DE3917083C2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem mit Ladungswechselventilen ausgerüsteten Zylinderkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei derartigen Brennkraft­ maschinen, bei denen also die Frischgas- und Abgaskanäle im wesent­ lichen von oben her in den Brennraum einmünden, können die Strömungs­ bereiche einzelner Ventile durch die Form des Brennraums bzw. des Brennraumanteils im Zylinderkopf nachteilig beeinflußt werden. Dies gilt insbesondere bei Brennkraftmaschinen nach Art von Reihen-V- Maschinen, bei denen die Achsen der Zylinder der beiden Zylinderrei­ hen relativ kleine V-Winkel einschließen. Dieser Maschinentyp bietet eine Reihe von Vorteilen, insbesondere kleine Querabmessungen des Zylinderblocks und damit die Möglichkeit der Verwendung eines einteiligen Zylinderkopfes für beide Zylinderreihen sowie einen geringen Ventiltriebsaufwand. Die Ausbildung des Ventiltriebs erfordert dabei häufig die Anordnung eines der Ventile so, daß seine Achse senkrecht auf der Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinder steht, also unter einem dem halben V-Winkel entsprechen­ den Winkel gegen die Zylinderachse geneigt ist. Insgesamt folgt aus der Anordnung der Ventile eine in Querschnitten durch die Maschine etwa keilförmige Vertiefung im Zylinderkopf mit einer bestimmten Brennraumhöhe unterhalb des eben beschriebenen "geraden" Ventils. Der im Bereich der Trennebene infolge des V-Winkels ellip­ senförmige Zylinderquerschnitt bestimmt die Brennraumbegrenzung, so daß der Strömungsbereich des geraden Ventils des betrachteten Zylinders aufgrund der Brennraumhöhe negativ beeinträchtigt wird und Liefergradeinbußen auftreten.

Aus der gattungsgemäßen JP 58-174117 ist eine mit einem Zylinder, einem Zylinderkopf und diesem zugeordneten Ladungswechselventilen ausgestattete Kolbenbrennkraftmaschine bekannt. Ein im Zylinderkopf ausgebildeter Brennraum weist eine Vertiefung derart auf, daß der Zylinderinnenraum neben den Ladungswechselventilen jeweils eine Erweiterung aufweist, deren Maximalwert im Bereich der Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch einfache konstruktive Maßnahmen unter Verzicht auf zusätzliche Bauteile letztlich durch die Brennraumbegrenzung verursachten Liefergradeinbußen entgegenzu­ wirken.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung löst die definierte Aufgabe also in äußerst einfacher Weise, nämlich durch eine örtliche Brennraumerweiterung neben zumindest einem der Ventile, insbesondere dem oben definierten "geraden" Ventil des betrachteten Zylinders.

Bei schräg verlaufenden Zylindern, wie sie für Reihen-V-Maschinen charakteristisch sind, bieten die Maßnahmen nach Patentanspruch 4 die vorteilhafte Möglichkeit, eine Hubraumvergrößerung allein durch Vergrößerung des Durchmessers des Zylinderinnenraums (Zylinder­ bohrung) ohne Änderungen am Zylinderkopf vorzunehmen.

Infolge der begrenzten axialen Erstreckung der zumindest einen Erweiterung des Zylinderinnenraums ergibt sich insbesondere unter einem geraden Ventil eine beachtliche Erweiterung der Brennraum­ begrenzung, ohne daß die Feuersteghöhe am Kolben in unzulässigem Maße verringert wird. Das Ergebnis ist also eine deutlich verbes­ serte Gasströmung um die Ventilkörper in Verbindung mit einer günstigeren Strömungsführung durch die Teilkegelform der Erweiterung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall einer Reihen-V- Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Querschnitt durch die hier interessierenden Teile der Maschine wiedergibt.

Die Hauptbestandteile der Maschine sind der Zylinderblock 1, in dem die beiden Zylinder 2 und 3 mit ihren Zylinderinnenräumen (Bohrungen) 4 und 5 sowie die Hubkolben 6 und 7 mit ihren oberen Kolbenkanten 8 und 9 erkennbar sind, sowie der Zylinderkopf 10. Dieser enthält den Einlaßkanal 11 mit dem Einlaßventil 12 sowie den Auslaßkanal 13 mit dem Auslaßventil 14; der ebenfalls im Zylin­ derkopf 10 untergebrachte Ventiltrieb besitzt einen bekannten, hier nicht interessierenden Aufbau und ist daher nicht gezeichnet.

Betrachtet man nochmals die den beiden Zylinderreihen zugehörigen Zylinder 2 und 3, so sind die Zylinderachsen 15 und 16, die sich auf der Kurbelwellenachse 17 schneiden, gegeneinander symmetrisch bezüglich der senkrechten Maschinenlängsebene 18 unter Bildung des V-Winkels geneigt. Damit ergibt sich, daß die Zylinderachsen 15 und 16 die Trennebene 19 zwischen Zylinderblock 1 und Zylinderkopf 10 (die Zylinderkopfdichtungen sind nicht gezeichnet) unter einem von 90° abweichenden Winkel durchsetzen. Demgegenüber verläuft die Achse 20 des "geraden" Ventils 12 senkrecht zu dieser Ebene. Ohne die erfindungsgemäße Maßnahme, d. h. bei rein zylindrischer Ausbildung des Zylinderinnenraums 4, würde die in der Figur linke Begrenzungswand der Brennraumvertiefung 21 im Zylinderkopf 10 so nah am Ventil 12 verlaufen, daß dadurch der Liefergrad nachteilig beeinflußt wäre. Die Erfindung wirkt dem dadurch entgegen, daß an dieser Stelle einander überdeckende Erweiterungen 22, 23 der Vertiefung 21 des Zylinderinnenraums 4 vorgesehen sind, wobei diese Erweiterungen dadurch gewonnen sind, daß ihre linken Begren­ zungsflächen 22' und 23' auf gegenläufigen Kegeln liegen, deren Achsen mit der Zylinderachse 15 zusammenfallen. Die Erweiterungen lassen sich demgemäß leicht durch Einsatz eines Kegelfräsers herstel­ len.

Wie die Zeichnung ferner deutlich zeigt, erstreckt sich die Erwei­ terung 23 des Zylinderinnenraums 4 in axialer Richtung nur bis in Höhe der oberen Kolbenkante 8 bei OT-Stellung des Kolbens, so daß eine ausreichende Feuersteghöhe am Kolben gewährleistet ist.

Durch diese fluchtenden Erweiterungen 22 und 23 seitlich neben dem Ventil 12 wird die Gasströmung um dieses Ventil deutlich verbes­ sert und auch eine günstige Strömungsführung durch die kegelförmige Begrenzungswand 23' erzielt.

In dem betrachteten Fall einer Reihen-V-Maschine bietet die Erfin­ dung in ihrer beschriebenen Ausführungsform den weiteren Vorteil, daß eine Vergrößerung des Hubraums allein durch Vergrößerung der Bohrung, also des Durchmessers des Zylinderinnenraums 4, ohne Änderungen im Bereich des Zylinderkopfes 10 vorgenommen werden kann.

Die Erfindung bietet mithin die Möglichkeit, unter Vermeidung zusätzlicher Teile Liefergradschwierigkeiten durch den Verlauf der Brennraumwand im Bereich von Gaswechselventilen zu verhindern.

Claims (4)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zumindest einem einen Hubkolben (6) aufweisen­ den Zylinder (2, 3), und einem Zylinderkopf (10), in welchem dem Zylinder (2, 3) zuge­ ordnete Ladungswechselventile (12, 14) angeordnet sind,
mit einer im Zylinderkopf (10) dem Brennraum zugewandt ausgebildeten Vertiefung (21), welche gemeinsam mit dem Zylinderinnenraum (4) neben einem der Ventile (12, 14) jeweils eine Erweiterung (22, 23) aufweist, denen Maximalwert im Bereich einer Trennebene (19) zwischen Zylinderkopf (10) und Zylinderblock (1) liegt und die sich einander überdecken,
dadurch gekennzeichnet, daß Zylinderachsen (15, 16) von versetzt zueinander ange­ ordneten Zylinderreihen zugeordneten Zylindern (2, 3) unter Bildung eines V-Winkels symmetrisch zu einer senkrecht zur Trennebene (19) und eine Kurbelwellenachse (17) aufnehmenden Mittellängsebene (18) angeordnet sind und die Erweiterungen (22, 23) zu beiden Seiten dieser Mittellängsebene (18) jeweils außenliegend neben dem äußeren (12) der Gaswechselventile (12, 14) angeordnet sind.

2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (23) des Zylinderinnenraums (4) sich höchstens bis in den Axialbereich der oberen Kolbenkante (8) bei OT-Stellung des Kolbens (6) erstreckt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwei­ terungen (22, 23) neben einem Ventil (12) vorgesehen sind, dessen Achse (20) senk­ recht zur Trennebene (19) verläuft.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungen (22, 23) durch Bereiche (22', 23') von gegenläufigen Kegelflächen begrenzt sind, deren Achsen mit der Zylinderachse (15, 16) zusammenfallen.