DE19612405A1 - Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Dieselmotor und insbesondere einen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle und kompakter Anordnung der zugehörigen Einrichtungen.

Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle treibt typischerweise eine obenliegende Nockenwelle einer Ventilsteuerung an, deren Steuerzeiten wiederum angepaßt sein müssen, und eine Kraftstoffpumpe eines Kraftstoffsystems, deren Betrieb mittels eines Endlosriemens wie ein Steuerriemen oder eine Steuerkette an eine Motorwelle gekoppelt ist.

Da die Kraftstoffpumpe eine der Einrichtungen ist, die eine starke Last auf den Dieselmotor ausüben und typischerweise mittels eines Zahnradgetriebes an die Motorwelle gekoppelt sind, ist es wichtig, die Kraftstoffpumpe in unmittelbarer Nähe der Motorwelle an der unteren Seite des Zylinderblocks zu plazieren.

Ein Layout für eine Kraftstoffpumpe unterhalb der Motorwelle ist zum Beispiel aus einer ungeprüften japanischen Patentschrift bekannt. Dieses Kraftstoffpumpen-Layout wird bei Dieselmotoren häufig verwendet, statt vom Zahnradantrieb auf einen Riemenantrieb überzugehen.

Dieselmotoren sind typischerweise mit verschiedenen motorgetriebenen Einrichtungen versehen, einschließlich einer Lichtmaschine, die keiner Steuerung bedarf. Diese Einrichtungen sind auf einer Querseite des Dieselmotors plaziert und in Vertikalrichtung so angeordnet, daß sie nahe aneinanderliegen.

Obwohl das Layout der Kraftstoffpumpe an der unteren Seite des Zylinderblocks in unmittelbarer Nähe zur Motorwelle zur Kompaktheit von Dieselmotoren mit obenliegender Nockenwelle beiträgt, unterliegt die Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen in diesem Falle mehreren Zwängen. Die motorgetriebenen Einrichtungen müssen zum Beispiel in zwei Gruppen aufgeteilt werden, wovon die eine oberhalb der Kraftstoffpumpe und die andere unterhalb der Kraftstoffpumpe plaziert wird, oder andernfalls eine auf der einen Seite des Dieselmotors und die andere auf der anderen Seite des Dieselmotors.

Die erste Anordnung bringt einen kleinen Kontaktwinkel zwischen dem Antriebsriemen und der Antriebsriemenscheibe mit sich, was stets zu einer Senkung der Antriebsleistung führt, und die zweite Anordnung geht mit dem Verlust der Kompaktheit einher.

Diese Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle und kompakter Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen ab, der mindestens eine motorgetriebene Kraftstoffpumpe enthält, die an einem längsseitigen Ende des Motors plaziert ist, so daß sie den Zylinderkopf partiell überlappt.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle und kompakter Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen, der mindestens eine motorgetriebene Kraftstoffpumpe enthält, die an einem längsseitigen Ende des Motors plaziert ist, und mindestens zwei weitere motorgetriebene Einrichtungen, die gemeinsam übereinander in einem unterhalb der Kraftstoffpumpe vorgesehenen Bereich plaziert sind.

Das oben erwähnte Ziel dieser Erfindung wird erreicht durch die Bereitstellung eines Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle und einer Antriebswelle, die im Motorraum quer ausgerichtet ist, und einer einzelnen Reihe von Brennräumen, wobei dieser Motor eine über dem Zylinderkopf verlaufende Nockenwelle und eine Kraftstoffpumpe hat, die mittels eines Steuerriemens, eines gezahnten Steuerriemens zum Beispiel, von der Antriebswelle des Motors angetrieben werden, ferner verschiedene motorgetriebene Einrichtungen, die mittels eines Antriebsriemens, eines vom Steuerriemen getrennten Keilriemens zum Beispiel, von der Antriebswelle des Motors angetrieben werden.

Die Kraftstoffpumpe ist an einem längsseitigen Ende des Motors plaziert, so daß sie den Zylinderkopf partiell überlappt, und mindestens zwei der motorgetriebenen Einrichtungen, zum Beispiel mindestens die Lichtmaschine und ein Kompressor für eine Klimaanlage, sind im Bereich unterhalb der Kraftstoffpumpe übereinander angeordnet. Die Kraftstoffpumpe ist mit Hilfe einer Halterung am Motor befestigt, die teils am Zylinderkopf und teils am Zylinderblock angebracht ist.

Die obenliegende Nockenwelle liegt auf der einen Seite einer die Zentren der Brennräume verbindenden Mittellinie, während die Kraftstoffpumpe auf der der Nockenwelle gegenüberliegenden anderen Seite dieser Mittellinie liegt. Die vertikale Höhe der Kraftstoffpumpe ist so angepaßt, daß der zwischen der Nockenwelle und der Kraftstoffpumpe gespannte Teil des Steuerriemens parallel zur Motorhaube des Motorraums verläuft. Die Antriebswelle des Motors, die Lichtmaschine und der Kompressor sind vorzugsweise an den Spitzen eines Dreiecks angeordnet.

Der Motor kann auf der der Kraftstoffpumpe entgegengesetzten Längsseite des Motors mit einer Vakuumpumpe und einer Ölpumpe für eine Servolenkung versehen sein, so daß die Vakuumpumpe und die Ölpumpe von der Nockenwelle angetrieben werden.

Ferner kann eine dieser Pumpen am unteren Teil des Motors plaziert werden, gegenüber der Seite, auf der die zwei motorgetriebenen Einrichtungen plaziert sind.

Die Halterung ist mit einer Motoraufhängung zur Montage des Motors an die Motorlagerung starr verbunden, durch welche der Motor fest in den Motorraum eingebaut wird, und kann ferner einen Kühlwasserkanal enthalten, der mit dem Kühlmantel im Zylinderkopf verbunden ist, an der dem Motor abgewandten Seite absteht und als Versteifungsrippe wirkt, darüber hinaus kann die Halterung einen Fortsatz haben, an der eine Tragvorrichtung zum Tragen einer der zwei motorgetriebenen Einrichtungen befestigt ist.

Die obigen und anderen Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels klar verständlich, in Verbindung mit den beiliegenden Figuren, in denen die Bezugsnummern durchgängig gleiche oder vergleichbare Teile oder Elemente bezeichnen.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß, bei dem ein Zylinderkopfdeckel abgenommen wurde;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, der einen wichtigen Teil des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle zeigt;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines wichtigen Teils des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle entlang der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 ein Querschnitt des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle entlang der Linie VI-VII in Fig. 4; und

Fig. 8 eine Vorderansicht des Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung gemäß.

Teile, die für die Erfindung nicht direkt relevant sind, und solche, die rein herkömmlich konstruierte Bauteile sind, werden nicht en detail beschrieben. Die Details des Zylinderblocks und der Ventilsteuerung mit ihren zugehörigen Elementen zum Beispiel werden nicht detailliert erläutert, da ihre Konstruktion und ihre Funktionsweise für den Fachmann ersichtlich sind.

In der nachstehenden Beschreibung bezieht sich der Begriff "Vorderseite" des Motors auf eine Motorseite in Längsrichtung des Motors, an welcher der Steuerriemen zum Antrieb der obenliegenden Nockenwelle plaziert ist. Der Begriff "Frontseite" des Motors bezieht sich auf die Seite, die auf die Frontpartie des Fahrzeugs oder des Motorraums gerichtet ist.

Bezug nehmend auf die beiliegenden Detailfiguren, insbesondere die Fig. 1-4, die ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle 1 (nachfolgend einfach Motor 1 genannt) zeigen, ist der Motor 1, ein Mehrventiler mit Direkteinspritzung, mit seiner quer ausgerichteten Kurbelwelle in einem Motorraum EC plaziert, besteht aus einem Zylinderblock 2, einem Zylinderkopf 3 und einem Zylinderkopfdeckel 4, und ist mit einer Vielzahl von motorgetriebenen Einrichtungen versehen. Der Zylinderkopf 3 enthält eine einzelne Reihe von vier Brennräumen 5A-5D, die von der Mittellinie in Längsrichtung des Motors 1 seitlich versetzt sind.

Der Zylinderkopf 3 ist mit einer obenliegenden Nockenwelle 6 versehen, die auf der anderen Seite dieser Mittellinie liegt und dort parallel zur Reihe der Zylinderbohrungen 5A-5D verläuft. Über dem Zentrum jedes Brennraums 5A-5D ist ein Einspritzventil 16 angeordnet, das entlang einer senkrechten Mittellinie jedes Brennraums 5A-5D ausgerichtet ist. Im Zylinderkopf sind außerdem zwei Auslaßventile 35 und zwei Einlaßventile 36 je Brennraum 5A-5D vorgesehen, die um das Einspritzventil 16 herum angeordnet sind.

Diese Auslaßventile 35 und Einlaßventile 36 werden von einen Ventilsteuermechanismus gesteuert, der die Auslaßkipphebel 11 und die Einlaßkipphebel 12 enthält, die jeweils für die Kippbewegung an einer Kipphebelachse 7 montiert sind, die aus einem hohlen Rohr besteht, das zwischen der Nockenwelle 6 und einer die Zentren der Brennräume 5A-5D verbindenden geraden Linie plaziert ist und parallel zur Nockenwelle 6 verläuft.

Die Nockenwelle 6 ist aus einem Stück geformt und hat eine Auslaßnocke 8 je Auslaßventil 35 und eine Einlaßnocke 9 je Einlaßventil 36. Die Nockenwelle 6 hat ein an der Vorderseite des Motors 1 hervorragendes vorderes Ende 6a, an dem ein Nockenwellenrad 25 befestigt ist.

Ein gezahnter Steuerriemen 17 ist zwischen dem Nockenwellenrad 25 und einem Antriebsritzel 27 am Ende einer Antriebswelle 19 des Motors, die Kurbelwelle zum Beispiel, angeordnet (siehe Fig. 3). Die Nockenwelle 6 ist ferner in unmittelbarer Nähe ihres anderen Endes 6b mit einem Antriebszahnrad 21 versehen, das in einer im Zylinderkopf 3 geformten Kammer 20 untergebracht ist.

Da die Auslaßventilkipphebel 11 und die Einlaßventilkipphebel 12 im Grunde gleich konfiguriert sind, wird die nachstehende Beschreibung beispielhaft für einen der Auslaßventilkipphebel 11 gegeben.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, hat der Auslaßventilkipphebel 11 an seinem einen Ende einen Schwinghebel 13, eine Rolle zum Beispiel, und an seinem anderen Ende eine Stellschraube 14, die eine ungefähr T-förmige Ventilstößelstange 15 berührt.

Wenn der Kipphebel 11 gekippt wird, drückt er die T-förmige Ventilstößelstange 15 nach unten und bewirkt, daß die Auslaßventile 35 ihre zugehörigen Auslaßkanäle (nicht gezeigt) schließen. Diese gemeinsame Anordnung der Elemente des Ventilsteuermechanismus mit der Nockenwelle 6, der Kipphebelachse 7 und den Kipphebeln 11 und 12 auf der einen Seite des Zylinderkopfs 3 gegenüber der Reihe der Brennräume 5A- 5D bietet viel verfügbaren Platz für motorgetriebene Einrichtungen auf der anderen Seite des Zylinderkopfs 3 und sogar auf der Front- und Heckseite des Motors 1.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Nockenwelle 3 mit einer Vakuumpumpe 23 verbunden, die mit ihrem aus der Rückseite des Motors 1 herausragenden hinteren Ende 3b verschraubt ist und an der Rückwand 3b des Zylinderkopfs 3 anliegt. Die Vakuumpumpe 23 erzeugt ein Vakuum oder einen Unterdruck für einen Bremskraftverstärker.

Der Betrieb der Nockenwelle 3 ist ferner an eine Ölpumpe 24 für eine Servolenkung gekoppelt, durch den Eingriff in das Antriebszahnrad 21, das in der Nähe des hinteren Endes 6b der Nockenwelle 3 angebracht ist, und durch ein angetriebenes Zahnrad 22, das durch Eingriff mit dem Antriebszahnrad 21 verbunden ist und im Zylinderkopf 3 relativ zur Nockenwelle 3 seitlich versetzt ist, und mit dem die Ölpumpe 24 verschraubt oder auf andere Weise verbunden ist, so daß sie auf der Rückwand 3b des Zylinderkopfs 3 anliegt. Durch diese mechanische Kopplung treibt die Nockenwelle 6 sowohl die Vakuumpumpe 23 als auch die Ölpumpe 24 an. In diesem Falle gestattet die seitlich versetzte Lage der Nockenwelle 6, die eines der entscheidenden Konfigurationsmerkmale des erfindungsgemäßen Dieselmotors mit obenliegender Nockenwelle 1 ist, die Plazierung des angetriebenen Zahnrads 22 sowie des Antriebszahnrads 21 im Inneren der Kammer 20. Dadurch, daß das Antriebszahnrad 21 und das angetriebene Zahnrad 22 zwar nebeneinander, aber auf gegenüberliegenden Seiten der in Längsrichtung des Zylinderkopfs 3 verlaufenden Mittellinie angeordnet sind, ist es möglich, die Vakuumpumpe 23 und die Ölpumpe 24 Seite an Seite auf der Breite des Zylinderkopfs 3 zu plazieren, was zu einer kompakteren Konfiguration des Motors 1 und seiner zugehörigen Einrichtungen als Ganzes führt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, verläuft die Antriebswelle 19 ungefähr entlang der Mittellinie des Zylinderblocks 2, näher am Boden des Zylinderblocks 2 und auf der der Nockenwelle 6 entgegengesetzten Seite, von den Brennräumen 5A-5D aus gesehen. Die Antriebswelle 19 ist mit einem Antriebsritzel 27 von kleinem Durchmesser und einer Antriebsriemenscheibe 32 von großem Durchmesser versehen, die an ihrem vorderen Ende auf der Ebene der Vorderseite 3a des Zylinderkopfs 3 befestigt sind.

Trotz der Zwänge hinsichtlich des Einbaus des Motors in den Motorraum EC, die durch die hinter dem Unterteil des Zylinderblocks 2 befindliche Antriebswelle 40 und eine unmittelbarer über dem Zylinderkopfdeckel 4 liegende Motorhaube L bedingt sind, bietet die seitlich versetzte Lage der Nockenwelle 6 und ihrer zugehörigen Elemente in diesem Falle dennoch viel Raum an der Frontseite des Motors 1. Die motorgetriebenen Einrichtungen können im Bereich der oberen Motorhälfte zwischen dem Nockenwellenrad 25 und der Antriebsriemenscheibe 32 plaziert werden, und auch in einem Bereich auf der Frontseite des Motors 1 unterhalb des Nockenwellenrads 25. Diese Bereiche erleichtern den kompakten Aufbau des Motors 1 und seiner Einrichtungen als Ganzes.

Wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt, ist der Motor 1 an der Vorderseite mit vier Einrichtungen versehen, eine Kraftstoffpumpe 41, eine Lichtmaschine 42, ein Kompressor 43 für eine Klimaanlage und eine Kühlwasserpumpe 45 für die Motorkühlung. Zwei der vier motorgetriebenen Einrichtungen werden durch einen Riemenantrieb angetrieben, zu dem der Steuerriemen gehört. Die Kühlwasserpumpe 45 mit einer angetriebenen Riemenscheibe 28 ist hinter dem Zylinderblock 2 in der Mitte zwischen dem Antriebsritzel 27 von kleinem Durchmesser und dem Nockenwellenrad 25 angeordnet. Die Kraftstoffpumpe 41 mit ihrer Kraftstoffpumpenriemenscheibe 26 ist auf eine Halterung 50 montiert, die teilweise am Zylinderblock 2 und teilweise am Zylinderkopf 3 befestigt ist.

Diese Kraftstoffpumpe 41 und die Kühlwasserpumpe 45 werden von einem gezahnten Steuerriemen angetrieben, der zwischen den Riemenscheiben 26 und 28 gespannt ist.

Der Riemenantrieb, zu dem der gezahnte Steuerriemen 17 gehört, enthält eine Losscheibe 29 zwischen den Riemenscheiben 25 und 28, eine Spannriemenscheibe 31 zwischen dem Antriebsritzel 27 und der Kraftstoffpumpenriemenscheibe 26, und eine Losscheibe 30 zwischen der Kraftstoffpumpenriemenscheibe 26 und der Losscheibe 30.

Obwohl der Riemenantrieb mit dem gezahnten Steuerriemen 17 die Nockenwelle 6 und die Kraftstoffpumpe 26 antreibt, bietet er einen ausreichenden Kontaktwinkel zwischen dem gezahnten Steuerriemen 17 und den Losscheiben 29 und 30 und der Spannriemenscheibe 31, und legt durch die Spannriemenscheibe 31 die korrekte Spannung auf den Steuerriemen 17 an.

In diesem Falle ist die vertikale Position der Kraftstoffpumpe 41 so angepaßt, daß der zwischen den Riemenscheiben 25 und 26 gespannte Teil des Steuerriemens 17 parallel zur Motorhaube verläuft.

Die restlichen zwei motorgetriebenen Einrichtungen werden durch einen anderen Riemenantrieb angetrieben, zu dem der Keilriemen 18 gehört. Die Lichtmaschine 42 mit einer angetriebenen Riemenscheibe 33 und der Kompressor 43 mit einer angetriebenen Riemenscheibe 34 sind auf derselben Seite des Motors 1 wie die Kraftstoffpumpe 41 plaziert. Die Lichtmaschine 42 liegt direkt unter der Kraftstoffpumpe 41 und ist an eine feststehende Drehachse 42a montiert. Der Kompressor 43 liegt unter der Lichtmaschine 42.

Die Antriebsriemenscheibe 32 von großem Durchmesser und die angetriebenen Riemenscheiben 33 und 34 sind jeweils an den Spitzen eines relativ kleinen Dreiecks angeordnet. Dieser Riemenantrieb enthält eine Riemenspannvorrichtung 47 für den Keilriemen 18, die aus einer Stellschraube mit Mutter 47a und einem bogenförmigen Justierschlitz 47b besteht, der in einem Fortsatz der Halterung 50 geformt ist.

Der bogenförmige Justierschlitz ist Teil eines Kreises, dessen Mittelpunkt die Drehachse 42a der Lichtmaschine 42 ist. Die Heckseite des Motors 1 ist mit einem Turbolader 44 in der Nähe des Nockenwellenrads 25 der Nockenwelle 6 und mit einem Ölfilter 46 in der Nähe der Kühlwasserpumpe 45 ausgestattet.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, verläuft eine Kraftstoffleitung 48 von der Kraftstoffpumpe 41 zur Spitze jedes Einspritzventils 16. Obwohl die Kraftstoffpumpe 41 nahe am Oberteil des Motors 1 plaziert ist, erlaubt die Verbindung der Kraftstoffleitung 48 zur Spitze der vertikal ausgerichteten Einspritzventile 16 einen relativ langen Abstand zwischen der Kraftstoffpumpe 41 und jedem Einspritzventil 16, was beim Layout der Einspritzventile 16 einen höheren Grad an Freiheit und eine gleichmäßige Länge der Kraftstoffleitungen 48 zuläßt. Die Gleichmäßigkeit der Länge der Kraftstoffleitungen 48 trägt zur Senkung des Differentials der Einspritzung in den Brennkammern 5A-5D bei, wodurch die gewünschte Motorleistung stets gewährleistet wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Details der Halterung 50, die am Motor 1 befestigt ist und die Kraftstoffpumpe 41 trägt. Die Halterung 50 hat neben der Primärfunktion des Tragens der Kraftstoffpumpe 41 noch weitere Funktionen. Der Halterung 50 enthält einen ersten Flansch 51 und einen zweiten Flansch 52, die in einem rechten Winkel zueinander stehen, und einen dem ersten Flansch 51 entgegengesetzten Fortsatz 53, die aus einem Stück geformt sind.

Der erste Flansch 51 ist teils an der Vorderwand des Zylinderblocks 2 und teils an der Vorderwand des Zylinderkopfs 3 befestigt. Der zweite Flansch 52 ist teils an der Seitenwand des Zylinderblocks 2 und teils an der Seitenwand des Zylinderkopfs 3 befestigt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der erste Flansch 51 mit vier Löchern 61-64 versehen, davon drei für Befestigungsschrauben zur Anbringung der Halterung 50 an den Zylinderblock 2 und eines für eine Befestigungsschraube zur Anbringung der Halterung 50 an den Zylinderkopf 3. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der zweite Flansch 52 mit zwei Löchern 65 und 66 versehen, davon eines für eine Befestigungsschraube zur Anbringung der Halterung 50 an den Zylinderblock 2 und das andere für eine Befestigungsschraube zur Anbringung der Halterung 50 an den Zylinderkopf 3. Der Fortsatz 53 der Halterung ist mit einem Montageloch 57 versehen, an dem die Kraftstoffpumpe 41 montiert und fixiert wird.

Der Fortsatz 53 ist an seinem Ende ferner mit einem Flansch 58 versehen, an dem die Riemenspannvorrichtung 47 befestigt wird. Ferner kann die Halterung 50 eine integrierte Motoraufhängung 54 enthalten, auf welche der Motor 1 gesetzt und mit den Befestigungsschrauben 73 (siehe Fig. 3) an eine Motorlagerung montiert wird, wodurch der Motor 1 fest in den Motorraum eingebaut wird.

Die Halterung 50 wird an den Motor 1 befestigt, indem die Befestigungsschrauben 67 in den Zylinderblock 2 und die Befestigungsschrauben 68 in den Zylinderkopf 3 geschraubt werden.

Eine der zwei Befestigungsschrauben 67 wird durch Muffen 71 in den Zylinderblock 2 geschraubt, um die Halterung 50 relativ zum Motor 1 zu positionieren.

Jede Befestigungsschraube 68 wird durch ein Abstandsstück 72 in den Zylinderkopf 3 geschraubt. Die Verwendung dieser Muffen 71 und Abstandsstücke 72 beseitigt Probleme bei der Positionierung der Halterung 50 auf dem Motor 1, die durch Maßabweichungen der Haltung 50 bedingt sind. Die derart konfigurierte und an den Zylinderblock 2 und den Zylinderkopf 3 befestigte Halterung 50 fungiert nicht nur als Montageglied für die Kraftstoffpumpe 41, sondern auch als Verbindungsglied zwischen dem Zylinderblock 2 und dem Zylinderkopf 3 und zwischen dem Motor 1 und der Motorhalterung.

Um der Halterung 50 eine hohe strukturelle Steifigkeit zu verleihen, sind in der Halterung 50 die Kühlwasserkanäle 55 und 56 geformt, die an der dem Motor abgewandten Seite abstehen und als Versteifungsrippen der Halterung 50 wirken.

Der Kühlwasserkanal 55, der mit dem (nicht dargestellten) Kühlmantel im Zylinderkopf 3 und einem Kühler (nicht dargestellt) verbunden ist, hat am ersten Flansch 51 eine Öffnung 55a zum Zylinderkopf 3 und ein anderes Ende 55b auf der dem Zylinderkopf 3 am ersten Flansch 51 gegenüberliegenden Seite. Der Kühlwasserkanal 56 führt Kühlwasser vom Zylinderkopf 3 in den Zylinderblock 2, ohne es durch den Kühler zu leiten. Die Halterung 50 ist mit den Aufnahmen 59 und 60 für einen Wassertemperatursensor und eine Wärmeanzeige 60 versehen. Die Ölpumpe 24 für die Servolenkung kann auf die Heckseite des Zylinderblocks 2 plaziert werden, wie in Fig. 8 gezeigt.

In Fig. 8, die einen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle 1 gemäß einer weiteren Ausführung dieser Erfindung zeigt, ist die Ölpumpe 24 unter dem Turbolader 44 plaziert und wird an einer Drehachse 80 für die Drehbewegung von einer Halterung 75 getragen, die an der Heckseite des Zylinderblocks 3 angebracht ist.

Die Ölpumpe 24 wird von einem Keilriemen 77 angetrieben, der zwischen der Ölpumpenriemenscheibe 76 und einer an die Antriebswelle 19 befestigten Antriebsriemenscheibe 78 gespannt ist. Die Halterung 75 ist mit einer Riemenspannvorrichtung 79 versehen, die aus einer Stellschraube mit Schraubenmitteln 81 und einem bogenförmigen Justierschlitz 82 besteht.

Beim erfindungsgemäßen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle 1, bei dem die Kraftstoffpumpe 41 so an der Frontseite des Motors 1 plaziert ist, daß sie den Zylinderkopf 3 zumindest partiell überlappt, werden die Kraftstoffpumpe 41 und die Nockenwelle 6 durch einen um die Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 gespannten gezahnten Steuerriemen 17 angetrieben. Die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 werden durch einen um die Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 gespannten Keilriemen angetrieben und sind übereinander in einem Bereich unterhalb der Kraftstoffpumpe 41 angeordnet, der im Vergleich zur Plazierung der Kraftstoffpumpe bei den bekannten Dieselmotoren mehr Raum bietet.

Diese Anordnung bietet einen großflächigen Frontbereich und erlaubt die gemeinsame Plazierung der motorgetriebenen Einrichtungen, nämlich der Kraftstoffpumpe 41, der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43, auf einer Seite des Motors mit obenliegender Nockenwelle 1. Im Vergleich zu einem Motor mit obenliegender Nockenwelle, bei dem die Lichtmaschine und der Kompressor jeweils an entgegengesetzten Seiten des Motors plaziert sind, wird der Motor mit obenliegender Nockenwelle 1 zumindest an seinem unteren Teil verengt und gewinnt einen großflächigen Frontbereich, der bei Inspektions­ und/oder Wartungsarbeiten leichten Zugang zum Motor selbst und zu seinen motorgetriebenen Einrichtungen gewährt.

Die gemeinsame Anordnung, bei der die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 auf einer Seite und in unmittelbarer Nähe des Unterteils des Zylinderblocks 2 und der Antriebswelle 19 plaziert sind und jeweils an den Spitzen eines relativ kleinen Dreiecks liegen, macht einen Keilriemen 18 von nur kurzer Länge notwendig. Darüber hinaus wird dadurch der Wirkungsgrad der Übertragung des Antriebsmoments durch den Keilriemen 18 von der Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 auf die angetriebenen Riemenscheiben 33 und 34 der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 erhöht. Die gemeinsame Anordnung erlaubt, die Antriebswelle 19 mit nur zwei Antriebsritzeln und -riemenscheiben 27 und 32 zu versehen, um die jeweils die Antriebsriemen 17 und 18 gespannt werden.

Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 durch separate Riemen angetrieben werden, wird dadurch die Anzahl der Antriebsriemenscheiben an der Antriebswelle 19 verringert, was eine kurze Länge der Antriebswelle 19 und daher die Verkürzung des Motors 1 erlaubt. Die seitlich versetzte Plazierung der Nockenwelle 6 erlaubt die jeweilige Anordnung der Kraftstoffpumpe 41, der über dem Zylinderkopf 3 verlaufenden Nockenwelle 6 und der Antriebswelle 19 an den Spitzen eines relativ kleinen Dreiecks, wie in einem Querschnitt gezeigt, sowie die Plazierung der Drehachse der Kraftstoffpumpe 41 zwischen der obenliegenden Nockenwelle 6 und der Antriebswelle 19. Da der gezahnte Steuerriemen 17 nur die obenliegende Nockenwelle 6 und die Kraftstoffpumpe 41 antreibt, sorgt diese Anordnung für einen ausreichenden Kontaktwinkel zwischen dem gezahnten Steuerriemen 17 und den Riemenscheiben 25 und 28 der Kraftstoffpumpe 41 und der Nockenwelle 6, so daß der dreieckig gespannte Steuerriemen 17 trotz der Plazierung der Kraftstoffpumpe 41 am oberen Teil des Motors 1 das Antriebsmoment des Antriebsritzels 27 der Antriebswelle 19 mit erhöhtem Wirkungsgrad auf das Nockenwellenrad 25 und die Kraftstoffpumpenriemenscheibe 26 überträgt.

Da die Wahl einer gezahnten Form und das Material eines gezahnten Steuerriemens die Analyse der Drehmomentübertragung und der Dehnungseigenschaften des Riemens erleichtern, trägt die Verwendung des gezahnten Steuerriemens 17 zum Antrieb der Kraftstoffpumpe 41, der eine große Last für den Motor darstellt, zur Vermeidung von Steuerfehlern in der Kraftstoffeinspritzung bei, die bei Steuerketten durch Dehnung infolge langen Gebrauchs auftreten können.

Da Drehmomentschwankungen bei Dieselmotoren größer sind als bei Benzinmotoren, weshalb die Betriebszuverlässigkeit der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 abnimmt, wenn Drehmomentschwankungen der Antriebswelle 19 direkt auf die Lichtmaschine 42 und den Kompressor 43 übertragen werden, trägt die Verwendung des Keilriemens 18 durch das Gleiten des Keilriemens zur Absorption der Drehmomentschwankungen bei, wodurch die Übertragung von Drehmomentschwankungen auf die Lichtmaschine 42 und den Kompressor 43 auf ein Mindestmaß reduziert wird, was dazu beiträgt, die Betriebszuverlässigkeit der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 zu verbessern.

Da eine Motorhaube typischerweise von der Mitte zu den Rändern hin gewölbt ist, ist die Plazierung der (nicht dargestellten) Riemenabdeckung bei einem quer im Motorraum eingebauten Motor Zwängen unterworfen, um mechanische Interferenzen an den Rändern der Motorhaube zu vermeiden. D.h., die Riemenabdeckung muß möglichst tief positioniert werden, was eine geringere Höhe des Motors erfordert. Außerdem ist die Plazierung der Riemenabdeckung von der Höhe des Teils des Riemens abhängig, der zwischen dem Nockenwellenrad und der Kraftstoffpumpen­ riemenscheibe gespannt ist, die sich am Oberteil des Motors gegenüberliegen. Die gemeinsame Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen des erfindungsgemäßen Motors mit obenliegender Nockenwelle 1 erlaubt die Positionierung der Kraftstoffpumpe 41 in einer geeigneten Vertikalposition relativ zum Motor, in welcher der zwischen dem Nockenwellenrad 25 und der Kraftstoffpumpenriemenscheibe 27 gespannte Teil des Steuerriemens 17 ungefähr parallel zur Motorhaube verläuft, wobei unterhalb der Kraftstoffpumpe 41 ein großflächiger Bereich entsteht.

Infolgedessen vermeidet der erfindungsgemäße Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle 1 mechanische Interferenzen mit der Motorhaube und trägt gleichzeitig dazu bei, den Einbau des Motors zu vereinfachen und die Freiheit beim Layout der motorgetriebenen Einrichtungen zu erhöhen.

Wegen der separaten Riemenantriebe, eines mit dem gezahnten Steuerriemen zum Antrieb der Nockenwelle 6 und der Kraftstoffpumpe 41, und ein anderes mit dem Keilriemen zum Antrieb der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43, wird einerseits der Kompressor 43 mit großem Antriebswiderstand kraftvoll durch den Keilriemen 18 angetrieben, andrerseits wird durch den Steuerriemen 17 die korrekte Funktion der Ventilsteuerung und der Kraftstoffeinspritzung gewährleistet. Da der Kompressor 43 in diesem Falle hinter der Lichtmaschine 42 liegt, von der Richtung der Riemenbewegung aus gesehen, z. B. an einem Ort, wo er auf den Keilriemen 18 Druck anlegt, ist der Betrieb des Kompressors 43 sichergestellt.

Aufgrund der Plazierung der Kraftstoffpumpe 41 und der Konfiguration der die Kraftstoffpumpe 41 tragenden Halterung 50 ist keine große Änderung des Profils des Motors oder der Pumpe notwendig, um die Kraftstoffpumpe 41 am Oberteil des Motors 1 zu plazieren und die Plazierungshöhe der Kraftstoffpumpe 41 relativ zum Motor 1 anzupassen.

Die mit der Motoraufhängung 54 starr verbundene Halterung 50 vergrößert den Raum an der Frontseite des Motors 1, was eine kompaktere Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen am Motor 1 und mehr Freiheit beim Layout der motorgetriebenen Einrichtungen erlaubt.

Die Halterung 50 mit ihren als Versteifungsrippen wirkenden Kühlwasserkanälen 55 und 56 bildet eine ordentliche Struktur um den Motor und erhöht die Zuverlässigkeit der Befestigung des Motors 1 am Motorlager.

Beim erfindungsgemäßen Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle 1, bei dem die Kraftstoffpumpe 41 so an der Frontseite des Motors 1 plaziert ist, daß sie den Zylinderkopf 3 zumindest partiell überlappt, werden die Kraftstoffpumpe 41 und die Nockenwelle 6 durch einen um die Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 gespannten gezahnten Steuerriemen 17 angetrieben. Die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 werden durch einen um die Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 gespannten Keilriemen angetrieben und sind übereinander in einem Bereich unterhalb der Kraftstoffpumpe 41 angeordnet, der im Vergleich zur Plazierung der Kraftstoffpumpe bei den bekannten Dieselmotoren mehr Raum bietet. Diese Anordnung sorgt für einen großflächigen Frontbereich und erlaubt die gemeinsame Plazierung der motorgetriebenen Einrichtungen, nämlich der Kraftstoffpumpe 41, der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43, auf einer Seite des Motors mit obenliegender Nockenwelle 1. Im Vergleich zu einem Motor mit obenliegender Nockenwelle, bei dem die Lichtmaschine und der Kompressor jeweils an entgegengesetzten Seiten des Motors plaziert sind, wird der Motor mit obenliegender Nockenwelle 1 zumindest an seinem unteren Teil verengt und gewinnt einen großflächigen Frontbereich, der bei Inspektions- und/oder Wartungsarbeiten leichten Zugang zum Motor selbst und zu seinen motorgetriebenen Einrichtungen gewährt.

Die gemeinsame Anordnung, bei der die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 auf einer Seite und in unmittelbarer Nähe des Unterteils des Zylinderblocks 2 und der Antriebswelle 19 plaziert und jeweils an den Spitzen eines relativ kleinen Dreiecks liegen, macht einen Keilriemen 18 von nur kurzer Länge notwendig. Darüber hinaus wird dadurch der Wirkungsgrad der Übertragung des Antriebsmoments durch den Keilriemen 18 von der Antriebsriemenscheibe 32 der Antriebswelle 19 auf die angetriebenen Riemenscheiben 33 und 34 der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 erhöht.

Die gemeinsame Anordnung erlaubt, die Antriebswelle 19 mit nur zwei Antriebsritzeln und -riemenscheiben 27 und 32 zu versehen, um die jeweils die Antriebsriemen 17 und 18 gespannt werden. Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Lichtmaschine 42 und der Kompressor 43 durch separate Riemen angetrieben werden, wird dadurch die Anzahl der Antriebsriemenscheiben an der Antriebswelle 19 verringert, was eine kurze Länge der Antriebswelle 19 und daher die Verkürzung des Motors 1 erlaubt.

Die seitlich versetzte Plazierung der Nockenwelle 6 erlaubt die jeweilige Anordnung der Kraftstoffpumpe 41, der über dem Zylinderkopf 3 verlaufenden Nockenwelle 6 und der Antriebswelle 19 an den Spitzen eines relativ kleinen Dreiecks, wie in einem Querschnitt gezeigt, sowie die Plazierung der Drehachse der Kraftstoffpumpe 41 zwischen der obenliegenden Nockenwelle 6 und der Antriebswelle 19. Da der gezahnte Steuerriemen 17 nur die obenliegende Nockenwelle 6 und die Kraftstoffpumpe 41 antreibt, sorgt diese Anordnung für einen ausreichenden Kontaktwinkel zwischen dem gezahnten Steuerriemen 17 und den Riemenscheiben 25 und 28 der Kraftstoffpumpe 41 und der Nockenwelle 6, so daß der dreieckig gespannte Steuerriemen 17 trotz der Plazierung der Kraftstoffpumpe am oberen Teil des Motors 1 das Antriebsmoment des Antriebsritzels 27 der Antriebswelle 19 mit erhöhtem Wirkungsgrad auf das Nockenwellenrad 25 und das Kraftstoffpumpenriemenscheibe 26 überträgt.

Da die Wahl einer gezahnten Form und das Material eines gezahnten Steuerriemens die Analyse der Drehmomentübertragung und der Dehnungseigenschaften des Riemens erleichtern, trägt die Verwendung des gezahnten Steuerriemens 17 zum Antrieb der Kraftstoffpumpe 41, der eine große Last für den Motor darstellt, zur Vermeidung von Steuerfehlern in der Kraftstoffeinspritzung bei, die bei Steuerketten durch Dehnung infolge langen Gebrauchs auftreten können.

Da Drehmomentschwankungen bei Dieselmotoren größer sind als bei Benzinmotoren, weshalb die Betriebszuverlässigkeit der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 abnimmt, wenn Drehmomentschwankungen der Antriebswelle 19 direkt auf die Lichtmaschine 42 und den Kompressor 43 übertragen werden, trägt die Verwendung des Keilriemens 18 durch das Gleiten des Keilriemens zur Absorption der Drehmomentschwankungen bei, wodurch die Übertragung von Drehmomentschwankungen auf die Lichtmaschine 42 und den Kompressor 43 auf ein Mindestmaß reduziert wird, was dazu beiträgt, die Betriebszuverlässigkeit der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43 zu verbessern.

Da eine Motorhaube typischerweise von der Mitte zu den Rändern hin gewölbt ist, ist die Plazierung der (nicht dargestellten) Riemenabdeckung bei einem quer im Motorraum eingebauten Motor Zwängen unterworfen, um mechanische Interferenzen an den Rändern der Motorhaube zu vermeiden. D.h., die Riemenabdeckung muß möglichst tief positioniert werden, was eine geringere Höhe des Motors erfordert. Außerdem ist die Plazierung der Riemenabdeckung von der Höhe des Teils des Riemens abhängig, der zwischen dem Nockenwellenrad und der Kraftstoffpumpenriemenscheibe gespannt ist, die sich am Oberteil des Motors gegenüberliegen. Die gemeinsame Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen des erfindungsgemäßen Motors mit obenliegender Nockenwelle 1 erlaubt die Positionierung der Kraftstoffpumpe 41 in einer geeigneten Vertikalposition relativ zum Motor, in welcher der zwischen dem Nockenwellenrad 25 und der Kraftstoffpumpenriemenscheibe 27 gespannte Teil des Steuerriemens 17 ungefähr parallel zur Motorhaube verläuft, wobei unterhalb der Kraftstoffpumpe 41 ein großflächiger Bereich entsteht.

Infolgedessen vermeidet der erfindungsgemäße Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle 1 mechanische Interferenzen mit der Motorhaube und trägt gleichzeitig dazu bei, den Einbau des Motors zu vereinfachen und die Freiheit beim Layout der motorgetriebenen Einrichtungen zu erhöhen.

Wegen der separaten Riemenantriebe, eines mit dem gezahnten Steuerriemen zum Antrieb der Nockenwelle 6 und der Kraftstoffpumpe 41, und ein anderes mit dem Keilriemen zum Antrieb der Lichtmaschine 42 und des Kompressors 43, wird einerseits der Kompressor 43 mit großem Antriebswiderstand kraftvoll durch den Keilriemen 18 angetrieben, andrerseits wird durch den Steuerriemen 17 die korrekte Funktion der Ventilsteuerung und der Kraftstoffeinspritzung gewährleistet. Da der Kompressor 43 in diesem Falle hinter der Lichtmaschine 42 liegt, von der Richtung der Riemenbewegung aus gesehen, z. B. an einem Ort, wo er auf den Keilriemen 18 Druck anlegt, ist der Betrieb des Kompressors 43 sichergestellt.

Aufgrund der Plazierung der Kraftstoffpumpe 41 und der Konfiguration der die Kraftstoffpumpe 41 tragenden Halterung 50 ist keine große Änderung des Profils des Motors oder der Pumpe notwendig, um die Kraftstoffpumpe 41 am Oberteil des Motors 1 zur plazieren und die Plazierungshöhe der Kraftstoffpumpe 41 relativ zum Motor 1 anzupassen.

Die mit der Motoraufhängung 54 starr verbundene Halterung 50 vergrößert den Raum an der Frontseite des Motors 1, was eine kompaktere Anordnung der motorgetriebenen Einrichtungen am Motor 1 und mehr Freiheit beim Layout der motorgetriebenen Einrichtungen erlaubt.

Die Halterung 50 mit ihren als Versteifungsrippen wirkenden Kühlwasserkanälen 55 und 56 bildet eine ordentliche Struktur um den Motor und erhöht die Zuverlässigkeit der Befestigung des Motors 1 am Motorlager.

Obwohl diese Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sind für den Fachmann zahlreiche andere Ausführungen und Varianten denkbar, die mit dem Geist dieser Erfindung in Übereinstimmung stehen und von den nachstehenden Ansprüchen abgedeckt werden.

Claims (14)

1. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle und einer einzelnen Reihe von Brennräumen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine über dem Zylinderkopf verlaufende obenliegende Nockenwelle und eine Kraftstoffpumpe hat, die über einen Steuerriemen durch die Antriebswelle angetrieben werden, und ferner eine Vielzahl von motorgetriebenen Einrichtungen, die über einen von diesem Steuerriemen getrennten Antriebsriemen von der Antriebswelle des Motors angetrieben werden, wobei die Verbesserung darin liegt, daß die Kraftstoffpumpe an einer Längsseite des Motors plaziert ist, so daß sie den obigen Zylinderkopf partiell überlappt, und mindestens zwei der obigen motorgetriebenen Einrichtungen übereinander in einem Bereich unterhalb der Kraftstoffpumpe plaziert sind.

2. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Motor mit quer ausgerichteter Antriebswelle in den Motorraum eines Fahrzeugs eingebaut wird.

3. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß obige Kraftstoffpumpe mittels einer Halterung am Motor befestigt ist, die teils am Zylinderkopf und teils am Zylinderblock angebracht ist.

4. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum jedes Brennraums ein Einspritzventil angeordnet ist, das entlang einer senkrechten Mittellinie ausgerichtet ist und an seiner Spitze durch eine Kraftstoffleitung mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist.

5. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obige Steuerriemen gezahnt ist und der obige Antriebsriemen ein Keilriemen ist.

6. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obigen zwei motorgetriebenen Einrichtungen an zwei Spitzen eines Dreiecks liegen, an dessen dritter Spitze die obige Antriebswelle des Motors liegt.

7. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obige Kraftstoffpumpe in vertikaler Höhe so angeordnet ist, daß der zwischen der Nockenwelle und der Kraftstoffpumpe gespannte Teil des obigen Steuerriemens ungefähr parallel zur Motorhaube des Motorraums verläuft.

8. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obige obenliegende Nockenwelle auf der einen Seite einer die Zentren der obigen Brennräume verbindenden Mittellinie liegt, während die obige Kraftstoffpumpe auf der der obenliegenden Nockenwelle gegenüberliegenden anderen Seite dieser Mittellinie liegt.

9. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obigen zwei motorgetriebenen Einrichtungen eine Lichtmaschine und ein Kompressor für eine Klimaanlage sind.

10. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obige Halterung mit einer Motoraufhängung zur Montage des Motors an ein Motorlager starr verbunden ist, durch welche der Motor fest in den Motorraum eingebaut wird.

11. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der obigen Halterung ein Kühlwasserkanal geformt ist, der auf der dem Motor abgewandten Seite absteht und als Versteifungsrippe wirkt, wobei dieser Kühlwasserkanal mit einem Kühlmantel im obigen Zylinderkopf verbunden ist.

12. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach einem der obigen Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß obige Halterung einen Fortsatz hat, an dem eine Tragvorrichtung zum Tragen einer der obigen zwei motorgetriebenen Einrichtungen angebracht ist.

13. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere motorgetriebene Einrichtung am unteren Teil des Motors plaziert ist, gegenüber der Seite, auf der die obigen zwei motorgetriebenen Einrichtungen plaziert sind.

14. Ein Dieselmotor mit obenliegender Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor auf einer Längsseite, die der Seite der Kraftstoffpumpe entgegengesetzt ist, mit einer Vakuumpumpe und einer Ölpumpe für eine Servolenkung versehen ist, wobei diese Vakuumpumpe und diese Ölpumpe von der obenliegenden Nockenwelle angetrieben werden.