DD143289A1 - Zylinderkopf fuer viertakt-brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf den Zylinderkopf einer Viertakt“Brennkraftmaschine, dessen Einlaßkanal als Drallkanal ausgebildet ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Drehgeschwindigkeit der Ladung im Zylinder ohne Füllungsverluste bzw. die Füllung ohne Reduzierung der Drehgeschwindigkeit zu erhöhen. Dies erfolgt durch Abzweigung eines Teilkanals vom Haupteinlaßkanal innerhalb des Zylinderkopfes vor der Ventilkammer und Vereinigung mit dem Hauptkanal wenig oberhalb des Ventilspaltes des Einlaßventiles und zwar so, daß die Drehbewegung der Ladung gefördert wird. Die Erfindung ist wirtschaftlich sowohl für Ottoals auch für Dieselmotoren anwendbar.

Description

Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen

Gebiet der Technik i

Die Erfindung bezieht sich auf den Zylinderkopf von Viertakt-Brennkraftmaschinen mit mindestens einem außerhalb der. Zylinderachse angeordneten Einlaßventil und mindestens einem Einlaßkanal, der vorzugsweise überwiegend senkrecht zur Zylinderachse verläuft und so ausgebildet ist, daß im Arbeitszylinder eine Drehbewegung der Ladung um die Zylinderachse hervorgerufen wird·

Sowohl für Brennkraftmaschinen mit Luftverdichtung als auch für solche mit Gemischverdichtung strebt man zwecks Verbesserung der Gemischbildung oder Verbrennung eine möglichst hohe Drehgeschwindigkeit der Ladung im Zylinder an· Mit den bisher bekannten Mitteln konnte dieses Ziel nur zum Teil praktisch verwirklicht werden, weil die Mittel zur Erzeugung einer hohen Drehgeschwindigkeit gleichzeitig zu einer Verringerung der Zylinderfüllung führen·

Bei der Auslegung einer Brennkraftmaschine mußte daher stets ein Kompromiß zwischen optimaler Zylinderfüllung und optirmaler Drehgeschwindigkeit gesucht werden, wobei meist zugunsten einer hohen Füllung auf eine wünschenswert höhere Drehgeschwindigkeit verzichtet werden mußte·

Die Erfindung bezweckt daher, entweder bei gleichbleibender Zylinderfüllung die Drehgeschwindigkeit der Ladung im Zylinder oder bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit die Zylinderfüllung bedeutend zu erhöhen,.

Bei einem üblicherweise mit Drallkanal bezeichneten Einlaßkanal schließt sich an den im wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Kanalabschnitt im Bereich und oberhalb des Einlaßventils eine Ventilkammer an, die infolge ihrer um die Ventilachse herumführenden Spiralform der Ladung

einen Drall erteilt. Dieser Drall füiirt zu.einer Drehbewegung der Ladung im Zylinder. Mit Rücksicht auf eine hohe Drehgeschwindigkeit muß angestrebt werden, daß die Ladung den Ventilspalt vor allem in dem Bereich passiert, der _an der der Zylinderwand nächstgelegenen Stelle beginnt und danach in Drehrichtung der Ladung verlauftV

Bei diesen Drallkanälen erfolgt die wesentlichste Drosselung der Strömung, die zu einer Verringerung der Zylinderfüllung führt, in dem Bereich, wo der Kanal in die Ventilkammer ein-, tritt,

Wesen der Erfindung: ·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Durchströmquerschnitt eines Einlaßkanals kurz vor und im Bereich der Ventilkammer zu vergrößern und die Drehgeschwindigkeit der Ladung günstig zu beeinflussen·

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Einlaßkanal, vorzugsweise vor seinem Eintritt in die Ventilkammer, ein Teilkanal abgezweigt ist, der wenig oberhalb des Ventilspaltes im Sinne einer gleichgerichteten Strömung mit dem Hauptkanal vereinigt ist.

Aus den DT-PS 1038 832 und 1053 862 ist zwar die Aufteilung in zwei Teilströme bereits bekannt, jedoch wird in beiden 3?ällen eine völlig andere, zum Te^.1 der Erfindung direkt entgegenstehende Wirkung angestrebt. Die Führung des Teilstromes erfolgt in anderer Form und nicht zwangsweise»

Entsprechend der Erfindung ist der Teilkanal, der schräg in Richtung auf den Zylinderkopfboden verläuft, zunächst in Richtung auf die dem Hauptkanal gegenüberliegende Seite der Ventil« achse geführt und tangential mit dem Hauptkanal wenig oberhalb des Ventilspaltes vereinigt«

Der Teilkanal kann unmittelbar vor der Ventilkammer oder "bereits am Beginn des Einlaßkanals abgezweigt sein· Es ist auch möglich, den Teilkanal von vornherein als gesonderten Kanal auszubilden. '

Die Vereinigung des Teilkanals und de3 Hauptkanals oberhalb des Ventilspalts erfolgt gemäß der Erfindung in der horizontalen Ebene auf der dem Einlaßkanal zugewandten Seite und zwar so, daß die Drehbewegung der im Hauptkanal strömenden Ladung gefördert wird·

Die wesentlichsten Wirkungen der Erfindung bestehen darin, daß, in Abhängigkeit* vom vorhandenen Bauraum, ein bis zu 25 % größerer Querschnitt im Einlaßsystem zu verwirklichen ist, so daß die Zylinderfüllung verbessert wird, und daß die Drehbewegung der Ladung im Arbeitszylinder gefördert wird»

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Teilkanal mit folgenden Bemessungskriterien auszuführen:

a) der Querschnitt beträgt 5 bis 20 % des Querschnitts des Hauptkanals an der Stelle des Eintritts in die Ventilkammer,

b) der Neigungswinkel des mittleren Stromfadens des Teilkanals im ventilnahen Bereich beträgt 10 bis 45°,

c) die Vereinigung mit dem Hauptkanal erfolgt, ausgehend von der der Zylinderwand nahesten Stelle des Ventilspaltes, im Bereich von 200 bis 270°·

Bei einer derartigen Verwirklichung der Erfindung ergibt sich eine hohe Drehgeschwindigkeit der Ladung im Zylinder, wobei die Zylinderfüllung praktisch nicht beeinträchtigt wird'·

Ausführungsbeispiele$

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert ?/erden·

Es zeigen:

Fig· 1: Einen Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß Linie B-B der Fig. 2,

Fig. 2: Einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach Linie A-A der Fig. 1,

Fig· 3' Die Seitenansicht des Einlaßkanalmodells eines Zylinderkopfes nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4» Die Draufsicht des Einlaßkanalmodells nach Fig. 3,

Fig. 5: Einen Schnitt durch den Zylinderkopf gemäß " Linie B-B der Fig. 6,

Fig'i Si Einen Schnitt durch den Zylinderkopf nach Linie . A-A der Fig."5,

Fig* 7* Die Seitenansicht des Einlaßkanalmodells eines Zylinderkopfes nach Fig. 5 und 6,

Fig. 8s Die Draufsicht des Einlaßkanalmodells nach Fig. 7«,

In den iig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, während Fig· 5 "bis 8 eine weitere Möglichkeit zeigen«

Der Zylinderkopf 1 der Fig. 1 und Fig. 2 besitzt einen Einlaßkanal 2, der als Drallkanal ausgebildet zu einer Ventilkammer 3 führt. Der Einlaßkanal 1 wird, wie besonders aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, in einen Hauptkanal 4 und einen Teilkanal 5 unterteilt, wobei die Abzweigung des Teilkanals 5 unmittelbar nach Eintritt der Ansaugluft in den Zylinderkopf 1 erfolgt. In Fig. 2 ist die Lage der Ventilachse 6 eines nicht dargestellten Einlaßventils zur Zylinderbohrung 7 dargestellt'·

Die Fig. 1 bis 4 zeigen, daß der Teilkanal 5 überwiegend auf der dem Hauptkanal 4 gegenüberliegenden Seite der Ventilachse verläuft und erst wenig oberhalb des Ventilspaltes 8 mit dem Eauptkanal 4 vereinigt ist, wobei er im ventilnahen Bereich

unter einem Winkelt zum Boden des Zylinderkopfes 1 geneigt verläuft·

Aus Pig· 4 ist ersichtlich, daß der Teilkanal 5 so in den Hauptkanal 4 einmündet, daß die Drehbewegung der in den Zylinder einströmenden Luft gefördert wird* Im gezeigten Beispiel erfolgt die Vereinigung bei ca, 235°·

In dem in Fig. 5 bis Fig» 8 dargestellten Beispiel erfolgt, die Abzweigung des Teilkanals 5 vom Hauptkanal 4 erst unmittelbar vor dessen Eintritt in die Ventilkammer 3 und· zwar bevorzugt im oberen, dem Boden des Zylinderkopfes 1 abgewandten Teil des Einlaßkanals 2· Daraus ergibt sich lediglich·.· eine etwas geänderte räumliche Führung, während die erfindungsgemäßen Kriterien für die Lage des mittleren Stromfadens des Teilkanals 5 im ventilnahen Bereich sowie für die Vereinigung mit dem Hauptkanal 4 wenig oberhalb des Ventilspaltes 8 beibehalten werden·

Durch die Anwendung der Erfindung ergibt sich eine günstige Beeinflussung des Geschwindigkeitsbildes am Ventilspalt, so daß bei größtmöglicher Füllung die Drehbewegung der Ladung im Zylinder oder die Füllung bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Ladung erhöht werden können·

Claims (3)

-e- 1 Patentanspruch :

1· Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen mit mindestens einem außerhalb der Zylinderachse angeordnetem Einlaßventil und mindestens einem Einlaßkanal, der vorzugsweise überwiegend senkrecht zur Zylinderachse verläuft und so ausgebildet ist, daß im Arbeitszylinder eine Drehbewegung der Ladung um die Zylinderachse hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Einlaßkanal (2), vorzugsweise vor seinem Eintritt in die Ventilkammer (3), ein Teilkanal (5) abgezweigt ist, der wenig.oberhalb des Ventilspaltes (8) im Sinne einer gleichgerichteten Strömung mit dem Hauptkanal (4) vereinigt istv

2· Zylinderkopf nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkanal (5) überwiegend auf der dem Hauptkanal (4) gegenüberliegenden Seite der Ventilachse (6) geführt ist·

3· Zylinderkopf nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Stromfaden des Teilkanals (5) im ventilnahen Bereich schräg zum Boden des Zylinderkopfes (1), vorzugsweise

geführt istv

vorzugsweise mit einem Winkel (oC) von 10 bis 45°, aus4, Zylinderkopf nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkanal (5) tangential einmündend und zwar - ausgehend von der der Zylinderwand nahesten Stelle des Ventilspaltes (8) - im Bereich von 200 - 270° mit dem Hauptkanal (4) vereinigt ist"·