in einigen Ausführungsbeispie len in Schemazeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Abb. 1

Fig. 1 Die untere Ansicht des Großventilzylinderkopfes A im Gehäuse A.a, Steg A.b mit den Ventilöffnungen B.a als B.1 in der Mitte und den beidseitigen Ventilöffnun gen B.b als B.2 in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser, den Treibstoffdüsen A.f,

Fig. 2 Die untere Ansicht des Großventilzylinderkopfes A im A.a mit drei Ventilöffnungen B.e als B.1 im A.b ge schlossen und den beidseitig neben B.1 ausgebildeten vier Ventilöffnungen B.e als B.2 geöffnet,

Abb. 2

Fig. 3 Gleicht Abb. 1 Fig. 1 mit den bekannten körperlichen Merkmalen und den Ventilkörpern C,

Fig. 4 Die Ventilöffnungen B.e, drei Ventilöffnungen B.1 ge öffnet und vier Ventilöffnungen B.2 geschlossen,

Abb. 3

Fig. 5 Das Gehäuse A.a, den ellipsenförmigen Stößelstangen führungen A.c mit Dichtungsringen A.d,

Fig. 6 Die ellipsenförmige Stößelstange D.a,

Fig. 7 Die runde Stößelstange mit Nut D.b,

Fig. 8 Die Stößelstangenführung mit Bolzen A.e,

Fig. 9 Den Ventilkörper C.b mit Stößelstange D.a,

Fig. 10 Gleicht Fig. 9,

Fig. 11 Den Ventilkörper C.a mit Stößelstange D.a,

Fig. 12 Den Ventilkörper C mit zwei Stößelstangen D,

Fig. 13 Den Ventilkörper C.d mit Gerüst C.e,

Abb. 4

Fig. 14 Das Gehäuse A.a mit Zylinder E und Zylinderdurchmes ser E.a, dem Kolben F beim Gasausstoß durch die im Querdurchmesser größeren Ventilöffnungen B.2,

Fig. 15 Gleicht Fig. 14, jedoch beim Gaseintritt durch B.1,

Abb. 5

Fig. 16 Gleicht Abb. 1 Fig. 1 mit den bekannten körperlichen Merkmalen, jedoch in Draufsicht,

Fig. 17 Gleicht Abb. 2 Fig. 3 mit den bekannten körperlichen Merkmalen, jedoch in Draufsicht mit Stößelstangen D.a im Querschnitt,

Abb. 6

Fig. 18 Seitenansicht der Luft/Druckluftkammer A.g über B.1,

Fig. 19 Den Großventilzylinderkopf A im Gehäuse A.a mit ge schlossenen B.1 unter der Luft/Druckluftkammer A.g,

Abb. 7

Fig. 20 Die untere Ansicht vom A im A.a, zwei Ventilöffnungen B.c als B.1 und zwei Ventilöffnungen B.c als B.2, wo bei B.2 größer als B.1 ausgebildet ist, A.b mit A.f,

Fig. 21 Die untere Ansicht vom A im A.a, den Ventilkörpern C.c und den Steg A.b mit den Treibstoffdüsen A.f und

Abb. 8

Fig. 22 und 23 Gleicht Abb. 7 Fig. 20 und 21, jedoch in Drauf sicht, den Ventilkörpern C.c, den Stößelstangen D.a im Querschnitt.

Bezugszeichenliste

A Großventilzylinderkopf
A. Großventilzylinderkopfgehäuse
A.b Steg
A.c Stößelstangenführung in Ellipsenform
A.d Dichtungsring in Ellipsenform
A.e Stößelstangenführung mit Bolzen
A.f Treibstoffdüse
A.g Luft/Druckluftkammer
B Ventilöffnung
B.1 Ventilöffnungen zum Gaseintritt
B.2 Ventilöffnungen zum Gasaustritt
B.a Ventilöffnung durch zwei Gerade miteinander verbundenen Kreisbögen
B.b Ventilöffnungen als Kreissegment
B.c Ellipsenförmige Ventilöffnungen
B.d Mehreckige Ventilöffnungen
B.e Kreisförmige Ventilöffnungen mit unterschiedlichem Durchmesser in D.1 und D.2
C Ventilkörper
C.a Ventilkörper durch zwei Gerade miteinander verbundenen Kreisbögen
C.b Ventilkörper als Kreissegment
C.c Ventilkörper in Ellipsenform
C.d Ventilkörper in mehreckiger vorm
C.e Gerüst für C.a, C.b, C.c und C.d
D Stößelstange
D.a Ellipsenförmige Stößelstange im Querschnitt
D.b Runde Stößelstange mit Nut
E Zylinder
E.a Zylinderdurchmesser
F Kolben

Claims

1. Großventilzylinderkopf A mit den Ventilöffnungen B und den Ventilen C in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser, wobei der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, einen Großventilzylinderkopf A so auszugestalten, daß dem Zylinder E durch die besondere konstruktive Ausführungsform der Ventilöffnungen B stets eine optimale Gas/Gasge mischmenge zugeführt und nach der Verbrennung durch die besondere konstruktive Ausführungsform der Ventilöffnungen B ausgestoßen werden kann, so können die Ventilöffnungen B zum Gaseintritt mit kleinerem Querdurchmesser ausgebildet und als B.1 bezeichnet werden und die Ventilöffnungen B zum Gasaustritt, die mit größerem Querdurchmesser ausgebildet sein können, als B.2 bezeichnet werden, wobei alle Ventilöff nungen B in unterschiedlichen geometrischen Figuren, zum Beispiel durch zwei Gerade miteinander verbundenen Kreisbögen/ Halbkreise B.a und/oder als Kreissegmente B.b und/oder ellipsenförmig B.c und/oder recht- vier- oder mehreckig B.d und/oder kreisförmig mit unterschied lichem Querdurchmesser B.e, ausgebildet sein können, der im Folgendem kurz als Großventilzylinderkopf A bezeichnet wird und in diesem Beispiel dadurch zur Wirkung kommt, daß in dem Großventilzylinderkopf A, des sen Querdurchmesser dem Zylinderdurchmesser E.a entsprechen kann, drei B.e Ventilöffnungen B.1, deren Gesamtfläche auch beim Zoomen ca. 22% der Kolbenoberfläche F beträgt, in der Mitte und vier B.e Ventilöff nungen B.2, deren Gesamtfläche auch beim Zoomen ca. 40% der Kolben oberfläche beträgt, zu beiden Seiten, also links und rechts neben B.1 aus gebildet werden und insbesondere durch die im Querdurchmesser größe ren Ventilöffnungen B.2, bei gleichzeitiger Herabsetzung der Motoreigen bremsung durch den geringeren Widerstand beim Gasausstoß, einen schadstoffärmeren und umweltfreundlicheren Gasausstoß ermöglichen, wobei zur Radiusfindung von B.1/B.2 der Ventilöffnungen B.e immer die Auflage von ca. 22% von A für den Gaseintritt B.1 und für den Gasaus stoß B.2 ca. 40% von A eingehalten werden kann, wenn r von A z. B. 48 ist, ergibt sich für B.1 bei erwähnter Plazierung von B.e, A = r48² × π × 22% ÷ π ÷ 3 = Wurzel, Erg. ist r13 für B.1, so daß B.1 = r13² × π × 3 = 22% von r² × π von A ist und für B.2 A = r48² × π × 40% ÷ π ÷ 4 = Wurzel, Erg. ist r15 für B.2, so daß B.2 = r15² × π × 4 = 40% von r² × π von A sein können, wobei die Ventilkörper C, die der jeweiligen geometrischen Figur der Ventilöffnung B angepaßt werden, die Ventilöff nungen öffnen oder schließen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Großventilzylinderkopf A die Ven tilöffnungen B.1 zum Gaseintritt in der Mitte des Zylinderkopfes A zwi schen den Ventilöffnungen B.2 zum Gasaustritt ausgebildet sind und daß die Ventilöffnungen B.2 zum Gasaustritt links und rechts neben den Ventilöffnungen B.1 ausgebildet sind und daß die Ventilöffnungen B.1 zum Gaseintritt und B.2 zum Gasaustritt in unterschiedlichen geometrischen Figuren und Querdurchmesser ausgebildet sind und daß die Ventilöffnun gen B.1 im Querdurchmesser kleiner ausgebildet sind als die Ventilöff nungen B.2 und daß die Ventilöffnungen B.2 im Querdurchmesser größer ausgebildet sind als die Ventilöffnungen B.1 und daß die Ventilöffnun gen B.1 und B.2, dem jeweiligen Zylinderdurchmesser E.a entsprechend, in unterschiedlichen geometrischen Figuren, z. B. als durch zwei Gerade miteinander verbundenen Kreisbögen/Halbkreise B.a und/oder als Kreis segment B.b und/oder ellipsenförmig B.c und/oder recht- vier- oder mehr eckig B.d und/oder kreisförmig B.e mit unterschiedlichem Kreisdurch messer, ausgebildet sind und daß in dem Großventilzylinderkopf A die je weilige Ventilöffnung B mit dem Ventilkörper C, der in der entsprechen den geometrischen Figur der jeweiligen Ventilöffnung B.1 oder B.2 aus gebildet ist, ausgebildet ist.

2. Großventilzylinderkopf A nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Großventilzylinderkopf A sieben kreisrunde Ventilöffnungen B.e mit unterschiedlichem Querdurchmesser ausgebildet sind und daß in dem Großventilzylinderkopf A drei kreisrunde Ventilöffnungen zum Gaseintritt als B.1 ausgebildet sind und daß in dem Großventilzylinderkopf A zum Gasaustritt je zwei kreisrunde Ventilöffnun gen B.2 ausgebildet sind.

3. Großventilzylinderkopf A nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen zum Gaseintritt B.1 mit einer Druckluftkammer A.g ausgebildet sind und daß die Druckluftkammer A.g in der jeweiligen geometrischen Figur der Ventilöffnungen B.1 ausge bildet ist.

4. Großventilzylinderkopf A nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelstange D im Querdurchmesser in der Figur einer Ellipse D.a ausgebildet ist und daß das Gehäuse A.a mit ellipsenförmigen Stößelstangenführungen A.c ausgebildet ist.

5. Großventilzylinderkopf A nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper C, C.a, C.b, C.c und C.d mit zwei Stößelstangen D ausgebildet sind.

6. Großventilzylinderkopf A nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper C, C.a, C.b, C.c und C.d mit einem Gerüst C.e ausgebildet sind.

7. Großventilzylinderkopf A nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Großventilzylinderkopf A vier ellip senförmige Ventilöffnungen B.c ausgebildet sind und daß zwei ellipsen förmige Ventilöffnungen B.1/B.c und zwei ellipsenförmige Ventilöffnungen B.2/B.c gegenüberliegend und mit unterschiedlichem Querdurchmesser ausgebildet sind.