DE2359058A1

DE2359058A1 - Verbrennungsraum fuer die zylinderkoepfe von viertaktbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2359058A1
Application number: DE2359058A
Authority: DE
Inventors: Aurelio Lampredi; Aldo Leoni
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1974-08-15
Also published as: IT977719B

Description

Es sind bereits Zylinderköpfe für Viertaktbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung und oben gesteuertem Ventil bekannt, die Verbrennungsräume aufweisen, welche durch eine Fläche, in Form einer Kugelhaube begrenzt sind, in welcher Ventilsitze mit geneigten Achsen und eine Bohrung für eine Zündkerze vorgesehen sind, welch letztere mit Bezug auf die die erwähnten Achsen enthaltende Ebene versetzt sind. Es ist bekannt, daß der Verbrennungsraum in Form einer Kugelhaube verschiedene Vorteile bietet.

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Es wird auf diese V/eise für ein gegebenes Volumen eine geringstmögliche Oberfläche erhalten und damit ein guter Wärmewirkungsgrad. Ferner ermöglicht ein solcher Verbrennungsraum die Verwendung von Ventilen mit Tellern von großem Durchmesser, was einen guten volumetrischen Wirkungsgrad ergibt. Wenn die Zündkerze in der Mitte der Kugelhaube angeordnet wird, wäre der Weg der Flamme in allen Richtungen gleich. In der Praxis wird, um die Möglichkeit der Verbreiterung der Ventilteller bei Motoren mit kleinerem Durchmesser» so weit wie möglich ausnutzen zu können, die Zündkerze zu einem Seitenteil des Verbrennungsraumes versetzt. Dies hat zur Folge, daß der Weg der Flamme zum Erreichen der von der Zündkerze am weitesten entfernten Zonen so lange wird, daß bei hohen Drehzahlen solcher Motoren ein Klopfen auftritt oder das brennbare Gemisch unstabil wird, und sich vor dem Eintreffen der Flammenfront entzündet. -Um dieses Klopfen bei einem bereits gebauten Motor zu vermeiden, muß die Octanzahl des verwendeten.Benzins erhöht werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verbrennungsraums der vorerwähnten Art, welcher bei in der angegebenen Weise versetzter Zündkerze die meisten Vorteile des kugelhaubenförmigen Verbrennungsrauntes beibehalten werden, ohrie daß dies eine Klopfneigung zur Folge hat.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch die Schaffung eines Verbrennungsraumes für die Zylinderköpfe von Viertaktbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung und oben gesteuerten Ventilen erreicht, der mit zwei Sitzen für die Ventile versehen ist, welche Sitze geneigt und in einer Oberfläche herausgearbeitet sind, die mit der Oberfläche einer Kugelhaube zusammenfällt, deren Basis sich in der Ebene des Zylinderkopfes befindet, die zur Auflage auf dem Motorblock bestimmt ist,

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und ferner mit einer - Bohrung für die Zündkerze, versehen ist, die auf- der einen Seite der die erwähnten Achsen enthaltenden Ebene vorgesehen ist, wobei sich/die Erfindung dadurch unterscheidet., daß ein-Teil· der .Fläche , welcher die: Zone.des Verbrennungsräumes begrenzt, und welcher sich mit Bezug auf die.'-die ■. erwähnten Achsen.enthaltenden Ebene auf der der-Bohrung-für-die Zündkerze entgegengesetztenSeite befindet, von" der Fläche der"Kugelhaube nach innen tritt, und daß die Fläche, welche die Bohrung für die Zündkerze umgibt, ausserhalb der erwähnten kugelhaubenförmigen Fläche liegt, während der übrige Teil der Fläche, der das Volumen des Verbrennungsraumes begrenzt, mit der erwähnten kugelförmigen Fläche zusammenfällt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung einer ihrer praktischen in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht in Draufsicht eines Zylinderkopfes der erwähnten Art, der mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsraum versehen ist, desjenigen Teils des Zylinderkopfes, der zur Auflage auf dem Motorblock bestimmt ist; .

Fig. 2 und 3 Ansichten im Schnitt nach denLinien II-II bzw. IH-III in Fig. 1;

Fig. 4· eine Ansicht im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.

Der in den Zeichnungen dargestellte Zylinderkopf einer Viertaktbrennkraftmaschine mit Fremdzündung besitzt einen Körper 1» der mit einer ebenen Fläche 2 ausgebildet ist, die zur Auflage auf das obere Ende des Zylinderblockes eines

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nicht dargestellten Motors bestimmt ist. In dem Zylinderkopf 1 ist ein Verbrennungsraum 3 ausgebildet, der an der Fläche 2 nach aussen offen ist. Die obere Begrenzung des Verbrennungsraumes 3 weist einen Teil auf, der durch eine Fläche 4 gebildet wird, die mit der kugelhaubenförmigen Fläche 4' zusammenfällt (die in Fig. 2 und 3 zum Teil mit gestrichelten Linien angegeben ist), deren Mittelpunkt 5 ausserhalb der die Basis 4a des Volumens des Verbrennungsraumes enthaltenden vorerwähnten Fläche 2 liegt. Im Körper 1 des Zylinderkopfes sind Einlaß- und Auslaßkanäle 6 bzw. 6¹ ausgespart, die mit dem Verbrennungsraum 3 durch in der Fläche 4 vorgesehene Öffnungen in Verbindung stehen. In diese öffnungen sind Sitze 7 bzw. 7' für die nicht dargestellten Einlaß- und Auslaßventile eingesetzt.

Die Achsen 8 bzw. 8' der öffnungen ß bzw. 6* und der Sitze 7 tzw. 7¹ liegen in einer Ebene 9, die zu der ebenen Fläche 2 senkrecht ist und den Kriimmungsmitte lpunkt 5 der kugelhau benförmigen Fläche 4¹ enthält.

Die Achsen 8 und 8' sind symmetrisch zu einer Ebene 10 angeordnet, die zu der Ebene 9 und zur Basis 4a senkrecht ist und ebenfalls den erwähnten Krümmungsmittelpunkt 5 enthält. Die erwähnten Achsen sind mit Bezug auf die Ebene geneigt und konvergieren zu dem Teil, der sich ausserhalb der Fläche 2 bezogen auf die obere Begrenzung des Verbrennungsraumes 3 befindet.

Letzterer ist auf der einen Seite der Ebene 9 von einer besonders geformten Fläche begrenzt, deren Erzeugende (siehe Fig. 3) durch ein Stück einer geradenLinie 11 gebildet wird, die mit einem Winkel von ca. 10° mit Bezug auf die senkrechte Richtung zur Basis 4a geneigt ist. Die entsprechende Leitlinie wird durch zwei gekrümmte Endabschnitte 12 bzw. 12'

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(siehe Fig. 1) gebildet, welche in die kreisförmige Linie 13 übergehen, die die Schnittlinie zwischen der kugelhaubenf örmigen Fläche 4^f und der ebenen Fläche 2 bildet, welche gekrümmten Endabschnitte mit ihrer konkaven Seite der Ebene 9 zugekehrt sind und sich bei der Annäherung an die Ebene 10 von den Projektionen der die Sitze 7 und 7· für die Ventile enthaltenden Öffnungen auf die Ebene der Basis 4a fortschreitend voneinander entfernen. Die erwähnten Endabschnitte 12 und 12' sind miteinander durch einen Zwiechenabschnitt IM- verbunden, der mit seiner konvexen Seite der Ebene 9 zugekehrt ist.

Auf der entgegengesetztenSeite der letzteren steht derjenige Teil des von der Fläche 4 begrenzten Verbrennungs- _ raumes 3, der mit der kugelhaubenförmigen Fläche 4' zusammenfällt, mit einer-Ausnehmung 15 in Verbindung, die von einer Fache begrenzt wird, die sich voll ausserhalb der kugelhaubenf örmigen Fläche 4' befindet. Die Ausbildung dieser Ausnehmung trägt zu einer Verteilung des Gesamtvo-•lumens des Verbrennungsraumes 3 , um die Bohrung für die Zündkerze bei, die gleichmässiger als diejenige ist, die bei den bekannten kugelhaubenförmigen Verbrennungsräumen .erhalten wird.

Die erwähnte Ausnehmung ist auf der der Basis 4·a entgegengesetzten Seite von einer ebenen Fläche 16 begrenzt, welche mit Bezug auf die zur Basis 4a parallele Richtung mit einem Winkel von ca. 15 geneigt ist zu der erwähnten 3asis 4a in einer Richtung, die der Ebene 9 entgegengesetzt ist, konvergiert und zu der kugelhaubenförmigen Fläche tangential ist.

In der Fläche 16 ist die Öffnung ausgespart, durch welche der mit einem Gewinde versehene Sitz 18 für die Zündkerze

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mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht und deren Achse zu der erwähnten Fläche 16 senkrecht ist.

Der mit einem Gewinde versehene Sitz für die Zündkerze ist in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß er sich näher dem Sitz 7¹ für das Auslaßventil befindet, uirdie Antiklopfeigenschaften zu verbessern und die Weichheit der¹ Verbrennung während der ArbeLt des Motors zu erhöhen.

Die Fläche 16 schließt sich an eine Fläche 17 an, die sich zur Easis 4a erstreckt und einen Teil des Umfangs eines kreisförmigen Zylinders bildet, dessen Erzeugende mit einem Winkel, der ebenfalls etwa IS beträgt, zu der zur Easis 4a senkrechten Richtung geneigt sind und zu der Ebene 9 entgegengesetzt der Richtung zur Basis konvergieren. Die Achse dieses Zylinders liegt in der Ebene, welche die Achse der Bohrung für die Zündkerze enthält und parallel zur Ebene 10 ist, und eine seiner Erzeugenden schneidet den Umfang der Basis Ha.

Die Gestaltung der Abschnitte 12, 14, 12' der besonders geformten Fläche ist ihrerseits unter Berücksichtigung der Gemischzufuhr durch den Kanal 6 und den Sitz 7 und der Ableitung der Verbrennungsgase durch denSitz 7· und "den Kanal 6' gewählt.

Durch die vorausgehend beschriebene Gestaltung des Verbrennung srauntes wird eine wesentliche Verkürzung des Brennweges zwischen der Zündkerze und den air. weitesten entfernt liegenden Punkten des Verbrennungsräumes erzielt. Hierdurch wird bei hohen Drehzahlen des Motors eine wesentliche Herabsetzung der Klopfneigung des Gemisches erreicht, da die Flaiianenfrent die erwähnten Punkte erreicht, bevor das Gemisch unstabil ist.

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Da ausserdem eine vorteilhafte gleichmassigere Verteilung des Volumens des Verbrennungsraumes um die Zündkerze herum erhalten wird, nähern sich die Leistungen des erfindungsgemäßen Verbrennungsrauines hinsichtlich der Vorteile denjenigen, die mit einem genau kuge Ihaubenf örir.igeh Verbrennungsraum erzielbar sind, ohne daß die Nachteile und Beschränkungen des letzteren in Kauf genommen werden müssen.

Natürlich können innerhalb des Rahmens der Erfindung deren Einzelheiten von der beispielsweise beschriebenen und dargestellten Ausführungsform weitgehend abgeändert werden. Im besonderen können die Formen der'besonders gestalteten Fläche 12, 14, 12' und der Flächen 16 und 17, welche die Ausnehmung 15 nach aussen begrenzen, von den vorangehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Formen abweichen, da es ihre Lage mit Bezug auf die kugelhaubenförmige Fläche ist, welche die Gleichmässigkeit der Verteilung des Volumens des Verbrennungsraumes um die Bohrung der Zündkerze gewährleistet.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

Verbrennungsraum für die Zylinderkopf von Viertakttrennkraftmaschinen mit Fremdzündung und obengesteuerten Ventilen, der mit zwei Sitzen für die Ventile versehen ist, die geneigte Achsen haben und in einer Fläche ausgespart sind, die mit einer kugelhaubenförmigen Fläche zusammenfällt, deren Basis sich in der Ebene des Zylinderkopfes befindet, die zur Auflage auf den Motorblock bestimmt ist, und ferner mit einer Bohrung für die Zündkerze versehen ist, die sich auf der einen Seite der die erwähnten Achsen enthaltenden Ebene befindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Fläche, welcher die Zone des Verbrennungsraumes (3) begrenzt und welcher sich mit Bezug auf die die erwähnten Achsen (8, 8') enthaltenden Ebene (9) auf der der Bohrung (18) für die Zündkerze entgegengesetzten Seite befindet, von der Fläche (4·) der Kugelhaube nach innen tritt, und daß die Fläche (I^ 17), welche die Bohrung (18) für die Zündkerze umgibt, ausserhalb der erwähnten kugelhaubenförmgen Fläche (H') liegt, während der übrige Teil der Fläche, der das Volumen des Verbrennungsraumes (3) begrenzt, mit der erwähnten kugelhaubenförmigen Fläche (4') zusammenfällt.

2. Verbrennungsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil der Fläche (4) des Verbrennungs-

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raumes, der mit der kugelhaubenförmigen Fläche (4') zusammenfällt, seinen Mittelpunkt (5) auf derjenigen Seite der Basis (4a) hat, die der oberen Begrenzung des Verbrennungsraumes entgegengesetzt ist, und sich von demjenigen Teil der Ebene (9), der die Achsen (8, 8¹) der Sitze (7, 7.¹) für die Ventile und den Krümmungsmittelpunkt (5) der erwähnten ,kuge lhaubenf örmigen Fläche enthält, welcher der Bohrung (18) für die Zündkerze entgegengesetzt ist, mit einer besonders geformten Fläche anschließt, welche als Erzeugende ein Stück einer geraden Linie (11) hat, die einen kleinen Winkel mit der zur Basis (4a) des Verbrennungsraumes (3) senkrechten Richtung einschließt., und zu, der erwähnten Ebene (9), welche die Achsen der Ventilsitze enthält, in der der Basis (4a) entgegengesetzten Richtung konvergiert und als Leitlinie eine Linie hat,_: die sich in der Ebene der Basis befindet, welche mit Bezug auf eine Ebene (10) unsymmetrisch ist, die. zu der, die Achsen (8, 8.¹) der Ventilsitze enthaltenden Ebene ,senkrecht ist und in der sich auch der Krümmungsmittelpunkt (5) der erwähnten kugelhaubenförmigen Fläche (4V) befindet,. welche Linie zwei Endabschnitte (12, 12') aufweist, die in den kreisförmigen Teil des ..Umfangs der Easis (4a) übergehen und_in kurzem Abstand, der zur Mittelzone, der· Basi? des Verbrennungsraumes zunimmt, die Abschnitte der Projektionen der Öffnungen für die Sitze (7,. 7' ) der. Ventile auf die Ebene der Bais (4a) umgibt, sich auf derjenigen Seite der erwähnten.Ebene (9) befinden, welche der Bohrung (18) für die Zündkerze entgegengesetzt ist, und welche Linie ausserdem einen Zwischenabschnitt (14) aufweist, der in der Richtung zu der erwähnten Ebene (9) konvex ist und an,die beiden Endabschnitte (11, II¹) anschließt.

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Verbrennungsraum nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Erzeugende (11) der besonders geformten Fläche mit Bezug auf die zu der Basis (4a) senkrechte Richtung mit einem Winkel von etwa 10 geneigt ist.

4. Verbrennungsraum nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, die die Bohrung (18) für die Zündkerze umgibt und mit Bezug auf die erwähnte kugelhaubenförmige Fläche (4') ausserhalb liegt, einen ebenen Teil (16) aufweist, der mit Bezug auf die zur Basis (4a) des Verbrennungsraumes (3) parallelen Richtung mit einem Winkel von etwa 15° geneigt ist, zu der erwähnten Basis in der Richtung konvergiert, die der die Achsen (8, 8') der Sitze (7, 7') der Ventile enthaltenden Ebene (9) entgegengesetzt ist und zu der erwähnten kugelhaubenförmigen Fläche (4¹) tangential ist, und ausserdem durch einen Teil (17) gebildet wird, der sich zur erwähnten Basis (4a) erstreckt und einen Teil des Umfangs eines kreisförmigen Zylinders bildet, dessen Erzeugende mit einem Winkel, der ebenfalls etwa 15° beträgt, mit Bezug auf die Basis (4a) geneigt sind, und zu der erwähntenEbene, welche die Achsen (8, 8¹) der Sitze (7, 7¹) der Ventile enthält, in der Richtung konvergiert, die der Basis entgegengesetzt ist, wobei die Achse der erwähnten Zylinder, die sich in der Ebene befindet, welche die Achse der Bohrung für die Zündkerze enthält, zu der erwähnten Ebene (10) parallel ist, die zu der Ebene (9) senkrecht ist, welche die Achsen (7, 7· der Ventilsitze enthält, während eine der erwähnten Erzeugenden den Umfang der Basis (4a) schneidet.

Für: FIAT Societa per Azioni

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