DE4212110A1 - Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei modernen Dieselmotoren wird aus Verbrauchs- und Emissionsgründen mit einem hohen Einspritzdruck gearbeitet. Um diesen zu erreichen, ist es unter anderem vorteilhaft, möglichst kurze Einspritzleitungen zu verwenden, die ein kleines schädliches Volumen im Hochdruckbereich der Einspritzanlage ermöglichen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist eine kostengünstige Ausführung der Einspritzanlage.

Beide Aspekte können durch die Verwendung von Einzeleinspritzpumpen verwirklicht werden.

In der gattungsbildenden DE-A-39 35 883 ist eine Dieselbrennkraftmaschine mit mehreren V-förmig angeordneten Zylindern beschrieben, in deren V-Raum eine Nockenwelle zur Betätigung von Gaswechselventilen und Einzeleinspritzpumpen angeordnet ist. Aufgrund der bei V-Motoren gegenüber Reihenmotoren verdoppelten Anzahl der Gaswechselnocken ergeben sich Probleme bei der Unterbringung der Einspritzpumpennocken. Deshalb werden bei der DE-A-39 35 883 zwei Einzeleinspritzpumpen von jeweils einem gemeinsamen Nocken betätigt.

Diese Anordnung ermöglicht zwar die Unterbringung der Gaswechsel- und Einspritzpumpennocken, sie hat jedoch den Nachteil, daß die Einzeleinspritzpumpen in einem bestimmten Winkel, nämlich dem halben V-Winkel der Zylinder, zueinander geneigt angeordnet werden müssen und daß aufgrund der vorgegebenen Zündfolge der einzelnen Zylinder keine optimale Zuordnung zwischen Einzeleinspritzpumpe und zugehörigem Zylinder mit jeweils kürzest möglicher Einspritzleitung realisiert werden kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für die Einzeleinspritzpumpen zu schaffen, die kürzest mögliche Einspritzleitungen verwirklicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1. Dadurch, daß als Betätigungsvorrichtung für die Gaswechselventile und Einzeleinspritzpumpen zwei Nockenwellen vorgesehen sind, wird genügend Platz für die Anordnung der Gaswechsel- und Einspritzpumpennocken geschaffen. Damit ist die gewünschte Flexibilität bezüglich der räumlichen Unterbringung der Einzeleinspritzpumpen gegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, bei der die Dieselbrennkraftmaschine flüssigkeitsgekühlt ist und ein Kurbelgehäuse aufweist, das bis zu den Zylinderköpfen reicht, ist die Freizügigkeit der Anordnung der Einzeleinspritzpumpen nochmals vergrößert, da das hochgezogene Kurbelgehäuse ausreichend Platz für die Unterbringung der Einzeleinspritzpumpen bietet und nur kleine Querschnitte für das Kühlmittel benötigt.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, bei der die Nockenwelle als eine Einspritzpumpennockenwelle zur ausschließlichen Betätigung der Einzeleinspritzpumpen und als eine Gaswechselnockenwelle zur ausschließlichen Betätigung der Gaswechselventile ausgebildet und die Einspritzpumpennockenwelle oberhalb der Gaswechselnockenwelle und beide vorzugsweise in der Mittenebene der Dieselbrennkraftmaschine angeordnet sind, wird die bei V-Motoren übliche zentral im V-Raum angeordnete Gaswechsel­ nockenwelle ergänzt durch eine Einspritzpumpennockenwelle, die für jede Einzeleinspritzpumpe einen getrennten Nocken aufweist. Dadurch können die Einzeleinspritzpumpen in unmittelbarer Nähe und in jeder gewünschten Neigung zum zugehörigen Zylinder angeordnet werden. Das führt zu den gewünschten kurzen Einspritzleitungen, wie sie zur Verwirklichung hoher Einspritzdrücke erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Lage der Einspritzpumpennockenwelle in der Mittenebene bietet gleiche Einbauverhältnisse der Einzeleinspritzpumpen für beide Zylinderreihen. Ihre Lage oberhalb der Gaswechselnockenwelle ermöglicht den Einbau der Einzeleinspritzpumpen mit deren Einspritzleitungsanschluß in der Nähe des im Zylinderkopf befindlichen Einspritzventils.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Nockenwellen als Universalnockenwellen zur Betätigung sowohl der Einzeleinspritzpumpen als auch der Gaswechselventile ausgebildet, wobei die Universalnockenwellen symmetrisch zur Mittenebene und jeweils im Bereich einer Zylinderreihe angeordnet sind. Dadurch, daß jeder Zylinderreihe eine eigene Nockenwelle zugeordnet ist, besteht ausreichend Platz zur Unterbringung der Gaswechselnocken und Einspritzpumpennocken für die jeweilige Zylinderreihe. Da jede Einzeleinspritzpumpe mit ihrem eigenen Einspritzpumpennocken betätigt wird, ist die gewünschte Anordnung und Lage der Einzeleinspritzpumpen zu den jeweiligen Zylindern leicht zu realisieren. Da die Lage der Nockenwellen weitgehend frei wählbar ist, kann ihr Abstand zu den Zylinderköpfen einer Zylinderreihe so gewählt werden, daß die Einspritzleitungslänge minimal ist.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Universalnockenwellen um das Stichmaß zwischen der Einspritzpumpennockenwelle und der Gaswechselnockenwelle, von der Lage der letzteren ausgehend, vorzugsweise 45° zur Mittenebene geneigt, in Richtung je einer Zylinderkopfreihe hin versetzt, angeordnet. Auf diese Weise können die gleichen Nockenwellenan­ triebsräder verwendet werden wie bei den übereinander liegenden Nockenwellen. Außerdem ergeben die relativ hoch liegenden Universalnockenwellen einen steifen Ventiltrieb mit kurzen Stoßstangen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Einzeleinspritzpumpen als Monoelemente ohne eigenes Pumpengehäuse ausgebildet, die unmittelbar im Kurbelgehäuse oder in einem mit diesem fest verbundenen und einen gemeinsamen Ölraum bildenden Einzelpumpengehäuse angeordnet sind. Durch die Ausbildung der Einzeleinspritzpumpen als Monoelemente wird ein separates Pumpengehäuse eingespart, wodurch Fertigungskosten vermindert werden. Außerdem bietet der Einbau der Monoelemente in ein relativ massives, starres Kurbelgehäuse, akustische Vorteile. Der gemeinsame Ölraum ermöglicht einen problemlosen Rücklauf des Pumpenschmieröls ohne zusätzliche Leitungen.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das Einzelpumpengehäuse als Abschluß des V-Raumes ausgebildet und weist Lagerstellen für die Einspritzpumpennockenwelle auf. Auf diese Weise ist der Aufbau des Kurbelgehäuses vereinfacht und damit ist dasselbe leichter gießbar. Es ist von Vorteil, daß auch die Einspritzpumpen-Nockenwelle in dem Einzelpumpengehäuse gelagert ist und somit eine vormontierbare, autarke Einspritzvorrichtung bildet, die mit dem Antriebszahnrad im Räderkasten koppelbar ist. Auf diese Weise kann ein Kurbelgehäuse geschaffen werden, das alternativ die Verwendung von Einzeleinspritzpumpen oder von einer konventionellen Reiheneinspritzpumpe ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Einspritzpumpennockenwelle für jede Einzeleinspritzpumpe einen eigenen Nocken auf und die Einzeleinspritzpumpen sind zu den zugehörigen Zylindern hin geneigt angeordnet. Damit können die Einzeleinspritzpumpen in unmittelbarer Nähe und mit beliebiger Neigung zu ihren zugehörigen Zylindern angeordnet werden. Damit ist eine Minimierung der Einspritzleitungslänge realisierbar.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die von den Universalnockenwellen betätigten Einzeleinspritzpumpen von der jeweiligen Universalnockenwelle zu den ihr gegenüberliegenden Zylinderköpfen hin geneigt angeordnet. Auf diese Weise können auch bei hoch liegenden Universalnockenwellen ohne Überschreitung der oberen Kurbelgehäuse-Kontur die Einzeleinspritzpumpen bequem und platzsparend und mit optimal kurzer Einspritzleitung untergebracht werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bildet der die Einzeleinspritzpumpen aufnehmende Gehäuseteil mit dem benachbarten Kurbelgehäuse einen Gehäusetunnel, in dem Raum für Betätigungsmittel der Einzeleinspritzpumpen vorgesehen ist. Auf diese Weise können die Regelstangen der Einzeleinspritzpumpen geschützt untergebracht werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch die Dieselbrennkraftmaschine mit übereinander angeordneten Nockenwellen.

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Dieselbrennkraftmaschine mit zwei nebeneinanderliegenden Nockenwellen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Dieselbrennkraftmaschine, deren Zylinder 1 eine V-Stellung aufweisen, wobei der V-Winkel 90° beträgt. Die Zylinder schließen einen V-Raum 4 ein, in dem die Nockenwellen 6, 7, 8 und die Einspritzvorrichtung angeordnet sind. In der Ausführung nach Fig. 1 ist eine Gaswechselnockenwelle 7 unterhalb des V-Raumes 4 in der Mittenebene 9 angeordnet. Durch sie werden Gaswechselventile 3 über Flachstößel 14, Stoßstangen 16 und Kipphebel, die in Fig. 1 und 2 von einer Ventilhaube 19 verdeckt sind, betätigt.

Im V-Raum 4 befindet sich die Einspritzpumpennockenwelle 6. Die Einspritzpumpennockenwelle 6 ist in einem Einzelpumpengehäuse 11 gelagert. Das Einzelpumpengehäuse 11 weist Einzelpumpenbohrungen 21 auf, in die die Einzeleinspritzpumpen 5 einsteckbar sind. Fluchtend mit den Einspritzbohrungen 21 sind Rollenstößelbohrungen 22 zur Führung von Rollenstößeln im Einzelpumpengehäuse 11 angeordnet.

Die Einzeleinspritzpumpen 5 werden im dargestellten Beispiel paarweise von nur einem Einspritzpumpennocken angetrieben. Sie liegen deshalb in einer Ebene und sind zueinander um den halben V- Winkel, nämlich 45°, geneigt.

Es kann aber vorteilhaft sein, die Einzeleinspritzpumpen in Richtung der Nockenwellenachse versetzt anzuordnen und jede Einzeleinspritzpumpe mit einem getrennten Nocken anzutreiben. Dann ist die Wahl der Neigung der Einzeleinspritzpumpe freigestellt und eine direkte Zuordnung zum benachbarten Zylinder sichergestellt.

Im Einzeleinspritzpumpengehäuse 11 ist eine Regelstange 13 zur Betätigung sämtlicher Einzeleinspritzpumpen vorgesehen. Das Einzeleinspritzpumpengehäuse 11 ist mit dem Kurbelgehäuse 10 fest verschraubt und bildet mit diesem einen Ölraum 23.

Es kann von Vorteil sein, das Einspritzpumpengehäuse 11 einstückig mit dem Kurbelgehäuse 10 auszubilden. In diesem Fall sind die Einspritznockenwellen 6 und die Einzeleinspritzpumpen 5 mit den Rollenstößeln 15 direkt im Kurbelgehäuse 10 gelagert. Die einstückige Ausführung hat den Vorteil großer Gehäusesteifheit und vereinfachter Abdichtung. Der Vorteil des getrennten Einzeleinspritzpumpengehäuses liegt in der Vorjustierung der Einzeleinspritzpumpen außerhalb des Motors. Außerdem besteht die Möglichkeit, eine konventionelle Reihenpumpe mit dem Stichmaß der Einspritzpumpennockenwelle 6 und deren Antrieb zu verwenden. Die dazu erforderliche Einspritzpumpenkonsole 20 ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.

Die Ausführung nach Fig. 2 arbeitet mit zwei Universalnockenwellen 8, die außerhalb der Mittenebene 9 im Bereich der jeweiligen Zylinderbänke angeordnet sind. Die Universalnockenwellen 8 betätigen die Gaswechselventile 3 über die Flachstößel 14, die Stoßstangen 16 und die von der Ventilhaube 19 verdeckten Kipphebel. Außerdem werden die Einzeleinspritzpumpen 5 von den Universalnockenwellen 8 angetrieben. Die Einzeleinspritzpumpen 5 sind wieder als gehäuselose Monoelemente ausgebildet, die in Einspritzpumpenbohrungen 21a des Kurbelgehäuses 10a eingesteckt sind. Die Rollenstößel 15 sind in Rollenstößelbohrungen 22a geführt, die koaxial zu den Einspritzpumpenbohrungen 21a im Kurbelgehäuse 10a angeordnet sind. Die Einzeleinspritzpumpen 5 werden jeweils von einem eigenen Nocken betätigt. Sie sind von der betätigenden Nockenwelle zum jeweils anderen Zylinder hin geneigt angeordnet. Dadurch ergeben sich kurze Einspritzleitungen.

Unterhalb der Einzeleinspritzpumpen 5 befindet sich ein Gehäusetunnel 12, in dem die Regelstange 13a untergebracht ist.

Die vorliegende Anordnung gestattet alternativ auch die Verwendung von Pumpedüsen im Zylinderkopf 2, die anstelle der Einzeleinspritzpumpen 5 von den jeweiligen Universalnockenwellen 8 über Rollenstößel, Stoßstangen und Kipphebel angetrieben werden und sich zentral im Zylinderkopf 2 befinden.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Einspritzvorrichtung im V- Raum und deren Ausbildung als Monoelemente, die von einer Einspritzpumpennockenwelle 6 oder von Universalnockenwellen 8 über je eigene Nocken angetrieben werden, bietet den Vorteil, eine relativ kostengünstige Hochdruckeinspritzung zu ermöglichen.

Claims (10)

1. Dieselbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse (10) und mehreren Zylindern (1), auf denen Zylinderköpfe (2) mit Gaswechselventilen (3) angeordnet sind, wobei die Zylinder (1) eine V- Stellung und einen V-Raum (4) aufweisen, in dem Betätigungsvorrichtungen für die Gaswechselventile (3) und für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet sind, wobei die Kraftstoffein­ spritzvorrichtung Einzeleinspritzpumpen (5) aufweist, die den einzelnen Zylindern (1) räumlich zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsvorrichtung für die Gaswechselventile (3) und Einzeleinspritzpumpen (5) zwei Nockenwellen vorgesehen sind.

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dieselbrennkraftmaschine flüssigkeitsgekühlt ist und ein Kurbelgehäuse aufweist, das bis zu den Zylinderköpfen (2) reicht.

3. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen als eine Einspritzpumpennockenwelle (6) zur ausschließlichen Betätigung der Einzeleinspritzpumpen (5) und als eine Gaswechselnockenwelle (7) zur ausschließlichen Betätigung der Gaswechselventile (3) ausgebildet sind, wobei die Einspritzpumpennockenwelle (6) oberhalb der Gaswechselnockenwelle (7) und beide vorzugsweise in der Mittenebene (9) der Dieselbrennkraftmaschine angeordnet sind.

4. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen als Universalnockenwellen (8) zur Betätigung sowohl der Einzeleinspritzpumpen (5) als auch der Gaswechselventile (3) ausgebildet sind, wobei die Universalnockenwellen (8) symmetrisch zur Mittenebene (9) und jeweils im Bereich einer Zylinderreihe angeordnet sind.

5. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Universalnockenwellen (8) um das Stichmaß zwischen der Einspritzpumpennockenwelle (6) und der Gaswechselnockenwelle (7) von der Lage der letzteren ausgehend vorzugsweise 45° zur Mittenebene (9) geneigt in Richtung je einer Zylinderkopfreihe hin versetzt angeordnet sind.

6. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeleinspritzpumpen (5) als Monoelemente ohne eigenes Pumpengehäuse ausgebildet sind und daß die Monoelemente unmittelbar im Kurbelgehäuse (10) oder in einem mit diesem fest verbundenen und einen gemeinsamen Ölraum bildenden Einzelpumpengehäuse (11) angeordnet sind.

7. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einzelpumpengehäuse (11) als Abschluß des V-Raumes (4) ausgebildet ist und Lagerstellen für die Einspritzpumpennockenwelle (6) aufweist.

8. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzpumpennockenwelle (6) für jede Einzeleinspritzpumpe (5) einen eigenen Nocken aufweist und die Einzeleinspritzpumpen (5) zu den zugehörigen Zylindern (1) hin geneigt angeordnet sind.

9. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Universalnockenwellen (8) betätigten Einzeleinspritzpumpen (5) von der jeweiligen Universalnockenwelle (8) zu den ihr gegenüberliegenden Zylinderköpfen (2) hin geneigt angeordnet sind.

10. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einzeleinspritzpumpen (5) aufnehmende Gehäuseteil mit dem benachbarten Kurbelgehäuse (10) einen Gehäusetunnel (12) bildet, in dem Raum für Betätigungsmittel der Einzeleinspritzpumpen (5) vorgesehen ist.