DE3818635A1 - Hubkolben-brennkraftmaschine mit obenliegenden steuerwellen in einem mehrventil-zylinderkopf - Google Patents
Hubkolben-brennkraftmaschine mit obenliegenden steuerwellen in einem mehrventil-zylinderkopfInfo
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Description
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit obenliegenden Steuer
wellen in einem Mehrventil-Zylinderkopf.
Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen
Bauart.
Aus der US-PS 46 24 222 ist eine derartige Brennkraft
maschine mit fünf Ventilen je Brennraum bekannt, wobei
drei Ventile für den Einlaß dienen. Zwei im Zylinderkopf
beiderseits einer Zylindermittenebene angeordnete
Steuerwellen betätigen je eine Gruppe gleichartiger
Ventile. Zwei der drei Einlaßventile sind nahe der
Zylindermittenebene angeordnet, während das dritte
Einlaßventil um die Achse der Einlaßventil-Steuerwelle
von der Zylindermittenebene weg in Richtung Rand der
Zylinderbohrung verschwenkt angeordnet ist. Damit
schließt die Stirnseite des Ventiltellers des dritten
Einlaßventiles z.B. mit der Zylinderkopf-Trennfläche
einen kleineren Winkel ein als die Stirnflächen der
Ventilteller der zwei erstgenannten Einlaßventile.
Bei Brennkraftmaschinen für hohe Leistungen ergeben sich
entsprechend den großen Querschnitten der Einlaßkanäle
große Durchmesser der Ventilteller für die Einlaßven
tile. Dies kann bei im Verhältnis zum Durchmesser der
Zylinderbohrung relativ großen Ventiltellern dazu
führen, daß diese einen erheblichen Flächenanteil an der
zylinderkopfseitigen Brennraumbegrenzung bilden.
Hieraus ergibt sich mit einem - wie oben beschrieben -
angeordneten dritten Einlaßventil ein zerklüfteter
Brennraum mit einem relativ großen Brennraumabschnitt
von flach keilförmiger Gestalt unterhalb des Ventil
tellers dieses dritten Einlaßventiles gegenüber dem
übrigen Brennraumabschnitt mit den im Winkel steiler
angeordneten zwei Einlaßventilen. Nachteilig an diesem
zerklüfteten Brennraum ist das unzureichende Durch
brennen der Ladung in dem flach keilförmigen Brennraum
abschnitt unter dem dritten Einlaßventil, da mit der
relativ niedrigen Öffnung des keilförmigen Brennraum
abschnittes ein zügiges Vordringen der Flammenfront
verhindert ist. Da diese Brennraumform einer raschen und
restlosen Verbrennung der Ladung entgegensteht, ergeben
sich daraus weiter ein erhöhter Verbrauch und eine
schlechtere Abgasqualität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine
Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen
Bauart eine Anordnung mit drei gleichartigen Teller
ventilen etwa in einer Hälfte der Brennraumbegrenzung
zur Gestaltung eines günstigen Brennraumes aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst. Der Vorteil der Erfindung
liegt darin, daß die Zone der zylinderkopfseitigen
Brennraumbegrenzung mit den Ventiltellern der zwei
Einlaßventile mit der zylinderseitig benachbarten Zone
mit dem Ventilteller des dritten Einlaßventiles zylin
derseitig einen relativ großen stumpfen Winkel ein
schließt, wobei letztgenannte Zone beispielsweise zu
einer Zylinderkopf-Trennfläche unter einem relativ
großen spitzen Winkel angeordnet ist. Damit ist eine
restlose Durchwirbelung des Brennraumabschnittes unter
dem Ventilteller des dritten Einlaßventiles mit voll
ständigem Durchbrennen der Ladung erreicht. Die Erfin
dung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die beiden
Zonen in der etwa hälftigen Brennraumbegrenzung ab
schnittsweise an die Kontur eines im Querschnitt lin
senförmigen Brennraumes anzugleichen, der für eine
günstige Ladungsverbrennung bekannt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben. So beziehen sich die nächsten
Unteransprüche auf geometrische Angaben zur Oberflächen
gestaltung der Brennraumbegrenzung im Bereich der drei
vorzugsweise dem Einlaß dienenden Tellerventile, wobei
die jeweilige Zone der Brennraumbegrenzung mit einem
oder zwei Ventiltellern eben oder zylindrisch oder
sphärisch gestaltet sein kann. Bei einer sphärischen
Brennraumgestaltung mit radial angeordneten Ventilen
wird eine kompakte Bauweise des Zylinderkopfes mittels
konischer Nocken an der die zwei gleichartigen Ventile
steuernden Steuerwelle erreicht. Einer kompakten Bau
weise des Zylinderkopfes bei flacher Brennraummulde im
Boden des Zylinderkopfes dienen die Merkmale weiterer
Unteransprüche, wobei die bei einem 5-Ventil-Zylinder
kopf vorgesehenen zwei Steuerwellen zum Antrieb der drei
Einlaßventile in einem kleinstmöglichen, gegenseitigen
Achsabstand angeordnet sind. Der kleinstmögliche Achs
abstand kann insbesondere durch die Nockenhöhe bestimmt
sein. Damit kann weiter eine der Steuerwellen von der
anderen über im Durchmesser kleine Zahnräder angetrieben
werden.
Die Erfindung ist anhand einer Prinzipdarstellung
veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine lediglich teilweise dargestellte
Brennkraftmaschine im Querschnitt mit einem
Zylinderkopf,
Fig. 2 eine Ansicht der Brennraummulde im
5-Ventil-Zylinderkopf.
Eine Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 ist mit einem
Zylinderkopf 2 ausgerüstet, der je Brennraum 3 mit drei
Einlaßventilen 4, 4′, 4′′ und zwei Auslaßventilen 5, 5′
bestückt ist. Die Auslaßventile 5, 5′ sind mit ihren
Ventiltellern 50, 50′ in der diesseits der Zylindermit
tenebene E ZM liegenden Hälfte der Brennraumbegrenzung 30
angeordnet. Eine obenliegend angeordnete Steuerwelle 6
betätigt die Auslaßventile 5, 5′. In der jenseits der
Zylindermittenebene E ZM liegenden Hälfte der Brennraum
begrenzung 30 sind die Einlaßventile 4, 4′, 4′′ mit
ihren Ventiltellern 40, 40′, 40′′ angeordnet. Wie aus
Fig. 2 hervorgeht, bilden die vorgenannten Ventilteller
einen wesentlichen Flächenanteil der hälftigen Brenn
raumbegrenzung 30. Weiter zeigt die Fig. 2, daß die
Einlaßventile 4 und 4′ mit ihren Achsen 7 und 7′ in
einer gemeinsamen Ebene E V liegen, die sich gemäß Fig. 1
mit der Zylindermittenebene E TM im Bereich des Zylin
ders 8 unter einem spitzen Winkel "α" schneidet. Eine
obenliegend angeordnete Steuerwelle 9 betätigt die
Einlaßventile 4 und 4′.
Das dritte Einlaßventil 4′′ ist mit seinem Ventiltel
ler 40′′ zwischen denen der Einlaßventile 4, 4′ etwa
mittig und zum Rand des Zylinders 8 versetzt angeordnet,
Fig. 2. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das dritte
Einlaßventil 4′′ mit seiner Achse 10 unter einem spitzen
Winkel "β" zur Ebene E V der zwei Einlaßventile 4, 4′
angeordnet, wobei die Achse 10 und die Ebene E V sich im
Bereich des Zylinders 8 schneiden. Das dritte Einlaß
ventil 4′′ ist von einer Steuerwelle 11 betätigt.
Der Winkel "β" zwischen der Ebene E V und der Achse 10
des dritten Einlaßventiles 4′′ ist in seiner Größe so
gewählt, daß der Achsabstand "a" der für den Antrieb der
drei Einlaßventile 4, 4′, 4′′ vorgesehenen Steuerwel
len 9 und 11 unter Beachtung der gegebenen Nockenhöhe
möglichst klein ist. Beide Steuerwellen 9, 11 können
über miteinander kämmende Zahnräder (nicht gezeigt)
gegenläufig angetrieben sein.
Im Hinblick auf eine günstige Gestaltung des Brennrau
mes 3 mit einer flachen Mulde im Zylinderkopf 2 als
Abschluß für den Zylinder 8 dienen die Achsen 7, 7′ und
10 der drei Einlaßventile 4, 4′, 4′′ jeweils als Flä
chennormale für die den jeweiligen Ventiltellern 40,
40′, 40′′ benachbarten Flächenbereiche der zylinder
kopfseitigen Brennraumbegrenzung 30. Weisen die den
Ventiltellern 40 und 40′ der Einlaßventile 4 und 4′
benachbarten Flächenbereiche der Brennraumbegrenzung 30
eine einzige, in der gemeinsamen Ebene E V der vorge
nannten Tellerventile liegende Flächennormale auf, ist
eine bereichsweise glatte Brennraumbegrenzung 30 er
zielt.
Wird die in der Ebene E V liegende, vorgenannte Flächen
normale mit der Achse 10 des dritten Einlaßventiles 4′′
in der Zylindermittenebene E ZM in einem Punkt 12 zum
Schnitt gebracht, ist damit ein Mittelpunkt für Krüm
mungsradien erreicht, deren Werte etwa vom Durchmesser
maß D 7 der Zylinderbohrung 8′ bis Unendlich reichen.
Bei unendlich großen Krümmungsradien ergeben sich in
Nachbarschaft der Ventilteller 40, 40′, 40′′ ebene
Flächenbereiche der Brennraumbegrenzung 30. Bei klei
neren Krümmungsradien können zylindrisch oder sphärisch
gewölbte Flächenbereiche erzielt werden. Weiter können
in einem Brennraum 3 Flächenbereiche der Brennraumbe
grenzung 30 mit verschieden gekrümmten Oberflächen
vorgesehen sein.
Weiter ist eine im Bereich der drei Einlaßventile 4, 4′,
4′′ kalottenartig gestaltete Brennraumbegrenzung 30
denkbar mit radial angeordneten Ventilen, wobei die der
Zylindermittenebene E ZM benachbarten zwei Einlaßventile
mit kegelförmigen Nocken der zugehörigen Steuerwelle
zusammenwirken (nicht gezeigt).
Mit der Erfindung ist somit nicht nur eine günstige
räumliche Ausbildung des Brennraumes erreicht, sondern
in Verbindung damit auch eine vorteilhafte Oberflächen
gestaltung des Brennraumes.
Claims (8)
1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit obenliegenden
Steuerwellen in einem Mehrventil-Zylinderkopf,
- - der je Brennraum (3) mit jeweils mehreren gleich artigen, hängend angeordneten Tellerventilen (4, 4′, 4′′; 5, 5′) ausgerüstet ist, und
- - im wesentlichen in einer Hälfte seiner jeweiligen Brennraumbegrenzung (30) die Ventilteller (40, 40′, 40′′) dreier gleichartiger Tellerventile (4, 4′, 4′′) einen wesentlichen Flächenanteil bilden, wobei
- - zwei der drei Tellerventile (4, 4′) mit ihren Achsen (7, 7′) in einer gemeinsamen Ebene (E V ) einer Zylindermittenebene (E ZM ) unter einem spitzen Winkel (α) benachbart angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
- - daß das dritte Tellerventil (4′′) mit seiner Achse (10) die für die zwei Tellerventile (4, 4′) gemeinsame Ebene (E V ) zylinderseitig unter einem spitzen Winkel (β) schneidet, und
- - mittels einer gesonderten Steuerwelle (11) betätigt ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Achsen (7, 7′, 10) der drei Teller
ventile (4, 4′, 4′′) jeweils als Flächennormale für
die den jeweiligen Ventiltellern (40, 40′, 40′′)
benachbarten Flächenbereiche der zylinderkopfsei
tigen Brennraumbegrenzung (30) dienen.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die den Ventiltellern (40, 40′) der
zwei Tellerventile (4, 4′) benachbarten Flächenbe
reiche der Brennraumbegrenzung (30) eine einzige
Flächennormale in der gemeinsamen Ebene (E V ) dieser
Tellerventile liegend aufweisen.
4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Achse (10) des dritten Tellerventils (4′′) und die in der Ebene (E V ) der zwei Tellerventi le (4, 4′) liegende, einzige Flächennormale sich in einem Punkt (12) im Bereich der Zylindermitten ebene (E ZM ) schneiden,
- - wobei dieser Schnittpunkt (12) als Mittelpunkt für Krümmungsradien dient, deren Werte etwa vom Durch messermaß (D 7) einer Zylinderbohrung (8′) bis Unendlich (∞) reichen.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet,
- - daß die Brennraumbegrenzung (30) im Bereich der drei Tellerventile (4, 4′, 4′′) kalottenartig gestal tet ist mit radial angeordneten Tellerventilen, wobei
- - die der Zylindermittenebene (E ZM ) benachbarten zwei Tellerventile mit kegelförmigen Nocken der zugehö rigen Steuerwelle zusammenwirken.
6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die drei Tellerventile (4, 4′, 4′′) als Einlaß ventile dienen, und
- - daß in der anderen Hälfte der Brennraumbegren zung (30) die Ventilteller (50, 50,′) zweier von einer weiteren Steuerwelle (6) betätigter Auslaß ventile (5, 5′) angeordnet sind.
7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerwel
len (9,11) der drei Einlaßventile (4, 4′, 4′′) in
einem kleinstmöglichen gegenseitigen Achsab
stand ("a") angeordnet sind.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß beide Steuerwellen (9, 11) über
miteinander kämmende Zahnräder gegenläufig ange
trieben sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883818635 DE3818635A1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | Hubkolben-brennkraftmaschine mit obenliegenden steuerwellen in einem mehrventil-zylinderkopf |
EP89109346A EP0344599A1 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-24 | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit obenliegenden Steuerwellen in einem Mehrventil-Zylinderkopf |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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DE3818635A1 true DE3818635A1 (de) | 1989-12-07 |
DE3818635C2 DE3818635C2 (de) | 1991-02-21 |
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ID=6355609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883818635 Granted DE3818635A1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | Hubkolben-brennkraftmaschine mit obenliegenden steuerwellen in einem mehrventil-zylinderkopf |
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DE (1) | DE3818635A1 (de) |
Cited By (1)
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- 1988-06-01 DE DE19883818635 patent/DE3818635A1/de active Granted
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- 1989-05-24 EP EP89109346A patent/EP0344599A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3818635C2 (de) | 1991-02-21 |
EP0344599A1 (de) | 1989-12-06 |
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