DE2139500A1

DE2139500A1 - Kolben Brennkraftmaschine mit drei Ventilen pro Zylinder

Info

Publication number: DE2139500A1
Application number: DE19712139500
Authority: DE
Inventors: A Formia
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1970-08-07
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1972-02-10
Also published as: SE373412B; GB1322429A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DI PL.-I NG. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

Fernruf: '26 60 60

Telegramme: Claims München Postscheckkonto: München 27044

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Bayer. Vereinsbank München, Konto 620404

_u ,. Case F. 1921

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8 MÖNCHEN 5, Mjl'e-straße 31

6. August 1971

Beschreibung

zum Patentgesuch

der Firma FIAT SOCIETA PER AZIONI

an Italian joint stock Company, of 200 Corso Giovanni Agnelli, Turin / Italien

betreffend

"Kolben-Brennkraftmaschine mit drei Ventilen

* pro Zylinder"

Priorität: 7. August 1970

Die Erfindung bezieht sich auf Kolben-Brennkraftmaschinen mit drei Ventilen pro Zylinder, insbesondere auf eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock mit mindestens einer Reihe von Zylindern, von denen jeder zwei mit mindestens einem Einlaßkanal verbundene Einlaßventile, ein mit einem Auslaßkanal verbundenes Auslaßventil und eine Nockenwelle aufweist, die im Motorblock gelagert ist

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und über ein Kipphebelsystem die Ventile steuert. Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist mit direkter Kraftstoffeinspritzung ausgestattet und arbeitet nach dem Dieselverfahren ·

Die immer höher werdenden Drehzahlen und Mitteldrücke der mit Verdichtungszündung arbeitenden Brennkraftmaschinen dieser Art bringen bekanntlich immer größere Schwierigkeiten in der Konstruktion der Zylinderköpfe mit sich, weil diese eine immer höhere mechanische Festigkeit aufweisen müssen, ohne daß dafür Einbußen bei der Kühlung, hinsichtlich der Ladungsverluste während des Ansaug- und Auspufftaktes, beim Wärmetausch zwischen Frischgas und Auspuffgas, bei der Luftzufuhr und bei der zufriedenstellenden Abführung der Verbrennungsprodukte in Kauf genommen werden können. Außerdem muß ein geeigneter Platz für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gefunden werden, um eine ausreichende Steuerung der Einlaß-Verwirbelung zu gewährleisten, wobei dies alles mit einem begrenzten Gewicht und bei geringem Raumbedarf erreicht werden soll.

Bei den Brennkraftmaschinen der vorstehend beschriebenen Art wirken viele Faktoren dem Erreichen der gewünschten Ergebnisse entgegen.

Vor allem ist bei den bekannten Brennkraftmaschinen mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder die Länge der Ansaugkanäle und Auslaßkanäle im Zylinderkopf im allgemeinen sehr groß. Die Anordnung der Ventile eines jeden Zylinders im

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Zylinderkopf ist dabei üblicherweise so, daß die Gesamtlänge eines jeden Kanals größer ist als der Mindestabstand zwischen den Ventilöffnungen und den äußeren Längsseitenflachen des Zylinderkopfes. Demzufolge weisen bei diesen Brennkraftmaschinen die Gaskanäle im Zylinderkopf einen hohen Strömungswiderstand auf, was Leistungsverlust zur Folge hat.

Übermäßige Länge der Gasführungskanäle im Zylinderkopf begünstigt außerdem den Wärmeaustausch zwischen den heißen Auspuffgasen und dem Kopf, so daß eine sehr wirkungsvolle und deshalb viel Platz beanspruchende Kühleinrichtung erforderlich ist, die sowohl schwer als auch teuer ist. Die übermäßige Länge der Einlaß- und Auslaßkanäle, die - wie vorstehend gesagt - sowohl thermodynamisch als auch strömungsdynamisch ungünstig I.=!, ist bei den bekannten Brennkraftmaschinen der vorstehend beschriebenen Art im allgemeinen darauf zurückzuführen, daß es in der Praxis schwierig ist, oben auf jedem Zylinder die Einspritzvorrichtung und eine große Anzahl von Ventilen unterzubringen, so daß man bestenfalls zu einer Kompromißlösung kommt.

Sind in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ein Auslaßkanal, mehrere Einlaßkanäle für jeden Zylinder, Kuhlmittelkanäle und eine Lagerung für die Einspritzvorrichtung angeordnet, so ist es bei den heute bekannten Konstruktionen nicht möglich, die steifen Querschnitte des Motors so zu verteilen, daß mechanische Festigkeit und mechanische Zuverlässigkeit gewährleistet sind, ohne daß

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schwierige gießereitechnische Probleme auftreten, die eine wirtschaftliche Fertigung des Zylinderkopfes unmöglich machen ·

Es "sei hier darauf hingewiesen, daß bei einem gegossenen Maschinenteil, wie z.B. einem Zylinderkopf einer Brennkraft· maschine, ein leicht durchzuführender Gießvorgang und die Verringerung der Ausschußquote nicht nur wesentlich zum niedrigen Preis des Teiles beiträgt, sondern auch zu seiner Zuverlässigkeit.

Je höher der thermodynamische und strömungsdynamische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine sein soll, desto größer sind im allgemeinen auch die gießereitechnischen Schwierigkeiten. Tatsächlich muß bei rationeller Anordnung der Ventile eines jeden Zylinders, die geeignet ist, die Länge der Einlaß- und Auslaßkanäle im Kopf auf ein Mindestmaß zu verkürzen, meist eine innenliegende Einspritzvorrichtung verwendet werden, d.h. eine Einspritzvorrichtung, die unter dem Zylinderkopfdeekel angeordnet ist. Die Zufuhrleitungen für eine solche Einspritzvorrichtung sind im allgemeinen im Zylinderkopf selbst angeordnet, wodurch dessen innerer Aufbau noch mehr kompliziert und letztlich seine innere Festigkeit geschwächt wird, während sich andererseits erhebliche gießereitechnische Schwierigkeiten ergeben.

Innenliegende Einspritzvorrichtungen sind außerdem teuer und verhältnismäßig schlecht zugänglich.

Es sind ferner Brennkraftmaschinen mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder bekannt, bei denen die Verwirbelung

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des Gemisches beim Ansaugen nicht in einfacher und ausreichender Weise beherrscht werden kann. Die Beherrschung dieser Verwirbelung erweist sich aber als grundlegender Faktor hinsichtlich der Leistung des Motors_e Es sind bereits Motoren mit mehreren Einlaßventilen pro Zylinder hergestellt worden, um die spezifische Leistung gegenüber Motoren gleichen Zylinderinhalts, aber mit nur einem Einlaßventil pro Zylinder, zu erhöhen. Die Vergrößerung des effektiven Querschnitts der zu jedem Zylinder führenden Frischgasführung bringt in der Tat eine Erhöhung des volumetrischen Wirkungs- ' grades des Motors mit sich, der jedoch wiederum von einem Verlust an Turbulenz begleitet ist, weil die Einlaßventile eines jeden Zylinders gleichzeitig' durch einen Doppelkipphebel betätigt werden und sich deshalb strömungsdynamisch im wesentlichen wie ein einziges Ventil beträchtlichen Durchmessers verhalten, wobei sich zwar optimale Einlaßbedingungen aber nur eine geringe Verwirbelung ergeben.

Um diesen Nachteil bekannter Brennkraftmaschinen zu beseitigen, hat man die Einlaßkanäle tangential zu den Einlaßventilöffnungen angeordnet, um so die Verwirbelung des brennbaren Gemisches beim Eintritt in den Zylinder zu erhöhen. Der tangentielle Verlauf der Gasführungen hat jedoch eine größere Längsabwicklung und führt deshalb zu nachteiligen Verlusten von Gemisch während des Ansaugens.

Bei den bekannten Brennkraftmaschinen ergeben sich auch Schwierigkeiten hinsichtlich der Konstrutkion und Anordnung der Ventilsteuerung im Zylinderkopf. Eine für die

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Praxis brauchbare Ventilsteuerung muß einfach in Aufbau und Betrieb, billig in der Herstellung und zuverlässig im Betrieb sein.

Das allgemeine Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer verbesserten Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung und mehr als zwei Ventilen pro Zylinder, deren mechanische Anordnung so getroffen ist, daß die Unzulänglichkeiten und Nachteile der bekannten Brennkraftmaschinen der oben beschriebenen Art beseitigt werden.

Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder zu schaffen, bei welcher die Ansaug- und Auslaßkanäle für jeden Zylinder eine möglichst geringe, mit der Verwendung einer außenliegenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung vereinbare Länge aufweisen oder unmittelbar von außen zugänglich sind, ohne daß dafür ein Deckel vom Zylinderkopf abgenommen zu werden brauchte.

Ein weiteres Ziel der Erfingung ist es, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, deren Zylinderkopf konstruktionsbedingt eine hohe Festigkeit und große Steifigkeit aufweist, dabei die erforderlichen inneren Kanäle für Kühlmittel, Luft, Auspuffgase und Schmiermittel, sowie eine Lagerung für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfaßt und sich leicht durch Gießen herstellen läßt.

Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung zu schaffen, bei der sich

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die Verwirbelung des Brenngemisches beim Eintritt in den Zylinder leicht beherrschen läßt.

Die Erfindung hat sich auch die Schaffung einer Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung mit einer» einfachen und billigen Steuerung für die Einlaß» und Auslaßventile zum Ziel gesetzt.

Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, eine Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung zu schaffen, deren Ventilsteuerung nur geringen Raum beansprucht und, außer einem die eigentliche Ventilsteuerung umschließenden Deckel, keine vorstehenden Hilfsgeräte aufweist.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Viertakt-Brennkraftmaschine der vorstehend beschriebenen Art vor, bei welcher die beiden Einlaßventile und das Auslaßventil eines jeden Zylinders parallel zur Zylinderachse verlaufende Achsen aufweisen und auf entgegengesetzten Seiten einer durch die Zylinderachse und parallel zur Kurbelwellenachse verlaufenden Mittelebene liegen, während die Achsen der Einlaßventile in einer parallel zu dieser Mittelebene verlaufenden Ebene liegen und die Achsen des Auslaßventils und eines Einlaßventils in einer senkrecht zu der genannten Mittelebene verlaufenden Ebene liegen, wobei ferner die Vorteile in Bezug auf die äußeren Längsseitenflächen der jeweiligen Zylinderreihe so angeordnet sind, daß die Länge des Auslaßkanals auf ein mit der Verwendung einer außenliegenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung verein· bares Mindestmaß verringert wird.

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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für jeden Zylinder eine außenliegende Kraftstoffeinspritzvorrichtung am Zylinderkopf angeordnet, wobei die Achse der. Einspritzvorrichtung die Zylinderachse an einem Punkt schneidet, der im wesentlichen mit dem Schnittpunkt der Zylinderachse und der Trenneberie zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock zusammenfällt und wobei die Achse der Einspritzvorrichtung ferner in einer Ebene liegt, die im wesentlichen den Winkel zwischen der Mittelebene und der die Achsen des einen Einlaßventils und des Auslaßventils enthaltenden Ebene halbiert.

In jeder Zylinderreihe ist die genannte Mittelebene, welche die Zylinderachsen enthält, vorzugsweise parallel zur Längssymmetrieebene der Zylinderreihe und weist unterschiedliche Abstände von den Längsseitenflächen des Zylinderkopfes auf, wobei die Einlaß- und Auslaßkanäle in der Projektion auf eine parallel zur Trennebene zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf verlaufende Ebene im wesentliche-

chen senkrecht zur Mittelebene verlaufen und das Auslaßventil eines jeden Zylinders zwischen der Mittelebene und der Seitenfläche des Zylinderkopfes angeordnet ist, die näher an der Mittelebene liegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Einlaß- und Auslaßventile der Zylinder einer Brennkraftmaschine durch eine einzige Nockenwelle gesteuert, die im Zylinderblock parallel zur Kurbelwelle und auf der gleichen Seite der Mittelebene wie die Einlaßventile angeordnet ist, wobei die Nockenwelle für jeden Zylinder

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eine der Anzahl der Ventile entsprechende Anzahl von Nocken aufweist und jeder Nocken über eine, im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende, Stoßstange auf den jeweiligen Kipphebel wirkt.

Bei jedem Zylinder sind die die Einlaßventile betätigenden Kipphebel vorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten des das Auslaßventil betätigenden Kipphebels angeordnet, wobei letzterer höher als die Kipphebel für die Einlaßventile angeordnet ist und langer ist als diese.

Die Kipphebel, welche die beiden Einlaßventile betätigen, sind vorzugsweise um eine gemeinsame Achse schwenkbar, die parallel zur Kurbelwellenachse und zur Schwenkachse des das Auslaßventil betätigenden Kipphebels verläuft, wobei die letztgenannte Achse und die Nockenwelle jeweils auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene angeordnet sind, die parallel zur Zylinderachse und durch die Schwenkachse der Kipphebel für die Einlaßventile verläuft.

Gemäß einer weiteren, vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind die Kipphebel für die Ventile eines jeden Zylinders schwenkbar auf Achsen gelagert, die in vier zueinander fluchtenden Lagerböcken gelagert sind, wobei die beiden inneren Lagerböcke im wesentlichen gleich ausgebildet und jeweils mit Lagern für die drehbare Lagerung der Achsen sowohl der Einlaßventil- als auch der Auslaßventil-Kipphebel versehen sind, während die beiden äußeren Lagerböcke ebenfalls im wesentlichen gleich ausgebildet und mit Lagern für die drehbare Lagerung nur der Achsen für die Kipphebel der Einlaßventile versehen sind.

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Die Ventilanordnung in einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung ermöglicht vor allem die Verwendung einer außenliegenden Einspritzvorrichtung, die leicht zugänglich und wirtschaftlich ist} außerdem ermöglicht sie die Herstellang eines Zylinderkopfes, bei dem zwischen den verschiedenen, im Kopf angeordneten Leitungsführungen keine übermäßigen Wandstärken oder komplizierte Wandformen auftreten, was eindeutige gießereitechnische Vorteile bringt.

Außerdem hat die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung sowohl thermodynamisch als auch strömungsdynamisch einen günstigeren Wirkungsgrad als die bekannten Motoren, weil aufgrund der Anordnung eines jeden Ventils für jeden Zylinder, in Bezug sowohl auf die anderen beiden Ventile, als auch auf die Längsseitenwände des Zylinderkopfes, und bedingt durch die im allgemeinen senkrechte Anordnung der Einlaß- und Auslaßkanäle zur Mittelebene, diese Kanäle eine mit der Verwendung einer außenliegenden Einspritzvorrichtung vereinbare Mindestlänge aufweisen, wodurch sowohl die auf LadungsVerluste zurückzuführenden Leistungsverluste, als auch Lexstungsmxnderungen infolge von Wärmetausch mit den Auspuffgasen wesentlich verringert werden .

Was schließlich die Beherrschung der Wirbelbildung an den Einlaßventilöffnungen betrifft, so ist festzustellen, daß bei der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung jedes Ventil von einem eigenen Nocken gesteuert wird. Deshalb besteht bei$ielsweise die Möglichkeit, die Steuerzeiten und den Öffnungsgrad eines Einlaßventils eines

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jeden Zylinders in Bezug auf die öffnung des anderen Einlaßventils beliebig zu ändern, um die Bedingungen für eine zufriedenstellende Einbringung von Brenngemisch in den Zylinder zu erfüllen, bei denen sich der günstigste volumetrische Wirkungsgrad ergibt, und dabei gleichzeitig die Verwirbelung an der Einlaßöffnung zu gewährleisten, um eine vollständige Verbrennung des Gemisches im Zylinder zu begünstigen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, aus welcher die Anordnung der Ventile und der Nockenwelle ersichtlich ist;

Fig. 2 einen Teil eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung in Draufsicht, wobei zum Zwecke der klaren Darstellung einige Teile weggebrochen sind;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Figur 2 und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf, bei dem Einlaß- und Auslaßkanäle im Kopf selbst angeordnet sind, wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.

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Der in Fig, 1 dargestellte Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung hat eine Längsachse 2, die senkrecht zur Achse 3 einer Kurbelwelle 4 verläuft. Die Kurbelwelle 4· ist unterhalb des Zylinders 1 angeordnet und wird durch einen, in der Zeichnung nicht dargestellten, Kolben angetrieben, der im Zylinder 1 gleitet.

Die in strichpunktierten Linien dargestellte Ebene 5 ist die Trennebene zwischen einem Zylinderbock 5a des Motors, von dem ein Teil in Fig. 3 gezeigt ist, und einem Zylinderkopf 5b. Die Trennebene 5 schneidet die Ebene, welche die Achse 3 der Kurbelwelle U und die Längsachse 2 des Zylinders 1 enthält, in einer Geraden 6, die parallel zur Achse 3 der Kurbelwelle H verläuft.

Über dem Zylinder 1 sind drei Tellerventile angeordnet, von denen die beiden mit 7 und 8 bezeichneten Ventile Einlaßventile sind, während das dritte, mit der Bezugsziffer bezeichnete Ventil ein Auslaßventil ist. Die Längsachsen der Ventile 7,8 und 9 sind parallel zur Achse 2 des Zylinders 1. Die beiden Einlaßventile 7 und 8 sind in Bezug auf das Auslaßventil 9 auf der entgegengesetzten Seite der Mittelebene angeordnet, die durch die Zylinderachse 2 und durch die Gerade 6 verläuft. Die Mittelebene 2, 6 ist zur Längssymmetrieebene der in der Zeichnung nicht dargestellten Zylinderreihe parallel.

Die Längsachsen der Einlaßventile 7 und 8 liegen ferner in einer Ebene parallel zu der genannten, die Achse 2 und die Gerade 6 enthaltenden Mittelebene, wobei die erstgenannte

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Ebene die Ebene 5 in einer Geraden 10 schneidet. Die Längsachsen des Einlaßventils 8 und des Auslaßventils 9 liegen in einer Ebene, welche parallel zu der vorgenannten, die Achse 2 und die Gerade 6 enthaltenden Mittelebene verläuft und die Ebene 5 in einer Geraden 11 schneidet.

Eine Kraftstoffe8nspritζvorrichtung 12_s deren Umriß in den Figuren 2 und 4 gestrichelt dargestellt ist, ist über dem Zylinder 1 angeordnet und hat eine Achse 13, welche die Zylinderachse 2 in einem Punkt schneidet, der im wesentlichen mit dem Schnittpunkt zwischen der Achse 2 und λ der Trennebene 5 zusammenfällt. Die Achse 13 liegt außerdem in einer Ebene, welche den Winkel zwischen der die Achsen der Ventile 7 und 8 enthaltenden Ebene und der die Achsen der Ventile 8 und 9 enthaltenden Ebene im wesentlichen halbiert.

Die Einspritzvorrichtung 12 ist als außenliegende Einspritzvorrichtung ausgebildet, d.h. sie ist auf dem Zylinderkopf 5b außerhalb eines Zylinderkopfdeckels 12a gelagert, der in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist (

und die Kipphebel abdeckt.

Die Betätigung der beiden Einlaßventile 7,8 und des Auslaßventils 9 eines jeden Zylinders 1 der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung erfolgt mittels einer einzigen Nockenwelle 14, die im Zylinderbock 5a gelagert ist und deren Achse 15 parallel zur Achse 3 der Kurbelwelle 4 verläuft. Die Nockenwelle 14 und die Einlaßventeile 7, 8 sind auf der gleichen Seite der Mittelebene

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angeordnet, welche die Gerade 6 und die Zylinderachse enthält.

Die Nockenwelle 14 weist für jeden Zylinder 1 drei Nocken 16, 17, 18 für die die Steuerung der Ventile 7, 8, 9 auf. Die Nocken 16, 17, 18 arbeiten jeweils mit im wesentlichen parallelen Stoßstangen 19_s 20, 21 zusammen, die im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene parallel zu der die Zylinderachse 2 und die Gerade 6 enthaltenden Mittelebene liegen.

Die Stoßstangen 19, 20, 21 stützen sich an ihrem oberen Ende jeweils gegen Kipphebel 22, 23, 24 ab, die drehbar auf dem Zylinderkopf 5b gelagert sind und jeweils mit den oberen Enden der Ventile 7,8, 9 zusammenwirken. Die Nocken 16, 17 steuern demgemäß die Bewegung der Einlaßventile 7 und 8, während der Nocken 18 die Bewegung des Auslaßventils 9 steuert.

Die Nocken 16, 17 sind im allgemeinen sowohl in ihrem Profil als auch in ihrer Winkelstellung auf der Nockenwelle 14 gleich. Es ist jedoch auch möglich, die Nocken 16, 17 mit unterschiedlichen Profilen auszubilden und ihnen verschiedene Winkelstellungen auf der Nockenwelle 14 zu geben, um eine gute Gemischzuführung in die Zylinder und eine optimale Verbrennung des Gemisches zu begünstigen.

Die Kipphebel 22, 23, welche die beiden Einlaßventile 7,8 betätigen, sind um eine gemeinsame Achse 25 schwenkbar, die parallel zur Kurbelwellenachse 3 verläuft, während der Kipphebel 24, der das Auslaßventil 9 betätigt, um

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eine parallel zur KurbelweIlenachse 3 verlaufende Achse 26 schwenkbar ist. Die Achse 26 und die Nockenwelle 14 sind auf entgegengesetzten Seiten der Ebene angeordnet, die parallel zur Zylinderachse 2 und durch die Drehachse 2 5 der Kipphebel 22, 2 3 verläuft, die Achse 26 liegt außerdem höher als die Achse 25.

Da die beiden Nocken 16, 17 auf entgegengesetzten Seiten des Nockens 18 angeordnet sind, liegt der das Auslaßventil 9 betätigende Kipphebel 24 in der Mitte zwischen den beiden Kipphebeln 22 und 2 3, welche die Einlaßventile 7 "

und 8 betätigen. Da die Stoßstangen 19, 20 und 21 in der gleichen Ebnee liegen, die parallel zu der die Achse 2 und die Gerade 6 enthaltenden Mittelebene verläuft, und da diese Ebene und das Auslaßventil 9 sich auf entgegengesetzten Seiten der die Achsen der Einlaßventile 7 und 8 enthaltenden Ebene befinden, ist der Kipphebel 24 langer als die Kipphebel 22, 23.

Aufgrund der vorstehend beschriebenene geometrischen Anordnung der Ventile erstreckt sich der Kipphebel 24 schräg zu seiner Schwenkachse 26, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei er zwischen den Kipphebeln 22 und 2 3 drehbar gelagert ist. Es ist zu sehen, daß die ganze Anordnung außerordentlich kompakt ist.

Wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, ist der Zylinderkopf 5b des Motors mit drei inneren Kanälen 27, 2-8, 29 versehen, die mit dem oberen Ende des Zylinders 1 über entsprechende Öffnungen 30, 31, 32 in Verbindung stehen,

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so daß die Kanäle 27, 28 Einlaßkanäle sind, während der Kanal 32 on Auslaßkanal ist.

Der Zylinderkopf 5b ist seitlich durch zwei sich in Längs· richtung erstreckende Seitenflächen 5c, 5d begrenzt, die im wesentlichen parallel zu der die Gerade 6 und die Zylinderachse 2 enthaltenden Mittelebene verlaufen, jedoch nicht in gleichem Abstand von dieser. Wie in Fig. 5 dargestellt, liegt die Linie 6 der Seitenfläche 5d näher ||, als der Seitenfläche 5c. Der Auslaßkanal 29 mündet in die Seitenfläche 5d, während die beiden Einlaßkanäle 27 und 28 in die Seitenfläche 5c münden.

Der Auslaßkanal 29 und die beiden Einlaßkanäle 27, 28 verlaufen im allgemeinen senkrecht zu der die Gerade 6 und die Zylinderachse 2 enthaltenden Mittelebene, so daß ihre Länge, in Projektion auf eine Ebene parallel zur Trennebene 5 zwischen dem Zylin derbock 5a und dem Zylinderkopf 5b, möglichst kurz ist. Insbesondere ist durch die Lage des Auslaßventils 9 in Bezug auf die Seitenfläche 5d die Länge des Auslaßkanals 39 auf ein Mindestmaß verringert, das mit der Verwendung der außen angeordneten Einspritzvorrichtung 12 vereinbar ist.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die beiden Einlaßkanäle 27 und .28 gleich; wenn es aus technischen Gründen wünschenswert ist, können aber zwei verschiedene Einlaßkanäle vorgesehen werden.

Die Mündungen 30, 31, 3 2 sind mit Ventilsitzen für die

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Ventilteller der jeweiligen Tellerventile 7, 8, 9 versehen.

Die Tellerventile 7, 8, 9 sind so im Zylinderkopf 5b gelagert, daß sie jeweils entgegen der Wirkung von koaxialen Federn 33, 34, die zwischen den oberen Enden der jeweiligen Ventilschäfte und der Oberseite des Zylinderkopfes 5b angeordnet sind, in Richtung ihrer Längsachse beweglich sind.

Jeder der Kanäle 27, 28, 29 verläuft schräg nach unten zur Unterseite des Zylinderkopfes 5b, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, und weist an seinem, dem jeweiligen Zylinder 1 benachbarten Ende einen gebogenen Teil auf, so daß er an den Mündungen 30, 31, 32 jeweils im wesentlichen parallel zur Achse 2 des Zylinders 1 verläuft. In Draufsicht (Fig. 5) erstrecken sich die Einlaßkanäle 28, 29 im wesentlichen tangential zu den Mündungen 30, 31, während der Auslaßkanal 27 im wesentlichen radial zu seiner Mündung 32 verläuft.

Der Zylinderkopf 5b ist mit vier Lagerböcken versehen, die aus einem Stück mit ihm hergestellt sind und im wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet sind, wobei die beiden äußeren Lagerböcke mit den Bezugsziffern 35, 36 und die beiden inneren Lagerböcke mit den Bezugsziffern 37, 38 bezeichnet sind.

Die beiden äußeren Lagerböcke 35, 36 sind im wesentlichen gleich. Sie sind jeweils mit Lagerbuchsen 39 für die Auf-

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nähme der Enden der Kipphebelwellen 40 und 41 versehen, die jeweils drehbar in Lageraugen 42, 4 3 gelagert sind, welche in einem Stück mit den Kipphebels 22 bzw. 2 3 ausgebildet sind. Die anderen Enden der Kipphebelwellen 40, 41 sind in Lagerbuchsen 44 gelagert, die jeweils in den inneren Lagerböcken 37, 38 angeordnet sind.

Die inneren Lagerböcke 37, 38 sind im wesentlichen gleich und, zusätzlich zu den Lagerbuchsen 44, mit Lagerbuchsen 45 für die Aufnahme der Enden einer Kipphebelwelle 46 ausgestattet. Die Welle 46 verläuft parallel zu den Kipphebelwellen 40 und 41. Sie ist drehbar in einem Lagerauge 47 gelagert, das in einem Stück mit dem Kipphebel 24 ausgebildet ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt ist, sondern innerhalb ihres Rahmens zahlreiche Abänderungen erfahren kann.

Patentansprüche; 109887/1413

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Claims

21395 Patent ansprüche

1. J Viertakt-Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Zylinder-S_^/ block mit mindestens einer Reihe von Zylindern, von denen jeder zwei mit mindestens einem Einlaßkanal verbundene Einlaßventile, ein mit einem Auslaßkanal verbundene Auslaßventile und eine Nockenwelle aufweist, die im Zylinderblock gelagert ist und über ein Kipphebelsystem die Ventile steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßventile (7, 8) und das Auslaßventil (9) eines jeden Zylinders (1) parallel zur Zylinderachse (2) verlaufende Achsen aufweisen und auf entgegengesetzten Seiten einer durch die Zylinderachse (2) und parallel zur Kurbelwellenachse (3) verlaufenden Mittelebene (2, 6) liegen, während die Achsen der Einlaßventile (7, 8) in einer parallel zu dieser Mittelebene (2, 6) verlaufenden Ebene liegen und die Achsen des Auslaßventils (9) und eines Einlaßventils (8) in einer senkrecht zu der genannten Mittelebene (2,6) verlaufenden Ebene (11) liegen, wobei ferner die Ventile (7, 8, 9) in

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Bezug auf die äußeren Längsseitenflächen der jeweiligen Zylinderreihe so angeordnet sind, daß die Länge des Auslaßkanals auf ein mit der Verwendung einer außenliegenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung vereinbares Mindestmaß verringert wird. >·

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch I₉ mit einem auf dem Zylinderblock angeordneten Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder (1) eine an sich bekannte, außenliegende Kraftstoffeinspritzvorrichtung (12) am Zylinderkopf (5b) angeordnet ist, wobei die Achse (13) der Einspritzvorrichtung (12) die Achse

(2) des Zylinders (1) in einem Punkt schneidet, der im wesentlichen mit dem Schnittpunkt der Zylinderachse (2): und der Trennebene (5) zwischen dem Zylinderkopf (5b) und dem Zylinderblock (5a) zusammenfällt und wobei ferner die Achse (13) der Einspritzvorrichtung in einer Ebene liegt, die im wesentlichen den Winkel zwischen der Mittelebene (2, 6) und der die Achsen des einen Einlaßventils (8) und des Auslaßventils (9) enthaltenden Ebene (11) halbiert.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, mit einem auf dem Zylinderblock angeordneten Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zylinderreihe die Mittelebene (2, 6), welche die Achsen (2) der Zylinder (1) enthält, parallel zui¹ Längs symmetrieebene der Zylinderreihe angeordnet ist und unterschiedliche Abstände von den Längsseitenflächeη (5c, 5d) des

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~ zu -

Zylinderkopfes (5b) aufweist, wobei die Einlaß- und Auslaßkanäle (27, 28, 29), in der Projektion auf eine parallele zur Trennebene (5) zwischen Zylinderblock (5a) und Zylinderkopf (5b) verlaufende Ebene, im wesentlichen senkrecht zur Mittelebene (2, 6) verlaufen und das Auslaßventil (9) eines jeden Zylinders (1) zwischen der Mittelebene (2,6) und der Seitenfläche (5d) des Zylinderkopfes (5b) angeordnet ist, die näher an der Mittelebene (2, 6) liegt.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (1) mit zwei getrennten Einlaßkanälen (27, 28) versehen ist, von denen jeder mit einem Einlaßventil (7, 8) verbunden ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßkanäle (27, 28) eines jeden Zylinders (1) gleich sind.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßkanäle (27, 28) eines jeden Zylinders (1) verschieden ausgebildet sind.

7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (7, 8) und Auslaßventile (9) der Zylinder (1) durch eine einsige Hockenwelle (IM-) gesteuert werden, die im Zylinderblock (5a) parallel zur Kurbelwelle (¹O und auf der· gleichen Seite der Mittelebene (2₅6) wie

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die Einlaßventile (7, 8) angeordnet ist, wobei die Nockenwelle (140 für jeden Zylinder (1) eine der Anzahl der Ventile (7, 8, 9) entsprechende Anzahl von Nocken (16, 17, 18) aufweist und jeder Nocken über eine, im wesentlichen parallel zur Zylinderachse (2) verlaufende, Stoßstange (19, 20, 21) auf den jeweiligen Kipphebel (22, 2 3,2M-) wirkt.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (16,17) für die Einlaßventile (7, 8) einen jeden Zylinder (1) sowohl das gleiche Profil als auch die gleiche Winkelstellung auf der Nockenwelle aufweisen.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (16, 17) für die Einlaßventile (7, 8) eines jeden Zylinders (1) das gleiche Profil aufweisen, aber in unterschiedlicher Winkelstellung auf der Nockenwelle angeordnet sind .

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (16, 17) für die Einlaßventile (7, 8) eines jeden Zylinders (1) in der gleichen Winkelstellung auf der Nockenwelle angeordnet sind, aber verschiedene Profile aufweisen.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (16, 17) für die Einlaßventile (7, 8) eines jeden Zylinders (1) sowohl unter-

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schiedliche Profile aufweisen,, als auch in verschiedenen Winkelstellungen auf der Nockenwelle angeordnet sind.

12. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder (1) die Kipphebel (22, 23)₉ welche die Einlaßventile (7, 8) betätigen₉ auf entgegengesetzten Seiten des das Auslaßventil (9) betätigenden Kipphebels (24) angeordnet sind₉ wobei letzterer .-, höher als die beiden Kipphebel (22₅ 2 3) für die Einlaßventile angeordnet ist und langer ist als diese.

13. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall für jeden Zylinder (1) die Kipphebel (22_S 23), welche die beiden Einlaßventile (7, 8) betätigen, um eine gemeinsame Achse (25) schwenkbar sind«, die parallel zur Achse (3) der Kurbelwelle (H) und zur Schwenkachse j (26) des das Auslaßventil (9) betätigenden Kipphebels (24) verläuft₃ wobei die letztgenannte Achse (26) und die Nockenwelle (14) auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene angeordnet sind₉ die parallel zur Zylinderachse (2) und durch die Schwenkachse C2.5) der Kipphebel (22₉ 2 3) für die Einlaßventile verläuft„

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Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden "Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebel (22, 2 3, 24), welche die Ventile (7, 8, 9) eines jeden Zylinders (1) betätigen, schwenkbar
auf Achsen (40, 41, 46) gelagert sind, die in vier zueinander fluchtenden Lagerböcken (35 - 38) gelagert sind, wobei die beiden inneren Lagerböcke (37, 38) im wesentlichen gleich ausgebildet und
jeweils mit Lagern (44, 45) für die drehbare Lagerung der Achsen (40, 41, 46) sowohl der Einlaßventil- als auch der Auslaßventil-Kipphebel versehen sind, während die beiden äußeren Lagerböcke (35, 36) ebenfalls im wesentlichen gleich ausgebildet und mit Lagern (39) für die drehbare Lagerung nur der Achsen (40, 41) der Kipphebel (22, 24)
für die Einlaßventile versehen sind.

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D(L-INS.H.FINCKE, DIPL.-ING. H. BOHR DIPI.-ING. 5. STAfc&E*

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