EP3789608B1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP3789608B1
EP3789608B1 EP20178659.7A EP20178659A EP3789608B1 EP 3789608 B1 EP3789608 B1 EP 3789608B1 EP 20178659 A EP20178659 A EP 20178659A EP 3789608 B1 EP3789608 B1 EP 3789608B1
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EP
European Patent Office
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rocker arm
spark plug
cylinder
internal combustion
combustion engine
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EP20178659.7A
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Björn Dirumdam
Johannes Ruschkowski
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions SE
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Publication date
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    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine.
  • the present invention relates in particular to the area of so-called large engines or large internal combustion engines, the cylinders of which have piston diameters of more than 140 mm, in particular more than 175 mm.
  • large internal combustion engines are, for example, ship or stationary engines.
  • the internal combustion engine has a cylinder crankcase in which a crankshaft is mounted.
  • the cylinders form at least one cylinder bank.
  • Each cylinder has a cylinder head and a rocker arm box positioned above the cylinder head, the rocker arm box serving to accommodate rocker arms of a valve train.
  • US 4,706,639 A describes another internal combustion engine with a rocker arm box and a rocker arm cover.
  • DE 29 910 306 U1 , DE 4 305 684 A1 and DE 10 043 804 A1 describe further installations of ignition coils or cylinder head covers on internal combustion engines.
  • Each cylinder of the internal combustion engine includes a rocker arm box for receiving rocker arms of a valve train for the gas exchange valves and a rocker arm cover which can be pivoted relative to the respective rocker arm box.
  • the respective rocker arm cover of the internal combustion engine carries an ignition coil for the spark plug of the respective cylinder, which can be contacted with the spark plug via a spark plug extension extending through a protective tube between the cylinder head and the rocker arm box or the rocker arm cover of the respective cylinder.
  • the rocker arm cover comprises a first section with a first insertion aid, into which the protective tube threads when the rocker arm cover is pivotingly closed. Furthermore, the rocker arm cover comprises a second section with a second insertion aid, into which an end of the spark plug extension protruding from the protective tube is threaded when the rocker arm cover is pivotingly closed, in order to automatically and to form a self-centering electrical contact between the spark plug extension and the ignition coil of the respective cylinder.
  • the design of the internal combustion engine according to the invention enables easier access to the rocker arm box and to assemblies positioned in the rocker arm box. All you have to do is pivot the rocker arm cover relative to the rocker arm box. Automatic and self-centering contact between the spark plug extension and the ignition coil and thus between the spark plug and the ignition coil is possible via the insertion aids of the rocker arm cover for the protective tube and the end of the spark plug extension protruding from the protective tube.
  • the end of the spark plug extension protruding from the protective tube is guided in a plug which threads into the first insertion aid when the rocker arm cover is closed.
  • the end of the spark plug extension protruding from the plug threads into the second insertion aid when the rocker arm cover is closed.
  • the second section with the second insertion aid is arranged within an area delimited by the first section with the first insertion aid. This provides particularly advantageous automatic, self-centering contact between the spark plug extension and the ignition coil of the respective cylinder.
  • the second section forms an electrical plug contact for the end of the spark plug extension protruding from the protective tube.
  • the invention relates to an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is a so-called large engine or a large internal combustion engine with a piston diameter of more than 140 mm, in particular more than 175 mm.
  • Such large engines are used as drive units on ships or in power plants to generate electricity.
  • An internal combustion engine has a cylinder crankcase in which a crankshaft is mounted.
  • an internal combustion engine has several cylinders that form at least one cylinder bank. Then, when all cylinders are positioned in series, they form a cylinder bank. Then, when the cylinders are grouped in a V-shape, the cylinders form two banks of cylinders.
  • Each cylinder has gas exchange valves on the intake side and gas exchange valves on the exhaust side, which are accommodated in a cylinder head of the respective cylinder.
  • a spark plug is accommodated in the respective cylinder head, which serves to ignite a fuel to be burned in the respective cylinder of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a valve train, the valve train for the gas exchange valves of each cylinder comprising rocker arms which are accommodated in a rocker arm box of the respective cylinder.
  • Fig. 1 to 3 show a section of an internal combustion engine in the area of a cylinder, namely in the area of a rocker arm box 10 of the respective cylinder, an upper section of the rocker arm box 10 being shown.
  • a rocker arm cover 11 interacts with the respective rocker arm box 10 and is pivotally mounted on the rocker arm box 10 about an axis of rotation 12. By pivoting the rocker arm cover 11 to the rocker arm box 10, access to the rocker arm box 10 as well as to assemblies positioned in the rocker arm box 10, such as the rocker arms, can be released in order, for example, to set a valve clearance on the gas exchange valves of the respective cylinder.
  • the rocker arm cover 11 of the respective cylinder carries an ignition coil 13.
  • the spark plug of the respective cylinder can be supplied with electrical energy via the ignition coil 13 of the respective cylinder in order to ignite the respective fuel.
  • a spark plug extension 14 is shown, which extends from the respective spark plug in the direction of the ignition coil 13, namely through a protective tube 15, which runs between the cylinder head of the cylinder and the rocker arm cover 11 and therefore extends through the rocker arm box 10.
  • the spark plug extension 14 protrudes with one end 14a, with the spark plug being electrically contacted with the ignition coil 13 via this end 14a of the spark plug extension 14 protruding from the protective tube 15.
  • Fig. 1 to 3 It can be seen that the upper end 14a of the spark plug extension 14 is guided in a plug 16, which serves to secure the position of the spark plug extension 14 in the protective tube 15. The end 14a of the spark plug extension 14 protrudes from the plug 16.
  • the rocker arm cover 11 has an insertion aid 17 on a first section 11a, into which the protective tube 15 or the plug 16 is threaded when the rocker arm cover 11 is pivotingly closed.
  • the rocker arm cover 11 comprises a further insertion aid 18 on a second section 11b, into which the end 14a of the spark plug extension 14 protruding from the protective tube 15 or from the plug 16 is threaded when the rocker arm cover 11 is pivotingly closed.
  • the second section 11b with the second insertion aid 18 is arranged within an area delimited by the first section 11a with the first insertion aid 17. This is particularly preferred in order to provide the self-centering contact in the high-voltage path between the spark plug and the ignition coil 13.
  • a cable 20 extends between the plug contact for the end 14a of the spark plug extension 14 and the ignition coil 13. In contrast to this, it is possible to position the spark plug 13 directly on the second section 11b or the plug contact, in which case this is the case Cable 20 can be dispensed with.
  • the invention allows particularly easy access to assemblies accommodated in the rocker arm box 10 in internal combustion engines with spark plugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffs- oder Stationärmotoren.
  • Aus der DE 10 2012 023 836 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bekannt. Die Brennkraftmaschine verfügt über ein Zylinderkurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle gelagert ist. Die Zylinder bilden mindestens eine Zylinderbank aus. Jeder Zylinder verfügt über einen Zylinderkopf sowie über einen oberhalb des Zylinderkopfs positionierten Kipphebelkasten, wobei der Kipphebelkasten der Aufnahme von Kipphebeln eines Ventiltriebs dient.
  • Aus der DE 10 2012 208 076 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine bekannt. Hieraus ist es bekannt, dass oberhalb des oberhalb des Zylinderkopfs positionierten Kipphebelkastens eine Haube positioniert ist, die den Kipphebelkasten oben abschließt. Diese Haube ist demontierbar, um den Zugriff auf einen Innenraum des Kipphebelkastens freizugeben.
  • US 4 706 639 A beschreibt eine weitere Brennkraftmaschine mit einem Kipphebelkasten und einem Kipphebeldeckel. DE 29 910 306 U1 , DE 4 305 684 A1 und DE 10 043 804 A1 beschreiben weitere Montagen von Zündspulen oder einer Zylinderkopfabdeckungen an Brennkraftmaschinen.
  • Bei Brennkraftmaschinen mit Zündkerzen, bei welchen also ein zu verbrennender Kraftstoff über eine Zündkerze gezündet wird, erfordert der Zugriff auf den Kipphebelkasten durch Entfernen einer Haube bzw. eines Kipphebeldeckels großen Aufwand.
  • So müssen hierzu zum Beispiel elektrische Kontaktierungen einer Zündspule, die mit der Zündkerze des jeweiligen Zylinders elektrisch leitend kontaktiert ist, aufwendig gelöst werden. Anschließend müssen diese elektrischen Kontaktierungen wieder aufwendig gesteckt werden. Dies ist von Nachteil.
  • Es besteht daher Bedarf an einer Brennkraftmaschine, bei welchem der Zugriff auf den Kipphebelkasten bzw. auf im Kipphebelkasten positionierte Baugruppen, insbesondere zur Ausführung von Wartungsarbeiten, vereinfacht ist. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Jeder Zylinder der Brennkraftmaschine umfasst einen Kipphebelkasten zur Aufnahme von Kipphebeln eines Ventiltriebs für die Gaswechselventile und einen Kipphebeldeckel, der relativ zum jeweiligen Kipphebelkasten schwenkbar.
  • Der jeweilige Kipphebeldeckel der Brennkraftmaschine trägt eine Zündspule für die Zündkerze des jeweiligen Zylinders, die mit der Zündkerze über eine sich durch ein Schutzrohr zwischen dem Zylinderkopf und dem Kipphebelkasten oder dem Kipphebeldeckel des jeweiligen Zylinders erstreckende Zündkerzenverlängerung kontaktierbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst der Kipphebeldeckel einen ersten Abschnitt mit einer ersten Einführhilfe, in die beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels das Schutzrohr einfädelt. Ferner umfasst der Kipphebeldeckel einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Einführhilfe, in die beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels ein aus dem Schutzrohr herausragendes Ende der Zündkerzenverlängerung einfädelt, um automatisch und selbstzentrierend einen elektrischen Kontakt zwischen der Zündkerzenverlängerung und der Zündspule des jeweiligen Zylinders auszubilden.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennkraftmaschine ist ein vereinfachter Zugriff auf den Kipphebelkasten sowie auf im Kipphebelkasten positionierte Baugruppen möglich. Es muss lediglich der Kipphebeldeckel relativ zum Kipphebelkasten verschwenkt werden. Über die Einführhilfen des Kipphebeldeckels für das Schutzrohr und das aus dem Schutzrohr herausragende Ende der Zündkerzenverlängerung ist eine automatische und selbstzentrierende Kontaktierung zwischen der Zündkerzenverlängerung und der Zündspule und damit zwischen die Zündkerze und der Zündspule möglich.
  • Ein aufwendiges Lösen und Stecken von elektrischen Kontaktierungen im Hochspannungspfad zwischen der Zündkerze und der Zündspule, wie dies bei aus der Praxis bekannten Brennkraftmaschinen erforderlich ist, kann so entfallen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das aus dem Schutzrohr herausragende Ende der Zündkerzenverlängerung in einem Stopfen geführt, der beim Schließen des Kipphebeldeckels in die erste Einführhilfe einfädelt. Das aus dem Stopfen herausragende Ende der Zündkerzenverlängerung fädelt beim Schließen des Kipphebeldeckels in die zweite Einführhilfe ein. Hiermit kann die automatische, selbstzentrierende Kontaktierung zwischen der Zündkerzenverlängerung und der Zündspule besonders vorteilhaft bereitgestellt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist der zweite Abschnitt mit der zweiten Einführhilfe innerhalb eines von dem ersten Abschnitt mit der ersten Einführhilfe begrenzten Bereichs angeordnet. Damit ist eine automatische, selbstzentrierende Kontaktierung zwischen der Zündkerzenverlängerung und der Zündspule des jeweiligen Zylinders besonders vorteilhaft bereitgestellt.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung bildet der zweite Abschnitt einen elektrischen Steckkontakt für das aus dem Schutzrohr herausragende Ende der Zündkerzenverlängerung aus. Auch diese Weiterbildung erlaubt es, die automatische, selbstzentrierende Kontaktierung zwischen der Zündkerzenverlängerung und der Zündspule auf besonders vorteilhafte Weise bereitzustellen.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Bereich eines Kipphebelkastens und eines Kipphebeldeckels bei geschlossenem Kipphebeldeckel;
    Fig. 2
    den Ausschnitt der Fig. 1 bei teilweise geöffnetem Kipphebeldeckel;
    Fig. 3
    den Ausschnitt der Fig. 1, 2 bei gegenüber Fig. 2 weiter geöffnetem Kipphebeldeckel.
  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine.
  • Insbesondere handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um einen sogenannten Großmotor bzw. eine Großbrennkraftmaschine mit einem Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm. Derartige Großmotoren kommen als Antriebsaggregate auf Schiffen oder in Kraftwerken zur Stromerzeugung zum Einsatz.
  • Eine Brennkraftmaschine verfügt über ein Zylinderkurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle gelagert ist.
  • Ferner verfügt eine Brennkraftmaschine über mehrere Zylinder, die mindestens eine Zylinderbank ausbilden. Dann, wenn sämtliche Zylinder in Reihe positioniert sind, bilden dieselben eine Zylinderbank aus. Dann, wenn die Zylinder in V-Bauweise gruppiert sind, bilden die Zylinder zwei Zylinderbänke aus.
  • Jeder Zylinder verfügt über einlassseitige Gaswechselventile und auslassseitige Gaswechselventile, die in einem Zylinderkopf des jeweiligen Zylinders aufgenommen sind.
  • Ferner ist im jeweiligen Zylinderkopf eine Zündkerze aufgenommen, die dem Zünden eines im jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine zu verbrennenden Kraftstoffs dient.
  • Zur Betätigung der Gaswechselventile der Zylinder einer Brennkraftmaschine verfügt die Brennkraftmaschine über einen Ventiltrieb, wobei der Ventiltrieb für die Gaswechselventile eines jeden Zylinders Kipphebel umfasst, die in einem Kipphebelkasten des jeweiligen Zylinders aufgenommen sind.
  • Fig. 1 bis 3 zeigen einen Ausschnitt aus einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinders, nämlich im Bereich eines Kipphebelkastens 10 des jeweiligen Zylinders, wobei vom Kipphebelkasten 10 ein oberer Abschnitt desselben gezeigt ist.
  • Mit dem jeweiligen Kipphebelkasten 10 wirkt ein Kipphebeldeckel 11 zusammen, der am Kipphebelkasten 10 um eine Drehachse 12 schwenkbar gelagert ist. Durch Verschwenken des Kipphebeldeckels 11 zum Kipphebelkasten 10 kann der Zugriff auf den Kipphebelkasten 10 sowie auf im Kipphebelkasten 10 positionierte Baugruppen, wie zum Beispiel die Kipphebel, freigegeben werden, um zum Beispiel ein Ventilspiel an den Gaswechselventilen des jeweiligen Zylinders einzustellen.
  • Der Kipphebeldeckel 11 des jeweiligen Zylinders trägt eine Zündspule 13. Über die Zündspule 13 des jeweiligen Zylinders kann die Zündkerze des jeweiligen Zylinders mit elektrischer Energie versorgt werden, um den jeweiligen Kraftstoff zu zünden. In Fig. 1 und 2 ist eine Zündkerzenverlängerung 14 gezeigt, die sich ausgehend von der jeweiligen Zündkerze in Richtung auf die Zündspule 13 erstreckt, und zwar durch ein Schutzrohr 15, welches zwischen dem Zylinderkopf des Zylinders und dem Kipphebeldeckel 11 verläuft und sich demnach durch den Kipphebelkasten 10 erstreckt.
  • An einem oberen Ende dieses Schutzrohrs 15 ragt die Zündkerzenverlängerung 14 mit einem Ende 14a heraus, wobei über dieses aus dem Schutzrohr 15 herausragende Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 die elektrische Kontaktierung der Zündkerze mit der Zündspule 13 erfolgt.
  • Fig. 1 bis 3 kann entnommen werden, dass das obere Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 in einem Stopfen 16 geführt ist, welcher der Positionssicherung der Zündkerzenverlängerung 14 im Schutzrohr 15 dient. Das Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 steht gegenüber dem Stopfen 16 vor.
  • Der Kipphebeldeckel 11 weist an einem ersten Abschnitt 11a eine Einführhilfe 17 auf, in die beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels 11 das Schutzrohr 15 bzw. der Stopfen 16 einfädelt.
  • Ferner umfasst der Kipphebeldeckel 11 an einem zweiten Abschnitt 11b eine weitere Einführhilfe 18, in die beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels 11 das aus dem Schutzrohr 15 bzw. aus dem Stopfen 16 herausragende Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 einfädelt. Hierdurch kann dann automatisch und selbstzentrierend ein elektrischer Kontakt zwischen der Zündkerzenverlängerung 14 und der Zündspule 13 des jeweiligen Zylinders ausgebildet werden.
  • Gemäß Fig. 1 bis 3 ist der zweite Abschnitt 11b mit der zweiten Einführhilfe 18 innerhalb eines vom ersten Abschnitt 11a mit der ersten Einführhilfe 17 begrenzten Bereichs angeordnet. Dies ist besonders bevorzugt, um die selbstzentrierende Kontaktierung im Hochspannungspfad zwischen Zündkerze und Zündspule 13 bereitzustellen.
  • Der zweite Abschnitt 11b des Kipphebeldeckels 11, mit welchem das Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 kontaktierbar ist, bildet einen Steckkontakt für das aus dem Schutzrohr 15 bzw. dem Stopfen 16 herausragende Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 aus, wobei in diesem Steckkontakt eine elektrisch leitende Feder 19 positioniert ist, die auch im Hochspannungspfad angeordnet ist und demnach elektrischen Strom bzw. elektrische Spannung ausgehend von der Zündspule 13 in Richtung auf die Zündkerze überträgt.
  • Im in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich zwischen dem Steckkontakt für das Ende 14a der Zündkerzenverlängerung 14 und der Zündspule 13 ein Kabel 20. Im Unterschied hierzu ist es möglich, die Zündkerze 13 unmittelbar auf dem zweiten Abschnitt 11b bzw. dem Steckkontakt zu positionieren, wobei dann auf ein derartiges Kabel 20 verzichtet werden kann.
  • Die Erfindung erlaubt bei Brennkraftmaschinen mit Zündkerzen einen besonders einfachen Zugriff auf im Kipphebelkasten 10 aufgenommene Baugruppen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kipphebelkasten
    11
    Kipphebeldeckel
    11a
    Abschnitt
    11b
    Abschnitt
    12
    Drehachse
    13
    Zündspule
    14
    Zündkerzenverlängerung
    14a
    Ende
    15
    Schutzrohr
    16
    Stopfen
    17
    Einführhilfe
    18
    Einführhilfe
    19
    Feder
    20
    Kabel

Claims (5)

  1. Brennkraftmaschine,
    mit einem Zylinderkurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle gelagert ist,
    mit mindestens einer mehrere Zylinder aufweisenden Zylinderbank,
    wobei jeder Zylinder eine Zündkerze zum Zünden eines im jeweiligen Zylinder zu verbrennenden Kraftstoffs aufweist,
    wobei jeder Zylinder einen Zylinderkopf mit mindestens einem einlassseitigen Gaswechselventil und mit mindestens einem auslassseitigen Gaswechselventil aufweist,
    wobei jeder Zylinder einen Kipphebelkasten (10) zur Aufnahme von Kipphebeln eines Ventiltriebs für die Gaswechselventile aufweist,
    wobei jeder Zylinder einen Kipphebeldeckel (11) aufweist, der relativ zum jeweiligen Kipphebelkasten (10) schwenkbar ist,
    wobei der Kipphebeldeckel (11) einen ersten Abschnitt (11a) mit einer ersten Einführhilfe (17) und einen zweiten Abschnitt (11b) mit einer zweiten Einführhilfe (18) umfasst, und
    wobei der jeweilige Kipphebeldeckel (11) eine Zündspule (13) für die Zündkerze des jeweiligen Zylinders trägt, die mit der Zündkerze über eine sich durch ein Schutzrohr (15) zwischen dem Zylinderkopf und dem Kipphebelkasten (10) oder dem Kipphebeldeckel (11) des jeweiligen Zylinders erstreckende Zündkerzenverlängerung (14) kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schutzrohr (15) in die erste Einführhilfe (17) beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels (11) einfädelt,dass ein aus dem Schutzrohr (15) herausragendes Ende (14a) der Zündkerzenverlängerung (14) in die zweite Einführhilfe (18) beim schwenkenden Schließen des Kipphebeldeckels (11) einfädelt, um automatisch und selbst zentrierend einen elektrischen Kontakt zwischen der Zündkerzenverlängerung (14) und der Zündspule (13) des jeweiligen Zylinders auszubilden, und
    dass der zweite Abschnitt (11b) mit der zweiten Einführhilfe (18) innerhalb eines von dem ersten Abschnitt (11a) mit der ersten Einführhilfe (17) begrenzten Bereichs angeordnet ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Schutzrohr (15) herausragende Ende (14a) der Zündkerzenverlängerung (14) in einem Stopfen (16) geführt ist, der beim Schließen des Kipphebeldeckels (11) in die erste Einführhilfe (17) einfädelt.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Stopfen (16) herausragendes Ende (14a) der Zündkerzenverlängerung (14) beim Schließen des Kipphebeldeckels (11) in die zweite Einführhilfe (18) einfädelt.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (11b) einen elektrischen Steckkontakt für das aus dem Schutzrohr (15) herausragende Ende (14a) der Zündkerzenverlängerung (14) ausbildet.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Steckkontakt eine elektrisch leitende Feder (19) umfasst.
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