DE3322544C2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine ist im Zylinderkopf ein nach oben gewölbter Brennraum ausgebildet, der V-förmig angeordnet, hängende Ventile enthält. Die Ventile sind möglichst nah an die Brennraumberandung gerückt und bilden zu ihr Schmalstellen. Die Radien der Übergangsbogen von den Ventil-Stirnflächen zu der Brennraumberandung nehmen von den Schmalstellen aus in beiden Umfangsrichtungen der Brennraumberandung kontinuierlich zu und erreichen ihre Größtwerte in der Mittelebene zwischen den Ventilen. Die Brennraumwölbung ist den vorgegebenen Neigungswinkeln der Ventile angepaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-OS 2012 632 bekannten Brennkraftmaschine besteht jede Hälfte des im Zylinderkopf ausgebildeten Brennraums aus zwei symmetrisch zur Zylinderachse liegenden, gewölbten Ausnehmungen, deren Wände aus Teilkugelflächen gebildet sind. Jeder Ausnehmung ist ein Auslaßventil und ein Einlaßventil zugeordnet. Die beiden Ausnehmungen sind durch einen Grat unterteilt, um ohne Verwendung von Quetschflächen die Ausbildung zweier Wirbel zu erreichen und dadurch eine gute Durchwirbelung und optimale Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches zu erzielen. Nachteilig ist dieser Grat jedoch in thermischer Hinsicht. Denn er erreicht eine höhere Temperatur als die übrige Brennraumwand und kann daher Ausgangspunkt von Klopferscheinungen sein, so daß ein solcher Brennraum kein hohes Verdichtungsverhältnis zuläßt. Außerdem behindert der Grat das Übergreifen der Strömungswirbel auf eine den ganzen Brennraum umfassende Gesamtströmung, die nötig ist, wenn man nach dem Kompressionshub die Abgasreste möglichst vollständig aus dem Brennraum entfernen will, um ihn ganz mit frisch angesaugtem Gemisch zu füllen. Dieser Gesichtspunkt steht insbesondere bei Vierventil-Brennkraftmaschinen im Vordergrund, die der besseren Füllung wegen höhere Herstellkosten in Kauf nehmen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den Brennraum einer Hubkolben-Brennkraftmaschine so zu gestalten, daß eine gute Füllung mit Kraftstoff-uuftgemisch und ein hohes Verdichtungsverhältnis ermöglicht werden, ohne daß Klopferscheinungen auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Wenn ausgehend von der Ebene des Ventiltcliers Übergangsbogen zu der E^rennraumwand im Zylinderkopf konsequent in tangentialer Richtung ausgehen, werden die Strömungsverluste, die die mögliche Zylinderfüllung beeinflussen, möglichst gering gehalten. Ferner folgt aus einam entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildeten Brennraum, daß in den Brennraum hineinragende Grate vermieden werden, wodurch die Klopfgrenze herabgesetzt und ein hohes Verdichtungsverhältnis ermöglicht wird.

Um die Einström- und Ausströmverhältnisse an dem Brennraum weiter zu verbessern, sind nach Anspruch 2 je zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile in Längsrichtung der Brennkraftmaschine V-förmig zueinander geneigt; die Wölbung des Brennraumes ist der Winkelstellung der Ventile angepaßt

Die Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Vier-Ventii-Zylinderkopf ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
Es zeigt

F i g. 1 Querschnitt durch einen Zylinderkopf,
F i g. 2 Längsschnitt nach Linie II-II der Fig. 1,
F i g. 3 Ansicht einer Brennraumhälfte von unten,
Fig.4 Brennraumkontur in der Quer-Mittelebene IV-IV durch das Einlaßventil und das Auslaßventil,

Fig.5 Brennraum-Übergap.gsbogin für das Einlaßventil in den Ebenen A bis /,

F i g. 6 Brennraum-Übergangsbogen für das Auslaßventil in den Ebenen /bis R.
Im Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine ist ein nach oben gewölbter Brennraum 2 ausgebildet, wobei in die gewölbte Brennraumwand 3 zwei Einlaßkanäle und zwei Auslaßkanäle 5 einmünden, die durch zwei Einlaßventile 6 und zwei Auslaßventile 7 gesteuert sind. Jede Brennraumhälfte enthält ein Einlaßventil 6 und ein kleineres Auslaßventil 7, die in ihrer Quer-Mittelebene IV-IV dachförmig zum Brennraum 2 liegen. Die Wölbung des Brennraumes 2 ist so gestaltet, daß an jeder Stelle tangentiale Übergangsbogen mit maximal großen Radien von den Stirnflächen 6', 7' der Einlaßventile 6 und Einlaßventile 7 bzw. von deren Ventilsitzringen zu der Brennraumberandung 8 führen. Jede Hälfte der Brennraumberandung 8 setzt sich zusammen aus einem größeren Kreisbogen 9, zwei sich beidseitig anschließenden kleineren Kreisbogen 10 und zwei zu ihnen tangential liegenden parallelen Geraden 11.

Wie die F i g. 3,5 und 6 erkennen lassen, sind die Radien der Übergangsbogen 12 an den Schmalstellen 13 und 14, die die Ventile 6, 7 zur Brennraumberandung 8 bilden, am kleinsten, werden dann in beiden Umfangsrichtungen der Brennraumberandung 8 kontinuierlich größer und erreichen ihre Maximalwerte in den beiden zueinander senkrechten Mittelebenen 15, 16 zwischen den Ventilen 6 und 7. Hierzu sind in F i g. 3 durch den

Brennraum im Bereich des Einlaßventils 6 die Ebenen A bis / im Bereich des Auslaßventils 7 die Ebenen / bis R gelegt In F i g. 5 und 6 sind diese Ebenen mit den von der Brennraumberandung ausgehenden Übergangsbogen 12 zur Berührung gebracht Je mehr solcher Ebenen durch den Brennraum gelegt werden, um so besser läßt sich rein konstruktiv dessen Wölbung dem Ideal einer stufenlosen Vergrößerung der Radien der Übergangsbogen annähern.

Die Zündkerze 17 ist auf der Schnittlinie der zueinander senkrechten Mittelebenen 15 und 16 in einer in den Brennraum hineinragenden Erhebung 18 angeordnet die aus der Brennraumwand 3 sanft ansteigt und mit großem Radius abgerundet ist

Die Stirnflächen der Einlaßventile 6 und Auslaßventi-Ie 7 fügen sich in die Brennraumwand 3 ohne Absätze und Kanten ein. Hierzu sind das Einlaßventil und Auslaßventil jeder Brennraumhälfte 2' V-förmig zueinander geneigt und bilden zur Zylinderachse 19 die Winkel a und oi.

Um die Ventil-Stirnflächen optimal der Wölbung der Brennraumwand 3 anzupassen, sind auch die beiden Einlaßventile 6, und die beiden Auslaßventile 7 in Längsrichtung der Brennkraftmaschine V-förmig zueinander geneigt Ihr Neigungswinkel β zur Zylinderachse 19 beträgt ca. 6°, mit demselben Winkel sind die Urnfangsflächen der Nocken 20, 21 der Nockenwellen 22, 23 angeschrägt Da diese Schrägflächen gleiche Winkel aufweisen und gegenläufig zueinander liegen, heben sich beim Betätigen der beiden Einlaßventile und Auslaßventile die auf die Nockenwellen 22 und 23 wirkenden Axialkräfte gegenseitig auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gemischverdichtende, mit einer Zündkerze fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit hängend und geneigt zur Zylinderachse angeordneten Ventilen, wobei ein Brennraum in einer nach oben gewölbten Ausnehmung des Zylinderkopfes gebildet ist, die symmetrisch zur Zylinderachse liegt und deren Berandung zwei diametral gegenüberliegende größere Kreisbogen sowie sich daran anschließende kleinere Kreisbogen enthält, wobei die Ventile nahe an die Brennraum-Berandung gerückt sind und mit ihr Schmalstellen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraum-Berandung (8) zwischen den kleineren Kreisbogen (10) aus zwei parallelen Geraden (11) besteht und daß zwischen den Ventilsitzen und der Brennraum-Berandung (8) Übergangsbogen (12) ausgebildet sind, die in Schnittebenen längs des Brennraurnes und parallei zur Kolbenachse liegen, wobei der Radius der Obergangsbogen (12) von den Ventil-Stirnflächen (13,14) aus nach beiden Umfangsrichtungen der Brennraum-Berandung (8) hin kontinuierlich zunimmt und seine maximale Größe etwa auf einer Mittelebene (15) zwischen den Ventilen (6, 7) erreicht, und daß die Ventil-Stirnflächen (6', T) in tangentialer Richtung zu den Obergangsbogen (12) liegen.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder Zylinderkopf zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßventile (6) und die beiden Auslaßventile (7) in Längsrichtung der Brennkraftmaschine V-förmig zueinander geneigt angeordnet sind und durch Nocken (20, 21) mit entsprechend geneigten Schrägflächen betätigt sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (17) auf einer in den Brennraum hineinragenden, abgerundeten Erhebung (18) angeordnet ist, die mit großem Übergangsradius in die zur Brennraum-Berandung (8) hin abfallende, gewölbte Brennraumwand (3) übergeht.