EP0990776A1 - Internal combustion engine with 2 cylinder banks in V arrangement - Google Patents
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- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0005—Deactivating valves
Definitions
- the invention relates to an internal combustion engine with two cylinder banks arranged in a V-shape according to the Preamble of claim 1.
- DE 29 47 580 A1 is a multi-cylinder Internal combustion engine described, the valves of one camshaft below via push rods and rocker arms be operated.
- the pushrods of the intake valves are with a hydraulic pressure cylinder provided so that their effective length can be changed and so that the cylinders in question can be switched off.
- a Such multi-cylinder internal combustion engine can also be used as a V-engine be executed.
- Cylinder banks are also known to be single To arrange the camshaft in the space between the cylinder banks, which via pushrods both the intake valves and also the exhaust valves of both cylinder banks actuated.
- Such an internal combustion engine is, for example, with DE 43 26 159.
- DE 44 05 389 A1 has a V-shaped design Internal combustion engine shown in the space between a camshaft is supported in the two cylinder banks is that via push rods and rocker arms both the Intake and exhaust valves of both cylinder banks operated. A second camshaft for actuating pump elements for fuel injection is above arranged the first camshaft. Precautions for cylinder deactivation or at a variable valve opening time are not proposed with this publication or suggested.
- the invention has for its object a To create an internal combustion engine of the type mentioned which in addition to their compact design and the possibility of cylinder deactivation through switchable Shorten the push rods also variable valve actuation times with relatively little technical effort having.
- Exhaust valves of both cylinder banks actuated can the arrangement of only one known rotary angle adjustment device in the drive from the first to the second Camshaft on both cylinder banks variable valve opening times on the actuated by the second camshaft Valves can be realized. In general, these will be be the intake valves. It is also used in the drive the first camshaft from the crankshaft further rotation angle adjustment device is provided, then can with this the valve opening times of the exhaust valves can be variably adjusted and controlled by a Rotation angle adjustment in the drive between the first to second camshaft can also the intake valves variable opening times according to motor operation exhibit.
- the pushrods of both the intake and The exhaust camshaft can be close together on the wall of the two cylinder banks, so that only little space is required and in the upper area of the Space between the two cylinder banks further aggregates, e.g. Parts of the intake system and the fuel processing system housed for the internal combustion engine can be.
- the arrangement of the switching elements for optional Shorten the push rods for actuating a cylinder deactivation in the lower area of the V-shaped room between the two cylinder banks allows one very simple construction of the valve train in the area of two cylinder heads.
- the switching elements as hydraulic elements then the hydraulic cylinder can be guided through appropriate holes in the cylinder block consequences.
- the control of these hydraulic elements is about parallel to the camshafts in the cylinder block running holes easily and economically possible.
- the pushrods can be advantageous in their lower area generally with a hydraulic device be provided for valve clearance compensation, this with the hydraulic elements to shorten the pushrods can be combined.
- a crankcase 1 there are two in V-shaped cylinder banks 3 with cylinders 4, in which are pistons 5, which are by means of connecting rods 6 hinged to a crankshaft 2 mounted in the crankcase 1 are.
- pistons 5 Above the piston 5 is in the Cylinders 4 each have a combustion chamber 7.
- Each cylinder bank 3 carries a cylinder head 8, which closes the combustion chambers 7.
- In the cylinder heads 8 are intake and exhaust ports arranged to the combustion chambers 7, which means Valves 9 are controllable.
- the valves 9 are of valve springs held in the closed position.
- rocker arms 10 On the shafts of the Valves 9 are on rocker arms 10, which are on cylinder head 8 are pivoted and with pushrods 11.12 in Connect.
- the pushrods 11, 12, approximately run parallel to the central axes of the cylinders 4, stand with an intake camshaft 13 or Exhaust camshaft 14, both in the lower region of a formed between the two cylinder banks 3 V-shaped Room 15 are arranged in operative connection.
- the exhaust camshaft 14 is by means of a chain drive 14 on one of the end faces of the internal combustion engine driven by the crankshaft 2.
- the intake camshaft 13 is by means of a gear drive 17 on the other end of the engine from the exhaust camshaft 14 ago driven.
- the Gear drive 17 with a rotation angle adjustment device provided so that the intake camshaft 13 opposite the Exhaust camshaft 14 during operation of the internal combustion engine for the purpose of changing valve opening times can be twisted.
- Such an angle adjustment device can additionally be provided on the chain drive 16 with which then the exhaust camshaft 14 and thus that of their driven intake camshaft 13 with respect to the crankshaft 2 can be rotated. This is a far-reaching one variable adjustment of the valve opening times to the motor requirements possible.
- the intake camshaft 13 and the exhaust camshaft 14 are in the lower area of the room 15 in one between the two cylinder banks 3 running centrally Level 18 arranged in Fig. 1 by a dash-dotted line Line is shown.
- the intake camshaft 13 lies close above the exhaust camshaft 14.
- the pushrods 11, 12 are on their Ends facing camshafts 13, 14 with hydraulic elements 19 provided a switchable shortening of the rods 11.12 enable. This shortening can be continuous or in stages, thus allowing adjustment the valve opening times or a complete one Switching off individual cylinders 4 at partial load of the internal combustion engine.
- the hydraulic elements 19 are parallel to the camshafts 13, 14 in the cylinder block Driven oil channels (not shown in the drawing). In addition to the hydraulic elements 19 or with them hydraulic valve lash adjusters are connected provided that an independent compensation of the valve clearance to back up.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine
mit zwei in V-Form angeordneten Zylinderbänken gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an internal combustion engine
with two cylinder banks arranged in a V-shape according to the
Preamble of
Mit DE 29 47 580 A1 ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine beschrieben, deren Ventile von einer unten liegenden Nockenwelle über Stösselstangen und Kipphebel betätigt werden. Die Stösselstangen der Einlaßventile sind dabei mit einem hydraulischen Druckzylinder versehen, so daß deren wirksame Länge veränderbar ist und damit die betreffenden Zylinder abschaltbar sind. Eine solche mehrzylindrige Brennkraftmaschine kann auch als V-Motor ausgeführt sein.DE 29 47 580 A1 is a multi-cylinder Internal combustion engine described, the valves of one camshaft below via push rods and rocker arms be operated. The pushrods of the intake valves are with a hydraulic pressure cylinder provided so that their effective length can be changed and so that the cylinders in question can be switched off. A Such multi-cylinder internal combustion engine can also be used as a V-engine be executed.
Bei Brennkraftmaschinen mit in V-Form angeordneten Zylinderbänken ist es auch bekannt, eine einzige Nockenwelle im Raum zwischen den Zylinderbänken anzuordnen, die über Stösselstangen sowohl die Einlaßventile als auch die Auslaßventile beider Zylinderbänke betätigt. Eine solche Brennkraftmaschine ist beispielsweise mit DE 43 26 159 beschrieben.In internal combustion engines with a V-shape Cylinder banks are also known to be single To arrange the camshaft in the space between the cylinder banks, which via pushrods both the intake valves and also the exhaust valves of both cylinder banks actuated. Such an internal combustion engine is, for example, with DE 43 26 159.
Brennkraftmaschinen dieser Art weisen gegenüber solchen mit oben liegenden Nockenwellen eine sehr kompakte Bauweise auf und können auch relativ ökonomisch gefertigt werden. Allerdings ist bei einer Brennkraftmaschine dieser Bauart eine variable Ventilbetätigungszeit, z.B. durch Verwendung geteilter schaltbarer Kipphebel und einer Nockenwelle mit unterschiedlich großen Nocken, wie sie beispielsweise mit DE 41 42 192 A1 beschrieben ist, nur mit großem Aufwand realisierbar.Internal combustion engines of this type face a very compact one with those with overhead camshafts Construction method and can also be manufactured relatively economically become. However, with an internal combustion engine this type a variable valve actuation time, e.g. by using split switchable rocker arms and a camshaft with different sized cams, like it is described for example with DE 41 42 192 A1, can only be realized with great effort.
Zur Realisierung variabler Ventilöffnungszeiten sind Vorrichtungen bekannt, mit denen eine relative Winkelverstellung einer Nockenwelle in Bezug zur Kurbelwelle oder zu einer weiteren Nockenwelle einer Brennkraftmaschine ermöglicht wird. Eine solche Vorrichtung, bei der auf der zu verstellenden Welle ein von einem Druckmedium betätigter Stellmotor mit im Volumen veränderlichen Arbeitskammern vorgesehen ist, ist z.B. mit DE 41 16 196 A1 beschrieben.To implement variable valve opening times Devices are known with which a relative angle adjustment a camshaft in relation to the crankshaft or to another camshaft of an internal combustion engine is made possible. Such a device in which on the shaft to be adjusted by a pressure medium actuated servomotor with variable working chambers is provided, e.g. with DE 41 16 196 A1 described.
Eine weitere Art solcher Vorrichtungen, bei der die beiden Trumms eines Kettentriebes für den Antrieb einer Nockenwelle über hydraulisch beaufschlagte Kolben ausgelenkt werden, ist mit DE 42 13 038 beschrieben.Another type of such devices in which the two runs of a chain drive for driving one Camshaft via hydraulically actuated pistons are deflected is described in DE 42 13 038.
Derartige Vorrichtungen sind vorgeschlagen für Brennkraftmaschinen mit zwei im Zylinderkopf angeordneten Nockenwellen, also Motoren mit erheblichem Bauaufwand und relativ großem Bauraum.Such devices are proposed for Internal combustion engines with two arranged in the cylinder head Camshafts, i.e. engines with considerable construction effort and relatively large installation space.
Mit DE 44 05 389 A1 ist eine V-förmig ausgebildete Brennkraftmaschine dargestellt, bei der im Raum zwischen den beiden Zylinderbänken eine Nockenwelle gelagert ist, die über Stösselstangen und Kipphebel sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßventile beider Zylinderbänke betätigt. Eine zweite Nockenwelle zur Betätigung von Pumpenelementen für die Kraftstoffeinspritzung ist oberhalb der ersten Nockenwelle angeordnet. Vorkehrungen zur Zylinderabschaltung oder zu einer variablen Ventilöffnungszeit sind mit dieser Druckschrift nicht vorgeschlagen oder nahegelegt.DE 44 05 389 A1 has a V-shaped design Internal combustion engine shown in the space between a camshaft is supported in the two cylinder banks is that via push rods and rocker arms both the Intake and exhaust valves of both cylinder banks operated. A second camshaft for actuating pump elements for fuel injection is above arranged the first camshaft. Precautions for cylinder deactivation or at a variable valve opening time are not proposed with this publication or suggested.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche neben ihrer bauartgemäßen kompakten Bauweise und der Möglichkeit der Zylinderabschaltung durch schaltbares Verkürzen der Stösselstangen auch variable Ventilbetätigungszeiten bei relativ geringem technischem Aufwand aufweist.The invention has for its object a To create an internal combustion engine of the type mentioned which in addition to their compact design and the possibility of cylinder deactivation through switchable Shorten the push rods also variable valve actuation times with relatively little technical effort having.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.The invention solves this problem with the characterizing
Features of
Mit der Anordnung von zwei Nockenwellen im Raum zwischen den beiden Zylinderbänken, wobei die eine die Einlaßventile beider Zylinderbänke und die andere die Auslaßventile beider Zylinderbänke betätigt, können durch die Anordnung von nur einer an sich bekannten Drehwinkelverstellvorrichtung im Antrieb von der ersten zur zweiten Nockenwelle an beiden Zylinderbänken variable Ventilöffnungszeiten an den von der zweiten Nockenwelle betätigten Ventilen realisiert werden. Dies werden im allgemeinen die Einlaßventile sein. Wird darüber hinaus auch im Antrieb der ersten Nockenwelle von der Kurbelwelle her eine weitere Drehwinkelverstellvorrichtung vorgesehen, dann können mit dieser die Ventilöffnungszeiten der Auslaßventile variabel verstellt werden und durch eine gesteuerte Drehwinkelverstellung im Antrieb zwischen der ersten zur zweiten Nockenwelle können die Einlaßventile gleichfalls dem motorischen Betrieb entsprechend variable Öffnungszeiten aufweisen. With the arrangement of two camshafts in the room between the two cylinder banks, one of which is the Intake valves of both cylinder banks and the other one Exhaust valves of both cylinder banks actuated can the arrangement of only one known rotary angle adjustment device in the drive from the first to the second Camshaft on both cylinder banks variable valve opening times on the actuated by the second camshaft Valves can be realized. In general, these will be be the intake valves. It is also used in the drive the first camshaft from the crankshaft further rotation angle adjustment device is provided, then can with this the valve opening times of the exhaust valves can be variably adjusted and controlled by a Rotation angle adjustment in the drive between the first to second camshaft can also the intake valves variable opening times according to motor operation exhibit.
Besonders vorteilhaft für die Ausnutzung des Bauraumes ist es, wenn die beiden Nockenwellen in einer mittig zwischen den beiden zylinderbänken verlaufenden Ebene benachbart übereinander angeordnet sind. Der Antrieb zwischen den beiden Nockenwellen erfolgt dann nur über eine geringe Entfernung und ist beispielsweise durch einen Zahnradtrieb oder durch einen Kettentrieb mit geringem Aufwand und nahezu ohne zusätzlichen Bauraum realisierbar.Particularly advantageous for the exploitation of the Installation space is when the two camshafts are in one running in the middle between the two cylinder banks Level are arranged one above the other. The drive then only takes place between the two camshafts over a short distance and is for example by a gear drive or a chain drive with low Effort and almost realizable without additional space.
Die Stösselstangen sowohl der Einlaß- als auch der Auslaßnockenwelle können nahe beieinander an der Wand der beiden Zylinderbänke geführt werden, so daß dafür nur wenig Raum erforderlich ist und im oberen Bereich des Raumes zwischen den beiden Zylinderbänken weitere Aggregate, z.B. Teile der Ansauganlage und der Kraftstoffaufbereitungsanlage für die Brennkraftmaschine untergebracht werden können.The pushrods of both the intake and The exhaust camshaft can be close together on the wall of the two cylinder banks, so that only little space is required and in the upper area of the Space between the two cylinder banks further aggregates, e.g. Parts of the intake system and the fuel processing system housed for the internal combustion engine can be.
Die Anordnung der Schaltelemente zum wahlweisen Verkürzen der Stösselstangen für die Betätigung einer Zylinderabschaltung im unteren Bereich des V-förmigen Raumes zwischen den beiden Zylinderbänken ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau des Ventilstriebes im Bereich der beiden Zylinderköpfe. Werden die Schaltelemente als Hydraulikelemente ausgeführt, dann kann die Führung der Hydraulikzylinder durch entsprechende Bohrungen im Zylinderblock folgen. Die Ansteuerung dieser Hydraulikelemente ist über parallel zu den Nockenwellen im Zylinderblock verlaufende Bohrungen einfach und raumökonomisch möglich.The arrangement of the switching elements for optional Shorten the push rods for actuating a cylinder deactivation in the lower area of the V-shaped room between the two cylinder banks allows one very simple construction of the valve train in the area of two cylinder heads. Are the switching elements as hydraulic elements then the hydraulic cylinder can be guided through appropriate holes in the cylinder block consequences. The control of these hydraulic elements is about parallel to the camshafts in the cylinder block running holes easily and economically possible.
Die Stösselstangen können vorteilhaft in ihrem unteren Bereich generell mit einer hydraulischen Einrichtung zum Ventilspielausgleich versehen sein, wobei diese mit den Hydraulikelementen zum Verkürzen der Stösselstangen kombiniert sein können. The pushrods can be advantageous in their lower area generally with a hydraulic device be provided for valve clearance compensation, this with the hydraulic elements to shorten the pushrods can be combined.
Durch die Anordnung aller für die durch Hydraulik verstellbaren Elemente am Grund des V-förmigen Raumes zwischen den beiden Zylinderbänken können die erforderlichen Hydraulikzuführungen kurz gehalten werden, so daß sie andere Aggregate nicht behindern.By arranging everything for by hydraulics adjustable elements at the bottom of the V-shaped room between the two cylinder banks the required Hydraulic feeds are kept short so that they do not hinder other aggregates.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
- Fig. 1:
- einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit zwei in V-Form angeordneten Zylinderbänken in schematisierter Form;
- Fig. 2:
- eine Seitenansicht der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 in schematisierter Form.
- Fig. 1:
- a section through an internal combustion engine with two V-shaped cylinder banks arranged in a schematic form;
- Fig. 2:
- a side view of the internal combustion engine of FIG. 1 in a schematic form.
An einem Kurbelgehäuse 1 befinden sich zwei in
V-Form angeordnete Zylinderbänke 3 mit Zylindern 4, in
denen sich Kolben 5 befinden, die mittels Pleuelstangen 6
an einer im Kurbelgehäuse 1 gelagerten Kurbelwelle 2 angelenkt
sind. Oberhalb der Kolben 5 befindet sich in den
Zylindern 4 jeweils ein Brennraum 7. Jede Zylinderbank 3
trägt einen Zylinderkopf 8, der die Brennräume 7 abschließt.
In den Zylinderköpfen 8 sind Einlaß- und Auslaßkanäle
zu den Brennräumen 7 angeordnet, die mittels
Ventilen 9 steuerbar sind. Die Ventile 9 sind von Ventilfedern
in Schließstellung gehalten. Auf den Schäften der
Ventile 9 liegen Kipphebel 10 auf, die am Zylinderkopf 8
schwenkbar gelagert sind und mit Stösselstangen 11,12 in
Verbindung stehen. Die Stösselstangen 11,12, die annähernd
parallel zu den Mittelachsen der Zylinder 4 verlaufen,
stehen mit einer Einlaßnockenwelle 13 bzw. einer
Auslaßnockenwelle 14, die beide im unteren Bereich eines
zwischen den beiden Zylinderbänken 3 gebildeten V-förmigen
Raumes 15 angeordnet sind, in Wirkverbindung. Dabei
sind die Stösselstangen 11, welche auf die Einlaßventile
einwirken, alle mit der Einlaßnockenwelle 13 in Wirkverbindung.
Dagegen sind die Stösselstangen 12, die auf die
Auslaßventile einwirken, alle mit der Auslaßnockenwelle
14 in Wirkverbindung. Durch Betätigen der Stösselstangen
11,12 durch die Nocken der Nockenwellen 13,14 werden die
ventile 9 entgegen der Kraft ihrer Schließfedern geöffnet.On a
Die Auslaßnockenwelle 14 ist mittels eines Kettentriebes
14 an einer der Stirnseite der Brennkraftmaschine
von der Kurbelwelle 2 angetrieben. Die Einlaß-nockenwelle
13 ist mittels eines Zahnradtriebes 17 an der
anderen Stirnseite der Brennkraftmaschine von der Auslaßnockenwelle
14 her angetrieben. Selbstverständlich kann
der Antrieb der Einlaßnockenwelle 13 von der Auslaßnockenwelle
14 her an der gleichen Motorstirnseite angeordnet
sein, an der sich auch der Antrieb der Auslaßnockenwelle
14 von der Kurbelwelle 2 her befindet. Ebenso
ist es möglich, für jeden der Antriebe entweder einen
Kettentrieb oder einen Zahnradtrieb zu wählen.The
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der
Zahnradtrieb 17 mit einer Drehwinkelverstelleinrichtung
versehen, so daß die Einlaßnockenwelle 13 gegenüber der
Auslaßnockenwelle 14 während des Betriebes der Brennkraftmaschine
zum Zwecke veränderbarer Ventilöffnungszeiten
verdreht werden kann.In the present embodiment, the
Gear drive 17 with a rotation angle adjustment device
provided so that the
Eine solche Drehwinkelverstelleinrichtung kann
zusätzlich auch am Kettentrieb 16 vorgesehen sein, mit
dem dann die Auslaßnockenwelle 14 und damit auch die von
ihr angetriebene Einlaßnockenwelle 13 gegenüber der Kurbelwelle
2 verdreht werden können. Damit ist eine weitgehende
variable Anpassung der Ventilöffnungszeiten an die
motorischen Anforderungen möglich.Such an angle adjustment device can
additionally be provided on the
Die Einlaßnockenwelle 13 und die Auslaßnockenwelle
14 sind im unteren Bereich des Raumes 15 in einer
zwischen den beiden Zylinderbänken 3 mittig verlaufenden
Ebene 18 angeordnet, die in Fig. 1 durch eine strichpunktierte
Linie dargestellt ist. Die Einlaßnockenwelle 13
liegt dabei nahe oberhalb der Auslaßnockenwelle 14.The
Die Stösselstangen 11,12 sind an ihren den
Nockenwellen 13,14 zugewandten Enden mit Hydraulikelementen
19 versehen, die ein schaltbares Verkürzen der Stangen
11,12 ermöglichen. Diese Verkürzung kann kontinuierlich
oder in Stufen erfolgen und ermöglicht so eine Verstellung
der Ventilöffnungszeiten bzw. ein vollständiges
Abschalten einzelner Zylinder 4 bei Teillast der Brennkraftmaschine.
Die Hydraulikelemente 19 sind von parallel
zu den Nockenwellen 13,14 im Zylinderblock verlaufenden
(in der Zeichnung nicht dargestellten) Ölkanälen angesteuert.
Neben den Hydraulikelemeten 19 oder mit ihnen
verbunden sind hydraulische Ventilspielausgleichselemente
vorgesehen, die ein selbständiges ausgleichen des Ventilspiels
sichern.The
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei einer Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken auf einfache und raumsparende Weise eine Zylinderabschaltung und eine Ventilbetätigung mit variablen Steuerzeiten realisierbar ist.The particular advantage of the invention is therein to see that in an internal combustion engine with a V-shape arranged cylinder banks on simple and space-saving Way cylinder deactivation and valve actuation can be implemented with variable control times.
Claims (6)
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