AT5647U1 - Fremdgezündete brennkraftmaschine mit zumindest einem zylinder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder (1), in welchem ein hin- und hergehender Kolben (3) angeordnet ist, mit einem zumindest eine Zündeinrichtung (17, 18, 24) pro Zylinder (1) aufnehmenden Zylinderkopf (5), in welchem ein Auslasskanal (6) und zwei Einlasskanäle (7, 8) eingeformt sind, wobei der Auslasskanal (6) über eine Auslassöffnung (9) und die Einlasskanäle (7, 8) über Einlassöffnungen (10, 11) mit einem Brennraum (12) in Verbindung stehen, welche Auslassöffnung (9) über ein Auslassventil (13) und welche Einlassöffnungen (10, 11) über Einlassventile (14) steuerbar sind, wobei die Auslassöffnung (9) einerseits und die Einlassöffnung (10, 11) andererseits an unterschiedlichen Seiten einer durch die Zylinderachse (15) und die Achse (25a) der Kurbelwelle (25) aufgespannten Motorhochebene (16) angeordnet sind.Um auf möglichst einfache Weise Strömungsverluste im Brennraum (12) zu vermindern und eine gleichmäßige Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches zu ermöglichen, sind drei Zündeinrichtungen (17, 18, 24) im Zylinderkopfboden (5a) vorgesehen, wobei eine erste Zündeinrichtung (24) zwischen beiden Einlassöffnungen (10, 11), eine zweite Zündeinrichtung (17) zwischen der einen Einlassöffnung (10) und der Auslassöffnung (9) und eine dritte Zündeinrichtung (18) zwischen der anderen Einlassöffnung (11) und der Auslassöffnung (9) angeordnet ist.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder, in welchem ein hin-und hergehender Kolben angeordnet ist, mit einem zumindest eine Zündeinrichtung pro Zylinder aufnehmenden Zylinderkopf, in welchem ein   Auslasskanal   und zwei   Einlasskanäle   eingeformt sind, wobei der   Auslasskanal   über eine Auslassöffnung und die   Einlasskanäle   über Einlassöffnungen mit einem Brennraum in Verbindung stehen, welche Auslassöffnung über ein   Auslassventil   und welche Einlassöffnungen über   Einlassventile   steuerbar sind,

   wobei die   Auslassöffnung   einerseits und die   Einlassöffnung   andererseits an unterschiedlichen Seiten einer durch die Zylinderachse und die Achse der Kurbelwelle aufgespannten Motorhochebene angeordnet sind, und wobei die Einlasska-   näle   zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in Richtung der Zylinderachse angeordnet und so geformt sind, dass im Brennraum eine umgekehrte Walzenströmung initiiert wird, welche von den Einlassöffnungen zum Kolben und weiter zu der   Auslassöffnung   gerichtet ist, wobei zumindest eine Zündeinrichtung seitlich im Zylinderkopfboden im Bereich der Zylinderwand angeordnet ist. 



  Aus der US 5, 305, 720 A ist eine Brennkraftmaschine bekannt, deren Einlasskanäle im Brennraum eine umgekehrte Walzenströmung (reverse-tumble-flow) initiieren. Durch diese umgekehrte   Walzenströmung   kann die Gemischaufbereitung, die Verbrennung und die Spülung des Brennraumes insbesondere bei Magerbetrieb verbessert werden. Allerdings verursacht die im Bereich der Zylinderachse abgeordnete und in den Brennraum ragende Zündeinrichtung relativ hohe Strö-   mungsverluste,   da die Zündeinrichtung in einem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit positioniert ist. 



  Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird in der österreichischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 80/2001 der Anmelderin beschrieben. Dadurch, dass zumindest eine Zündeinrichtung seitlich im Zylinderkopfboden im
Bereich der Zylinderwand angeordnet ist, können Strömungsverluste durch in den Brennraum ragende Zündeinrichtungen verringert werden. 



   Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs ge- nannten Art bei möglichst minimalen   Strömungsverlusten   eine gleichmässige Entzündung des Gemisches im Brennraum zu erreichen. 



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass drei Zündeinrichtungen im Zy- linderkopfboden vorgesehen sind, wobei eine erste Zündeinrichtung zwischen beiden Einlassöffnungen, eine zweite Zündeinrichtung zwischen der einen Ein- lassöffnung und der Auslassöffnung und eine dritte Zündeinrichtung zwischen der anderen Einlassöffnung und der   Auslassöffnung   angeordnet ist. Die drei Zünd- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 einrichtungen münden dabei an unkritischen Stellen der Zylinderkopfdecke in den Brennraum, wo die umgekehrte Walzenströmung relativ geringe Strömungsgeschwindigkeiten ausbildet. Durch die drei Zündeinrichtungen wird eine gleichmässige Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennraum erreicht. 



  Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die zweite und die dritte Zündeinrichtung im Bereich der Motorhochebene angeordnet ist. Im Bereich der Motorhochebene steht ausreichend Platz für eine seitliche Anordnung der Zündeinrichtung zur Verfügung, so dass kaum bauliche Zwänge auftreten. Darüber hinaus hat die seitliche Anordnung der Zündeinrichtung den Vorteil, das   Einlass- und Auslass-   öffnungen grösser konzipiert werde können, als bei einer mittig angeordneten Zündeinrichtung. 



  Eine besonders gute Verbrennungseinleitung lässt sich erreichen, wenn die zweite und die dritte Zündeinrichtung beiderseits einer die Zylinderachse beinhaltenden, normal auf die Motorhochebene ausgebildeten Motorquerebene im Zylinderkopfboden angeordnet sind. Die Drei-Ventil-Anordnung im Zylinderkopf hat den Vorteil, dass auch für drei Zündeinrichtungen ausreichend Platz zur Verfügung steht. Dabei kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Zündeinrichtungen symmetrisch zur Motorquerebene angeordnet sind. Auch die Einlassöffnungen und die   Auslassöffnung   können bezüglich der Motorquerebene symmetrisch angeordnet sein. 



   Das Wegfallen eines im Bereich der Zylinderachse angeordneten Bauteiles hat weiters den Vorteil, dass die Einlasskanäle optimal zur Erzeugung der umge- kehrten Walzenströmung ausgelegt werden können. Besonders günstig ist dabei, wenn zumindest ein   Einlasskanal   die Motorhochebene schneidet. 



   In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgese- hen, dass die   Einlasskanäle - im   Grundriss gesehen-zwischen zumindest einer
Einlassventilhebelachse und einer Auslassventilhebelachse angeordnet sind. Dies ermöglicht einerseits die optimale Ausbildung der umgekehrten Walzenströmung und gestattet es andererseits, genügend Freiraum für die Zündeinrichtungen zur
Verfügung zu stellen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass sechs
Zylinderkopfschrauben zur Befestigung des Zylinderkopfes am Zylindergehäuse drehsymmetrisch um den Zylinder angeordnet sind. Durch die in Richtung der
Zylinderachse angeordneten Einlasskanäle können die Zylinderkopfschrauben gleichmässig um den Umfang des Zylinders angeordnet werden.

   Durch die gleichmässige Anpressung des Zylinderkopfes am   Zylindergehäuse   können hohe
Verdichtungsverhältnisse realisiert werden. 



   In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Einlasska-   näle   von einem gemeinsamen, zwischen zumindest einer Einlassventilhebelachse 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 und einer Auslassventilhebelachse angeordneten Ansaugkanal ausgehen. Um eine einfache Kanalgestaltung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Ansaugkanal einen ovalen Querschnitt oder einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist. 



  Zur Steuerung der Ansaugluft ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass im Bereich der Verzweigung des Ansaugkanals in die Einlasskanäle ein Drehschieber angeordnet ist, dessen Drehachse im Wesentlichen quer zum Ansaugkanal, vorzugsweise parallel zur Achse der Kurbelwelle angeordnet ist. 



  Eine optimale Steuerung der Ansaugluft kann erreicht werden, wenn der Drehschieber pro Einlasskanal eine Steueröffnung aufweist, wobei vorzugsweise die Steueröffnungen phasenversetzt zueinander angeordnet sind. 



  In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass in zumindest einen   Einlasskanal,   vorzugsweise in den vom Drehschieber zuerst freigegebenen Einlasskanal, eine Einspritzeinrichtung zur semidirekten Einspritzung von Kraftstoff einmündet. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



  Es zeigen schematisch Fig. 1 die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einem Schnitt durch einen Zylinder quer zur Achse der Kurbelwelle, Fig. 2 den Zylinderkopfboden dieser Brennkraftmaschine in einer Schrägansicht, Fig. 3 einen Zylinder dieser Brennkraftmaschine in einer Längsansicht und Fig. 4 diese Brennkraftmaschine in einer Draufsicht auf einen Zylinder. 



  In einem Zylinder 1 eines Zylindergehäuses 2 ist ein hin-und hergehender Kolben 3 bewegbar angeordnet. Die Zylinderwand des Zylinders 1 weist das Bezugszeichen la auf. Mit Bezugszeichen 4 ist die Pleuelstange bezeichnet, welche den Kolben 3 mit einer Kurbelwelle 25 verbindet. 



  Im Zylinderkopf 5 ist ein   Auslasskanal   6 sowie zwei Einlasskanäle 7,8 eingeformt. Der Auslasskanal 6 steht über eine Auslassöffnung 9, die Einlasska-   näle 7,   8 über Einlassöffnungen 10 und 11 mit dem Brennraum 12 in Verbindung. Die Auslassöffnung 9 wird über ein   Auslassventil   13, die Einlassöffnungen 10 und 11 über   Einlassventile   14 gesteuert. 



  Die im Zylinderkopfboden 5a eingeformten   Auslass- und Einlassöffnun-   gen 9, 10, 11 befinden sich an unterschiedlichen Seiten A, E einer durch die Zylinderachse 15 und die Achse 25a der Kurbelwelle 25 aufgespannten Motorhochebene 16. A steht dabei für die Auslassseite und E für die Einlassseite. Die Auslassöffnung 9 und die Einlassöffnungen 10 und 11 sind symmetrisch bezüglich einer normal auf die Motorhochebene 16 durch die Zylinderachse 15 verlaufen- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 den Motorquerebene 19 ausgeführt. im Bereich der Zylinderwand la sind drei Zündeinrichtungen 24,17, 18 angeordnet. Die erste Zündeinrichtung 24 befindet sich dabei zwischen den beiden Einlassöffnungen   7, 11   im Bereich der Motorhochebene 19.

   Die zweite und die dritte Zündeinrichtung 17,18 ist jeweils zwischen einer Einlassöffnung   7, 11   und einer Auslassöffnung 9 angeordnet. Die zweite und dritte Zündeinrichtung 17,18 ist dabei im Bereich der Motorhochebene 16 positioniert. Bezüglich der Motorquerebene 19 sind die Zündeinrichtungen 17,18 symmetrisch an unterschiedlichen Seiten angeordnet. Die symmetrische Anordnung der Zündeinrichtungen 17, 18, 24 ermöglicht eine gleichmässige Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennraum 12. 



  Die Einlasskanäle 7, 8 sind im Zylinderkopf 5 so eingeformt, dass im Brennraum 12 eine umgekehrte Walzenströmung W initiiert wird, welche von den Einlassöffnungen 10,11 zum Kolben 3 und weiter zu Auslassöffnung 9 im Zylinderkopfboden 5a verläuft, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die   Einlasskanäle   7,8 sind zumindest abschnittsweise etwa parallel zur Zylinderachse 15 angeordnet. 



  Im dargestellten Ausführungsbeispiel gehen die Einlasskanäle 7,8 von einem gemeinsamen Ansaugkanal 26 aus. Zumindest einer der   Einlasskanäle   7,8 oder der gemeineinsame Ansaugkanal 26 kann dabei die Motorhochebene 16 schneiden. Dadurch kann eine sehr starke umgekehrte Walzenströmung W im Brenn- raum 12 erzeugt werden. Der Ansaugkanal 26 weist einen ovalen Querschnitt auf, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Im Bereich der Verzweigung der Einlasska- näle 7,8 aus dem gemeinsamen Ansaugkanal 26 ist ein Drehschieber 27 ange- ordnet, über weichen die Ansaugluftströmung gesteuert wird. Die Drehachse 27a des Drehschiebers 27 ist im Wesentlichen quer zum Ansaugkanal 26 angeordnet. 



   Der Drehschieber 27 weist für jeden   Einlasskanal   7,8 eine Steueröffnung 28,29 auf, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Die Steueröffnungen 28,29 sind phasenversetzt zueinander positioniert, so dass die   Einlasskanäle   7,8 hintereinander aufge- steuert werden können. 



   Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist der Ansaugkanal 26 zwischen zumindest einer Einlassventilhebelachse 22a und der Auslassventilhebelachse 21a angeord- net. Dies ermöglicht einerseits die optimale Ausbildung einer umgekehrten Wal- zenströmung W im Brennraum 12 und bietet andererseits genug Platz für die An- ordnung von drei Zündeinrichtungen 17,18, 24 pro Zylinder 1. Der Auslassen- tilhebel 21 und die Einlassventilhebeln 22 sind im Ausführungsbeispiel als Kipp- hebeln ausgeführt. 



   Durch die optimale Platzausnutzung ist es darüber hinaus möglich, den Zylinder- kopf 5 pro Zylinder 1 mittels sechs gleichmässig um den Zylinder 1 angeordnete
Zylinderkopfschrauben mit dem Zylindergehäuse 2 zu verbinden. Dies gestattet 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 auch bei höheren Verdichtungsverhältnissen eine optimale Abdichtung zwischen Zylinderkopf 5 und Zylindergehäuse 2. 



  Durch die seitliche Anordnung der Zündeinrichtungen 17,18, 24 in einen Bereich mit relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten können die Strömungsverluste im Vergleich zu einer mittigen Anordnung einer Zündeinrichtung massgebend verringert werde. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Verbrennung und der Emissionen und eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches. 



  Um den Teillastbetrieb zu verbessern und ein rasches Ansprechverhalten zu erzielen, mündet in einen der beiden Einlasskanäle 7,8, und zwar in den durch die Steueröffnung 28 zuerst freigegebenen   Einlasskanal   7, eine Einspritzeinrichtung 30 zur semidirekten Kraftstoffeinspritzung ein.

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE 1. Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder (1), in welchem ein hin-und hergehender Kolben (3) angeordnet ist, mit einem zumindest eine Zündeinrichtung (17,18, 24) pro Zylinder (1) aufnehmen- den Zylinderkopf (5), in welchem ein Auslasskanal (6) und zwei Einlasska- näle (7,8) eingeformt sind, wobei der Auslasskanal (6) über eine Auslass- öffnung (9) und die Einlasskanäle (7,8) über Einlassöffnungen (10, 11) mit einem Brennraum (12) in Verbindung stehen, welche Auslassöffnung (9) über ein Auslassventil (13) und welche Einlassöffnungen (10,11) über Ein- lassventile (14) steuerbar sind, wobei die Auslassöffnung (13) einerseits und die Einlassöffnungen (10, 11)

   andererseits an unterschiedlichen Seiten einer durch die Zylinderachse (15) und die Achse (25a) der Kurbelwelle (25) aufgespannten Motorhochebene (16) angeordnet sind, und wobei die Ein- lasskanäle (7,8) zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in Richtung der Zylinderachse (15) angeordnet und so geformt sind, dass im Brenn- raum (12) eine umgekehrte Walzenströmung (W) initiiert wird, welche von den Einlassöffnungen (10,11) zum Kolben (3) und weiter zu der Auslassöff- nung (9) gerichtet ist, wobei zumindest eine Zündeinrichtung (17, 18, 24) seitlich im Zylinderkopfboden (5a) im Bereich der Zylinderwand (la) ange- ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass drei Zündeinrichtun- gen (17,18, 24) im Zylinderkopfboden (5a) vorgesehen sind, wobei eine erste Zündeinrichtung (24) zwischen beiden Einlassöffnungen (10,11), eine zweite Zündeinrichtung (17)

   zwischen der einen Einlassöffnung (10) und der Auslassöffnung (9) und eine dritte Zündeinrichtung (18) zwischen der EMI6.1 zweite und die dritte Zündeinrichtung (17,18) im Bereich der Motorhoch- ebene (16) angeordnet ist.

   3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Zündeinrichtung (17,18) beiderseits einer die Zylinderachse (15) beinhaltenden, normal auf die Motorhochebene (16) ausgebildeten Motorquerebene (19) im Zylinderkopfboden (5a) angeordnet sind.

   4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zündeinrichtungen (17,18, 24) symmetrisch zur Motor- querebene (19) angeordnet sind. <Desc/Clms Page number 7> 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Auslassöffnung (9) und die Einlassöffnungen (10,11) symmetrisch zur Motorquerebene (19) angeordnet sind.

   6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass zumindest ein Einlasskanal (7 ; 8) die Motorhochebene (16) schneidet.

   7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einlasskanäle (7, 8) - im Grundriss gesehen-zwischen zumindest einer Einlassventilhebelachse (22a) und einer Auslassventilhe- belachse (21a) angeordnet sind.

   8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass sechs Zylinderkopfschrauben zur Befestigung des Zylinder- kopfes (5) am Zylindergehäuse (2) drehsymmetrisch um den Zylinder (1) angeordnet sind.

   9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Einlasskanäle (7,8) von einem gemeinsamen, zwischen zumindest einer Einlassventilhebelachse (22a) und einer Auslass- ventilhebelachse (21a) angeordneten Ansaugkanal (26) ausgehen.

   10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Verzweigung des Ansaugkanals (26) in die Einlasskanäle (7, 8) ein Drehschieber (27) angeordnet ist, dessen Drehachse (27a) im Wesentli- chen quer zum Ansaugkanal (26), vorzugsweise parallel zur Achse (25a) der Kurbelwelle (25) angeordnet ist.

   11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (27) pro Einlasskanal (7,8) eine Steueröffnung (28,29) aufweist, wobei vorzugsweise die Steueröffnungen (28,29) phasenversetzt zueinander angeordnet sind.

   12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugkanal (26) einen ovalen Querschnitt oder einen rechtecki- gen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist.

   13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass in zumindest einen Einlasskanal (7,8), vorzugsweise in den vom Drehschieber zuerst freigegebenen Einlasskanal (7), eine Einspritzein- richtung (30) zur semidirekten Einspritzung von Kraftstoff einmündet.