DE19620546A1 - Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents
Zylinderkopf für eine mehrzylindrige BrennkraftmaschineInfo
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Description
Ein Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine umfaßt we
nigstens zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile pro Zylinder, wobei die
Ventiltellermitten der Einlaßventile sowie die Ventiltellermitten der Auslaß
ventile jeweils nicht in gleichem Abstand zur Mittelsenkrechten des Zylin
derkopfes angeordnet sind.
Ein gattungsgemäßer Zylinderkopf ist aus der WO 86/05237 bekannt.
Dieser Zylinderkopf ist völlig symmetrisch aufgebaut. Daraus ergeben sich
eine ganze Reihe von Problemen bei der Unterbringung der einzelnen
Bauteile auf engem Raum innerhalb des Zylinderkopfes.
Bedingt durch die ständig wachsenden Anforderungen an die Kompaktheit
und die Montagefreundlichkeit der Zylinderköpfe von Brennkraftmaschi
nen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zylinderkopf zu
konzipieren, der unter optimaler Ausnutzung des vorhandenen Baurau
mes eine verbesserte Unterbringung seiner diversen Komponenten er
laubt. Dabei soll gewährleistet sein, daß separat einzusetzende Teile auf
grund der Verwechslungsgefahr möglichst keine unterschiedlichen Geo
metrien aufweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß einer ersten Ausführungsform durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1. Demnach sind die Einlaßventile wie
auch die Auslaßventile von zwei Nockenwellen gesteuert, sind zwischen
den Ventilen und den Nocken der Nockenwellen eine Anzahl von iden
tisch ausgebildeten Betätigungselementen angeordnet und weisen die
den Ventilen zugeordneten Nocken der Nockenwellen unterschiedliche
Grundkreisdurchmesser auf. Dadurch wird erreicht, daß die Einlaßkanäle
und die Auslaßkanäle des Zylinderkopfes an den Aufnahmen für die
Stehbolzen der Zylinder, an den Lagerungen der Nockenwellen sowie an
den Ausnehmungen für die Einspritzdüsen vorbeigeführt werden können.
Darüber hinaus können bei dieser Ausführungsform aufgrund der für alle
Ventile identisch ausgebildeten Betätigungselemente keine Verwechslun
gen bei der Bestückung des Zylinderkopfes mit den Betätigungselemen
ten auftreten. Zu beachten ist, daß bei dieser ersten Ausführungsform die
den Einlaßventilen und den Auslaßventilen zugeordneten Betätigungs
elemente zu den Nockenwellen gleich stark geneigt sind, um eine
gleichmäßige Abwälzung bzw. Reibung zwischen dem Betätigungsele
ment und dem Ventil bzw. den Ventilkäppchen zu erreichen.
Die Aufgabe wird gemäß einer zweiten Ausführungsform durch die Merk
male des Patentanspruchs 2 gelöst. Bei dieser Ausführungsform sind die
Einlaßventile sowie die Auslaßventile von zwei Nockenwellen gesteuert,
sind zwischen den Ventilen und den Nocken der Nockenwellen eine An
zahl von identisch ausgebildeten Betätigungselementen angeordnet, und
sind die den Ventilen zugeordneten Betätigungselemente zu den
Nockenwellen unterschiedlich stark geneigt. Dies geschieht, indem die
Lagerungen der Betätigungshebel auf unterschiedlichen Höhen angeord
net sind. Damit ist eine ebenfalls kompakte Bauweise realisierbar, bei der
die zwangsläufig symmetrisch angeordneten Befestigungselemente nicht
mehr mit den Einlaß- und Auslaßkanälen sowie mit den Betätigungsele
menten kollidieren. Die Einlaß- und Auslaßventile sowie die Betätigungs
elemente sind hier quasi symmetriewidrig angeordnet. Zu beachten ist,
daß bei dieser zweiten Ausführungsform die den Ventilen zugeordneten
Nocken der Nockenwellen gleich große Grundkreisdurchmesser aufwei
sen.
Die beiden genannten Ausführungsformen können auch miteinander
kombiniert werden, so daß die Einlaßventile sowie die Auslaßventile von
zwei Nockenwellen gesteuert werden, daß zwischen den Ventilen und den
Nocken der Nockenwellen eine Anzahl von identisch ausgebildeten Betä
tigungselementen angeordnet ist, daß die den Ventilen zugeordneten
Nocken der Nockenwellen unterschiedlich große Grundkreisdurchmesser
aufweisen und daß die den Ventilen zugeordneten Betätigungselemente
zu den Nockenwellen unterschiedlich stark geneigt sind. Dadurch ist dann
ein weiterer Freiheitsgrad erschlossen, was eine noch weitergehende
Ausnutzung des im Zylinderkopf vorhandenen Bauraumes erlaubt.
Vorteilhaft weisen die Ventilfedern der Einlaßventile und der Auslaßven
tile, welche den Betätigungselementen entgegenwirken, je nach Lage der
Ventiltellermitten in eingebautem Zustand unterschiedliche Einbaulängen
auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Ventilfedern, die alle die gleiche
Größe und die gleiche Federkonstante aufweisen, je nach Einbaulänge
bzw. Kompression mit unterschiedlicher Kraft gegen die Betätigungsele
mente wirken. Die unterschiedlichen Kräfte sind erforderlich, da nicht nur
die Ventiltellermitten der Ventile sondern auch die Betätigungselemente in
verschiedenen Abständen zur Mittelsenkrechten des Zylinderkopfes bzw.
den Nockenwellen angeordnet sind und sich aus den verschiedenen Ab
ständen der Betätigungselemente unterschiedliche Hebelkräfte bei der
Anlage an den Nocken der Nockenwellen ergeben. Damit die verwende
ten Ventilfedern den daraus resultierenden unterschiedlichen Beanspru
chungen gerecht werden, ist es empfehlenswert verhältnismäßig weiche
Ventilfedern zu wählen.
Bevorzugt sind die Betätigungselemente als Schlepphebel ausgebildet,
wobei die Schlepphebel auf hydraulischen Abstützelementen gelagert
sind. Dadurch erübrigt sind die Lagerung der Betätigungselemente auf
separaten Wellen, so daß eine wesentliche Platzersparnis gegeben ist.
Zudem eignen sich die hydraulischen Abstützelemente aufgrund des
Spielausgleichs in besonderer Weise für die Anordnung der Betätigungs
elemente in verschieden stark geneigten Stellungen relativ zu den
Nockenwellen. Die Betätigungselemente können somit problemlos unter
verschiedenen Neigungswinkeln angeordnet werden, ohne daß hierbei
zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müßten.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in stark
vereinfachter schematischer Darstellung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II′ aus Fig. 1, zur Veran
schaulichung der Betätigung der beiden Einlaßventile gemäß
der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 einen anderen Schnitt entlang der Linie III-III′ aus Fig. 1 zur
Veranschaulichung der Betätigung die beiden Auslaßventile
gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie II-II′ aus Fig. 1, gemäß der
zweiten Ausführungsform; und
Fig. 5 einen weiteren Schnitt entlang der Linie III-III′ aus Fig. 1 ge
mäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist der erfindungsgemäße Zylinderkopf 1
jeweils zwei Einlaßventile 2 und zwei Auslaßventile 3 pro Zylinder 4 auf.
Die Ventiltellermitten 5 der beiden Einlaßventile 2 wie auch die Ventiltel
lermitten 5′ der beiden Auslaßventile 3 sind in verschiedenen Abständen
zur Mittelsenkrechten M des Zylinderkopfes 1 angeordnet.
Da die Einlaßventile 2 und die Auslaßventile 3 im wesentlichen senkrecht
stehen bzw. parallel zur den Achsen der Zylinder 4 orientiert sind, sind die
Ventilschäfte 6 der Einlaßventile 2 und die Ventilschäfte 6′ der Auslaß
ventile 3, in verschiedenen Abständen zu den Achsen einer ersten und
einer zweiten oben liegenden Nockenwelle 7, 7′ angeordnet.
Wie aus den Fig. 2 bis 5 hervorgeht sind zwischen den Nocken 8 der
Nockenwellen 7, 7′ und den freien Enden der Ventilschäfte 6, 6′ jeweils
identisch ausgebildete Betätigungselemente 9 angeordnet. Diese Betäti
gungselemente 9 sind als einfache Schlepphebel ausgebildet und auf ei
nem hydraulischen Abstützelement 10 mit einem halbkugeligen Gelenk
kopf 11 gelagert.
Mittels einer Ventilfeder 12 werden die Betätigungselemente 9 zur Anlage
gegen die Nocken 8 der Nockenwellen 7, 7′ gebracht. Folglich wirken die
Betätigungselemente 9 dann, wenn sie von den Nocken 8 beaufschlagt
werden, entgegen der Kraft der Ventilfedern 12.
Entsprechend der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weisen die den Einlaßventilen 2 zugeordneten
Nocken 8 der Nockenwellen 7, 7′ unterschiedlich große Grundkreisdurch
messer DG1, DG2 auf. Es ist deutlich erkennbar, daß dort DG1 größer ist
als DG2. Somit haben die verschiedenen Betätigungselemente 9 alle die
gleiche Stellung bzw. Neigung im Zylinderkopf 1. Durch den jeweiligen
Grundkreisdurchmesser DG1, DG2 und durch die Lage der Einlaßventile
2 definiert sich dabei der Arbeitsbereich der Betätigungselemente 9. Der
Arbeitsbereich ist jener Bereich der mit den Nocken 8 der Nockenwellen 7,
7′ in Kontakt steht.
Um selbst bei verschieden definierten Arbeitsbereichen der Betätigungs
elemente 9 annähernd gleiche Hebelkräfte auf der Seite des Abstützele
ments 10 und auf der Seite des freien Endes des Ventilschafts 6, 6′ bei
behalten zu können, weisen die verwendeten Ventilfedern 12, welche alle
die gleiche Größe und die gleiche Federkonstante haben, im eingebauten
Zustand unterschiedliche Einbaulängen LF1, LF2 auf. In Fig. 2 ist die
Einbaulänge LF1 geringer gewählt als die Einbaulänge LF2.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in Fig. 3 noch ein Schnitt
entlang der Linie III-III′ durch die beiden Auslaßventile 3 dargestellt. Aus
dieser Darstellung wird klar, daß die Größenverhältnisse für die Auslaß
ventile 3 gerade entgegengesetzt sind. Denn dort ist der Grundkreis
durchmesser DG1 kleiner als der Grundkreisdurchmesser DG2. Außer
dem ist dort die Einbaulänge LF1 der einen Ventilfeder 12 größer gewählt
als die Einbaulänge LF2 der anderen Ventilfeder 12.
Gemäß der in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfin
dung sind die Grundkreisdurchmesser DG der Nocken 8 der Nockenwel
len 7, 7′ gleich, während die den Einlaßventilen 2 zugeordneten Betäti
gungselemente 9 zu den Nockenwellen 7, 7′ um den Winkel α unter
schiedlich stark geneigt sind. Bei den unterschiedlichen Neigungswinkeln
der Betätigungselemente 9 ergibt sich die gleiche Kinematik wie bei der
ersten Ausführungsform, wenn die Gelenkköpfe 11 der hydraulischen
Abstützelemente 10 in der Höhe etwas versetzt angeordnet sind. Ein sol
cher Versatz in der Höhe der Gelenkköpfe 11 wird bei den dargestellten
schräg stehenden Abstützelementen 10 durch eine Verschiebung erreicht.
Auch bei dieser zweiten Ausführungsform weisen die Ventilfedern 12 der
Einlaßventile 2 je nach Lage der Ventiltellermitten 5 in eingebautem Zu
stand unterschiedliche Einbaulängen LF1, LF2 auf, damit auf beiden Sei
ten der Betätigungselemente 9 annähernd gleiche Hebelkräfte auftreten.
In Fig. 5 ist schließlich ein Schnitt durch die Auslaßventile 3 gemäß der
zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dort sind die Grund
kreisdurchmesser DG der Nocken 8 der Nockenwellen 7, 7′ gleich groß
und sind die Betätigungshebel 9 um den Winkel α unterschiedlich stark
aber in entgegengesetzter Weise geneigt. Außerdem ist dort ist die Ein
baulänge LF1 der einen Ventilfeder 12 größer als die Einbaulänge LF2
der anderen Ventilfeder 12.
Selbstverständlich können die beiden dargestellten Ausführungsformen
auch gemeinsam in einem Zylinderkopf realisiert sein.
Claims (7)
1. Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit
- - wenigstens zwei Einlaßventilen (2) und zwei Auslaßventilen (3) pro Zylinder (4), wobei
- - die Ventiltellermitten (5) der Einlaßventile (2) sowie die Ventiltel lermitten (5′) der Auslaßventile (3) jeweils nicht in gleichem Ab stand zur Mittelsenkrechten (M) des Zylinderkopfes (1) angeord net sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Einlaßventile (2) sowie die Auslaßventile (3) von zwei Nockenwellen (7, 7′) gesteuert werden,
- - zwischen den Ventilen (2, 3) und den Nocken (8) der Nockenwel len (7, 7′) eine Anzahl von identisch ausgebildeten Betätigungs elementen (9) angeordnet ist, und
- - die den Ventilen (2, 3) zugeordneten Nocken (8) der Nockenwel len (7, 7′) unterschiedlich große Grundkreisdurchmesser (DG1, DG2) aufweisen.
2. Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbeson
dere nach Anspruch 1, mit
- - wenigstens zwei Einlaßventilen (2) und zwei Auslaßventilen (3) pro Zylinder (4), wobei
- - die Ventiltellermitten (5) der Einlaßventile (2) sowie die Ventiltel lermitten (5′) der Auslaßventile (3) jeweils nicht in gleichem Ab stand zur Mittelsenkrechten (M) des Zylinderkopfes (1) angeord net sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Einlaßventile (2) sowie die Auslaßventile (3) von zwei Nockenwellen (7, 7′) gesteuert werden,
- - zwischen den Ventilen (2, 3) und den Nocken (8) der Nockenwel len (7, 7′) eine Anzahl von identisch ausgebildeten Betätigungs elementen (9) angeordnet sind, und
- - die den Ventilen (2, 3) zugeordneten Betätigungselemente (9) zu den Nockenwellen (7, 7′) unterschiedlich stark geneigt sind.
3. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Betätigungselemente (9) jeweils entgegen der
Kraft einer Ventilfeder (12) wirken, wobei die Ventilfedern (12) der
Einlaßventile (2) sowie der Auslaßventile (3) je nach Lage der Ventil
tellermitten (5, 5′) in eingebautem Zustand unterschiedliche Einbau
längen (LF1, LF2) aufweisen.
4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Betätigungselemente (9) als Schlepphebel aus
gebildet sind.
5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schlepphebel auf hydraulischen Abstützelementen (10) gelagert
sind.
Priority Applications (5)
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8131 | Rejection |