DE3243013C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellen-Ventilsteuerung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich kann es Schwierigkeiten machen, bei Verwendung nur eines Einlaß- und/oder eines Auslaßventils je Zylinder optimale Steuerquerschnitte für den La­ dungswechsel des betreffenden Zylinders zu schaffen, da die Durchmesser der Hubventile im Hinblick auf die Zylinderdurchmesser nicht beliebig groß gewählt werden können. Dies gilt verständlicherweise insbesondere dann, wenn zum Zwecke der Einhaltung kleiner Abmessungen der Maschine die Zylinder, wie an sich beispielsweise aus der DE-OS 28 36 833 bekannt, in zwei ge­ gebenenfalls verschränkten Reihen angeordnet sind; dies ist insbesondere bei Reihen-V-Maschinen der Fall. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, in an sich bekannter Weise mehrere Einlaß- und/oder Auslaßventile je Zylinder vorzusehen, so daß je Zylinder zumindest drei Ventile vorhanden sind.

Eine aus der DE-PS 12 60 226 bekannte Nockenwellen-Ventilsteue­ rung für eine derartige Reihen-Brennkraftmaschine kommt mit einer einzigen, mittig zwischen den beiden Zylinderreihen angeordneten Nockenwelle aus, je­ doch ist die Bewegungsübertragung von der Nockenwelle zu den einzelnen Ventilen sehr aufwendig. Es sind nämlich Stößelhebel erforderlich, die die Be­ wegungen der Nocken abtasten und deren Bewegungen über Stößelstangen und gelenkig am Zylinderkopf gelagerte Kipphebel auf die Ventile übertragen wer­ den. Diese bekannte, die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 auf­ weisende Konstruktion stellt also eine indirekte, nämlich mit Zwischengliedern zwischen Nockenwelle und Ventilen arbeitende Ventilsteuerung dar.

Für Reihenmaschinen, deren Zylinder mit je einem Einlaß- und einem Auslaß­ ventil bestückt sind, ist aus der bereits genannten DE-OS 28 36 833 bereits eine direkte Ventilsteuerung bekannt, bei der die mit Tassenstößeln ausgerü­ steten Ventile der beiden Zylinderreihen in Querschnitten durch die Maschine derart geneigt verlaufen, daß ihre Achsen die Achse der gemeinsamen Nocken­ welle schneiden. In Querschnitten durch die Maschine bilden die Achsen der Ventile der beiden Zylinderreihen also gleichsam ein umgekehrtes V, wobei der dadurch gebildete Winkel und damit auch die Breite der Maschine insbeson­ dere bei Verschränkung der Zylinder beider Zylinderreihen, also Versatz dieser Zylinder in Längsrichtung der Maschine, klein gehalten werden kann. Diesem Stand der Technik ist aber kein Hindernis auf eine Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, also mit zumindest drei Ventilen je Zylin­ der, zu entnehmen.

Aus der DE-OS 17 51 401 schließlich ist bei einer Brennkraftma­ schine mit je zwei Einlaß- und Auslaßventilen je Zylinder eine Ventilsteue­ rung mit zwei oberhalb des Zylinders verlaufenden Nockenwellen bekannt, wobei die Ventile jedes Zylinders bezüglich der Längserstreckung der Maschine kreuzweise angeordnet sind. In der Mitte dieses "Ventilkreuzes" ist eine Zünd­ kerze angeordnet. In diesem Stand der Technik ist aber lediglich ein einziger vierventiliger Zylinderkopf betrachtet, so daß diese Offenlegungsschrift keine Anregung für eine zwei Zylinderreihen aufweisende Maschine des im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Aufbaus gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellen-Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die mit seriengeeig­ neten konstruktiven Maßnahmen eine direkte Steuerung der Ventile ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung verzichtet also bewußt auf die angesichts des Standes der Technik zwecks kleinen Aufwands naheliegende Verwendung nur einer Nockenwelle zu­ gunsten einer Vereinfachung der Nockenbewegungsübertragung auf die Ventile und verwendet zwei Nockenwellen, die aber nicht individuell Ventilen nur einer Zylinderreihe zugeordnet sind, sondern gleichsam übergreifend die Ventile je­ weils einer Ventilreihe beider Zylinderreihen steuern. Dies ermöglicht bei in Querebenen nebeneinander angeordneten Ventilen jeweils eines Zylinders die di­ rekte Steuerung dieser Ventile ohne Platzschwierigkeiten im Bereich der Ven­ tilteller, also am jeweiligen Brennraum, und an den Nocken.

Die Ausführung gemäß Patentanspruch 2, in der eine der Nockenwellen nur Ein­ laßnocken und die andere nur Auslaßnocken trägt, bietet die vorteilhafte Möglich­ keit der unabhängigen Veränderung der Einlaß- und der Auslaßventilsteuerzeiten durch - an sich bekannte - zusätzliche Verdrehung der einzelnen Nockenwellen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf die Brennkraftmaschine und

Fig. 2 die in Fig. 1 bei II-II angedeutete Schnittansicht.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so sind vier Zylinder bei 1, 2, 3 und 4 angedeu­ tet. Jedem Zylinder sind zwei als übliche Hubventile ausgeführte Auslaßven­ tile 5, 6; 7, 8; 9, 10 bzw. 11, 12 sowie zwei ebenfalls als Hubventile ausgeführte Einlaßventile 13, 14; 15,16; 17, 18 bzw. 19, 20 zugeordnet. Die Achsen dieser Ventile sind durch apostrophierte Bezugszeichen gekennzeichnet. In Querrichtung liegen also in abwechselnder Folge zwei zur Längsrichtung der Maschine par­ allele Auslaßventilreihen (mit den Ventil 7, 8, 11, 12 bzw. 5, 6, 9, 10) und zwei Einlaßventilreihen (mit den Ventilen 15, 16, 19, 20 bzw. 13, 14, 17, 18) vor.

Zwischen den kreuzweise angeordneten Ventilen jedes Zylinders erkennt man Zündkerzen 21, 22, 23 bzw. 24, deren Achsen ebenfalls durch apostrophierte Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Zur Steuerung aller Ventile dienen zwei sich in Längsrichtung in gleicher Höhe erstreckende Nockenwellen 25 und 26 (siehe Fig. 2), von denen nur die Achsen 25′ und 26′ in Fig. 1 angedeutet sind.

Ehe auf die eigentliche Ventilsteuerung anhand Fig. 2 eingegangen wird, sei ergänzend darauf hingewiesen, daß, wie nur für die Ventile der Zylinder 2 und 3 in Fig. 1 dargestellt, die den einzelnen Einlaßventilen 15 und 16 zuge­ ordneten Einlaßkanäle 27 und 28 sowie die den einzelnen Auslaßventilen 9 und 10 zugeordneten Auslaßkanäle 29 und 30 nach entgegengesetzten Seiten der Brennkraftmaschine geführt und paarweise zu Kanälen 31 und 32 zusam­ mengeführt sind.

Betrachtet man nun Fig. 2, so erkennt man zunächst den grundsätzlichen Auf­ bau der Brennkraftmaschine aus Kurbelgehäuse 33 und allen Zylindern gemein­ samen Zylinderkopf 34; die Trennebene zwischen beiden ist mit 35 bezeichnet. Weiterhin ist in Fig. 2 der grundsätzliche Aufbau der Ventile, nämlich mit Tas­ senstößeln 8′′, 6′′, 16′′ bzw. 14′′, ersichtlich, deren Aufbau an sich beispiels­ weise aus der eingangs genannten DE-OS 28 36 833 bekannt ist und daher hier keiner Erläuterung bedarf.

Betrachtet man zunächst den Einbau der in Fig. 2 nur durch ihre Achsen 21′ und 22′ angedeuteten Zündkerzen (für die Zündkerzen 23 und 24 der Zylinder 3 und 4 gilt das Entsprechende), so sind diese Achsen so geneigt, daß sie die Ver­ bindungsebene 36 der beiden Nockenwellenachsen 25′ und 26′ etwa in Punkten schneidet, die in der Mitte zwischen den beiden Nockenwellen 25 und 26 liegen. Damit ist es möglich, die Zündkerze so anzuordnen, daß sie in der Nähe der zu­ gehörigen Zylinderachse in den Brennraum hineinragt, ohne daß Montageschwie­ rigkeiten in Kauf genommen werden müssen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Ventile der beiden äußeren Ventilreihen, von denen in Fig. 2 nur die Ventile 8 und 14 erkennbar sind, mit ihren Achsen 8′ und 14′ senkrecht zur Trennebene 35 verlaufend angeordnet. Ihre Achsen 8′ und 14′ schneiden die Achse 25′ bzw. 26′ der jeweils über der betreffenden Zylinder­ reihe angeordneten Nockenwelle 25 bzw. 26. Während die Ventile der äußeren Ventilreihen durch die über der betreffenden Zylinderreihe verlaufende Nocken­ welle 25 bzw. 26 direkt betätigt werden, erfolgt die Betätigung der Ventile der beiden inneren Ventilreihen, von denen in Fig. 2 nur die Ventile 6 und 16 erkenn­ bar sind, durch die Nockenwelle oberhalb der jeweils anderen Zylinderreihe, also die Betätigung der Ventile 5, 6, 9 und 10 durch die Nockenwelle 25 und die Be­ tätigung der Ventile 15, 16, 19 und 20, die die andere innere Ventilreihe bilden, durch die Nockenwelle 26. Dies erfordert zwar unterschiedlich lange Ventile je nachdem, ob es sich um Ventile der inneren oder der äußeren Ventilreihen handelt, jedoch ist es bei den Fig. 2 zugrundegelegten symmetrischen Verhält­ nissen möglich, mit nur zwei unterschiedlichen Ventillängen auszukommen.

Wie Fig. 2 deutlich erkennen läßt, ergeben sich bei dieser Ausbildung der Ven­ tilsteuerung weder im Bereich der Nockenwellen 25 und 26 noch im Bereich der Brennräume beengte Platzverhältnisse, so daß sich irgendwelche Bewegungs­ umlenkungen erübrigen.

Dieser Aufbau der Ventilsteuerung erfordert auch keine kritischen Krümmungen der Einlaß- und Auslaßkanäle, zumal die Neigung der Ventile der inneren Ven­ tilreihen durch geeignete Wahl der Höhe der Nockenwellen 25 und 26 variiert werden kann. Bevorzugt wird eine solche Höhe der Nockenwellen, daß der in Fig. 2 mit α bezeichnete Winkel der Projektionen der Achsen der von jeweils einer Nockenwelle betätigten Ventile zwischen 20 und 30° liegt. Es ist daher leicht möglich, die Ventilachsen der inneren Ventilreihen so auszurichten, daß sie im Bereich der Ventilsitze etwa mit den Achsen der zugehörigen Kanäle zusammenfallen.

Die erfindungsgemäße direkte Nockenwellen-Ventilsteuerung mit ihrem einfachen Aufbau läßt sich verständlicherweise auch dann einsetzen, wenn statt - wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel - je Zylinder vier Ventile eine andere Ventil­ zahl gewählt ist. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie keine Vergrößerung des eine besonders günstige Eigenschaft einer Zweireihen- Maschine darstellenden geringen Platzbedarf mit sich bringt.

Claims (7)

1. Nockenwellen-Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine mit Zylindern, die in zwei sich in Längsrichtung der Maschine erstreckenden Reihen angeordnet und je mit zumindest drei Ventilen zum Ladungswechsel bestückt sind, wobei die Ventile aller Zylinder zwei Einlaß- und zwei Auslaßventil­ reihen parallel zur Längsrichtung der Maschine bilden, insbesondere für eine Reihen-V-Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß über jeder Zylinder­ reihe (2, 4; 1, 2) und parallel zu dieser eine Nockenwelle (25, 26) zur direkten Betätigung sowohl der Ventile (7, 8, 11, 12; 13, 14, 17, 18) der äußeren Ventil­ reihe der unter der betreffenden Nockenwelle (25, 26) verlaufenden Zylin­ derreihe (2, 4; 1, 3) als auch der Ventile (5, 6, 9, 10; 15, 16, 19, 20) der inneren Ventilreihe der jeweils anderen Zylinderreihe (2, 4; 1, 3) verläuft, wobei die Achsen (7′, 8′, 11′, 12′; 5′, 6′, 9′, 10′; 15′, 16′, 19′, 20′; 13′, 14′, 17′, 18′) der von jeweils einer Nockenwelle (25, 26) betätigten Ventile (7, 8, 11, 12, 5, 6, 9, 10; 15, 16, 19, 20, 13, 14, 17, 18) die Achse (25′, 256′) dieser Nockenwelle (25, 26) zumindest annähernd schneiden.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Querrich­ tung des Motors Einlaß- und Auslaßventilreihen abwechselnd aufeinanderfolgen.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile Tassenventilstößel (6′′, 8′′, 14′′, 16′′) besitzen.

4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Einlaß- und Auslaßventilen (15, 16; 9, 10) der Zylinder (2, 3) zugeordnete Einlaß- und Auslaßkanäle (27, 28; 29, 30) zu unterschiedlichen Seiten der Maschine führen und mehrere Einlaß- und/oder Auslaßkanäle (27, 28; 29, 30) zu einem Kanal (31, 32) zusammengefaßt sind.

5. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (1, 2, 3, 4) mit Zündkerzen (21, 22, 23, 24) bestückt sind, die zwei jeweils zwischen den Ventilreihen einer Zylinderreihe verlaufende Zünd­ kerzenreihen bilden, wobei die Zündkerzen (21, 22, 23, 24) derart angeordnet sind, daß ihre Achsen (21′, 22′, 23′, 24′) die die Nockenwellenachsen (25′, 26′) enthaltende Ebene (36) zumindest annähernd in Punkten gleichen Abstands von beiden Nockenwellenachsen (25′, 26′) durchsetzen.

6. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (7′, 8′, 11′, 12′; 13′, 14′, 17′, 18′) der Ventile (7, 8, 11, 12; 13, 14, 17, 18) der beiden äußeren Ventilreihen senkrecht zur Trennebene (35) zwischen Kurbelgehäuse (33) und Zylinderkopf (34) der Brennkraftmaschine verlaufen.

7. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen (25, 26) in solcher Höhe angeordnet sind, daß in Quer­ schnitten die Projektionen der Achsen (z. B. 6′, 8′; 14′, 16′) der von jeweils einer Nockenwelle (25, 26) betätigten Ventile (z. B. 6, 8; 14, 16) dort einen Winkel (α) zwischen etwa 20 und 30° einschließen.