V-Motoren
sind in der Technik allgemein bekannt. Sie weisen herkömmlicherweise
zwei Zylinderbänke
mit jeweils einer gleichen Anzahl an Zylindern auf. Die Zylinder
sind dabei paarweise im wesentlichen gegenüberliegend zueinander angeordnet.
Somit weist ein V-Motor insgesamt zwei bzw. vier oder sechs Zylinder
auf. Es sind aber auch Motoren mit mehr als sechs Zylindern bekannt.
Die
Zylinder der beiden Zylinderbänke
sind in einem Winkel zueinander gekippt. Dieser Winkel wird V-Winkel
genannt. An ihrer Unterseite sind die Zylinder über Pleuelstangen mit der Kurbelwelle
verbunden. Nach oben hin weitet sich das V immer weiter auf, so
dass schließlich
genug Raum vorhanden ist, um die Zylinderköpfe auf den entsprechenden
Zylinderbänken
anzuordnen.
In
den Zylinderköpfen
sind die Einlassventile und die Auslassventile sowie die die Ventile
betätigenden
Nockenwellen untergebracht. Über
die Einlassventile und Auslassventile wird die Kraftstoffzufuhr
bzw. die Abgasabfuhr der Zylinder gesteuert. Die Ventile werden
dabei von der Nockenwelle betätigt. Die
Nockenwelle wird mittels eines kraftübertragenden Endloselements,
herkömmlicherweise
eine Kette oder ein Riemen, von der Kurbelwelle angetrieben.
In
der Regel ist für
jeden Zylinder jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen.
Es ist jedoch auch bekannt, jeweils mehr als ein Einlassventil und
ein Auslassventil vorzusehen. Die Einlassventile und die Auslassventile
jeweils einer Zylinderbank können
entweder gemeinsam von einer Nockenwelle gesteuert werden oder es
können
zwei Nockenwellen vorgesehen sein, von denen eine die Einlassventile
und die andere die Auslassventile steuert.
In
Abhängigkeit
der Dimensionen der Zylinder und der Zylinderköpfe ist der V-Winkel nach unten
begrenzt, er kann jedoch bis zu 180° betragen.
Um
den Motor insgesamt möglichst
klein auszuführen,
wird der V-Winkel häufig
so gewählt, dass
im Inneren des V Komponenten des Motors angeordnet werden können. Da
es sich bei der Anordnung der Einlassventile und der Auslassventile
als vorteilhaft erwiesen hat, die Ventile gegenüberliegend auf entgegengesetzten
Seiten des Zylinderkopfes anzuordnen, so dass sich eine Querströmung für Frisch-
und Abgas innerhalb des Brennraums des Zylinders ergibt, wird heutzutage
häufig
die Luft-/Brennstoffzuführungsanlage
im Inneren des V angeordnet. Die Abgasanlage ist dann entsprechend
an den Außenseiten
der Zylinderbänke
angeordnet.
Unter
Umständen
kann es auch vorteilhaft sein, die Abgasanlage im Inneren des V
anzuordnen und die Luft-/Brennstoffzuführungsanlage an der Außenseite
der Zylinderköpfe
anzuordnen. Insbesondere im Hinblick auf eine effiziente Nutzung
von Turboladern kann diese Anordnung den Wirkungsgrad von V-Motoren
deutlich erhöhen.
Für jede Zylinderbank
kann ein spezieller Zylinderkopf vorgesehen sein. Dies bedeutet,
dass es einen Zylinderkopf für
die "rechte" Zylinderbank und einen
Zylinderkopf für
die "linke" Zylinderbank gibt. Diese
Konstruktionsart bietet den Vorteil, dass bei dem Entwerfen der
Anschlüsse
und Verbindungen der Zylinderköpfe
mit den übrigen
Motorkomponenten keinerlei Rücksicht
auf einzuhaltende Symmetrien usw. genommen werden muss. Ein Nachteil
ergibt sich jedoch daraus, dass die beiden Zylinderköpfe verschiedene
Bauteile sind, was einen höheren
Produktionsaufwand zur Folge hat.
Um
eine höhere
Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von V-Motoren zu erzielen,
wurden V-Motoren entwickelt, die derartig symmetrisch aufgebaut
sind, dass die Zylinderköpfe
gleich sind, d.h. es handelt sich bei den Zylinderköpfen um
identische Bauteile. Auf diese Weise werden Fehler bei der Montage
vermieden und die Produktionskosten des Motors verringert.
Wie
bereits erwähnt,
wird bei V-Motoren des Standes der Technik die Abgasanlage in der
Regel außen
und die Luft-/Brennstoffzuführungsanlage
in der Regel im Inneren des V geführt. Unter Umständen kann
es jedoch auch vorteilhaft sein, die Abgasanlage im Inneren des
V und die Brennstoffzuführungsanlage
außen
zu führen.
Die V-Motoren des Standes der Technik sind jedoch nicht für beide
Anordnungsarten zu verwenden. Die Motoren werden nur für die eine
oder andere Anordnungsart ausgelegt. Wird eine andere gewünscht, ist
eine Neukonstruktion erforderlich, was erhebliche Kosten mit sich bringt.
Demgegenüber wird
erfindungsgemäß ein V-Motor
mit zwei Zylinderbänken
vorgeschlagen, die jeweils mindestens einen Zylinder und einen Zylinderkopf
aufweisen, wobei die Zylinderbänke
jeweils sowohl mindestens ein Einlassventil als auch mindestens
ein Auslassventil für
jeden Zylinder aufweisen, wobei sich das mindestens eine Einlassventil und
das mindestens eine Auslassventil jeweils paarweise an ent gegengesetzten
Seiten des Zylinderkopfs gegenüberliegen,
und wobei jeder Zylinderkopf und seine Verbindungen zu den übrigen Motorkomponenten
derart aufgebaut sind, dass er in einer ersten Lage relativ zur
jeweiligen Zylinderbank und in einer zu der ersten Lage um 180° gedrehten
Lage montiert werden kann.
Dadurch
kann der Zylinderkopf auf Umschlag, das heißt um 180° gedreht, verbaut werden. Somit
kann frei gewählt
werden, ob die Einlassventile im Inneren des durch die Zylinder
gebildeten V liegen sollen, oder ob sie nach außen gerichtet sein sollen. Dadurch
wird dann die Lage der Luft-/Brennstoffzuführungsanlage und der Abgasanlage
bestimmt. Zwar müssen
die Brennstoffzuführungsanlage
und die Abgasanlage immer noch, je nach dem ob sie im Inneren des
V oder an der Außenseite
der Zylinderköpfe
angeordnet sind, individuell konstruiert werden, die übrigen Motorkomponenten
einschließlich der
Zylinderköpfe
bleiben jedoch identisch. Somit wird ein konstruktiv besonders flexibel
gestaltbarer V-Motor bereitgestellt.
In
einer Ausführungsform
kann jeder Zylinderkopf und seine Verbindungen zu den übrigen Motorkomponenten
des weiteren derart aufgebaut sein, dass beide Zylinderköpfe gleiche
Teile sind.
Damit
sind die Zylinderköpfe
nicht nur auf den Zylinderbänken
drehbar, sondern auch zu der Mittelachse des Motors auf Umschlag
verbaubar.
In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist jede Zylinderbank eine gerade Anzahl von Zylindern
auf.
Erfindungsgemäß weist
jeder Zylinderkopf mindestens eine Nockenwelle auf, die jeweils
mittels eines kraftübertragen den
Endloselements angetrieben ist, das zwischen den mittleren Zylindern
der entsprechenden Zylinderbank mit der entsprechenden Nockenwelle
verbunden ist.
Ein
Problem bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
eines Zylinderkopfs kann die Anordnung der die Kurbelwelle und die
Nockenwellen verbindenden kraftübertragenden
Endloselemente sein. Bei den kraftübertragenden Endloselementen
handelt es sich in der Regel um Ketten oder Riemen. Damit der Zylinderkopf
nicht nur zu der Mittelebene des V-Motors sondern auch auf jeder
einzelnen Zylinderbank auf Umschlag verbaubar ist, ist das die Nockenwelle
antreibende kraftübertragende
Endloselement zwischen den mittleren Zylindern einer Zylinderbank angeordnet.
Durch die sich ergebende Symmetrie des Zylinderkopfs wird die voranstehend
beschriebene flexible Verbaubarkeit des Zylinderkopfs möglich.
Vorzugsweise
weist jeder Zylinderkopf eine Nockenwelle auf. Es können jedoch
durchaus auch zwei Nockenwellen pro Zylinderkopf vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß ist für jeden
Zylinder ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen. Es können jedoch
auch für
jeden Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile vorgesehen
sein.
Vorzugsweise
weist jede Zylinderbank zwei Zylinder auf. Daraus ergibt sich ein
V4-Motor.
Wie
bereits beschrieben wurde, kann in einer Ausführungsform der Erfindung die
Abgasanlage im Inneren des durch die Zylinder gebildeten V angeordnet
sein.
Des
weiteren kann in einer Ausführungsform der
Erfindung die Brennstoffzuführungsanlage
im Inneren des durch den Zylinder gebildeten V angeordnet sein.
Der
erfindungsgemäße V-Motor
kann als Außenbordmotor
für Marinefahrzeuge
bzw. Wasserfahrzeuge ausgebildet sein.
Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die
voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern
auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar
sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen V-Motor,
bei dem die Zylinderköpfe
in einer ersten Lage angeordnet sind.
2 zeigt eine Querschnittsansicht
entlang der Linie II-II in 1.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen V-Motor,
bei dem die Zylinderköpfe
in einer zweiten Lage angeordnet sind.
4 zeigt eine Querschnittsansicht
entlang der Linie IV-IV in 3.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen V-Motor 10,
bei dem die Zylinderköpfe 40 in
einer ersten Lage angeordnet sind. Der V-Motor 10 weist
zwei Zylinderbänke 30 mit
jeweils zwei Zylindern 20 auf.
2 zeigt eine Querschnittsansicht
des erfindungsgemäßen V-Motors 10 entlang
der Linie II-II in 1.
Die
Zylinder 20 sind jeweils mit der Kurbelwelle 60 über Pleuelstangen
(nicht dargestellt) verbunden. Jede Zylinderbank 30 weist
einen Zylinderkopf 40 auf. Im Zylinderkopf 40 sind
für jeden
Zylinder 20 zwei Einlassventile 12 und zwei Auslassventile 14 vorgesehen.
Die Steuerung der Ventile 12, 14 erfolgt mittels
einer Nockenwelle 16.
Die
Nockenwelle 16 ist erfindungsgemäß mittels eines kraftübertragenden
Endloselements 50 mit der Kurbelwelle 60 verbunden.
Bei dem kraftübertragenden
Endloselement 50 handelt es sich vorzugsweise um eine Kette
oder einen Riemen. Wie in 1 zu
erkennen ist, ist das kraftübertragende
Endloselement 50 jeweils zwischen den mittleren Zylindern 20 der
Zylinderbänke 30 angeordnet.
Da
es sich im dargestellten Fall um einen V4-Motor handelt, ist das
kraftübertragende
Endloselement 50 somit zwischen den beiden Zylindern 20 einer
Zylinderbank 30 angeordnet.
Wie
in 2 zu erkennen ist,
weisen die Zuführungen
zu den Einlassventilen 12 in Richtung des Innenraums des
durch die Zylinder 20 gebildeten V. Entsprechend weisen
die Zuführungen
zu den Auslassventilen 14 nach außen.
3 zeigt den erfindungsgemäßen V-Motor 10,
bei dem die Zylinderköpfe 40 in
einer zweiten, zu der ersten Lage um 180° gedrehten Lage angeordnet sind.
4 zeigt eine Schnittansicht
des V-Motors 10 aus 3 entlang
einer Linie IV-IV.
Wie
in 4 zu erkennen ist,
weisen die Zuführungen
zu den Einlasskanälen 12 nun
nach außen.
Die Zuführungen
zu den Auslassventilen 14 weisen jedoch in Richtung des
Innenraums des durch die Zylinder 20 gebildeten V. Die
in den 3 und 4 dargestellten Bauteile
sind identisch zu den in 1 und 2 dargestellten Bauteilen.
Obgleich die Zylinderköpfe 40 um
180° gedreht,
das heißt
auf den Umschlag, verbaut sind, sind sie dennoch an den übrigen Motorkomponenten
befestigbar und voll funktionstüchtig.
Im
Gegensatz zu der in 1 und 2 dargestellten ersten Lage
kann nun in dieser zweiten Lage die Abgasanlage im Innenraum des
durch die Zylinder 20 gebildeten V und die Brennstoffzuführungsanlage
außen
angeordnet werden.
Dabei
ist lediglich die Luft-/Brennstoffzuführungsanlage, die Abgasanlage
und ein eventuell vorhandener Turbolader neu auszulegen. Die übrigen Motorkomponenten
und insbesondere die Zylinderköpfe 40 sind
jedoch identisch zu denen in den 1 und 2.
Während sich
die in den 1 und 2 dargestellte Lage und die
entsprechende Anordnung der Abgasanlage und der Brennstoffzuführungsanlage besonders
für Landfahrzeuge
eignet, eignet sich die in den 3 und 4 dargestellte Anordnung
insbesondere für
Marinefahrzeuge, da durch die Anordnung der Abgasanlage im Inneren
des durch die Zylinder 20 gebildeten V eine besonders effiziente
Nutzung der Abgasturbolader bei geringem Bauvolumen und somit ein
gutes Leistungsgewicht des V-Motors 10 erzielt werden kann.
Dadurch
ist der erfindungsgemäße V-Motor 10 für unterschiedliche
Anwendungen unter vertretbaren wirtschaftlichen Mehraufwendungen
herstellbar. Insbesondere die flexible Po sitionierbarkeit der Zylinderköpfe 40 stellt
einen wesentlichen Vorteil gegenüber
dem Stand der Technik dar.