DE2017877A1

DE2017877A1 - Zylinderkopf

Info

Publication number: DE2017877A1
Application number: DE19702017877
Authority: DE
Inventors: Andreas; Schier Karl Ing.; Skatsche Othmar Dipl.-Ing.; Thien Gerhard Dipl.-Ing.; Graz Scheiterlein (Österreich). P F02p 3-28
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-07
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1970-11-12
Also published as: DE2017877B2; JPS5545740B1; FR2047395A5; AT297408B

Description

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Dipl.Ing,Dr.Dr.ii.c.Hans LIST,Graz (Österreich) Zylinderkopf

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine.-Brennkraftmaschine mit zwei hängend angeordneten, separate Einlaßkanäle aufweisenden Einlaßventilen je Zylinder.

Bei Mehrventil-irennkraltmaschinen bereitet die Unterbringung der beiden Einlaiikanäle wegen der durch die Ventile selbst, sowie durch Schraubenbutzen, Stoßstangendurchtritte- usw. beengten räumlichen Verhältnisse meist erhebliche Schwierigkeiten, sodaß in der Mshrzanl der Fälle die strömungstechnisch günstigste Kanalform nicht angewandt werden kann.

Besonders deutlich tritt dieser Wachteil bei Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen in Erscheinung, deren Einlaßkanäle zwecKS Erzeugung eines Eintrittsdralles der in den Zylinder einströmenden Verbrennungsluft als Spiralkanäle ausgebildet sind, da Spiralkanäle wesentlich mehr Bauraum als Schrägkanäle beanspruchen. Zur Unterbringung der erforderlichen Kanalquerschnitte ist dann vielfach eine Vergrößerung der Kanalhöhen und damit üer Bauhöhe des gesamten Zylinderkopfes erforderlich« ' ·

Bei der Auslegung der Einläßkanäle einer Mehrventil-Brennkraftmaschine muß außerdem auf die speziellen Erfordernisse des gemeinsamen Antrieben der gleicharti_oun Ventile besonders Rücksicht genommen v/ercien. Diese einander zum Teil entgegenstehenden l^|lor de rung u η können in der iiegel nur annäherungs-

weise erfüllt werden. Dies 1st beispielsweise bei einer bekannten Vierventil-Brennkraftmaschine der Fall, deren gleichartige Ventilpaare parallel zur .Kurbelwellenachse angeordnet sind. Der Antrieb der Ventile erfolgt bei dieser Maschine

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durch ubereinanderliegende Gabelhebel, wobei sich fur den Hebel für das außenliegende Ventilpaar eine beträchtliche · Länge ergibt. Durch die verminderte Steifigkeit dieses Hebels werden aber die Ventilöffnungszeiten ungünstig beeinflußt. Ebenso ergibt sich eine beträchtliche Vergrößerung der Bauhöhe des. Zylinderkopfes. . .

Bei einer anderen bekannten Vierventil-Brennkraftmaschine sind die Einlaß- und Auslaßventilpaare jeweils senkrecht zur Kurbelwellenachse angeordnet. Diese Ausführung ermöglicht zwar eine einfache Betätigung jeweils zweier Ventile über eine Brücke, für die Auslegung der Gaswechselkanäle ergeben sich jedoch durch die Hintereinander - Anordnung der Ventile in Strömungsrichtung sehr ungünstige Verhältnisse. So ist die Unterbringung von Drall erzeugenden Kanälen sehr erschwert und bei der üblichen Anordnung der Einlaßöffnung an der Seite des Zylinderkopfes ist die Anordnung zweier schraubenförmiger Drallkanäle überhaupt nicht möglich.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Macnteile der bekannten Zylinderkopfkonstruktionen für Mehrventil-Brenn_ kraftmaschinen vermieden und soll ein-Zylinderkopf geschaffen werden, der sowohl eine strömungsgünstige Gestaltung der Kanäle als auch eine einfache und zweckmäßige Ausbildung des Ventilantriebes zuläßt. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Achsen jedes Einlaßventilpaares in einer mit der Kurbelwellenachse einen Winnie! von etwa 45° einschließenden Ebene liegen, und daß die vorzugsweise als Spiralkanäle ■ ausgebildeten Einlaßkanäle von einem entlang einer Zylinderkopf-Seitenwand sich erstreckenden gemeinsamen Aufr^hmerraum ausgehen. Durch diese Ausführung ergeben sich kurze Einlaßkanäle mit vermindertem Strq_ mungswiderstand, welche Knicke und Umkehrstellen vermeiden und denen auf Grund der günsti-■■---gen Raumausnutzung relativ große Querschnitte gegeben werden'-'ⁱⁱ können. Die Einlaßkanäle können ohne weiteres in gleicher ·^:;° ' '^Λ Länge und gegebenenfalls auch übereinstimmender Form, vor ^:'^:-

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allem aber auch als Spiralkanäle ausgeführt werden, wobei aber auch die Möglichkeit besteht, durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung der Drallkanalzunge den beiden Kanälen verschiedene Drailzahlen zu erteilen, um besondere Erfordernisse des jeweiligen Verbrennungsverfahrens berücksichtigen zu können.

Die vorgesehene Schrägstellung der' Ventilpaare in Bezug auf die Kurbelwellenachse erlaubt außerdem eine sehr einfache und vorteilhafte Konstruktion des Ventilantriebes, wobei jeweils ein VGntilpaar über eine Brücke von einem verhältnismäßig kurzen Kipphebel betätigt vferden kann. Zugleich ergibt sich durch die Anordnung sämtlicher Kipphebel in ein und der selben Höhenlage eine Verringerung an Bauhöhe gegenüber bekannten Ausführungen mit übereinander _&reifenden Gabelhebeln.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verläuft zumindest das erste, vom Aufnehmerraum ausgehende Teilstück der Einlaßkanäle etwa tangential zur Innenwand des zugehörigen Zylinders. Auf diese Weise ergeben sich sowohl bei Spiralkanälen als auch "' bei Schrägkanälen verkürzte, besonders verlustarme Kanalformen.

Bei Zylinderkopfausführungen, deren Einlaß- und Auslaßventile von den Zylinderkopf einlaßseitig durchsetzenden Stoßstangen über Kipphebel paarweise betätigt sind, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß jeweils ein Einlaßkanal quer zum Aufnehmerraum verlaufend neben den Durchtrittsstellen der Stoßstangen und der andere Einlaßkanal längs verlaufend zwischen den Stoßstangendurchtritten und der Zylindermitte angeordnet ist.- Damit wird der ±>auraum zwischen den Stoßstangendurchtritten und dem Ventilbereich für die Unterbringung des zweiten Einlaßkanales ausgenützt, ohne, daß der Abstand der Stoßstangen von der Zylindermitte und damit die Kipphebellänge vergrößert werden muß. Dar erstgenannte Einlaßkanal findest hingegen ohne weiters zwischen den Durchtrittstellen der Stoßstangen und der benachbarten Zylinderkopfschraube Platz, wobei die im allgemeinen gebräuchliche regelmäßige Verteilung der Zylinderkopfschrauben beibehalten werden kann.

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Bei Zylinderköpfen mit auslaßseitig angeordneten Stoßstangen und wenigstens einem diesen gegenüberliegend angeordneten den Zylinderkopf durchsetzenden bchraubenbutzen für eine oder zwei Zylinderkopf-Befestigungsschrauben empfiehlt es sich, gemäß der Erfindung jeweils einen Einlaßkanal quer zum Aufnehmerraum verlaufend neben dem bzw. den Schraubenbutzen und den anderen Einlaßkanal längs verlaufend zwischen dem bzw. den Schraubenbutzen und der Zylindermitte anzuordnen. Bei Vorhandensein nur eines einzigen Schraubenbutzens an der den Stoßstangen gegenüberliegenden Stelle des Zylinderkopfes, einer Ausführung, die in der Regel bei Anordnung von· insgesamt sechs Zylinderkopfschrauben je Zylinder vorgesehen ist, steht dann die gesamte Breite zwischen diesem und den benachbarten Schraubenbutzen für den Durchtritt der Einlaßkanäle zur Verfügung, sodaß bei gleicher Kanalhöhe größere Einlaßquerschnitte verwirklicht werden können, ■

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Pig. 1 einen Horizontalschnitt des Einzel-Zylinderkopfes einer Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung, I¹Ig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Pig. 3 einen teilweisen Horizontalschnitt eines über mehrere Zylinder sich erstreckenden Zylinderkopfes einer inehrzylindrigen Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung,-Fig* 4 einen Horizontalschnitt einer anderen Ausführungsform eines Einzelzylinderkopfes einer Vierventil-Brennkraftmaschine nach der Erfindung und Fig. 5 eine Ansicht des Zylinderkopfes nach Fig. 4, von der Einlaßseite gesehen.

Der Zylinderkopf 1 in Fig. 1 und 2 enthält zwei hängend angeordnete Einlaßventile 2 und zwei ebensolche Auslaßventile 3. Die Achsen der Einlaßventile 2 sowie auch'der Auslaßventile

3 liegen jeweils in einer Ebene, welche mit der Kurbelwellenachse einen Winkel von 45° einschließt, Die Verbrennungsluft wird den beiden Einlaßventilen 2 über getrennte Einlaßkanäl©

4 und 4' zugeführt, welche als drallerzeugende ßpiralkanälQ

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ausgebildet sind und von einem gemeinsamen, längs der einen -Zylinderkopf »Seitenwand' "5 sich, erstreckenden Aufnehmer raum 6 ausgehen und deren erster, langgestreckter Abschnitt annähernd tangential zu der mit 7 bezeichneten Kontur der Innenwand des zugehörigen Zylinders' verläuft. Die Eintrittskante der beiden Einlaßkanäle 4 und 4' ist mit 8 bzw. mit 8' bezeichnet.

Die von den Auslaßventilen 3 ausgehenden, separaten Auslaßkanäle .9 und 9' münden an der dem Aufnehmerraum 6 gegenüberliegenden Seitenwand 10 des Zylinderkopfes 1.

Der Zylinderkopf weist 6 in regelmäßiger Anordnung um die. Zylinderachse 11 verteilte durchgehende 'Schraubenbutzen 12 für die-Aufnahme der nicht dargestellten Zylinderköpf-BefestigungB-sehrauben auf. Die Durchtrittsstellen 13 der beiden Stoßstangen 14 zur Betätigung der Ventile 2 und 3 befinden sich beidseits des an der Seite des Aufnehnierraumes 6 angeordneten Schraubenbutzens 12, Während der eine Einlaßkanal 4 seitlich •neben den Durchtrittstellen 13 der Stoßstangen 14 vorbeigeführt ist, verläuft der andere Einlaßkanal 4' im Bereich zwischen den Durchtrittstellen 13 bzw. dem dazwischen liegenden Schraubenbutzen 12 und der Zylindermitte, sodaß der. verfügbare Bauraum für die beiden Einlaßkanäle optimal ausgenützt ist.

Die vorgesehene Anordnung der Ventile 2 und 3 erlaubt es, diese jeweils paarweise über eine Ventilbrücke 15 (in, Pig..2 für die Auslaßventile 3 dargestellt) mittels eines einfachen, relativ kurzen Kipphebels 16 zu betätigen. Die Kipphebel 16.. v. beider Ventilpaare können daher in der gleichen Höhenlage auf einer gemeinsamen Kipphebelwelle 17 gelagert werden., so daß sich eine gegenüber Ventilantrieben mittels Gabelhebeln wesentlich verringerte Bauhöhe des Zylinderkopfes ergibt.

Die Erfindung ermöglicht somit einerseits die Anordnung kurzer,etrömungsgünstiger Einlaßkanäle mit relativ großem Querschnitt, die, wie gezeigt, in Ventilnähe als Spiralkar41e_Λ. ausgebildet werden können, und schafft anderseits, günstige,..·

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Voraussetzungen für die Auslegung des Ventilantriebes.

Aus Fig. 3 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens "bei einem sich über mehrere Zylinder erstreckenden Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der Vierventil-Bauart ersichtlich. In diesem Fall erstreckt sich der Aufnehnierraum 6 über die gesamte Länge einer Zylinderkopf-Längswand 18. Im Bereich zwischen den Stoßstangendurchtritten 13 benachbarter Zylinder ist der Aufnehmerraum 6 zu einer nach innen vorspringenden Kammer erweitert, von der der Einlaßkanal 4¹ des einen Zylinders und der Einlaßkanal 4 des benachbarten Zylinders ausgehen. Durch senkrecht zur Richtung der Einlaßkanäle verlaufende Eintrittskanten 8 bzw. 8¹ ergibt sich eine weitere Verkürzung der Kanäle 4 und 4w und somit noch günstigere Strömungsverhältnisse als bei der Einzelkopf-Ausführung, des Zylinderkopfes. Die übrigeüä konstruktiven Einzelheiten des Zylinderkopfes nach Fig. 3 stimmen mit der Ausführung nach Fig. 1 und 2 im wesentlichen überein.

Oer in Fig. 4.und 5 dargestellte Einzel-Zylindörkopf einer Brennkraftmaschine unterscheidet sich von den vorerwähnten Ausführungen vor allem dadurch, daß sicti die Stoßstangendurchtrittstellen 13 an den dem Aufnehmerraum 6 gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfes zwischen den beiden Auslaßkanälen 9 und 9' befinden. An der Einlaßseite des Zylinderkopfes, an der nur ein einziger Schraubenbutzen 12 vorhanden ist, stuht daher genügend Bauraum für die Unterbringung relativ breiter Einlaßkanäle 4, 4' zur Verfügung. Pur die Auslegung des nicht dargestellten Ventilantriebes ergeben sich auf Grund der vorgesehenen Ventilanordnung gleich günstige Voraussetzungen wie bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen der Erfindung. ■

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Claims

P at e nt. a η s ρ r ü c h e

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zwei hängend angeordneten, separate Einlaßkanäle aufweisenden Einlaßventilen je Zylinder, dadurch g e k e η η ζ e ich net , daß die Achsen jedes Einlaßventilpaares (2, 2) in einer mit der .Kurbelwellenachse einen Winkel von etwa 45° einschließenden Ebene liegen, und daß die vorzugsweise als Spiralkanäle ausgebildeten Einlaßkanäle (4, 4') von einem entlang einer Zylinderkopf-Seitenwand (5, 18) sich erstreckenden gemeinsamen Aufnehmerraum (6) ausgehen* Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste;, vom Aufnehmer raum (6) ausgehende .Tjilstück der Einlaßkanäle (4»4') etwa tangential zur Innenwand (7) des zugehörigen jZylinders verläuft. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, mit von den Zylinderkopf einlaßseitig durchsetzenden Stoßstangen über Kipphebel je paarweise betätigten Einlaß- und Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Einlaßkanal (4) quer zum Aufnehmerraum (6) verlaufend neben den Durchtrittstellen (13) der Stoßstangen (14), und der andere Einlaßkanal (4') längsverlaufend zwischen den Stoßstangendurchtritten (13) und der Zylindermitte (11) angeordnet ist. . Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, mit aüslaßseitig angeordneten Stoßstangen und wenigstens einem diesen gegenüberliegend angeordneten, den Zylinderkopf durchsetzen-

- den ,Schraubenbutzien für eine oder zwei Zylinderkopf-Befestigung.sschrauben_f: dadurch gekennzeichnet, daß jeweils

.-.MUZL Einlaßkanal (4) quer zum Aufnehmerraum (6) verlaufend neben dem bzw. den Schraubenbutzen (12) und der andere Einlaßkanal (4V) längsverlaufend zwischen dem bzw. den Schraubenbutzen (12) und der Zylindermitte angeordnet ist. · ; ■■"■;-■;■"

17. 3. 1970
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