DE19953419A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei bekannten Brennkraftmaschinen erfolgt die Auswahl der Werkstoffe für das Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf nach Haltbarkeits- und Gewichtsanforderungen. So werden heutzutage als Werkstoffe für das Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf im Bereich von Industrie- und Nutzfahrzeugmotoren fast ausschließlich Graugußwerkstoffe verwendet. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Zylinderkopf 3 aus einem Graugußwerkstoff und der Zylinderkopfaufsatz 4 aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt. Dieser Ausbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es insbesondere bei den heutigen selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit den durch die modernen Einspritzsysteme hervorgerufenen hohen Einspritzdrücken und den hohen Verbrennungsdrücken erforderlich ist, im Interesse der für Industrie- und Nutzfahrzeugmotoren geforderten hohen Lebendauer als Werkstoff für den Zylinderkopf 3 einen Graugußwerkstoff zu verwenden. Dagegen ist der Zylinderkopfaufsatz 4 erheblich geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt, so daß hier erfindungsgemäß ein Aluminiumwerkstoff zur Herstellung verwendet wird. Gleichzeitig sind in dem Zylinderkopfaufsatz 4 obenliegende Nockenwellen 8a, 8b gelagert, die die Gaswechselventile 6 über Rollenhebel 7 betätigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem Zylinder bewegbar ist, der von einem Zy­ linderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckt ist, wobei dem Arbeitsraum über Gaswechselkanäle und Gaswechselventile Brenn­ luft zuführbar sowie Abgas abführbar ist und wobei Betätigungsele­ mente für die Gaswechselventile in einem auf dem Zylinderkopf auf­ gesetzten Zylinderkopfaufsatz angeordnet sind.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der WO 98/45579 bekannt. Die Auswahl der Werkstoffe für das Kurbelgehäuse und den Zylinder­ kopf erfolgt dabei nach Haltbarkeits- und Gewichtsanforderungen. So werden heutzutage im Pkw-Bau für das Kurbelgehäuse und den Zy­ linderkopf vielfach Aluminiumwerkstoffe eingesetzt, während im Be­ reich der Herstellung von Industrie- und Nutzfahrzeugmotoren über­ wiegend Graugußwerkstoffe verwendet werden. In dem zuvor ge­ nannten Dokument wird für den Zylinderkopfaufsatz auch Druckguß als möglicher Werkstoff angegeben. In dem Zylinderkopfaufsatz sind Kipphebel für die Betätigung der Gaswechselventile angeordnet. Die­ se Kipphebel werden über Stoßstangen von einer untenliegenden Nockenwelle betätigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstzündende Brennkraftmaschine bereitzustellen, die weiter optimiert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Betätigungselemente zumindest eine Nockenwelle und jeweils einen Nocken der Nocken­ welle und einen Ventilschaft eines Gaswechselventils kraftübertra­ gend verbindender Rollenhebel sind und daß der Zylinderkopf aus einem Graugußwerkstoff und der Zylinderkopfaufsatz aus einem Alu­ miniumwerkstoff hergestellt sind. Dieser Ausbildung liegt die Er­ kenntnis zugrunde, daß es insbesondere bei den heutigen selbstzün­ denden Brennkraftmaschinen mit den durch die modernen Einspritz­ systeme (Pumpe-Leitung-Düse-Systeme und Common-Rail-Systeme) hervorgerufenen hohen Einspritzdrücken und den hohen Verbren­ nungsdrücken erforderlich ist, im Interesse der für Industrie- und Nutzfahrzeugmotoren geforderten hohen Lebensdauer als Werkstoff für den Zylinderkopf einen Graugußwerkstoff zu verwenden. Dagegen ist der Zylinderkopfaufsatz erheblich geringeren mechanischen Belas­ tungen ausgesetzt, so daß hier erfindungsgemäß ein Aluminium­ werkstoff zur Herstellung verwendet wird, wobei in diesem gleichzei­ tig die Nockenwelle oder bei insbesondere einer Vierventilbrenn­ kraftmaschine zwei Nockenwellen angeordnet sind. Die Lagerdeckel zur Befestigung der Nockenwellen sind vorteilhaft auch aus Alumi­ nium hergestellt. Um insbesondere genügend Platz für ein mittig zu dem Brennraum angeordnetes Einspritzventil zu gewährleisten, sind die Nockenwellen nach außen in Bezug zu der Ebene der jeweiligen Gaswechselventile versetzt und betätigen die Gaswechselventile über Rollenhebel. In die Rollenhebel können hydraulische Ventilspielaus­ gleichsvorrichtungen eingesetzt sein.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Gaswechselkanal zur Zufüh­ rung von Brennluft vom Zylinderkopf in den Zylinderkopfaufsatz über einen Zylinderkopfschraubenkopf hinweg an eine Längsseitenwand des Zylinderkopfaufsatzes geführt. Dabei ist in weiterer Ausgestal­ tung der Erfindung ein mit dem Gaswechselkanal zur Zuführung von Brennluft zusammenwirkender Sammelkanal zumindest teilweise in den Zylinderkopfaufsatz integriert.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Kurbelgehäuse der Brenn­ kraftmaschine ebenfalls aus einem Graugußwerkstoff hergestellt, wo­ bei in weiterer Ausgestaltung der Graugußwerkstoff ein Kugelgraphit­ guß (globularer Grauguß, GGG) oder ein Vermikularguß (GGV) sein kann. Kugelgraphitguß hat sich seit langem als Werkstoff insbesonde­ re zur Herstellung von Kurbelgehäusen von Brennkraftmaschinen be­ währt, während der Vermikularguß eine neuere Entwicklung ist und eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbe­ schreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Die einzige Figur zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine selbstzün­ dende Brennkraftmaschine für Nutzfahrzeuge oder Industrieanwen­ dungen. Das teilweise dargestellte Kurbelgehäuse 1 ist ebenso wie der mittels Zylinderkopfschrauben 2 darauf befestigte Zylinderkopf 3 aus einem Graugußwerkstoff hergestellt ist. Der Zylinderkopf 3 ist von einem Zylinderkopfaufsatz 4 abgedeckt, der aus einem Alumi­ niumwerkstoff hergestellt ist. Der Zylinderkopfaufsatz 4 ist schließlich von einem Deckel 5 verschlossen, der ebenfalls aus einem Alumi­ niumwerkstoff oder gegebenenfalls auch aus einem Kunststoffwerk­ stoff hergestellt ist.

In dem Zylinderkopf 3 sind Gaswechselventile 6 eingesetzt, deren Ventilschäfte 6a über Rollenhebel 7 von Nocken 11a, 11b obenlie­ gender Nockenwellen 8a, 8b betätigt werden. Die Nockenwellen 8a, 8b sind in dem Zylinderkopfaufsatz 4 in der Trennebene zu dem Dec­ kel 5 gelagert und mit Lagerbrücken 9a, 9b befestigt. In dem Zylin­ derkopf 3 und dem Zylinderkopfaufsatz 4 sind zusammenwirkend mit den Gaswechselventilen 6 Gaswechselkanäle 13 eingelassen, wobei der dargestellte Gaswechselkanal 13 ein Einlaßkanal und mit einem seitlich an dem Zylinderkopfaufsatz 4 befestigten Sammelkanal 10 zusammenwirkt. Dieser Sammelkanal 10 ist wiederum aus einem Aluminiumwerkstoff oder Kunststoffwerkstoff hergestellt.

Claims (5)

1. Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem Zylinder bewegbar ist, der von einem Zylinderkopf unter Bil­ dung eines Arbeitsraums abgedeckt ist, wobei dem Arbeitsraum über Gaswechselkanäle und Gaswechselventile Brennluft zuführbar sowie Abgas abführbar ist und wobei Betätigungselemente für die Gas­ wechselventile in einem auf dem Zylinderkopf aufgesetzten Zylinder­ kopfaufsatz angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente zumindest eine Nockenwelle (8a, 8b) und jeweils einen Nocken (11a, 11b) der Nockenwelle und einen Ventilschaft (6a) eines Gaswechselventils (6) kraftübertragend verbindender Rollenhebel (7) sind und daß der Zy­ linderkopf (3) aus einem Graugußwerkstoff und der Zylinderkopfauf­ satz (4) aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaswechselkanal (13) zur Zufüh­ rung von Brennluft vom Zylinderkopf (3) in den Zylinderkopfaufsatz (4) über einen Zylinderkopfschraubenkopf (2a) hinweg an eine Längsseitenwand (12) des Zylinderkopfaufsatzes (4) geführt ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Gaswechselkanal (13) zur Zuführung von Brennluft zusammenwirkender Sammelkanal (10) zu­ mindest teilweise in den Zylinderkopfaufsatz (4) integriert ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuse (1) aus einem Graugußwerkstoff hergestellt ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Graugußwerkstoff GG, GGG oder GGV ist.