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Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Aussenbord-Brennkraftmaschine zum An- treiben eines Wasserfahrzeuges, mit einem Zylindergehäuse mit in zumindest zwei Reihen angeordneten Zylindern, wobei in jedem Zylinder ein hin- und her- gehender Kolben geführt ist, welche Kolben über zumindest eine etwa vertikal angeordnete Kurbelwelle eine etwa horizontal angeordnete Propeller-Antriebs- welle antreiben, und wobei jede Zylinderreihe Zylinderkopfdichtflächen für ein Gaswechselventile aufnehmendes Zylinderkopfgehäuse aufweist.
Viertakt-Brennkraftmaschinen haben bei Verwendung als Aussenbordmotoren den Vorteil gegenüber Zweitakt-Brennkraftmaschinen, dass ein geschlossenes Schmierölsystem verwendet werden kann, wodurch Gewässer und Atmosphäre weniger belastet werden. Dem steht allerdings der Nachteil gegenüber, dass das Hubraum-Drehmoment pro Zylinder bei der Viertakt-Brennkraftmaschine gerin- ger ist als bei der Zweitakt-Brennkraftmaschine. Durch Erhöhung der Drehzahl und der Getriebeübersetzung sowie des Hubraumes kann dieses Drehmoment- defizit kompensiert werden, wobei allerdings der zur Verfügung stehende Platz bei einem Aussenbordmotor begrenzt ist.
Aus der US 5,704,819 A ist eine Viertakt-Brennkraftmaschine für einen Aussen- bordmotor mit zwei in V-Formation angeordneten Zylinderreihen bekannt. Die Zylinderkopfdichtebenen sind relativ zueinander geneigt ausgeführt. Pro Zylin- derreihe ist ein Zylinderkopfgehäuse an einer Zylinderkopfdichtebene ange- flanscht. Durch die pro Zylinderreihe separaten Zylinderkopfdichtebenen und Zy- linderkopfgehäuse ist allerdings ein relativ hoher Fertigungs- und Montageauf- wand erforderlich. Die Zylinderreihen sind zueinander unter einem Winkel von fast 60 geneigt, wodurch sich eine relativ breite Bauweise der Brennkraft- maschine ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und bei einer Vier- takt-Brennkraftmaschine für einen Aussenbordmotor den Fertigungs- und Mon- tageaufwand zu verringern. Zudem soll eine möglichst schmale Bauweise erreicht werden.
Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass die Zylinder- kopfdichtflächen aller Zylinder in einer einzigen Zylinderkopfdichtebene angeord- net sind. Die einheitliche Zylinderkopfdichtebene für beide Zylinderreihen erlaubt
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eine wesentliche Vereinfachung der Bearbeitung, sowie der Montage und De- montage des Zylinderkopfgehäuses. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Zylin- derkopfgehäuse eine für alle Zylinder gemeinsame ebene Anschlussfläche an die Zylinderkopfdichtflächen aufweist. Neben der Vereinfachung des Herstellungs- und Montageaufwandes hat die für alle Zylinder einheitliche Zylinderkopfdicht- ebene den weiteren Vorteil, dass das Gewicht und die Baubreite sehr gering gehalten werden kann.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das an die Zy- linderkopfdichtfläche anschliessende Zylinderkopfgehäuse einstückig für alle Zy- linder ausgebildet ist. Dabei ist es aber durchaus möglich, dass an das Zylinder- kopfgehäuse in Richtung der Motormittelebene ein die Nockenwelle(n) aufneh- mendes Nockenwellengehäuse anschliesst. In einer sehr kompakten Ausführungs- variante ist vorgesehen, dass ein Auslasssammelkanal für alle Zylinder im Be- reich einer parallel zur Kurbelwellenachse ausgebildeten Motormittelebene etwa parallel zur Kurbelwelle im Zylinderkopfgehäuse angeordnet ist. Der Auslasskanal wird somit relativ zentral zum Schaft des Aussenbordmotors nach unten geführt.
Eine weitere Massnahme zur Erzielung einer sehr geringen Baubreite ist, dass die Auslassventile aller Zylinder durch eine vorzugsweise im Zylinderkopfgehäuse angeordnete Auslassnockenwelle betätigbar sind, wobei die Auslassnockenwelle vorzugsweise über eine Ventilbrücke auf die Auslassventile zweier bezüglich der Motormittelebene gegenüberliegend angeordneter Zylinder einwirkt. Somit sind insgesamt nur drei Nockenwellen, nämlich zwei Einlassnockenwellen und eine Auslassnockenwelle erforderlich. Diese Nockenwellenanordnung ermöglicht es, zumindest einen Einlasskanal pro Zylinder zwischen der mittigen Auslassnocken- welle und einer seitlichen Einlassnockenwelle im Zylinderkopfgehäuse anzuord- nen, wodurch eine sogenannte umgekehrte Walzenströmung (Reverse-Tumble) im Brennraum ausbildbar ist.
Im Detail ist dabei vorgesehen, dass pro Zylinder zwei Einlasskanäle über jeweils ein Einlassventil in den Brennraum einmünden und zumindest ein Auslasskanal über ein Auslassventil vom Brennraum ausgeht, wobei Einlassventile und Auslassventile auf verschiedenen Seiten einer durch eine Zylinderachse und eine Kolbenbolzenachse aufgespannten Hochebene ange- ordnet sind, und wobei die vorzugsweise die Hochebene schneidenden Einlass- kanäle so gekrümmt sind, dass eine umgekehrte Walzenströmung im Brennraum erzeugt wird, welche von den Einlassventilen zum Kolben und weiter zum Aus- lassventil gerichtet ist.
Alternativ zur Ausführung mit drei Nockenwellen kann vorgesehen sein, dass pro Zylinderreihe eine Einlass- und Auslassnocken aufweisende Nockenwelle im Zy-
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linderkopfgehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise jeweils zwei gleichnamige Gaswechselventile pro Zylinder über einen Gabelkipphebel oder Gabelschlepp- hebel durch einen einzigen Nocken betätigbar sind.
In einer besonders schlanken Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Betätigung der Einlass- und Auslassventile aller Zylinder eine einzige Nockenwelle im Bereich der Motormittelebene angeordnet ist, wobei zumindest zwei gleichnamige Ventile pro Zylinder über einen Gabelkipphebel betätigbar sind. Diese Ausführung ist besonders bei Zylinderreihen mit sehr dicht aneinan- derliegenden parallelen Zylinderachsen von Vorteil und erlaubt eine äusserst schmale Bauweise.
Um die Baubreite möglichst gering zu halten, ist es darüber hinaus auch von Vorteil, wenn die Zylinderachsen aller Zylinder parallel zueinander angeordnet sind.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, welche ebenfalls eine sehr schmale Bauweise ermöglicht, sieht vor, dass die Zylinderreihen unter einem Winkel von etwa 15 zueinander geneigt sind. Insbesondere in dieser Ausführung ist vorgesehen, dass sämtliche Zylinder auf eine einzige Kurbelwelle einwirken.
Aber auch parallele, geringfügig versetzte Zylinder sind mit einer einzigen Kur- belwelle realisierbar.
Vorzugsweise erfolgt die Kraftstoffzufuhr über in zumindest einen Einlasskanal pro Zylinder mündende indirekte Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Es ist allerdings auch eine direkte Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum denkbar.
Alternativ zur Ausführung mit einer Kurbelwelle kann im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass pro Zylinderreihe eine Kurbelwelle vorgesehen ist, wobei die vorzugsweise in unterschiedlicher Richtung umlaufenden Kurbelwellen in festem Drehzahlverhältnis zueinander stehen und über eine gemeinsame Zwi- schenwelle auf die Propeller-Antriebswelle einwirken. Zwei bezüglich der Motor- mittelebene benachbarte Zylinder können dabei synchrone Hubbewegungen ausführen, wodurch sich ein sehr einfacher Massenausgleich erster Ordnung rea- lisieren lässt. Es kann dabei allerdings zu stärkerer Beanspruchung der dreh- momentübertragenden Bauteile kommen. Um dies zu vermeiden, kann vorge- sehen sein, dass die bezüglich der Motormittelebene benachbarten Zylinder je- weils eine um mindestens etwa 90 versetzte Zündung aufweisen.
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In einer einfachen erfindungsgemässen Ausführungsvariante mit zwei Kurbelwel- len ist vorgesehen, dass die Kurbelwellen über ein erstes Zahnradgetriebe mit- einander verbunden sind und dass eine der beiden Kurbelwellen über ein zweites Zahnradgetriebe mit der Zwischenwelle verbunden ist. Die beiden Kurbelwellen sind dabei über Zahnräder mit gleicher Zähnezahl miteinander verbunden. Da immer die gleichen Zähne miteinander in Eingriff stehen, kann es allerdings zu frühzeitigen Verschleiss der Zahnflanken kommen.
Um dies zu vermeiden, sieht eine weitere erfindungsgemässe Variante vor, dass eine Kurbelwelle über ein Um- schlingungsgetriebe mit der Zwischenwelle und die andere Kurbelwelle über ein Zahnradgetriebe mit der Zwischenwelle verbunden ist, wobei vorzugsweise die Zwischenwelle über ein weiteres Umschlingungsgetriebe die im Zylinderkopfge- häuse angeordneten Nockenwellen antreibt.
Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass zwischen Kurbel- welle und Propeller-Antriebswelle ein Automatikgetriebe mit zumindest zwei Gängen angeordnet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linier I - I in Fig. 2, Fig. 2 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer zweiten Aus- führungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie III - III in Fig. 4, Fig. 4 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie IV - IV in Fig. 3, Fig. 5 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie V - V in Fig. 4, Fig. 6 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer dritten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie VI - VI in Fig. 7, Fig. 7 diese Brennkraft- maschine in einem Schnitt gemäss der Linie VII - VII in Fig. 6, Fig.
8 eine erfin- dungsgemässe Brennkraftmaschine in einer vierten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäss der Linie VIII - VIII in Fig. 9, Fig. 9 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie IX - IX in Fig. 8, Fig. 10 die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einer fünften Ausführungsvariante in einem Schnitt ge- mäss der Linie X - X in Fig. 11 und Fig. 11 diese Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie XI - XI in Fig. 10.
Funktionsgleiche Bauteile sind in den Ausführungsvarianten mit den gleichen Be- zugszeichen versehen.
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In jeder Ausführungsvariante weist die Brennkraftmaschine ein Zylindergehäuse 1 für zwei Zylinderreihen 2,3 auf, wobei jede Zylinderreihe 2,3 aus zumindest zwei Zylindern 4 besteht. In jedem Zylinder 4 ist ein hin- und hergehender Kol- ben 5 geführt. Mit 5a ist die Kolbenachse bezeichnet. Das Zylindergehäuse 1 weist Zylinderkopfdichtflächen 6b in einer für alle Zylinder 4 gemeinsamen Zylin- derkopfdichtebene 6 auf, auf welchen ein Zylinderkopfgehäuse 7 mit einer für alle Zylinder 4 gemeinsamen Anschlussfläche 6a aufgesetzt ist. Im Zylinderkopf- gehäuse 7 sind die Gaswechselventile, bestehend aus Einlassventilen 8 und Aus- lassventilen 9, sowie die Ventilbetätigungseinrichtung 10 mit einer oder meh- reren Nockenwellen 11 und Ventilhebel 12 angeordnet. Im Zylinderkopfgehäuse 7 sind Einlasskanäle 13 und Auslasskanäle 14 ausgebildet.
In zumindest einen Einlasskanal 13 pro Zylinder 4 mündet eine indirekte Einspritzeinrichtung 15. Das Zylinderkopfgehäuse 7 wird durch einen Zylinderkopfdeckel 16 abgeschlossen.
Durch die für alle Zylinder 4 einheitliche Anschlussfläche 6a des Zylinderkopfge- häuses 7 an die für beide Zylinderreihen 3 und 4 einheitliche Zylinderkopfdicht- ebene 6 kann der Bearbeitungs- und Montageaufwand auf ein Minimum reduziert werden.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Zylin- derachsen 4a der Zylinder 4 parallel zueinander angeordnet. Die Kolben 5 der Zylinderreihe 2 wirken dabei auf eine erste Kurbelwelle 17a, die Kolben 4 der zweiten Zylinderreihe 3 auf eine zweite Kurbelwelle 17b. Die Kurbelwellen 17a, 17b weisen entgegengesetzte Umlaufrichtung auf und sind über ein erstes Zahnradgetriebe 18, bestehend aus miteinander in Eingriff stehenden Zahn- rädern 18a, 18b, miteinander verbunden. Die zweite Kurbelwelle 17b ist über ein zweites Zahnradgetriebe 19, bestehend aus miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 19a und 19b, mit einer im Bereich einer Motormittelebene 20 parallel zu den Kurbelwellen 17a und 17b angeordneten Zwischenwelle 21 verbunden.
Die beim Aussenbordmotor etwa vertikal angeordnete Zwischenwelle 21 wirkt auf eine nicht weiter dargestellte, etwa horizontale Propellerantriebswelle ein. Die parallel zu den Kurbelwellen 17a und 17b liegende Motormittelebene 20 verläuft durch die Propellerantriebswelle.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, bildet das Zylinderkopfgehäuse 7 im Bereich der Motormittelebene 20 einen von den Auslasskanälen 14 ausgehenden Auslass- sammelkanal 22 aus, welcher etwa parallel zur Zwischenwelle 21 bzw. zur Kur- belwelle 17,17a, 17b in den nicht weiter dargestellten Schaftbereich des Aussen- bordmotors verläuft. Der Zylinderkopfdeckel 16 formt den Einlasssammler 23. Im
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Zylinderkopfgehäuse 7 ist pro Zylinderreihe 2,3 eine Nockenwelle 11 angeord- net. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der auf die Auslassventile 9 wirkende Kipp- hebel 12 als Gabelkipphebel 12a ausgebildet, welcher durch einen Auslassnocken 24 betätigt wird und auf beide Auslassventile 9 eines Zylinders 4 einwirkt. Auf die Einlassventile 8 wirkt jeweils ein durch einen Einlassnocken 25 betätigter, als einfacher Kipphebel 12b ausgebildeter Ventilhebel 12.
Wie am Besten aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Zündzeitpunkte von zwei bezüg- lich der Motormittelebene 20 gegenüberliegend angeordneten Zylindern 4 um mindestens etwa 90 phasenversetzt, wodurch die Krafteinleitung auf die Zwi- schenwelle 21 über einen grösseren Kurbelwinkelbereich erfolgt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsvariante mit drei im Zylinderkopfge- häuse 7 angeordneten Nockenwellen 11. Dabei ist die Auslassnockenwelle llb im Bereich der Motormittelebene 20 und die Einlassnockenwellen lla jeder Zylin- derreihe 2,3 nahe den Seitenwänden 7a im Zylinderkopfgehäuse 7 angeordnet.
Zwischen der Auslassnockenwelle 11b und den Einlassnockenwellen lla ist somit genug Platz, um einen Einlasskanal 13 vom Zylinderkopfdeckel 16 etwa parallel zu den Zylinderachsen 4a zu den Einlassventilen 8 zu führen. Dadurch kann durch die Einlasskanäle 8 im Brennraum 26 eine umgekehrte Walzenströmung 27 (Reverse-Tumble) indiziert werden, welcher von den Einlassventilen 8 zum Kol- ben 5 und weiter zu den Auslassventilen 9 führt. Einlassventile 8 und Auslass- ventile 9 sind dabei beidseits einer durch die Zylinderachse 4a und die Kolben- bolzenachse 5a gebildeten Hochebene 28,29 angeordnet. Mit 34 sind seitlich im Zylinderkopfgehäuse 7 angeordnete Zündkerzen bezeichnet.
Wie bei der bereits beschriebenen Ausführung wirken die Kolben 5 jeder Zylin- derreihe 2,3 auf jeweils eine Kurbelwelle 17a und 17b ein, wobei die beiden Kurbelwellen 17a und 17b eine Zwischenwelle 21 antreiben. Der Antrieb der Zwi- schenwelle 21 erfolgt hier aber nicht nur über Zahnradgetriebe, sondern über ein Zahnradgetriebe 30 zwischen der ersten Kurbelwelle 17a und der Zwischenwelle 21 einerseits und ein Umschlingungsgetriebe 31 zwischen der zweiten Kurbel- welle 17b und der Zwischenwelle 21, wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht. Das Zahnradgetriebe 30 besteht aus den miteinander in Eingriff stehenden Zahn- rädern 30a und 30b. Das Umschlingungsgetriebe 31 weist ein Antriebsrad 31a, ein durch eine Kette beispielsweise gebildetes Umschlingungsmittel 31b, sowie ein Abtriebsrad 31c auf. Mit Bezugszeichen 35 ist ein zwischen Kurbelwelle 17, 17a, 17b bzw.
Verteilerwelle 21 und Propeller-Antriebswelle angeordnetes Auto- matikgetriebe mit zumindest zwei Gängen bezeichnet.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, arbeiten zwei bezüglich der Motormittelebene 20 benachbarte Kolben 5 jeweils synchron, das heisst taktgleich über die erste und zweite Kurbelwelle 17a und 17b auf die Zwischenwelle 21.
Die Auslassnockenwelle llb wirkt über eine Brücke 12c auf die Auslassventile 9 ein.
Über ein weiteres Umschlingungsgetriebe 32 werden die Einlassnockenwelle lla und die Auslassnockenwelle llb von der Zwischenwelle 21 angetrieben.
Die Übersetzung zwischen dem Zahnrad 30a der ersten Kurbelwelle 17a und dem Zahnrad 30b der Zwischenwelle 21, sowie die Übersetzung des Antriebsrades 31a der zweiten Kurbelwelle 17b zum Abtriebsrad 31c der Zwischenwelle 21 be- trägt jeweils 1:Ú2 Mit Bezugszeichen 33 ist die Abdeckung des Aussenbordmotors bezeichnet.
Das in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiels der Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Einlassventile 8 di- rekt über Stössel 12d durch die Nockenwelle 11 und die Auslassventile 9 über Kipphebel 12a betätigt werden. Die Auslassventile 9 sind im Wesentlichen paral- lel zur Zylinderachse 4a angeordnet. Der Winkel zwischen Einlassventilen 8 und Auslassventilen 9 ist durch die stösselbetriebenen Einlassventile 8 viel geringer als bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung, wodurch Baubreite einge- spart werden kann.
Die Fig. 8 und 9 einerseits, sowie 10 und 11 andererseits zeigen zwei Ausfüh- rungsbeispiele, bei denen alle Zylinder 4 auf eine gemeinsame Kurbelwelle 17 einwirken. Die Zylinderreihen 2 und 3 der in Fig. 8 und 9 dargestellten Brenn- kraftmaschine sind unter einem sehr geringem Winkel a von etwa 15 zueinan- der geneigt. Ähnlich der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführung werden die Einlassventile 8 und Auslassventile 9 jeder Zylinderreihe 2,3 durch jeweils eine Nockenwelle 11 angetrieben, wobei die Einlassventile 8 über Stössel 12c und die Auslassventile 9 über Kipphebel 12a betätigt werden.
Bei der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführung dagegen ist für sämtliche Zylinder 4 nur eine einzige Nockenwelle 11 im Nockenwellengehäuse 7b vorge- sehen, welches am Zylinderkopfgehäuse 7 angeflanscht ist. Die Nockenwelle 11 betätigt über jeweils einen Gabelschlepphebel 12e pro Zylinder 4 die beiden Ein- lassventile 8 und über zwei Kipphebel 12a die Auslassventile 9. Der Auslass-
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sammler 22 ist hier im Bereich einer Seitenwand 7a des Zylinderkopfgehäuses 7 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Zylinderachsen 4a parallel zueinander angeordnet, wodurch sich eine äusserst kompakte Bauart der Brennkraftmaschine erreichen lässt.