DE2849613A1

DE2849613A1 - Geraeuscharmer hubkolben-verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2849613A1
Application number: DE19782849613
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Abe; Yoshimasa Hayashi; Akira Kimura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2849613C2; FR2409383B1; GB2008195B; GB2008195A; FR2409383A1; JPS5823492B2; US4230087A; JPS5471208A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit geringer Geräuschabgabe und niedrigem Vibrationswert und besonders einen Vielzylinder-Hubkolben-Verbrennungsmotor, der mit Einrichtungen zur Absenkung des Geräuschpegels und des Vibrationspegels des Motors versehen ist.

Es ist bekannt, um den Geräuschpegel eines Hubkolben-Verbrennungsmotors wirksam herabzusetzen, den Kolbenhub des Motors zu verkleinern und die Masse der Motorteile zu verringern, die sich hin- und herbewegen. Diese Verringerung des Kolbenhubs trägt insbesondere zur Herabsetzung der Motorvibration bei, da dadurch die Pleuelstangen gekürzt werden können und die Trägheitskräfte der sich hin- und herbewegenden Teile in beträchtlichem Ausmaß verringert werden. Ein mit solchem verkürzten Kolbenhub versehener Motor wird Kurzhubmotor genannt und der Kolbenhub ist dabei allgemein geringer als der Bohrungsdurchmesser eines Motorzylinders.

Bei einer derartigen Verkürzung des Kolbenhubes ist j edoch eine Vergrößerung des Bohrungsdurchmessers des Zylinders nicht zu umgehen, wenn das gleiche Zylindervolumen beibehalten werden soll. Damit wird die Länge eines Mehrzylindermotors vergrößert bei gleichzeitiger Verringerung der Höhe des Motorkörpers. Damit wird die Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Motorkörpers herabgesetzt, wobei gleichzeitig zu beachten ist, daß der Motorkörper aus einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock gebildet wird, die getrennt und unabhängig voneinander ausgebildet werden.

Diese Minderung der Biegesteifigkeit des Motorkörpers trägt zur Erhöhung der Motorvibrationen in beträchtlichem Ausmaß bei und ergibt einen erhöhten Motorgeräuschpegel. Darüber hinaus wird dadurch die Lebensdauer und die Stabilität des Motors verschlechtert.

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Das grundsätzliche Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hubkolben-Verbrennungsmotor zu schaffen, dessen Geräuschpegel und dessen Vibrationswert beträchtlich erniedrigt ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, dessen Motorvibration durch Ausbilden oder Gießen eines Zylinderblockabschnittes und eines Zylinderkopfabschnittes in einstückiger Form vermindert ist und dessen Motorengeräusch durch Verwendung einer sogenannten Kurzhubanordnung zusammenwirkend mit der Verwendung einer Schallisolationshülle zum Abdecken der Außenfläche des Zylinderblockabschnittes des Motors herabgesetzt werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, dessen Motorblockabschnitt nicht integral mit einer Ölwanne versehen ist, wobei die ölwanne durch den Bodenabschnitt einer Schallisolierhülle zum Abdecken des Motorblocks gebildet wird.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hubkolben-Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Kurbelwellen-Hauptlager durch die tragenden Abschnitte eines Motorblockes und die tragenden Abschnitte eines Lagerstützrahmens gehalten werden, wobei der letztere an dem unteren Abschnitt des Motorblocks befestigt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Hubkolben-Verbrennungsmotors ,

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Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Motorblocks aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer bei dem Motor nach Fig. 1 verwendeten Schallisolierhülle.

Der Hubkolben-Verbrennungsmotor 10 ist für ein Motorfahrzeug vorgesehen und umfaßt.einen Motorkörper oder -block 12. Der Motorblock 12 enthält einen Zylinderblockabschnitt 12a und einen Zylinderkopfabschnitt 12b. Der dargestellte Zylinderblockabschnitt 12a ist mit vier in Reihe angeordneten Zylindern Ο., bis C₄ (Fig. 2) ausgebildet. In jedem Zylinder ist ein Kolben 14 zur Hin- und Herbewegung aufgenommen, jedoch ist nur der Kolben 14 im Zylinder C, gezeigt. Nach der Darstellung bestimmt der Zylinderkopfabschnitt 12b eine Verbrennungskammer 16 zusammen mit dem Kopfabschnitt des Kolbens Es wird besonders darauf hingewiesen, daß der Motorblock 12 einstückig gebildet oder gegossen ist und daß insbesondere der Zylinderblockabschnitt' 12a aus einem Stück mit dem Zylinderkopfabschnitt 12b besteht. In dieser Beziehung ist angemerkt, daß die meisten üblichen Motoren so aufgebaut und angeordnet sind, daß ein Zylinderblock und ein Zylinderkopf jeweils besonders und einzeln gebildet oder gegossen wird und daß diese danach miteinander durch Schrauben verbunden werden.

Der Motor 10 ist vom sogenannten überquadratischen Typ, bei dem der Kolbenhub jedes Kolbens 14 gleich oder kleiner als der Bohrungsdurchmesser D jedes Zylinders ist, und deshalb' wird der Motor 10 auch als Kurzhubmotor bezeichnet.

Eine Kurbelwelle 18 ist drehbar an den Lagerflächen 18a in Hauptlagern 20 gehalten, um die Hin- und Herbewegung der Kolben 14 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 18 umzuwandeln. Wie gezeigt, ist die Kurbelwelle 18 an dem Pleuellagerabschnitt 18b mit einem Pleuel 22 und von dort mit dem KoI-

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ben 14 verbunden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Hauptlager 20a bis 20d (Fig. 2) verwendet. Jedes Hauptlager besteht aus einem halbzylindrischen oberen Teil B₁ und einem halbzylindrischen unteren Teil B-, die zusammen ein im allgemeinen zylindrisches Hauptlager bilden. Mit anderen Worten, die beiden oberen und unteren Teile B₁ und B₂ bilden allgemein jeweils die Hälfte des Hauptlagers·

Die oberen Teile B₁ der Hauptlager 20a bis 2Od werden von Lagerstützabschnitten 24a bis 24d getragen, die an der Unterseite des Motorblocks 12 ausgebildet sind. Dagegen sind die unteren Teile B₂ der Hauptlager 20a bis 2Od an den Lagerstützabschnitten 26a bis 26d abgestützt, die einstückig mit einem Balken 28a eines Hauptlager-Stützrahmens 28 ausgebildet sind. Der Rahmen 28 ist mit dem unteren Abschnitt des Motorblockes 12 über eine Vielzahl von Schraubbolzen 30 verbunden. Die Schraubbolzen 30 sind so angeordnet, daß sich ihre Achsen parallel zu den (nicht gezeigten) Zylinderachsen erstrecken. Dementsprechend sind die oberen und unteren Teile B₁ und B₂ allgemein symmetrisch zueinander in bezug auf eine Teilungsebene P angeordnet, an der der Motorblock 12 und der Hauptlag er-Stützrahmen 28 miteinander in Berührung sind (Fig. 1 und 2)

Der Motorblock 12 ist bei dem gezeigten Beispiel einstückig mifc einer Hälfte 32a eines im allgemeinen kreisförmigen Flanschabschnittes 32 (strichpunktiert) ausgeführt; an diesem Flanschabschnitt ist ein (nicht gezeigtes) Getriebegehäuse befestigt. Der Hauptlager-Stützrahmen 28 ist wiederum einstückig mit der anderen Hälfte 32b des Flanschabschnittes 32 ausgebildet. Die beiden Hälften 32a und 32b sind miteinander durch (nicht bezeichnete) Schraubbolzen verbunden.

Nach Fig. 1 enthält der Zylinderblock 12 an seinem Zylinderkopfabschnitt 12b eine Einlaßöffnung 36, in der ein Einlaßventil 37 so angeordnet ist, daß es die Einlaßöffnung verschließen kann. Ebenfalls ist eine (nur in Fig. 2 dargestellte)

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Auslaßöffnung 38 in dem Zylinderkopfabschnitt 12b des Motorblocks 12 ausgebildet und durch ein Auslaßventil verschließbar. Die Einlaßöffnung 36 steht mit einem Einlaßverteiler 39 in Verbindung, durch den das Treibstoff-Luftgemisch in die Verbrennungskammer 16 eintreten kann. Der Zylinderkopfabschnitt 12b des Motorblocks 12 ist mit einer Zündkerze 40 so versehen, daß deren (nicht bezeichnete) Elektroden in die Verbrennungskammer 16 hinein vorstehen. Eine gerade längliche Rippe 42 ist an der oberen Fläche des Motorblocks 12 in Längsrichtung dieses Motorblocks ausgebildet. Zum Antrieb der Ventile ist ein Ventilantrieb 44 vorgesehen, der das Öffnen und Schließen der Einlaßventile 37 und der Auslaßventile in Übereinstimmung mit dem Drehzustand der Kurbelwelle 18 ergibt.

Eine Schallisolierhülle 46 ist an der Außenfläche des Mittelabschnittes des Motorblockes mittels eines Isolierelementes 48 befestigt, das ein elastomeres Element, beispielsweise aus Gummi sein kann. Die Hülle umgibt mit Abstand den unteren Teil des Motorblockes und den Lagerstützrahmen 28 und deckt dabei beides ab.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist die Schallisolierhülle 46 mit einer Vielzahl von (nicht bezeichneten) Bohrungen versehen, durch die bei der Befestigung eine Vielzahl von Schrauben 50 hindurchtreten, um die Schallisolierhülle 46 an dem Isolierelement 48 zu befestigen. Die Schrauben 50 reichen nicht bis zur Wand des Motorblockes 12 hindurch. Es sei darauf hingewiesen, daß das Isolierelement 48 eine gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Motorblock und der Schallisolierhülle 46 darstellt. Die Schallisolierhülle 46 dient gleichzeitig mit ihrem unteren Abschnitt als Ölwanne für einen Motorölvorrat E.

Dabei sei darauf hingewiesen, daß der Motorblock 12 keine Ölwanne und keinen Sumpfabschnitt enthält, der mit Abstand sonst die Kurbelwelle umgibt und an dem sonst die Ölwanne direkt angebracht ist.

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Ein Ventilantriebsdeckel 52 ist an dem oberen Abschnitt des Motorblocks 12 befestigt und überdeckt den oberen Abschnitt des Motorblockes einschließlich Ventilantrieb 44. Ferner ist eine obere Isolierhülle 54 an dem unteren Abschnitt des Ventilantriebsdeckels 52 mittels eines Isolations- oder elastomeren Elementes 56 angebracht, um den Ventilantriebsdeckel zu überdecken. Die obere Isolierhülle 54 ist, wie dargestellt, so angebracht, daß ein Zwischenraum zwischen ihrer Innenfläche und der Außenfläche des Ventilantriebsdeckels 52 besteht.

Vorzugsweise ist der Abstand A zwischen benachbarten Hauptlagern 20a und 20b größer als der Zylinderbohrungsdurchmesser D, da der Zylinder durch ein (nicht gezeigtes) Bearbeitung swerkzeug fertig bearbeitet wird, das durch den unteren Abschnitt des Motorblockes zwischen benachbarten Hauptlagern eingesetzt wird und ebenso wird der Kolben 14 beim Zusammenbau des Motors durch den unteren Abschnitt des Motorblocks eingesetzt.

Vorzugsweise wird die Neigung der Ventilschäfte der Einlaß- und Auslaßventile so gewählt, daß die Verlängerung 1 der Achsen der Ventilschäfte unterhalb des untersten Umfangs M der Zylinderbohrung vorbeiläuft, wie es in Fig. 1 dargestellt ist (nur beim Einlaßventil gezeigt).

Bei dem so aufgebauten und angeordneten Motor sind die Trägheitskräfte der hin- und herbewegten Teile wegen des Kurzhubverhaltens des Motors und der damit verbundenen Verringerung der Massen der sich hin- und herbewegten Teile, beispielsweise des Kolbens 14 und des Pleuels 22 stark verringert und dementsprechend wird die durch die Trägheitskräfte erzeugte Motorvibration verringert. Damit werden die durch die Motorvibration erzeugten Geräuschwerte verringert.

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Zusätzlich wird die Motorvibration noch dadurch beträchtlich verkleinert, daß die Biegesteifigkeit des Motors aus folgenden Gründen erhöht ist:

(1) Der Motorblock 12 ist einstückig so gegossen, daß der Zylinderkopfabschnitt 12b mit dem Zylinderblockabschnitt 12a ein Gußstück bildet. Damit wird die Biegesteifigkeit des gesamten Motorblocks erhöht.

(2) Die Kurbelwelle 18 wird durch Hauptlager 20a bis 2Od am unteren Abschnitt des Motorblocks 12 und am Hauptlager-Stützrahmen 28 abgestützt, wobei letzterer getrennt ausgeformt und an dem Unterabschnitt des Motorblocks befestigt ist. Dadurch wird wiederum die Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Motorblocks erhöht.

(3) Der Motorblock 12 ist an seiner oberen Seite mit der länglichen Rippe 42 versehen, die ebenfalls die Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Motorblocks 12 erhöht.

Zusätzlich wird die Biegesteifigkeit der Verbindung zwischen Motorblock 12 und (nicht gezeigter) Gangschaltung oder Kupplung dadurch beträchtlicherhöht, daß der Flanschabschnitt 32, an dem Kupplung bzw. Getriebegehäuse befestigt sind, einstückig mit dem Motorblock 12 bzw. dem Hauptlager-Stützrahmen 28 ausgebildet ist und damit wird auch weiter die Biegesteifigkeit des weiteren Antriebsabschnittes (nicht gezeigt) erhöht, der die Motorleistung zu den Antriebsrädern des Motorfahrzeugs überträgt. Auch damit wird die Vibration des Antriebsabschnittes vermindert, die sonst eine der Hauptquellen der .Geräusche im Fahrgastraum des Fahrzeugs darstellt.

Damit kann neben der Verminderung des Zylinderhubs eine weitere Herabsetzung der Motorvibrationen erreicht werden.

Da dazuhin der Motorblock 12 an seinem unteren Abschnitt nicht mit der Schürze oder Verkleidung und der ölwanne ver-

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sehen ist, die sonst Hauptquellen von Motorgeräuschen darstellen, können die davon herrührenden Motorgeräusche ausgeschaltet werden. Zusätzlich ist die Schallisolierhülle 46 elastisch über das Isolierelement 56 mit dem Motorblock 12 verbunden und die Hülle bewirkt dadurch keine Schall- oder Geräuschabstrahlungsquelle, so daß die Geräusche des Motorblocks 12 nicht in die Umgebung abgestrahlt werden.

Dazuhin ist der obere Abschnitt des Motorblocks 12 einschließlich des Ventilantriebs 44 zweifach durch den Ventilantriebsdeckel 52 und die. obere Isolierhülle 54 abgedeckt und damit werden die vom Ventilantrieb 44 herstammenden Geräusche wirksam verringert. Es sei darauf hingewiesen, daß die vom Ventilantrieb 44 stammenden Geräusche den Ventilantriebsdeckel 52 vibrieren lassen und dadurch von diesem weitergegeben werden. Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich·, daß damit zusätzlich zur Unterdrückung der Motorvibrationen auch die Motorgeräusche wirksam unterdrückt werden.

Ebenfalls enthält der einstückig ausgebildete Motorblock 12 keinen Zylinderkopf und Zylinderblock, die getrennt und unabhängig voneinander geformt und gebildet werden. Damit wird die Anzahl der Teile, aus denen der Motor besteht, herabgesetzt und die Montage des Motors vereinfacht.

Dazuhin wird die Bauhöhe des Motors erheblich verringert, da der Kolbenhub verkürzt ist und aus diesem Grund kann der Schwerpunkt des Motorfahrzeugs erheblich tiefer gelegt werden. Dadurch wird die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöht und es ergeben sich bessere Möglichkeiten bei der Gestaltung der Fahrzeugkarosserie.

Die Erfindung umfaßt also einen Hubkolben-Verbrennungsmotor 10 mit einem einstückig gebildeten oder gegossenen Motorblock 12 ■, der mit den oberen Hälften der Hauptlager (B..) zur Aufnahme der Lagerflächen einer Kurbelwelle 18 versehen ist; es ist ein an dem unteren Abschnitt des Motorblocks 12 befestigter Hauptlager-Stützrahmen 28 vorgesehen, der die unteren Hälften (B₂) der Haupt-

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lager trägt. Weiter ist eine Schallisolierhülle 46 an der Außenfläche des Motorblocks so angebracht, daß sie den unteren Teil des Motorblocks umgibt und das Motorgeräusch und die Vibration des Motors wirksam verringert werden.

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Claims

Patentansprüche:

1J Hubkolben-Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeich net, daß ein einstückig geformter Motorblock (12) mit einem Zylinderblockabschnitt (12a) vorgesehen ist, in dem Zylinder (C.-C*) zur Aufnahme von Hubkolben (14) ausgebildet sind, daß in einanZylinderkopfabschnitt (12b) Verbrennungskammern (16) zwischen den Zylinderwänden und den Oberseiten der Kolben gebildet sind, daß der Kolbenhub jeweils gleich oder kleiner als der Bohrungsdurchmesser jedes Zylinders ist, daß der Zylinderblockabschnitt einen im allgemeinen halbzylindrischen Teil (B.,) des jeweiligen Hauptlagers (2Oa) zum Abstützen der Drehlagerung (18a) einer Kurbelwelle (18) trägt, daß ein Lagerstützrahmen (28) an dem Zylinderblockabschnitt des Motorblocks befestigt ist und den anderen allgemein halbzylindrischen Teil (B2) jedes Hauptlagers trägt, daß der von dem Lagerstützrahmen getragene halbzylindrische Teil zusammen mit dem durch den

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Zylinderblockabschnitt getragenen halbzylindrischen Teil ein im allgemeinen zylindrisches Hauptlager bildet und daß eine Schallisolierhülle (46) elastisch an dem Motorblock in Abstand zu diesem und ihn umgebend zur Abdeckung der Außenfläche des Zylinderblockabschnittes des Motorblockes befestigt ist.
2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstückig gebildete Motorblock (12) durch Gießen des Zylinderblockabschnittes (12a) mit dem Zylinderkopfabschnitt (12b) in einem Stück hergestellt ist.
3. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennz eichnet , daß der von dem Zylinderblockabschnitt getragene halbzylindrische Teil (B-) des Hauptlagers in bezug auf eine Teilungsebene (P), an der der Zylinderblockabschnitt mit dem Lagerstützrahmen befestigt ist, symmetrisch zum vom Lagerstützrahmen getragenen halbzylindrischen Teil (B₀) des Hauptlagers angeordnet ist.
4. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennz eichnet , daß der Lagerstützrahmen (28) an dem Zylinderblockabschnitt des Motorblocks durch eine Vielzahl von parallel zu den Zylinderachsen angeordneten Schraubbolzen (30) befestigt ist.
5. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schallisolierhülle mit einem elastomeren Element (48) an der Außenfläche des Zylinderblockabschnittes des Motorblockes befestigt ist, daß das elastomere Element zwischen der Innenfläche der Schallisolierhülle und der Außenfläche des Zylinderblockabschnittes des Motorblockes eine gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Zylinderblockabschnitt und der Schallisolierhülle bildet.

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6. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schallisolierhülle (46) an ihrem Bodenabschnitt als ölwanne für Reserve-Motoröl (E) ausgebildet ist.
7. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t , daß an der oberen Fläche des Zylinderkopfabschnittes des Motorblockes eine längliche Rippe (42) ausgebildet ist und daß die längliche Rippe in Längsrichtung des Motorblockes angeordnet ist.
8. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch

g e k en η zeichnet, daß eine obere Isolierhülle (54) elastisch so an dem Zylinderkopfabschnitt des Motorblocks befestigt ist, daß sie eineryan dem Zylinderkopfabschnitt wirksam zum Abdecken des Ventilantriebsmechanismus (44) angebrachten Ventilantriebsdeckel (52) überdeckt.
9. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennz eichnet , daß ein die obere Isolierhülle an dem unteren Abschnitt des Ventilantriebsdeckels befestigendes elastomeres Element (56) vorgesehen ist und daß das elastomere Element zwischen der Außenfläche des unteren Abschnittes des Ventilantriebsdeckels und der Innenfläche der oberen Isolierhülle angeordnet ist.
10. Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein allgemein kreisförmiges Element (32) vorgesehen ist, an dem ein Getriebegehäuse befestigt ist, daß das kreisförmige Element erste und zweite, aneinander mit Schrauben befestigte, allgemein halbkreisförmige Plattenteile (32a, 32b) umfaßt und daß

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die ersten und zweiten allgemein halbkreisförmigen Plattenteile einstückig mit dem Motorblock bzw. mit dem Lagerstützrahmen ausgebildet sind.
11.Hubkolben-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (A) zwischen benachbarten Hauptlagern größer als der Bohrungsdurchmesser
(D) der Zylinder ist.

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