DE4402907C2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderreihen entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine with two V-shaped rows of cylinders according to the upper Concept of claim 1.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine dieser Art (DE 39 ­ 01 721 C2) ist die Drehwinkel-Verstelleinrichtung auf einer Einlaßnockenwelle angeordnet und ihr Antriebselement sowie die Auslaßnockenwellen werden von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen angetrieben. Die Einlaßnockenwelle, auf welcher die Drehwinkelverstelleinrichtung angeordnet ist, ist direkt mit dem Abtriebselement der Drehwinkelverstelleinrichtung verbunden, während die zweite Einlaßnockenwelle mit diesem Abtriebselement durch einen weiteren Zahnriemen in An­ triebsverbindung steht. Da bei Viertakt-Brennkraftmaschinen die Drehzahl der Nockenwellen der halben Drehzahl der Kur­ belwelle entsprechen muß, haben die von der Kurbelwelle an­ getriebenen Nockenwellenräder einen verhältnismäßig großen Durchmesser. Bei der bekannten Brennkraftmaschine muß somit das Antriebselement der auf der einen Einlaßnockenwelle an­ geordneten Drehwinkel-Verstelleinrichtung ein Ketten- oder Zahnriemenrad aufweisen, dessen Durchmesser genauso groß ist wie der Durchmesser der auf den Auslaßnockenwellen ange­ ordneten Ketten- oder Zahnriemenräder. Die Ketten- oder Zahnriemenräder auf den innenliegenden Einlaßnockenwellen bestimmen somit die Bauhöhe der Brennkraftmaschine und damit beim Einbau einer derartigen Brennkraftmaschine in den Mo­ torraum eines Personenkraftwagens die Lage der Motorhaube.In a known internal combustion engine of this type (DE 39 01 721 C2) is the angle of rotation adjustment device on one Inlet camshaft arranged and their drive element as well the exhaust camshafts are from the crankshaft via a Timing belt driven. The intake camshaft on which the rotation angle adjustment device is arranged is direct with the output element of the rotation angle adjustment device connected while the second intake camshaft is connected to this Output element by another toothed belt in An drive connection is established. As with four-stroke internal combustion engines the speed of the camshafts half the speed of the cure Belwelle must correspond to that of the crankshaft driven camshaft sprockets a relatively large Diameter. In the known internal combustion engine must therefore the drive element on the one intake camshaft orderly angle adjustment a chain or Have toothed belt wheel, the diameter of which is the same size like the diameter of the on the exhaust camshafts arranged chain or toothed belt wheels. The chain or Toothed belt wheels on the internal intake camshafts thus determine the overall height of the internal combustion engine and thus when installing such an internal combustion engine in the Mo the position of the bonnet of a passenger car.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die von dem Durch­ messer der Antriebsräder der Einlaßnockenwellen bestimmte Bauhöhe reduziert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkma­ le gelöst.The object of the invention is to provide an internal combustion engine Generic type to create, in which the by the  Knife of the drive wheels of the intake camshafts determined Height is reduced. This object is achieved according to the invention by the feature specified in the characterizing part of claim 1 le solved.

Da bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag das Antriebselement der Drehwinkel-Verstelleinrichtung mit einer der Auslaß­ nockenwellen drehfest verbunden ist, können die auf den Ein­ laßnockenwellen sitzenden Antriebsräder einen wesentlich kleineren Durchmesser erhalten, der demjenigen des mit dem Abtriebselement der Drehwinkelverstelleinrichtung ver­ bundenen Ketten- oder Zahnriemenrades entsprechen muß, welcher wiederum erheblich kleiner sein kann als der Durchmesser der auf den Auslaßnockenwellen sitzenden Antriebsräder. Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht somit eine erhebliche Reduzierung der Bauhöhe der Brennkraftmaschine, die, wie vorher ausgeführt, von dem Durchmesser der auf den Einlaßnockenwellen sitzenden An­ triebsrädern bestimmt ist.Since in the proposal according to the invention the drive element the angle of rotation adjustment device with one of the outlet camshafts is non-rotatably connected, the on drive cam wheels are essential get smaller diameter, that of the one with the Output element of the angle adjustment device ver bound chain or toothed belt wheel must correspond, which in turn can be considerably smaller than that Diameter of those seated on the exhaust camshafts Drive wheels. The proposal according to the invention enables thus a significant reduction in the overall height of the Internal combustion engine, as previously stated, by the Diameter of the seated on the intake camshafts drive wheels is determined.

Vorzugsweise ist das Zugmittel des Zugmittelgetriebes, also eine Kette oder ein Zahnriemen, so geführt, daß die Einlaß­ nockenwellen entgegengesetzte Drehrichtungen haben. Dies hat bei einer Brennkraftmaschine, bei der für die Betätigung der Einlaßventile Schlepphebel verwendet werden, den Vorteil, daß der Drehsinn zwischen den Einlaßnocken und den von ihnen betätigten Schlepphebeln für beide Zylinderreihen gleich ist und somit für die Schlepphebel aller Einlaßventile die glei­ chen Reibungs- und Schmierverhältnisse an der Kontaktfläche zwischen Nocken und Schlepphebel vorliegen.The traction mechanism of the traction mechanism transmission is preferably, that is a chain or a timing belt, so that the inlet camshafts have opposite directions of rotation. this has in an internal combustion engine, in which for the actuation of the Intake valves rocker arms are used, the advantage that the sense of rotation between the inlet cams and those of them actuated rocker arms for both cylinder banks is the same and thus the same for the rocker arm of all intake valves Chen friction and lubrication conditions on the contact surface between cam and rocker arm.

Alternativ kann das Abtriebselement der Drehwinkel-Verstell­ einrichtung für jede Einlaßnockenwelle ein eigenes Ketten- oder Zahnriemenrad aufweisen, das jeweils durch ein eigenes Zugmittel mit dem auf einer Einlaßnockenwelle angeordneten Antriebsrad in Verbindung steht. Alternatively, the output element of the angle of rotation adjustment a separate chain for each intake camshaft or toothed belt wheel, each with its own Traction means with that arranged on an intake camshaft Drive wheel is connected.  

Eine bauliche Vereinfachung ergibt sich, wenn das Antriebs­ element der Drehwinkel-Verstelleinrichtung das der betref­ fenden Auslaßnockenwelle zugeordnete, von der Kurbelwelle angetriebene Antriebsrad trägt.A structural simplification results when the drive element of the rotation angle adjustment device that the fenden exhaust camshaft associated from the crankshaft driven drive wheel carries.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention will now be described with reference to FIG the drawings are described. It shows:

Fig. 1 eine Frontansicht einer Brennkraftmaschine Fig. 1 is a front view of an internal combustion engine

Fig. 2 das vordere Ende der die Drehwinkel-Verstelleinrich­ tung tragenden Auslaßnockenwelle, teilweise geschnit­ ten, und Fig. 2 shows the front end of the exhaust camshaft supporting the angle of rotation Verstelleinrich, partially cut, and

Fig. 3 eine schematische Darstellung der beiden Einlaß­ nockenwellen, deren Nocken über Schlepphebel die Einlaßventile betätigen. Fig. 3 is a schematic representation of the two intake camshafts, the cams actuate the intake valves via rocker arms.

Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine weist ein Zylinderkurbelgehäuse 1 auf, das zwei V-förmige Zylinderrei­ hen 2, 3 enthält. Jede Zylinderreihe trägt einen Zylinder­ kopf 4 bzw. 5, in dem jeweils außen eine Auslaßnockenwelle 6 bzw. 7 und innen eine Einlaßnockenwelle 8 bzw. 9 mit Nocken zur Betätigung der Auslaß- bzw. Einlaßventile angeordnet ist. Die Auslaßnockenwellen trägen Kettenräder 10 bzw. 11, die von einem auf der Kurbelwelle 12 sitzenden Kettenrad 13 über eine Kette 14 direkt angetrieben werden. Auf den Ein­ laßnockenwellen 8, 9 sind Antriebskettenräder 15 bzw. 16 angeordnet. Auf der Auslaßnockenwelle 7 ist eine Drehwinkel- Verstelleinrichtung 17 angeordnet, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Verstelleinrichung weist ein Ab­ triebselement mit einem Kettenrad 18 auf, das über eine Rette 19 mit beiden auf den Einlaßnockenwellen 8, 9 angeord­ neten Kettenräder 15, 16 in Antriebsverbindung steht. Da­ durch, daß die Einlaßnockenwellen-Antriebsräder 15, 16 nicht direkt von dem auf der Kurbelwelle 12 sitzenden Kettenrad 13 angetrieben werden, können ihre Durchmesser kleiner sein als diejenigen der auf den Auslaßnockenwellen 6, 7 angeordneten Antriebräder 10, 11 so daß sich die Bauhöhe der Brennkraft­ maschine entsprechend verringert, da diese Höhe, wie aus Fig. 1 ersichtlich, maßgeblich von dem Durchmesser der An­ triebsräder 15, 16 bestimmt ist.The internal combustion engine shown in FIG. 1 has a cylinder crankcase 1 , which contains two V-shaped cylinder rows 2 , 3 . Each row of cylinders carries a cylinder head 4 or 5 , in each of which an exhaust camshaft 6 or 7 and an intake camshaft 8 or 9 with cams for actuating the exhaust or intake valves are arranged inside. The exhaust camshafts support chain wheels 10 and 11 , which are driven directly by a chain wheel 13 seated on the crankshaft 12 via a chain 14 . On the A laßnockenwellen 8 , 9 drive sprockets 15 and 16 are arranged. On the exhaust camshaft 7 , a rotation angle adjusting device 17 is arranged, which is shown in detail in FIG. 2. This adjustment device has a drive element with a sprocket 18 , which is via a rescue 19 with both on the inlet camshafts 8 , 9 angeord Neten sprockets 15 , 16 in drive connection. Since by that the intake camshaft drive wheels 15 , 16 are not driven directly by the sprocket 13 seated on the crankshaft 12 , their diameters can be smaller than those of the drive wheels 10 , 11 arranged on the exhaust camshafts 6 , 7 , so that the overall height of the Internal combustion engine reduced accordingly, since this height, as can be seen from Fig. 1, is largely determined by the diameter of the drive wheels 15 , 16 .

Die Verstelleinrichtung 17 zur Veränderung des Drehwinkels der Einlaßnockenwellen 8, 9 relativ zur Kurbelwelle 12 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Sie weist ein hülsenför­ miges Antriebselement 20 auf, das mit dem Antriebsrad 11 der Auslaßnockenwelle 7 einstückig und mit dieser drehfest ver­ bunden ist. Die Verstelleinrichtung 17 weist außerdem ein Abtriebselement 21 auf, das innerhalb des Antriebselements 20 drehbar auf der Auslaßnockenwelle 7 gelagert ist und das bereits vorher erwähnte Abtriebs-Kettenrad 18 trägt, das durch die Kette 19 mit den Kettenrädern 15, 16 auf den Ein­ laßnockenwellen 8, 9 in Antriebsverbindung steht. Das An­ triebselement 20 ist mit einer inneren Längsverzahnung 22 und das Abtriebselement 21 ist mit einer äußeren Schrägver­ zahnung 23 versehen. Zwischen dem Antriebselement 20 und dem Abtriebselement 21 ist ein ringförmiger Verstellkolben 24 angeordnet, der eine mit der Verzahnung 22 in Eingriff ste­ hende Geradverzahnung 26 und eine mit der Verzahnung 23 in Eingriff stehende Schrägverzahnung 27 aufweist. Dadurch ist das Antriebselement 20 drehfest mit dem Abtriebselement 21 verbunden. Durch Verschiebung des Verstellkolbens 24 kann die Winkelstellung des Abtriebselements 21 gegenüber dem Antriebselement 20 und damit die Winkelstellung der Einlaß­ nockenwellen 8, 9 gegenüber der Kurbelwelle 12 verändert werden. Die Verstellung des Verstellkolbens 24 erfolgt entgegen der Kraft einer Feder 28 durch Druckbeaufschlagung der linken Stirnfläche des Verstellkolbens 24. Eine derarti­ ge Verstelleinrichtung ist beispielsweise in der DE ­ 29 09 803 A1 beschrieben.The adjusting device 17 for changing the angle of rotation of the intake camshafts 8 , 9 relative to the crankshaft 12 is shown in detail in FIG. 2. It has a hülsenför shaped drive element 20 which is integral with the drive wheel 11 of the exhaust camshaft 7 and is connected to this in a rotationally fixed manner. The adjusting device 17 also has an output element 21 , which is rotatably mounted within the drive element 20 on the exhaust camshaft 7 and carries the aforementioned output sprocket 18 , which by the chain 19 with the sprockets 15 , 16 on the A camshafts 8 , 9 is in drive connection. At the drive element 20 is provided with an internal spline 22 and the output element 21 is provided with an external helical toothing 23 . Between the drive element 20 and the driven element 21 , an annular adjusting piston 24 is arranged which has a straight toothing 26 which is in engagement with the toothing 22 and a helical toothing 27 which is in engagement with the toothing 23 . As a result, the drive element 20 is connected to the output element 21 in a rotationally fixed manner. By shifting the adjusting piston 24 , the angular position of the output element 21 relative to the drive element 20 and thus the angular position of the inlet camshafts 8 , 9 relative to the crankshaft 12 can be changed. The adjustment piston 24 is adjusted against the force of a spring 28 by pressurizing the left end face of the adjustment piston 24 . Such adjustment device is described for example in DE 29 09 803 A1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden die Einlaßnockenwel­ len 8, 9 von der Kette 19 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben. Dies hat besondere Vorteile, wenn, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, die Einlaßventile 29, 30 der beiden Zylinderreihen von den Nocken 31, 32 der Einlaß­ nockenwellen 8, 9 über Schlepphebel 33 bzw. 34 betätigt werden, deren Schwenkachsen 35, 36 in üblicher Weise gegen­ über der Drehachse der zugehörigen Einlaßnockenwelle 8 bzw. 9 nach außen verlegt sind, also zwischen den Einlaß- und Auslaß­ nockenwellen 6, 8 bzw. 7, 9 der einzelnen Zylinderreihen angeordnet sind. Durch die unterschiedliche Drehrichtung der Einlaßnockenwellen 8, 9 wird erreicht, daß der gleiche Dreh­ sinn zwischen den Nocken 31, 32 und den zugehörigen Schlepp­ hebeln 33, 34 vorhanden ist und somit die Reibungs- und Schmierverhältnisse an den Kontaktflächen zwischen den Nocken und den Schlepphebeln ebenfalls gleich sind. Bei den in Fig. 1 und 3 dargestellten Drehrichtungen der Einlaßnockenwelle 8, 9 wird außerdem erreicht, daß die Einlaßnocken 31, 32 beider Zylinderreihen "ablaufende" Nocken sind, bei denen bekanntlich günstigere Reibungs- und Schmierverhältnisse vorliegen als bei "auflaufenden" Nocken.As can be seen from Fig. 1, the Einlaßnockenwel len 8 , 9 are driven by the chain 19 in the opposite direction of rotation. This has particular advantages if, as shown schematically in Fig. 3, the intake valves 29 , 30 of the two rows of cylinders are actuated by the cams 31 , 32 of the intake camshafts 8 , 9 via rocker arms 33 and 34 , the pivot axes 35 , 36 in are routed towards the outside against the axis of rotation of the associated intake camshafts 8 and 9 , that is, camshafts 6 , 8 and 7 , 9 of the individual cylinder rows are arranged between the intake and exhaust. Due to the different direction of rotation of the intake camshafts 8 , 9 it is achieved that the same rotational sense between the cams 31 , 32 and the associated drag lever 33 , 34 is present and thus the friction and lubrication conditions on the contact surfaces between the cams and the rocker arms also are the same. In the directions of rotation of the intake camshafts 8 , 9 shown in FIGS . 1 and 3 it is also achieved that the intake cams 31 , 32 of both cylinder rows are "running" cams, in which, as is known, there are more favorable friction and lubrication conditions than in the case of "running" cams.

Die Kettenräder 15, 16 auf den Einlaßnockenwellen 8, 9 und das Kettenrad 18 auf dem Abtriebselement 21 der Drehwinkel- Verstelleinrichtung 17 haben die gleiche Zähnezahl.The sprockets 15 , 16 on the intake camshafts 8 , 9 and the sprocket 18 on the output element 21 of the rotation angle adjusting device 17 have the same number of teeth.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können auf dem Abtriebselement 21 der Drehwinkelverstelleinrichtung 17 zwei identische Kettenräder angeordnet werden, von denen das eine über eine eigene Kette das Kettenrad 15 auf der Einlaßnockenwelle 8 und das andere über eine eigene Kette das Kettenrad 16 auf der Einlaßnockenwelle 9 antreibt.In a departure from the exemplary embodiment shown, two identical sprockets can be arranged on the output element 21 of the rotary angle adjustment device 17 , one of which drives the sprocket 15 on the intake camshaft 8 via its own chain and the other drives the sprocket 16 on the intake camshaft 9 via its own chain.

Anstelle von Kettengetrieben können natürlich auch Zahnriemengetriebe vorgesehen werden.Instead of chain gears, of course, too Toothed belt gear can be provided.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylin­ derreihen (2, 3), deren Zylinderköpfe (4, 5) jeweils außen eine Auslaßnockenwelle (6 bzw. 7) und innen eine Einlaßnockenwelle (8 bzw. 9) tragen, die von der Kurbel­ welle (12) angetrieben sind, wobei die Winkelstellung der Einlaßnockenwellen (8, 9) relativ zur Kurbelwelle (12) mittels einer Verstelleinrichtung (17) veränderbar ist, die ein von der Kurbelwelle angetriebenes Antriebselement (20) und ein gegenüber diesem verdrehbares Abtriebsele­ ment (21) aufweist, das mit beiden Einlaßnockenwellen (8, 9) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Auslaßnockenwellen (6, 7) direkt von der Kur­ belwelle (12) angetrieben sind und daß die Verstellein­ richtung (17) auf einer Auslaßnockenwelle (7) angeordnet und ihr Antriebselement (20) mit dieser Auslaßnockenwelle (7) drehfest verbunden ist und ihr Abtriebselement (21) mit beiden Einlaßnockenwellen (8, 9) über ein Zugmittel­ getriebe (15, 16, 18, 19) in Antriebsverbundung steht.1. Internal combustion engine with two V-shaped arranged Cylin derreihen ( 2 , 3 ), the cylinder heads ( 4 , 5 ) each outside an exhaust camshaft ( 6 and 7 ) and inside an intake camshaft ( 8 and 9 ) carry the crank shaft ( 12 ) are driven, the angular position of the intake camshafts ( 8 , 9 ) relative to the crankshaft ( 12 ) being changeable by means of an adjusting device ( 17 ) which has a drive element ( 20 ) driven by the crankshaft and an output element which can be rotated relative to the latter ( 21 ), which is in drive connection with both intake camshafts ( 8 , 9 ), characterized in that only the exhaust camshafts ( 6 , 7 ) are driven directly by the cure belwelle ( 12 ) and that the adjusting device ( 17 ) on an exhaust camshaft is arranged (7) and its drive element (20) connected rotationally secured to the exhaust camshaft (7) and its output member (21) with both inlet camshafts (8, 9) via a traction means transmission (15, 16, 18, 19) in Antriebsverbundung. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, daß das Zugmittel (Kette 19) des Zugmittelgetriebes so geführt ist, daß die Einlaßnockenwellen (8, 9) entgegengesetzte Drehrichtungen haben.2. Internal combustion engine according to claim 1, that the traction means (chain 19 ) of the traction mechanism is guided so that the inlet camshafts ( 8 , 9 ) have opposite directions of rotation. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abtriebselement (21) der Verstel­ leinrichtung (17) und die Einlaßnockenwelle (8, 9) Ket­ ten- oder Zahnriemenräder (15, 16 bzw. 18) gleichen Durchmessers aufweisen, die durch eine einzige Kette (19) oder einen einzigen Zahnriemen miteinander verbunden sind. 3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the output element ( 21 ) of the adjusting device ( 17 ) and the inlet camshaft ( 8 , 9 ) chain or toothed belt wheels ( 15 , 16 or 18 ) have the same diameter, which are connected by a single chain ( 19 ) or a single toothed belt. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abtriebselement (21) der Verstell­ einrichtung (17) zwei Ketten- oder Zahnriemenräder gleichen Durchmessers aufweist, die jeweils mit einem Ketten- oder Zahnriemenrad gleichen Durchmessers auf ei­ ner Einlaßnockenwelle (8 bzw. 9) durch eine Kette oder einen Zahnriemen verbunden sind.4. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the output element ( 21 ) of the adjusting device ( 17 ) has two chain or toothed belt wheels of the same diameter, each with a chain or toothed belt wheel of the same diameter on egg ner inlet camshaft ( 8th or 9 ) are connected by a chain or a toothed belt. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (20) der Verstelleinrichtung (17) das der betreffenden Auslaß­ nockenwelle (7) zugeordnete, von der Kurbelwelle (12) an­ getriebene Antriebsrad (11) trägt.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive element ( 20 ) of the adjusting device ( 17 ) carries the relevant camshaft outlet ( 7 ) associated with the crankshaft ( 12 ) to driven drive wheel ( 11 ).
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