AT410242B

AT410242B - Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit zwei einlass- und zwei auslassventilen

Info

Publication number: AT410242B
Application number: AT0060697A
Authority: AT
Inventors: Manfred Ing Breitenberger
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2003-03-25
Also published as: US6205966B1; JP2000513068A; CN1239532A; ATA60697A; EP0974000A1; CN1095027C; WO1998045579A1; EP0974000B1; DE59806629D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Einlass- und zwei Aus- lassventilen, wobei die Einlassventile einerseits und die Auslassventile andererseits auf gegen- überliegenden Brennkraftmaschinenlängsseiten angeordnet sind, und wobei die Einlassventile und Auslassventile durch eine Nockenwelle über Einlasskipphebel bzw. Auslasskipphebel betätigbar sind, und wobei sowohl die Einlasskipphebel als auch die Auslasskipphebel als Gabelkipphebel ausgeführt sind, wobei jeweils ein Gabelkipphebel zwei gleichnamige Ventile pro Zylinder betätigt und die Achsen der Einlasskipphebel bzw. der Auslasskipphebel gegeneinander versetzt, vor- zugsweise übereinanderliegend angeordnet sind.

Bei Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art erfordert die Unterbringung der Ventilbe- tätigungseinrichtung, der Kraftstoffzuführleitungen und der Gaswechselkanäle einen hohen Platz- bedarf im Zylinderkopf und im Kipphebelgehäuse, was sich nachteilig auf die Baugrösse dieser Bauteile auswirkt.

Aus der DE 20 25 305 A ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine teilweise Lösung der obigen Probleme erreicht wird. Dennoch ist es auch mit dieser bekannten Anordnung in vielen Fällen nicht möglich, die Platzprobleme zu lösen
Brennkraftmaschinen mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen, welche durch Gabelkipp- hebel betätigt werden, wobei die Achsen der Einlasskipphebel und der Auslasskipphebel gegen- einander versetzt sind, sind aus den Veröffentlichungen US 1,301,007 A und US 1,528,568 A und der DE 12 42 045 B bekannt. Die Kipphebel sind dabei im Zylinderkopfgehäuse gelagert Ein separates, auf den Zylinderkopf aufgesetztes Kipphebelgehäuse ist nicht vorgesehen.

Auch die GB 1 497 124 A offenbart einen Zylinderkopf mit zwei Einlass- und zwei Auslassventi- len, welche über jeweils einen Gabelkipphebel betätigt werden.

Die DE 340 800 B beschreibt eine Schwinghebelsteuerung für Brennkraftmaschinen mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen pro Zylinder, wobei die Einlassventile durch einen Gabelkipp- hebel gesteuert werden
Schliesslich ist auch aus der AT 188 548 B eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen bekannt, wobei zwei Ventile durch einen Gabelkipphebel betätigt werden
Ferner offenbart die US 5,007,387 A eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen pro Zylinder, wobei jeweils zwei Ventile über einen gemeinsamen Kipphebel betätigt werden.

Nachteilig bei den beschriebenen Brennkraftmaschinen ist, dass zur Unterbringung der Ventil- betätigungseinnchtung ein hoher Platzbedarf im Zylinderkopf erforderlich ist
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden und die Baugrösse des Zylin- derkopfes und des Kipphebelgehäuses zu verringern.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Kipphebel in einem auf dem Zylinder- kopf aufgesetzten Kipphebelgehäuse drehbar gelagert sind, wobei pro Einlasskipphebel ein Lager- zapfen vorgesehen ist, der von der Seite des Zylinderkopfes am Kipphebelgehäuse lösbar befestigt ist. Der vorhandene Freiraum im Kipphebelgehäuse kann dabei optimal ausgenutzt werden, wenn - in Achsrichtung betrachtet - pro Zylinder die Achse des Auslasskipphebels schräg über der Achse des Einlasskipphebels angeordnet ist, sodass die Baugrösse des Zylinderkopfes und des Kipphe- belgehäuses deutlich reduziert werden kann. Besonders raumsparend ist eine Anordnung, bei der die Achsen der Einlasskipphebel in der Trennebene zwischen Kipphebelgehäuse und Zylinderkopf angeordnet sind.

Dabei kann insbesonders vorgesehen sein, dass die Auslasskipphebel aller Zylinder einer Zylinderreihe auf einer durchgehenden Lagerachse gelagert sind. Die Ventilachsen können alle zueinander parallel sein, oder auch einen spitzen Winkel einschliessen.

Bevorzugt weisen die Gabelkipphebel im Grundnss betrachtet eine asymmetrische Form auf, wodurch die Stösselstangen zur Betätigung der Kipphebel relativ weit voneinander distanziert werden können. Der frei werdende Platz zwischen den Stösselstangen kann dabei für Zylinderkopf- schrauben und die Kraftstoffzuführleitung benutzt werden
In einer äusserst bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass - bezo- gen auf die Motorlängsebene - die Achsen der Einlass- und Auslasskipphebel auf der Seite der Einlassventile angeordnet sind, und die Einlasskanäle als auch die Auslasskanäle von seitlichen Flanschflächen auf der Seite der Auslassventile ausgehen. Der Einlasssammler ist dabei über dem Auslasskrümmer angeordnet, sodass sämtliche Gaswechselleitungen auf einer Motorlängsseite untergebracht werden können.

Der dadurch auf der gegenüberliegenden Motorlängsseite frei

werdende Raum kann zur Unterbringung von anderen Aggregaten, beispielsweise der Einspritz- pumpe, genutzt werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Auslasskipphebel aller Zylinder einer Zylinderreihe auf einer durchgehenden Welle gelagert sind. Dadurch ist es möglich, die Steuerzeiten der Auslassventile durch Verdrehen der Welle zu verändern. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Realisierung einer Motorbremse. Dazu ist vorgesehen, dass die Welle jeweils im Bereich der Lagerung eines Auslasskipphebels eine exzentrische Lagerhülse aufweist und mit einer Verdreheinnchtung an einer Stirnseite der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Eine herstellungsmässig sehr einfache und platzsparende Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lager der Welle durch Bohrungen im Kipphebelgehäuse gebildet sind.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schäfte der Einlassventile eine geringere Länge aufweisen als die Schäfte der Auslassventile, wobei vorzugsweise die Ventil- federn der Einlassventile kürzer sind als die Ventilfedern der Auslassventile. Weiters ist es vorteil- haft, wenn der Hub der Auslassventile grösser ist als der Hub der Einlassventile. Einlass- und Auslass- kipphebeln können dabei mit unterschiedlichen Hebelübersetzungen ausgeführt sein.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch Zylinderkopf und Kipphebelgehäuse der erfindungs- gemässen Brennkraftmaschine gemäss dem Schnitt 1-1 in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kipphebelgehäuse, Fig. 3 einen Schnitt durch das Kipphebelgehäuse gemäss der Linie 111-111 in Fig. 2, und Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Einlasskipphebel.

In einem auf einem Zylinderkopf 1 angeschraubten Kipphebelgehäuse 2 ist pro Zylinder ein Einlasskipphebel 4 und ein Auslasskipphebel 5 vorgesehen, deren Achsen 4a und 5a - wie in Fig. 1 ersichtlich ist - schräg übereinander angeordnet sind. Die Einlasskipphebel 4 sind dabei drehbar einzeln auf Lagerzapfen 6 gelagert, welche von der Seite des Zylinderkopfes 1 über Schrauben 7 am Kipphebelgehäuse 2 angeschraubt sind. Die Achse 6a der Lagerzapfen 6 liegt in der Trenn- ebene 24 zwischen Zylinderkopf 1 und Kipphebelgehäuse 2. Die Auslasskipphebel 5 sind auf einer für alle Zylinder einer Zylinderreihe durchgehenden Welle 8 gelagert, deren Achse mit 8a bezeich- net ist. Statt einer Welle 8 kann auch eine durchgehende Achse vorgesehen sein.

Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten kann die Welle 8 über eine nicht näher dargestellte Verdreheinrichtung 9 an einer Stirnseite verdreht werden. Die Lagerung der Auslass- kipphebel 5 erfolgt dabei über leicht exzentrische Hülsen 10. Durch Verdrehung der exzentrischen Hülsen 10 kann die Steuerzeit der Auslassventile 11 beeinflusst und damit eine Motorbremswirkung erreicht werden.

Zur optimalen Nutzung des zur Verfügung stehenden Raumes innerhalb des Zylinderkopfes 1 und des Kipphebelgehäuses 2 weisen die Schäfte 12b der Einlassventile 12 eine geringere Höhe auf als die Schäfte 11b der Auslassventile 11. Auch die Ventilfedern für Einlassventile 12 und Aus- lassventile 11können unterschiedliche Längen aufweisen. Die Achse 6a des Lagerzapfens 6 des Einlasskipphebels 4 und die Achse 8a der Welle 8 des Auslasskipphebels 5 sind auf einer Seite einer durch die Kurbelwellenachse und die Zylinderachsen 13 aufgespannten Motorlängsebene 14 angeordnet. Die Einlasskanäle 15 und die Auslasskanäle 16 gehen dagegen von Flanschflächen 17, 18 auf der gegenüberliegenden Seite der Motorlängsebene 14 aus, wobei die Einlassflanschfläche 17 durch das Kipphebelgehäuse 2 und die Auslassflanschfläche 18 durch den Zylinderkopf 1 gebil- det werden.

Der Einlasssammler 19 ist somit über dem Auslasskrümmer 20 angeordnet.

Zwischen den Betätigungseinrichtungen für die Einlassventile 12 kann ein Einlasskanal durchge- führt werden. Für jeweils zwei benachbarte Zylinder besteht der Einlasskanal jeweils aus einem zum Teil vom Kipphebelgehäuse 2 gebildeten Hauptkanal 30 (Fig. 3) und vier nicht weiter darge- stellten Teilkanälen, welche jeweils zu einem Einlassventil 12 der beiden Zylinder führen. Pro Zylin- der ist jeweils ein Teilkanal als Drallkanal, und ein Teilkanal als Füllkanal ausgebildet.

Die Füllkanäle gehen von einem gemeinsamen Querschnittsbereich eines durch den Haupt- kanal 30 gebildeten Sammelraumes aus. Die Einlasskanäle 12 zweier benachbarter Zylinder sind jeweils symmetrisch zu einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse zwischen den beiden Zylin- dern angeordnet.

Der Sammelraum, sowie der Hauptkanal 30 befinden sich in der Trennebene 24 zwischen dem Kipphebelgehäuse 2 und dem Zylinderkopf 1. Dies ermöglicht es, das Kipphebelgehause 2 als Druckgussteil herzustellen.

Ein Hauptkanal 30 des Ansaugsystems ist zwischen den Lagerungen der Lagerzapfen 6 hin- durchgeführt. Wie oben beschrieben verzweigt er sich in symmetrischer Art in insgesamt vier Teilkanälen zur Versorgung zweier benachbarter Zylinder.

Wie aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, weisen die Einlasskipphebel 4 und die Auslasskipphebel 5 eine asymmetrische Grundrissform auf, sodass zwischen den Stösselstangen 21 und 22 für den Einlasskipphebel 4 und den Auslasskipphebel 5 im Bereich der Motorquerebene 23 ein freier Raum gebildet wird, der beispielsweise zur Unterbringung einer nicht dargestellten Kraftstoffzuführleitung genutzt werden kann.

PATENTANSPRÜCHE:
1. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen (12, 11),wobei die Einlassventile (12) einerseits und die Auslassventile (11) andererseits auf gegenüberlie- genden Brennkraftmaschinenlängsseiten angeordnet sind, und wobei die Einlassventile (12) und Auslassventile (11) durch eine Nockenwelle über Einlasskipphebel (4) bzw.

Auslass- kipphebel (5) betätigbar sind, und wobei sowohl die Einlasskipphebel (4) als auch die Aus- lasskipphebel (5) als Gabelkipphebel ausgeführt sind, wobei jeweils ein Gabelkipphebel (4,
5) zwei gleichnamige Ventile (12, 11) pro Zylinder (13) betätigt und die Achsen (4a, 5a) der
Einlasskipphebel (4) bzw. der Auslasskipphebel (5) gegeneinander versetzt, vorzugsweise übereinanderliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipphebel (4,5) in einem auf dem Zylinderkopf (1) aufgesetzten Kipphebelgehäuse (2) drehbar gelagert sind, wobei pro Einlasskipphebel (4) ein Lagerzapfen (6) vorgesehen ist, der von der Seite des Zylinderkopfes (1) am Kipphebelgehäuse (2) lösbar befestigt ist.

Claims

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (5a) der Auslasskipphebel (5) einen grösseren Abstand zur Zylinderkopfdichtfläche (25) aufweisen als die Achsen (4a) der Einlasskipphebel (4).

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (4a) der Einlasskipphebel (4) in der Trennebene (24) zwischen Kipphebelgehäuse (2) und Zylinderkopf (1) angeordnet sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - in Achsrichtung betrachtet - pro Zylinder (3) die Achse (11 b) des Auslasskipphebels (11) schräg über der Achse (12b) des Einlasskipphebels (12) angeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskipphebel (11) aller Zylinder (3) einer Zylinderreihe auf einer durchgehenden Lagerachse gelagert sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasskipphebel (11) aller Zylinder (3) einer Zylinderreihe auf einer durchgehenden Welle (8) gelagert sind.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslasskipphebel (4,5) - im Grundriss betrachtet - eine asymmetrische Form aufweisen.

8 Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - bezogen auf die Motorlängsebene (14) - die Achsen (4a, 5a) der Einlass- und Auslass- kipphebel (4,5) auf der Seite der Einlassventile (12) angeordnet sind, und die Einlasskanäle (15) als auch die Auslasskanäle (16) von seitlichen Flanschflächen (17,18) auf der Seite der Auslassventile (11) ausgehen.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) jeweils im Bereich der Lagerung eines Auslasskipphebels (5) eine exzentn- sche Lagerhülse (10) aufweist und mit einer Verdreheinrichtung (9) an einer Stirnseite der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager der Welle (8) durch Bohrungen im Kipphebelgehäuse (2) gebildet sind.

11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäfte (12b) der Einlassventile (12) eine geringere Länge aufweisen als die Schäfte <Desc/Clms Page number 4> (11b) der Auslassventile (11), wobei vorzugsweise die Ventilfedern der Einlassventile (12) kürzer sind als die Ventilfedern der Auslassventile (11).

12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Auslassventile (11) grösser ist als der Hub der Einlassventile (12).