DE3424829A1

DE3424829A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3424829A1
Application number: DE19843424829
Authority: DE
Inventors: Othmar Dipl.-Ing. Graz Skatsche; Johann Ing. Wagner
Original assignee: AVL List GmbH; AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE3424829C2; ATA261883A; AT392823B

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen je Zylinder und zwei oberhalb des Zylinderkopfes angeordneten und jeweils zwei Ventile je Zylinder über Tassenstößel betätigenden Nockenwellen, wobei die Achsen der Ventile - in einer diese und die Nockenwellenachse bzw. eine dazu parallele, gedachte Gerade enthaltenden Ebene - abweichend vom rechten Winkel zur Achse der Nockenwelle angeordnet sind.

Um im Zylinderkopf insbesonders von eher kleinvolumigen Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise solchen, die als Fahrzeugmotoren Verwendung finden, Platz für eine im Hinblick auf den Ablauf des Verbrennungsvorganges günstigere Anordnung einer Einspritzdüse bzw. einer Zündkerze näher an der Zylinderachse bzw. überhaupt im Bereich der Zylinderachse zu schaffen, kann es erforderlich sein, sämtliche Ventile mit ihren Achsen von den Sitzflächen weg nach außen schräg geneigt anzuordnen. Da die dadurch entstehende kopfseitige Begrenzungswand des Brennraumes auf einfache und kostengünstige Weise nur in Form eines Rotationskörpers bearbeitet werden kann, ist es insbesonders bei hochverdichteten Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Dieselmotoren, zur Vermeidung unnötig großer Schadräume im Bereich der Ventilsitze günstig, sämtliche Ventilachsen von einem gedachten gemeinsamen Schnittpunkt auf der Achse des Rotationskörpers zur Bearbeitung der kopfseitigen Brennraumwand - die nicht notwendigerweise mit der Zylinderachse übereinstimmen muß - ausgehend anzuordnen, was eine sogenannte windschiefe Lage der Ventile ergibt.

Dabei ergeben sich jedoch Probleme mit der aus anderen Gründen erwünschten unmittelbaren Betätigung der

Ventile über obenliegende Nockenwellen, da die Achsen der Ventile keinen rechten Winkel mehr zur Achse der Nockenwelle einnehmen. Bei einer beispielsweise aus der GB-PS 226 442 bekannten Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird versucht dem dadurch Rechnung zu tragen, daß die zur Ventilbetätigung auf der Nockenwelle vorgesehenen Nocken jeweils entsprechend der Winkelabweichung schräg bearbeitete Mantelflächen aufweisen, was aber naturgemäß einen enormen Aufwand bei der Herstellung bzw. Bearbeitung der Nockenwellen ergibt, und eine Serienfertigung derartiger Brennkraftmaschinen mit vertretbarem Aufwand praktisch nicht zuläßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angesprochenen Nachteile der bekannten Ausführung zu vermeiden und insbesonders eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß trotz Beibehaltung der windschiefen Lage der Ventile eine einfache Betätigung derselben durch die obenliegenden Nockenwellen erfolgen kann.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß die Achsen der Tassenstößel jeweils senkrecht zur Achse der Nockenwelle liegen und zwischen Tassenstößel und Ventil jeweils eine vom Tassenstößel betätigte und auf den Ventilschaft wirkende, beidseitig in Kugelflächen gelagerte Stoßstange angeordnet ist, und daß das ventilseitige Widerlager der Stoßstange im Inneren des teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes liegt. Es ist also einerseits eine an sich natürlich bei Ventiltrieben bekannte, beidseitig in Kugelflächen gelagerte Stoßstange vorgesehen, die auf einfache Weise .,.,eine Umsetzung des senkrecht zur Achse der Nockenwelle wirkenden Nockenhubes in die dazu schräg erfolgende Ventilbewegung erlaubt. Aufgrund der gedrängten Platzverhältnisse bei der Ventilbetätigung über obenliegende Nockenwellen kann an sich diese Stoßstange nur sehr kurz ausgeführt werden, was jedoch Probleme mit der Reibung bzw. der Umsetzung des Nockenhubes in die Ven-

tilbewegung ergibt. Durch die vorgesehene Anordnung des ventilseitigen Widerlagers für diese Stoßstange im Inneren des teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes kann die Länge dieser Stoßstange auf ein im Hinblick auf die auftretenden Reibungskräfte vertretbares Maß vergrößert werden. Zusätzlich ist noch zu erwähnen, daß durch diese Ausbildung nach der vorliegenden Erfindung sich beim Vierventil-Zylinderkopf die Möglichkeit bietet, durch das Hinausdrehen der Ventile und Stößel nicht nur einen Standard-Düsenhalter bzw. eine Zündkerze, sondern auch eine voluminöse Einspritzpumpe-Düse zentral im Zylinderkopf anzuordnen und trotzdem eine einfache Betätigung der Ventile direkt über Tassenstößel und obenliegende Nockenwellen beizubehalten.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das ventilseitige Widerlager der Stoßstange auf einem in den Ventilschaft einsetzbaren Lagerteil angeordnet sein, was die Möglichkeit ergibt, diesen im Inneren des hohl ausgeführten Ventilschaftes liegenden Lagerteil getrennt vom Ventil zu bearbeiten und auch zu härten.

Schließlich kann auch vorgesehen sein, daß der die Stoßstange aufnehmende, hohle Teil des Ventilschaftes gegenüber einem an den Ventilteller anschließenden und sich durch den zugehörigen Gasführungskanal erstreckenden Schaftteil im Durchmesser vergrößert ist und bei geöffnetem Ventil zumindest zum größten Teil innerhalb der Ventilführung verbleibt, was den Vorteil hat, daß die Beeinflussung des freien Kanalquerschnittes trotz Ausführung des Ventiltriebes mit einem teilweise hohlen Ventilschaft zur Unterbringung der Stoßstange sich durch die Ventilbetätigung nicht ändert und daß größere Strömungswiderstände vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten, teilweise schematischen Schnitts durch den Bereich des Zylinderkopfes eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung näher erläutert.

Die Brennkraftmaschine weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen von dem die Zylinder 1 umfassenden Zylinderblock 2 abnehmbar ausgebildeten Zylinderkopf 3 auf, der neben den Gasführungskanälen 4 auch Kühlwasserräume 5 umschließt.

Oberhalb des Zylinderkopfes 3 sind in einem Nockenwellengehäuse 7 Lager 8 für eine Nockenwelle 9 sowie Führungen 10 für Tassenstößel 11 angeordnet.

Die Achsen 12 der Ventile 13 sind - in einer die Achsen 12 und die Nockenwellenachse 14 enthaltenden Ebene - abweichend vom rechten Winkel zur Achse 14 der Nockenwelle angeordnet, wobei - was hier nicht weiter dargestellt ist - die Achse 14 der Nockenwelle in einer Ebene mit der Zylinderachse 15 liegen oder aber parallel dazu versetzt sein kann.

Die Achse 12 des Ventils 13 kann ebenfalls - was wiederum nicht aus der Zeichnung hervorgeht - in einer Ebene mit der Achse 14 der Nockenwelle 9 und/oder der Zylinderachse 15 liegen, was aber ebenfalls keinen eigentliehen Einfluß auf die Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung hat. Wesentlich ist lediglich, daß die Achse 12 des Ventiles 13 keinen rechten Winkel zur Achse der Nockenwelle 9 aufweist, womit der Hub der Nocke nicht unmittelbar in Richtung der Bewegung des Ventiles 13 erfolgt.

Um auf einfache Weise eine Umsetzung der senkrecht zur Achse 14 der Nockenwelle 9 erfolgenden Hubbewegung der Nocke 16 in eine Bewegung des Ventiles 13 entlang der Achse 12 zu ermöglichen, ist zwischen dem direkt von der Nocke 16 betätigten Tassenstößel 11 und dem Ventil 13 jeweils eine vom Tassenstößel 11 betätigte und auf den Ventilschaft 17 wirkende, beidseitig in Kugelflächen 18, 19 gelagerte Stoßstange 20 angeordnet, die die übertragung der Hubbewegung der Nocke 16 in die Richtung der Achse 12 des Ventiles 13 ermöglicht. Um die Länge dieser Stoßstange zu vergrößern, was sich günstig auf die Bewegungsverhältnisse sowie die auftretende Reibung

an den Kugelflächen 18, 19 auswirkt, ist der Ventilschaft 17 teilweise hohl ausgeführt, womit das von der Kugelfläche 19 gebildete ventilseitige Widerlager im Inneren des Ventilschaftes 17 angeordnet werden kann und die zur Verfügung stehende Bauhöhe optimal ausgenützt wird .

Um die Bearbeitung sowie die allfällige Härtung des ventilseitigen Widerlagers der Stoßstange 20 zu vereinfachen ist dieses auf einem in den hohlen Ventilschaft 17 einsetzbaren Lagerteil 21 angeordnet, der an einer Schulter 22 im Inneren des hohlen Ventilschafts 17 aufliegt.

Die übrigen Komponenten des Ventiltriebes, wie Ventilkeil 23, Ventilführung 24, Ventildichtung 25, Federteller 26 und Ventilfeder 27, weichen zwar aufgrund des im Durchmesser vergrößerten Ventilschaftes 17 etwas von der üblichen Gestaltung ab, gleichen aber ansonsten und insbesonders hinsichtlich ihrer Funktion völlig den entsprechenden üblichen bekannten Teilen.

Aufgrund der dargestellten und besprochenen Anordnung, die insbesonders natürlich bei Brennkraftmaschinen mit vier Ventilen je Zylinder vorteilhaft ist, kann also trotz Beibehaltung einer die Bearbeitung der zylinderkopfseitigen Begrenzung des Brennraumes als Rotationskörper ermöglichenden windschiefen Anordnung der Ventile eine Betätigung derselben von der obenliegenden Nockenwelle aus auf konstruktiv einfache und leicht herzustellende Weise erfolgen.

Zu erwähnen wäre noch, daß die Tassenstößel 11 beispielsweise auch als hydraulische Stößel ausgebildet sein können, womit die ansonsten notwendige Ventilspieleinstellung beispielsweise über Einlageplättchen entfällt.

Im Rahmen der Erfindung könnte weiters natürlich auch - entgegen der dargestellten Ausführung - der Zylinderkopf mit dem Zylinderblock einstückig ausgebildet sein. Weiters wäre die Erfindung auch vorteilhaft bei-

spielsweise an luftgekühlten Brennkraftmaschinen anwendbar, soferne nur die genannte Ventilanordnung relativ zur Nockenwelle vorliegt.

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Claims

PATENTANWALT R. BI BRACH
PATENTANWALT E. REHBERG
RECHTSANWALTINM-BIeRACH-BRANOIS
POTTERWEG 6 -D-3400 GÖTTINGEN
TELEFON 05 51 - 4 50 34 / 36

- 1 Patentansprüche

(IJ Brennkraftmaschine mit vier Ventilen je Zylinder und zwei oberhalb des Zylinderkopfes angeordneten und je- - weils zwei Ventile je Zylinder über Tassenstößel betätigenden Nockenwellen, wobei die Achsen der Ventile - in einer diese und die Nockenwellenachse bzw. eine dazu parallele, gedachte Gerade enthaltenden Ebene abweichend vom rechten Winkel zur Achse der Nockenwelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Tassenstößel (11) jeweils senkrecht zur Achse (14) der Nockenwelle (9) liegen und zwischen Tassenstößel (11) und Ventil (13) jeweils eine vom Tassenstößel (11) betätigte und auf den Ventilschaft (17) wirkende, beidseitig in Kugelflächen (18, 19) gelagerte Stoßstange (20) angeordnet ist, und daß das ventilseitige Widerlager der Stoßstange (20) im Inneren des teilweise hohl ausgeführten Ventilschaftes (17) liegt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ventilseitige Widerlager der Stoßstange (20) auf einem in den Ventilschaft (17) einsetzbaren Lagerteil (21) angeordnet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stoßstange (20) aufnehmende,

hohle Teil des Ventilschaftes (17) gegenüber einem an den Ventilteller anschließenden und sich durch den zugehörigen Gasführungskanal (A) erstreckenden Schaftteil im Durchmesser vergrößert ist und bei geöffnetem Ventil zumindest zum größten Teil innerhalb der Ventilführung verbleibt.

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