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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Einzelzylinderköpfen, mit einer oder mehreren Zylinderbänken und mindestens einer obenliegenden, in einem Nockenwellengehäuse gelagerten Nockenwelle, wobei das Nockenwellengehäuse mit zumindest einem Zylinderkopf verbunden ist, wobei seitlich und an der Decke des Zylinderkopfes eine zumindest teilweise durch das Nockenwellengehäuse gebildete Gehäusestruktur anschliesst, welche über eine etwa parallel zu den Zylinderachsen angeordnete Flanschfläche seitlich am Zylinderkopf befestigt ist, und wobei Mittel zur Durchführung eines Toleranzausgleiches zwischen den unterschiedlichen Bauhöhen der Einzelzylinderköpfe vorgesehen sind,
und wobei die Gehäusestruktur zumindest abschnittsweise einen L-förmigen Querschnitt aufweist und aus einem die Nockenwellenlagerung beinhaltenden, zumindest einen Zylinderkopf in Richtung der Zylinderachse abschliessenden ersten Schenkel und im Randbereich des ersten Schenkels einen dazu etwa normal angeordneten zweiten Schenkel besteht, wobei die Flanschfläche am zweiten Schenkel angeordnet ist.
Mehrzylindrige Brennkraftmaschinen werden aus Kostengründen häufig mit Einzeizylinderköp- fen ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Einzelzylinderköpfe in relativ grosser Zahl hergestellt und für Brennkraftmaschinen mit unterschiedlicher Zylinderanzahl verwendet werden können.
Die Betätigung der Ventile erfolgt bei Brennkraftmaschinen mit Einzelzylinderköpfen häufig durch Stösselstangen und eine unten liegende Nockenwelle. Aufgrund der fertigungsbedingten Toleranzen weisen die Emzetzytinderköpfe geringfügige Höhenunterschiede von einander auf, sodass bei Verwendung eines durchgehenden Nockenwellengehäuses für eine oben liegende Nockenwelle, welches auf die Oberseite der Einzelzylinderköpfe angeschraubt ist, Dichtungs- und/oder Verzugsprobleme auftreten würden. Die geringfügigen Höhenunterschiede zwischen den Einzeizylinderköpfen durch geeignete Beilagen zwischen Nockenwellengehäuse und den Zylinderkopfen auszugleichen, stellt ein mühsames und zeitaufwendiges Unterfangen dar.
Aus der DE 31 31 128 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle und Einzeizylinderköpfen bekannt, bel der das einstückig mit einem Ansaugrohr ausgeführte Nockenwellengehäuse seitlich am Zylinderkopf befestigbar ist. Während das Ansaugrohr dabei als Tragund Lagerelement für die Nockenwelle dient, sind die übrigen Ventilbetätigungselemente im Zylinderkopf angeordnet, wobei zwischen Nockenwelle und Ventil relativ langarmige Ventilhebel zur Bewegungsübertragung notwendig sind. Das gezeigte Nockenwellengehäuse eignet sich also nur für eine seitlich angeordnete, obenliegende Nockenwelle.
Die DE 33 14 825 A1 zeigt ein sich über die gesamte Zylinderreihe erstreckendes Aufsatzgehäuse auf den Zylinderkopf, wobei zwischen den Seitenteilen des Aufsatzgehäuses und den einen Boden bildenden Anschlusselement pro Einzelzylinderkopf ein elastisch ausgeführter Bereich vorgesehen ist. Der bauliche Aufwand zum Ausgleich verschiedener Bauhöhen ist bei dieser Konstruktion relativ gross.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellengehäuse unter Vermeidung der genannten Nachteile zu schaffen, welches eine obenliegende Nockenwelle mit kurzen Übertragungselementen zu den Ventilen ermöglicht und auch bei Brennkraftmaschinen mit Einzelzylinderköpfen verwendet werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch ermöglicht, dass die Gehäusestruktur einstückig ausgeführt ist und das Nockenwellengehäuse den ersten Schenkel ausbildet, und dass zwischen erstem Schenkel und der oder den Zylinderkopfdeckfläche (n) ein unterschiedliche Bauhöhen der Einzelzylinderköpfe ausgleichender Spalt als Mittel zur Durchführung des Toleranzausgleiches vorgesehen ist. Dadurch, dass die Lagerung der Nockenwelle dabei im ersten Schenkel der Gehäusestruktur erfolgt, können als Übertragungselemente zwischen Nocken und Ventil kurzarmige Ventilhebel oder konventionelle Tassenstössel eingesetzt werden.
Zur Vermeidung von unkontrollierten Schwingungserscheinungen am ersten Schenkel der Gehäusestruktur ist vorgesehen, dass der erste Schenkel in seinem dem zweiten Schenkel abgewandten Bereich über vorzugsweise verstellbare Abstützelemente mit zumindest einem Zylinderkopf verbunden ist.
Bei einer Brennkraftmaschine, bei der der zweite Schenkel der Gehäusestruktur zumindest teilweise als ein mit den Einlasskanalen zumindest eines Zylinderkopfes strömungsverbundener Sammelraum ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schenkel in seinem den ersten Schenkel abgewandten Bereich zumindest eine Öffnung aufweist, über weiche der Sammelraum mit einem vorzugsweise mit dem Kurbelgehäuse integral ausgebildeten Luftsammler strömung-
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verbunden ist. In einer besonders kompakten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Sam- melräume benachbarter Zylinder zu einem in Richtung der Motorlängsachse liegenden Luftsamm- ler innerhalb des zweiten Schenkels zusammengeschlossen sind.
Dadurch, dass Ventilbetäti- gungseinrichtung, Nockenwellenlagerung und Luftsammler in einem einzigen Gehäuse unterge- bracht sind, kann die Zahl an Teilen und Dichtungsflächen auf ein Mindestmass reduziert werden.
In einer weiteren Ausbildungsvariante der Erfindung für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine ist im Obergangsbereich zwischen erstem und zweitem Schenkel ein in Motorlängsrichtung orientierter, vorzugsweise mitgegossener, Wasserablaufkanal vorgesehen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass eine durch die
Nockenwelle betätigbare Steckpumpe pro Zylinder an die Gehäusestruktur anflanschbar ist, wobei der oder die Befestigungsflansche) für die Steckpumpe (n), vorzugsweise im Wandbereich des zweiten Schenkels, angeordnet ist (sind).
Bei einer Ausführung, bei der der erste Schenkel im Zylinderkopfanschlussbereich pro Zylinder eine Öffnung im Boden aufweist, welche gegenüber dem Zylinderkopf abdichtbar ist, kann die Abdichtung gegenüber einem entsprechenden Stutzen des Zylinderkopfes durch eine O-Ringdichtung erfolgen.
Weiters ist es vorteilhaft, dass im betriebsmässig tiefsten Bereich des ersten Schenkels zumindest eine Ölrücklauföffnung angeordnet ist, weiche mit zumindest einem entsprechenden Ölrück- laufkanal im Zylinderkopf strömungsverbindbar ist, wobei Mittel zur Abdichtung zwischen Ölrück- lauföffnung und Ölrücklaufkanal vorgesehen sind.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine als V-Motor ausgebildete erfindungsgemässe Brennkraftmaschine, Fig. 2 die Gehäusestruktur der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 in einer vergrösserten Ansicht im Schnitt nach der Linie t)-i) in Fig. 3, Fig. 3 diese Gehäusestruktur im Grundriss, Fig. 4 einen Querschnitt einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform einer Gehäusestruktur.
Funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist ein Kurbelgehäuse 1 für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken 1a, 1b dargestellt. Jede Zylinderbank besteht aus mehreren in Reihe angeordneten Zylindern, wobei für jeden Zylinder jeweils ein Einzelzylinderkopf 2 angeschraubt ist. Die Einzeizylinderköpfe 2 einer Zylinderbank 1a, 1b sind durch jeweils eine Gehäusestruktur 3 miteinander verbunden. Die Gehäusestruktur 3 hat, im Querschnitt betrachtet, etwa L-förmige Gestalt, wobei der erste Schenkel 3a der Gehäusestruktur 3 die Lagerung 12a für die Nockenwelle 12, welche vorzugsweise durch Tunnellager ausgeführt ist, sowie die Lagerung 29 für die Ventilhebel 28 beinhaltet.
Ober der Flanschfläche 27 des zweiten, kürzer ausgebildeten Schenkels 3b ist die Gehäusestruktur 3 an den Seitenflächen 2'der Einzelzylinderköpfe 2 durch Schrauben 6 befestigt. Die Gehäusestruktur 3 ist nach oben durch den Ventildeckel 4 abgeschlossen. Der zweite Schenkel 3b der Gehäusestruktur 3 kann als Sammelraum 13 ausgebildet sein, welcher mit dem Brennraum jedes Zylinders strömungsverbunden ist. Die Schenkelweiten a und b der Schenkel 3a und 3b sind an die Breite 2a und die Höhe 2b des Zylinderkopfes angepasst. Mit l'ist die Motorlängsrichtung, mit 1" die Zylinderachse bezeichnet.
In Richtung Kurbelgehäuse 1 ist der zweite Schenkel 3b der Gehäusestruktur 3 offen ausgeführt und über zumindest eine Öffnung 13'mit einem vorzugsweise mit dem Kurbelgehäuse 1 einstückig ausgeführten Luftsammler 10 strömungsverbunden. Die vom Luftsammler 10 über den Sammelraum 13 in den Einzelzylinderkopf 2 einströmende Luft ist durch den Pfeil 11 symbolisiert.
An dem dem Schenkel 3b der Gehäusestruktur 3 abgewandten Bereich 3'ist die Gehäusestruktur 3 über vorzugsweise verstellbare Abstützelemente 14, welche beispielsweise aus einer sowohl an der Gehäusestruktur 3 als auch an einem Einzelzylinderkopf 2 mit Schrauben 8 befestigten Platte 7 bestehen kann, lösbar verbunden. Dadurch werden Relativbewegungen zwischen Gehäusestruktur 3 und Einzelzylinderköpfen 2 weitgehend verhindert.
Zwischen dem ersten Schenkel 3a der Gehäusestruktur 3 und dem Einzelzylinderkopf 2 ist zur Kompensierung von fertigungsbedingten Höhendifferenzen zwischen den einzelnen Zylinderköpfen 2 ein Spalt 9 ausgebildet. Die Gehäusestruktur 3 liegt somit nur an den Seitenflächen 2'und 2"der Einzeizylinderköpfe 2 auf. Die Abdichtung zwischen dem ersten Schenkel 3a der Gehäusestruktur 3 und den Einzelzylinderköpfen 2 wird durch jeweils einen O-Ring 19 pro Einzeizylinderkopf 2 zwischen einer Öffnung 26 im Boden 21 der Gehäusestruktur 3 und einem Stutzen 20 eines
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Einzelzylinderkopfes 2 erreicht. Anstelle der radialen O-Ringdichtung 19 kann auch ein axial wirkendes Dichtelement eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Schenkel 3b der Gehäusestruktur 3 eine Flanschfläche 15 für eine Steckpumpe 5 aufweist, welche durch die Nockenwelle 12 angetrieben wird. Dabei weist die Gehäusestruktur 3 vorzugsweise zur Kraftstoffzu- und -abfuhr Längskanäle 16 u. 17 auf. Weiters kann vorgesehen sein, dass im Übergangsbereich 3c zwischen dem ersten 3a und zweiten Schenkel 3b der Gehäusestruktur 3
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können auch andere Dichtelemente verwendet werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Gehäusestruktur 3 sind die Sammelräume 13 pro Zylinder zu einem im zweiten Schenkel 3b angeordneten Luftsammler 10'verbunden. Die Sammelräume 13 sind dabei bis auf Strömungsverbindungen zu den Einlasskanälen 22 und zumindest einer Zuströmöffnung 13"im Seiten-oder Stirnbereich des zweiten Schenkels 3b geschlossen ausgebildet. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine nicht weiter dargestellte Reiheneinspritzpumpe verwendet werden, weshalb auf Befestigungsflansche für Einsteckpumpen an der Gehäusestruktur 3 verzichtet werden kann. Statt einer Reiheneinspritzpumpe können selbstverständlich-wie in Fig. 1 bis 3 - Einsteckpumpen vorgesehen sein.
Die beschriebene Gehäusestruktur 3 kann sowohl bei Reihenmotoren, als auch bei V-Motoren mit Einzelzylinderköpfen verwendet werden, wobei sowohl Luft- als auch Wasserkühlung möglich ist. Obwohl das erfindungsgemässe Gehäuse zusammen mit Einzylinderköpfen die grössten Vorteile aufweist, kann es genauso auch bei Zylinderköpfen für mehrere Zylinder eingesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine, insbesondere mit Einzeizylinderköpfen, mit einer oder mehreren
Zylinderbänken und mindestens einer obenliegenden, in einem Nockenwellengehäuse ge- lagerten Nockenwelle, wobei das Nockenwellengehäuse mit zumindest einem Zylinderkopf verbunden ist, wobei seitlich und an der Decke des Zylinderkopfes eine zumindest teilwei- se durch das Nockenwellengehäuse gebildete Gehäusestruktur anschliesst, welche über eine etwa parallel zu den Zylinderachsen angeordnete Flanschfläche seitlich am Zylinder- kopf befestigt ist, und wobei Mittel zur Durchführung eines Toleranzausgleiches zwischen den unterschiedlichen Bauhöhen der Einzelzylinderköpfe vorgesehen sind,
und wobei die
Gehäusestruktur zumindest abschnittsweise einen L-förmigen Querschnitt aufweist und aus einem die Nockenwellenlagerung beinhaltenden, zumindest einen Zylinderkopf in
Richtung der Zylinderachse abschliessenden ersten Schenkel und im Randbereich des er- sten Schenkels einen dazu etwa normal angeordneten zweiten Schenkel besteht, wobei die Flanschfläche am zweiten Schenkel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusestruktur (3) einstückig ausgeführt ist und das Nockenwellengehäuse den er- sten Schenkel (3a) ausbildet, und dass zwischen erstem Schenkel (3a) und der oder den Zylinderkopfdeckfläche (n) ein unterschiedliche Bauhöhen der Einzelzylinderköpfe (2) aus- gleichender Spalt (9) als Mittel zur Durchführung des Toleranzausgleiches vorgesehen ist.