DE3711522A1 - Zylinderkopf fuer kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Zylinderkopf fuer kolbenbrennkraftmaschine

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DE3711522A1
DE3711522A1 DE19873711522 DE3711522A DE3711522A1 DE 3711522 A1 DE3711522 A1 DE 3711522A1 DE 19873711522 DE19873711522 DE 19873711522 DE 3711522 A DE3711522 A DE 3711522A DE 3711522 A1 DE3711522 A1 DE 3711522A1
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cylinder head
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Werner Tanz
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • 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
    • F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
    • F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
    • F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis

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Description

Gattung
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Kolbenbrennkraftmaschinen, der für jeden Zylinder mit zwei, voneinander unabhängigen, Einfüll­ systemen, eines für brennbares Gemisch, das andere für Luft, ausgestattet ist.
Stand der Technik
Bei den heute üblichen Kolbenbrennkraftmaschinen wird im Brennraum eines Zylinders ein brennbares Gemisch entzündet. Die bei der Verbrennung des Ge­ misches freiwerdende Wärmeenergie führt zu einer Druckerhöhung im Zylinder, welche über den Kolben in kinetische Energie umgesetzt wird. Die Wärme­ energie ist an die, bei der Verbrennung des Ge­ misches entstehenden, Verbrennungsgase gebunden.
Kritik am Stand der Technik
Bei den heute üblichen Kolbenbrennkraftmaschinen werden die Brennraumwände von den heißen Verbren­ nungsgasen unmittelbar kontaktiert, sodaß infolge des geringen Wärmeleitwiderstandes ein relativ hoher Wärmeverlust über die Brennraumwände auftritt. Dieser Wärmeverlust führt zu einer Verschlechterung des Motorwirkungsgrades. Weiterhin werden die Brennraumwände durch die heißen Verbrennungsgase einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bei Kolbenbrennkraftmaschinen auftretenden Wärme­ verlust über die Wandung des Brennraumes zu reduzieren.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der Zylinderkopf einer Kolbenbrennkraft­ maschine für jeden Zylinder zusätzlich zu dem Einfüllsystem, durch welches das brennbare Gemisch dem Zylinder zugeführt wird, mit einem separaten, gegen den Zylinder verschließbaren, Einfüllsystem ausgeführt wird, durch welches während des Ansaug­ vorganges Luft in den Zylinder eingeleitet wird. Infolge der geometrischen Anordnung des Einlaßkanals dieses luftführenden Einfüllsystems in den Brenn­ raum, der, am Außenrand des in den Zylinderkopf eingelassenen Brennraumteiles liegende,Einlaßkanal umschließt Ein- und Auslaßventile dieses Zylinders ringförmig, bildet sich während des Ansaugvorgangs zwischen den Brennraumwänden und dem, durch das/die Einlaßventil/e einströmende, brennbare Gemisch eine trennende Luftschicht. Das Verschließen dieses Einlaßkanals geschieht durch ein ringförmiges, der Geometrie des Kanals angepaßtem, Schließelement, welches über die Nockenwelle gesteuert wird, und nach Beendigung des Ansaugvorganges den Brennraum des Zylinders gegen das luftführende Einfüllsystem abschließt.
Über die Öffnungszeit dieses Schließelements, die durch die Nockenwelle gesteuert wird, ist die Ausbildung der trennenden Luftschicht innerhalb des Brennraumes zu beeinflussen, bzw zu variieren. Diese trennende Luftschicht bleibt im Prinzip während des Verdichtungsvorganges erhalten, und hält nach Zündung des Gemisches die heißen Ver­ brennungsgase vom unmittelbaren Kontakt mit den Brennraumwänden ab. Dadurch wird der Wärmeleit­ widerstand beim Wärmeübergang von den heißen Ver­ brennungsgasen auf die Brennraumwände vergrößert, was eine Reduzierung dieses Wärmeüberganges zur Folge hat. Mit der Verringerung der Wärmeverluste der Verbrennungsgase steigt der Wirkungsgrad des Motors. Weiterhin wird die thermische Beanspruchung der Brennraumwände vermindert, da weniger Wärme­ energie auf diese übergeht.
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nach­ folgenden Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Bild 1 zeigt prinzipiell den Aufbau eines Zylinders mit den wichtigsten Bauteilen Zylinderkopf (3), den darin ent­ haltenen Ein- und Auslaßventilen (4) und (5), so­ wie den Einlaßkanal (7) und das Schließelement (6) im Querschnitt. Der Einlaßkanal (7) für die Zuleitung der Luft liegt ringförmig um Ein- (4) und Auslaß­ ventil (5); durch das Einlaßventil (4) strömt das brennbare Gemisch in den Zylinder. Der Brennraum (15) ist durch das bewegliche Schließelement (6) gegen den Einlaßkanal (7) abzuschließen. Sowohl die Ventile 4 und 5 als auch das Schließelement 6 werden über die Nockenwelle des Motors gesteuert. Die Kraft zum Schließen dieser Bauteile 4, 5 und 6 wird durch, hier nicht dargestellte, Federn erzeugt, wie es für die Ventile eines Verbrennungsmotors Stand der Technik ist. Die Lagerung und Steuerung des Schließelementes (6) gleicht im Prinzip dem bei Ein- und Auslaßventilen gebräuchlichem Aufbau.
Bild 2 zeigt ausschnittsweise den Zylinder (1) mit Zylinder­ kopf (3) während des Ansaugvorganges. Durch den ge­ öffneten Einlaßkanal (7), das Element (6) ist durch die entsprechende Nocke der Nockenwelle aus seiner Ruhelage (= Einlaßkanal verschlossen) verschoben worden, strömt Luft (12) entlang der Zylinder­ wandung in den Brennraum (15). Durch das geöffnete Einlaßventil (4) strömt während des gleichen Ansaug­ taktes brennbares Gemisch (13) in den Brennraum (15). Durch die Wahl der Steuerzeiten der Nockenwelle für das Schließelement (6) und das Einlaßventil (4) wird die Verteilung der Luft und des brennbaren Ge­ misches innerhalb des Brennraums (15) gesteuert. Das Ausstoßen der Verbrennungsgase und der Luft aus dem Zylinder nach dem Arbeitstakt erfolgt gemeinsam durch das/die Auslaßventil/e (5).
Bild 3 zeigt eine Draufsicht auf den Zylinderkopf (3) von der Brennraumseite her.
Bild 4 ist eine prinzipielle Darstellung während des An­ saugvorganges. Das Schließelement (6) hat kurz vor dem Einlaßventil (4) geöffnet, sodaß zuerst nur Luft über das Einfüllsystem und den Einlaßkanal (7) in den Brennraum (15) strömt, die den Raum unmittelbar über den nach unten gehenden Kolben (2) ausfüllt. Sobald das Einlaßventil (4) öffnet, strömt brennbares Gemisch in den Brennraum (15). Die prinzipielle Verteilung von Luft (12) und Gemisch (13) im Brenn­ raum (15) ist durch die Symbole "Kreise" für brenn­ bares Gemisch und "Kreuze" für Luft dargestellt.
Bild 5 ist eine prinzipielle Darstellung während des Ver­ dichtungstaktes. Der Brennraum (15) ist durch die Ventile (4) und (5) und das Schließelement (6) abge­ schlossen. Die Verteilung von brennbarem Gemisch und Luft im Brennraum (15) bleibt während des Ver­ dichtungstaktes prinzipiell erhalten ( sehr kurzer Zeitraum), lediglich die Volumina werden ver­ kleinert. Die Zylinderwandung (1) und der Kolben (2) werden durch die Luftschicht (12) von dem brenn­ baren Gemisch (13) getrennt.
Bild 6 zeigt eine prinzipielle Darstellung des Schließ­ elementes (6) mit seinen Stößeln (17), auf welche die Nockenwelle und die Federn, die die Schließkraft erzeugen, wirken.
Bild 7 zeigt eine prinzipielle Darstellung der Geometrie des Einlaßkanals (7) mit seiner Zuleitung (16), über welche die Luft zugeführt wird, sowie die Aussparungen für die Stößel (17).
  • Bezeichnung der Bauteilnummern:  1Zylinderwandung  2Kolben  3Zylinderkopf  4Einlaßventil  5Auslaßventil  6Schließelement des Einlaßkanals  7Einlaßkanal  8Ansaugkanal des Einlaßventils  9Ausströmkanal des Auslaßventils 10 a, bDichtflächen 11Schaftdichtungen 12Luftschicht 13Gemisch 14Zündkerze 15Brennraum 16Zuleitung zum Einlaßkanal (7) 17Stößel"Kreise"Symbol für Gemisch "Kreuze"Symbol für Luft

Claims (4)

1. Zylinderkopf für Kolbenbrennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf für jeden Zylinder ein separates Einfüllsystem, welches von dem, zum Befüllen der Zylinder mit brennbarem Gemisch dienendem, Füllsystem getrennt ist, aufweist, durch welches während des Ansaug­ taktes des Motors Luft in den Zylinderbrennraum geleitet wird.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennraum führende Einlaßkanal dieses Einfüll­ systems die Ein- und Auslaßventile des jeweiligen Zylinders ringförmig umschließt.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal durch ein bewegliches, steuerbares Schließelement gegen den Brennraum dicht abgeschlossen werden kann.
4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schließelement zum Verschließen des Einlaßkanals gegen den Brennraum über die Nockenwelle des Motors gesteuert wird.
DE19873711522 1987-04-06 1987-04-06 Zylinderkopf fuer kolbenbrennkraftmaschine Withdrawn DE3711522A1 (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2461444A1 (de) * 1974-12-24 1976-07-08 Josef Schaich Vorrichtung zur bildung und verbrennung von gemischzonen, die mit vergaserbrennstoff unterschiedlich angereicht sind, im verbrennungsraum eines nach dem viertaktprinzip arbeitenden hubkolbenmotors
DE3238736A1 (de) * 1981-11-02 1983-05-26 General Motors Corp., Detroit, Mich. Brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2461444A1 (de) * 1974-12-24 1976-07-08 Josef Schaich Vorrichtung zur bildung und verbrennung von gemischzonen, die mit vergaserbrennstoff unterschiedlich angereicht sind, im verbrennungsraum eines nach dem viertaktprinzip arbeitenden hubkolbenmotors
DE3238736A1 (de) * 1981-11-02 1983-05-26 General Motors Corp., Detroit, Mich. Brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung

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