DE69131403T2 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Brennkraftmaschinen vom V-Typ.
• Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine vom V-Typ, der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist. Eine Maschine dieses Typs ist aus der US-A-4,592,314 bekannt.
• Neuerdings sind Maschinen mit fünf Ventilen, die drei Einlaßventile und zwei Auslaßventile pro Zylinderkopf aufweisen, verstärkt verwendet worden, um die Beladungseffektivität und demzufolge die Leistung der Maschine zu erhöhen. Andererseits entstehen Schwierigkeiten bei der Verteilung einer solchen erhöhten Anzahl von Einlaß- und Auslaßventilen oberhalb der Brennkammer jedes Zylinders einer solchen Maschine. In Bezug auf das Design des Zylinderkopfes einer solchen Maschine sollte dafür gesorgt werden, die Höhe der Maschine so niedrig wie möglich zu halten, allerdings eine ausreichende Kühlfähigkeit der Kühlmantelanordnung, die sich um den Zylinderkopf herum erstreckt, sicherzustellen. In Anbetracht des Ventilbetätigungsmechanismus für eine solche Maschine weist jedes Einlaß- oder Auslaßventil einen Ventilstößel an dem oberen Ende des Ventilschafts jedes der Ventile auf, die durch Erhebungen einer zugeordneten Nockenwelle gedrückt werden, und eine vorspannende Ventilfeder ist zwischen einer Ventilhalteklemme, die auf dem oberen Bereich jedes Ventilschafts gesichert ist, und einem Ventilfedersitz, der auf dem Innenwandbereich des Zylinderkopfs für jedes der Einlaß- und Auslaßventile vorgesehen ist, installiert.
• Maschinen, wie beispielsweise eine Maschine mit fünf Ventilen, die eine größere Anzahl von Einlaßventilen als Auslaßventile für jeden Zylinder aufweisen, verwenden häufig Auslaßventile, die, aufgrund deren geringerer Anzahl in Bezug auf die Einlaßventile, so aufgebaut sind, daß sie im Durchmesser größer sind, um die notwendigen Querschnitte der Auslaßdurchgangswege sicherzustellen. Demgemäß übersteigt die Masse eines solchen Auslaßventils diejenige des Einlaßventils, und Auslaßventile, die schwerer als Einlaßventile sind, sind in vielen Fällen eingesetzt worden.
• Weiterhin ist die Ventilanhebung der Auslaßventile so eingestellt worden, daß sie größer als diejenige der Einlaßventile ist. Unter Anbetracht der vorstehend angeführten Bedingungen erfordert die vorspannende Ventilfeder für das Auslaßventil einen größeren Durchmesser und eine größere Federkonstante, um das schwerere Auslaßventil in seine Schließposition ohne irgendeine Fehlfunktion zu drücken, und die Länge der Ventilfeder muß größer sein als diejenige der Einlaßventilfedern, um zu ermöglichen, daß die Ventilanhebung der Auslaßventile erhöht werden kann. Die erhöhte Länge trägt zu einer beträchtlichen Erhöhung der Gesamthöhe der Maschine bei.
• In jedem Fall ist es erwünscht, die Höhe der Maschine, soweit dies möglich ist, zu reduzieren. In Anbetracht der vorstehend erwähnten Erfordernisse erfordert eine eingeschränkte Maschinenhöhe, daß der Ventilfedersitz des Auslaßventils erniedrigt wird, um die notwendige Ventilanhebung beizubehalten. Allerdings verbraucht ein erniedrigter Ventilfedersitz normalerweise einen gewissen Raum, der für die Kühlanordnung des Zylinderkopfs erforderlich ist, insbesondere für den Kühlmantel an der Auslaßseite nahe dem Auslaßdurchgangsweg für das Abgas. Demzufolge resultiert eine Erniedrigung der Position des Ventilfedersitzes auf der Auslaßseite in einem kleineren Kühlmantel an diesem Bereich und einer reduzierten Kühleffektivität. Andererseits würde die Ventilanhebung des Auslaßventils unzureichend sein.
• Weiterhin führt auf der Einlaßventilseite die erhöhte Anzahl davon zu einem sehr engen Raum, der nur zwischen den benachbarten Einlaßventilen verfügbar ist, und der Abstand zwischen diesen wird beträchtlich klein, was zu Problemen beim Sicherstellen des Raums zum Aufnehmen der Ventilstößel der Einlaßventile führt.
• Neben den vorstehend angeführten Problemen sollte, insbesondere für Maschinen vom V-Typ, der Nockenwellenantriebsmechanismus, der ein Zwischenzahnrad, ein Zwischenkettenrad, oder eine Zwischenriemenscheibe umfaßt (in Abhängigkeit von dem Typ einer Übertragung, die zum Antrieb der Nockenwelle von der Kurbelwelle aus verwendet wird) nicht unnötig den Raum innenseitig der V-Bank zum Anordnen und Warten von Hilfseinrichtungen, die darin angeordnet sind, einschränken. Demgemäß sollten Komponenten der Nockenwellen-Antriebsübertragung oder Gehäuse dafür nicht in den Raum zwischen den zwei Reihen bzw. Bänken einer Brennkraftmaschine vom V-Typ vorstehen.
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine vom V- Typ zu schaffen, die ein verbessertes und kompakteres Layout besitzt, das den Raum innerhalb der V-Reihen-Anordnung zwischen dem Paar der Zylinderreihen erhöht, um so Hilfseinrichtungen darin aufzunehmen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Zwischenwelle jeder der Zylinderreihen zum Antrieb des jeweiligen Paars der Einlaß- und Auslaßnockenwelle zugeordnet, wobei jede der Zwischenwellen drehbar um eine Achse herum getragen ist, die parallel zu der Einlaß- und Auslaßnockenwelle und lateral versetzt in Bezug auf die Mittelebene der jeweiligen Zylinderreihe zu der Auslaßseite davon hin gelagert ist.
• Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede der Zwischenwellen mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff mit einem Paar Nockenzahnrädern, die an dem jeweiligen Paar der Einlaß- und Auslaßnockenwelle befestigt ist, versehen. Vorzugsweise stehen die Zwischenzahnräder in Eingriff mit einem gemeinsamen Kurbelwellen-Abtriebszahnrad zum Antreiben beider Zwischenzahnräder, wobei das Kurbelwellen-Abtriebszahnrad durch ein Kurbelwellenzahnrad angetrieben wird, das an der Kurbelwelle befestigt ist.
• Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zwischenwellen mit dem jeweiligen Paar der Einlaß- und Auslaßnockenwelle über Antriebsriemen verbunden und sind mit der Nockenwelle über einen anderen Antriebsriemen verbunden.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren, abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert und dargestellt werden, wobei:
• Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Brennkraftmaschine des V-Typs, der einen Zahnrad-Nockenwellen-Antriebsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt,
• Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer Brennkraftmaschine des V-Typs, der einen Riemenantriebsmechanismus für die Nockenwellen gemäß einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt,
• Fig. 3 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Brennkraftmaschine des V- Typs, der einen verzahnten Antriebsmechanismus ähnlich zu Fig. 1 gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt,
• Fig. 4 zeigt eine Vorderschnittansicht eines Kopfbereichs eines rechtsseitigen Zylinders der Maschine, die in Fig. 3 dargestellt ist,
• Fig. 5 zeigt eine Draufsicht des oberen Kopfs des Zylinderkopfs der Maschine gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 und 4.
• Nachfolgend wird eine Viertakt-Brennkraftmaschine vom V-Typ, die fünf Ventile für jeden Zylinder aufweist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Zuerst wird die Basisstruktur der Maschine unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.
• In Fig. 1, die schematisch eine Vorderansicht der Maschine 1 darstellt, ist ein Zylinderblock, der ein Paar von Zylinderreihen besitzt, die in einer V-Reihenanordnung angeordnet sind, dargestellt. Der Zylinderblock definiert eine Vielzahl von Zylindern oder Auskleidungen 6, die in Form eines V, gesehen in der Richtung der Kurbelwelle aus, dargestellt in Fig. 1, angeordnet sind. Ein Kolben 7 ist in jeden Zylinder 6 eingesetzt und ist über eine Pleuelstange 8 mit einer Kurbelwelle 9, wie gewöhnlich, verbunden.
• Wie aus Fig. 1 gesehen werden kann, ist der Ventilbetätigungsmechanismus, der eine Einlaßnockenwelle 24 und eine Auslaßnockenwelle 25 umfaßt, so aufgebaut, um irgendeine Behinderung des inneren Raums zwischen der V-Reihe durch das Gehäuse des Zylinderkopfs für jede Reihe der Zylinder zu vermeiden.
• Genauer gesagt ist, wie in den Fig. 1 und 2 angezeigt ist, die eine Vorderansicht einer Viertaktmaschine vom V-Typ ähnlich solchen der Fig. 3 darstellt, gezeigt, daß der Abstand A einer Achse 24a der Einlaßnockenwelle 24 von einer Mittelebene C, die die Achse der Zylinder der Zylinderreihe ebenso wie die Achse einer Kurbelwelle 9 enthält, so ist, daß er kleiner als der Abstand B der Achse 25a der Auslaßnockenwelle 25 von dieser Ebene (c) ist. Ähnlich ist ein Zwischenkettenrad des Nockenwellen-Antriebssystems, wie beispielsweise das Zwischenzahnrad 35, das so angepaßt ist, um mit einem Paar von Nockenzahnrädern 24b, 25b in Eingriff zu stehen, die an den jeweiligen Einlaß- und Auslaßnockenwellen 24, 25 befestigt sind, drehbar durch den Zylinderkopf, lateral versetzt um einen Betrag D von der Mittelebene C, getragen, um zu vermeiden, daß Gehäuseteile des Zylinderkopfs in den V-Raum vorstehen, der dazu angepaßt ist, um Nebenaggregate bzw. Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise eine Lichtmaschine 54, darin anzuordnen. Auf diese Art und Weise kann eine kompakte Maschinenstruktur erhalten werden, wobei die Einlaßnockenwelle nach innen nahe zu dem V-Raum der Maschine angeordnet ist, während die Auslaßnockenwelle 25 entlang der Außenseite des Zylinderkopfs 4 gegenüberliegend in Bezug auf die Mittelebene C angeordnet ist.
• In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist das Ventilantriebssystem eine Zahnradantriebsanordnung auf, um sowohl das Einlaß- als auch das Auslaß-Nockenzahnrad 24b, 25b von dem Zwischenzahnrad 35 anzutreiben, das auf einer Zwischenzahnradwelle 35a angeordnet ist, die wiederum von einer anderen Zahnradantriebsstruktur angetrieben ist, die ein Kurbelwellenabtriebszahnrad umfaßt. Natürlich können der Ventilbetätigungsmechanismus und die Nockenwellenantriebskette nicht nur Zahnradzüge umfassen, sondern können auch durch Zeitsteuerriemen oder Zeitsteuerketten ausgeführt werden, die zugeordnete Übertragungselemente vorsehen, wie beispielsweise Nockenkettenräder und Nockenriemenscheiben auf den Nockenwellen, und die ein Zwischenkettenrad oder eine Zwischenriemenscheibe anstelle des Zwischenzahnrads 35 verwenden.
• Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht in Bezug auf die asymmetrische Versetzung der Nockenwellen 24, 25 auf beiden Seiten der Mittelebene C ebenso wie im Hinblick auf den entsprechenden Versatz in dem Betrag D der Zwischenriemenscheibe 42 denjenigen der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2. In dem Fall der Fig. 2 sind die Antriebsriemen oder Zeitsteuerketten dazu verwendet, die Nockenwelle 24, 25 über jeweilige Nockenkettenräder oder Nockenriemenscheiben 24b, 25b von dem Zwischenkettenrad oder der Riemenscheibe 42b anzutreiben, was einen Nockenwellenantriebszug einrichtet, der über die Zwischenwelle 35a mit einem anderen Antriebszug verbunden ist, der von der Kurbelwelle 9 in einer herkömmlichen Art und Weise angetrieben ist.
• Mittels der vorstehend erwähnten Struktur kann der Aufnahmeraum innerhalb des V- Raums der Maschine zum Warten oder zum Anordnen von Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise die Lichtmaschine 54, sichergestellt werden, was auch dazu beiträgt, die Höhe der Maschine zu begrenzen.
• Nachfolgend wird die innere Struktur einer Maschine vom V-Typ im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 erläutert werden, die eine dritte Ausführungsform darstellen, die allgemein dasselbe Layout wie die vorhergehenden Ausführungsformen besitzt.
• In Fig. 3, die schematisch eine Vorderansicht der Maschine 1 darstellt, ist ein Zylinderblock 2 dargestellt, der ein Paar von Zylinderreihen besitzt, die in einer V-Reihenanordnung angeordnet sind. Der Zylinderblock definiert eine Vielzahl von Zylindern oder Auskleidungen 6, die in Form eines V, gesehen in der Richtung der Kurbelwelle aus, dargestellt in Fig. 3, angeordnet. Ein Kolben 7 ist in jeden Zylinder 6 eingesetzt und ist über eine Pleuelstange 8 mit einer Kurbelwelle 9, wie gewöhnlich, verbunden. Der Zylinderkopf 4 jeder Zylinderbank bzw. -reihe der Maschine vom V-Typ ist eine spiegelsymmetrische Struktur, die aus einem oberen Kopf 11 und einem unteren Kopf 10 jeweils zusammengesetzt ist. Der untere Kopf 10 definiert Verbrennungsräume 12, die wiederum eine Brennkammer für jeden Zylinder 6 bilden, der durch die vordere Fläche des jeweiligen Kolbens 7, der gleitbar darin aufgenommen ist, definiert ist.
• Wie in Fig. 4 dargestellt ist, weist der Brennraum 12 des jeweiligen Zylinders 6 drei Einlaßöffnungen 12a, 12b und 12c ebenso wie zwei Auslaßöffnungen 12d und 12e, die entlang des Umfangs des Brennraums 12 angeordnet sind, auf, wobei deren Mittenbereich mit einer Einsetzöffnung 121 ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, eine gewöhnliche Zündkerze darin aufzunehmen. Die Auslaßöffnungen 12d und 12e sind zu der Außenwand 10b des Zylinderkopfs 4 herausgeführt, die sich entlang des Seitenumfangs der V-förmigen Zylinderbank mittels der Auslaßkanäle 13d und 13e erstrecken. Die Einlaßöffnungen 12a, 12b und 12c sind zu einer Wand 10a des Zylinderkopfs 4, die an der Innenseite der V-förmigen Zylinderbank angeordnet sind, mittels Einlaßkanälen 13a, 13b, 13c herausgeführt, die sich miteinander über einen Verlängerungsbereich 11c verbinden, der sich durch den oberen Kopf 11 hindurch und nach oben davon erstreckt. Der Verbindungsbereich 13f ist so geformt, daß er elliptisch ist, wobei der Hauptdurchmesser parallel zu der Kurbelwellenachse orientiert ist. Eine Befestigungsöffnung 11d zum Aufnehmen eines Kraftstoffeinspritzventils 30 ist so vorgesehen, daß es sich durch einen Bereich des zentralen Einlaßkanals 13b erstreckt. Ein Schiebeventil 39 zum Öffnen und Schließen des Verbindungsbereichs 13f ist in dem Verlängerungsbereich 11c der Einlaßkanäle angeordnet und ein Luftstutzen 40 ist mit diesem Verlängerungsbereich 11c verbunden. Um zu verhindern, daß Staub oder dergleichen in den Luftstutzen 40 eintritt, ist ein Deckel 41 vorgesehen.
• Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Kühlmantel zum Zirkulieren von Kühlwasser von dem Zylinderblock durch den Zylinderkopf so dargestellt, daß er in dem unteren Kopf 10 vorgesehen ist. Der Kühlwassermantel und die innere Struktur des Zylinderkopfs sind so aufgebaut, um die Brennkammer 12 abzudecken. Dieser Kühlwassermantel ist aus einem Wassermantel 31a an der Einlaßseite, die von dem Bereich der Einlaßkanäle 13a, 13b und 13c zu der Seite der Innenwand 10a des unteren Kopfs 10 reicht, einem anderen Kühlmantel 31b, der an der Auslaßseite angeordnet ist, die von dem Bereich der Auslaßkanäle 13d und 13e zu der äußeren Seitenwand 10b des unteren Kopfs 10 reicht, und aus einem zentralen Kühlmantel 31c, der sich im wesentlichen zwischen den Einlaßkanälen 13a, 13b, 13c und den Auslaßkanälen 13d und 13e erstreckt, zusammengesetzt. Der Aufbau und die Anordnung der unterschiedlichen Abschnitte 31a, 31b, 31c der Wassermantelanordnung sind deutlich in Fig. 4 dargestellt.
• Verbindungsöffnungen 31e sind so gebohrt, daß sie mit oberen Bereichen sowohl des zentralen Kühlmantels 31c als auch des Einlaßventilmantels 31a in Verbindung stehen und sich seitlich versetzt von den Einlaßkanälen 13a und 13c jeweils erstrecken. Gemäß dieser Struktur strömt das Kühlwasser des Kühlkreislaufs von dem Kühlwassermantel des Zylinderblocks 2 (nicht dargestellt) in den Kühlmantel 31b an der Auslaßseite des Zylinderkopfs 4 und darauffolgend strömt es durch den zentralen Mantel 31c und in den Kühlmantel 31a, der an der Einlaßseite des Zylinderkopfs 4 angeordnet ist. Von dem einlaßseitigen Mantel 31a wird das Wasser so zirkuliert, daß es über den Entleerungsauslaß 31d ausgelassen wird. Zu Beginn jeder Kühlmittelzirkulation wird irgendwelche Luft, die an dem Oberseitenbereich des zentralen Mantels 31c vorhanden ist, in den Kühlmantel 31a an der Einlaßseite über die Verbindungsöffnungen 31e abgelassen.
• Das Einlaß- und Auslaßventil 14, 15 weisen jeweils einen Ventilschaft 14b, 15b mit Ventilplatten 14a, 15a an deren unterem Endbereich auf, die dazu geeignet sind, die Einlaßöffnungen 12a, 12b, 12c und die Auslaßöffnungen 12d und 12e jeweils zu öffnen oder zu schließen. Wie aus den Fig. 4 und 5 gesehen werden kann (und auch aus Fig. 1), überquert der untere Bereich, d. h. die Ventilplatte 14a der Seiteneinlaßventile, die den Einlaßöffnungen 12a und 12c zugeordnet sind, die Mittelebene C, die die Achse der Zylinder 6 der Zylinderreihe enthält, ebenso wie die Achse der Kurbelwelle 9. Der obere Endbereich der Ventilschäfte 14b, 15b des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 ist in Führungsöffnungen 11a, 11b angeordnet, die in dem oberen Kopf 11 festgelegt sind. Diese Führungsöffnungen 11a und 11b, wie dies in größerem Detail in Fig. 5 dargestellt ist, sind in einer einheitlichen Struktur gebildet, was jeweils eine radial verbundene Doppelstruktur (Auslaßseite) oder Dreifachstruktur (Einlaßseite) einrichtet. Demgemäß sind die Durchmesser dieser Führungsöffnungen 11a, 11b ausreichend groß, um irgendeinen Grenzwandbereich zwischen benachbarten Führungsöffnungen 11a, 11b auf der Einlaß- oder Auslaßseite zu eliminieren. Weiterhin bilden eingegossene Einlaß- und Auslaßeinsätze 16, 17 Laufbüchsen für die Führungsöffnungen 11a, 11b als eine Verstärkungsstruktur, die vorzugsweise aus einem Material hergestellt ist, das von demjenigen Material des Zylinderkopfs unterschiedlich ist, um eine erhöhte Festigkeit der Einsätze 16, 17 zu schaffen. Auf diese Art und Weise bilden der Einlaß- und Auslaßeinsatz 16 und 17 Gleitöffnungen, um gleitbar die Einlaß- und Auslaßstößel 18, 19 jeweils aufzunehmen, bei denen es sich um eine mit einem Boden versehene Zylinderform handelt, bei der das obere Ende jedes Ventilschafts 14b, 15b mit dem jeweiligen innenseitigen Bodenbereich des Einlaß- und Auslaßstößels 18, 19 über ein Kissen jeweils in Eingriff steht. Nahe dem oberen Ende jedes Ventilschafts 14b und 15b ist ein Federhalter 20, 21 installiert, der dazu geeignet ist, die drückenden Federn 22, 23 des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 jeweils zurückzuhalten. Beide Ventildrückfedern 22 und 23 des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 jeweils sind von einer konzentrischen Doppelstruktur und erstrecken sich zwischen den Haltern 20 und 21 und den zugeordneten Ventilsitzen 12 g und 12 h, die auf dem unteren Kopf 10 des Zylinderkopfs 4 jeweils gebildet sind. Mittels der Ventilfedern 22 und 23 werden das Einlaß- und Auslaßventil 14, 15 in einer Richtung zum Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnung gedrückt gehalten. Die Einlaßventile 14 und die Auslaßventile 15 jeder Reihe der Maschine vom V-Typ werden durch eine Einlaßnockenwelle 24 und eine Auslaßnockenwelle 25 jeweils betätigt, die einen sich drehenden Kontakt mit jedem Einlaßstößel 18 und jedem Auslaßstößel 19 einrichten. Lagerbereiche, die auf dem oberen Kopf 11 gebildet sind, und Nockenkappen, die durch Schrauben befestigt sind, bilden Lager für beide Nockenwellen 24, 25. Das Einlaßventil 14 und das Auslaßventil 15 werden nach unten durch Herunterdrücken des Einlaßstößels 18 und des Auslaßstößels 19 durch die entsprechenden Nockenerhebungen der Nockenwellen 24 und 25 jeweils bewegt. Wie in Fig. 4 angezeigt ist, ist der äußere Durchmesser der Ventilfeder 22 des Einlaßventils so eingestellt, daß er im wesentlichen dem Außendurchmesser des zugeordneten Einlaßstößels 18 und demjenigen des Ventilfederhalters 20 entspricht, wobei die Position davon so eingestellt ist, daß sie angrenzend an das untere Ende des Einlaßventilstößels 18 angeordnet ist, so daß das obere Ende der Einlaßventitfeder 22 im wesentlichen an dem unteren Ende des Einlaßstößels 18 positioniert ist. Der Federsitz 12 g der Einlaßventilfeder 22 ist an einer entsprechend geeigneten Position der inneren Struktur des unteren Kopfs 10 des Zylinderkopfs 4 vorgesehen. Aufgrund der vorstehend erwähnten Anordnung weist der Ventilbetätigungsmechanismus an der Einlaßventilseite eine Struktur auf, bei der die Ventilfeder 22 des Einlaßventils 14 eine doppelt gestapelte Anordnung auf dem Einlaßstößel 18 darstellt. Auf diese Art und Weise kann eine Vergrößerung des Durchmessers des Einlaßstößels 18 jedes der Einlaßventile 14 vermieden werden und deshalb können die Einlaßstößel 18 innerhalb des verfügbaren Raums dicht angrenzend zueinander ohne irgendwelche Probleme angeordnet werden.
• Weiter sind, wie ähnlich aus Fig. 4 ersichtlich ist, der äußere Durchmesser der Ventilfeder 23 jedes der Auslaßventile 15 und der entsprechende äußere Durchmesser des zugeordneten Ventilfederhalters 21 so eingestellt, daß sie etwas kleiner als der innere Durchmesser des Auslaßstößels 17 sind, der, wie der Einlaßstößel 18, von einer nach unten offenen, mit einem Boden versehene, zylindrische Struktur ist. Weiterhin sind die Höhenpositionen des Ventilfederhalters 21 des Auslaßventils 15 und des Federsitzes 12 h auf einer Innenwand des unteren Kopfs 10 des Zylinderkopfs 4 derart eingestellt, daß ein oberer Endbereich der Ventilfeder 23, der das jeweilige Auslaßventil 14 in seine geschlossene Position vorspannt, in den Auslaßstößel 17 vorsteht. Demgemäß ist das Ventilbetätigungssystem an der Auslaßnockenwellenseite von einer sogenannten Becherstruktur, bei der der obere Bereich der Ventilfeder 23 des Auslaßventils durch den dazugehörigen Auslaßstößel 19 abgedeckt ist, der einen Aufnahmeraum für das obere Ende der Ventilfeder 23 bildet.
• Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Abstand L2 von der Achse der Auslaßnockenwelle 25 zu dem Federsitz 12 h der Auslaßventilfeder 23 so eingestellt, daß er kleiner als der Abstand L1 von der Einlaßnockenwelle 24 zu dem zugeordneten Ventilsitz 129 der Einlaßventilfeder 22 ist. Demzufolge ist der Abstand L2' zwischen dem Auslaßventilfedersitz 12 h und dem Ventilsitz so, daß er größer als der entsprechende Abstand L1' auf der Einlaßseite ist, während der Abstand jeder Achse der Einlaß- und Auslaßnockenwelle 24, 25 zu dem zugeordneten Ventilsitz gleich zueinander ist. Aufgrund dieses dimensionsmäßigen Layouts ist es möglich, den auslaßseitigen Kühlmantel 31b größer aufzubauen, während gleichzeitig die Gesamthöhe der Maschine innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten wird. Demgemäß kann die Kühleffektivität verbessert werden, wenn der Kühlmantel an der Auslaßseite des Zylinderkopfs vergrößert werden kann, um eine größere Kühlkapazität als herkömmlich zu erhalten.
• Weiterhin übersteigt in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Einlaßventile 14 (drei) diejenige der Auslaßventile 15 (zwei), was zu einem erhöhten Durchmesser des Auslaßventils (15) führt, um den notwendigen Querschnitt des Auslaßöffnungsbereichs sicherzustellen. Weiterhin ist auch die Ventilanhebung der Auslaßventile 15 so eingestellt, daß sie größer als diejenigen der Einlaßventile 14 ist. In Anbetracht dieses dimensionsmäßigen Aspekts (was zu einem erhöhten Gewicht der Auslaßventile verglichen mit den Einlaßventilen führt) müssen stärkere Auslaßventilfedern 23 verwendet werden, was eine größere Federkonstante und eine größere Länge der Auslaßventilfeder 23 verglichen mit der Einlaßventilfeder 22 mit sich bringt. Gemäß dieser Anordnung wird die Gefahr in Bezug auf eine höhere Position der Auslaßnockenwelle 25 und demzufolge einer größeren Gesamtmaschinenhöhe aufgrund der Struktur der Anordnung des Auslaßstößels 19 und der Auslaßventilfeder 23 durch die obere Ventilfederaufnahmestruktur für das Auslaßventil 15 überwunden. Auch kann die Alternative vermieden werden, nämlich um in herkömmlicher Weise eine vergrößerte Höhe der Maschine durch Erniedrigen der Ventilsitze der Auslaßventile einzugrenzen, um einen ausreichenden Raum zu schaffen, um die stärkeren Ventilfedern aufzunehmen, was zu einer nachteiligen Konsequenz einer unzureichenden Kühleffektivität für die Auslaßseite des Zylinderkopfs führen würde, da die Größe des Wasserkühlmantels 31b an der Auslaßseite verringert werden würde. Ein relativ hoher Bereich des Ventilsitzes 12h für die Auslaßventilfeder 23 kann mittels eines Einsetzens einer sogenannten Becherstruktur für die Auslaßventilseite zum Ermöglichen, daß der Abstand L2 zwischen der Achse der Auslaßnockenwelle 25 und dem zugeordneten Ventilfedersitz 12h der Auslaßventile 15 reduziert wird, sichergestellt werden, allerdings der Abstand L2' auf der Auslaßseite zwischen der Auslaßöffnung 12e, 12d und dem Ventilfedersitz 12h erhöht wird, was die Aufgaben einer niedrigen Maschinenhöhe und einer unbeeinflußten Kühleffektivität erfüllt.
• An der Einlaßseite wird vorzugsweise der Ventilfederhalter 20 nahe zu dem unteren Randbereich des zugeordneten Ventilstößels 18 angeordnet, um den notwendigen Durchmesser der drei eng benachbarten Ventilstößel 18 für die drei Einlaßventile 14 in dieser Ausführungsform beizubehalten, so daß er so niedrig wie möglich ist, so daß ohne irgendwelche Schwierigkeiten angeordnet werden können, was einen ausreichenden Raum für den Einsatz 16 in dem Zylinderkopf ohne Schwächen des eingreifenden Bereichs zwischen den Bohrungen, die durch den Einsatz 16 ausgekleidet sind, ermöglicht. Insbesondere wird, wenn der Zylinderkopf aus einer leichten Metall-Legierung hergestellt ist, wie beispielsweise einer Aluminium-Legierung, dieses Problem wichtig.
• Auch kann der Abstand L1 zwischen der Achse der Einlaßnockenwelle 24 und dem zugeordneten Einlaßventilfedersitz 12 g den entsprechenden Abstand L2 auf der Auslaßseite übersteigen, wobei ein solches Design, das die Beseitigung der Einlaßventilfedern 22 erleichtert, nicht obligatorisch ist, sondern beide Abstände L1 und L2 auf der Einlaß- und Auslaßseite könnten gleich zueinander sein. In dem letzteren Fall kann die Länge der Ventilfedern 23 für das Auslaßventil 15 weiterhin erhöht werden und die Kühlfähigkeiten des auslaßseitigen Kühlmantels 31b können durch Erhöhen der Größe davon verbessert werden.
• Wie aus der Ausführungsform der Fig. 3-5 ersichtlich ist, soweit diese bisher erläutert sind, weist der Kühlmantel, der in dem Zylinderkopf 4 gebildet ist, zwei Seitenmäntel 31a, 31b an der Einlaß- und Auslaßseite des unteren Kopfs 10 des Zylinderkopfs 4 ebenso wie einen zentralen Kühlmantel 31c auf. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform, wo der Abstand L2' an der Auslaßseite den Abstand L1' an der Einlaßseite übersteigt, der Auslaßfedersitz 12 h, der durch einen integralen Wandbereich des unteren Kopfs 10 des Zylinderkopfs 4 gebildet ist, weiter von einer unteren Oberfläche 10a des Zylinderkopfs 4 entfernt, der sich mit dem Zylinderblock 2 trifft. Demzufolge kann ein größeres Volumen für den Kühlmantel 31b auf der Auslaßseite der Zylinderseite 4 sichergestellt werden. Abhängig von dem weiteren Design des Zylinderkopfs kann das Volumen des auslaßseitigen Kühlmantels 31b noch denjenigen des einlaßseitigen Kühlmantels 31a übersteigen. Nichtsdestotrotz liegt die Drehachse der Einlaß- und Auslaßnockenwelle 24, 25 auf ungefähr demselben Abstand oberhalb der unteren Oberfläche 10c des Zylinderkopfs 4.
• In Anbetracht der Probleme eines Anordnens einer Vielzahl von Einlaßventilen (oder Auslaßventilen) eng benachbart zueinander, um die Beladungseffektivität der Maschine zu erhöhen, zum Beispiel unter Verwendung von drei Einlaßventilen (und zwei Auslaßventilen), oder einer weiter erhöhten Anzahl von Einlaß- oder Auslaßventilen, ist es insbesondere wichtig, daß die Lagerstruktur für eine hin- und herbewegbare Halterung der Ventile (die Stößel 18, 19 an den oberen Enden der Ventilschäfte des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 aufweisen) Einsätze oder Laufbuchsen 16, 17 umfaßt, die vorzugsweise als integrale Struktur in einer Öffnung des Zylinderkopfs aufgenommen sind, wobei die Einsätze 16, 17 für eine hin- und herbewegbare Halterung der zugeordneten Stößel 18, 19 des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 nicht nur eine Vielzahl von Bohrungen aufweisen, die durch die zugeordneten Stößel des Einlaß- und Auslaßventils 14, 15 eingegriffen sind, sondern sie sind auch aus einem Material hergestellt, das von demjenigen des gegossenen Zylinderkopfs 4 unterschiedlich ist. Auf diese Art und Weise wird eine sehr feste und verstärkte Tragestruktur für die Ventilstößel 18, 19 erhalten und Mehrfachventile können auf der Einlaß- oder Auslaßseite eingesetzt werden, ohne daß sie Probleme eines Sicherstellens einer ausreichenden Festigkeit des Materials zwischen benachbarten Ventilstößeln an der Einlaß- oder der Auslaßseite darstellen. Auf diese Art und Weise kann eine verbesserte Zylinderkopfanordnung erhalten werden, die die Verwendung von Vielfachstößeln erleichtert, die dicht zueinander positioniert sind, allerdings durch eine verstärkte Aufnahmestruktur getragen sind.

Claims (13)

1. Brennkraftmaschine vom V-Typ, die einen Zylinderblock (2), der ein Paar Zylinderreihen besitzt, die in einer V-Reihen-Anordnung angeordnet sind, um einen V- Raum dazwischen mit mindestens einer Zylinderbohrung (6), definiert in jeder Zylinderreihe, zu definieren, einen Zylinderkopf (4), der an jeder der Zylinderreihen befestigt ist, und ein Paar einer Einlaß- und Auslaß-Nockenwelle (24, 25), die drehbar in jedem der Zylinderköpfe (4) zum Betätigen einer Vielzahl von Einlaßventilen (14) und Auslaßventilen (15) jeweils befestigt sind, wobei der Abstand (B) der Achse der Auslaßnockenwelle (25) von einer Mittelebene (C), die die Zylinderachse des jeweiligen Zylinders und die Achse der Kurbelwelle (9) enthält, größer als der Abstand (A) der jeweiligen Einlaßnockenwelle (24) von der Mittelebene (C) ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßnockenwellen (24) an den Seiten der Zylinderköpfe (4) angeordnet sind, die zu dem V-Raum hinweisen, zwischen den Zylinderreihen, wobei die Einlaß- und Auslaßventile (14, 15) zu deren Schließpositionen durch Ventilfedern (22, 23) vorgespannt sind, wobei die Ventilfedern durch Federsitze (12g, 12h) getragen sind, die an dem Zylinderkopf (4) vorgesehen sind, und daß der Abstand (L2') zwischen den Auslaßfedersitzen (12h) und den Auslaßöffnungen (12e), gebildet in einer unteren Oberfläche des Zylinderkopfs (4), größer als der Abstand (L1') zwischen den Einlaßfedersitzen (12g) und den jeweiligen Einlaßöffnungen (12c) ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwelle (35a) jeder der Zylinderreihen zum Antreiben des jeweiligen Paars der Einlaß- und Auslaßnockenwelle (24, 25) zugeordnet ist, wobei jede der Zwischenwellen (35a) drehbar um eine Achse herum getragen ist, die parallel zu der Einlaß- und Auslaßnockenwelle (24, 25) und lateral versetzt in Bezug auf die Mittelebene (C) der jeweiligen Zylinderreihe zu der Auslaßseite davon ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zwischenwellen (345a) mit einem Zwischenzahnrad (35) in Eingriff mit einem Paar Nockenzahnrädern (24b, 25b), befestigt an dem jeweiligen Paar der Einlaß- und Auslaßnockenwelle (24, 25), vorgesehen ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenzahnräder (35) in Eingriff mit einem gemeinsamen Kurbelwellenabtriebszahnrad (33) zum Antreiben beider Zwischenzahnräder (35) stehen.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelwellenabtriebszahnrad (33) durch ein Kurbelwellenzahnrad (9a) angetrieben ist, das an der Kurbelwelle (9) befestigt ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwellen (35a) mit dem jeweiligen Paar der Einlaß- und Auslaßnockenwelle (24, 25) über Antriebsriemen (42) verbunden sind und mit der Kurbelwelle (9) über einen anderen Antriebsriemen verbunden sind.

7. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen, insbesondere eine Lichtmaschine (54), in dem V-Raum angeordnet sind, der zwischen dem Paar der Zylinderreihen definiert ist.

8. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßnockenwelle (24, 25) die Einlaß- und Auslaßventile (14, 15) über Ventilstößel (18, 19) betätigen, und daß sich die Ventilfedern (22, 23) zwischen Federsitzen (12g, 12h), die an dem Zylinderkopf (4) vorgesehen sind, und Federrückhalteteilen (20, 21), die an den Schäften (14b, 15b) der Einlaß- und Auslaßventile (14, 15) befestigt sind, jeweils erstrecken.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federrückhalteteile (20) der Einlaßventile (14) nahe zu einem unteren Ende der zugeordneten Einlaßventilstößel (18) angeordnet sind, mit dem oberen Ende der Einlaßventilfedern (22) außerhalb der Einlaßventilstößel (18) an dem unteren Ende davon gehalten, während die Ventilfederrückhalteteile (19) der Auslaßventile (15) zusammen mit dem oberen Ende der zugeordneten Auslaßventilfedern (23) innerhalb der Auslaßventilstößel (19) aufgenommen sind.

10. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L2) zwischen der Achse der Auslaßventil-Betätigungsnockenwelle (25) und den Federsitzen (121), gebildet an einem unteren Kopf (10) des Zylinderkopfs (4), kleiner als oder gleich zu dem Abstand (L1) zwischen der Achse der Einlaßventil-Betätigungsnockenwelle (24) und den Federsitzen (12g) des Einlaßventils (14) ist.

11. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (4) mit einem Kühlmantel versehen ist, der einen zentralen Kühlmantel (31c) und Kühlmäntel (31a, 31b) an der Einlaß- und Auslaßseite des Zylinderkopfs jeweils zum Zirkulieren von Kühlmittel durch den Zylinderkopf aufweist.

12. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Einlaß- und Auslaßnockenwellen (24, 25) unter ungefähr demselben Abstand von der unteren Oberfläche (10a) des Zylinderkopfs (4) angeordnet sind, wobei die Einlaß- und Auslaßnockenwellen (24, 25) unter ungefähr derselben Höhe in Bezug auf den Zylinderblock (2) angeordnet sind.

13. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß drei Einlaßventile (14), die ein Paar von Seiteneinlaßventilen und ein Mitteneinlaßventil umfassen, und ein Paar Auslaßventile (15) pro Zylinder vorgesehen sind, wobei ein unterer Endbereich (14a) der Seiteneinlaßventile die Mittelebene (C) kreuzt.