EP0113450B1 - Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0113450B1
EP0113450B1 EP83112438A EP83112438A EP0113450B1 EP 0113450 B1 EP0113450 B1 EP 0113450B1 EP 83112438 A EP83112438 A EP 83112438A EP 83112438 A EP83112438 A EP 83112438A EP 0113450 B1 EP0113450 B1 EP 0113450B1
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valve
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    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head of a type according to the features specified in the preamble of the claim.
  • a known four-valve cylinder head each with two intake and exhaust valves in a V-position of a similar type according to DE-A-2 919 213, has a significantly higher construction cost for the additional second exhaust valve and its control.
  • either the valve size or V-angle size is limited by reciprocal stroke hindrance of an intake and an exhaust valve, and thus also prevents the gas exchange.
  • the spark gap of the spark plug is arranged approximately in the middle between all four valves, which would hinder the exhaust valve size in the case of three valves.
  • the invention avoids the disadvantages described by using the features according to the characterizing part of the patent claim in the case of a type-appropriate cylinder head.
  • the valve and spark plug arrangement provided with only one exhaust valve enables large valve opening cross sections, a compact combustion chamber design including almost central charge ignition and a favorable influence on the combustion process through a design and arrangement of a coordinated pinch gap which is favored by the intake valve arrangement.
  • a cylinder head 1 for spark-ignited four-stroke internal combustion engines contains three valves 2 and 3 in a V position with respect to one another.
  • Two inlet valves 2 are parallel to each other corresponding to a V-leg, which is determined by the plane of the two inlet valves 2.
  • the inlet valves 2 have an angle of approximately 37 ° to the cylinder axis 4.
  • the V-leg determined by an exhaust valve 3, on the other hand, only has an angle of approximately 15 ° to the cylinder axis 4.
  • a camshaft 5 is arranged in an angle bisecting position within the approx. 52 ° -V position of the intake and exhaust valves 2 and 3.
  • a tilting jack 6 is rotatably arranged on bearing axles 7.
  • the described V-position of the intake and exhaust valves 2 and 3 results in connection with the arrangement of the two intake valves 2 or their valve plate 2 'at a relatively large free distance and a spark plug 8 or its spark gap in this distance one for the size the valve opening cross sections and the combustion process advantageous design of the combustion chamber 9.
  • the valve plates 2 'and 3' are almost tangentially close to the contour 10 'of the associated cylinder 10 and the valve plate 2' at a relatively close distance from the valve plate 3 '.
  • the diameter of the valve plate 3 'of the exhaust valve 3 largely corresponds to the radius of the cylinder 10.
  • the valve plate 2' of the intake valve 2 overlap that axis 10 "of the contour 10 'of the cylinder 10 which is parallel to the plane of the intake valve 2.
  • a relatively large squeeze area 11 is formed which, in cooperation with a flat bottom portion 12' of a piston 12, forms a squeeze gap with a favorable influence on the combustion process.
  • the spark plug 8 is arranged with its longitudinal axis at a larger angle to the cylinder axis 4 than the shafts of the intake valves 2. This means that the Zünd needs more space candle 8 not between the space requirement of the valve springs 13 of the inlet valves 2 to advantage.
  • the spark plug 8 and its electrical connection have a particularly favorable accessibility for the maintenance of the relatively cold inlet outside of the cylinder head 1 during operation.

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf einer Bauart gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen.
  • Bei einem bekannten Zylinderkopf dieser Bauart gemäß DE-B-1 127144 sind alle-drei Ventile im Dreieck und parallel zueinander angeordnet, wodurch eine weitgehend ebene Begrenzungswand des Brennraumes im Zylinderkopf unvermeidbar ist und alle Ventilteller auch in offener Stellung durch enges Tangieren der Zylinderwand die Ventil-Öffnungsquerschnitte in diesem Bereich verengen und dadurch den Ladungswechsel behindern. In diesem ungünstigen Sinne wirkt auch der im Verhältnis zum Gesamt-Öffnungsquerschnitt der beiden Einlaßventile relativ kleine Ventilteller-Durchmesser des Auslaßventiles. Schließlich wird auch bei fremdgezündeter Ausbildung dieser bekannten Maschine der Verbrennungsablauf durch den breiten ringförmig umlaufenden Quetschspalt ungünstig beeinflußt, der auch im Bereich des im Betrieb sehr heißen Auslaßventiles besteht, in dem dadurch bevorzugt Selbstzündungen verursacht werden.
  • Bekannte Zylinderköpfe ähnlicher Bauart mit V-Stellung der Ventile gemäß DE-C-708 283, DE-C-755 495 und DE-Z-Motorrad, Heft 24/1,980, S. 28 und 30 weisen eine ungünstige Anordnung der Ventile und der Zündkerze in Bezug auf die Brennraumgestaltung auf, wodurch einerseits die Fläche des Brennraums für eine Abstimmung zwischen Ventilgröße und Quetschspaltgröße ungenügend genutzt und andererseits eine dezentrale Ladungszündung mit nachteiligen Einfluß auf den Verbrennungsvorgang gegeben ist.
  • Ein bekannter Vierventil-Zylinderkopf mit je zwei Ein- und Auslaßventilen in V-Stellung ähnlicher Bauart gemäß DE-A-2 919 213 weist einen wesentlichen höheren Bauaufwand für das zusätzliche zweite Auslaßventil und dessen Steuerung auf. Darüber hinaus wird dabei entweder die Ventilgröße oder V-Winkel-Größe durch jeweils gegenseitige Hub-Behinderung eines Ein- und eines Auslaßventiles begrenzt und damit der Ladungswechsel gleichfalls behindert. Die Funkenstrecke der Zündkerze ist dabei etwa mittig zwischen allen vier Ventilen angeordnet, was bei drei Ventilen die Auslaßventil-Größe behindern würde.
  • Die Erfindung vermeidet die beschriebenen Nachteile durch die Anwendung der Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches bei einem bauartgemäßen Zylinderkopf. Die dabei vorgesehene Ventil- und Zündkerzen-Anordnung mit nur einem Auslaßventil ermöglicht große Ventilöffnungsquerschnitte, eine kompakte Brennraumgestaltung einschließlich nahezu zentraler Ladungszündung und eine günstige Beeinflussung des Verbrennungsablaufes durch eine von der Einlaßventil-Anordnung begünstigte Ausbildung und Anordnung eines abgestimmten Quetschspaltes.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen :
    • Figur 1 einen Zylinderkopf für Viertakt-Brennkraftmaschinen im Schnitt und
    • Figur 2 die Innenansicht des Brennraumes im Zylinderkopf gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1.
  • Ein Zylinderkopf 1 für fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschinen enthält drei Ventile 2 und 3 in V-Stellung zueinander. Zwei Einlaßventile 2 liegen parallel zueinander entsprechend-einem V-Schenkel, der von der Ebene der beiden Einlaßventile 2 bestimmt ist. Zur Zylinderachse 4 weisen die Einlaßventile 2 einen Winkel von ca. 37° auf. Der von einem Auslaßventil 3 bestimmte V-Schenkel weist dagegen nur einen Winkel von ca. 15° zur Zylinderachse 4 auf. Eine Nockenwelle 5 ist in einer winkelhalbierenden Lage innerhalb der ca. 52°-V-Stellung der Einlaß- und Auslaßventile 2 und 3 angeordnet. Für die Antriebsverbindung zwischen der Nockenwelle 5 und den Ein- und Auslaßventilen 2 und 3 ist je ein Kipphebei 6 auf Lagerachsen 7 drehbeweglich angeordnet.
  • Die beschriebene V-Stellung der Ein- und Auslaßventile 2 und 3 ergibt in Verbindung mit der Anordnung der beiden Einlaßventile 2 bzw. deren Ventilteller 2' in einem relativ großen freien Abstand und einer Zündkerze 8 bzw. deren Funkenstrecke in diesem Abstand eine für die Größe der Ventilöffnungsquerschnitte und den Verbrennungsvorgang vorteilhafte Gestaltung des Brennraumes 9. Zu diesem Zweck liegen auch die Ventilteller 2' und 3' nahezu tangierend eng an der Kontur 10' des zugehörigen Zylinders 10 sowie die Ventilteller 2' in relativ engem Abstand zum Ventilteller 3'. Der Durchmesser des Ventiltellers 3' des Auslaßventiles 3 entspricht weitgehend dem Radius des Zylinders 10. Die Ventilteller 2' der Einlaßventile 2 übergreifen dabei diejenige Achse 10" der Kontur 10' des Zylinders 10, die parallel zur Ebene der Einlaßventile 2 liegt. Diese Anordnung der Ein- und Auslaßventile 2 und 3 bzw. deren Ventilteller 2' und 3' und der Funkenstrecke der Zündkerze 8 zwischen den Ventiltellern 2' ergibt eine günstige Abstimmung der Ventilöffnungsquerschnitte der Ein- und Auslaßventile 2 und 3 aufeinander und eine nahezu zentrische Lage der Funkenstrecke der Zündkerze 8 im Brennraum 9 mit günstigen Auswirkungen auf die Maschinenfunktion hinsichtlich Leistungsverhalten und Kraftstoffverbrauch.
  • Im Bereich des Brennraumes 9 außerhalb der Ventilteller 2' der Einlaßventile 2 ist eine relativ große Quetschfläche 11 ausgebildet, die im Zusammenwirken mit einem flachen Bodenabschnitt 12' eines Kolbens 12 einen Quetschspalt mit günstigem Einfluß auf den Verbrennungsvorgang bildet.
  • Die Zündkerze 8 ist mit ihrer Längsachse in einem größeren Winkel zur Zylinderachse 4 als die Schäfte der Einlaßventile 2 angeordnet. Dadurch kommt der Einbau-Raumbedarf der Zündkerze 8 nicht zwischen dem Raumbedarf der Ventilfedern 13 der Einlaßventile 2 zur Geltung. Darüber hinaus weist die Zündkerze 8 und deren elektrischer Anschluß dadurch eine besonders günstige Zugänglichkeit für die Wartung von der im Betrieb relativ kalten Einlaß-Außenseite des Zylinderkopfes 1 auf.

Claims (1)

  1. Zylinderkopf (1) für Viertakt-Brennkraftmaschinen, mit hängend angeordneten Ein- und Auslaßventilen (2 und 3),
    wobei je Zylinder (10)
    zwei Einlaßventile (2) parallel nebeneinander,
    ein Auslaßventil (3) sowie eine Zündkerze (8) in einer zwischen den beiden Einlaßventilen (2) abstandsgleich angeordneten, die Zylinderachse (4) enthaltenden Querebene,
    das Auslaßventil (3) im Abstand von der von den Einlaßventilen (2) bestimmten Ebene und
    die Funkenstrecke der Zündkerze (8) etwa mittig zwischen den Einlaßventilen (2) sowie die Längsachse der Zünd Kerze (8) in einem von der Ebene der Einlaßventile nach außen offenen Winkel angeordnet sind und

    wobei ferner jeweils in ihrer Schließlage
    die Ventilteller (2' und 3') der Ein- und Auslaßventile (2 und 3) die Kreis-Kontur (10') des. Zylinders (10) etwa tangieren und die Ventilteller (2') der Einlaßventile (2) diejenige Achse (10") der Kreis-Kontur (10') übergreifen, die parallel zur vorgenannten Ebene liegt,

    dadurch gekennzeichnet,
    daß je Zylinder die beiden zueinander parallelen Einlaßventile (2) mit dem einen Auslaßventil (3) eine V-Stellung bilden, daß die Längsachse der Zündkerze (8) mit der Achse des Auslaßventiles (3) einen größeren Winkel einschließt als die von den Achsen der Einlaßventile (2) bestimmte Ebene,
    daß das Ventilteller (3') des Auslaßventiles (3) einen Durchmesser etwa gleich dem Radius der Kreis-Kontur (10') des Zylinders (10) aufweist und
    daß im Bereich zwischen den Einlaßventilen (2) und der Zündkerze (8) einerseits und dem zugeordneten Teil der Kreis-Kontur (10') des Zylinders (10) eine Quetschfläche(11) als Begrenzung für einen im Zusammenwirken mit einem Bodenabschnitt (12') eines zugehörigen Kolbens (12) entstehenden Quetschspalt ausgebildet ist.
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