DE4208608C2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschi­ ne entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine ist aus der Druckschrift DE 88 13 425 U1 bekannt. Da bei dieser Brennkraft­ maschine die Zylinder der beiden Zylinderbänke axial versetzt zueinander angeordnet sind, wird dort zur Reduzierung der Länge der Brennkraftmaschine vorgeschlagen, daß die außenliegenden Nockenwellen, welche die Auslaßventile betätigen, direkt von der Kurbelwelle über erste Getriebe angetrieben werden und die innenliegenden Nockenwellen, welche die Einlaßventile betäti­ gen, über zweite Getriebe angetrieben werden, welche an ent­ gegengesetzten Enden der Nockenwellenpaare jeweils zwischen dem letzten Zylinder der betreffenden Zylinderbank und dem benach­ barten Ende der Brennkraftmaschine angeordnet sind.

Ferner ist aus der Druckschrift JP 59-70 820 A eine Hubkolben- Brennkraftmaschine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern bekannt, die eine zwischen dem zweiten und dritten Zylinder geteilte Einlaßnockenwelle aufweist, wobei jeder Teil der Ein­ laßnockenwelle mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht.

Bei den gattungsgemäßen Brennkraftmaschinen, die beispielsweise die Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2, 1-5-4-2-6-3-7-8 oder 1-3-7-2-6- 5-4-8 haben, findet eine Überschneidung der Steuerzeiten der Einlaßventile der Zylinder 1 und 4 und der Zylinder 3 und 2 der einen Zylinderbank und der Einlaßventile der Zylinder 5 und 8 und der Zylinder 6 und 7 der anderen Zylinderbank statt. Diese Überschneidung ist dergestalt, daß kurz vor Einlaßschluß des Einlaßventils des einen Zylinders das Einlaßventil des anderen Zylinders bereits geöffnet und im Bereich seiner maximalen Geschwindigkeit ist. Das schließende Einlaßventil gibt die kinetische und potentielle Energie, die vom Ventil und von der Ventilfeder beim Öffnen aufgenommen wurde, wieder als Rückdrehmoment an seinen Nocken ab, wodurch die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle kurzzeitig erhöht, die Nockenwelle also vorgedreht wird, was zur Folge hat, daß das öffnende Einlaßventil ungewollt beschleunigt wird. Dabei kann es bei zunehmender Drehzahl eintreten, daß der Stößel dieses Ventils kurzzeitig von seinem Nocken abgehoben und dann durch die Ventilfeder auf den Nocken aufgeschlagen wird, wodurch ein erhöhter Nocken- bzw. Tassenstößelverschleiß eintritt. Bei einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Einlaßventil pro Zylinder ist dieser Vorgang noch ausgeprägter. Außerdem sind die Nockenwellen erheblichen Drehschwingungen unterworfen, die bei Sekundärantrieben von den Nockenwellen-Enden, z. B. von Zündverteilern, zu Akustikproblemen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsge­ mäßen Brennkraftmaschine den Nocken- bzw. Tassenstößelver­ schleiß zu verringern.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einlaßnockenwelle jeder Zylinderbank zwischen den beiden mittleren Zylindern geteilt ist und daß jede Teilwelle für sich mit der Kurbelwelle in Antriebsverbin­ dung steht.

Bei diesem Vorschlag kann sich das von dem schließenden Einlaß­ ventil auf seinen Nocken ausgeübte Drehmoment nicht auf den Nocken des öffnenden Einlaßventils auswirken, da diese Nocken verschiedenen Teilwellen angehören, die nicht starr miteinander verbunden sind. Dabei kann die Auslaßnockenwelle und die erste Teilwelle direkt mit der Kurbelwelle und die zweite Teilwelle über die Auslaßnockenwelle mit der Kurbelwelle in Antriebsver­ bindung stehen. Alternativ ist nur die Auslaßnockenwelle jeder Zylinderbank mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung und sie treibt ihrerseits die Teilwellen unabhängig voneinander an, indem ihre Enden mit den benachbarten Enden der Teilwellen an­ triebsmäßig verbunden werden.

Nach einem zweiten Vorschlag der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei der die Einlaßnockenwelle jeder Zylinderbank am einen Ende direkt oder über die Auslaßnockenwelle mit der Kurbelwelle in An­ triebsverbindung steht, dadurch gelöst, daß am anderen, freien Ende jeder Einlaßnockenwelle ein Schwungrad angebracht ist. Durch das Schwungrad wird die vorbeschriebene Ungleichförmig­ keit der Nockenwellendrehung durch die Massenkraft und die Ven­ tilfeder des schließenden Ventils weitgehend vermieden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer V8-Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung entsprechend dem ersten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Nockenwellenantriebs der Brennkraftmaschine von Fig. 1, und

Fig. 3 ist eine Draufsicht ähnlich Fig. 1 einer V8-Brennkraft­ maschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist eine V8-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbän­ ken I und II dargestellt, die jeweils vier Zylinder 1, 2, 3, 4 bzw. 5, 6, 7, 8 enthalten. Die Zylinderbänke I und II sind in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Mit 9 ist eine Kurbelwelle bezeichnet, die vier Kurbelzapfen 10, 11, 12, 13 aufweist, von denen die Kurbelzapfen 10 und 13 in einer ersten gemeinsamen Ebene, jedoch auf verschiedenen Seiten der Drehach­ se der Kurbelwelle 9 und die Kurbelzapfen 11 und 12 in einer zweiten, zu der ersten Ebene senkrechten Ebene und auf ver­ schiedenen Seiten der Drehachse der Kurbelwelle 9 liegen. Auf jedem Kurbelzapfen sind zwei Pleuel 15, 16 nebeneinander ange­ ordnet, von denen die Pleuel 15 den nicht gezeigten Kolben der Zylinder der Zylinderbank I und die Pleuel 16 den nicht gezeig­ ten Kolben der Zylinder der Zylinderbank II zugeordnet sind. Die Zündfolge der Brennkraftmaschine ist beispielsweise 1-5-4-8-6-3-7-2.

Jedem Zylinder 1 bis 8 sind zwei nicht gezeigte Einlaßventile und zwei nicht gezeigte Auslaßventile zugeordnet, die in übli­ cher Weise im Schließsinn von Federn beaufschlagt sind. Jede Zylinderbank I, II weist eine außenliegende Auslaß-Nockenwelle 17 bzw. 18 auf mit Nocken 19 zur Betätigung der Auslaßventile. Die Auslaßnockenwellen 17, 18 tragen Zahnriemenräder 20 bzw. 21, die über einen Zahnriemen 22 von einer auf der Kurbelwelle 9 angeordneten Zahnriemenscheibe 23 angetrieben werden.

Jede Zylinderbank I und II weist außerdem eine innenliegende Einlaßnockenwelle 24 bzw. 25 auf, die zwischen den mittleren Zylindern 2, 3 bzw. 6, 7 der betreffenden Zylinderbank geteilt sind. Jede Teilwelle 24a, 24b bzw. 25a, 25b geht über ein eige­ nes Getriebe 26 mit der zugehörigen Auslaßnockenwelle 17 bzw. 18 in Antriebsverbindung. Jedes dieser Getriebe 26 besteht im Ausführungsbeispiel aus auf den Auslaßnockenwellen 17, 18 ange­ ordneten Kettenrädern 27 und auf den Teilwellen 24a, 24b bzw. 25a, 25b angeordneten Kettenrädern 28, die jeweils durch eine Kette 29 miteinander verbunden sind. Jede Teilwelle weist für jeden zugeordneten Zylinder zwei Nocken 30 zur Betätigung der beiden Einlaßventile auf.

Wie eingangs erwähnt, findet bei dieser Brennkraftmaschine eine Überschneidung der Steuerzeiten der Einlaßventile der Zylinder 1 und 4 und der Zylinder 3 und 2 der Zylinderbank I und der Einlaßventile der Zylinder 5 und 8 und 6 und 7 der Zylinderbank II statt. Durch die Aufteilung der Einlaßnockenwellen in zwei für sich angetriebene Teilwellen wird vermieden, daß die durch die Federkraft und die Massenkraft der schließenden Einlaßven­ tile bewirkte Beschleunigung der zugehörigen Nocken sich auf die Nocken der öffnenden Einlaßventile direkt auswirkt. Für die Zylinderbank I bedeutet das also, daß die schließenden Einlaß­ ventile des Zylinders 1 die öffnenden Einlaßventile des Zylin­ ders 4 und die schließenden Einlaßventile des Zylinders 3 die öffnenden Einlaßventile des Zylinders 2 nicht beeinflussen. Für die Zylinderbank II sind es die Einlaßventile der Zylinder 5 und 8 bzw. 6 und 7.

Wesentlich ist also, daß die Teilwellen 24a, 24b bzw. 25a, 25b für sich mit der Kurbelwelle 9 in Antriebsverbindung stehen. Dies kann natürlich auch dadurch erreicht werden, daß die Teil­ wellen 24a und 25a direkt von der Kurbelwelle 9 angetrieben werden, wie dies grundsätzlich beispielsweise aus der DE 33 47 638 C2 bekannt ist, und nur die Teilwellen 24b und 25b über die zugehörigen Auslaßnockenwellen 17, 18 von der Kurbelwelle 9 anzutreiben.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind für gleiche oder gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Einlaß­ nockenwellen 24, 25 der Zylinderbänke I und II nicht geteilt, sondern sie stehen am einen Ende in üblicher Weise z. B. über ein Kettengetriebe 31 mit der zugehörigen Auslaßnockenwelle 17 bzw. 18 in Antriebsverbindung, während am anderen, freien Ende ein Schwungrad 32 angebracht ist. Durch die Schwungräder 32 wird eine Ungleichförmigkeit der Nockenwellendrehung durch die Ventilfedern und die Massenkraft der schließenden Einlaßventile weitgehend vermieden, so daß ein Abheben der Ventilstößel der öffnenden Einlaßventile von ihren Nocken und ein nachfolgendes hartes Aufsetzen nicht zu befürchten ist. Abweichend von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die Einlaßnocken­ wellen 24, 25, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, auch direkt, also nicht über die Auslaßnockenwellen, von der Kurbel­ welle 9 angetrieben werden.

Claims (4)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig im Winkel von 90° angeordneten Zylinderbänken (I, II) und einer Kurbelwelle (9) mit vier Kurbelzapfen (10, 11, 12, 13) in zwei Ebenen, wobei jede Zylinderbank (I, II) vier Zylinder (1 bis 4 bzw. 5 bis 8) mit mindestens einem Einlaß- und einem Auslaßventil und eine Einlaß- und eine Auslaßnockenwelle (24, 25 bzw. 17, 18) aufweist, die von der Kurbelwelle (9) angetrieben werden, und hintereinander zündende Zylinder einer Zylinderbank auf verschiedenen Seiten der Mitte dieser Zylinderbank liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßnockenwelle (24, 25) jeder Zylinderbank zwi­ schen den beiden mittleren Zylindern (2, 3 bzw. 6, 7) ge­ teilt ist und daß jede Teilwelle (24a, 24b bzw. 25a, 25b) für sich mit der Kurbelwelle (9) in Antriebsverbindung steht.

2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auslaßnockenwelle (17, 18) und die erste Teilwelle (24a, 25a) direkt mit der Kurbelwelle (9) und die zweite Teilwelle (24b, 25b) über die Auslaßnocken­ welle (17, 18) mit der Kurbelwelle (9) in Antriebsverbin­ dung stehen bzw. steht.

3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nur die Auslaßnockenwelle (17, 18) jeder Zylinderbank (I, II) mit der Kurbelwelle (9) in Antriebsver­ bindung steht und daß ihre Enden mit den benachbarten Enden der Teilwellen (24a, 24b bzw. 25a, 25b) antriebsmäßig ver­ bunden sind.

4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, wobei die Einlaßnockenwelle (24, 25) jeder Zylin­ derbank (I, II) am einen Ende direkt oder über die Auslaß­ nockenwelle (17 bzw. 18) mit der Kurbelwelle (9) in An­ triebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß am ande­ ren, freien Ende jeder Einlaßnockenwelle (24, 25) ein Schwungrad (32) angebracht ist.