WO2016145467A1 - Brennkraftmaschine mit zumindest einem zylinder - Google Patents

Brennkraftmaschine mit zumindest einem zylinder Download PDF

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WO2016145467A1
WO2016145467A1 PCT/AT2016/050059 AT2016050059W WO2016145467A1 WO 2016145467 A1 WO2016145467 A1 WO 2016145467A1 AT 2016050059 W AT2016050059 W AT 2016050059W WO 2016145467 A1 WO2016145467 A1 WO 2016145467A1
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WO
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cylinder
cylinder head
plane
internal combustion
angle
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PCT/AT2016/050059
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Andreas Zurk
Manfred Breitenberger
Günter Häusl
Martin KLAMPFER
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Avl List Gmbh
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    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0002—Cylinder arrangements
    • 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
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
    • F02F2007/0063—Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine having at least one cylinder with at least one cylinder head per cylinder via a cylinder head connected cylinder head, wherein per cylinder two intake valves and two exhaust valves are arranged, which have a twisted valve image with respect to a motor longitudinal plane, the screw axes of all one Cylinder associated cylinder head bolts clamped parallel to the cylinder axis arranged cylinder head screw planes.
  • Cylinder heads with twisted valve image having internal combustion engines are known from the publications DE 2 234 642 AI, DE 37 10 453 AI or DE 197 35 183 AI.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages and with little effort a compact, structurally stable internal combustion engine with simple valve To create a drive that allows the highest possible flexibility in the positioning of components.
  • the cylinder head bolt assembly is thus rotated about the cylinder axis.
  • Variants of the invention are implemented for example in single cylinder heads and / or in internal combustion engines with one or more cylinders whose cylinder heads are fixed with four cylinder head bolts.
  • the engine longitudinal plane is spanned by the crankshaft of the crankshaft of the internal combustion engine and at least one cylinder axis of a cylinder.
  • engine cross planes are understood here normal planes to the engine longitudinal plane, which extend through the cylinder axis or parallel thereto.
  • Valve picture is to be understood here as the arrangement of the intake and exhaust valves considered in the plan view of a cylinder.
  • a valve image is referred to, in which the valve plane of symmetry with the motor longitudinal plane an angle of rotation not equal to 0 ° (also not equal to 90 °, 180 ° and 270 °) includes, wherein the valve plane of symmetry through the cylinder axis or parallel to the cylinder axis and through the center of the distance between the intake valves and the center of the distance between the exhaust valves.
  • the angle of rotation of the valve image ⁇ is between 35 ° and 50 °, preferably 45 °.
  • the screw pattern can have the shape of a polygon, for example a quadrilateral-in particular a rectangle or a square. Conveniently, the screw pattern of the cylinder head bolts of at least one cylinder is rotated with respect to the cylinder axis.
  • the screw pattern of the cylinder head bolts here shows the arrangement of the bolt axes of the cylinder head bolts considered in the plan view of a cylinder. ben understood. In the case described here, said screw axes are located at the vertices of a polygon.
  • a screw pattern twisted with respect to the cylinder axis is to be understood here as a screw pattern in which all cylinder head screw planes defined by two adjacent or diametrically opposed cylinder head bolts (the respective cylinder head screw plane is clamped by the screw axis of the associated cylinder head bolts) of two cylinder head bolts of one cylinder - Viewed floor plan - are tilted or rotated to the engine longitudinal plane and / or to the engine transverse plane.
  • each cylinder head bolt plane associated with a cylinder with the engine longitudinal axis includes a non-zero screw plane angle.
  • the angle of rotation of the screw pattern can be defined for example by the smallest of all cylinder associated screw plane angle. It is particularly advantageous if the angle of rotation of the screw pattern is between approximately 5 ° and 45 °, preferably between approximately 15 ° and 30 °, for example 23 °.
  • the absolute amounts of the rotation angle of the screw pattern and the angle of rotation of the valve image are the same.
  • the intake and exhaust valves including the screw pattern of the cylinder head bolts so by the same angular amount - either the same, or oppositely oriented - arranged rotated around the cylinder axis.
  • the angle of rotation of the valve image is defined as an angle between an on the one hand two intake valves and on the other hand two exhaust valves extending valve symmetry plane and a motor longitudinal plane.
  • At least one cylinder head bolt of a first cylinder head and at least one cylinder head bolt of a second cylinder head of adjacent cylinders extend in the region of at least one between the adjacent cylinders Engine transverse plane are orders.
  • the illustrations of the cylinder head bolts preferably overlap or overlap in a parallel projection onto the engine longitudinal plane.
  • the Zyl inderkopfschrauben are usually arranged in individual cylinder heads usually in the range of tab-like projections of the cylinder head, which Anform increases the footprint of the cylinder head. Between two conformations, the cylinder head generally has a smaller radial extent. The erforderl Ie space can be significantly reduced, who nn between two adjacent projections of a cylinder Anform tion of a cylinder head of an adjacent Zyli is positioned.
  • the angle ⁇ between the A lassventil- Sym metrieebene and the engine longitudinal plane and / or the angle ⁇ 2 between the Auslassventi l-Sym metrieebene and the motor longitudinal plane between 35 ° and 50 °, preferably 45 °.
  • the angle Yi between the inlet valve Sym metrieebene and the engine longitudinal plane and / or the angle ⁇ 2 between the exhaust valve plane of symmetry and the engine ⁇ longitudinal plane are identical to the angle of rotation ⁇ of the valve image.
  • Fig. 1 a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention in a plan view
  • Fig. 3 is a Indians consisting of two Zyl engine bank a fiction, ⁇ modern internal combustion engine in a plan view;
  • FIG. 4 and FIG. 5 further illustrations of the cylinder head of FIG. 1 ;
  • FIG. 6 is another illustration of the cylinder head of FIG. Second
  • Fig. 1 shows a plan view of a cylinder head 11 of an internal combustion engine 2 according to the invention.
  • the solution illustrated is particularly advantageous for Internal combustion engines with cylinder internal pressures of about 200 bar and above.
  • two intake valves 3, 4 and two exhaust valves 5, 6 are provided for each cylinder 1.
  • an insertion opening 16 is arranged for example, a fuel injection device or an injector.
  • the cylinder axis la extends vertically to the image plane.
  • the inlet valves 3, 4 are flowed through a common inlet channel 7, wherein the inlet channel 7 in the direction of the cylinder axis la approximately in the region of the cylinder bore diameter - indicated by the circle 8 - in each case an inlet valve 3, 4 leading Einlasssteilkanäle 7a, 7b divided.
  • An inlet channel separation point 30 is shown in FIG. 4: this is a projection of the channel progressions into a plane in or parallel to a cylinder head density plane (corresponding to the leaf plane in FIG. 4) around that point in the separation region of the inlet part channels 7a , 7b, which is closest to the cylinder axis la. Separation area here means that due to the cross-sectional shape of the channels no precise separation point is definable.
  • Fig. 4 also shows the inlet valve axes 3a, 4a, which are normal to the page plane of Fig. 4 and at the same time form the centers of the respective valve openings.
  • FIG. 4 shows a Auslasssteilkanal 9a, 9b, which unite in the direction away from the cylinder axis la direction also outside the cylinder bore diameter to a common outlet channel 9.
  • a discharge channel connection point 31 can be seen in FIG. 4: this is a projection of the channel progressions into a plane in or parallel to a cylinder head density plane (corresponds to the leaf plane in FIG. 4) around that point of the connection region of the outlet part channels 9a, 9b which is closest to cylinder axis 1a. Also, the term connection area takes into account the cross-sectional convergence of the outlet part channels 9a, 9b.
  • Fig. 4 also shows the Auslassventilachsen 5a, 6a, which are normal to the sheet plane of Fig. 4 and at the same time form the centers of the respective valve openings.
  • Intake passage 7 and exhaust passage 9 lead to an inlet flange 7c and outlet flange 9c, respectively.
  • the inlet part channels 7a, 7b or the outlet part channels 9a, 9b are not brought together, but lead to their own inlet part flanges and outlet part flanges.
  • a valve train of known type via respectively the inlet 3, 4 and exhaust valves 5, 6 connecting valve bridges 10a, 10b, the valve spring assemblies 14 and a Kipphebelan Aunt 13 mounted on a rocker shaft 12 - namely an intake rocker arm 13a and a Auslrawkipphebel 13b - via bumpers 15a, 15b are actuated.
  • a rotated valve image is realized. This means that the positions of the intake 3, 4 and exhaust valves 5, 6 and the associated openings are rotated clockwise or counterclockwise about the cylinder axis la.
  • a valve image is referred to, in which the valve symmetry plane 17 with the motor longitudinal plane 2a includes a twist angle ⁇ ⁇ 0.
  • valve symmetry plane 17 a cylinder head sealing surface coinciding normal to the image plane or to the image plane is designated by the center 17a of the distance between the inlet valves 3, 4 and the center 17b of the distance between the outlet valves 5, 6.
  • valve symmetry plane 17 is inclined in the illustrated embodiment by an angle ⁇ of about 35 ° -45 ° to the motor longitudinal plane 2a .
  • the ramifications of Einlassteilkanäle 7a, 7b and outlet sub-channels 9a, 9b extends within the cylinder bore diameter representing circle 8 at least approximately parallel or symmetrical to the valve symmetry plane 17 of the intake valves 3, 4 and exhaust valves 5, 6th
  • the intake valve symmetry plane 171 (FIG. 4) is normal to the image plane or cylinder head sealing surface coincident with the image plane and normal to the connection plane of the intake valve axes 3a, 4a (this joint plane passes through the two valve axes) through the center 17a of the exhaust between the intake valves 3 4.
  • the angle ⁇ between the inlet valve symmetry plane 171 and the motor longitudinal plane 2a is between 15 ° and 85 °, preferably 45 ° - in this preferred variant, it is thus identical to the angle ⁇ between the valve plane of symmetry 17 and motor longitudinal plane 2a.
  • the exhaust valve symmetry plane 172 is also normal to the image plane or cylinder head sealing surface coincident with the image plane and normal to the joint plane of the exhaust valve axes 5a, 6a (this joint plane passes through the two valve axes) through the center 17b of the exhaust between the exhaust valves 3, 4 Angle ⁇ 2 between the outlet Valve plane of symmetry 172 and the motor longitudinal plane 2a is also between 15 ° and 85 °, preferably 45 ° - in this preferred variant, it is thus identical to the angle ⁇ between the valve plane of symmetry 17 and motor longitudinal plane 2a.
  • the Einlasssteilkanäle 7a, 7b and / or the Auslasssteilkanäle 9a, 9b thus extend within the cylinder bore diameter parallel or symmetrical to the valve plane of symmetry 17 or respectively to the intake valve 171 or exhaust valve symmetry plane 172nd
  • the projection of respectively the inlet valve axes 3a, 4a and the inlet channel separation point 30 and / or the outlet valve axes 5a, 6a and the outlet channel connection point 31 into the plane in or parallel to the cylinder head sealing plane (corresponds to the plane of the leaf in FIG ) formed triangle has an area that corresponds to 5 to 15 percent, preferably 7 percent of the bore surface. Bore area here refers to the area of the circle 8, which denotes the cylinder bore diameter.
  • the triangle formed on the inlet and outlet side can have the same but also different surface areas within the specified limits.
  • cylinder head bolts 19, 20, 21, 22 are arranged at the vertices of a designed as a polygon cylinder head outer contour 23 of the cylinder head 11, in the illustrated embodiment, a square in the region associated laschenartiger projections 25, 26, 27, 28.
  • more screws can be provided, as well as the polygon can be designed as a rectangle, hexagon or other polygonal type.
  • a rotation of the screw pattern by a twist angle ß 23 ° counterclockwise, but in principle can be realized as needed, a rotation of between 15 ° and 30 °.
  • all of the cylinder head screw planes 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f of two cylinder head screws 19 defined by the axes 19a, 20a, 21a, 22a of two or for example diametrically opposed cylinder head bolts 19, 20, 21, 22 , 20, 21, 22 of a cylinder 1 - viewed in plan view - to the engine longitudinal plane 2a and / or to the engine transverse plane 2b inclined in each case by a helical plane angle.
  • the angle of rotation ⁇ of the screw pattern is defined by the deviation from a conventional untwisted screw pattern, in which at least one Zyiinderkopfschraubenebene 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f is formed parallel to the engine longitudinal plane 2a or the engine transverse plane 2b.
  • La screw pattern of the rotation angle ß of the screw pattern is defined by the smallest of all a cylinder 1 associated screw plane angle.
  • the angle of rotation ⁇ is defined by the helical plane angle between the two cylinder head bolts, which lie opposite one another with respect to the cylinder axis 1a and are closest to the engine longitudinal plane 2a. In the illustration of FIG. 1, this would therefore relate to the cylinder head screw 20 at the bottom left and the cylinder head screw 22 at the top right - "bottom left” and "top right” always with regard to the representation in FIG. 1.
  • a cylinder head screw radius 32 results for a circle with center point cylinder axis 1 a passing through the centers of all cylinder head bolts 19, 20, 21, 22 (or their axes 19 a, 20 a, 21 a, 22 a).
  • this cylinder head screw radius 32 between 60 percent and 95 percent, preferably 78 percent of the cylinder bore diameter 33 (ie the diameter of the circle 8).
  • the cylinder head bolt spacing 34 between directly spaced cylinder head bolts is then in the embodiment of Fig. 1 and Fig. 5 with four cylinder head bolts 19, 20, 21, 22 between 100 percent and 120 percent, preferably 111 percent of the cylinder bore diameter 33.
  • the cylinder head bolt spacing between spaced screws is between 70 percent and 90 percent, preferably 78 percent of the cylinder bore diameter.
  • valve image and cylinder head bolts are rotated by the same angle about the cylinder axis la, or by the same absolute amount, but in the opposite direction.
  • the profile of the inlet channel 7, the inlet part channels 7a, 7a and the outlet channel 9 and the outlet sub-channels 7a, 7a are made more flexible. On the one hand, this makes it easier to adapt the twist, on the other hand, in particular by the resulting ramification with a wider distance between the sub-channels implement a cylinder head structure with greater strength, as at a wider distance additional material can be cast. In addition, there is a maximum filling of the cylinder by the best possible inflow.
  • Fig. 6 shows such an embodiment, where the angle of the longitudinal axes of the inlet 13a and outlet rocker 13b is shown.
  • the angle ⁇ between the intake rocker arm longitudinal axis 130a and the engine longitudinal plane 2a and the angle ⁇ between the exhaust rocker shaft 130b and the engine longitudinal plane 2a is in each case between 65 ° and 115 °, preferably 80 °.
  • the angles can be the same, but also executed differently within the specified ranges.
  • valve train For a better positioning of the valve train is possible, in particular for parallel running of the camshaft (not shown) to the engine longitudinal plane 2a. This results in favorable translations or lever arrangements of the valve train and advantages in packaging. Elaborate, expensive angled lever solutions can be dispensed with.
  • FIG. 3 A further advantage can be seen in FIG. 3: Here, a first 1 'and a second cylinder 1 "as well as a first and a second cylinder head 11', 11" of an internal combustion engine 2 according to the invention are shown, whereby, of course, further, adjacent cylinders may be present ,
  • the cylinder heads 11 ', 11 are formed in the example as single cylinder heads.
  • valve symmetry plane 17 is rotated by an angle ⁇ of 35 ° -50 °, preferably 45 °, with respect to the engine longitudinal plane 2a and if the cylinder head screw polygon by a twist angle ß of 15 ° -35 °, preferably 25 ° is rotated against the motor longitudinal plane 2a.
  • merged channel branches is the area of a triangle consisting of a projection of the inlet valve axes 3a, 4a and the inlet channel separation point 30 and / or the outlet valve axes 5a, 6a and the outlet channel connection point 31 into the plane in or parallel to the cylinder head density plane (corresponding to FIG the leaf level) between 5 percent and 15 percent, preferably 7 percent of the bore area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (2) mit zumindest einem Zylinder (1, 1', 1'') mit zumindest einem über mehrere Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22, 19', 20', 21', 22', 19'', 20'', 21'', 22'') pro Zylinder (1, 1', 1'') mit einem Zylindergehäuse verbundenen Zylinderkopf (11, 11', 11''), wobei pro Zylinder (1, ', 1'') zwei Einlassventile (3, 4) und zwei Auslassventile (5, 6) angeordnet sind, welche in Bezug zu einer Motorlängsebene (2a) ein verdrehtes Ventilbild aufweisen, wobei die Schraubenachsen (19a, 20a, 21a, 22) aller einem Zylinder (1, 1', '') zugeordneten Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22; 19', 20', 21', 22'; 19'', 20'', 21'', 22'') miteinander parallel zur Zylinderachse (1a) angeordnete Zylinderkopfschraubenebenen (24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f) aufspannen. Um eine hohe Flexibilität bei der Anordnung von Komponenten zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass alle einem Zylinder (1, 1', 1'') zugeordneten Zylinderkopfschraubenebenen (24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f) sowohl zur Motorlängsebene (2a), als auch zu einer auf die Motorlängsebene (2a) normal stehenden Motorquerebene (2b, 2c) geneigt sind.

Description

Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit zumindest einem über mehrere Zylinderkopfschrauben pro Zylinder mit einem Zylindergehäuse verbundenen Zylinderkopf, wobei pro Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile angeordnet sind, welche in Bezug zu einer Motorlängsebene ein verdrehtes Ventilbild aufweisen, wobei die Schraubenachsen aller einem Zylinder zugeordneten Zylinderkopfschrauben miteinander parallel zur Zylinderachse angeordnete Zylinderkopfschraubenebenen aufspannen.
Zylinderköpfe mit verdrehtem Ventilbild aufweisende Brennkraftmaschinen sind aus den Veröffentlichungen DE 2 234 642 AI, DE 37 10 453 AI oder DE 197 35 183 AI bekannt.
Bei Brennkraftmaschinen mit hohem Zylinderdruck, zum Beispiel ab etwa 200 bar, treten in Hinsicht auf Langlebigkeit und Dauerhaltbarkeit verschiedene Probleme auf. Insbesondere bei Motoren mit je zwei Ein- und Auslassventilen muss die Steifigkeit der Zylinderkopfstruktur möglichst gleichmäßig sein, um den hohen Druckbelastungen Stand zu halten. Insbesondere im Bereich der Einlassund Auslasskanäle, speziell zwischen deren Teilkanälen, kann sich durch den dafür erforderlichen Raumbedarf eine geringere Stützwirkung ergeben. Die Flexibilität bei der Erzeugung des Dralls in den Kanälen ist aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse, die sich aufgrund der höheren Anforderungen hinsichtlich Belastungen ergeben, stark eingeschränkt. Aufgrund der Konstellation aus Einlassund Auslasskanälen und auch der Positionierung der Zylinderkopfschrauben, ergibt sich meist auch ein relativ komplexer Ventiltrieb.
Auch bei der Ausgestaltung des Wassermantels im Zylinderkopf kommt es zu Nachteilen, da sich insbesondere bei leicht gedrehten Ventilbildern die notwendigen Wasserkanalquerschnitte bzw. Kerndicken für einen gut gekühlten Wassermantel, insbesondere für eine optimale Kühlung der Sitzring-Zwischenräume schwer umsetzen lassen.
Zusätzlich zu den genannten Problemen fungiert die Positionierung der üblicherweise vier bis sechs Zylinderkopfschrauben als zusätzliches einschränkendes, zu berücksichtigendes Element. Vielfach ergeben sich speziell durch diese Anforderung größere Zylinderabstände bzw. sind Komponenten rund um den Zylinderkopf schwer unterzubringen. Dies wirkt dem Wunsch nach knappen Motordimensionen entgegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und mit geringem Aufwand eine kompakte, struktursteife Brennkraftmaschine mit einfachem Ventil- trieb zu schaffen, welche eine möglichst hohe Flexibilität bei der Positionierung von Komponenten ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass alle einem Zylinder zugeordneten Zylinderkopfschraubenebenen sowohl zur Motorlängsebene, als auch zu einer auf die Motorlängsebene normal stehenden Motorquerebene geneigt sind.
Die Zylinderkopfschraubenanordnung ist damit um die Zylinderachse gedreht. Varianten der Erfindung sind beispielsweise in Einzelzylinderköpfen umgesetzt und/oder in Brennkraftmaschinen mit einem bzw. mehreren Zylindern, deren Zylinderköpfe mit vier Zylinderkopfschrauben fixiert sind.
Die Motorlängsebene wird durch die Kurbelachse der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und zumindest einer Zylinderachse eines Zylinders aufgespannt. Als Motorquerebenen werden hier Normalebenen auf die Motorlängsebene verstanden, welche durch die Zylinderachse oder parallel dazu verlaufen.
Unter Ventilbild ist hier die im Grundriss eines Zylinders betrachtete Anordnung der Einlass- und Auslassventile zu verstehen. Als verdrehtes Ventilbild wird ein Ventilbild bezeichnet, bei dem die Ventil-Symmetrieebene mit der Motorlängsebene einen Verdrehwinkel ungleich 0° (außerdem ungleich 90°, 180° und 270°) einschließt, wobei die Ventil-Symmetrieebene durch die Zylinderachse oder parallel zur Zylinderachse und durch den Mittelpunkt des Abstandes zwischen den Einlassventilen und den Mittelpunkt des Abstandes zwischen den Auslassventilen verläuft. In einer Variante der Erfindung beträgt der Verdrehwinkel des Ventilbildes α zwischen 35° und 50°, vorzugsweise 45°. Dadurch lässt sich eine günstige Konfiguration aus Kanalverläufen, Ventiltriebspositionierung und allgemein für das Packaging erreichen. Dazu ist in einer weiteren Variante vorgesehen, dass der Flächeninhalt eines Dreiecks bestehend aus einer Projektion der Einlassventilachsen und eines der Zylinderachse nächstgelegenen Einlasskanaltren- nungspunkts und/oder der Auslassventilachsen und eines der Zylinderachse nächstgelegenen Auslasskanalverbindungspunkt in die Ebene in bzw. parallel zu einer Zylinderkopfdichtebene zwischen 5 Prozent und 15 Prozent, vorzugsweise 7 Prozent der Bohrungsfläche beträgt. Insbesondere dadurch lässt sich eine günstige Zylinderkopfsteifigkeit bewirken .
Das Schraubenbild kann die Form eines Vieleckes, beispielsweise eines Viereckes - insbesondere eines Rechteckes oder eines Quadrates - aufweisen. Günstigerweise ist das Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben zumindest eines Zylinders in Bezug auf die Zylinderachse verdreht.
Unter Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben wird hier die im Grundriss eines Zylinders betrachtete Anordnung der Schraubenachsen der Zylinderkopfschrau- ben verstanden. Im vorliegend beschriebenen Fall liegen besagte Schraubenachsen an den Eckpunkten eines Vielecks. Unter einem in Bezug auf die Zylinderachse verdrehten Schraubenbild ist hier ein Schraubenbild zu verstehen, bei dem alle durch jeweils zwei benachbarte oder beispielsweise diametral gegenüberliegende Zylinderkopfschrauben definierte Zylinderkopfschraubenebenen (die jeweilige Zylinderkopfschraubenebene wird also durch die Schraubenachse der zugehörigen Zylinderkopfschrauben aufgespannt) zweier Zylinderkopfschrauben eines Zylinders - im Grundriss betrachtet - zur Motorlängsebene und/oder zur Motorquerebene geneigt bzw. gedreht sind. Dies steht im Kontrast zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen mit nicht verdrehten Schraubenbildern der Zylinderkopfschrauben, bei denen zumindest zwei benachbarte oder gegenüberliegende Zylinderkopfschrauben eines Zylinders eine Zylinderkopfschraubenebene aufspannen, die parallel zur Motorlängsebene oder parallel zur Motorquerebene ausgebildet ist.
Es hat sich gezeigt, dass eine hohe Flexibilität in der Anordnung der Komponenten eines Zylinders, beispielsweise der Zündeinrichtungen oder Einspritzeinrichtungen erzielt werden kann, wenn jede einem Zylinder zugeordnete Zylinderkopfschraubenebene mit der Motorlängsachse einen von Null verschiedenen Schraubenebenenwinkel einschließt. Der Verdrehwinkel des Schraubenbildes kann beispielsweise durch den kleinsten aller einem Zylinder zugeordneten Schraubenebenenwinkel definiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verdrehwinkel des Schraubenbildes zwischen etwa 5° und 45°, vorzugsweise zwischen etwa 15° und 30°, beispielsweise 23°, beträgt.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Absolutbeträge des Verdrehwinkels des Schraubenbildes und des Verdrehwinkels des Ventilbildes gleich ausgebildet sind. Im Vergleich zu einem unverdrehten Ventilbild mit konventionell angeordneten Zylinderkopfschrauben sind hier die Einlass- und Auslassventile samt dem Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben also um den gleichen Winkelbetrag - entweder gleich-, oder entgegengesetzt orientiert - um die Zylinderachse verdreht angeordnet. Der Verdrehwinkel des Ventilbildes ist dabei als Winkel zwischen einer zwischen einerseits zwei Einlassventilen und andererseits zwei Auslassventilen verlaufenden Ventil-Symmetrieebene und einer Motorlängsebene definiert.
Um insbesondere bei zumindest zwei als Einzelzylinderköpfe ausgebildeten Zylinderköpfen zweier benachbarter Zylinder eine kompakte und raumsparende Konstruktion zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Zylinderkopfschraube eines ersten Zylinderkopfes und zumindest eine Zylinderkopfschraube eines zweiten Zylinderkopfes von benachbarten Zylindern im Bereich zumindest einer zwischen den benachbarten Zylindern verlaufenden Motorquerebene ange- ordnet sind . Vorzugsweise überlappen oder -decken sich dabei die Abbi ldungen der Zylinderkopfschrauben in einer Parallel projektion auf die Motorlängsebene .
Die Zyl inderkopfschrauben sind insbesondere bei Einzelzylinderköpfen üblicherweise im Bereich von laschenartigen Anformungen des Zylinderkopfes angeordnet, welche Anform ungen den Platzbedarf des Zylinderkopfes erhöhen . Zwischen zwei Anform ungen weist der Zyl inderkopf im Allgemeinen eine geringere radiale Erstreckung auf. Der erforderl iche Bauraum kann wesentlich reduziert werden, wen n zwischen zwei benachbarten Anformungen eines Zylinders eine Anform ung eines Zylinderkopfes eines benachbarten Zyli nders positioniert wird .
In einer Variante der Erfindung beträgt der Winkel γι zwischen der Ein lassventil- Sym metrieebene und der Motorlängsebene und/oder der Winkel γ2 zwischen der Auslassventi l-Sym metrieebene und der Motorlängsebene zwischen 35° und 50°, vorzugsweise 45° . In einer weiteren Variante der Erfindung sind dabei der Winkel Yi zwischen der Einlassventil-Sym metrieebene und der Motorlängsebene und/ oder der Winkel γ2 zwischen der Auslassventil-Symmetrieebene und der Motor¬ längsebene identisch zum Verdrehwinkel α des Ventil bildes.
Die Erfindung wird i m Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch :
Fig . 1 eine Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Draufsicht;
Fig . 2 diesen Zyl inderkopf samt Venti lbetätigungseinrichtungen in ei ner
Draufsicht;
Fig . 3 eine aus zwei Zyl indern bestehende Motorbank einer erfindungs¬ gemäßen Brennkraftmaschine in einer Draufsicht;
Fig . 4 und Fig . 5 weitere Darstellungen des Zyl inderkopfs aus Fig . 1 ; und
Fig . 6 eine weitere Darstellu ng des Zylinderkopfs aus Fig . 2.
Funktionsgleiche Teile sind i n den Ausführungen und den Figuren aus Gründen der Übersichtl ichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen . Weiters sind die schematisch dargestel lten Zyl inderköpfe auf die wesentlichsten Merkmale reduziert, wobei insbesondere vor allem die Zyl inderkopfaußenkontu r, die Kontur der Ein lass- und Auslasskanäle und einlass- und auslassventilseitige Elemente der Ventilbetätigungseinrichtung dargestel lt sind .
Fig . 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Zyl inderkopf 11 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2. Die dargestel lte Lösung ist insbesondere vorteilhaft für Brennkraftmaschinen mit Zylinderinnendrücken von ca. 200 bar und darüber. Je Zylinder 1 sind zwei Einlassventile 3, 4 und zwei Auslassventile 5, 6 vorgesehen. In der Mitte zwischen den Einlass- 3, 4 und Auslassventilen 5, 6 ist eine Einsatzöffnung 16 für z.B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bzw. einen Injektor angeordnet. In der Mitte der Einsatzöffnung 16 bzw. des Kreises 8, der den Zylinderbohrungsdurchmesser bezeichnet, verläuft vertikal zur Bildebene die Zylinderachse la.
Die Einlassventile 3, 4 werden über einen gemeinsamen Einlasskanal 7 beströmt, wobei sich der Einlasskanal 7 in Richtung Zylinderachse la ungefähr im Bereich des Zylinderbohrungsdurchmessers - angedeutet durch den Kreis 8 - in zu je einem Einlassventil 3, 4 führende Einlassteilkanäle 7a, 7b aufteilt. Dabei ist in Fig. 4 ein Einlasskanaltrennungspunkt 30 dargestellt: Dabei handelt es sich in einer Projektion der Kanalverläufe in eine Ebene in bzw. parallel zu einer Zylin- derkopfdichtebene (entspricht in der Fig. 4 der Blattebene) um denjenigen Punkt im Trennungsbereich der Einlassteilkanäle 7a, 7b, der der Zylinderachse la am nächsten liegt. Trennungsbereich bedeutet hier, dass aufgrund der Querschnittsform der Kanäle kein genauer Trennungspunkt definierbar ist. Fig. 4 zeigt außerdem die Einlassventilachsen 3a, 4a, die normal zur Blattebene der Fig. 4 verlaufen und gleichzeitig die Mittelpunkte der jeweiligen Ventilöffnungen bilden.
Von jedem Auslassventil 5, 6 führt je ein Auslassteilkanal 9a, 9b aus, die sich in von der Zylinderachse la wegführender Richtung ebenfalls außerhalb des Zylinderbohrungsdurchmessers zu einem gemeinsamen Auslasskanal 9 vereinigen. In Fig. 4 ist ein Auslasskanalverbindungspunkt 31 zu erkennen : Dabei handelt es sich in einer Projektion der Kanalverläufe in eine Ebene in bzw. parallel zu einer Zylinderkopfdichtebene (entspricht in der Fig. 4 der Blattebene) um denjenigen Punkt des Verbindungsbereichs der Auslassteilkanäle 9a, 9b, der der Zylinderachse la am nächsten liegt. Auch berücksichtigt der Begriff Verbindungsbereich das querschnittsbedingte Zusammenlaufen der Auslassteilkanäle 9a, 9b. Fig. 4 zeigt außerdem die Auslassventilachsen 5a, 6a, die normal zur Blattebene der Fig. 4 verlaufen und gleichzeitig die Mittelpunkte der jeweiligen Ventilöffnungen bilden.
Einlasskanal 7 und Auslasskanal 9 führen zu einem Einlassflansch 7c bzw. Auslassflansch 9c.
In einer nicht dargestellten Variante ist auch vorgesehen, dass entweder die Einlassteilkanäle 7a, 7b oder die Auslassteilkanäle 9a, 9b nicht zusammengeführt werden, sondern zu jeweils eigenen Einlassteilflanschen und Auslassteilflanschen führen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erfolgt die Betätigung der Ventile 3, 4, 5, 6 durch einen Ventiltrieb bekannter Art über jeweils die Einlass- 3, 4 und Auslassventile 5, 6 verbindende Ventilbrücken 10a, 10b, die über Ventilfederpakete 14 und eine auf einer Kipphebelachse 12 gelagerte Kipphebelanordnung 13 - nämlich einen Einlasskipphebel 13a und einen Auslasskipphebel 13b - über Stoßstangen 15a, 15b betätigbar sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein gedrehtes Ventilbild realisiert. Das bedeutet, dass die Positionen der Einlass- 3, 4 und Auslassventile 5, 6 bzw. der zugehörigen Öffnungen im oder entgegen dem Uhrzeigersinn um die Zylinderachse la rotiert sind. Als verdrehtes Ventilbild wird ein Ventilbild bezeichnet, bei dem die Ventil-Symmetrieebene 17 mit der Motorlängsebene 2a einen Verdrehwinkel α <0 einschließt.
Als Ventil-Symmetrieebene 17 wird eine normal zur Bildebene bzw. zur mit der Bildebene zusammenfallenden Zylinderkopfdichtfläche durch den Mittelpunkt 17a des Abstands zwischen den Einlassventilen 3, 4 und den Mittelpunkt 17b des Ab- stands zwischen den Auslassventilen 5, 6 verlaufende Ebene bezeichnet.
Gegenüber einem herkömmlichen Tandem-Ventilbild, wo die Ventil-Symmetrieebene 17 parallel zu bzw. mit der Motorlängsebene 2a zusammenfallend verläuft, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ventil-Symmetrieebene 17 um einen Winkel α von ca. 35°-45°gegen die Motorlängsebene 2a geneigt. Die Verästelungen der Einlassteilkanäle 7a, 7b und Auslassteilkanäle 9a, 9b verläuft innerhalb des den Zylinderbohrungsdurchmesser darstellenden Kreises 8 zumindest annähernd parallel bzw. symmetrisch zur Ventil-Symmetrieebene 17 der Einlassventile 3, 4 bzw. Auslassventile 5, 6.
Die Einlassventil-Symmetrieebene 171 (Fig. 4) verläuft normal zur Bildebene bzw. zur mit der Bildebene zusammenfallenden Zylinderkopfdichtfläche und normal zur Verbindungsebene der Einlassventilachsen 3a, 4a (diese Verbindungsebene verläuft durch die beiden Ventilachsen) durch den Mittelpunkt 17a des AbStands zwischen den Einlassventilen 3, 4. Der Winkel γι zwischen der Einlassventil-Symmetrieebene 171 und der Motorlängsebene 2a beträgt zwischen 15° und 85°, vorzugsweise 45° - in dieser bevorzugten Variante ist er damit identisch zum Winkel α zwischen Ventil-Symmetrieebene 17 und Motorlängsebene 2a.
Die Auslassventil-Symmetrieebene 172 verläuft ebenfalls normal zur Bildebene bzw. zur mit der Bildebene zusammenfallenden Zylinderkopfdichtfläche und normal zur Verbindungsebene der Auslassventilachsen 5a, 6a (diese Verbindungsebene verläuft durch die beiden Ventilachsen) durch den Mittelpunkt 17b des AbStands zwischen den Auslassventilen 3, 4. Der Winkel γ2 zwischen der Auslass- ventil-Symmetrieebene 172 und der Motorlängsebene 2a beträgt ebenfalls zwischen 15° und 85°, vorzugsweise 45° - in dieser bevorzugten Variante ist er damit identisch zum Winkel α zwischen Ventil-Symmetrieebene 17 und Motorlängsebene 2a.
Die Einlassteilkanäle 7a, 7b und/oder die Auslassteilkanäle 9a, 9b verlaufen damit innerhalb des Zylinderbohrungsdurchmessers parallel bzw. symmetrisch zur Ventil-Symmetrieebene 17 oder jeweils zur Einlassventil- 171 oder Auslassventil- Symmetrieebene 172.
Gleichzeitig lassen sich gute Steifigkeiten des Zylinderkopfes und gute Befül- lungsverhältnisse durch optimale Einströmung realisieren, wenn folgende Verhältnisse vorliegen :
Das von einer Projektion jeweils der Einlassventilachsen 3a, 4a und des Einlass- kanaltrennungspunkts 30 und/oder der Auslassventilachsen 5a, 6a und des Aus- lasskanalverbindungspunkt 31 in die Ebene in bzw. parallel zur Zylinderkopf- dichtebene (entspricht in der Fig. 4 der Blattebene) gebildete Dreieck hat eine Fläche, die 5 bis 15 Prozent, vorzugsweise 7 Prozent der Bohrungsfläche entspricht. Bohrungsfläche bezeichnet hier die Fläche des Kreises 8, der den Zylinderbohrungsdurchmesser bezeichnet. Dabei können das einlass- und auslasssei- tig gebildete Dreieck gleiche, aber auch unterschiedliche Flächeninhalte innerhalb der angegebenen Grenzen haben.
Die nur durch die Schraubenbohrungen angedeuteten Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 sind an den Eckpunkten einer als Vieleck ausgeführten Zylinder- kopfaußenkontur 23 des Zylinderkopfes 11, im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Quadrats, im Bereich zugeordneter laschenartiger Anformungen 25, 26, 27, 28 angeordnet. Anstatt der dargestellten vier Schrauben können auch mehr Schrauben vorgesehen sein, ebenso kann das Vieleck als Rechteck, Sechseck oder anders geartetes Polygon ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß ist das im Ausführungsbeispiel als Viereck ausgebildeten Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 um die Zylinderachse la gedreht. Im vorliegenden Fall erfolgt eine Drehung des Schraubenbildes um einen Verdrehwinkel ß=23° gegen den Uhrzeigersinn, grundsätzlich kann aber je nach Bedarf eine Drehung von zwischen 15° und 30° realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen verdrehten Schraubenbild sind alle durch die Achsen 19a, 20a, 21a, 22a von jeweils zwei oder beispielsweise diametral gegenüberliegenden Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 definierte Zylinderkopf- schraubenebenen 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f zweier Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 eines Zylinders 1 - im Grundriss betrachtet - zur Motorlängsebene 2a und/oder zur Motorquerebene 2b um jeweils einen Schraubenebenenwinkel geneigt ausgebildet. Der Verdrehwinkel ß des Schraubenbildes wird durch die Abweichung von einem konventionellen unverdrehten Schraubenbild definiert, bei dem zumindest eine Zyiinderkopfschraubenebene 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f parallel zur Motorlängsebene 2a oder zur Motorquerebene 2b ausgebildet ist. Bei einem in Bezug auf die Zylinderachse la punktsymmetrischen Schraubenbild wird der Verdrehwinkel ß des Schraubenbildes durch den kleinsten aller einem Zylinder 1 zugeordneten Schraubenebenenwinkel definiert. In einer für andere Schraubenbilder gültigen Variante wird der Verdrehwinkel ß durch den Schraubenebenenwinkel zwischen den zwei Zylinderkopfschrauben definiert, die einander hinsichtlich Zylinderachse la gegenüber liegen und dabei jeweils der Motorlängsebene 2a am nächsten sind. In der Darstellung von Fig. 1 würde das also die Zylinderkopfschraube 20 links unten und die Zylinderkopfschraube 22 rechts oben betreffen - "links unten" und "rechts oben" dabei immer hinsichtlich der Darstellung in Fig. 1.
Dabei sind gemäß einer weiteren, in Fig. 5 dargestellten Variante folgende Verhältnisse von Relevanz:
Bei gleichverteiltem Zylinderkopfschraubenbild ergibt sich für einen durch die Mittelpunkte aller Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 (bzw. deren Achsen 19a, 20a, 21a, 22a) verlaufenden Kreis mit Mittelpunkt Zylinderachse la ein Zylinder- kopfschraubenradius 32. Für optimale Festigkeit des Zylinderkopfes beträgt dieser Zylinderkopfschraubenradius 32 zwischen 60 Prozent und 95 Prozent, vorzugsweise 78 Prozent des Zylinderbohrungsdurchmessers 33 (also des Durchmessers des Kreises 8). Der Zylinderkopfschraubenabstand 34 zwischen einander direkt beabstandeten Zylinderkopfschrauben beträgt dann im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und Fig. 5 mit vier Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 zwischen 100 Prozent und 120 Prozent, vorzugsweise 111 Prozent des Zylinderbohrungsdurchmessers 33. Bei einer nicht dargestellten Version mit sechs Zylinderkopfschrauben beträgt der Zylinderkopfschraubenabstand zwischen einander beabstandeten Schrauben zwischen 70 Prozent und 90 Prozent, vorzugsweise 78 Prozent des Zylinderbohrungsdurchmessers.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind Ventilbild und Zylinderkopfschrauben um denselben Winkel um die Zylinderachse la gedreht, bzw. um denselben Absolutbetrag, aber in Gegenrichtung.
Aufgrund der Drehung des Vielecks, an dessen Ecken die Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 angeordnet sind, lässt sich eine Reihe von Vorteilen umsetzen. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen kann der Verlauf des Einlasskanals 7, der Einlassteilkanäle 7a, 7a bzw. des Auslasskanals 9 und der Auslassteilkanäle 7a, 7a flexibler gestaltet werden. Einerseits lässt sich dadurch der Drall besser adaptieren, andererseits ergibt sich insbesondere durch die dadurch ermöglichte Verästelung mit breiterem Abstand zwischen den Teilkanälen eine Zylinderkopfstruktur mit größerer Festigkeit umsetzen, da im breiteren Abstand zusätzliches Material vergossen werden kann. Außerdem ergibt sich eine maximale Füllung des Zylinders durch bestmögliche Einströmung.
Durch die Verdrehung lassen sich die Kanalverläufe - hier speziell des Auslasskanals 9 - aus dem Wirkbereich des Ventiltriebs verschieben, wodurch ein einfacherer Ventiltrieb zum Einsatz kommen kann. Ähnlich einem Standardventilbild wie dem eingangs erwähnten Tandem-Ventilbild können einachsige Ausführungen mit geraden Kipphebeln verwendet werden. Fig. 6 zeigt eine derartige Ausführung, wo der Winkel der Längsachsen der Einlass- 13a und Auslasskipphebel 13b dargestellt ist. Der Winkel δ zwischen der Einlasskipphebellängsachse 130a und der Motorlängsebene 2a und der Winkel ε zwischen der Auslasskipphebelachse 130b und der Motorlängsebene 2a beträgt dabei jeweils zwischen 65° und 115°, vorzugsweise 80°. Die Winkel können dabei gleich, aber auch unterschiedlich innerhalb der angegebenen Bereiche ausgeführt sein.
Damit ist eine bessere Positionierung des Ventiltriebs möglich, insbesondere bei parallelem Verlaufen der Nockenwelle (nicht dargestellt) zur Motorlängsebene 2a. Es ergeben sich günstige Übersetzungen bzw. Hebelanordnungen des Ventiltriebs und Vorteile im Packaging. Auf aufwändige, teure gewinkelte Hebellösungen kann verzichtet werden.
Aufgrund der Verdrehung der Position der Zylinderkopfschrauben 19, 20, 21, 22 und flexiblere Kanalführung ist im Zylinderbock auch mehr Platz für Kühlungsvorrichtungen, da Kühlmantelkerne mit dickeren Wandstärken ausgeführt werden können, was zu höherem Kühlmittelmassenstrom und entsprechend besserer Kühlung führt. Der zusätzliche Platz lässt sich auch für die Anordnung von Mess- sensorik nutzen.
Ein weiterer Vorteil ist in Fig. 3 erkennbar: Hier sind ein erster 1' und ein zweiter Zylinder 1" sowie ein erster und ein zweiter Zylinderkopf 11', 11" einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2 dargestellt, wobei natürlich noch weitere, benachbarte Zylinder vorhanden sein können. Die Zylinderköpfe 11', 11" sind im Beispiel als Einzelzylinderköpfe ausgebildet.
Dabei ist eine Zylinderkopfschraube 20' des ersten Zylinderkopfes 11' und eine Zylinderkopfsch raube 22" des zweiten Zylinderkopfes 11" der benachbarten Zylindern 1', 1" im Bereich einer zwischen den benachbarten Zylindern verlaufenden Motorquerebene 2c so angeordnet, dass sich die Abbildungen der Zylinder- kopfschrauben 20', 22" in einer Parallelprojektion auf die Motorlängsebene 2a überlappen oder überdecken.
Aufgrund der um die jeweilige Zylinderachse la', la" gedreht angeordneten Zylinderkopfschrauben 19', 20', 21', 23'; 19", 20", 21", 22" der Zylinderköpfe 11', 11" können die benachbarten Zylinder 1', 1" näher aneinander gerückt werden, wodurch die Baulänge der resultierenden Motorbank reduziert wird. Gegenüber herkömmlichen Anordnungen ergibt sich also eine kompaktere Bauform, die dadurch auch geringere Materialkosten und geringeres Gewicht bewirkt.
Eine besonders günstige Ausführung ergibt sich beispielsweise dann, wenn die Ventil-Symmetrieebene 17 um einen Winkel α von 35°-50°, vorzugsweise 45° gegen die Motorlängsebene 2a verdreht ist und wenn das Zylinderkopfschrau- benvieleck um einen Verdrehwinkel ß von 15°-35°, vorzugsweise 25° gegen die Motorlängsebene 2a verdreht ist.
Günstigerweise beträgt außerdem zusammengeführten Kanalästen der Flächeninhalt eines Dreiecks bestehend aus einer Projektion der Einlassventilachsen 3a, 4a und des Einiasskanaitrennungspunkts 30 und/oder der Auslassventilachsen 5a, 6a und des Auslasskanalverbindungspunkt 31 in die Ebene in bzw. parallel zur Zylinderkopfdichtebene (entspricht in der Fig. 4 der Blattebene) zwischen 5 Prozent und 15 Prozent, vorzugsweise 7 Prozent der Bohrungsfläche.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Brennkraftmaschine (2) mit zumindest einem Zylinder (1, 1', 1") mit zumindest einem über mehrere Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22, 19', 20', 21', 22'; 19", 20", 21", 22") pro Zylinder (1, 1', 1") mit einem Zylindergehäuse verbundenen Zylinderkopf (11, 11', 11"), wobei pro Zylinder (1, 1', 1") zwei Einlassventile (3, 4) und zwei Auslassventile (5, 6) angeordnet sind, welche in Bezug zu einer Motorlängsebene (2a) ein verdrehtes Ventilbild aufweisen, wobei die Schraubenachsen (19a, 20a, 21a, 22) aller einem Zylinder (1, 1', 1") zugeordneten Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22; 19', 20', 21', 22', 19", 20", 21", 22") miteinander parallel zur Zylinderachse (la) angeordnete Zylinderkopfschraubenebenen (24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f) aufspannen, dadurch gekennzeichnet, dass alle einem Zylinder (1, 1', 1") zugeordneten Zylinderkopfschraubenebenen (24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f) sowohl zur Motorlängsebene (2a), als auch zu einer auf die Motorlängsebene (2a) normal stehenden Motorquerebene (2b, 2c) geneigt sind.
2. Brennkraftmaschine (2) nach Anspruch 1, wobei ein Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22; 19', 20', 21', 22'; 19", 20", 21", 22") zumindest eines Zylinders (11, 11', 11") - im Grundriss betrachtet - in der Form eines Vieleckes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubenbild der Zylinderkopfschrauben (19, 20, 21, 22, 19', 20', 21', 22', 19", 20", 21", 22") zumindest eines Zylinders (1, 1', 1") in Bezug auf die Zylinderachse (la) verdreht ist.
3. Brennkraftmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede einem Zylinder (1, 1', 1") zugeordnete Zylinderkopfschrau- benebene (24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f) mit der Motorlängsachse (2a) einen von Null unterschiedlichen Schraubenebenenwinkel einschließt.
4. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel (ß) des Schraubenbildes zwischen etwa 5° und 45°, vorzugsweise zwischen etwa 15° und 30° beträgt.
5. Brennkraftmaschine (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass, der Verdrehwinkel (ß) des Schraubenbildes durch den kleinsten aller einem Zylinder (1, 1', 1") zugeordneten Schraubenebenenwinkel definiert ist.
6. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel (ß) des Schraubenbildes und der Verdrehwinkel (α) des Ventilbildes ihrem Absolutbetrag nach gleich ausgebildet sind.
7. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zumindest zwei als Einzelzylinderköpfe ausgebildeten Zylinderköpfen (11', 11") zweier benachbarter Zylinder ( , 1"), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zylinderkopfschraube (20')eines ersten Zylinderkopfes (11') und zumindest eine Zylinderkopfschraube (22") eines zweiten Zylinderkopfes (11") von benachbarten Zylindern ( , 1") im Bereich zumindest einer zwischen den benachbarten Zylindern ( , 1") verlaufenden Motorquerebene (2c) angeordnet sind.
8. Brennkraftmaschine (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abbildungen der Zylinderkopfschrauben (20', 22") in einer Parallelprojektion auf die Motorlängsebene (2a) überlappen oder überdecken.
9. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zylinderkopfschraube (19', 20', 21', 23'; 19", 20", 21", 22") in einer laschenartigen Anformung (25', 26', 27', 28'; 25", 26", 27", 28") des Zylinderkopfes (11', 11") angeordnet ist und zwischen zwei benachbarten Anformungen (26', 27'; 25", 28") zumindest eines Zylinderkopfes (11', 11") eine Anformung (28"; 26') eines benachbart angeordneten Zylinderkopfes (11', 11") positioniert wird.
10. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel (a) des Ventilbildes zwischen 35° und 50°, vorzugsweise 45° beträgt.
11. Brennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γι) zwischen der Einlassventil-Symmetrieebene (171) und der Motorlängsebene (2a) und/oder der Winkel (γ2) zwischen der Auslassventil-Symmetrieebene (172) und der Motorlängsebene (2a) zwischen 35° und 50°, vorzugsweise 45° beträgt.
12. Brennkraftmaschine (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γι) zwischen der Einlassventil-Symmetrieebene (171) und der Motorlängsebene (2a) und/oder der Winkel (γ2) zwischen der Auslassventil-Symmetrieebene (172) und der Motorlängsebene (2a) identisch sind zum Verdrehwinkel (a) des Ventilbildes.
13. Brennkraftmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt eines Dreiecks bestehend aus einer Projektion der Einlassventilachsen (3a, 4a) und eines Einlasska- naltrennungspunkts (30) und/oder der Auslassventilachsen (5a, 6a) und eines Auslasskanalverbindungspunkt (31) in die Ebene in bzw. parallel zu einer Zylinderkopfdichtebene zwischen 5 Prozent und 15 Prozent, vorzugsweise 7 Prozent der Bohrungsfläche beträgt.
2016 03 14
Fu
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019019769A (ja) * 2017-07-19 2019-02-07 スズキ株式会社 エンジン及び自動二輪車

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1800774A1 (de) * 1968-10-03 1970-06-25 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Einrichtung an fluessigkeitsgekuehlten Zylinderdeckeln von Brennkraftmaschinen
DE2234642A1 (de) 1971-08-03 1973-02-15 List Hans Brennkraftmaschine mit je zwei einlass- und auslassventilen
JPS5710746A (en) * 1980-06-25 1982-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Internal combustion engine cylinder head
JPS58180349U (ja) * 1982-05-28 1983-12-02 株式会社小松製作所 デイ−ゼルエンジン用シリンダヘツド構造
JPS60162241U (ja) * 1984-04-06 1985-10-28 ヤンマーディーゼル株式会社 シリンダヘツド構造
DE3710453A1 (de) 1987-03-30 1988-10-13 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Mehrfachzylinderkopf fuer eine diesel-brennkraftmaschine
DE4343556A1 (de) * 1992-12-23 1994-06-30 Saab Scania Ab Zylinderkopf für Verbrennungsmotor
DE19735183A1 (de) 1997-08-14 1999-02-18 Deutz Ag Vierventil-Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1800774A1 (de) * 1968-10-03 1970-06-25 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Einrichtung an fluessigkeitsgekuehlten Zylinderdeckeln von Brennkraftmaschinen
DE2234642A1 (de) 1971-08-03 1973-02-15 List Hans Brennkraftmaschine mit je zwei einlass- und auslassventilen
JPS5710746A (en) * 1980-06-25 1982-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Internal combustion engine cylinder head
JPS58180349U (ja) * 1982-05-28 1983-12-02 株式会社小松製作所 デイ−ゼルエンジン用シリンダヘツド構造
JPS60162241U (ja) * 1984-04-06 1985-10-28 ヤンマーディーゼル株式会社 シリンダヘツド構造
DE3710453A1 (de) 1987-03-30 1988-10-13 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Mehrfachzylinderkopf fuer eine diesel-brennkraftmaschine
DE4343556A1 (de) * 1992-12-23 1994-06-30 Saab Scania Ab Zylinderkopf für Verbrennungsmotor
DE19735183A1 (de) 1997-08-14 1999-02-18 Deutz Ag Vierventil-Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019019769A (ja) * 2017-07-19 2019-02-07 スズキ株式会社 エンジン及び自動二輪車

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