DE4025927A1

DE4025927A1 - Baureihe von hubkolben-brennkraftmaschinen in v-bauweise

Info

Publication number: DE4025927A1
Application number: DE19904025927
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Prof Dip Koerner
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-02-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baureihe von Hubkolben- Brennkraftmaschinen in V-Bauweise gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Baureihe ist aus dem Prospekt der Anmelderin "Die neuen Mercedes-Benz Nutzfahrzeugmotoren OM 441, OM 441 LA, OM 442, OM 442 A, OM 442 LA" vom Januar 1990 bekannt. Bei die ser bekannten Baureihe werden für die Brennkraftmaschinen mit unterschiedlichen Zylinderzahlen Kurbelgehäuse und Zylinder kopfgehäuse mit gleichen Zylinderabständen verwendet, was hin sichtlich deren Herstellung und Bearbeitung Vorteile bietet. Jedoch ergibt sich bei den Brennkraftmaschinen mit sechs Zy lindern wegen der Anordnung einer Zwischenwange zwischen den Pleuellagern einer Kröpfung der Kurbelwelle, die sich aus der wegen der Erzielung eines gleichmäßigen Zündabstands notwen digen Verdrehung der beiden zugehörigen Hubzapfen zueinander ergibt, eine erhebliche Außermittigkeit der Belastung der Pleuellager durch die Pleuelstangen, wodurch die Belastbarkeit dieser Lager stark vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Baureihe der eingangs genannten Art die Belastung der Pleuellager der Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern zu verbessern, ohne die genannten, durch die baureihenartige Auslegung der Brennkraft maschinen mit unterschiedlichen Zylinderzahlen erreichbaren Vorteile aufzugeben.

Die Aufgabe ist bei einer Baureihe der im Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Baureihe sind für alle Brennkraftmaschinen dieser Baureihe die Zylinderabstände in nerhalb einer Zylinderreihe und die Zylinderversätze der beiden Zylinderreihen weiterhin zueinander gleich. Die Außermittigkeit der Pleuellagerbelastung durch die Pleuelstangen bei den Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern ist erheblich vermin dert bis im Extremfall zur völligen Aufhebung der Außermittig keit. Die dagegen auftretende Außermittigkeit der Pleuellager belastung bei den Brennkraftmaschinen mit höherer Zylinderzahl als sechs ist von geringerer Bedeutung, insbesondere da wegen des Fehlens der Zwischenwange und der damit verbundenen breiteren Ausführung der Pleuellager diese von vornherein eine höhere Last aufnehmen und ein bei einer außermittigen Belastung auftretendes Lastmoment auf einer breiteren Basis abstützen können.

Die Ausgestaltung der Baureihe gemäß dem Patentanspruch 2 stellt eine für alle Brennkraftmaschinen der unterschiedlichen Zylinderzahlen günstige Auslegung dar, bei der eine vergleich bare Belastbarkeit aller Pleuellager erreichbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier beispielhaft dargestellten Hubkolben-Brennkraftmaschinen einer Baureihe nä her erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Hubkolben-Brennkraftmaschine in V-Bauweise mit sechs Zylindern in einem Teilquerschnitt,

Fig. 2 die Brennkraftmaschine der Fig. 1 in einem Teil längsschnitt und

Fig. 3 eine Brennkraftmaschine mit acht Zylindern in einem Teillängsschnitt ähnlich der Fig. 2.

Die einer Baureihe zugehörigen Hubkolben-Brennkraftmaschinen sind in V-Bauweise ausgeführt mit einem Gabelwinkel von 90° zwischen ihren beiden Zylinderreihen 1 und 2, die in Längs richtung der Brennkraftmaschinen einen Versatz zueinander auf weisen. Je einem Zylinder 3, 4 mit den Zylinderachsen 5, 6 jeder Zylinderreihe 1, 2 ist eine Pleuelstange 7, 8 zugeordnet, die auf eine gemeinsame Kröpfung 9 einer Kurbelwelle 10 wirken. Bei der Brennkraftmaschine mit acht Zylindern besteht die Kröpfung 9, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, aus einem einzigen Hubzapfen 11, auf dem die beiden Pleuelstangen 7, 8, zueinander seitliche Anlaufflächen 12 bildend, in zwei Pleuellagern 13, 14 gelagert sind. Bei einer solchen Brennkraftmaschine läßt sich eine gleichmäßige Zündfolge mit einem Zündabstand von 90° Kurbel winkel verwirklichen.

Dagegen läßt sich bei einer entsprechenden Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern eine gleichmäßige Zündfolge mit einem Zündabstand von 120° Kurbelwinkel nur dadurch verwirklichen, daß die beiden Hubzapfen 15, 16 einer Kröpfung 9 der Kurbelwelle 10 um 30° zueinander verdreht sind, wobei zur besseren seit lichen Führung der Pleuelstangen 7, 8 und der Möglichkeit einer Radienhärtung zur Festigkeitssteigerung zwischen den Hubzapfen 15, 16 eine nichttragende Zwischenwange 17 angeordnet ist, die Anlaufflächen 18, 19 für die Pleuelstangen 7, 8 bildet. Dadurch ergibt sich ein Versatz der Mitten 20, 21 der zugehörigen Pleu ellager 22, 23 gegenüber den zugehörigen Zylinderachsen 5, 6 von der Zwischenwange 17 weg, so daß diese Pleuellager 22, 23 durch die Pleuelstangen 7, 8 außermittig belastet werden. Dieser Ver satz beträgt, da auch die Übergangsradien 27, 28 von den Hub zapfen 15, 16 zu der Zwischenwange 17 nicht als Lagerfläche ge nutzt werden können, etwa der Hälfte der Breite der Zwischen wange 17. Um diese außermittige Belastung der Pleuellager 22, 23 zu verringern, ist der Versatz a zwischen den beiden Zylinder reihen 1, 2 derart vergrößert, daß die jeweiligen Zylinderachsen 5, 6 zu den Mitten 20, 21 der zugehörigen Pleuellager 22, 23 hin soweit verschoben ist, daß der Versatz b zwischen diesen etwa auf die Hälfte verringert ist. Dadurch wird die durch die Au ßermittigkeit der auf die Pleuellager 22, 23 einwirkenden Lasten Belastung dieser Pleuellager 22, 23 erheblich vermindert, so daß sich deren Lebensdauer verlängert und/oder ihre mögliche Bela stung, beispielsweise durch eins Aufladung bei der Verbren nungsluftzufuhr, erhöht werden kann.

Um den Zylinderabstand innerhalb einer Zylinderreihe 1, 2 für alle Brennkraftmaschinen der Baureihe gleich zu halten, ergibt sich für die Brennkraftmaschinen mit einer höheren Anzahl an Zylindern als sechs, also mit acht, zehn oder zwölf Zylindern, bei denen eine Zwischenwange nicht vorhanden ist, ein Versatz c der Zylinderachsen 5, 6 gegenüber den Pleuellagermitten 24, 25 von der Mitte 26 des Hubzapfens 11 weg. Durch diesen Versatz c wirkt zwar die Pleuelstangenlast außermittig auf die Pleuella ger 13, 14 ein, jedoch ist dieser Nachteil gegenüber den darge stellten erzielbaren Vorteilen von untergeordneter Bedeutung, insbesondere da wegen der größeren Pleuellagerbreite infolge des Fehlens einer Zwischenwange eine größere Lagerfläche sowie eine größere Abstützbreite für das auftretende Lastmoment zur Verfügung stehen.

Claims

1. Baureihe von Hubkolben-Brennkraftmaschinen in V-Bauweise mit einem Gabelwinkel von 90° zwischen den beiden in Achsrichtung der Brennkraftmaschine zueinander einen Zylinderversatz auf weisenden Zylinderreihen mit sechs und einer höheren geraden Anzahl an Zylindern, wobei die Pleuelstangen je eines Zylinders jeder Zylinderreihe auf eine gemeinsame Kröpfung einer Kurbel walle wirken, die bei den Brennkraftmaschinen mit mehr als sechs Zylindern einen für die beiden zueinander Anlaufflächen bildenden Pleuelstangen einzigen gemeinsamen Hubzapfen mit zwei Pleuellagern bildet, während bei den Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern die Kröpfung zwei um einen Winkel von 30° zu einander gedrehte Hubzapfen mit je einem Pleuellager umfaßt, zwischen denen eine nichttragende, Anlaufflächen für die Fleu elstangen bildende Zwischenwange angeordnet ist, und bei denen ein Versatz der Pleuellagermitten gegenüber den zugehorigen Zylinderachsen in Längsrichtung der Brennkraftmaschine von der Zwischenwange weg vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderversatz (a) der beiden Zylinderreihen (1, 2) derart vergrößert ist, daß für alle Brennkraftmaschinen der Baureihe ein Versatz (b oder c) der Mitten (20, 21 bzw. 24, 25) der Pleuellager (22, 23 bzw. 13, 14) gegenüber den zugehörigen Zylinderachsen (5, 6) vorhanden ist, und zwar bei den Brenn kraftmaschinen mit sechs Zylindern von der Zwischenwange (17) weg und bei den Brennkraftmaschinen mit mehr ale sechs Zylin dern zu der Mitte (26) des Hubzapfen (11) hin.

2. Baureihe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den verschiedenen Brennkraftmaschinen die Beträge des Versatzes (b oder c) der Pleuellagermitten (20, 21 bzw. 24, 25) gegenüber den Zylinderachsen (5, 6) etwa gleich groß sind.