Eine derartige luftverdichtende Brennkraftmaschine ist aus der MTZ Motortechnische Zeitschrift 58 (1997) Seite 652 bis 659 bekannt. Die Brennkraftmaschine ist mit zwei Einlassven- tilen und zwei Auslassventilen pro Zylinder ausgestattet. Da- bei sind die Einlassventile im Zylinderkopf auf einer Seite der Zylinderkopflängsmittelebene und die Auslassventile auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet. Jedes der Gaswech- selventile ist um einen kleinen Ventilwinkel von etwa 2° bis 9° gegenüber der Zylinderkopflängsmittelebene seitlich nach außen geneigt angeordnet. In Abhängigkeit vom Zylinderdurch- messer besitzen die Gaswechselventile einen am Ventilteller gemessenen Ventildurchmesser von etwa 30% bis 40% des Zylin- derdurchmessers.

Ferner ist die Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail- Einspritzsystem versehen, dessen Einspritzinjetoren zentral in den Brennraum münden.

Die in dem MTZ-Bericht angegebenen Motorkennwerte sind als Auslegungsparameter für luftverdichtende Brennkraftmaschinen zur Erreichung optimaler Verbrennungs-und Festigkeitswerte nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für gattungs- gemäße luftverdichtende Brennkraftmaschinen solche Konstruk- tionsparameter anzugeben, mit Hilfe derer eine konstruktive Auslegung der Brennkraftmaschine mit optimalen Drall-und Durchflusskennwerte sowie guter mechanischer Festigkeit mög- lich ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den insgesamt im Patent- anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen werden für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine Auslegungsparameter für insbesondere die Festlegung der Ventildurchmesser in Ab- hängigkeit vom Zylinderdurchmesser angegeben, die einen aus- gewogenen Kompromiss hinsichtlich der Erreichung von einer- seits optimalen Drall-und Durchflusskennwerten und anderer- seits einer zulässigen mechanischen Belastung darstellen.

Ferner sind die Auslegungsparameter dazu geeignet, den Ven- tilüberstand, d. h., den Überstand von Abschnitten der Ventil- teller in den Brennraum zu optimieren. Hierdurch wird sowohl ein zu großer Ventilüberstand, welcher zu übermäßig großen Ventiltaschen im Kolbenboden führt und welcher die Verbren- nung negativ beeinflusst, als auch ein zu kleiner Ventilüber- stand, welcher zu einem großen Schadvolumen im Zylinderkopf und schlechten Durchflusswerten führt, vermieden.

Schließlich führen die Auslegungsparameter zur Festlegung ei- nes günstigen Wandäbstandes der einzelnen Gaswechselventile von der Zylinderwand, so dass hierdurch keine Nachteile im Drall-und Durchflussverhalten gegeben sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un- teransprüche.

In der Zeichnung sind die erfindungsgemäßen Konstruktionspa- rameter an einem Mehrfach-Zylinderkopf einer luftverdichten- den Brennkraftmaschine beispielhaft dargestellt.

Dabei zeigen : Fig. 1 den Zylinderkopf in einem Querschnitt entlang der Li- nie I-I aus Fig. 2 ; Fig. 2 den Zylinderkopf in einer Ansicht auf den Zylinder- kopfboden.

In den Fig. ist ein Zylinderkopfgehäuse für eine mehrzylind- rische luftverdichtende Brennkraftmaschine mit 1 bezeichnet.

Begrenzt wird das Zylinderkopfgehäuse 1 von eine Zylinder- kopfbodenfläche 2, zwei Seitenwänden 3,4 und einer Deckflä- che 5, über der ein Steuerraum 6 zur Aufnahme eines Ventil- triebes vorgesehen ist.

Ein Teil der Zylinderkopfbodenfläche 2 bildet einen Brenn- raumabschnitt 7, welcher einen Zylinder im nicht dargestell- ten Zylinderkurbelgehäuse abdeckt. In Fig. 2 ist der Brenn- raumabschnitt 7 durch einen Kreis begrenzt, welcher dem Zy- linderdurchmesser Dzylinder"entspricht. Die Brennkraftmaschi- ne besitzt vier Gaswechselventile pro Zylinder, welche inner- halb des Brennraumabschnittes 7 derart angeordnet sind, dass die zwei Einlassventile 8 und 9 links einer vertikalen Zylin- derkopflängsmittelebene 10 und die beiden Auslassventile 11 und 12 rechts davon positioniert sind. Die Einlassventile 8 und 9 steuern mit ihren zugehörigen Ventiltellern 8a und 9a Einlassventilöffnungen 13 und 14, von denen entsprechende Einlasskanäle 15 und 16 in Richtung der Seitenwand 3 abfüh- ren. Entsprechend steuern die Auslassventile 11 und 12 mit ihren zugehörigen Ventiltellern lla und 12a Auslassventilöff- nungen 17 und 18, von denen die Auslasskanäle 19 und 20 aus- gehen und den Zylinderkopf in Richtung der Seitenwand 4 durchqueren.

Im Zylinderkopfboden ist innerhalb des Brennraumschnittes 7 eine zentralliegende Öffnung 21 zur Aufnahme eines Einsprit- zinjektors für die direkte Einspritzung von Kraftstoff, ins- besondere Dieselkraftstoff in den Brennraum sowie eine Boh- rung 22 für eine Glühkerze vorgesehen.

Die Einlassventile 8,9 werden von einer Einlassnockenwelle 23 und die Auslassventile 11, 12 von einer Auslassnockenwelle 24 aus unter Zwischenschaltung von Schwinghebeln 25 gesteu- ert.

Damit beide Nockenwellen 23 und 24 innerhalb des Zylinder- kopfgehäuses 2 untergebracht werden können, sind die Gaswech- selventile gegenüber der Zylinderkopflängsmittelebene 10 V- förmig schräg angeordnet.

Dabei sind die Einlassventile 8,9 um einen Ventilwinkel a von etwa 2° bis 9° und die Auslassventile 11,12 um einen Ventil- winkel ß von ebenfalls 2° bis 9° schräg gestellt. Gemäß der Erfindung sind auch unterschiedliche Ventilwinkel denkbar.

Durch die schräge Anordnung der Gaswechselventile sind die im Zylinderkopfboden eingearbeiteten Einlass-13,14 und Aus- lassventilöffnungen 15,16 ebenfalls schräg angeordnet. Hier- durch ergeben sich an den der Zylinderkopflängsmittelebene 10 benachbart liegenden Abschnitten der einzelnen Ventilöffnun- gen taschenförmige Ausnehmungen, welche innerhalb der Brenn- raumkonfiguration ein Schadvolumen darstellen, das Einfluss auf die Verbrennung sowie die Drall-und Durchflusskennwerte hat.

Ferner ergibt sich infolge der V-förmigen Ventilanordnung, dass die seitlich außen liegenden Abschnitte der Ventilteller 8a, 9a und lla, 12a einen Überstand ÜEinlass 26 und ÜAuslass 27 in Richtung Brennraum haben. Diese Überstände an den Ventil- tellern haben ebenfalls einen Einfluss auf die Drall-und Durchflusskennwerte einer Brennkraftmaschine, wie auch die Abstände AEinlass 3 0 und AAUslass 31 von der Zylinderwand.

Hinsichtlich der mechanischen Festigkeit eines Zylinderkopfes sind einerseits die Durchmesser der Gaswechselventile und an- dererseits die Breite des Steges zwischen den Gaswechselven- tilen ausschlaggebend. In Fig. 2 ist der Steg zwischen den Einlassventilen 8,9 mit 28 und der Steg zwischen den Auslass- ventilen 11,12 mit 29 bezeichnet.

Für eine luftverdichtende direkteinspritzende Brennkraftma- schine mit vier Gaswechselventilen pro Zylinder ergeben sich hinsichtlich der Gestaltung eines Brennraumes optimale Drall- und Durchflusskennwerte für den Gaswechsel bei gleichzeitig optimalen Werten für die mechanische Festigkeit, wenn die folgenden Auslegungsparameter berücksichtigt werden : Einlassventildurchmesser DEinlass= 34% bis 36% des Zylin- derdurchmessers Dzylinder ; Auslassventildurchmesser DAUslass= 30% bis 32% des Zylin- derdurchmessers Dzylinder ; Ventilwinkel a bzw. ß = 4° bis 7°.

Abstand der Ventilteller der Gaswechselventile von der Zylinderwand = 1, 5mm bis 2, Omm ; Maximaler Überstand ÜEinlass und ÜAuslass von der Zylinder- kopfbodenfläche = 0,1mm bis 0,7mm.