DE2843334C2 - Brennkraftmaschine mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, deren Ein- und Auslaßkanäle auf der gleichen Zylinderseite münden, und mit einer einzigen obenliegenden und unmittelbar das Ein- und das Auslaßventil jedes Zylinders antreibenden Nockenwelle, die seitlich gegen eine die Achsen der Zylinder enthaltende Ebene versetzt ist, wobei die Achse des Einlaßventils und die Achse des Auslaßventils jedes Zylinders von der Achse der Nockenwelle aus in Richtung auf den Zylinder auseinanderlaufen und in zueinander parallelen, senkrechten Ebenen liegen, die im rechten Winkel zur Nockenwelle verlaufen.

In den GB-PS 5 57 700 und 5 58 779 ist jeweils eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei welcher die Nockenwelle im Zylinderkopf oberhalb der Ventile gelagert und seitlich gegen eine die Achsen der Zylinder enthaltende Ebene versetzt ist. Die Ventile der einzelnen in einer Reihe hintereinander angeordneten Zylinder werden unmittelbar durch im Zylinderkopf verschieblich gelagerte Stößel angetrieben, die ihrerseits unmittelbar durch die Nocken der Nockenwelle betätigt werden.

Die zu den Ventilen der einzelnen Zylinder führenden

Gaswechselkanäle enden jeweils auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes, so daß sich der Ansaug- und der Abgaskrümmer auf derselben Seite des Motors befinden.

Zur Optimierung der Brennraumform der Brennkraftmaschine ist die Achse des einen Ventils eines Zylinders gegenüber der Achse des anderen Ventils des Zylinders schräg gestellt, so daß die beiden Ventile,

ίο ausgehend von der Nockenwelle, in Richtung auf den Zylinder auseinanderlaufen. Die Ventile liegen darüber hinaus in zueinander parallelen, senkrechten Ebenen, die im rechten Winkel zur Nockenwelle verlaufen.

Diese bekannten Brennkräftmaschinen weisen wegen ihrer vertikalen Zylinderanordnung und der oberhalb der Ventile liegenden Nockenwelle eine Verhältnismäßig große Bauhöhe auf.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die eingangs genannten Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß sie auch bei geringen Raumhöhen, wie sie bei den modernen flachen Karosserieformen auftreten, einbaubar ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst

Zwar ist es aus der US-PS 31 09 416 bereits bekannt, zwecks Verringerung der Bauhöhe die Brennkraftmaschine mit gegen die Vertikale geneigten Zylinderachsen einzubauen, doch würde diese Maßnahme auch in Verbindung mit den eingangs erwähnten Brennkraftmaschinen nach den GB-PS 5 57 700 und 5 58 779 noch nicht zu der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine führen, bei welcher die Achse der Nockenwelle oberhalb der die Achsen der Zylinder enthaltenden, gegen die Vertikale geneigten Ebene liegt.

Im Bestreben, die Bauhöhe einer Brennkraftmaschine nach den GB-PS 5 57 700 und 5 58 779 durch ein Schrägstellen der Zylinder zu vermindern, ist es naheliegend, die Brennkraftmaschine in Richtung des

^o Versatzes der Nockenwelle gegen die Vertikale zu neigen, da auf diese Weise die bereits unter dem höchsten Punkt einer gedachten Kreisbahn liegende Nockenwelle sofort auf einen die Bauhöhe verringernden tieferen Punkt gebracht werden kann. Bei einem derartigen Schrägstellen der Zylinder käme die Achse der Nockenwelle unterhalb einer die Achsen der Zylinder enthaltenden Ebene zu liegen.

Die Verschwenkung in einer dem Versatz der Nockenwelle entgegengesetzten Richtung bewirkt, daß hierbei die Nockenwelle zunächst auf einen höheren Punkt der gedachten, durch das Kippen der Brennkraftmaschine beschriebenen Kreisbahn gebracht wird, wodurch sich die Bauhöhe der Brennkraftmaschine zumindest zunächst vergrößert. Zur Erzielung einer vorgegebenen Bauhöhe durch Verschwenken in der vorstehend erwähnten entgegengesetzten Richtung ist deshalb ein wesentlich größerer Kippwinkel des Motors erforderlich, als es bei einem Kippen des Motors in Richtung des Versatzes der Nockenwelle gegen die Zylinderachsebene der Fall ist; ein solches Verschwenken, wie es bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vorgesehen ist, ist folglich auch nicht naheliegend.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine hat insbesondere den Vorteil, daß sich eine günstige Raumausnutzung innerhalb des Motorraumes ergibt und daß die Gaswechselkanäle aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine eine strömungs-

günstige Form erhalten können.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g 1 einen Zylinderkopf und die Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung in einem senkrechten Schnitt rechtwinklig zur Achse der Nockenwelle und in der Ebene der Achse des Einlaß ventils eines Zylinders, ι ο

F i g. 2 die gleiche Anordnung in einem senkrechten Schnitt durch die Achse des Auslaßventils desselben Zylinders und

F i g. 3 eine Ansicht aus dem Inneren des Zylinders auf den Boden des in Fig. 1 und 2 dargestellten Zylinderkopfes.

Die Zeichnung zeigt einen Zylinderkopf und eine Steuerung für eine Brennkraftmaschine mit mehreren in Reihe angeordneten Zylindern. Jeder Zylinder weist ein Einlaß- und ein Auslaßventil auf. Die Ventile werden unmittelbar von einer einzigen Nockenwelle 3 betätigt Die Achse 1 des Zylinders 2 ist gegen die Senkrechte stark geneigt Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Neigung ungefähr 60°.

Gemäß F i g. 1 steuert die Nockenwelle 3 das Einlaßventil 4 durch einen Nocken 5, von dem lediglich der Innenkreis und der Außenkreis strichpunktiert angedeutet sind. Der Nocken 5 wirkt auf eine Ventilspieleinstellscheibe 6 eines Stößels 7, der gegen das Ende 8 des Einlaßventils 4 drückt. Am Ende 8 des Einlaßventils 4 ist in üblicher Weise mit Hilfe von zwei Ventilkegelstücken 9 ein Federteller 10 befestigt. Am Federteller 10 stützt sich das eine Ende einer Feder 11 ab, deren anderes Ende sich gegen den Boden einer Nut 12 abstützt, die sich im Boden einer zylindrischen Aussparung 13 befindet, die in dem Zylinderkopf 14 ausgebildet ist. Die Aussparung 13 dient zur Führung des Stößels 7. Das Einlaßventil 4 ist in einer Büchse 15 gleitend geführt, die im Zylinderkopf 14 befestigt ist.

In gleicher Weise vollzieht sich gemäß Fig. 2 die to Steuerung des Auslaßventils 16, das in einer Büchse 17 gleitet, die im Zylinderkopf 14 sitzt. Das Auslaßventil wird mit Hilfe eines Nockens 18 der Nockenwelle 3 und eines Stößels 19 mit einer Ventilspieleinstellscheibe 20 betätigt. Ein Federteller 21 für eine Feder 22 ist mit zwei Ventilkegelstücken 23 am Ende 28 des Auslaßventils 16 befestigt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Achse 24 des Einlaßventils 4 rechtwinklig zur Achse 3a der Nockenwelle 3 verläuft und zur Achse 1 des Zylinders 2 derart geneigt ist, daß die Achse 24 die die Achsen der Motorzylinder 2 enthaltende Ebene und insbesondere die Achse 1 in einem Punkt A schneidet, der zwischen dem Ventilteller 25 und dem Ende 8 des Ventils 4 auf der Achse 24, d. h. zwischen dem Ventilteller 25 und der Achse 3a der Nockenwelle 3 liegt.

Aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Achse 26 des Auslaßventils 16 rechtwinklig zur Achse der Nockenwelle 3 verläuft und gegen die Achse 1 des Zylinders 2 derart geneigt ist, daß der Ventilteller 27 des Ventils 16 sich ungefähr auf der Achse 1 befindet.

Die Achse 26 schneidet die die Zylinderachsen enthaltende Ebene und insbesondere die Achse 1 in einem Punkt B, der sich im geschlossenen Zustand des Ventils 16 etwas außerhalb von dessen Ventilteller 27 befindet.

Die vorstehende besondere Anordnung bringt es mit sich, daß die Achse 3a der Nockenwelle 3, durch welche die Achse 24 des Einlaßventils 4 und die Achse 26 des Auslaßventils 16 hindurchgehen, oberhalb der die Achsen 1 der Zylinder 2 enthaltenden Ebene liegt Es ist hervorzuheben, daß bei dieser Anordnung das Einlaßventil 4 stärker gegenüber der die Zylinderachsen 1 enthaltenden Ebene geneigt ist als das Auslaßventil 16.

In F i g. 3 sind in einer einen Brennraum darstellenden Ausnehmung 29 des Bodens des Zylinderkopfes 14 der Ventilteller 25 des Einlaßventils 4 und der Ventilteller 27 des Auslaßventils 16 sowie eine Gewindebohrung 30 für die nicht gezeichnete Zündkerze zu erkennen. Die Zündkerzenbohrung 30 mündet zwischen den beiden gegeneinander versetzten Ventiltellern 25 und 27 in den zentralen Bereich des Brennraumes 29. Man sieht aus F i g. 3, daß der Ventilteller 27 des Auslaßventils 16 und der Durchstoßpunkt der Ventilachse 26 durch den Ventilteller 27 näher an der strichpunktiert dargestellten Projektion der Achse 3a der Nockenwelle 3 liegen als der Ventilteller 25 und der Durchstoßpunkt der Achse 24 des Einlaßventils 4 durch dessen Ventilteller 25. Infolge dieser Anordnung liegt die Zündkerzenbohrung 30 in unmittelbarer Nähe der Projektion der Achse 3a im zentralen Bereich des Brennraumes 29. Der Abstand der Durchstoßungspunkte der Ventilachsen 24 und 26 durch die jeweils zugehörigen Ventilteller 25,27 ist in Richtung parallel zur der Nockenwellenachse 3a kleiner als derjenige Abstand, der erforderlich wäre, wenn die Ventilachsen 24 und 26 nicht divergieren würden. Die F i g. 3 läßt weiterhin erkennen, daß die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes, von denen nur die Achsen 31 gezeichnet sind, symmetrisch ganz nahe an der Zylinderbohrung 32 angeordnet sind. Die Befestigungsschrauben sitzen in den Augen 41 (Fig. 1 und 2) des Zylinderkopfes 14.

Der Einlaßkanal 33 (Fig. 1) und der Auslaßkanal 34 (F i g. 2) münden an der Seite des Zylinderkopfes 14, die unterhalb der die Zylinderachsen enthaltenden Ebene liegt. Die Zündkerzenbohrung 30, deren Achse 36 in F i g. 1 angedeutet ist, befindet sich auf der Seite des Zylinderkopfes 14, die oberhalb der die Zylinderachsen enthaltenden Ebene liegt. Der Einlaßkanal 33, der über einen Einlaßkrümmer 33a mit einem nicht dargestellten Vergaser verbunden ist, der oberhalb der Nockenwelle 3 angeordnet ist, bildet einen stumpferen Winkel mit der Achse 24 des Einlaßventils 4, als wenn diese in der Achse 1 des Zylinders läge, was die Füllung erleichtert. Der Einlaßkanal 33 und der Einlaßkrümmer 33a weisen keine Steigungen auf, die für die Gemischzufuhr nachteilig wären.

Aus den F i g. 1 und 2 ist ebenfalls zu entnehmen, daß die Lager 35 der Nockenwelle 3 aus einem unteren Teil 36a und aus einem aufgesetzten Deckel 37 bestehen. Der untere Teil bildet mit dem Zylinderkopf 14 ein Gußstück. Die Ebene der Lagerfugen 38 verläuft waagerecht. Die Nockenwelle 3 ist in einem Raum angeordnet, der durch eine an den Zylinderkopf 14 angegossene Wanne 39 und einen Deckel 40 begrenzt wird. Die Ebene der Trennfuge zwischen dem Deckel 40 und der Wanne 39 fällt mit der Ebene der Lagerfugen 38 der Lager 35 zusammen. ®

Die die Achse 3a der Nockenwelle 3 enthaltende Ebene der Lagerfugen 38 nimmt gegen die Ebene der Zylinaerachsen 1 einen solchen Winkel ein, daß einerseits die Werkzeuge zur Bearbeitung der in den Augen 41 vorgesehenen Bohrungen für die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes angesetzt werden können und andererseits gleichzeitig die Montage und Demontage der Stößel 7 und 19 möglich ist, und zwar

auch dann, wenn die Befestigungsschrauben (Achsen 31) sehr dicht an die Zylinderachse 1 herangerückt sind. Der Zugang zu den symmetrisch verteilten Befestigungsschrauben 31 (siehe F i g. 3) im Bereich des Einlaßkanals 33 und des Auslaßkanals 34 ist dadurch sichergestellt, daß die Wanne 39, die den Raum für die Nockenwelle begrenzt, so weit wie möglich an die Nockenwelle 3 herangerückt ist, deren Achse 3a oberhalb der die Zylinderachsen 1 enthaltenden Ebene li?gt.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß wie Fig. 3 ι ο zeigt, die Befestigungsschrauben 31 mit verhältnismäßig geringem Abstand zueinander angeordnet werden können, wodurch eine gute Abdichtung des Zylinderkopfes mittels der Dichtung 42 erreicht werden kann.

Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht auch !5 eine leichte Einstellung des Spiels zwischen den Stößeln und den Nocken infolge der guten Zugänglichkeit dieser Teile an der oberen Seitenfläche des Zylinderkopfes.

Die vorbeschriebene Anordnung ermöglicht es schließlich, in dem Raum für die Nockenwelle ein ölbad vorzusehen, das unterhalb der Dichtung 43 für den Deckel 40 liegt und daher die Dichtung nicht berührt.

In F i g. 2 ist schließlich eine Verbindungsleitung 44 an der oberen Seitenfläche des Zylinderkopfes 14 vorgesehen, die in den Auslaßkanal 34 mündet und die z. B. eine Luftzufuhr am Auslaß für eine Nachverbrennung ermöglicht.

Die Vorteile der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung sind vielfach:

Welches auch immer der für den Motor gewählte Neigungswinkel sein mag, der Zylinderkopf kann mit dem Ansaugkrümmer ein kompaktes Ganzes bilden, ohne daß dies für die Brennstoffzufuhr von Nachteil ist.

Die Verwendung der Anordnung gemäß der Erfindung bei einem Kraftfahrzeugmotor erlaubt es, diesen weitestmöglich in die Nähe der Waagerechten zu legen, weswegen eine flachbauende Abdeckhaube verwendet werden kann, wobei noch ein von einem Luftfilter überdeckter Vergaser unter besten Bedingungen untergebracht werden kann. Eine derartige starke ίο Neigung des Motors setzt insbesondere in dem Fall des derzeit gebräuchlichsten Vierzylindermotors die Größe der senkrechten Komponenten der Beschleunigungskräfte herab, die über die Motoraufhängung Geräusche verbreiten. Die Unterbringung von Zubehör, z. B. des Reserverades, in dem Motorraum bereitet sodann keine Schwierigkeiten mehr.

Die Verbrennung und der Wirkungsgrad des Motors sind durch die zentrale Anordnung der Zündkerze verbessert, wie auch durch die zentrale Lage der Mündung des Einlaßkanals in den Zylinder, während die Füllung durch die Winkellage des Einlaßventiles gegenüber dem Einlaßkanal erleichtert ist.

Die von dem Einlaßstrom gekühlte Zündkerze kann leicht eingesetzt werden und ist leicht zugänglich, da der Einlaß- und der Auslaßkanal auf der Seite angeordnet sind, die der Zündkerze gegenüberliegt im Gegensatz zu den landläufigen Zylinderköpfen mit Querstromspülung, die als Querstromköpfe bezeichnet werden.

Die gegenseitigen Abstände der Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes sind auf ein Minimum herabgesetzt und der Zylinderbohrung angepaßt, ohne daß der Zugang zu diesen Schrauben beeinträchtigt ist. Der Zylinderkopf und die Dichtung 42 können festgezogen werden, ohne daß der Deckel abgenommen werden muß, der den Raum für die Nockenwelle verschließt.

Das Spiel zwischen den Stößeln und den Nocken kann leicht eingestellt werden, da die Stößel und die Nockenwelle sich frei zugänglich am oberen Teil des Zylinderkopfes befinden, wenn der Deckel des Raums für die Nockenwelle abgenommen worden ist.

Die Tatsache, daß der Einlaßkanal und der Auslaßkanal auf der gleichen Seite des Zylinderkopfes münden, erlaubt die Verwendung eines einstückigen Krümmers, in dem die Einlaßleitungen von den Auspuffgasen erwärmt werden.

Die unter der Motorhaube zur Verfugung stehende große Höhe, die sich aus der geringen Ausdehnung des Motors der Höhe nach ergibt, ermöglicht es, einen Krümmer mit einer Einlaßleitung großer Länge zu verwenden, der eine gute Verdampfung des Gemisches sicherstellt, bevor dieses in die Kanäle des Zylinderkopfes eintritt. Diese Anordnung erlaubt es außerdem, auf den Vergaser ein Luftfilter großen Querschnitts aufzusetzen und unter dem Vergaser Einrichtungen anzubringen, die seine Wirkung verbessern (Benzindampfsperren, Anlivereisungseinrichtungcn usw.).

Ebenso wie der Motor geneigt ist, kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, die Ebene der Trennfuge 38 der Lager und des Raumes für die Nockenwelle leicht zu neigen, um die Montage und die Demontage der Stößel zu erleichtern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, deren Ein- und Auslaßkanäle auf der gleichen Zylinderseite münden, und mit einer einzigen obenliegenden und unmittelbar das Ein- und das Auslaßventil jedes Zylinders antreibenden Nockenwelle, die seitlich gegen eine die Achsen der Zylinder enthaltenden Ebene versetzt ist, wobei die Achse des Einlaßventils und die Achse des Auslaßventils jedes Zylinders von der Achse der Nockenwelle aus in Richtung auf den Zylinder auseinanderlaufen und in zueinander parallelen, senkrechten Ebenen liegen, die im rechten Winkel zur Nockenwelle verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (1) der Zylinder (2) gegen die Vertikale in der Grölienordnung von 60° geneigt sind und die Achse (3a)der Nockenwelle (3) oberhalb der die Achsen (1) der Zylinder (2) enthaltenden Ebene liegt, und daß die Zylinderseite mit den Mündungen der Einlaß- und Auslaßkanäle (33, 34) unterhalb dieser Ebene liegt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (24) jedes Einlaßventils (4) die die Zylinderachsen (1) enthaltende Ebene in einem Punkt (A) schneidet, der zwischen der Achse der Nockenwelle (3) und dem Teller (25) des Einlaßventils (4) liegt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (26) jedes Auslaßventils (16) die die Zylinderachsen (1) enthaltende Ebene in einem Punkt fzy schneidet, der ungefähr in der Höhe des Tellers (27) des Auslaßventils (16) liegt.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (36) oberhalb der die Zylinderachsen (1) enthaltenden Ebene angeordnet ist und zwischen dem Einlaßventil (4) und dem Auslaßventil (16) in den zentralen Bereich des Brennraumes (29) mündet.