EP0344598A2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf - Google Patents

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf Download PDF

Info

Publication number
EP0344598A2
EP0344598A2 EP89109345A EP89109345A EP0344598A2 EP 0344598 A2 EP0344598 A2 EP 0344598A2 EP 89109345 A EP89109345 A EP 89109345A EP 89109345 A EP89109345 A EP 89109345A EP 0344598 A2 EP0344598 A2 EP 0344598A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder head
piston
cylinder
combustion chamber
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP89109345A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0344598A3 (en
EP0344598B1 (de
Inventor
Paul Rosche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP0344598A2 publication Critical patent/EP0344598A2/de
Publication of EP0344598A3 publication Critical patent/EP0344598A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0344598B1 publication Critical patent/EP0344598B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L1/0532—Camshafts overhead type the cams being directly in contact with the driven valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L2003/25—Valve configurations in relation to engine
    • F01L2003/256—Valve configurations in relation to engine configured other than perpendicular to camshaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

Definitions

  • the invention is based on the preamble of claim 1 from DE-PS 32 09 901.
  • a disadvantage of this known cylinder head is the central position of the spark plug spark gap achieved by an oblique arrangement of the spark plug. In a flat combustion chamber, this must be set back due to the inclined arrangement relative to the combustion chamber-side opening of the receiving bore of the spark plug, which results in inadequate purging of the combustion gas residues when the gas plug is changed.
  • a shaft which emerges in the side walls of the cylinder head and the control housing and accommodates the spark plug and which adjoins a gas exchange which is favorable in terms of flow large diameter channels.
  • a valve arrangement with a drive offset on one side relative to the cylinder axis this can lead to the gas exchange channels adjacent to the shaft opening into the combustion chamber too close to the cylinder bore.
  • moving valve disks that are too closely adjacent to the cylinder bore is known to hinder the flow during the gas exchange.
  • the invention has for its object to combine the generic internal combustion engine with features of the internal combustion engine of the other document such that a narrow cylinder head is achieved in a combustion chamber for high performance with low consumption with a valve control geared to optimal charge exchange.
  • the central attachment according to the invention of a common bearing cover for both control shafts opens up the advantage of a small mutual center distance of the control shafts.
  • conical cams at a mutual axial distance of approximately the control shaft center distance
  • the intersection of all valve axles, which is identical to the cone tip is several times the diameter of the cylinder bore from the free end of the centrally located spark plug or the injection nozzle. This is a very flat troughs on the valve plate in an advantageous manner Contour specified for the combustion chamber limitation in the cylinder head.
  • a combustion chamber limitation which is particularly advantageously adapted to the valve plate is achieved by using the intersection point as the center of a calotte delimiting the combustion chamber in the cylinder head, the boundary of which is identical to the diameter of the cylinder bore receiving the piston.
  • the above-described design of the spherical cap up to the cylinder bore receiving the piston enables the piston in its peripheral edge region of the piston head to be correspondingly adapted via a predetermined radial extent of the combustion chamber spherical cap in the cylinder head.
  • a concentric, circumferential pinch gap is thus achieved in the piston TDC position, from which the charge flows along the calotte surface, which is only slightly disturbed by the valve disks, in the case of a mixture-compressing internal combustion engine of the centrally arranged spark plug.
  • a 4-valve arrangement for achieving large plate diameters of the inlet valves can be arranged with the valve arrangement tilted on one side without disadvantages.
  • the given gates of the circumferential edge region which is elevated in the case of a piston recess can be approximately equalized, the outermost circumference of the edge region remaining unchanged. This results in a number of sectorial charge flows from the pinch gap corresponding to the number of gates, the lower speeds at the edges of the individual charge flows advantageously contributing to micro-swirling in partial areas of the approximately lenticular combustion chamber.
  • the invention is also suitable for a diesel internal combustion engine with direct injection.
  • a last proposal describes a preferred embodiment of the central fastening of the common control shaft bearing cover according to the invention.
  • the only partially shown reciprocating piston internal combustion engine 1 comprises a cylinder 2, to which a 4-valve cylinder head 3 with overhead control shafts 4 and 5 is assigned.
  • the cylinder head 3 is equipped with two hanging inlet valves 6 and two hanging outlet valves 7, which are actuated via tappets 8 and 9 by the respective control shaft 4 and 5, respectively.
  • a bearing 10 for the control shaft 4 is arranged between the inlet valves 6 and a bearing 11 for the control shaft 5 is arranged between the outlet valves 7.
  • the mixture-compressing internal combustion engine 1 has a spark plug 13 which is arranged in the region of the cylinder axis 12 and is arranged in a shaft 14 formed in the cylinder head 3.
  • a tube 16 is provided which is fixed in the cylinder head 3 in a rotationally secured manner. With its free end region, the tube 16 passes through a bearing cover 17 common to both control shaft bearings 10 and 11 in the center and with play. In the region of the bearing cover 17, the tube 16 has a thread 18 for a clamping nut 19 on its outer circumference. The clamping nut 19 serves to hold down or centrally fasten the common bearing cover 17, which is additionally fastened at 20 and 21 in its free end regions.
  • the control shafts 4 and 5 are arranged closely adjacent to the tube 16 or the central fastening point by means of the clamping nut 19, as a result of which a relatively small center distance between the aforementioned control shafts is achieved.
  • each of the inlet valves 6 is actuated by separate cams 22 and 22 'and each of the exhaust valves 7 by separate cams 23 and 23'.
  • the cams 22, 22 'and 23, 23' of the control shafts 4, 5 are arranged essentially symmetrically to the transverse plane 24 and to the common bearing cover 17, their central rotational planes E D1 and E D2 being axially equal to the control shaft center distance "a" are spaced.
  • all of the aforementioned cam control shafts 4 and 5 are conical.
  • the center distance a of the control shafts 4 and 5 can be chosen to be small relative to the diameter D Z of the cylinder bore 2 '.
  • a flat, lenticular combustion chamber 25 is formed by a multiple of the diameter D Z the cylinder bore 2 'distant arrangement of the intersection 26 of all valve axes from the combustion chamber-side mouth of a chamber 14 on the combustion chamber side receiving hole 27 for the spark plug 13 is achieved.
  • the intersection 26 of the valve axes is provided on the cylinder axis 12 approximately by the measure of twice the diameter D Z of the cylinder bore 2 '. So that a relatively small cone angle is achieved for the conical cams 22, 22 'and 23, 23', which is favorable Tribological relationships between the aforementioned cams and the tappets 8 and 9 result.
  • the intersection 26 serves as the center point of a calotte 28 delimiting the combustion chamber 25 in the cylinder head 3, the edge 29 of which is essentially identical to the diameter D Z of the cylinder bore 2 receiving a piston 30 '.
  • the piston 30 has an edge region 31 on the piston crown 32 which is adapted to the combustion chamber calotte 28 for an essentially concentric, circumferential pinch gap 33 in the TDC position of the piston 30.
  • the edge region 31 on the piston crown 32 further delimits a flat trough 34 in the piston crown 32, which is arranged symmetrically in the piston crown 32 in relation to the cylinder axis 12 and which, with the cylinder head-side combustion chamber calotte 28, results in a substantially lenticular combustion chamber 25.
  • spark plug 13 For a combustion process with mixture compression and spark ignition (spark plug 13), this offers a rapid, knock-free burning of the charge.
  • the 4-valve arrangement is tilted overall about the intersection 26 of the valve axes in the direction of the exhaust valves 7. Furthermore, the selected position of the intersection 26 of the valve axes, which is arranged approximately by the measure of twice the inner diameter D Z of the cylinder bore 2 'from the mouth of the receiving bore 27 for the spark plug 13 on the cylinder axis 12, the valves 6 and 7 with to arrange their valve plates near the spark plug 13. This results in an arrangement for the valve plate of the valves 6 and 7 from the cylinder bore 2 '. As can further be seen from FIG. 3, pockets 35, 36 for the valve plates of the valves 6 and 7 are provided in the piston crown 32 the edge region 31 of the piston 30 is only partially cut. In this way, a continuously running pinch gap 33 remains.
  • the above-described internal combustion engine 1 is also suitable for a combustion process with air compression and auto-ignition, the piston to be provided for this purpose having a piston head which is adapted to the calotte in the cylinder head except for a central opening to a combustion chamber trough arranged in the piston.
  • An injection nozzle replaces the spark plug.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf weist dieser um einen in der Zylinderachse angeordneten Schacht für eine Zündkerze angeordnete Ein- und Auslaßventile für einen Brennraum auf, wobei jeweils zwischen den geneigt hängenden Ein- und Auslaßventilen geteilte Lager für die jeweilige Steuerwelle vorgesehen sind. Zur Erzielung eines Brennraumes für hohe Leistung bei niederem Verbrauch mit einer auf optimalem Ladungswechsel abgestellten Ventilsteuerung bei schmalbauendem Zylinderkopf wird vorgeschlagen, daß ein für beide Steuerwellen-Lager gemeinsamer Lagerdeckel über einen den Schacht begrenzenden Fortsatz befestigt wird, und die Nocken jeder Steuerwelle beiderseits des Lagerdeckels kegelförmig gestaltet sind, wobei die einem kleinen Achsabstand der Steuerwellen in ihrer gegenseitigen Entfernung angepaßten Nocken auf Ventile einwirken, deren Achsen sich in einem um das Mehrfache des Durchmessers der Zylinderbohrung von der zylinderkopfseitigen Brennraumbegrenzung entfernten Schnittpunkt schneiden.

Description

  • Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentan­spruches 1 von der DE-PS 32 09 901 aus.
  • Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine sind zur Erzie­lung einer hohen Leistung im Zylinderkopf je Brennraum eines Zylinders zwei Einlaß- und zwei Auslaß-Ventile angeordnet. Um einen steifen Ventiltrieb zu erreichen, werden die obenliegenden Steuerwellen zur Betätigung der hängend angeordneten Ventile zwischen den Einlaß- und den Auslaß-Ventilen eines Zylinders gelagert. Zur Verringerung der Bauhöhe des Zylinderkopfes sind die Steuerwellen-Lager geteilt ausgeführt, wobei die geson­derten Deckel jeweils beiderseits der jeweiligen Steuer­welle befestigt sind. Zwischen den in einer gemeinsamen Querebene angeordneten Steuerwellen-Lagern ist im Bereich der Zylinderachse eine Zündkerze angeordnet, die in einem Schacht vom oberen Ende des Zylinderkopfes her zugänglich ist.
  • Wie aus der Fig. 5 der o.g. DE-PS 32 09 901 hervorgeht, ist für die Anordnung der Befestigungseinrichtungen der gesonderten Lagerdeckel zwischen der jeweiligen Steuer­welle und dem Zündkerzen-Schacht ein erheblicher Bauraum vorgesehen. Dies führt in nachteiliger Weise zu einem breitbauenden Zylinderkopf mit aus größerem Material­ aufwand und größeren, gefüllten Kühlräumen resultieren­dem zusätzlichem Gewicht.
  • Weiter ergibt sich aus der insgesamt gekippten 4-Ventil­anordnung mit etwa zur Zylinderachse parallelen Auslaß­ventilen ein Brennraum, der zum raschen Durchbrennen der Ladung zwei Zündkerzen erfordert, da die mittige Zünd­kerze im Schatten einer in OT-Stellung auftretenden, einseitig gerichteten Quetschströmung liegt.
  • Aus der DE-OS 29 19 213 ist eine Brennkraftmaschine mit einem im Bereich des Steuergehäuses schmalbauenden Zylinderkopf bekannt. Diese günstige Bauart ist begrün­det durch eine einzige Steuerwelle, die über Kipphebel je Zylinder vier hängend angeordnete Ventile betätigt. Die Achsen der beiden Einlaß- und der beiden Auslaß-­Ventile sind zur Zylinderachse gering geneigt, wodurch im Zylinderkopfboden ein flacher Kalotten-Brennraum ausgebildet werden kann. In den eine höhere Verdichtung zulassenden Brennraum ragt zentral eine Zündkerze. Erreicht ist damit ein klopffester Brennraum, der bei verbrauchsgünstig mageren Gemischen ein schnelles Durchbrennen der Ladung sicherstellt.
  • Nachteilig bei diesem bekannten Zylinderkopf ist die durch eine schräge Anordnung der Zündkerze erreichte zentrale Lage der Zündkerzen-Funkenstrecke. In einem flachen Brennraum muß diese durch die Schräganordnung gegenüber der brennraumseitigen Mündung der Aufnahme­bohrung der Zündkerze zurückgesetzt angeordnet werden, wodurch beim Gaswechsel sich eine unzureichende Spülung der Zündkerze von Brenngasresten ergibt. Weiter ist mit der schrägen Anordnung ein in Seitenwänden des Zylin­derkopfes und des Steuergehäuses austretender, die Zündkerze aufnehmender Schacht verbunden, der einer strömungsgünstigen Anordnung benachbarter Gaswechsel­ kanäle mit großem Durchmesser entgegensteht. Dies kann trotz einer zur Zylinderachse einseitig versetzten Ventilanordnung mit Antrieb dazu führen, daß die dem Schacht benachbarten Gaswechselkanäle zu nahe der Zylinderbohrung in den Brennraum münden. Der Zylinder­bohrung zu eng benachbarte bewegte Ventilteller behin­dern jedoch bekanntlich die Strömung beim Ladungswech­sel.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­gemäße Brennkraftmaschine mit Merkmalen der Brennkraft­maschine der weiteren Druckschrift derart zu kombinie­ren, daß bei einem Brennraum für hohe Leistung bei niederem Verbrauch mit einer auf optimalen Ladungswech­sel abgestellten Ventilsteuerung ein schmalbauender Zylinderkopf erzielt ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Die erfindungsgemäße, mittige Befestigung eines gemeinsamen Lagerdeckels für beide Steuerwellen eröffnet den Vorteil eines geringen gegen­seitigen Achsabstandes der Steuerwellen. Mit der Anord­nung kegelförmiger Nocken im gegenseitigen axialen Abstand etwa des Steuerwellen-Achsabstandes ergibt sich der Vorteil der Anordnung sämtlicher Ventile bzw. deren Achsen auf dem Mantel eines sehr spitzen Kegels, wodurch die Ventile bei relativ großen Durchmessern ihrer Ventilteller mit diesen in einem den Einströmwiderstand verringernden Abstand zur Kontur der Zylinderbohrung angeordnet werden können. Weiter ist der mit der Kegel­spitze identische Schnittpunkt aller Ventilachsen vom freien Ende der mittig angeordneten Zündkerze oder der Einspritzdüse um das Mehrfache des Durchmessers der Zylinderbohrung entfernt. Damit ist über die Ventiltel­ler in vorteilhafter Weise eine sehr flache Mulden­ Kontur für die Brennraumbegrenzung im Zylinderkopf vorgegeben.
  • Um trotz der Ventilteller eine relativ glatte Oberfläche der Brennraumbegrenzung im Zylinderkopf zu erreichen, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Schnittpunkt der Ventilachsen ca. um das Maß des 2fachen Durchmessers der Zylinderbohrung entfernt auf der Zylinderachse vorgesehen ist. Eine besonders günstig an die Ventilteller angepaßte Brennraumbegrenzung wird nach einem weiteren Vorschlag durch die Verwendung des Schnittpunktes als Mittelpunkt einer im Zylinderkopf den Brennraum begrenzenden Kalotte erzielt, wobei deren Berandung mit dem Durchmesser der den Kolben aufnehmen­den Zylinderbohrung identisch ist.
  • Die vorbeschriebene Ausbildung der Kalotte bis zur den Kolben aufnehmenden Zylinderbohrung ermöglicht in weiterer Ausgestaltung den Kolben in seinem umfänglichen Randbereich des Kolbenbodens über eine vorbestimmte radiale Erstreckung der Brennraum-Kalotte im Zylinder­kopf entsprechend anzupassen. Damit ist in Kolben-OT-­Stellung ein konzentrischer, umlaufender Quetschspalt erreicht, aus dem die Ladung entlang der durch die Ventilteller nur wenig gestörten Kalotten-Oberfläche bei gemischverdichtender Brennkraftmaschine der zentrisch angeordneten Zündkerze zuströmt. Die mit der Kalotte erzielte symmetrische Brennraumgestaltung ergibt somit in Verbindung mit der symmetrischen Quetschspalt-­Gestaltung eine Ladungskonzentration im Zündkerzenbe­reich, wobei die im umfänglichen Quetschspalt initiierte Ladungsströmung von etwa gleichmäßiger Massenverteilung im Bereich der Zündkerze zum Kolbenboden umgelenkt wird. Damit wird ein schnelles Durchbrennen der Ladung er­zielt. Dies wird nach einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung durch eine flache, symmetrische Mulde im Kolben­boden zusätzlich unterstützt.
  • Bei einer Brennraum-Kalotte im Zylinderkopf mit dem Kugelmittelpunkt im Schnittpunkt der Ventilachsen kann eine 4-Ventil-Anordnung zur Erzielung großer Teller­durchmesser der Einlaßventile die Ventilanordnung insgesamt ohne Nachteile einseitig gekippt angeordnet werden. Damit können bei im Kolbenboden vorgesehenen Taschen für die Ventile die gegebenen Anschnitte des bei einer Kolbenmulde erhöhten, umlaufenden Randbereiches etwa vergleichmäßigt werden, wobei der äußerste Umfang des Randbereiches unverändert bleibt. Dies ergibt eine der Anzahl der Anschnitte entsprechende Anzahl sekto­rieller Ladungsströmungen aus dem Quetschspalt, wobei die geringeren Geschwindigkeiten an den Rändern der Einzel-Ladungsströmungen zu einer Mikroverwirbelung in Teilbereichen des etwa linsenförmigen Brennraumes vorteilhaft beitragen.
  • Die Erfindung ist mit einem geänderten Kolben auch für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung geeignet. Schließlich beschreibt ein letzter Vorschlag eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen, mittigen Befestigung des gemeinsamen Steuerwellen-­Lagerdeckels.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraft­maschine ist in der Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1 eine teilweise dargestellte Brennkraftmaschine mit einem 4-Ventil-Zylin­derkopf im Querschnitt,
    • Fig. 2 einen Ausschnitt des Ventiltriebes für einen Zylinder in Draufsicht, und
    • Fig. 3 einen Kolben in Draufsicht des Kolbenbodens.
  • Die lediglich teilweise dargestellte Hubkolben-Brenn­kraftmaschine 1 umfaßt einen Zylinder 2, dem ein 4-Ventil-Zylinderkopf 3 mit obenliegenden Steuerwellen 4 und 5 zugeordnet ist. Der Zylinderkopf 3 ist mit zwei hängend angeordneten Einlaßventilen 6 und zwei hängend angeordneten Auslaßventilen 7 ausgerüstet, die jeweils über Tassenstößel 8 und 9 von der jeweiligen Steuer­welle 4 bzw. 5 betätigt werden. Zwischen den Einlaßven­tilen 6 ist ein Lager 10 für die Steuerwelle 4 und zwischen den Auslaßventilen 7 ist ein Lager 11 für die Steuerwelle 5 angeordnet. Zwischen den in einer Quer­ebene des Zylinderkopfes 3 angeordneten Lagern 10 und 11 weist die gemischverdichtende Brennkraftmaschine 1 eine im Bereich der Zylinderachse 12 angeordnete Zündkerze 13 auf, die in einem im Zylinderkopf 3 ausgebildeten Schacht 14 angeordnet ist.
  • Zur Fortsetzung des Schachtes 14 über einen Zylinder­kopfdeckel 15 hinaus ist ein Rohr 16 vorgesehen, das im Zylinderkopf 3 drehgesichert fixiert ist. Mit seinem freien Endbereich durchsetzt das Rohr 16 mittig und mit Spiel einen für beide Steuerwellen-Lager 10 und 11 gemeinsamen Lagerdeckel 17. Im Bereich des Lager­deckels 17 weist das Rohr 16 an seinem Außenumfang ein Gewinde 18 für eine Spannmutter 19 auf. Die Spannmut­ter 19 dient der Niederhaltung bzw. mittigen Befestigung des gemeinsamen Lagerdeckels 17, der in seinen freien Endbereichen bei 20 und 21 zusätzlich befestigt ist.
  • Die Steuerwellen 4 und 5 sind dem Rohr 16 bzw. der mittigen Befestigungsstelle mittels der Spannmutter 19 eng benachbart angeordnet, wodurch ein relativ kleiner Achsabstand zwischen den vorgenannten Steuerwellen erreicht ist. Wie aus Fig. 2 näher hervorgeht, wird jedes der Einlaßventile 6 von separaten Nocken 22 und 22′ und jedes der Auslaßventile 7 von separaten Nocken 23 bzw. 23′ betätigt. Die Nocken 22, 22′ und 23, 23′ der Steuerwellen 4, 5 sind zur Querebene 24 bzw. zum gemeinsamen Lagerdeckel 17 im wesentlichen symmetrisch angeordnet, wobei ihre mittigen Drehebenen ED1 und ED2 axial im Maß des Steuerwellen-Achsabstandes "a" beabstan­det sind. Weiter sind sämtliche vorgenannten Nocken Steuerwellen 4 und 5 kegelförmig gestaltet. Damit lassen sich die Achsen sämtlicher Ventile 6 und 7 auf dem Mantel eines spitzen Kegels anordnen, dessen Spitze im Schnittpunkt aller Ventil-Achsen liegt. Mit dem gemein­samen Lagerdeckel 17 und dessen erfindungsgemäßer, mittiger Befestigung kann der Achsabstand a der Steuer­wellen 4 und 5 relativ zum Durchmesser DZ der Zylinder­bohrung 2′ klein gewählt werden. Wird weiter der axiale Abstand der Drehebenen ED1 und ED2 der kegelförmigen Nocken 22, 23 und 22′, 23′ im wesentlichen gleich dem Steuerwellen-Achsabstand a gewählt, wird ein flacher, linsenförmiger Brennraum 25 durch eine um das Mehrfache des Durchmessers DZ der Zylinderbohrung 2′ entfernte Anordnung des Schnittpunktes 26 aller Ventilachsen von der brennraumseitigen Mündung einer an den Schacht 14 brennraumseitig anschließenden Aufnahmebohrung 27 für die Zündkerze 13 erzielt. Vorzugsweise ist der Schnitt­punkt 26 der Ventilachsen ca. um das Maß des 2fachen Durchmessers DZ der Zylinderbohrung 2′ entfernt auf der Zylinderachse 12 vorgesehen. Damit wird für die kegel­förmigen Nocken 22, 22′ und 23, 23′ jeweils ein relativ kleiner Kegelwinkel erreicht, wodurch sich günstige tribologische Verhältnisse zwischen den vorgenannten Nocken und den Tassenstößeln 8 und 9 ergeben.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, dient der Schnittpunkt 26 als Mittelpunkt einer im Zylinderkopf 3 den Brennraum 25 begrenzenden Kalotte 28, deren Berandung 29 mit dem Durchmesser DZ der einen Kolben 30 aufnehmenden Zylin­derbohrung 2′ im wesentlichen identisch ist. Der Kol­ben 30 weist einen der Brennraum-Kalotte 28 entsprechend angepaßten Randbereich 31 am Kolbenboden 32 auf für einen im wesentlichen konzentrischen, umlaufenden Quetschspalt 33 in OT-Stellung des Kolbens 30.
  • Der Randbereich 31 am Kolbenboden 32 begrenzt ferner eine im Kolbenboden 32 zur Zylinderachse 12 symmetrisch angeordnete, flache Mulde 34 im Kolbenboden 32, die mit der zylinderkopfseitigen Brennraum-Kalotte 28 einen im wesentlichen linsenförmigen Brennraum 25 ergibt. Dieser bietet für ein Brennverfahren mit Gemischverdichtung und Fremdzündung (Zündkerze 13) ein rasches, klopffreies Durchbrennen der Ladung.
  • Zur Erzielung großer Ventilteller der Einlaßventile 6 ist die 4-Ventil-Anordnung insgesamt um den Schnitt­punkt 26 der Ventilachsen in Richtung der Auslaßven­tile 7 gekippt. Weiter gestattet die gewählte Lage des Schnittpunktes 26 der Ventilachsen, der ca. um das Maß des 2fachen Innendurchmessers DZ der Zylinderbohrung 2′ von der Mündung der Aufnahmebohrung 27 für die Zünd­kerze 13 auf der Zylinderachse 12 entfernt angeordnet ist, die Ventile 6 und 7 mit ihren Ventiltellern nahe der Zündkerze 13 anzuordnen. Damit ergibt sich für die Ventilteller der Ventile 6 und 7 eine von der Zylinder­bohrung 2′ beabstandete Anordnung. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich, wird durch im Kolbenboden 32 vorgesehene Taschen 35, 36 für die Ventilteller der Ventile 6 und 7 der Randbereich 31 des Kolbens 30 lediglich teilweise angeschnitten. Damit bleibt ein durchgängig umlaufender Quetschspalt 33 bestehen.
  • Die vorbeschriebene Brennkraftmaschine 1 ist auch für ein Brennverfahren mit Luftverdichtung und Selbstzündung geeignet, wobei der hierfür vorzusehende Kolben einen bis auf eine mittige Öffnung zu einer im Kolben angeord­neten Brennraummulde einen der Kalotte im Zylinderkopf angepaßten Kolbenboden aufweist. An die Stelle der Zündkerze tritt eine Einspritzdüse.
  • Abschließend ist noch anzumerken, daß mit der Erfindung neben einem schmal bauenden Zylinderkopf dieser auch in Längsrichtung kurz gebaut werden kann, da mit der kompakten Anordnung eines Antriebes der vier radial angeordneten Ventile eines Zylinders zwischen den Zylinder etwa tangierenden Maschinen-Querebenen die Zylinderabstände klein gewählt werden können.

Claims (7)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei oben­liegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf,
- bei der einem Brennraum eines Zylinders im Zylin­derkopf mehrere geneigt hängende, von den Steuer­wellen angetriebene Gaswechselventile zugeordnet sind, und
- in einer Querebene des Zylinderkopfes geteilte Lager für die Steuerwellen angeordnet sind, und
- weiter der Zylinderkopf zwischen den Steuerwellen-­Lagern einen der Aufnahme einer mit dem Brennraum in Verbindung stehenden Einrichtung (Zündkerze, Einspritzdüse) dienenden Schacht aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- daß ein den Schacht (14) begrenzender Fortsatz (Rohr 16) der Befestigung eines für beide Steuer­wellen-Lager (10,11) gemeinsamen Lagerdeckels (17) dient,
- daß die Nocken (22,22′ und 23,23′) jeder Steuer­welle (4,5) beiderseits des Lagerdeckels (17) kegelförmig und mit den mittigen Drehebe­nen (ED1, ED2) zueinander axial beabstandet sind etwa entsprechend einem kleinen Abstandsmaß der Steuerwellen, wobei
- die Achsen aller Ventile (6,7) sich in einem triebwerkseitigen Punkt (26) schneiden,
- der von der brennraumseitigen Mündung einer an den Schacht (14) brennraumseitig anschließenden Auf­nahmebohrung (27) für die jeweilige Einrichtung (Zündkerze 13, Einspritzdüse) um das Mehrfache des Durchmessers (DZ) der Zylinderbohrung (2′) entfernt ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Schnittpunkt (26) der Ven­tilachsen ca. um das Maß des 2fachen Durchmes­sers (DZ) der Zylinderbohrung (2′) entfernt auf der Zylinderachse (12) vorgesehen ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet,
- daß der Schnittpunkt (26) als Mittelpunkt einer im Zylinderkopf (3) den Brennraum (25) begrenzenden Kalotte (28) dient,
- deren Berandung (29) mit dem Durchmesser (DZ) der einen Kolben (30) aufnehmenden Zylinderbohrung (2′) im wesentlichen identisch ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet,
- daß der Kolben (30) einen der Brennraum-­Kalotte (28) entsprechend angepaßten Randbe­reich (31) am Kolbenboden (32) für einen konzen­trischen, umlaufenden Quetschspalt (33) in Kolben-­OT-Stellung aufweist, und
- daß im Kolbenboden (32) vorgesehene Taschen (35,36) für die über Tassenstößel (8,9) angetriebenen Ventile (6,7) einer mit den Einlaßventilen (6) zur Zylinderachse (12) um den Schnittpunkt (26) insge­samt gekippten 4-Ventilanordnung den Randbe­reich (31) lediglich anschneiden.
5. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) für ein Brennverfahren mit Gemischver­dichtung und Fremdzündung (Zündkerze 13) eine zur Zylinderachse (12) symmetrische, flache Mulde (34) im Kolbenboden (32) aufweist.
6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben für ein Brennverfahren mit Luftverdichtung und Selbstzündung bis auf eine Öffnung zu einer im Kolben angeordneten Brennraummulde einen der Kalotte im Zylinderkopf angepaßten Kolbenboden aufweist.
7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Fortsatz ein gesondertes, den Lager­deckel (17) durchsetzendes Rohr (16) ist,
- das im Zylinderkopf (3) fixiert ist und
- das lagerdeckelseitig ein Gewinde (18) für eine am Lagerdeckel aufliegende Spannmutter (19) aufweist.
EP89109345A 1988-06-01 1989-05-24 Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf Expired - Lifetime EP0344598B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3818636A DE3818636A1 (de) 1988-06-01 1988-06-01 Hubkolben-brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende steuerwellen umfassenden zylinderkopf
DE3818636 1988-06-01

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0344598A2 true EP0344598A2 (de) 1989-12-06
EP0344598A3 EP0344598A3 (en) 1990-04-18
EP0344598B1 EP0344598B1 (de) 1991-11-21

Family

ID=6355610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP89109345A Expired - Lifetime EP0344598B1 (de) 1988-06-01 1989-05-24 Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0344598B1 (de)
DE (2) DE3818636A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017048A1 (de) * 1990-05-26 1991-11-28 Opel Adam Ag Zylinderkopf
EP0565515A1 (de) * 1992-04-09 1993-10-13 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Diesel-Brennkraftmaschine mit einem im Kolben gebildeten Brennraum
EP0723071A1 (de) * 1995-01-24 1996-07-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Brennkraftmaschine
EP0744530A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-27 Dr.Ing.h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Zylinderkopf
US5738074A (en) * 1995-10-02 1998-04-14 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Engine control system and method
US5868113A (en) * 1993-02-19 1999-02-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Engine combustion chamber and air intake device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR496491A (fr) * 1918-03-18 1919-11-07 Rolls Royce Perfectionnements aux cylindres des moteurs à combustion interne
US4534325A (en) * 1983-07-27 1985-08-13 Mazda Motor Corporation Cam shaft holding system for internal combustion engine
EP0250797A2 (de) * 1986-06-05 1988-01-07 DUCATI MECCANICA S.p.A. Vier-Ventil-Zylinderkopf mit formschlüssigem Antrieb für eine Brennkraftmaschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT199427B (de) * 1956-10-06 1958-09-10 Hans Dipl Ing Dr Techn List Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschine
DE2919213A1 (de) * 1979-05-12 1980-11-20 Daimler Benz Ag Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine
DE3209901C1 (de) * 1982-03-18 1983-10-27 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Einteiliger Zylinderkopf für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
GB8332318D0 (en) * 1983-12-02 1984-01-11 Austin Rover Group Cylinder head
AT382933B (de) * 1984-03-14 1987-04-27 Weichsler Hermann Ventilbetaetigung fuer hubkolben - brennkraftmaschinen
JPS6149121A (ja) * 1984-08-16 1986-03-11 Yamaha Motor Co Ltd ４行程内燃機関

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR496491A (fr) * 1918-03-18 1919-11-07 Rolls Royce Perfectionnements aux cylindres des moteurs à combustion interne
US4534325A (en) * 1983-07-27 1985-08-13 Mazda Motor Corporation Cam shaft holding system for internal combustion engine
EP0250797A2 (de) * 1986-06-05 1988-01-07 DUCATI MECCANICA S.p.A. Vier-Ventil-Zylinderkopf mit formschlüssigem Antrieb für eine Brennkraftmaschine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4017048A1 (de) * 1990-05-26 1991-11-28 Opel Adam Ag Zylinderkopf
EP0565515A1 (de) * 1992-04-09 1993-10-13 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Diesel-Brennkraftmaschine mit einem im Kolben gebildeten Brennraum
US5868113A (en) * 1993-02-19 1999-02-09 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Engine combustion chamber and air intake device
EP0723071A1 (de) * 1995-01-24 1996-07-24 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Brennkraftmaschine
EP0744530A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-27 Dr.Ing.h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Zylinderkopf
US5738074A (en) * 1995-10-02 1998-04-14 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Engine control system and method

Also Published As

Publication number Publication date
DE58900471D1 (de) 1992-01-02
EP0344598A3 (en) 1990-04-18
DE3818636C2 (de) 1991-02-21
EP0344598B1 (de) 1991-11-21
DE3818636A1 (de) 1989-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4324642C2 (de) Brennraum für eine Brennkraftmaschine
EP0277296B1 (de) Brennraum für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
EP0113450B1 (de) Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen
DE2919213A1 (de) Zylinderkopf fuer eine brennkraftmaschine
DE3939322C2 (de) Zündkerzenanordnung in einer Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle
EP0344598B1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem zwei obenliegende Steuerwellen umfassenden Zylinderkopf
EP0025831A1 (de) Tauchkolben Ottomotor mit Kolben mit Erhebungen am Kolbenboden
DE3224337C1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine
EP0225980A2 (de) Gemischverdichtende Brennkraftmaschine, insbesondere fremdgezündete Viertaktbrennkraftmaschine
DE3029813A1 (de) Viertakt-brennkraftmaschine
DE3838305A1 (de) Zylinderkopf einer brennkraftmaschine
DE2731086C3 (de) Gemischverdichtende Brennkraftmaschine, insbesondere fremdgezündete Viertaktbrennkraftmaschine
DE1055873B (de) Luftverdichtende, selbstzuendende Brennkraftmaschine
DE69818087T2 (de) Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit fremdzündung
DE2501518A1 (de) Gemischverdichtende brennkraftmaschine mit fremdzuendung
DE3327810C2 (de) Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen
DE2039462A1 (de) Gemischverdichtende,fremdgezuendete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ladungsschichtung
DE3510770C2 (de)
DE2331706A1 (de) Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine
EP0101969A1 (de) Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen
DE3221613C1 (de) Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine
EP0344597A2 (de) Zylinderkopf für obengesteuerte Brennkraftmaschinen
DE1122323B (de) Einspritzbrennkraftmaschine
DE1526328B1 (de) Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit halbkugelfoermigem Brennraum
DE2923869A1 (de) Luftverdichtende brennkraftmaschine mit vorkammer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): DE FR GB IT SE

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): DE FR GB IT SE

17P Request for examination filed

Effective date: 19900508

17Q First examination report despatched

Effective date: 19910503

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT SE

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
ET Fr: translation filed
REF Corresponds to:

Ref document number: 58900471

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19920102

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: STUDIO JAUMANN

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
EAL Se: european patent in force in sweden

Ref document number: 89109345.2

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20010502

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20010523

Year of fee payment: 13

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20010530

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020524

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020525

EUG Se: european patent has lapsed
GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20020524

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030131

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050524

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20080709

Year of fee payment: 20