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Ventilsteuerung für einen schnell laufenden Viertakt-Verbrennungsmotor
mit mehr als zwei Ventilen je Zylinder Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung
für einen schnell laufenden Viertakt-Verbrennungsmotor mit mehr als zwei Ventilen
je Zylinder, die über Kipphebel betätigbar sind, die von einer im Kurbelgehäuse
gelagerten Nockenwelle über Stößel und Stobstangen angetrieben sind.
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Es ist bekannt, bei einer ventilsteuerung der eingangs genaannten
Art für die Übertragung des Nockenhubes auf die ventile Gabel-Kipphebel vorzusehen.
Diese Kipphebel sind für die Einlaß- und Auslaßventile verschieden. Sie werden auf
einer gemeinsamen Achse oder auf zwei verschiedenen Achsen in gleicher oder unterschiedlicher
Ebene gelagert. Ist nur eine Achse für belde Klipphebel vorgesehen, so ist zumindest
für die Einlaßventile oder für die Auslaßventile ein ungünstiges Kipphebel-Übersetzungsverhältnis
gegeben. Außerdem sind derartige Kipphebel mit großer Masse behaftet und infolge
der langen Habelarme meist wenig biege- und verdrehstoff. Weiterhin wird die Anordnung
der Ventile im Zylinderkopf so vorgenommen, daß die gleichartigen Ventile in einer
parallel zur Motorlängsschse verlaufenden Reihe angeordnet werden müssen.
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Bei einer anderen bekannten Bauart erfolgt die Übertragung
des
Nockenhubes auf die Ventile über Kipphebel mit Hilfe einer Ventilbrücke. Bei dieser
Bauart können die Kippehebel für die Einlaßventile und die Auslaßventile gleich
sein und weisen auch üblicherweise ein günstiges Verhältnis von Biegesteifigkeit
zu ihrer Masse auf. Die zusätzliche erforderliche Ventilbrücke ergibt jedoch eine
beträchtliche zusätzliche masse auf der Ventilseite und eine Verringerung der eingetlichen
Biegesteifigkeit. Auch bei dieser bekannten Bauart ist die Lage der Ventile festgelegt.
Die gleichartigen Ventile sind in einer Reihe quer zur Motorlängssense angeordnet.
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Beide Bauarten erfordern einen großen Bedarf an Bauhöhe und/oder Baubreite.
Bei V-Motoren schränken die innen liegenden Stößelstangen bei allen bisher bekannten
Anordnungen den Bauraum zwischen den Zylindern ein. Wenn die außen liegen, bestimmen
sie die Baubreite des Motors. Durch diese baulichen Beschränkungen wird auch die
Ausgestaltung des Einlaßkanales behindert, für den es beispielsweise aus Gründen
der D@allerzeugung vorteilhaft ist, wenn er eine besondere gestalt erhält. da die
erreichbare, höchste Drehzahl unter anderen von der Eigenfrequenz der Ventilsteuerung
abhängig ist, wirken sich große Massen, inbesondere solche auf der Ventilseite,
wie lange ventile, lange Kiophebelarme, und Elastizitäten in den Kraftübertragungselementen
und der Lagerung nachteilig aus. Die großen Massen der steuerungsteile erfordern
außerdem hohe ventilfederkräfte, die wieder unmittelbar über das Kipphebel-Übersetzungsverhältnis
für die Nockenbeanspruchung verantwortlich sind, Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ventilsteuerung der eingangs genannten
Art zu schaffen, die sich durch gute Raumeusnutzung sowie durch große Steifigkeit
bei Verwendung geringer Massen auszeichnet.
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Die Erfindung besteht darin, daß für die Betätigung der
gleichen
Ventile, der Einlaßventile oder der Auslaßventile, jeweils eine eigene Nockenwelle
vorgesehen ist, die auf einander gegenüberliegenden Zylinderseiten angeordnet sind.
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Durch diese Ausbildung ergeben sich große konstruktive Freieiten in
der Anordnung der Ventile, während es gleichzeitig möglich ist, sowohl die Ventile
als auch die kipphebel so klein und so leicht zu baden, wie es die baulichen Notwendigkeiten,
wie Ventilführung, Feder- und Stoßstangenfreigang am Kipphebel, erfordern.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Wirkungsebene der
Kipphebel senkrecht au Wer parallel ur Motorlängsachse liegenden Achse der Nochenwelle
verlaufen. Um noch größere Freiheiten in der Augestaltung des Einlaßkanales zu ernalten,
kann bei einer anderen Ausführungsform in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die
Wirkungsebene er Kipphebel um einen Winkel zu der parallel zur Motorlängsachse liegenden
Achse der Nockenwelle verschwenkt sein.
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Eine gute Raumausnutzung und gleichzeitig günstige Belastungsverhältnisse
erhält man, wenn die oberen Enden der Stoßstangen zwischen der Zylindermitte und
der Verbindungslinie der äuérsten Zylinderkopfschrauben mehrerer in einer Reihe
angeordneter ZylLnderköpfe liegt. In vielen Fällen kann es vorteilhaft sein, wann
die Kipphebel unmitelbar in dem Zylinderkopf gelagert sind. Es kann jedoch auch
zweckmäßig sein, wenn für jeden Kipphebel ein an dem Zylin derkopf angebrachter
Lagerbock vorgesehen ist.
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Für die Lagerhaltung und die Herstellung der Ventilsteuerung ist es
vorteilhaft, wenn für die Einlaßventile und für die Auslaßventile gleichgestaltete
Kipphebel Verwendung finden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf
1,
der mit einer erfindu'ngsgemäßen Ventilsteuerung ausgerüstet ist. Der Zylinderkopf
1 ist mit acht in Bohrungen einsetzbaren Zylinderkopfschrauben an einem nicht dargestellten
Zylindergehäuse mit mehreren gleich ausgebildeten Zylinderköpfen in einer Reihe
anbringbar. Die Be- -festigung erfolgt in der Weise, daß der Zylinderkopf 1 mit
seiner Vorkammer 2 in etwa zentrisch silber dem gestrichelt angedeuteten Zylinder
3 liegt. Der Zylinderkopf 1 ist mit einem Einlaßkanal 4 und einem Auslaßkanal 5
versehen, die gegenüber dem Zylinder 3 dureh zwei Einlaßventile 6 bzw.
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durch zwei Auslaßventile 7 abgesperrt sind. Von den Ventilen 6 und
7 sind in der dargestellten Draufsicht- nur die Ventilfedern zu sehen. Die Betätigung
der Ventile 6 und 7 erfolgt über Kipphebel 8 und 9, die in dem mit dem Zylinderkopf
1 einteiligen Gehäuse 10 gelagert sind. Auf die Kipphebel 8 und 9 wird der Nockenhub
der nicht dargestellten, parallel zur Motorlängsachse 11 im nicht dargestellten
Kurbelgehäuse angeordneten Nockenwelle über ebenfalls nicht dargestellte Schlepphebel
und Stoßstangen übertragen.
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Bei diesem ,Ausführungsbeispiel sind der Kipphebel 8 für die Auslaßventile
7 und der Kipphebel 9 für die Einlaßventile 6 gleich ausgebildet und besitzen in
etwa eine T-förmige Gestalt. Außerdem sind sie so gestaltet, daß ihr Übersetzungsverhältnis
gleich 1 ist. Die beiden Kipphebel sind gegenüber den auf den Zylinderseiten einander
gegenüberliegenden Nockenwellen um einen Winkel verschwenkt, so daß die Wirkungsebene
der Kipphebel 8 und 9, d.h. ihre Drehbewegung um ihre Achsen 12 und 13, nicht mehr
senkrecht zu den Achse der Nockenwelle und damit zu der Motorlängs achse 11 liegt.
Hierdurch erhält man eine weitgehende Freiheit vor allem in der Gestaltung des Einlaßkanales
4 und auch des Auslaßkanales 5. Insbesondero die Freiheit bei der, Gestaltung des
Einlaßkanales 4 ist bei Direkt-Einspritz-Motoren mit mehr als einem Einlaßventil
aus Gründen der Drallerzeugung in Verbindung mit der Kanalfilhrung oftmals vorteilhaft,
was hier leicht durchgeführt werden kann, da
die Einlaßventile 6
oder die Auslaßventile 7 nicht parallel oder senkrecht zur Motorlängsachse 11 angeordnet
werden müssen.
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Die einander diametral gegenüberliegenden Kipphebel 8 und 9 sind
durch die besondere Anordnung soweit zur Mitte des Zylinders 3 gerückt, daß die
außen unterhalb der Kipphebel 8 und 9 liegenden Enden der nicht dargestellten Stoßstangen
zwischen der Zylindermitte und einer Linie liegen, die die äußersten zur Aufnahme
von Zylinderkopfschrauben bestimmten Bohrungen 14 und 15 mehrerer in einer Reihe
angeordneter Zylinderköpfe verbindet. Die Größe des Winkels, um den die Wirkungsebenen
der Kipphebel 8 und 9 gegenüber der senkrechten zu der Achse ihrer Nockenwelle verschwenkt
sind, wird durch die Zahl und Anordnung der Zylinderkopfschrauben und die Anforderungen
an die Kanalform und die Kanalquerschnitte bestimmt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, alle Ventile
6 und 7 sehr kurz auszubilden, wobei der Kanalquerschnitt und die Ventilfederhöhe
bestimmend sind. Auch die Kipphebel 8 und 9 brauchen nur so lange ausgebildet werden,
wie es konstruktiv unbedingt erforderlich ist. Damit werden die Massen vermindert.
Da die Kipphebel 8 und 9 kurz und schmal gebaut sind, ist es möglich, sie unmittelbar
im Zylinderkopf 1 zu lagern, so daß eine erheblich größere Steifheit der Kipphebel
8 und q erreiort wird. Durch die verringerten Massen der Kipphebel 8 und 9 und gegebenenfalls
der Ventile 6 und 7 kann die Ventilfederkraft herabgesetzt werden, was die Nockenbeanspruchung
und den Nockenverschle@ß der Nockenwelle günstig beeinflußt.
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Die Motorbreite im Bereich des Zylinders 3 wird nicht mehr durch
den Stoßstangenraum beeinflußt. Die Gesamthöhe und bei einem V-Motor eucn die Gesamtbreite
in Höne de-r Kurbelwelle können verringert werden.
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Selbstverständlich ist es möglich, bei Bedarf die Kipphebel für die
Einlaßventile 6 und die Auslaßventile 7 unterschiedlich auszubilden. Außerdem können
sie auch ein Übersetzungsverhältnis erhalten, das von 1 abweicht. Es kann auch unter
bestimmten Umständen vorteilhaft sein, wenn die Kipphebel 8 und 9 auf einem besonderen
Lagerbock gelagert werden.