DE69411413T2 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock, der mindestens eine Zylinderbohrung festlegt, in welcher sich ein Kolben hin- und herbewegt, einer Kurbelwelle, die an einem Ende der Zylinderbohrung zur Drehung um eine Achse gelagert ist und durch den Kolben angetrieben wird, einem an dem Zylinderblock befestigten und das andere Ende der Zylinderbohrung umschließenden Zylinderkopf, mindestens zwei Einlaßkanälen, die in dem Zylinderkopf (17) ausgebildet sind und bei zugehörigen Einlaßventilsitzen enden, die an einander gegenüberliegenden Seiten einer ersten Ebene liegen, welche die Achse der Zylinderbohrung enthält und sich senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle erstreckt, mindestens zwei Einlaßventilen vom Tellerventiltyp, die zur Hin- und Herbewegung längs jeweiligen Hubachsen durch den Zylinderkopf gehalten sind und Kopfabschnitte zum Steuern der Strömung durch die Einlaßventilsitze aufweisen, wobei die Hubachsen der Einlaßventile mit spitzen Winkeln zu einer zweiten, die Achse der Zylinderbohrung enthaltenden und sich senkrecht zu der ersten Ebene erstreckenden Ebene und mit entgegengesetzten spitzen Winkeln zu der ersten Ebene liegen.
• Die Verwendung von mehreren Ventilen zum Verbessern des Maschinenverhaltens ist gut bekannt und wird allgemein akzeptiert. Bei der Verwendung mehrerer Ventile ist es allgemeine Praxis, ein Paar Ventile, welche zueinander gehörige Anschlüsse bedienen, an einer Seite einer die Achse der Zylinderbohrung enthaltenden Ebene vorzusehen und wobei die Ventile die Hubbewegung um Hubachsen ausführen, die mit spitzen Winkeln zu dieser Ebene angeordnet sind. Um das Ausmaß der Ventilanhebung zu erhöhen, ohne das Kompressionsverhältnis zu vermindern, ist es auch Praxis geworden, die Ventilschäfte und die zugeordneten Anschlüsse gegenüber einer Ebene zu neigen, die senkrecht zur ersterwähnten Ebene liegt und ebenfalls durch die Zylinderbohrungsachse hindurchgeht. Die Ventile werden dann mit einander entgegengesetzten spitzen Winkeln zu dieser Ebene angeordnet. Als ein Ergebnis dieses Aufbaus wird, wenn die Ventile der Einlaßfunktion dienen, die Strömung, welche durch die einzelnen Ventile in die Kammer eintritt, dazu neigen, sich in der Zylinderbohrung zu überschneiden. Das hat gewisse Nachteile. Insbesondere ist es nicht immer möglich, den gewünschten Strömungsverlauf in der Zylinderbohrung zu erreichen, und es kann störende Turbulenz auftreten.
• Die Verwendung von zwei Einlaßventilen, die in der im vorigen Absatz beschriebenen Weise angeordnet sind, wird auch in Verbindung mit Maschinen benutzt, welche drei Einlaßventile pro Zylinder besitzen. Die beiden Ventile mit der beschriebenen Anordnung bilden Seiten-Einlaßventile, und ein Zentral-Einlaßventil ist zwischen diesen beiden Seiten-Einlaßventilen und näher zum Außenumfang der Zylinderbohrung an der der ersten Ebene gegenüberliegenden Seite angeordnet. Wiederum kann dies eine unerwünschte Luftströmung in der Verbrennungskammer ergeben, und insbesondere Turbulenzen oder Störungen in den Luftströmungen von den einzelnen Einlaßkanälen.
• Wenn darüberhinaus mehrere Ventile pro Zylinder in einer Maschine benutzt werden, wird der Aufbau des Zylinderkopfes und des Ventilbetätigungsmechanismus leicht ziemlich kompliziert. Das kann auch noch andere Probleme entstehen lassen, wie Probleme der nicht korrekten Anordnung der Befestigungs-Niederhalteschrauben für den Zylinderkopf. Das bedeutet, es ist erwünscht, eine im wesentlichen gleichförmige Abstandsgebung um die Zylinderbohrung für die Zylinderkopf-Niederhalteschrauben zu schaffen, und bei Mehrventilanordnungen kann das zeitraubend sein.
• Diese Kopfschrauben-Anordnungsprobleme können sich noch erschweren, wenn die Ventile normalerweise durch eine oben angebrachte Nockenwelle oder, was noch häufiger der Fall ist, durch zwei oben angebrachte Nockenwellen betätigt werden. Diese Nockenwellen können direkt in dem Zylinderkopf oder in Komponenten gelagert werden, die einen Teil der Zylinderkopfanordnung bilden. Dafür müssen zusätzliche Lagerdeckel vorgesehen werden, um die Nockenwellen zu lagern, und manchmal können die Lageranordnung und die Niederhaltebefestiger für die Lagerdekkel sich mit den Niederhalteschrauben für den Zylinderkopf selbst stören oder diese unzugänglich werden lassen.
• Wegen der in Verbindung mit der Kompliziertheit von Mehrfachventil-Zylinderköpfen mit obengesteuerten Ventilen erwähnten Probleme war es zeitweilig Praxis, eine Zylinderkopfanordnung zu benutzen, die aus einer Anzahl aneinander befestigter Gußteile aufgebaut ist. Selbstverständlich kann mit zunehmender Zahl der Einzelteile die Verschraubungsanordnung, das Bearbeiten und das Gießen eines solchen Zylinderkopfes größeren Aufwand erfordern.
• Eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument EP-A-462 568 bekannt.
• Da jedoch die beiden Ventile in der beschriebenen Weise als Seiten-Einlaßventile angeordnet sind und ein zentrales Einlaßventil zwischen diesen beiden Seiten-Einlaßventilen und näher zum Außenumfang der Zylinderbohrung an der der ersten Ebene gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, ist es sehr wahrscheinlich, daß dies zu unerwünschter Luftströmung in der Verbrennungskammer und insbesondere zu Turbulenzen und Störungen in den Luftströmungen von den einzelnen Einlaßkanälen führen kann.
• Es ist deshalb noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine der vorstehend beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß die Ventilanordnung verbessert und große Ventilhublängen insbesondere an der Einlaßseite bewirkt werden können, ohne das Kompressionsverhältnis herabzusetzen und ohne störende Strömungen von den einzelnen Einlaßkanälen in die Brennkammer zu verursachen.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einer Brennkraftmaschine der vorstehend bezeichneten Gattung dadurch erreicht, daß die Hubachsen sich an einem Punkt unterhalb eines Kopfabschnitts des Kolbens schneiden, wenn dieser sich in seiner unteren Totpunktstellung befindet, der Überschneidungspunkt der Hubachsen der beiden Einlaßventile in der ersten Ebene und näher zu einer Kurbelwellenachse als zum oberen Kopfabschnitt des Kolbens angeordnet ist, wenn dieser sich in seiner unteren Totpunktstellung befindet, und daß die Ventilsitze und die zugeordneten Einlaßkanäle so gestaltet sind, daß sie innerhalb der Brennkammer eine Umwälzaktion erzeugen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die einander entgegengesetzte Neigung der Hubachsen der beiden oder seitlichen Einlaßventile mit Bezug auf die erste Ebene einander gleich und beträgt vorzugsweise bis zu ca. 2º.
• Die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam bei der Sicherstellung einer Umwälzaktion der durch die Einlaßventile gesteuerten Anschlüsse in die Brennkammer eingelassenen Ladungen darin, daß die von den beiden Einlaßanschlüssen strömende Luft nicht aufeinander prallt, sondern in einer im wesentlichen axialen Richtung in den Zylinder fließt, um so eine vertikale Umwälzwirkung zu bilden. Als ein Ergebnis können größere Durchmesser für die Ventilheber gewählt werden, um die Maschinenabgabe zu erhöhen, und gleichzeitig kann eine stabile Verbrennung durch die Verwendung eines magereren Luft/Kraftstoff- Gemisches erreicht werden.
• Andere bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Nebenansprüchen dargelegt.
• Vorzugsweise überschneiden sich die Achsen der erwähnten Einlaßventile zusätzlich an der zweiten vertikalen Ebene, welche die Zylinderbohrungsachse enthält und sich parallel zu der Kurbelwellenachse erstreckt.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird diese bei einer Fünfventil-Maschine mit drei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen angewendet, wobei die Bedingung der Anordnung der Hubachsen gemäß der vorliegenden Erfindung durch die beiden Seiten-Einlaßventile erfüllt wird, welche ein zentrales Einlaßventil einrahmen, welches vorzugsweise mit der ersten Vertikalebene ausgerichtet angeordnet ist, die sich senkrecht zu einer zugeordneten Einlaßventil-Betätigungs-Nockenwelle erstreckt. Andere bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung betreffen das Anordnen der Lagerdeckel und der Zylinderkopf-Befestigungsbolzen, wodurch eine Anordnung sichergestellt wird, die leicht bearbeitet werden kann, was zu einer kompakten Zylinderkopfstruktur führt und die leichte Wartung und den einfachen Zusammenbau der ganzen Zylinderkopfanordnung der Maschine befördert.
• Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit mehr Einzelheiten erklärt mittels einer bevorzugten Ausführung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch einen Anteil einer gemäß der ersten Ausführung der Erfindung aufgebauten Brennkraftmaschine zeigt, genommen nach Linie 1-1 der Fig.3 und allgemein parallel zur Drehachse der Maschinenkurbelwelle;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht ist, längs einer zu der Ebene der Fig. 1 senkrechten Ebene genommen;
• Fig. 3 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf ist, wobei die beiden Nockenwellen, die Stößel, die Ventile und andere Bestandteile entfernt sind, um den Aufbau klarer zu zeigen;
• Fig. 4 eine Ansicht des Zylinderkopfes von unten ist, die die Ventilanordnung zeigt, wobei die Anschlüsse gestrichelt eingezeichnet sind.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
• Mit detaillierter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist eine gemäß einer Ausführung der Erfindung aufgebaute Brennkraftmaschine beispielsweise in den Figuren gezeigt und allgemein mit Bezugszeichen 11 identifiziert. Die Erfindung wird mit Bezug auf einen einzelnen Zylinder der Maschine 11 beschrieben, und es wird auf dem Fachgebiet Geübten leicht offensichtlich, wie die Erfindung mit Mehrzylindermaschinen unterschiedlicher Gestaltungen (d.h. Reihenzylinder, V-Zylindermaschine, usw.) praktisch ausgeführt werden kann. Da die Erfindung primär das Einleit- und Ventilsystem behandelt, das dem Zylinderkopf zugeordnet ist, ist nur der obere Abschnitt der Maschine 11 abgebildet. Wo Bestandteile der Maschine nicht dargestellt oder beschrieben sind, können sie als in herkömmlicher Weise ausgeführt angesehen werden.
• Die Maschine 11 enthält einen Zylinderblock 12, der aus einem entsprechenden Material gebildet sein kann, und in dem eine Zylinderbohrung 13 ausgebildet ist. Die Zylinderbohrung 13 nimmt gleitbar einen Kolben 14 auf, der an seinem oberen Ende mit einer schüsselartigen Vertiefung 15 versehen sein kann. Der Kolben 14 ist mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle verbunden, die in wohlbekannter Weise zur Drehung innerhalb einer Kurbelgehäusekammer abgestützt ist, welche am Ende des Zylinderblocks 12 ausgebildet ist, und die um eine Drehachse 16 rotiert. Der Ort der Drehachse 16 ist in den Fig. 1 und 2 etwas verkürzt eingezeichnet, um so ein Prinzip der Erfindung darzustellen, das beschrieben wird.
• Die Maschine 11 ist wassergekühlt, und zu diesem Zweck ist der Zylinderblock mit einem (nicht gezeigten) Kühlmantel versehen, durch welchen in wohlbekannter Weise ein flüssiges Kühlmittel in Umlauf gebracht wird.
• Ein allgemein durch Bezugszeichen 17 angezeigter Zylinderkopf ist in einer zu beschreibenden Weise am Zylinderblock 12 befestigt. Dieser Zylinderkopf 17 besitzt eine untere Dichtfläche 19, die dichtend mit einer (nicht dargestellen) Zylinderkopfdichtung in Eingriff ist, welche zwischen der Zylinderkopffläche 18 und der oberen Fläche 19 des Zylinderblocks 12 eingesetzt ist. Die untere Fläche des Zylinderkopfes ist mit einer Vertiefung 21 ausgeformt, welche durch die Dichtfläche 18 begrenzt wird, und die mit dem Kopf des Kolbens 14 und der Zylinderbohrung 13 zusammenwirkend die Brennkammer der Maschine bildet, deren Volumen sich zyklisch mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 14 in der Zylinderbohrung 13 verändert.
• Die Zylinderbohrung 13 besitzt eine Achse B, und diese Achse liegt in einer zweiten Ebene A, die sich senkrecht zu Ebene der Fig. 1 erstreckt, und allgemein den Zylinderkopf 11 in die an der linken Seite der Fig. 1 gezeigte Einlaßseite und eine an der rechten Seite der Fig.1 gezeigte Auspuffseite unterteilt. Die Rotationsachse 16 der Kurbelwelle liegt ebenfalls an dieser Ebene A. Drei Einlaßventilsitze, zu denen ein zentraler Ventilsitz 22 und ein Paar seitliche Ventilsitze 23 und 24 gehören, sind an dem Zylinderkopf 17 in der Brennkammervertiefung 21 in angemessener Weise angebracht, wie durch Einpressen von Einsätzen am jeweiligen Ort. Diese Ventilsitze 22, 23 und 24 sind an dem Ende von jeweiligen Einlaßkanälen 25, 26 bzw. 27 ausgebildet, die in dem Zylinderkopf 17 an dessen Einlaßseite ausgeformt sind. Diese Kanäle treten zu einem gemeinsamen Einlaßanschluß 28 zusammen, der in einer Außenfläche 29 des Zylinderkopfes 17 ausgebildet ist. Eine angemessene Luftladung und Treibstoffladung wird, wenn erforderlich, den Einlaßkanälen 25, 26, 27 von einem (nicht gezeigten) Einlaßsystem zugeliefert. Dieses Einlaßsystem kann von irgendeiner bekannten Art sein.
• Drei Einlaßventile vom Tellerventil-Typ, bestehend aus einem Zentral-Einlaßventil 31 und einem Paar Seiten-Einlaßventilen 32 und 33 wirken mit den jeweiligen Ventilsitzen 22, 23 bzw. 24 so zusammen, daß sie die Strömung durch sie steuern. Diese Tellerventile 31, 32 und 33 besitzen Kopfabschnitte 34, 35 bzw. 36, die mit den Ventilsitzen 22, 23 und 24 in einer wohlbekannten Weise zusammenwirken.
• Jedes Tellerventil 34, 35 und 36 besitzt einen Schaftabschnitt 37, der zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinderkopfes 17 durch eine eingepreßte oder gegossene Ventilführung 38 abgestützt ist. An den oberen Enden der Schäfte 37 sind Rückhalte-Anordnungen 39 befestigt, die ein Ende einer Wendelfeder- Anordnung 41 in Eingriff mit dem Ventilschaft 37 zurückhalten. Die gegenüberliegenden Enden der Federn 41 liegen gegen bearbeitete Oberflächen 42 des Zylinderkopfes 17 so an, daß sie die Einlaßventile 31, 32 und 33 in ihre geschlossene Stellung drängen, wie auf diesem Gebiet gut bekannt ist.
• Es sollte bemerkt werden, daß die Hubachse B1 des Zentral- Einlaßventils 31 im wesentlichen mit einem spitzen Winkel zu der die Zylinderbohrungsachse B enthaltenden Ebene A und im wesentlichen an einer ersten, zu der Ebene A senkrechten Ebene C liegt, die ebenfalls die Zylinderbohrungsachse B enthält. Damit liegt dieses zentrale Einlaßventil 31 tatsächlich im Zentrum des Umfangs der Zylinderbohrung 13, jedoch aus einem zu beschreibenden Grund mit etwas Abstand davon nach innen.
• Die beiden Seiten-Einlaßventile 32 und 33 haben ihre jeweiligen Hubachsen B-2 in einer gemeinsamen Ebene, die mit einem größeren spitzen Winkel zu der zweiten Ebene B-A angeordnet ist, welche die Zylinderbohrungsachse B enthält. Diese Achsen sind an gegenüberliegenden Seiten der Ebene C angeordnet. Die Achsen B-2 sind ebenfalls mit spitzen Winkeln Θ zu der die Zylinderbohrungsachse B enthaltenden Ebene angeordnet, so daß sie an einem Punkt E einander schneiden, der unterhalb des Kopfabschnittes 15 des Kolbens 14 liegt, wenn dieser seine in den Figuren gezeigte untere Totpunktposition einnimmt, und zur Kurbelwellenachse 16 hin versetzt ist.
• Das bedeutet, daß die Einlaßladung, welche von den jeweiligen Einlaßkanälen 26 und 27 in die Brennkammer eintritt, sich nicht überschneiden wird. Als Ergebnis kann diese Ladung so in die Brennkammer gerichtet werden, daß sie eine leichte Umwälzwirkung schafft. Wenn es erwünscht ist, diese Umwälzwirkung zu erhöhen, kann ein Umwälz-Steuerventil irgendeines Typs vorgesehen werden, das in der anhängigen EP-Anmeldung Az. 93 111 326.0 gezeigt ist, auf deren Offenbarung hier zu Vergleichszwecken verwiesen wird. Alternativ können anderen Arten von Umwälzsteuerventilen für diesen Zweck benutzt werden.
• Es sollte bemerkt werden, daß die Einlaßkanäle 25, 26 und 27 einen nach unten geneigten Abschnitt besitzen, der sich mit einem gekrümmten Abschnitt überschneidet, dessen jeweilige Achse mit den jeweiligen Achsen B-1 bzw. B-2 der Ventilschäfte der jeweiligen Ventile 31, 32 und 33 ausgerichtet sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Neigungswinkel der beiden seitlichen Einlaßventile 32, 33 mit Bezug auf die erste Ebene C jeweils gleich und der gleiche gegenüberliegende Winkel Θ ist annähernd 2º (zwei Grad), aber die Auswahl dieses Winkels hängt von den anderen geometrischen Beziehungen der Maschine ab, um sicherzustellen, daß der Punkt E unter die untere Totpunktstellung 14 des Kolbens zur Drehachse der Kurbelwelle hin liegt, um so das genannte Ergebnis zu erzielen.
• Da die beiden Seiten-Einlaßventile 32, 33 mit der gleichen Neigung bezüglich der zweiten Vertikalebene A angeordnet sind, welche die Kurbelwellenachse und die Zylinderbohrungsachse B enthält, liegt der Überschneidungspunkt E ihrer Achsen B-2 in der Neigungsebene der seitlichen Einlaßventile 32, 33. Im Hinblick auf ihre symmetrische Anordnung mit Bezug auf die erste Ebene C ist der Überschneidungspunkt E auch in der ersten Ebene C gelegen. Schließlich wird bei steilerer Anordnung der Seiten-Einlaßventile 32, 33 als bei der vorliegenden Ausführung der Überschneidungspunkt E zusätzlich auch in der zweiten Ebene A gelegen sein.
• Wie aus Fig. 4 gesehen werden kann, ist das Zentral-Einlaßventil 31 mit einem geringeren Abstand a zu einer Zündkerzen- Aufnahmeöffnung 43 angeordnet (die zentral in der Brennkammer ausgebildet ist, wobei ihre Achse c-1 ein wenig längs der ersten Ebene C von der Zylinderbohrungsachse B versetzt ist) als die Seiten-Einlaßventilsitze 23 und 24, die unter dem entsprechend größeren Abstand b von der Zündkerzen-Aufnahmeöffnung 43 angeordnet sind. Das erlaubt die Ausbildung einer Quetsch-Fläche 44 im Außenumfang des Zylinderkopfes 17, was wiederum die Ausbildung einer großen Quetsch-Fläche 45 an den Seiten zwischen dem zentralen Einlaßventilsitz 22 und den seitlichen Einlaßventilsitzen 23 und 24 zuläßt, um so eine größere Quetsch-Wirkung zu befördern und die Turbulenz zu verbessern, zur Verbesserung des Laufs und der Verbrennung bei niedriger Drehzahl. Dieses Versetzen des zentralen Einlaßventils zu der Zylinderbohrungsachse B erlaubt auch zusätzlich zu der Quetsch-Wirkung ein verringertes Brennkammervolumen und dementsprechend ein höheres Verbrennungsverhältnis.
• Napfartige Stößel 46 sind gleitend innerhalb Bohrungen 47 gestützt, die integral in dem Zylinderkopf 17 ausgebildet sind, und deren Achse sich im allgemeinen parallel zu den Achsen der jeweiligen Schäfte 37 der Einlaßventile 31, 32 und 33 erstrekken. Da die seitlichen Einlaßventile 32 und 33 gegenüber der ersten Ebene C etwas schräg liegen, können diese Bohrungen 47 etwas Abstand voneinander besitzen, ohne einander zu überschneiden. Das erlaubt auch leicht die Ausbildung dieser Bohrungen in dem Zylinderkopf 17 als ein getrenntes Stößelträgerteil, das an dem Zylinderkopf 17 befestigt wird, so daß die Bearbeitung des Zylinderkopfes 17 vereinfacht wird.
• Eine Einlaßnockenwelle 48 ist um eine Achse F drehbar innerhalb des Zylinderkopfes 17 in einer zu beschreibenden Weise gelagert und besitzt Nockennasen 49, die mit den Napfstößeln 47 zusammenwirken, um diese und die Einlaßventile 31, 32 und 33 in bekannter Weise zu betätigen. Es sollte bemerkt werden, daß die die Achsen B-2 der seitlichen Einlaßventile 32 und 33 enthaltende gemeinsame Ebene und eine die Hubachse B-1 des zentralen Einlaßventiles enthaltende Ebene einander am Punkt F überschneiden, der zusammenfällt mit der Drehachse der Einlaßnokkenwelle 48. Auch sollte bemerkt werden, daß diese Achse F vom Umfang der Zylinderbohrung 13, wie in Fig. 1 gezeigt, nach innen verschoben ist. Die Vorteile dieses Aufbaus werden später beschrieben. Die Einlaßnockenwelle 48 wird durch einen entsprechenden Mechanismus von der Kurbelwelle mit der halben Kurbelwellen-Geschwindigkeit angetrieben.
• Auch wenn die Achse B-1 des zentralen Einlaßventiles 31 in der ersten Ebene C liegt, ist die zugehörige Nockennase 49 mit ihrer Mitte D-2 gegen eine Seite um das Stück b-2 versetzt, wobei dieser Versatz zu dem seitlichen Einlaßventil 32 hin liegt, wie in Fig. 2 zu sehen. Dieser kleine Versatz ergibt eine Drehwirkung auf den Napfstößel 46, die ihn zum Drehen veranlaßt und Verschleiß sowohl an dem Napfstößel 46 wie auch an der Zylinderkopfbohrung 47 und dem Einlaßventil 31 verringert.
• Da die Köpfe der den seitlichen Einlaßventilen 32 und 33 zugeordneten Napfstößel 46 mit einem kleinen Winkel angeordnet sind, können die dem Seitenventil-Betätigungsstößel zugeordneten Nockennasen 49 geringfügig verjüngt sein, um so den Verschleiß gering zu halten. Zusätzlich sind die Mitten dieser Nasen D-1 und D-3 mit den Abständen b-1 bzw. b-3 von den Mitten der Napfstößel 46 so versetzt, daß sie aus dem gleichen Grund auf diese Napfstößel eine Rotationswirkung ausüben.
• Die Einlaßnockenwelle 48 ist mit einem Paar Lagerflächen 51 versehen, die zwischen der Nockennase 49 zum Betätigen des Zentral-Einlaßventiles 31 und den Nockennasen 49, welche die Seiten-Einlaßventile 32 bzw. 33 betätigen, angeordnet sind. Diese Lagerflächen sind innerhalb jeweiliger Lagerflächen 52 gelagert, die direkt in die obere Fläche des Zylinderkopfes 17 eingearbeitet sind. Gestrichelt in Fig. 3 gezeigte Lagerdeckel, die mit dem Bezugszeichen 53 identifiziert sind, sind an dem Zylinderkopf 17 mittels Gewindebefestigern angebracht, welche durch in dem Zylinderkopf 17 an zwischen den Nockennasen 49 angeordneten Stellen ausgebildeten Bohrungen hindurchtreten. Wiederum können diese Lagerflächen 52 direkt in dem Zylinderkopf 17 ausgebildet werden und vermeiden so einen getrennten Nockenträgeraufbau, wie er bei anderen Arten von Fünfventil- Zylinder-Maschinen benutzt wird.
• Ein Paar Auslaßventilsitze 55 sind in den Zylinderkopf 17 an der der Einlaßseite gegenüberliegenden Seite der zweiten Ebene A eingepreßt. Es sollte bemerkt werden, daß die Ventilsitze 55 gegen die zweite, die Zylinderbohrungsachse B enthaltende Ebene A versetzt sind, während diese Ebene die Einlaßventilsitze 23 und 24 leicht schneidet. Dieser Versatz neigt dazu, ein höheres Kompressionsverhältnis und ein verringertes Brennkammervolumen zuzulassen, so daß eine geringere Flächen-Abkühlung stattfindet. Die Auslaßventilsitze 55 sind an dem Ende von jeweiligen Auslaßkanälen 56 und 57 ausgebildet, die an dieser Seite des Zylinderkopfes ausgebildet und miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Abgas-Auslaßöffnung 58 in einer Außenfläche 59 des Zylinderkopfes 17 bilden.
• Tellerventilartige Abgasventile 61 besitzen Kopfabschnitte 62, die mit den Ventilsitzen 55 zum Öffnen und Schließen derselben zusammenwirken. Diese Abgasventile haben Schaftabschnitte 53, die innerhalb von Ventilführungen 38 abgestützt sind, welche in die Zylinderkopfanordnung 17 eingepreßt oder auf andere Weise befestigt sind, und welche die Hubachsen für die Abgasventile 64 bestimmen. Diese Achsen liegen in einer gemeinsamen Ebene, die mit spitzen Winkeln zu der die Zylinderbohrungsachse B enthaltenden Bezugsebene A liegen, und dieser spitze Winkel ist kleiner als der spitze Winkel der Seiten-Einlaßventile 32 und 33 und größer als der des Zentral-Einlaßventiles 31.
• Wendeldruckfedern 64 umgeben die Abgasventilschäfte 63 und liegen gegen Rückhalteanordnungen 65 und bearbeitete Zylinderkopfflächen 42 an, um die Abgasventile 61 in ihre geschlossenen Stellungen zu drängen.
• Napfartige Stößel 66 sind gleitend innerhalb Bohrungen 67 aufgenommen, die direkt in dem Zylinderkopf ausgebildet sind, und sind den Abgasventilen 61 zugeordnet, um sie zu öffnen. Diese Napfstößel 67 werden durch eine Abgasnockenwelle 68 betätigt, die um eine Achse G drehbar ist, welche parallel zur Achse E der Einlaßnockenwele 48 liegt, jedoch einen größeren Abstand von der Zylinderbohrungsachse B besitzt als die Achse F. Die Nockennase 69 an der Nockenwelle 68 tritt mit den Napfstößeln 66 zu deren Betätigung in wohl bekannter Weise in Eingriff.
• Die Abgasnockenwelle 68 wird in bekannter Weise angetrieben und ist mit Lagerflächen versehen, die zwischen den Nockennasen 69 angeordnet sind und drehbar innerhalb einer in den Zylinderkopf 17 eingearbeiteten Lagerfläche 71 gelagert sind. Lagerdeckel werden an diesen Lagerflächen 71 gehalten, wie mit gestrichelten Linien 72 in Fig. 3 angezeigt, mittels Gewindebefestigern, welche durch in dem Zylinderkopf 17 ausgebildete Öffnungen 13 hindurchtreten.
• Es wurde festgestellt, daß der Zylinderkopf 17 an dem Zylinderblock 12 befestigt ist, und die Art und Weise, wie dies geschieht, wird nun in erster Linie mit Bezug auf Fig. 1 und 3 beschrieben. Es ist zu sehen, daß ein Paar Bohrungen 74 in dem Zylinderkopf 17 unter der Abgasnockenwelle 68 an der Abgasseite der Maschine ausgebildet ist, und diese nehmen Gewindebefestiger 75 zum Zweck des Niederhaltens des Zylinderkopfes auf. In gleichartiger Weise ist ein Paar Niederhaltebohrungen 76 an der Einlaßseite des Zylinderkopfes befestigt, und diese Bohrungen 76 sind mit gleichem Abstand von der Zylinderbohrungsachse B angeordnet, wie die Bohrungen 74 an der Abgasseite. Das ist möglich, da die Einlaßnockenwellenachse F nach innen versetzt ist, und damit Gewindebefestiger 77 frei in die Bohrung 76 für Niederhaltezwecke eingesetzt werden können, ohne ein Entfernen der Einlaßnockenwelle 48 notwendig zu machen, unter Aufrechterhaltung von gleichmäßigen Abständen. Es sollte bemerkt werden, daß die Niederhaltebohrungen 76 grundsätzlich mit der Lagerdeckelbohrung 74 ausgerichtet und den gleichen Abstand wie diese von der Ebene A besitzen, um die Bearbeitung zu erleichtern.
• Es sollte aus der vorangehenden Beschreibung leicht zu ersehen sein, daß der beschriebene Aufbau ein sehr wirksames Einlaßsystem mit Zylinderkopfanordnung für eine Mehrventilmaschine ermöglicht. Das kann erreicht werden durch die Verwendung eines Einzylinderkopf-Gußteils ohne einen mehrstückigen Aufbau zu erfordern, und erlaubt das Positionieren des Einleitsystems in der Weise, daß das gewünschte Strömungsmuster in der Brennkammer unter allen Laufzuständen erreicht werden kann, ohne mit Strömungen von den verschiedenen Einlaßkanälen Störung oder Überschneidung hervorzurufen. Selbstverständlich kann diese Wirkung auch unter einigen Laufbedingungen durch eine Umlaufventilanordnung der beschriebenen Weise verbessert werden.
• Es sollte jedoch aus der vorangehenden Beschreibung leicht erkennbar sein, daß bestimmte Merkmale der hier beschriebenen Maschine, wie der Zylinderkopf-Befestigungsaufbau (Anordnung von Kopfbolzen und Lagerdeckel-Befestigungsmitteln an der Einlaß- und Auslaßseite der Maschine) auch unabhängig von der Auswahl einer gewissen, vorzugsweise gleichen, Neigung der Seiten-Einlaßventile 32, 33 mit Bezug auf die erste, die Hubachse B-1 des Zentral-Einlaßventiles 31 enthaltende Ebene angewendet werden können.

Claims (22)

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock (12), der zumindest eine Zylinderbohrung (13) festlegt, in welcher ein Kolben (14) sich hin- und herbewegt, einer Kurbelwelle, die um eine Achse (16) drehbar an einem Ende der Zylinderbohrung (13) gelagert und von diesem Kolben (14) antreibbar ist, einem Zylinderkopf (17), der an dem Zylinderblock (12) angeschlossen ist und dieses andere Ende der Zylinderbohrung (13) einschließt, zumindest zwei Einlaßkanälen (26, 27), die in diesem Zylinderkopf (17) ausgebildet sind und bei zugeordneten Einlaßventilsitzen (23, 24) enden, die auf einander entgegengesetzten Seiten einer ersten Ebene (C) liegen, welche die Achse (B) der Zylinderbohrung (13) enthält und sich senkrecht zu der Rotationsachse (16) der Kurbelwelle erstreckt, zumindest zwei Einlaßventilen (32, 33) des Tellerventiltyps, die für eine Hin- und Herbewegung entlang einer entsprechenden Hubachse (B-2) von dem Zylinderkopf (17) gehalten sind und Kopfabschnitte aufweisen zur Steuerung des Flusses durch diese Einlaßventilsitze (23, 24), wobei die Hubachsen (B-2) der Einlaßventile jeweils in einem spitzen Winkel zu einer zweiten Ebene (A) liegen, die diese Zylinderbohrung-Achse (B) enthält und sich senkrecht zu dieser ersten Ebene (C) sowie mit einander entgegengesetzten spitzen Winkeln zu dieser ersten Ebene (C) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hubachsen (B-2) sich in einem Punkt (E) unterhalb eines Kopfabschnittes (15) des Kolbens (14) schneiden, wenn sich dieser in seiner unteren Totpunktposition befindet, daß dieser Schnittpunkt (E) der Hubachsen (B-2) der zwei Einlaßventile (32, 33) innerhalb dieser ersten Ebene (C) angeordnet und näher zu einer Kurbelwellenachse (16) angeordnet ist als zu dem oberen Kopfabschnitt (15) des Kolbens (14), wenn sich dieser in seiner unteren Totpunktposition befindet, und daß die Ventilsitze (23, 24) sowie die zugeordneten Einlaßkanäle (26, 27) derart konfiguriert sind, daß sie innerhalb der Brennkammer einen Taumelvorgang erzeugen.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (26, 27) stromabwärtige Abschnitte aufweisen, die allgemein sich parallel zu den Hubachsen (B-2) der zugeordneten Einlaßventile (32, 33) des Tellerventiltyps angrenzend an die entsprechenden Einlaßventilsitze (23, 24) erstrecken.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Einlaßkanäle (25, 26, 27) vorhanden sind, die zu drei zugeordneten Einlaßventilsitzen (22, 23, 24) führen, welche steuerbar sind von zwei Seiteneinlaßventilen (32, 33) und einem zentralen Einlaßventil (31), wobei das zentrale Einlaßventil (31) und der zugeordnete Einlaßventilsitz (22) im wesentlichen auf der ersten Ebene (C) und zwischen dem Paar der Einlaßventilsitze (23, 24) angeordnet sind, die zu den Seiteneinlaßventilen (32, 33) gehören, wobei dieses zentrale Einlaßventil (32) für eine Hin- und Herbewegung entlang einer Hubachse (B-1) abgestützt ist, welche mit der ersten Ebene (C) übereinstimmt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubachse (B-1) des zentralen Einlaßventils (31) im wesentlichen mit der ersten Ebene (C) übereinstimmt und sich mit einem kleineren spitzen Winkel zu der zweiten Ebene (A) erstreckt als die Hubachsen (B-2) des Paares der Seiteneinlaßventile (32, 33).

5. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (31, 32, 33) von einer Einlaßnockenwelle (48) betätigbar sind, die im Zylinderkopf (17) drehbar gehaltert ist und jedes der Einlaßventile (31,32, 33) über entsprechende Stößeltassen (46) betätigt, wobei diese Einlaßnockenwelle (48) Nockennasen (49) für jedes der Einlaßventile (31, 32, 33) aufweist, wobei die Hubachsen (B-1, B-2) der Einlaßventile (31, 32, 33) die Rotationsachse (F) von dieser Einlaßnockenwelle (48) schneiden.

6. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entgegengesetzte Neigung der Hubachsen (B-2) von diesen zwei oder diesen Seiteneinlaßventilen (32, 33) bezüglich der ersten Ebene (C) gleich zueinander ist und bevorzugt angenähert 2º beträgt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nokkennasen (49) der Einlaßnockenwelle (48) die entsprechenden Stößeltassen (46) an einem Punkt ergreifen, der von dem Zentrum der Stößeltassen (46) versetzt ist, um eine Rotationskraft auf die Stößeltassen (46) auszuüben.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockennasen (49), die den Stößeltassen (46) des Paares der Seiteneinlaßventile (32, 33) zugeordnet sind, Mittelpunkte aufweisen, die weiter von der ersten Ebene (C) entfernt sind als die Zentren der entsprechenden Stößeltassen (46).

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nokkennase (49), die der Stößeltasse (46) zugeordnet ist, welche das zentrale Einlaßventil (31) betätigt, ein Zentrum aufweist, das von der ersten Ebene (C) versetzt ist, und die Stößeltasse (46) betätigt, wodurch ihr Zentrum sich in der ersten Ebene (C) befindet.

10. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockennasen (49), die den Stößeltassen (46) dieser zwei oder dieses Paares von Seiteneinlaßventilen (32, 33) zugeordnet sind, mit ihren Zentren weiter von der ersten Ebene (C) versetzt sind als die Zentren der zugeordneten Stößeltassen (46).

11. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder diese Seiteneinlaßventile (32, 33) sowie entsprechend die zugeordneten Stößeltassen (46) geneigt angeordnet sind mit einem kleinen spitzen Winkel (H) bezüglich der ersten Ebene (C), wobei die zugeordneten Nockennasen (49) der Einlaßnockenwelle (48) geringfügig konisch zulaufen, um eine Abnutzung zu minimieren, und wobei die Zentren (D-1, D-3) von diesen Nockennasen (49) von den Zentren der Stößeltassen (46) um die Distanzen (b-1, b-3) versetzt sind.

12. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (22) des zentralen Einlaßventils (31) näher an die Achse (B) der Zylinderbohrung (13) angeordnet ist, als das Paar der einander entgegengesetzten Ventilsitze (23, 24) der Seiteneinlaßventile (32, 33) zur Festlegung eines Quetschbereiches (44, 45) um den äußeren Rand der Ventilsitze (22, 23, 24).

13. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch Lageroberflächen (51), die auf der Einlaßnockenwelle (48) zwischen aneinander angrenzenden Nockennasen (49) ausgebildet sind, die die Zentren und Seiteneinlaßventile (31, 32, 33) betätigen, wobei diese Lageroberflächen (51) dazu ausgelegt sind, die Einlaßnockenwelle (48) in Lageroberflächen (52) drehbar zu haltern, die direkt in dem Zylinderkopf (17) ausgeformt sind, sowie mittels Lagerkappeneinrichtungen, die an dem Zylinderkopf (16) angeschlossen sind und diese Nockenwellenlageroberflächen (51) für eine drehbare Halterung dieser Einlaßnockenwelle (48) ergreifen.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkappen an dem Zylinderkopf (17) mit zumindest einem Paar von mit Gewinde versehenen Befestigungseinrichtungen angeschlossen sind, die mit im wesentlichen gleicher Entfernung von der zweiten Ebene (A) angeordnet sind wie die mit Gewinde versehenen Befestigungseinrichtungen (76, 77) zur Befestigung des Zylinderkopfes (17) an den Zylinderblock (12).

15. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ein Paar von mit Gewinde versehenen Befestigungseinrichtungen (76, 77) in Form von Zylinderkopfbolzen zur Befestigung des Zylinderkopfes (17) an dem Zylinderblock (12), wobei diese mit Gewinde versehenen Befestigungseinrichtungen (76, 77) für den Zylinderkopf lateral auswärts versetzt bezüglich der Einlaßnockenwellenachse (F) angeordnet sind und im wesentlichen äquidistant bezüglich der zweiten Ebene (A) positioniert sind.

16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen zur Befestigung der Lagerkappen diese Lagerkappen zwischen den Nockennasen (49) zur Betätigung der zentralen und Seiteneinlaßventile (31, 32, 33) zu beiden Seiten der Einlaßnockenwelle (48) sowie im wesentlichen äquidistant bezüglich der ersten Ebene (C) versetzt angeordnet sind, bevorzugt befinden sich dabei die Befestigungseinrichtungen für die Lagerkappen im wesentlichen in einer Linie mit den Befestigungseinrichtungen (76, 77) für den Zylinderkopf nach außen versetzt.

17. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (43) zur Aufnahme einer Zündkerze zentral in der Brennkammer ausgebildet ist, wobei die entsprechende Achse (C-1) geringfügig entlang der ersten Ebene (C) von der Zylinderbohrungsachse (B) versetzt ist, und daß die Distanz (a) zwischen dem Ventilsitz (22) des zentralen Einlaßventils (31) geringer ist als die Distanz (b) zwischen einem Ventilsitz (23, 24) der Seiteneinlaßventile (32, 33) zwischen der Öffnung (43) zur Aufnahme der Zündkerze.

18. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Auslaßventile (61) des Tellerventiltyps in diesem Zylinderkopf (17) für eine Hin- und Herbewegung abgestützt sind, und zwar im wesentlichen auf der anderen Seite von dieser zweiten Ebene (A), wobei diese Auslaßventile (61) von einer Auslaßnockenwelle (68) betätigbar sind, die um eine Achse (G) drehbar ist, welche parallel zu der Achse (F) der Einlaßnockenwelle (48) verläuft, aber zu der Zylinderbohrungsachse (B) eine größere Entfernung aufweist als die Achse (F) der Einlaßnockenwelle (48).

19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit Gewinde versehene Befestigungsmittel (75), die an der Auslaßseite zur Befestigung des Zylinderkopfes (17) an dem Zylinderblock (12) vorgesehen sind, unterhalb der Auslaßnockenwelle (68) angeordnet sind, um so im wesentlichen die gleiche Entfernung von der zweiten Ebene (A) aufzuweisen, wie die Achse (G) der Auslaßnockenwelle (68).

20. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (17) mit einstückig ausgebildeten Bohrungen ausgebildet ist zur gleitenden Aufnahme der Stößeltassen (46) zur Betätigung der entsprechenden Einlaß- und Auslaßventile (31, 32, 33; 67), wobei sowohl diese Bohrungen als auch diese Nockenwellenlageroberflächen (52) zur drehbaren Abstützung der Einlaßnokkenwelle (48) und der Auslaßnockenwelle (68) einstückig mit dem Zylinderkopf (17) derart ausgebildet sind, daß der Zylinderkopf (17) ein einheitliches Stück zur Befestigung an den Zylinderblock (12) bildet.

21. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Bohrungen für Stößeltassen einheitlich in diesem Zylinderkopf (17) auf der Einlaßseite in der Nähe dieser Lageroberflächen (52) auf der Einlaßseite von diesem Zylinderkopf (17) angeordnet sind zur gleitenden Aufnahme entsprechender Stößeltassen (49) zur Betätigung dieser zumindest drei Einlaßventile (31, 32, 33) mittels dieser Einlaßnockenwelle (48), während eine zweite Reihe von Bohrungen für Stößeltassen auf der anderen Seite von dieser zweiten Ebene (A) einheitlich in diesem Zylinderkopf (17) ausgebildet ist zur Aufnahme einer zweiten Reihe von Stößeltassen zur Betätigung der Auslaßventile (67) mittels der Auslaßnockenwelle (68).

22. Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer dieser Lufteinlaßkanäle, der von den Einlaßventilen (31, 32, 33) gesteuert wird, ein Lufteinlaßsteuerventil aufweist, das in einem unteren Wandbereich des entsprechenden Einlaßkanals angeordnet ist, um die Erzeugung einer Taumelfunktion in der Brennkammer zu ermöglichen.