DE3837678A1 - Ladungswechsel-ventilanordnung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich ist es für die Erzielung eines guten Wirkungsgrads einer Brennkraftmaschine wichtig, dafür zu sorgen, daß der Ladungs­ wechsel, also der Austausch von Abgas gegen Frischgas, mit möglichst geringen Drosselverlusten erfolgt. Daher hat man auch für herkömm­ liche Kraftfahrzeuge Brennkraftmaschinen eingesetzt, die wie bei Rennmotoren mit jeweils zwei Einlaß- und Auslaßventilen je Zylinder ausgerüstet sind. Dadurch wird eine bessere Ausnutzung des durch die Zylindergeometrie bedingten, für die Ventilquerschnitte zur Verfügung stehenden Platzes erreicht.

Ein Nachteil dieser Vierventiltechnik besteht in dem erheblich größeren, nämlich praktisch verdoppelten Aufwand an Ventiltriebstei­ len, wodurch die Konstruktion des Zylinderkopfes verhältnismäßig kompliziert wird.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Ventil­ anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die ohne Verdopplung der Ventilzahl praktisch dieselben Strömungs­ querschnitte und die damit verbundenen günstigen Verhältnisse hinsichtlich der Drosselverluste beim Ladungswechsel bietet.

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

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist also darin zu sehen, daß eine gegenüber der üblichen Zweiventil-Anordnung erheblich günstigere Ausnutzung des für Ventilquerschnitte von dem Zylinder zur Verfügung gestellten Platzes sichergestellt ist, ohne daß ein zusätzlicher Aufwand im Bereich der Ventiltriebe in Kauf genommen werden muß.

Verständlicherweise wird man die Abweichungen der Ventilquerschnitte und der damit verbundenen Strömungsquerschnitte so wählen, daß sich nach wie vor bezüglich der Ventilachsen symmetrische Druckbean­ spruchungen am Ventil durch die Verbrennungsdrücke ergeben. Auch ist es erforderlich, für eine Drehsicherung der Ventile zu sorgen, die durch entsprechende Ausbildung des Ventilsitzringes und/oder der Ventilführung leicht erzielt werden kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Draufsichten auf Zylinderkopf­ bereiche an einem Zylinder wiedergeben.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist der Zylinderkopf allgemein mit 1 bezeichnet. Bei 2 ist der Zylinder üblicher Bauart für einen Hubkolben angedeutet, dem Frischgas über das ellipsenförmige Einlaß­ ventil 3 - der Ventilschaft ist bei 4 angedeutet - zugeführt wird, während die verbrannten Gase durch das in üblicher Weise kreisschei­ benförmige Auslaßventil 5 abgeführt werden. Zwischen beiden Ventilen erkennt man bei 6 eine Zündkerze.

In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die große Achse 7 der Querschnittsellipse des Einlaßventils 3 parallel zu dem Einlaß­ kanal 8, der - ebenso wie der Auslaßkanal 9 - von einer Seite des Zylinderkopfes 1 ausgeht, dessen Längsachse mit 10 bezeichnet ist. Links und rechts von dem Zylinder 1 hat man sich also weitere Zylinder je nach Ausbildung der Brennkraftmaschine zu denken.

Wie die in Fig. 1 dargestellte Draufsicht gut erkennen läßt, paßt sich die elliptische Form des Einlaßventils 3 (genauer: seines scheibenförmigen Ventilkörpers) gut dem durch die geometrischen Verhältnisse des Zylinders 2 für den Einlaßventilquerschnitt zur Verfügung gestellten Platz an. Durch die bezüglich der Zylinderachse bzw. des Ventilschafts 4 und seiner nicht dargestellten Führung symmetrische Ausbildung des Ventiltellers ist sichergestellt, daß die im Zylinder auftretenden Drücke eine resultierende Kraft erzeugen, die gleichsam innerhalb des Ventilschafts 4, im Idealfall in der Ventilachse, verläuft, so daß ein Verkanten des Ventils ausgeschlossen ist.

Dasselbe gilt für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung. Auch hier erkennt man im Zylinderkopf 20 den Umriß 21 eines Zylinders, dem das wiederum einen elliptischen Querschnitt besitzende Einlaßventil 22 mit dem Ventilschaft 23, das einen runden Querschnitt besitzende Auslaßventil 24 und die Zündkerze 25 zugeordnet sind. Wiederum gehen Ein- und Auslaßkanal 26 bzw. 27 von unterschiedlichen Längsseiten des Zylinderkopfes 20 aus, so daß seine Längsachse 28 wiederum in der Zeichenebene von links nach rechts verläuft.

In diesem Ausführungsbeispiel verläuft jedoch die kleine Haupt­ achse 29 der Querschnittsellipse parallel zum Einlaßkanal 26, wodurch der Strömungswiderstand für das einströmende Frischgas gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 noch weiter verringert ist.

Bei der Figurenbeschreibung wurde bisher nur gesagt, die Ventile bzw. die Ventilkörper hätten einen von der Rotationssymmetrie abweichenden, nämlich elliptischen Querschnitt. Dasselbe gilt verständlicherweise auch für die Ventilsitze 11 bzw. 30, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen auch die Aufgabe haben, in der letzten Schließphase den zugehörigen Ventilkörper in Drehrich­ tung auszurichten.

Verständlicherweise ist es auch möglich, für die Auslaßventile von der Rotationssymmetrie abweichende Ventilquerschnitte vorzu­ sehen. Weiterhin können die Achsen der Querschnittsellipsen auch schräg zu den Achsen der Einlaßkanäle verlaufen.

Mit der Erfindung ist also eine Ventilanordnung für eine Brennkraft­ maschine geschaffen, die ohne Vergrößerung der Ventilzahl und damit der Bestandteile der Ventiltriebe große Strömungsquerschnitte zur Verfügung stellt.

Claims (5)

1. Ventilanordnung für den Ladungswechsel in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, enthaltend zumindest ein Ventil mit einem scheibenähnlichen Ventilkörper und einen mit einem Randbereich desselben zusammenarbeitenden Ventilsitz, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich und der Ventilsitz (11) von der Rotationssymmetrie abweichende Querschnitte umschließen.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte etwa ellipsenförmig sind.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Achsen (7) der Querschnittsellipse parallel zu einem zugeordneten Ladungswechselkanal (8) verläuft.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Achse (29) der Querschnittsellipse parallel zum Ladungswechselkanal (26) verläuft.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3, 22) ein Einlaßventil ist.