DE3044200A1

DE3044200A1 - Zylinderkopf fuer selbstansaugende verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3044200A1
Application number: DE19803044200
Authority: DE
Inventors: Joseph John Balsall Common Coventry Poole; Douglas Leslie Solihull Sutton
Original assignee: Rover Co Ltd
Current assignee: Rover Co Ltd
Priority date: 1979-11-23
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2063362A; JPS56143322A

Description

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Zylinderkopf für selbstansaugende Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft Zylinderköpfe für selbstansaugende, zündkerzengezündete Motoren mit Innenverbrennung.

Es ist bekannt, für derartige Motoren zwei Einlaßventile je Zylinder vorzusehen, und zur ihderung der Leistung des Motors bei verschiedenen Drehzahlen hat man nach der GB^-PS 989 166 vorgeschlagen, die Kraftstoff-Luft-Zufuhr zu einem der Einlaßventile für jeden Zylinder in Abhängigkeit der Motordrehzahl zu verschließen. So beschreibt diese Patentschrift einen Motor mit zwei Ansaugrohren, von denen eines über Einlaßöffnungen mit einem der Einlaßventile für jeden Zylinder und das andere über Einlaßöffnungen mit dem anderen der Einlaßventile für jeden Zylinder in Verbindung steht. Ein Drosselventil in einem der Ansaugrohre kann unterhalb bestimmter Motordrehzahlen geschlossen werden, so daß jeder Zylinder nur aus einem Einlaßventil gespeist wird. Wenn der Motor eine vorbestimmte Drehzahl übersteigt, öffnet sich das Ventil im Ansaugrohr, so daß dann jeder Zylinder über beide Einlaßventile beschickt wird und man eine größere Arbeitsleistung erzielt. Diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie schlecht auf den Gashebel anspricht, wenn die Geschwindigkeit den Wert erreicht, bei dem sich das Drosselventil öffnet, um beide Einlaßventile in Gang zu setzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bei Inbetriebnahme der zusätzlichen Ansaugwege spontaner ansprechenden Zylinderkopf zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet.

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Durch Anordnen des Mittels zum Verschließen, welches das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu den Zylindern über eines der Einlaßventile verschließt, in jedem Einlaßkanal anstatt im Ansaugrohr kann ein besseres Ansprechen auf Gashebeldruck erreicht werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß nachdem die verschließbaren Einlaßventile geschlossen worden sind, der Raum oberhalb dieser Einlaßventile bis zum Mittel des Verschließens, d. h. zwischen den verschließbaren Einlaßventilen und dem entsprechenden Mittel zum Verschließen, mit Auspuffgasen gefüllt wird und, wenn anschließend das Mittel zum Verschließen geöffnet wird, die Auspuffgase als erstes in den Verbrennungsraum gesaugt werden. Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnung füllen die Auspuffgase den gesamten Raum des Ansaugrohrs bis zum Drosselventil, und es wird dann eine erhebliche Menge des verbrauchten Gemisches in den Verbrennungsraum eingesaugt. Durch das Vorsehen eines gesonderten Schlußmittels in dem Einlaßkanal selbst bei jedem Zylinder wird das Volumen eines derartigen verbrauchten Gemisches erheblich reduziert. Demzufolge wird ein bedeutend schnelleres Ansprechen mit der Anordnung gemäß der Erfindung als. mit derjenigen der bekannten Art erreicht.

Der verschließbare Einlaßkanal ist vorzugsweise so ausgelegt, daß er unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl schließt. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Ventil des verschließbaren Einlaßkanals einen größeren Druchmesser als das Ventil des anderen Einlaßkanals aufweist. Demzufolge gestattet die Erfindung die Anwendung eines Ventils mit einem geringen Durchmesser bei niedrigen Motordrehzahlen, was ein besseres Vermischen und dadurch die Anwendung eines magereren Gemischesund eine größere Leistung zu Folge hat, während die Vorteile einer größeren Einlaßöffnungsfläche bei hohen Motordrehzahlen erhalten werden. Ebenfalls ist die Verwendung eines verhältnismäßig langen Einlaßkanals möglich. Zuvor konnte die Motorventilfläche nicht variiert werden, und es mußte die Wahl zwichen einer kleinen Ventilfläche, die ein gutes Durchmischen

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und eine hohe Leistung bei niedriger Motordrehzahl ergibt, doch durch verminderten volumetrisehen Wirkungsgrad und eine vermindere Leistung bei hoher Motordrehzahl beeinträchtigt wird, und einer großen Ventilfläche getroffen werden, die einen guten volumetrischen Wirkungsgrad und eine gute Leistung bei hoher Motordrehzahl ergibt, doch den Nachteil eines Klopfens und einer verminderten Leistung bei niedriger Motordrehzahl aufweist. Vorzugsweise wird der verschließbare Einlaßkanal so ausgelegt, daß er sich in demjenigen Geschwindigkeitsbereich öffnet, bei dem der volumetrische Wirkungsgrad des Motors infolge des kleineren Einlaßkanals abzufallen beginnt. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Hub und/oder die Öffnungsdauer des Einlaßventils des verschließbaren Einlaßkanals größer als die des anderen Einlaßventils ist.

Man kann zwei getrennte Ansaugrohre vorsehen, von denen eins zu den verschließbaren Einlaßkanälen und das andere zu den anderen Einlaßkanälen führt, doch bevorzugt man ein einziges Ansaugrohr, das zu allen Einlaßkanälen führt.

Vorzugsweise werden die verschließbaren Einlaßkanäle durch die Verwendung eines einzigen Ventilglieds, beispielsweise eines Drehklappenventils in dem entsprechenden Einlaßkanal geschlossen.

Es kann ein einziges Auslaßventil je Zylinder verwendet werden, oder es können gegebenenfalls zwei Auslaßventile je Zylinder vorgesehen sein. Im letztgenannten Fall kann die zu einem dieser dieser Ventile führende Öffnung verschließbar sein.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Zylinderkopf für einen selbstansaugenden, zündkerzengezündeten, mit flüssigem Brennstoff betriebenen Viertaktmotor, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher beschrieben.

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Fig. 1 ist eine Grundrißansieht der Ventile eines Zylinders eines Motors;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 und Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung weist der Zylinderkopf zwei Einlaß- und zwei Auslaßventile je Zylinder auf.

Eine einzige Nockenwelle bzw. Steuerwelle 1 wirkt unmittelbar auf die beiden Einlaßventile 2 und 3- über übliche Ventilschaftkappen bzw. -tassen 4 und einstellbare Ventilschäfte 5. Die Einlaßventile haben unterschiedliche Tellerdurchmesser, und der Hub und die Perioden der Steuereinrichtungen (Nocken) sind den entsprechenden Ventilgrößen angepaßt ausgelegt.

Das Einlaßventil 2 in Fig. 2 ist mit einem großen Tellerdurchmesser und einer entsprechend großen Einlaßöffnung 6 gezeigt. Die Steuereinrichtung (Nocken) 7 zum Betrieb dieses Ventils hat eine große Öffnungsdauer und einen großen Hub für hohe Leistung und hohe Drehzahl. Das Einlaßventil 3 in Fig. 3 weist einen viel kleineren Tellerdurchmesser auf und wird durch eine Einlaßöffnung 8 mit geringem Durchmesser gespeist. Beide Einlaßöffnungen 6 und 8 sind mit einem Ansaugrohr verbunden. Das Profil der Steuereinrichtung (des Nockens) 9, die dieses Einlaßventil 3 betreibt, ist derart ausgewählt, daß sich hohe Drehmomentcharakteristiken bei niedrigen Motordrehzahlen und eine Betriebbarkeit mit einem mageren Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnis ergeben.

Um die Vorteile des Einlaßventils 3 und des Steuereinrichtungsprofils 9 bei niedriger Motordrehzahl nach vorliegender Erfin-

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dung zu erhalten, wird die Wirkung des größeren Einlaßventils und die längere Dauer der Steuereinrichtung (Nocken) 7 aufgehoben, indem die Einlaßöffnung 6 geschlossen und der Zustrom der Ansaugbeschickung in den Motor über dieses Ventil und diese Einlaßöffnung bei niedriger Drehzahl verhindert wird. Fig. 2 zeigt ein einfaches Drosselklappenventil 10, das in der Einlaßöffnung angeordnet ist, um eine Sperrung des Einlaßventils zu erreichen. Diese Sperrung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines Drosselklappenventils beschränkt, sondern es sind andere Arten eines Offen/Geschlossen-Ventils möglich.

Der Motor läuft im Leerlauf und bei niedriger bis mittlerer Drehzahl wirksamerweise nur mit einem arbeitenden Einlaßventil pro Zylinder. Die variablen Einlaßbedingungen können durch unterschiedliche Signale gesteuert werden und liefern einen hohen Grad an Anpassungsfähigkeit für Leistung und Klopfgrenzkontrolle des Motors.

Darüber hinaus können die kleineren Einlaßventile und Einlaßöffnungen Seite an Seite an benachbarten Zylindern bei einem Mehrzylindermotor und nahe des Vergasers angeordnet sein, um einen Ansaugluftverteiler mit geringem Volumen zu liefern, der vorteilhaft für.einen Kaltstart und eine rasche Aufwärmung verwendet werden kann.

Das Ausströmen der Auspuffgase aus dem Zylinder kann auf verschiedene Weise erfolgen. Man kann ein einziges großes Ventil und eine öffnung, die mittels eines Kipphebels von dem Einlaßnocken betrieben werden, oder - wie in Fig. 1 gezeigt - zwei getrennte Ventile 11 und 12 verwenden, die mittels eines Dreifingerkipphebels 13 von dem Einlaßnocken 7 betrieben werden. Gegebenenfalls können zwei getrennte Ventile und Auspufföffnungen vorgesehen werden, die durch zwei einzelne Kipphebel

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von den beiden Einlaßnocken 7 und 9 betrieben werden. Die letztgenannte Ausführungsform würde unterschiedliche Auslaßventilsteuerzeiten und das Vorsehen eines Offen/Geschlossen-Ventils in der Auspufföffnung 14 gestatten, um in einer Hintereinanderanordnung mit dem Drosselklappenventil 10 zu arbeiten. Typische Ventilgrößen sind 25,4 mm für das größere Ventil und 12,7 mm für das kleinere Ventil bei einem Motor mit einer Zylinderbohrung von 70 mm.

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Claims

Zylinderkopf für selbstansaugende Verbrennungsmotoren

Beanspruchte Priorität: 23. November 1979, Großbritannien,

Nr. 79 40

Ansprüche

Zylinderkopf für selbstansaugende Verbrennungsmotoren mit zwei Einlaßventilen je Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der beiden Einlaßventile (2, 3) ein entsprechender, mit einem Ansaugrohr verbundener Einlaßkanal (6; 8) vorgesehen ist und daß in einem der Einlaßkanäle (6) für jeden Zylinder ein Mittel zum Verschließen (10) dieses Einlaßkanals (6) unabhängig von dem anderen Einlaßkanal (8) des betreffenden Zylinders vorgesehen ist.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschließbare Einlaßkanal (6) als unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl schließend vorgesehen ist.

ORIGINAL INSPECTED 130023/0666

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175-609 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.Q. MÖNCHEN, LEOPOLDSTRASSE 71, KONTO-NR. 60/35794

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3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (2) des verschließbaren Einlaßkanals (6) einen größeren Durchmesser als das Einlaßventil (3) des anderen Einlaßkanals (8) aufweist.
4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub und/oder die Öffnungsdauer des Einlaßventils (2) des verschließbaren Einlaßkanals (6) größer als die des anderen Einlaßventils (3) ist.
5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Ansaugrohr, das mit allen Einlaßkanälen (6; 8) in Verbindung steht, vorgesehen ist.
6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verschließen (10) der Einlaßkanäle (6) ein einzelnes Ventilteil (10) in den entsprechenden Einlaßkanal (6) ist.
7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (10) ein Klappenventil ist.

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