DE3516473C2

DE3516473C2 -

Info

Publication number: DE3516473C2
Application number: DE19853516473
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Dziggel; Harro Ing Grad Kettner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1992-11-19
Also published as: DE3516473A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für eine mehr zylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine in Boxerbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve assembly for a more cylindrical reciprocating internal combustion engine in boxer design according to the preamble of claim 1.

Bei Boxermotoren besteht die Möglichkeit, bei entsprechender Anord nung der Zylinder die Auslaß- bzw. Einlaßventile der sich gegenüber liegenden Zylinder mit jeweils nur einem Nocken einer gemeinsamen Nockenwelle zu steuern, das heißt die Zündfolge so zu wählen, daß die sich gegenüberliegenden Zylinder jeweils im Abstand von 360° KW (180° NW) nacheinander zünden.With boxer engines there is the possibility, with an appropriate arrangement tion of the cylinders, the exhaust or intake valves facing each other lying cylinder with only one cam of a common To control the camshaft, that is to choose the firing order so that the opposite cylinders each at a distance of 360 ° KW Ignite (180 ° NW) one after the other.

Bei herkömmlichen Ventilanordnungen wechseln nun aber die Ventile der hintereinanderliegenden Zylinder miteinander ab. Um bei einer derartigen Ventilanordnung gleiche Zylinderköpfe für die linke und rechte Motorseite zu erhalten, müßten für jedes einander gegenüber liegende Zylinderpaar, da dann nicht mehr die gleichartigen Ventile der Zylinder direkt einander gegenüberliegen, mindestens drei Nocken auf der Nockenwelle vorgesehen sein, und zwar beispielsweise zwei Einlaß- und ein Auslaßnocken. Dies führt zu einer relativ großen Baulänge der Brennkraftmaschine.With conventional valve arrangements, however, the valves now change of the cylinders one behind the other. To at one such valve arrangement same cylinder heads for the left and To get the right engine side would have to face each other lying pair of cylinders, since then no longer the same type of valves the cylinders face each other directly, at least three cams be provided on the camshaft, for example two Inlet and one outlet cam. This leads to a relatively large one Overall length of the internal combustion engine.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, ei ne Ventilanordnung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei der, obwohl beide Motorseiten gleiche Zylinderköpfe erhalten sollen, eine extrem kurze Bauweise erreicht wird.The underlying object of the invention is therefore egg ne valve arrangement for an internal combustion engine in the preamble of claim 1 to create the type, although both engine sides should receive the same cylinder heads, one extremely short design is achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht neben der Gleichheit der Zylinderköpfe beider Motorseiten in ei ner sehr geringen Baulänge des Motors. Diese wird dadurch er reicht, daß bis auf ein mittleres Zylinderpaar, das bei aus un geraden Zylinderzahlen zusammengesetzten Motorseiten auftritt, alle übrigen einander gegenüberliegenden Zylinderpaare nur jeweils zwei Nocken zur Betätigung ihrer Ventile, nämlich einen Nocken für die Einlaßventile und einen Nocken für die Auslaßventile, benötigen. Dem mittleren Zylinderpaar, dessen Ventile symmetrisch zum Motor mittelpunkt angeordnet sind, müssen dann drei Nocken, zum Beispiel also ein Auslaß- und zwei Einlaßnocken zugeordnet werden.This problem is solved according to the characteristics of the Claim 1. The main advantage of the invention is in addition to the equality of the cylinder heads of both engine sides in egg very small overall length of the motor. This makes him suffices that except for a middle pair of cylinders, which from at un even number of cylinders composite engine sides occurs, all only two opposing pairs of cylinders Cam for actuating their valves, namely a cam for the Intake valves and a cam for the exhaust valves. The middle pair of cylinders, whose valves are symmetrical to the engine three cams, for example thus one exhaust cam and two intake cams can be assigned.

Besonders wirksam bezüglich der Baulänge ist die Nockenreduzierung bei kompakter Motorbauweise, bei der die Nockenwelle und die Kurbel welle so dicht zusammenliegen, daß die Nocken - im Motorlängsschnitt gesehen - neben den Pleuelstangen angeordnet sind.The cam reduction is particularly effective with regard to the overall length with a compact engine design, in which the camshaft and the crank shaft lie so close together that the cams - in the motor longitudinal section seen - are arranged next to the connecting rods.

Diese Überlegungen bezüglich der Anordnung der Ventile auf den bei den Motorseiten lassen sich im übrigen für alle Boxermotoren mit höheren, geradzahligen Zylinderzahlen anwenden, und insbesondere auch für solche Motoren, die auf jeder Motorseite eine ungerade Zahl von Zylindern aufweisen.These considerations regarding the arrangement of the valves on the the engine sides can also be used for all boxer engines use higher, even numbered cylinders, and in particular even for those engines that have an odd on each engine side Have number of cylinders.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand von teils schematischen Darstellungen gezeigt und werden im fol genden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inEmbodiments of the invention are shown in the drawing of partially schematic representations and are shown in fol explained in more detail. The drawing shows in

Fig. 1 eine Darstellung der Nockenwelle sowie der den Ventilen der Zylinder zugeordneten Be tätigungsstößel in einer Draufsicht auf die Brennkraftmaschine für einen Sechszylinder- Boxermotor und Fig. 1 is a representation of the camshaft and the actuating tappets associated with the valves of the cylinders in a plan view of the internal combustion engine for a six-cylinder boxer engine and

Fig. 2 bis 4 in Schemabildern die Ventilanordnungen für einen Achtzylinder-, einen Zehnzy linder- und einen Vierzehnzylinder- Boxermotor gemäß der Erfindung. Fig. 2 to 4 in Scheme images linder- the valve arrangements for an eight-cylinder, a Zehnzy Vierzehnzylinder- and a piston engine according to the invention.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein Sechszylinder-Boxer motor insgesamt bezeichnet, dessen Nockenwelle 2 hier näher dar gestellt ist, während die Zylinderköpfe 3 und 4 der beiden Mo torseiten nur angedeutet sind. Die von der Kurbelwelle mit der halben Motordrehzahl angetriebenen Nockenwelle 2 ist in dem hier gezeigten Beispiel vierfach gelagert und weist demzufolge zwei Außenlager 5 und 6 sowie zwei mittlere Lager 7 und 8 auf. Auf der Nockenwelle sind Nocken 9 bis 15 angeordnet, die, soweit dies möglich ist, jeweils die einander entsprechenden Ventile der sich gegenüberliegenden Zylinder der beiden Motorseiten über Stößel 16 bis 27 betätigen. Um nun die Zahl der Nocken möglichst klein und damit die Baulänge der Brennkraftmaschine insgesamt kurz zu halten, ist die Anordnung der Ventile der beiden Motor seiten erfindungsgemäß so getroffen worden, daß sich trotz Gleichheit der beiden Zylinderköpfe der beiden Motorseiten je weils gleichartige Ventile gegenüberstehen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Ventile jeder Motorseite mit Ausnahme eines sich bei einer ungeraden Zylinderzahl auf jeder Motorseite erge benden mittleren Zylinders jeweils symmetrisch zu einer senk recht zur Motorlängsachse 28 durch die Motormitte verlaufenden Spiegelachse 29 angeordnet ist. In Fig. 1 of the drawing, 1 designates a six-cylinder boxer engine as a whole, the camshaft 2 of which is shown here in greater detail, while the cylinder heads 3 and 4 of the two engine sides are only indicated. The camshaft 2 , driven by the crankshaft at half the engine speed, is supported fourfold in the example shown here and consequently has two outer bearings 5 and 6 and two middle bearings 7 and 8 . Cams 9 to 15 are arranged on the camshaft and, as far as possible, actuate the corresponding valves of the opposing cylinders of the two engine sides via plungers 16 to 27 . In order to keep the number of cams as small as possible and thus to keep the overall length of the internal combustion engine as short as possible, the arrangement of the valves of the two engine sides has been made in accordance with the invention in such a way that, despite the equality of the two cylinder heads of the two engine sides, the same type of valves are opposed to each other. This is achieved in that the valves of each engine side, with the exception of an erge with an odd number of cylinders on each engine side, the middle cylinder is arranged symmetrically to a perpendicular to the engine longitudinal axis 28 through the engine center extending mirror axis 29 .

Bei der Ausführung nach der Fig. 1, bei der die Verhältnisse für einen Sechszylinder-Boxermotor dargestellt sind, bei dem al so der Fall einer ungeraden Zylinderzahl auf jeder Motorseite vorliegt, sind die Ventile der jeweils äußeren Zylinder (erster und dritter sowie vierter und sechster Zylinder) symmetrisch zur Spiegelachse 29 angeordnet, so daß sich jeweils gleiche Ventile dieser Zylinder direkt gegenüberliegen und diese Ventile dann durch jeweils einen einzelnen Nocken betätigt werden können. Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung sind jeweils die Aus laßventile dieser äußeren Zylinder außen angeordnet und die Ein laßventile innen. Selbstverständlich kann aber diese Anordnung auch umgekehrt gewählt werden. Jedenfalls ergibt sich bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel, daß die Auslaßven tile A1 und A4 des ersten und des diesem gegenüberliegenden vierten Zylinders von dem Nocken 9 über die Stößel 16 bzw. 22 und die Einlaßventile E1 und E4 dieser Zylinder von dem Nocken 10 über die Stößel 17 und 23 jeweils im Abstand einer halben Nockenwellenumdrehung betätigt werden.In the embodiment according to FIG. 1, in which the conditions for a six-cylinder boxer engine are shown, in which there is an odd number of cylinders on each engine side, the valves are the respective outer cylinders (first and third as well as fourth and sixth Cylinder) arranged symmetrically to the mirror axis 29 , so that the same valves of these cylinders are directly opposite each other and these valves can then be actuated by a single cam. In the embodiment shown in the drawing, the exhaust valves from these outer cylinders are arranged on the outside and the intake valves on the inside. Of course, this arrangement can also be reversed. In any case, it results in the embodiment shown in the drawing that the Auslaßven tile A 1 and A 4 of the first and the fourth cylinder opposite this from the cam 9 via the plunger 16 and 22 and the inlet valves E 1 and E 4 of these cylinders the cam 10 are actuated via the tappets 17 and 23 at intervals of half a camshaft revolution.

In gleicher Weise werden die Einlaßventile E3 und E6 sowie die Auslaßventile A3 und A6 der an dem anderen Motorende einander gegenüberliegenden dritten und sechsten Zylinder jeweils durch die gleichen Nocken 14 bzw. 15 über Stößel 20 und 26 bzw. 21 und 27 betätigt.In the same way, the intake valves E 3 and E 6 and the exhaust valves A 3 and A 6 of the third and sixth cylinders opposite each other at the other engine end are actuated by the same cams 14 and 15, respectively, via tappets 20 and 26, or 21 and 27 .

Bezüglich der beiden mittleren, einander gegenüberstehenden zweiten und fünften Zylinder ist die Anordnung der Ventile 50 getroffen, daß diese sich bezüglich des Motormittelpunktes 30, d. h. des Schnittpunktes der Spiegelachse 29 mit der Motor- bzw. Nockenwellenlängsachse 28 spiegeln. Auf diese Weise bleiben die Zylinderköpfe 3 und 4 der beiden Motorseiten gleich, es werden jedoch drei Nocken zur Betätigung der insgesamt vier Ventile dieses mittleren Zylinderpaars benötigt. Bei dem in der Zeich nung gezeigten Ausführungsbeispiel betätigt daher der Nocken 11 das Einlaßventil E2 des zweiten Zylinders über den Stößel 18 und der Nocken 13 das Einlaßventil E5 des fünften Zylinders über den Stößel 25 jeweils getrennt, während der mittlere Nocken 12 die im wesentlichen einander gegenüberstehenden Auslaßventile A2 und A5 des zweiten und fünften Zylinders über die Stößel 19 und 24 betätigt.With regard to the two middle, opposing second and fifth cylinders, the arrangement of the valves 50 is such that they are reflected with respect to the engine center 30 , ie the intersection of the mirror axis 29 with the engine or camshaft longitudinal axis 28 . In this way, the cylinder heads 3 and 4 of the two engine sides remain the same, but three cams are required to actuate the four valves of this middle pair of cylinders. In the embodiment shown in the drawing, therefore, the cam 11 actuates the inlet valve E 2 of the second cylinder via the plunger 18 and the cam 13, the inlet valve E 5 of the fifth cylinder via the plunger 25, each separately, while the middle cam 12 which essentially opposed exhaust valves A 2 and A 5 of the second and fifth cylinders actuated via the plungers 19 and 24 .

Aus den Fig. 2 bis 4 geht nun in rein schematischer Darstel lungsweise die Anordnung der Ventile für Boxermotoren mit 8, 10 oder 14 Zylindern hervor, woraus auch ersichtlich ist, daß die ses Prinzip beliebig auch für noch größere Zylinderzahlen an wendbar ist. Bei der Darstellung nach der Fig. 2, die also die Anordnung für einen Achtzylinder-Boxermotor zeigt, ergibt sich kein einzelner mittlerer Zylinder auf den Motorseiten, so daß die Ventile so angeordnet werden können, daß jeweils zwei mit einem einzigen Nocken betätigt werden. Die Ventile aller Zylin der sind dann symmetrisch zur Spiegelachse 29′ angedeutet, die wieder senkrecht auf der Motorlängsachse 28′ steht und durch die Mitte 30′ des Motors verläuft. Um eine noch größere Einheitlich keit der Motorhalbseiten zu erreichen, sind hierbei die auf je der Motorhalbseite befindlichen beiden Zylinder, d. h. also die ersten und zweiten, die dritten und vierten, die fünften und sechsten sowie die siebten und achten jeweils zu einer Gruppe zusammengefaßt und die Ventile dieser paarweise zusammengefaßten Zylinder jeweils symmetrisch zu einer durch die Gruppenmitte verlaufenden Spiegelachse angeordnet. Auf diese Weise sind für jede Zylindergruppe jeweils gleiche Ventile außen und innen vor gesehen, bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel also die Auslaßventile außen und die Einlaßventile innen. Dieses Anordnungsschema wiederholt sich auf allen Motorhalbseiten, so daß sich insbesondere bei dem in der Zeichnung gezeigten Achtzy lindermotor eine vollständige Symmetrie ergibt.From FIGS. 2 to 4 development, the arrangement of the valves for boxer engines with 8, 10 or 14 cylinders now shows in a purely schematic depicting, from which it can also be seen that the ses principle for even greater numbers of cylinders to any desired reversible. In the illustration of FIG. 2, thus showing the arrangement of an eight-cylinder horizontally opposed engine, there is no single medium cylinder gives to the engine side, so that the valves can be arranged so that in each case two actuated by a single cam. The valves of all the cylinders are then indicated symmetrically to the mirror axis 29 ', which is again perpendicular to the longitudinal axis 28 ' of the motor and runs through the center 30 'of the motor. In order to achieve an even greater uniformity of the engine half sides, the two cylinders located on each engine half side, i.e. the first and second, the third and fourth, the fifth and sixth as well as the seventh and eighth, are each combined to form a group and the Valves of these cylinders, which are combined in pairs, are each arranged symmetrically to a mirror axis running through the center of the group. In this way, the same valves are seen outside and inside for each cylinder group, in the embodiment shown in the drawing, therefore, the exhaust valves outside and the intake valves inside. This arrangement scheme is repeated on all sides of the engine, so that there is a complete symmetry especially in the eight-cylinder engine shown in the drawing.

In der Fig. 3 sind die Verhältnisse für einen Zehnzylinder- Boxermotor gezeigt. Dabei kann dieser Motor als aus dem Acht zylinder-Motor der Fig. 2 hervorgegangen gedacht werden, indem in dessen Mitte ein zusätzliches Zylinderpaar, in der Zeichnung also das aus dem dritten und achten Zylinder bestehende Paar, angeordnet ist. Die Ventile dieses mittleren Paars können, wie bereits anhand des in der Fig. 1 gezeigten Sechszylinder-Motors beschrieben wurde, dann nicht mehr symmetrisch bezüglich der Spiegelachse 29′′ angeordnet sein. Sie sind vielmehr spiegel bildlich bezüglich des Motormittelpunktes 30′′ angeordnet, wo durch wieder die beiden Einlaßventile E3 und E8 getrennt durch besondere Nocken und lediglich die beiden sich gegenüberliegen den Auslaßventile A3 und A8 durch einen einzigen Nocken betätigt werden können.In FIG. 3, the conditions for a ten-cylinder piston engine are shown. This engine can be thought of as having emerged from the eight-cylinder engine of FIG. 2 by arranging an additional pair of cylinders in the middle thereof, ie the pair consisting of the third and eighth cylinders in the drawing. The valves of this middle pair, as already described with reference to the six-cylinder engine shown in FIG. 1, can then no longer be arranged symmetrically with respect to the mirror axis 29 ''. Rather, they are mirror-image with respect to the engine center 30 '', where again through the two intake valves E 3 and E 8 separated by special cams and only the two opposite the exhaust valves A 3 and A 8 can be operated by a single cam.

Bei einem Zwölfzylinder-Motor, der bei der in der Zeichnung ge wählten Darstellung ausgelassen wurde, ergeben sich im Prinzip die gleichen Verhältnisse wie bei dem in der Fig. 2 gezeigten Achtzylinder-Motor, wobei lediglich ein weiteres Zylindergrup penpaar in der Mitte hinzugefügt wird.In a twelve-cylinder engine, which was omitted in the illustration selected in the drawing, there are in principle the same conditions as in the eight-cylinder engine shown in FIG. 2, with only a further pair of cylinder groups being added in the middle.

Die Fig. 4 schließlich zeigt die Verhältnisse bei einem Vier zehnzylinder-Motor, der aus einem Sechszylinder-Motor gemäß der Fig. 1 sowie zwei jeweils an dessen Enden vorgesehenen Vierzy linder-Motoren zusammengesetzt gedacht werden kann. Auch hier zeigt sich, daß bis auf das mittlere einzelne Zylinderpaar, hier also die einander gegenüberstehenden vierten und elften Zylin der, bei allen übrigen Zylindern jeweils Ventile gleicher Art einander direkt gegenüberstehen, so daß sie durch einen gemein samen Nocken betätigt werden können. Lediglich für das mittlere Zylinderpaar werden dann wieder drei Nocken benötigt. Diese An ordnungsweise der Ventile kann nun beliebig bei Boxermotoren mit geraden Zylinderzahlen fortgesetzt werden und ergibt in jedem Fall gleiche Zylinderkopfanordnungen auf beiden Motorseiten und damit also Fertigungsvorteile sowie eine kurze und kompakte Bau weise infolge der Verwendung überwiegend eines Nockens zur Betä tigung zweier Ventile. Fig. 4 finally shows the situation with a four ten-cylinder engine, which can be thought of composed of a six-cylinder engine according to FIG. 1 and two four-cylinder engines each provided at its ends. Here, too, it turns out that, apart from the middle individual pair of cylinders, here the fourth and eleventh cylinders facing each other, valves of the same type face each other directly in all other cylinders, so that they can be actuated by a common cam. Three cams are then only required for the middle pair of cylinders. This order of the valves can now be continued arbitrarily for boxer engines with even numbers of cylinders and in any case results in the same cylinder head arrangements on both engine sides and thus manufacturing advantages as well as a short and compact design as a result of the use of predominantly a cam for actuating two valves.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß abweichend von den in der Zeichnung gezeigten Anordnungen die Ventile auch in anderer Wei se angeordnet werden könne. So kann beispielsweise bei der Aus führung nach der Fig. 2 auch eine Anordnung der Ventile gewählt werden, bei der beispielsweise auf der jeweils linken Motorhalb seite die Auslaß- und Einlaßventile miteinander abwechseln. Die se abwechselnde Anordnung muß dann auf der rechten Motorhalbsei te ebenso erfolgen, lediglich in umgekehrter Reihenfolge, damit dann wiederum eine Symmetrie bezüglich der Spiegelachse 29′ ge geben ist.It should also be pointed out that, deviating from the arrangements shown in the drawing, the valves can also be arranged in a different manner. For example, in the embodiment according to FIG. 2, an arrangement of the valves can also be selected, in which, for example, the exhaust and intake valves alternate with one another on the left half of the engine. The se alternating arrangement must then also be done on the right engine half te, only in reverse order, so that then again there is symmetry with respect to the mirror axis 29 'ge.

Claims

1. Valve arrangement for a multi-cylinder reciprocating internal combustion engine in boxer design with a common, the valves of the two engine sides actuating camshaft, characterized in that the valves of the cylinders of each engine side except for an approximately remaining individual middle cylinder each symmetrical to a perpendicular to the engine longitudinal axis are arranged through the mirror axis ( 29 ) running in the middle of the engine, the opposing identical valves of the two engine sides being actuable by a common cam ( 9 , 10 , 12 , 14 , 15 ) of the camshaft ( 2 ) at a distance of half a camshaft revolution, and that in the presence of medium cylinders on both engine sides their valves are arranged in mirror image with respect to the engine center ( 30 ).

2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that for engines with at least four cylinders on each engine side Groups of two cylinders on each half of the engine with Ven arranged symmetrically to the respective cylinder group center Til are provided.