DE4033991A1 - Mehrzylinder-boxermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrzylinder-Boxermotor, ins­ besondere ein Gasleitblech für den Mehrzylinder-Boxermotor zur Verbesserung des Gasstroms, der beim Betrieb der Maschine in einem Kurbelgehäuse erzeugt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß es in Anbetracht eines aus­ geglichenen Maschinenbetriebs besser ist, einen Mehrzylin­ der-Boxermotor zu verwenden, bei dem die in den jeweiligen Zylindern vorgesehenen, einander gegenüberliegenden Kolben symmetrisch betrieben werden, um den sogenannten Boxerbe­ trieb durchzuführen.

Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit Boxeranordnung der Kolben wird, wenn die einander gegenüberstehenden Kolben von ihren oberen Totpunkten (OT) zu den unteren Totpunkten (UT) bewegt werden, in einem Raum zwischen gegenüberste­ henden Kolben im Kurbelgehäuse der Maschine verbleibendes Gas verdichtet und in Richtung eines Bereichs mit niedrigem Gasdruck im Kurbelgehäuse geblasen. Dieser Gasblasdruck ist im Niedrigdrehzahlbetrieb der Maschine oder bei gleichblei­ bender Maschinendrehzahl niedrig. In dieser Betriebsart beeinträchtigt der Gasblasdruck die Oberfläche von in einer Ölwanne befindlichem Schmieröl kaum. Bei Hochdrehzahlbe­ trieb der Maschine kann jedoch das Schmieröl durch den Gasblasdruck nach oben und hinten in der Maschine gedrückt werden. Dies führt zu einem Anstieg des Pegels des im hin­ teren Teil der Ölwanne befindlichen Schmieröls sowie zu einer Erhöhung der Schmieröltemperatur, der Teil des Schmieröls mit höherem Pegel wird durch Kurbelgewichte ver­ spritzt, und die Temperatur des Schmieröls wird erhöht. Außerdem kann das Schmieröl so stark aufgewühlt werden, daß Luftblasen im Schmieröl, das anschließend in ein Sieb ge­ saugt wird, entstehen, was zu einer Verminderung des Schmieröldrucks bzw. einer Verschlechterung der Maschinen­ leistung führt.

Zur Beseitigung dieser Nachteile oder Probleme ist z. B. in der offengelegten JP-Gm-Veröffentlichung 63-1 02 916 eine Technik beschrieben, bei der zwischen in der Ölwanne be­ findlichem Schmieröl und dem Kurbelgehäuse ein Gasleitblech angeordnet ist, um den Gasblasdruck mittels des Gasleit­ blechs abzuleiten. Wenn dabei jedoch die Abstromseite des Kurbelgehäuses durch das Gasleitblech vollständig abge­ sperrt ist, erhöht sich der Gasdruck im Kurbelgehäuse. Insbesondere bei Hochdrehzahlbetrieb der Maschine kann der Gasdruck nicht entweichen, wodurch sogenannte Pumpverluste entstehen, die in einer Verschlechterung der Ausgangslei­ stung der Maschine resultieren.

Als Gegenmaßnahme zur Vermeidung dieses Nachteils wird in Betracht gezogen, das Gasleitblech so anzuordnen, daß es nur einen Teil des zur Schmieröloberfläche geblasenen Gases blockiert. In diesem Fall wird jedoch der Gasblasdruck teilweise erhöht, und ein gleichmäßiger Gasstrom kann nicht erwartet werden. Auch bei dieser Gegenmaßnahme werden also die oben angesprochenen Probleme nicht vollständig gelöst.

Aufgabe der Erfindung ist die praktisch vollständige Be­ seitigung der beim obenbeschriebenen Stand der Technik auftretenden Mängel und Nachteile und die Bereitstellung eines Mehrzylinder-Boxermotors mit einem verbesserten Gas­ leitblech, das die Erzeugung von Pumpverlusten auch im Hochdrehzahlbetrieb der Maschine verhindern und die Wellen­ bildung von in einer Ölwanne befindlichem Schmieröl erheb­ lich vermindern kann, wodurch in wirksamer Weise Leistungs­ verluste der Maschine, ein Absinken des Öldrucks und ein Anstieg der Schmieröltemperatur vermieden werden können.

Diese Aufgabe kann gemäß der Erfindung gelöst werden durch einen Mehrzylinder-Boxermotor mit einem Zylinderblock, der zwei gegenüberstehende Reihen von Zylindern aufweist, in denen sich Kolben zum unteren Totpunkt bewegen, umfassend ein zwischen den beiden Reihen des Zylinderblocks definier­ tes Kurbelgehäuse mit einem oberen Raum, eine unter dem Kurbelgehäuse angeordnete Ölwanne, in der sich Schmieröl befindet, und ein Gasleitblech, das zwischen einem unteren Teil des Kurbelgehäuses und dem in der Ölwanne befindlichen Schmieröl an einer Stelle angeordnet ist, an der ein Gas aus dem oberen Raum abwärtsströmt, wobei das Gasleitblech eine an einem Endteil gebildete Öffnung gegenüber einem Zylinder aufweist, der im Kurbelgehäuse befindliches Gas in den oberen Raum drückt.

Wenn bei dem Mehrzylinder-Boxermotor mit dem obenbeschrie­ benen verbesserten Gasleitblech nach der Erfindung die un­ teren Totpunkte von beidseitig in den Zylindern angeordne­ ten Kolben wechselweise von einem Zylinder zum nächsten bewegt werden, wird Gas zwangsweise aus dem oberen Raum des Kurbelgehäuses zu einem weiteren Zylinder bewegt. Das Gas strömt dann im Kurbelgehäuse abwärts und weiter in Richtung zu dem vorgenannten einen Zylinder, wobei es von dem Gas­ leitblech geleitet wird, das zwischen dem unteren Teil des Kurbelgehäuses und dem in der Ölwanne befindlichen Schmier­ öl angeordnet ist. Danach wird das Gas aufgrund der Gas­ druckdifferenz durch die im Endabschnitt des Gasleitblechs gebildete Öffnung, die an dem vorgenannten einen Zylinder mündet, abgeführt, so daß ein wirksamer Gasdruckkreislauf ausgebildet ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels eines Sechszylinder-Boxermo­ tors;

Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Kurbelgehäuses der Maschine von Fig. 1, von der Unterseite gesehen;

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Zylinderblocks mit einem Gasleitblech der Maschine nach Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Maschine, aus der die Ölwanne ausgebaut ist;

Fig. 5A bis 5C den Verbrennungstakt einer typischen Sechs­ zylinder-Brennkraftmaschine; und

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines konven­ tionellen Sechszylinder-Boxermotors.

Nach den Fig. 5 und 6 umfaßt eine Brennkraftmaschine 1 von der Vorderseite der Maschine gesehen eine rechte Reihe mit drei Zylindern #1, #3, #5 und eine linke Reihe mit drei Zylindern #2, #4, #6, wobei die Zündfolge #1-#6-#3-#2-#5-#4 ist.

Während dieses Zündbetriebs finden folgende Vorgänge statt:

• a) Wenn die Kolben in den Zylindern ( #6/#5) vom OT zum UT bewegt werden, wird das zwischen diesen gegenüberstehenden Kolben komprimierte Gas durch die Druckdifferenz nach außen in einen oberen Raum eines Kurbelgehäuses 2 in der Maschine 1 geschoben (Fig. 5A);
• b) wenn dann die Kolben in den Zylindern (#4/#3) zum UT bewegt werden, wird das in den oberen Raum des Kurbelgehäuses 2 gedrückte Gas in Richtung zum vorderen Teil der Maschine 1 geschoben (Fig. 5B); und
• c) im nächsten Schritt, wenn die Kolben in den Zylindern ( #2/#1) zum UT bewegt werden, wird das in den oberen Raum im Kurbelgehäuse 2 geschobene Gas vom vorderen Teil der Maschine 1 in Richtung einer Ölwanne 3 geblasen (Fig. 5C).

Während dieses oben beschriebenen Betriebs der Sechszylin­ dermaschine ist im Niedrigdrehzahlbetrieb oder im stabilen Drehzahlbetrieb der Maschine der Gasblasdruck niedrig. Während dieses Betriebs hat der Gasblasdruck auf den Spie­ gel des in der Ölwanne 3 vorhandenen Schmieröls kaum Ein­ fluß. Im Hochdrehzahlbetrieb der Maschine jedoch kann das Schmieröl durch den Gasblasdruck nach oben und hinten in der Maschine 1 gedrückt werden. Das hat zur Folge, daß der Pegel des im hinteren Teil der Ölwanne 3 befindlichen Schmieröls steigt und die Gefahr besteht, daß die Kurbel­ gewichte für die Zylinder #5 und #6 den Teil des Schmieröls mit erhöhtem Pegel verspritzen, was zu einer Temperatur­ erhöhung des Schmieröls führt. Ferner kann der Ölspiegel aufgewühlt werden, und Luftblasen können in dem in ein Sieb angesaugten Schmieröl entstehen, was zu einer Verminderung des Schmieröldrucks bzw. einer Verschlechterung der Maschi­ nenleistung führt.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sieht der Stand der Tech­ nik, wie bereits beschrieben, die Möglichkeit vor, ein Gasleitblech zwischen in der Ölwanne befindlichem Schmieröl und dem Kurbelgehäuse vorzusehen, aber diese Lösung ist mit den bereits erläuterten Problemen behaftet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 wird die erfindungsgemäße Lösung der beim Stand der Technik auftretenden Probleme bzw. Nachteile erläutert, dabei ist ein Mehrzylinder-Boxer­ motor insgesamt mit 11 bezeichnet und ist eine Sechszylin­ der-Brennkraftmaschine.

Die Maschine 11 hat einen Zylinderblock 12, der in zwei beidseitig angeordneten Reihen oder Bänke LH und RH aufgeteilt ist, wobei an einem mittleren Teil zwischen diesen Reihen LH und RH ein Kurbelgehäuse 13 gebildet ist (Fig. 4).

In dem Kurbelgehäuse 13 ist eine Vielzahl (im vorliegenden Fall sieben) von Lagerteilen 14 angeordnet, die von den beiden auf zwei Seiten befindlichen Reihen des Zylinder­ blocks 12 ausgehen. Zwischen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle 15 (Fig. 5) und an beiden Enden der Kurbelwelle 15 gebil­ dete Kurbelwellenzapfen sind über Lager von den Lagerteilen 14 abgestützt. Mit den Kurbelzapfen sind Kolben 16 (Fig. 4) verbunden, die so angeordnet sind, daß sie in den jeweili­ gen Zylindern #1-#6, die wechselweise in den beidseitig angeordneten Reihen LH und RH vorgesehen sind, bewegbar sind (Fig. 4). Im oberen Teil des Kurbelgehäuses 13 ist ein oberer Raum 17 gebildet, der die oberen Teile der Lager­ teile 14 durchdringt.

Die Zündung der jeweiligen Zylinder findet in der Reihen­ folge #1-#6-#3-#2-#5-#4 statt.

Ein erstes Lagerteil 14 zwischen den Zylindern #1 und #2 verläuft etwas nach unten. Eine Kühlwasserleitung 18 (Fig. 3), die mit einem in den Reihen LH und RH des Zylinder­ blocks 12 gebildeten Kühlwassermantel (nicht gezeigt) in Verbindung steht, ist in einen Endabschnitt 14a des vorge­ nannten ersten Lagerteils 14 gebohrt. Zwischen den jeweiligen Lagerteilen 14 sind Zwischenräume definiert, und der ver­ längerte Endabschnitt 14a des ersten Lagerteils 14 ist um den Betrag erweitert, der der Breite der darin gebildeten Kühlwasserleitung 18 entspricht. Infolgedessen sind die Zwischenräume zwischen dem Lagerteil 14, in dem die Kühl­ wasserleitung 18 gebildet ist, und den an das erste Lager­ teil angrenzenden Lagerteilen schmal.

Nach Fig. 1 ist eine Ölwanne 19 unter dem Kurbelgehäuse 13 angeordnet, und ein Gasleitblech 20, das beispielsweise durch Ziehen eines Stahlblechs geformt ist, ist zwischen in der Ölwanne 19 befindlichem Schmieröl und der unteren Posi­ tion des Kurbelgehäuses 13 angeordnet. Das Gasleitblech 20 ist so angeordnet, daß es den unteren Teil des Kurbelge­ häuses 13, der der Lage der Zylinder #1-#4 entspricht, ge­ genüber der Vorderseite der Maschine 11 abschließt.

Wie Fig. 2 zeigt, hat das Gasleitblech 20 Ölrücklauföff­ nungen 20a auf einer Seite, und an den oberen Enden auf beiden Seiten des Gasleitblechs 20 sind hakenförmige Teile 20b gebildet. Die hakenförmigen Teile 20b liegen an den unteren Enden der jeweiligen Lagerteile 14 an und sind daran z. B. mit Schrauben (nicht gezeigt) befestigt. Das Gasleitblech 20 weist ferner eine Leitfläche 20c auf, die an seinem vorderen Teil gebildet ist, und hat außerdem eine Öffnung 20d an seinem hinteren Teil.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt.

Wenn die Maschine angelassen wird, werden die Zylinder #1-#6 in der Reihenfolge #1-#6-#3-#2-#5-#4 gezündet.

Dabei werden die Zylinder #6 oder #5 zuerst gezündet, und der im Zylinder befindliche Kolben 16 wird zurückgezogen, d. h. nach rückwärts bewegt, um das Gas im Kurbelgehäuse 13 zu verdichten. Das Gas wird aufgrund der Druckdifferenz infolge des Verdichtungshubs der Kolben 16 zwangsweise zum oberen Raum 17 des Kurbelgehäuses 13 bewegt.

Im nächsten Schritt wird der Zylinder #3 oder #4 gezündet, und die in diesen Zylindern befindlichen Kolben 16 werden zurückgezogen, so daß das Gas im Raum 17 des Kurbelgehäuses 13 zwangsweise zum vorderen Teil der Maschine 11 geschoben wird.

Wenn danach der Zylinder #2 oder #1 gezündet wird, wird der im Zylinder befindliche Kolben 16 zurückgzogen und ver­ dichtet das im Raum 17 des Kurbelgehäuses 13 strömende Gas. Das verdichtete Gas strömt abwärts in Richtung der Ölwanne 19 durch einen Zwischenraum zwischen einem der Lagerteile 14 zwischen den Zylindern #1 und #2 und einem weiteren Lagerteil 14 an der Vorderseite der Maschine 11. Während des Strömens des verdichteten Gases wird die Strömungsge­ schwindigkeit des Gases zu dem Zeitpunkt erhöht, zu dem es den Raum passiert, der durch den erweiterten Teil verengt ist, der an den verlängerten Endabschnitt 14a des einen bestimmten Lagerteils 14 angeformt ist. Das mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit strömende Gas wird dann auf das Gasleitblech 20, das den unteren Teil des Kurbelgehäuses 13 abschließt, geblasen.

Das Druckgas strömt dann entlang der Leitfläche 20c zum vorderen Teil des Gasleitblechs 20 und tritt durch die Öff­ nung 20d am nahen Endteil des Gasleitblechs 20 aus. Ein Teil des aus der Öffnung 20d austretenden Gases wird zwangsweise zum oberen Raum 17 im Kurbelgehäuse 13 von der Rückseite der Maschine 11 her bewegt, und ein weiterer Teil des austretenden Gases wird wiederum gegen den Spiegel des in der Ölwanne 19 befindlichen Schmieröls geblasen.

Wie oben beschrieben, kann das Druckgas somit gleichmäßig im Kurbelgehäuse 13 zirkulieren, wodurch sogenannte Pump­ verluste im Hochdrehzahlbetrieb der Maschine erheblich verringert werden.

Ferner strömt das aus dem Kurbelgehäuse 13 gedrückte Gas nach hinten entlang der Leitfläche 20c des Gasleitblechs 20, so daß der Spiegel des Schmieröls nicht nach oben ge­ drückt wird, wodurch ein Aufwühlen des Schmierölspiegels und ein Anstieg der Schmieröltemperatur vermieden werden.

Ferner wird dadurch, daß das aus der Öffnung 20d austre­ tende Gas auf den Spiegel des Schmieröls in der Ölwanne geblasen wird, die relative Neigung des Schmierölspiegels effektiv korrigiert, die sich einstellt, wenn die Maschine 11 an der Vorderseite des Fahrzeugs aufgehängt ist.

Selbstverständlich sind die verschiedensten Abwandlungen und Modifikationen gegenüber der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele möglich. Beispiels­ weise ist die Erfindung ohne weiteres bei einem Vierzy­ linder-Boxermotor oder einem Motor mit mehr als acht Zy­ lindern anwendbar.

Claims (4)

1. Mehrzylinder-Boxermotor mit einem Zylinderblock, der zwei gegenüberstehende Reihen von Zylindern aufweist, in denen sich Kolben zum unteren Totpunkt bewegen, gekennzeichnet durch
ein zwischen den beiden Reihen des Zylinderblocks (12) definiertes Kurbelgehäuse (13) mit einem oberen Raum (17);
eine unter dem Kurbelgehäuse (13) angeordnete Ölwanne (19), in der sich Schmieröl befindet; und
ein Glasleitblech (20), das zwischen einem unteren Teil des Kurbelgehäuses (13) und dem in der Ölwanne (19) befind­ lichen Schmieröl an einer Stelle angeordnet ist, an der ein Gas aus dem oberen Raum (17) abwärtsströmt, wobei das Gas­ leitblech (20) eine an einem Endteil gebildete Öffnung (20d) gegenüber einem Zylinder aufweist, der im Kurbelge­ häuse befindliche Gas in den oberen Raum (17) drückt.

2. Mehrzylinder-Boxermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasleitblech (20) ein durch Ziehen eines Stahl­ blechs gebildetes Leitblech ist.

3. Mehrzylinder-Boxermotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasleitblech einen Seitenteil hat, an dem eine Öldrücklauföffnung (20a) gebildet ist.

4. Mehrzylinder-Boxermotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasleitblech eine Gasleitfläche (20c) an einem der Öffnung (20d) entgegengesetzten Teil des Gasleitblechs hat.