DE3601274C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der JP-OS 56-1 67 805 bekannten Brennkraftmaschine die­ ser Art ist auf dem Zylinderkopf kein Ansaugluftverteiler aufge­ setzt. Der Zylinderkopf ist mit einem Deckel versehen, in dem sich zwei durch Abdeckungen zugängliche Fenster befinden. Durch die Fenster kann der Betätigungsmechanismus für Einlaßventile und Auslaßventile gewartet werden. Die Stoßflächen zwischen den Abdeckungen und den Fenstern schließen einen stumpfen Winkel ein.

Nach der US-Patentschrift 28 56 909 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die zwei in V-Form angeordnete Reihen von Zylindern in einem Zylinderblock aufweist. Zwischen den beiden Reihen ist auf dem Zylinderblock ein Ansaugluftverteiler aufgesetzt. Beid­ seitig des Ansaugluftverteilers sind auf dem Zylinderblock Kap­ pen aufgesetzt, die Betätigungsmechanismen für Einlaßventile und Auslaßventile abdecken. Die Stoßflächen zwischen dem Zy­ linderblock einerseits und dem Ansaugluftverteiler bzw. den Kappen andererseits liegen in einer Ebene.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf mit entsprechender Abdeckung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, der eine vereinfach­ te Inspektion und Wartung des Betätigungsmechanismus für die Einlaßventile und Auslaßventile gestattet.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird nicht nur die genannte Aufgabe ge­ löst, sondern auch eine vereinfachte Bearbeitung des Zylin­ derkopfs wegen der rechtwinklig zueinander verlaufenden Stoßflächen ermöglicht.

Hat die Brennkraftmaschine einen Zylinderblock in dem V- förmig zwei jeweils durch einen Zylinderkopf abgedeckte Reihen von Zylindern ausgebildet sind, so wird eine sehr geringe Baubreite durch die Ausbildung nach Anspruch 2 er­ zielt.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei­ spiel unter Hinweis auf die Zeichnungen be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Reihen von Zylindern, teil­ weise im Schnitt,

Fig. 2 vergrößert einen Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch den in Fig. 1 links oben dargestellten Teil des Zylinderkopfes,

Fig. 3 die Deckfläche einer Brennkammer einer Brenn­ kraftmaschine nach Fig. 1 mit zugehörigen Ventilen und die

Fig. 4 und 5 jeweils perspektivisch einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 aus verschiedenen Blick­ richtungen.

Die Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit zwei Reihen C 1, C 2 von Zylindern 1, die in Vorderansicht in einer V- Form angeordnet sind. Die Reihen C 1, C 2 begrenzen zwischen sich ein zentrales Tal V, in dem ein gemeinsamer mit Ein­ laßkanälen 8 der Zylinder 1 in Verbindung stehender Ansaug­ luftverteiler Mi angeordnet ist.

Da die Reihen C 1, C 2 in ihrer Konstruktion symmetrisch sind, wird im folgenden nur die Reihe C 1 detailliert beschrieben.

Die Reihe C 1 weist einen Zylinderblock 2 auf, in dem Zylin­ der 1 ausgebildet sind, und einen Zylinderkopf 3, der auf einer Oberfläche des Zylinderblocks 2 über eine dazwischen angeordnete Dichtung 4 befestigt ist. In jedem der Zylin­ der 1 ist ein Kolben 5 gleitend verschiebbar. Der Zylinder­ kopf 3 begrenzt zwischen seiner Unterseite und der Obersei­ te jedes Kolbens 5 eine Brennkammer 6.

Die Zylinderblöcke 2 der Reihen C 1, C 2 sind mit einem ih­ nen gemeinsamen Kurbelgehäuse 7 aus einem Stück gebildet. In dem Kurbelgehäuse 7 ist eine in herkömmlicher Weise an die Kolben 5 gekoppelte Kurbelwelle 10 gelagert.

Nach den Fig. 1 und 3 weist jede Brennkammer 6 eine durch die Unterseite des Zylinderkopfes 3 gebildete Deckfläche aus zwei geneigten Flächen 11 a, 11 b auf, die beidseits von einer annähernd parallel zur Kurbelwelle 10 verlaufenden Mittellinie L fort nach abwärts der zunehmend nach ab­ wärts geneigt sind. Die Mittellinien L sämtlicher Brenn­ kammern 6 jeder Reihe C 1, C 2 liegen auf einer gemeinsame Linie. Die Einlaßkanäle 8 münden in den geneigten Flächen 11 a, die dem Tal V nahe liegen. Die Auslaßkanäle 9 münden in den geneigten Flächen 11 b, die dem Tal V entfernt lie­ gen. Je ein Paar Einlaßkanäle 8 und Auslaßkanäle 9 mündet parallel zur Mittellinie L in jeder Brennkammer 6. Je ein Paar Einlaßventile 12 und ein Paar Auslaßventile 13 dient zum Öffnen und Schließen der Einlaßkanäle 8 und der Aus­ laßkanäle 9 in jeder Brennkammer 6 und ist hierzu in in dem Zylinderkopf 3 befestigten Ventilführungsbuchsen 14 bzw. 15 gleitend verschiebbar.

Nach Fig. 2 ist eine Zündkerze 16 in eine Deckwand 6 a je­ der Brennkammer 6 derart geschraubt, daß ihre Elektrode in der Brennkammer 6 liegen. Jede Zündkerze 16 ist im we­ sentlichen zur Achse Ac des ihr zugeordneten Zylinders 1 aus­ gerichtet und von den vier Einlaß- und Auslaßventilen 12, 13 umgeben (siehe Fig. 3). Durch diese Anordnung wird eine extrem effiziente Ansaugung und Zündung des Kraftstoff­ luftgemisches und ein extrem effizienter Auspuff des ver­ brannten Gemisches erreicht.

Nach den Fig. 1 und 2 ist über den Brennkammern 6 im Zylin­ derkopf 3 ein Wassermantel 17 und über dem Wassermantel 17 ein Raum 18 ausgebildet, in dem sich ein Betätigungsme­ chanismus A für die Einlaß- und Auslaßventile 12, 13 zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßkanäle 8, 9 be­ findet.

Nach Fig. 1 sind um Schäfte der Einlaß- und Auslaßventile 12, 13 herum Ventilfedern 19 bzw. 20 angeordnet, die auf die Einlaß- und Auslaßventile 12, 13 so einwirken, daß diese die Einlaß- und Auslaßkanäle 8, 9 normalerweise schließen. Eine einzige Nockenwelle 21 ist im wesentlichen direkt über den Einlaßventilen 12 seitlich der Achsen Ac in Richtung zum Tal V versetzt angeordnet. Die Nockenwelle 21 erstreckt sich parallel zur Kurbelwelle 10 und ist durch einen nicht dargestellten zur Kurbelwelle 10 synchronen Antriebsmechanismus betätigbar. Nach Fig. 2 ist die Nocken­ welle 21 zwischen einer Reihe von in Längsrichtung Abstän­ de voneinander aufweisen, mit dem Zylinderkopf 3 ein­ stückigen Lagerschalen 22 und Lagerkappen 24 gelagert, die mittels Schrauben 23 an den Lagerschalen 22 befestigt sind.

Durch die Versetzung der Nockenwelle 21 der Reihen C 1, C 2 zum Tal V werden die maximalen äußeren Abmessungen der Rei­ hen C 1, C 2 vermindert und damit wird auch die Gesamtgröße der Brennkraftmaschine gemindert.

Nach Fig. 1 weist die Nockenwelle 21 Einlaß- und Aus­ laßnocken 21 i, 21 e auf, die den Einlaß- und Auslaßventilen 12, 13 zugeordnet sind. Zwischen den Einlaßnocken 21 i und den oberen Enden der Schäfte der Einlaßventile 12 sind erste Nockenstößel 25 angeordnet, die in Gleitkontakt mit den Einlaßnocken 21 i gehalten sind. Jeder der ersten Noc­ kenstößel 25 weist ein Ende auf, das auf einem halbkugeli­ gen Ende 27 a eines in einem in dem Zylinderkopf 3 ausgebil­ deten Lagerloch 26 befestigten ersten hydraulischen He­ bekopfes 27 drehbar gelagert ist.

Zweite Nockenstößel 28 haben je einen Zwischenabschnitt, der in Gleitkontakt mit je einem Auslaßnocken 21 e gehalten ist. Ein oberes Ende jedes zweiten Nockenstößels 28 ist durch einen Verkettungsmechanismus 29 an je ein Auslaßven­ til 13 gekoppelt. Ein unteres Ende jedes zweiten Nocken­ stößels 28 ist auf einem halbkugeligen Ende 31 a eines in einem in dem Zylinderkopf 3 ausgebildeten Lagerloch 30 befestigten zweiten hydraulischen Hebekopfes 31 drehbar gelagert.

Jeder der Verkettungsmechanismen 29 weist eine Treiberstan­ ge 32 auf, die mit ihrem einen Ende an einen zweiten Noc­ kenstößel 28 an einem Punkt angreift, der der Nockenwelle 21 abgewandt liegt und mit ihrem anderen Ende an einen winkli­ gen Kipphebel 33 angreift, der seinerseits an das obere En­ de des Schafts eines Auslaßventils 13 angreift. Die Kipp­ hebel 33 sind auf einer Kipphebelwelle 34 drehbar gelagert, die ihrerseits in mit dem Zylinderkopf 3 einstückigen Lageraugen 35 gelagert ist.

Während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird die Noc­ kenwelle 21 jeder Reihe C 1, C 2 synchron zur Kurbelwelle 10 gedreht. Wenn jeder Kolben 5 mit seinem Ausgangstakt beginnt, stoßen die Einlaßnocken 21 i die ersten Nockenstößel 25 in Richtung der Einlaßventile 12, wobei sich die Nockenstößel 25 um die halbkugeligen Enden 27 a der ersten hydraulischen Hebeköpfe 27 drehen. Die Einlaßventile 12 öffnen die Ein­ laßkanäle 8 gegen die elastischen Kräfte der Ventilfedern 19, wodurch ein Kraftstoffluftgemisch durch den Ansaugluft­ verteiler Mi und die Einlaßkanäle 8 in die Brennkammer 6 eingeführt wird. Die Einlaßventile 12 schließen etwa am En­ de des Ansaugtaktes des Kolbens 5, worauf dann der Kolben 5 seinen Kompressionstakt beginnt.

Das komprimierte Kraftstoffluftgemisch wird in der Brenn­ kammer 6 durch einen von der Zündkerze 16 erzeugten Funken gezündet, wenn der Kolben 5 etwa das Ende seines Kompres­ sionstaktes erreicht hat. Dadurch wird das Kraftstoffluft­ gemisch verbrannt und der Kolben 5 beginnt seinen Arbeits­ takt. Da die Zündkerze 16 wenigstens annähernd zur Achse Ac des Zylinders 1 ausgerichtet ist, sind die Flammenausbrei­ tungsabstände vom Zündpunkt zum Umfangsrand der Brennkam­ mer 6 im wesentlichen gleich, so daß das ganze Kraftstoff­ luftgemisch in einer kurzen Zeitperiode verbrannt wird.

Deshalb wird die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erhöht und eine Kraftstoffersparnis erreicht.

Nach dem Arbeitstakt schwenken beim Auslaßtakt des Kol­ bens 5 die Auslaßnocken 21 e die zweiten Nockenstößel 28 um die halbkugeligen Enden 31 a der zweiten hydraulischen Hebeköpfe 31, um dadurch die Treiberstangen 32 anzutreiben, damit diese die Kipphebel 33 in Richtung zu den Auslaßven­ tilen 13 drehen. Die Auslaßventile 13 werden dadurch ge­ gen die Elastizität der Ventilfedern 20 geöffnet, um die Auslaßkanäle 9 zum Auslaß der Abgase aus der Brennkammer 6 zu öffnen.

Wenn die Einlaß- und Auslaßventile 12, 13 geschlossen sind, werden die ersten und zweiten hydraulischen Hebeköpfe 27, 31 ausgefahren, damit die halbkugeligen Enden 27 a, 31 a an die Enden der Nockenstößel 25, 28 zum Schließen jedes Spal­ tes drücken, der sonst zwischen den Nockenstößeln 25, 28 und den Schäften der Ventile 12 bzw. der Treiberstange 32 auftreten könnte.

Nach den Fig. 4 und 5 ist der Raum 18 begrenzt durch eine ihn rechtwinklig umgebende Wand 40, die vom Umfangsrand des Bodens des Raums 18 nach aufwärts ragt, durch ein Paar trapezförmige Stirnwände 41, 42, die von den in Längs­ richtung entgegengesetzten Enden der Wand 40 über deren oberen Rand hinaus nach aufwärts ragen, und durch eine Deck­ wand 43, die die oberen Enden der trapezförmigen Stirnwän­ de 41, 42 miteinander verbindet. Der Zylinderkopf 3 weist zwei sich zwischen den Stirnwänden 41, 42 erstreckende Fen­ ster 44, 45 auf, von denen das eine in der einen Seite und das andere in der anderen Seite der Deckwand 43 vorgesehen ist. Die Fenster 44, 45 liegen über den Einlaß- und Aus­ laßventilen 12 bzw. 13, um einen Zugang zu dem Betätigungs­ mechanismus A zu ermöglichen, der deshalb durch die Fenster 44, 45 inspiziert und gewartet werden kann. Die Nockenwel­ le 21 verläuft unter dem Fenster 44, das näher zum Tal V liegt.

Um die Fenster 44, 45 herum sind von der Deckwand 43 in Richtung zur umgebenden Wand 40 nach abwärts geneigte Auf­ setzflächen 46 bzw. 47 ausgebildet, an denen Abdeckungen 48, 49 (Fig. 1 und 2) mittels Schrauben zu befestigen sind.

Nach den Fig. 2, 4 und 5 sind zylindrische Zündkerzenauf­ nahmerohre 50 einstückig mit den Deckwänden 6 a der Brenn­ kammern 6 gebildet und ragen zur Aufnahme zugeordneter Zündkerzen 16 nach aufwärts. Sie erstrecken sich durch den Wassermantel 17 und den Raum 18 zwischen der Deckwand 43 des Raums 18 und dem Boden 17 a des Wassermantels 17 ein­ stückig mit diesen. Nicht dargestellte Hochspannungszünd­ kabel sind mit den jeweiligen Zündkerzen 16 zu verbinden. Die Zündkerzen 16 können mittels eines nicht dargestellten, durch die Zündkerzenaufnahmerohre 50 einsetzbaren Werk­ zeugs eingeschraubt und ausgeschraubt werden. Da die Ab­ deckungen 48, 49 auf jeder Seite der Zündkerzenaufnahme­ rohre 50 ohne direkten Kontakt mit diesen angeordnet sind, können die Abdeckungen 48, 49 unabhängig von den Zündker­ zenaufnahmerohren 50 leicht an dem Zylinderkopf 3 ange­ bracht und von diesem entfernt werden. Deshalb kann der Be­ tätigungsmechanismus A effizient inspiziert und gewartet werden.

Die Zündkerzenaufnahmerohre 50 und die ihnen gegenüberlie­ genden Seitenwandteile der umgebenden Wand 40 sind durch Brücken 51, 52 einstückig miteinander verbun­ den. Die Lagerschalen 22 sind einstückig mit den Brücken 51, die Lageraugen 35 sind mit den Brücken 52 einstückig ausgebildet. Durch diese einstückige Konstruktion sind die Zündkerzen­ aufnahmerohre 50, die Lagerschalen 22 und die Lageraugen 35 sehr fest.

Der Zylinderkopf 3 hat eine Ansetzfläche 53, an welcher der Ansaugluftverteiler Mi angebracht ist, und Anschlußflächen 54 an den Lagerschalen 22, an denen die Lagerkappen 24 an­ geschlossen sind. Die Ansetzfläche 53 und die Anschlußflä­ chen 54 liegen mit der inneren Aufsetzfläche 46 nahe dem Tal V in einer im wesentlichen horizontalen gemeinsamen Ebene, die sich nach Fig. 1 über die Reihen C 1, C 2 erstreckt. Deshalb können diese Flächen 53, 54, 46 gleichzeitig mit einem gemeinsamen Werkzeug bearbeitet werden, wodurch der Zylinderkopf 3 sehr genau und effizient bearbeitet werden kann.

Die von dem Tal V fern liegende äußere Aufsetzfläche 47 verläuft zur Minimierung der maximalen äußeren Abmessungen der Reihen C 1, C 2 in einer im wesentlichen vertikalen Ebenen. Da nur die Abdeckung 49 und keine anderen Maschinenkompo­ nenten an der Aufsetzfläche 47 angebracht sind, sind der Winkel und der Abstand der Aufsetzfläche 47 relativ zu den anderen Flächen auf dem Zylinderkopf 3 nicht kritisch, wo­ durch die Bearbeitung der Aufsetzfläche 47 leicht durchge­ führt werden kann.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (3), der mehrere, eine gemeinsame Mittellinie (L) aufweisende Brennkammern (6) begrenzt, mit einem oberhalb der Brennkammern (6) in dem Zylinderkopf (3) ausgebildeten Raum (18), in dem sich ein Betätigungsmechanismus (A) für Einlaßkanäle (8) öffnende und schließende Einlaßventile (12) auf der einen Seite der Mittel­ linie (L) und Auslaßkanäle (9) öffnende und schließende Auslaßventile (13) auf der anderen Seite der Mittellinie (L) befinden, mit einem in dem Zylinderkopf (3) befindlichen ersten Fenster (44), durch das der Betätigungsmechanismus (A) im Bereich der Einlaßventile (12) zugänglich ist, mit einem in dem Zylinderkopf (3) befindlichen zweiten Fenster (45), durch das der Betätigungsmechanismus (A) im Bereich der Auslaßventile (13) zugänglich ist, und mit auf die Fenster (44, 45) mit ebenen Stoßflächen lösbar aufzusetzenden Abdeckungen (48, 49), dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung von Luft zu den Einlaßkanälen (8) auf den Zylinderkopf (3) mit ebener Stoßfläche lösbar ein Ansaugluftverteiler (Mi) aufgesetzt ist, wobei die Stoß­ fläche zwischen dem Zylinderkopf (3) und dem Ansaugluft­ verteiler (Mi) und die Stoßfläche zwischen dem Zylinder­ kopf (3) und der Abdeckung (48) des ersten Fensters (44) in einer gemeinsamen Ebene liegen und daß die Stoßfläche zwischen dem Zylinderkopf (3) und der Abdeckung (49) des zweiten Fensters (45) rechtwinklig zu der gemeinsamen Ebene verläuft.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit einem Zylinderblock (2), in dem V-förmig zwei jeweils durch einen Zylinderkopf (3) abgedeckte Reihen (C 1, C 2) von Zylindern (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugluftverteiler (Mi) zwischen den beiden Reihen (C 1, C 2) liegt.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Zylinderkopf (3) unterhalb der Ab­ deckung (48) der ersten Fenster (44) Lagerschalen (22) für eine Nockenwelle (21) mit in der gemeinsamen Ebene lie­ genden Stoßflächen für Lagerkappen (24) ausgebildet sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderkopf (3) zwischen den Fenstern (44, 45) sich zu den Zentren der Brennkammern (6) Zündkerzenaufnahmerohre (50) ausgebildet sind, deren Achsen (Ac) koaxial zu den Achsen (Ac) der Zylinder (1) verlaufen.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Betätigungsmechanismus (A) aufnehmende Raum (18) durch einen den Zylindern (1) zugewandten Boden (17 a), zwei trapezförmig von dem Boden (17 a) auseinander­ strebende Seitenwände und eine Deckwand (43) begrenzt ist und daß die Fenster (44, 45) zwischen den Seitenwänden und der Deckwand (43) liegen.