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Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/008324
Kind Code:
A1
Abstract:
Known internal combustion engines only comprise, for example, three rows of cylinders for housing pistons, whereby a row of cylinders must house a relatively high number of pistons. Consequently, these engines exhibit relatively large dimensions in the longitudinal direction, which on one hand imparts a relatively high weight to the engine and on the other hand entails an adverse behaviour in case of collision due to the important length of the front part of the car body. The invention relates to an internal combustion engine comprising four individual rows (1, 2, 3, 4) of cylinders, two of these rows (1, 2 or 3, 4) being mutually arranged in a V shape in such a way that the cylinder rows (1, 2 or 3, 4) are situated on each side of an engine plane (E) defined by a vertical axis (H) dividing the engine in a symmetric manner and a longitudinal axis (L) of said engine. One of the cylinder rows (2 or 3) among the rows arranged in a V (1, 2 or 3, 4) is closer to the engine plane (E) or the vertical axis (H) than the row (1 or 4) which is opposite the engine plane (E) or the vertical axis (H). The invention is designed for internal combustion, mixture compression, applied ignition engines as well as for air compression Diesel engines.

Inventors:
ABTHOFF JOERG
HUETTNER WILHELM
RAU ERHARD
Application Number:
PCT/EP1999/004404
Publication Date:
February 17, 2000
Filing Date:
June 24, 1999
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
International Classes:
F02B75/22; (IPC1-7): F02B75/22
Foreign References:
FR1024825A1953-04-07
DE19716274A11997-10-30
FR490351A1919-04-19
Other References:
See also references of EP 1021648A1
Attorney, Agent or Firm:
Dahmen, Toni (DaimlerChrysler AG Intellectual Property Management FTP - C106 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine mit Zylindern, die in Zylinderreihen aufgeteilt sind, mit wenigstens einer Nockenwelle zur Steuerung der je Zylinder vorgesehenen wenigstens zwei Gaswechselventile, mit einer Kurbelwelle zur Aufnahme von entsprechenden Pleuel, dadurch gekennzeichnet, daß vier einzelne Zylinderreihen (1, 2, 3,4) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Zylinderreihen (1, 2 <BR> <BR> bzw. 3, 4) Vförmig zueinander angeordnet sind, derart, daß die ein V bildenden Zylinderreihen (1, 2 bzw. 3,4) beidseitig zu einer Motorebene E liegen, wobei eine Zylinderreihe (2 bzw. 3) der Vförmig einander zugeordneten Zylinderreihen (1, 2 bzw. 3, 4) näher an der Motorebene E liegt als die entsprechend der Motorebene E gegenüberliegende Zylinderreihe (1 bzw. 4).
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine zwanzig Zylinder besitzt, wobei die jeweils zwei Vförmig zueinander angeordneten Zylinderreihen (1, 2 bzw. 3,4) einen Winkel a von ca. 72 Grad einschließen.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (17) in elf Hauptlager gelagert ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (17) in sechs Hauptlager gelagert ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuel (10,11, 12,13) an der Kurbelwelle (17) über versetzte Hubzapfen (Splitpins) angebracht sind.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig zur Motorebene E liegend je eine Nockenwelle (25) zur Steuerung der Gaswechselventile (20,21) vorgesehen ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nockenwellen (25) in einem freien Zwischenraum zwischen den inneren Zylinderreihen (2,3) und den äußeren Zylinderreihen (1, 4) untergebracht sind und in radialer Richtung von der Kurbelwelle (17) gesehen etwas unterhalb der Gaswechselventile (20,21) näher zur Kurbelwelle (17) liegen.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Nockenwellen (25) Stoßstangen (22,23) zur Steuerung der Gaswechselventile (20,21) vorgesehen sind.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgasabführung oberhalb der Zylinder bzw. den Zylinderreihen (1, 2,3, 4) erfolgt.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine sechzehn Zylinder aufweist, wobei die jeweils zwei Vförmig zueinander angeordneten Zylinderreihen (l, 2 bzw. 3,4) einen Winkel a von ca. 90 Grad einschließen.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine wenigstens vier oder eine um vier erhöhte Anzahl von Zylindern aufweist.
Description:
Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist bereits eine Brennkraftmaschine bekannt (Zeitschrift : Autos Test Technik, mot, Nr. 11 vom 16. 5. 1998, ISSN 0027-1462, Beitrag :"18-Zylinder von Volkswagen", Seiten 16 bis 23), die achtzehn Zylinder besitzt, welche in drei Zylinderreihen untergebracht sind. Jede Zylinderreihe nimmt sechs Kolben auf. tuber sechs obenliegende Nockenwellen erfolgt die Steuerung der je vier Gaswechselventile pro Zylinder. Uber eine Kurbelwelle werden entsprechend achtzehn Pleuel aufgenommen, wobei jeweils drei Pleuel an einer Kröpfung der Kurbelwelle angreifen. Die drei Zylinderreihen sind als einzelnes Teil aus Aluminiumguß hergestellt. Aufgrund der komplexen Geometrie dieses Teils ist ein Gießen sehr aufwendig.

Die drei Zylinderreihen sind stern örmig angeordnet, wobei eine vertikale Zylinderreihe von einer von einer Hochachse und einer Längsachse der Brennkraftmaschine aufgespannten Motorebene der Brennkraftmaschine zur Hälfte aufgeteilt wird. Die beiden anderen Zylinderreihen sind symmetrisch zur Motorebene angeordnet. Da nur drei Zylinderreihen vorliegen, müssen in einer Zylinderreihe relativ viele Kolben aufgenommen werden.

Dadurch ergeben sich große Abmessur.gen in Längsrichtung, die zum einen ein relativ hohes Gewicht der Brennkraftmaschine zur Folge haben und zum anderen durch lange Vorbauten der Karosserie ein ungünstiges Crashverhalten bewirken.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil eines kompakteren Aufbaus mit bezogen auf die Größe und Zylinderzahl der Brennkraftmaschine relativ geringem Gewicht. Von Vorteil ist außerdem, daß nur ein kurzer Vorbau der Karosserie für die Brennkraftmaschine erforderlich ist, wodurch sich ein günstiges Crashverhalten ergibt. Besonders vorteilhaft ist die, insbesondere bei einer Zylinderanzahl von zwanzig oder mehr, erzielbare Laufruhe der Brennkraftmaschine. Von Vorteil ist des weiteren, daß durch die Ausbildung von vier einzelnen Zylinderreihen sich eine vereinfachte Herstellung der Zylinderköpfe ergibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennkraftmaschine möglich.

Zeichnung Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Zeichnung ist im Schnitt eine Brennkraftmaschine teilweise gezeigt, die über vier Zylinderreihen l, 2,3, 4 verfügt. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine gemischverdichtende, fremdgezündete aber auch um eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine handeln.

In jeder Zylinderreihe 1, 2,3, 4 ist zumindest ein Kolben 5 untergebracht. Es sind somit Ausführungen mit vier, acht, zwölf, sechzehn, zwanzig, vierundzwanzig oder mehr Kolben 5 bzw. Zylinder möglich. Im Ausführungsbeispiel sind zwanzig Zylinder vorgesehen, so daß eine Zylinderreihe l, 2,3, 4 entsprechend fünf Kolben 5 enthält.

Jeweils zwei Zylinderreihen 1, 2 und 3,4 sind in V-Form angeordnet, so daß eine Doppel-V-Anordnung vorliegt. Es hat sich herausgestellt, daß bei zwanzig oder vierundzwanzig Zylindern eine V-Anordnung der Zylinderreihen 1, 2 oder 3,4 mit einem eingeschlossenen Winkel a von etwa 72 Grad vorteilhaft ist. Bei einer zwölf oder sechzehn Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine hat sich ein Winkel a von etwa 90 Grad herausgestellt.

Die äußeren Zylinderreihen 1, 4 und die inneren Zylinderreihen 2, 3 sind symmetrisch zu einer Hochachse H angeordnet, welche die Brennkraftmaschine in zwei gleichmäßige Hälften unterteilt.

Die Hochachse H und eine in der Zeichnung senkrecht zur Hochachse H in die Zeichenebene hinein verlaufende Längsachse L spannen eine in der Zeichnung perspektivisch angedeutete Motorebene E auf. Erfindungsgemäß erfolgt die Anordnung der Zylinderreihen l, 2,3, 4 derart, daß jeweils eine Zylinderreihe 2 bzw. 3 einer zugehörigen V-Anordnung l, 2 bzw.

3, 4 näher zur Motorebene E liegt als die entsprechend gegenüberliegende äußere Zylinderreihe 1 bzw. 4. Damit ergibt sich im Bereich der Hochachse H, daß die beiden inneren Zylinderreihen 2,3 mit relativ engem Abstand zueinander verlaufen. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und damit leichte Ausführung der Brennkraftmaschine. Ein zur Hochachse H eingeschlossener Winkel y zur inneren Zylinderreihe 2 bzw. 3 beträgt zum Beispiel 15 Grad. Demgegenüber weisen die gegenüberliegenden äußeren Zylinderreihen 1, 4 zu den inneren Zylinderreihen 2,3 einen weiteren Abstand von der Motorebene E auf, wobei ein von der Hochachse H zur äußeren Zylinderreihe 1 bzw. 4 eingeschlossener Winkel ß beispielsweise 57 Grad beträgt.

Im Schnitt sind vier Pleuel 10,11, 12,13 zu sehen, die an nicht näher dargestellten Kröpfungen einer Kurbelwelle 17 befestigt sind, wobei mindestens zwei Pleuel 10,12 bzw. 11,13 einer V-Anordnung der Zylinderreihen 1, 2 bzw. 3,4 an einer gemeinsamen Kröpfung angebracht sind. Ein weitere Möglichkeit besteht darin, versetzte Hubzapfen an der Kurbelwelle vorzusehen, sogenannte Split-pins, die zum Ausgleich eines Zündversatzes bei der V-Anordnung zweier Kolben an einem gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle 17 erforderlich sind.

Die Brennkraftmaschine besitzt mindestens zwei Gaswechselventile 20,21 pro Zylinder, vorzugsweise sind vier Gaswechselventile vorgesehen. Die Steuerung der Gaswechselventile 20,21 erfolgt über Stoßstangen 22,23, die jeweils zu einer Nockenwelle 25 führen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Nockenwellen 25 vorgesehen, die im freien Zwischenraum zwischen den inneren Zylinderreihen 2,3 und den äußeren Zylinderreihen 1, 4 untergebracht sind und in radialer Richtung von der Kurbelwelle 17 gesehen etwas unterhalb der Gaswechselventile 20,21, also näher zur Kurbelwelle 17, liegen.

Die Abfuhr der heißen Abgase von den Gaswechselventilen 21 erfolgt über Abgasleitungen 30, die, wie in der Zeichnung dargestellt, oberhalb der Zylinder bzw. den Zylinderreihen 1, 2,3, 4 verlaufen. Die Anordnung der Einlaßventile 20 und der Auslaßventile 21 erfolgt in Drehrichtung des Uhrzeigers gesehen folgendermaßen : - beginnend für den Zylinder 1 bzw. die Zylinderreihe 1 zunächst das Einlaßventil 20, dann das Auslaßventil 21, - für den in Drehrichtung anschließenden Zylinder 3 bzw. die Zylinderreihe 3 das Auslaßventil 21, dann das Einlaßventil 20, - für den in Drehrichtung weiter anschließenden Zylinder 2 bzw. die Zylinderreihe 2 das Einlaßventil 20, dann das Auslaßventil 21, - für den in Drehrichtung weiter anschließenden Zylinder 4 bzw. die Zylinderreihe 4 zunächst das Auslaßventil 21, dann das Einlaßventil 20.

Möglich ist aber auch die folgende Anordnung von Einlaßventilen 20 und Auslaßventilen 21 in Drehrichtung des Uhrzeigers gesehen : - beginnend für den Zylinder 1 bzw. die Zylinderreihe 1 zunächst das Auslaßventil 21, dann das Einlaßventil 20, - für den in Drehrichtung anschließenden Zylinder 3 bzw. die Zylinderreihe 3 das Einlaßventil 20, dann das Auslaßventil 21, - für den in Drehrichtung weiter anschließenden Zylinder 2 bzw. die Zylinderreihe 2 das Auslaßventil 21, dann das Einlaßventil 20, - für den in Drehrichtung weiter anschließenden Zylinder 4 bzw. die Zylinderreihe 4 zunächst das Einlaßventil 20, dann das Auslaßventil 21.

Folgende Dimensionsgrößen für die Ausbildung einer Brennkraftmaschine haben sich als besonders zweckmäßig herausgestellt : Für eine Brennkraftmaschine, die wie im Ausführungsbeispiel angegeben, zwanzig Zylinder aufweist, sind beispielsweise elf Hauptlager zur Lagerung der Kurbelwelle vorzusehen. Damit ergibt sich eine Baulänge der Brennkraftmaschine von etwa 800 mm. Der Zylinderabstand beträgt bei einem Pleuel von 12 mm Breite ca. 136 mm, der Zylinderreihenversatz ist mit 12 bis 56 mm auszuführen. Die Zündabstände sind mit 36-36-36-36 Grad vorzusehen.

Bei einer Ausführung mit versetzten Hubzapfen der Kurbelwelle mit sechs Grad Versatz (einem sogenannten Split-pin) sind sechs Hauptlager zur Lagerung der Kurbelwelle erforderlich. Damit ergibt sich eine Baulänge der Brennkraftmaschine von etwa 690 mm. Der Zylinderabstand beträgt bei einem Pleuel mit 12 mm Breite ca. 108 mm, der Zylinderreihenversatz ist mit 12 bis 13, 5 mm auszuführen. Die Zündabstände sind mit 36-36-36-36 Grad vorzusehen.

Bei einer Ausführung mit vierundzwanzig Zylinder und 4x12 mm Pleuel pro Hubzapfen, ist eine dreifach versetzter Hubzapfen mit einem Versatz von 12, -24 und 12 Grad erforderlich (eine sogenannte dreier Split-Pin-Teilung des Hubzapfens). Für die Kurbelwelle sind sieben Hauptlager zur Lagerung erforderlich.

Damit ergibt sich eine Baulänge der Brennkraftmaschine von etwa 760 mm. Der Zylinderabstand beträgt bei einem Pleuel von 12 mm ca. 108 mm, der Zylinderreihenversatz 13, 5 mm. Die Zündabstände sind mit 30-30-30-30 Grad vorzusehen.