[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse,
insbesondere Zylinderkurbelgehäuse, in dem zumindest ein Kolben, ein Pleuel und eine
Kurbelwelle eingebaut sind, mit einem Zylinderkopf, der unter Zwischenschaltung einer
Zylinderkopfdichtung mit dem Zylinderkurbelgehäuse verschraubt und mittels ÖI- und/oder
Kühlflüssigkeitskanälen, die die Zylinderkopfdichtung durchdringen, mit diesem verbunden
ist, wobei im Zylinderkopf zumindest ein Einlasskanal mit Einlassventil pro Zylinder,
ein Auslasskanal mit Auslassventil pro Zylinder und ein Kraftstoffeinspritzventil
pro Zylinder vorgesehen sind.
[0002] Eine derartige Brennkraftmaschine ist bekannt, z. B. Motor Typ 1012 der DEUTZ AG.
Es handelt sich dabei um eine Dieselbrennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung
und vorzugsweise mit Abgasturboaufladung.
[0003] Es besteht das Bedürfnis, insbesondere dann, wenn eine große Variationsbreite verlangt
wird und die Brennkraftmaschine sowohl für Industrieanwendung als auch für Kraftfahrzeuganwendung
benutzt werden soll, die Brennkraftmaschine zu modifizieren und trotzdem möglichst
viele Gleichteile zu benutzen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsbildende Hubkolbenbrennkraftmaschine so
zu modifizieren, dass sie sowohl segmentspezifisch als auch emissionsspezifisch (Industrieanwendung
/ Nutzfahrzeuganwendung) ausgeführt werden kann und wobei trotzdem möglichst viele
Gleichteile zur Anwendung kommen, wobei geringe Montageunterschiede und geringe Unterschiede
in der Entwicklung bestehen sollen.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass mit dem gleichen Zylinderkurbelgehäuse
wahlweise ein Zylinderkopf mit zwei oder vier Ventilen pro Zylinder verschraubbar
ist, wobei für beide Zylinderköpfe die gleiche Zylinderkopfdichtung mit gleichen Durchbrüchen
für die Kanäle und gleiche Öffnungen für Zylinderkopfschrauben verwendbar ist.
[0006] Durch das Aufsetzen von 2- oder 4-Ventil-Zylinderkopfsystemen auf den gleichen Rumpfeinheitsmotor
entsteht der jeweils benötigte Motor in der gewünschten Leistungs- und Emissionsstufe,
z. B. EPA 3... oder Euro IV/V.., . Dadurch ergeben sich große Einkaufsvorteile. Die
internen / externen Investitionen (Modelle, Werkzeuge) können durch Bauteilstückzahlenzusammenfassung
gering gehalten werden. Es entstehen Einsparungen in den Entwicklungsaufwendungen.
Es wird nur eine Montagelinie für Industrie- und Nutzfahrzeugvarianten benötigt.
[0007] Es ist zwar bekannt, DE 197 34 007 A1, eine Hubraumvariation dadurch zu realisieren,
dass der gleiche Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen mit verschiedenen Zylinderbohrungen
Verwendung findet. Dabei handelt es sich jedoch um eine Variation mit geringem Umfang,
so dass keine Anregungen für die vorliegende Erfindung diesem Dokument zu entnehmen
sind.
[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Zylinderkurbelgehäuse
eine von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle gelagert ist, die über Nocken und
Stößel die Gaswechselventile im Zylinderkopf betätigt und über Einspritznocken zumindest
eine Einzeleinspritzpumpe antreibt, die einzeln mit dem Kraftstoffeinspritzventil
in Wirkverbindung steht oder mit einem Kraftstoffspeicher verbunden ist, der das als
Injektor ausgebildete Kraftstoffeinspritzventil speist und dass bei beiden Zylinderkopfversionen
gleiche Anschlüsse für das/die Kraftstoffeinspritzventile vorgesehen sind und gleichermaßen
Kraftstoffeinspritzventile und Injektoren verwendbar sind.
[0009] Im Anschluss an die Nockenwelle ist bis etwa zum oberen Ende des Zylinderkurbelgehäuse
reichend ein einstückig angegossenes Einspritzpumpengehäuse vorgesehen. In diesem
Fall weist das Kurbelgehäuse wesentliche Teile des Einspritzsystems auf, wobei die
Nockenwelle vorzugsweise mittels eines einzigen Zahneingriffes von der Kurbelwelle
angetrieben wird und die Einzeleinspritzpumpen in dem seitlichen Gehäuse des Zylinderkurbelgehäuses
angeordnet und in entsprechenden Bohrungen eingesetzt sind. Es kann sich dabei um
eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit mehreren Einzeleinspritzpumpen
handeln, die auch mittels Magnetventilen angesteuert werden können, so dass sich daran
anschließend pro Zylinder ein einzelnes Kraftstoffeinspritzventil anschließt. Dieses
System kann dann gleichermaßen für einen 2- oder 4-Ventilzylinderkopf Verwendung finden.
Es ist aber auch möglich, bei einer mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine zum
Beispiel zwei Einzeleinspritzpumpen im Zylinderkurbelgehäuse anzuordnen, wobei diese
dann einen Kraftstoffdruckspeicher mit Kraftstoff versorgen, der die als Injektoren
ausgebildeten Kraftstoff einspritzventile speist. Auch dieses System kann gleichermaßen
für einen 2- oder 4-Ventilzylinderkopf zur Anwendung kommen, wobei natürlich einspritzspezifische
Unterschiede zwischen dem 2- und 4-ventiligen Zylinderkopf zu berücksichtigen sind,
z. B., dass bei dem 4-Ventilzylinderkopf das Einspritzventil oder der Injektor zentral
zwischen den Gaswechselventilen angeordnet ist.
[0010] Die bei der Benutzung von zwei Einzeleinspritzpumpen freien Bohrungen für die übrigen
Einspritzpumpen können mittels Adapterstücken verschlossen werden, wobei diese zur
Befestigung des Kraftstoffdruckspeichers mitbenutzt werden können.
[0011] Wird ein Druckspeichersystem mit einer zentralen Einspritzpumpe benutzt, die vom
Rädertrieb der Brennkraftmaschine aus angetrieben wird, so können alle für Einzeleinspritzpumpen
vorgesehenen Bohrungen mit Adapterstücken verschlossen werden und zumindest teilweise
zur Befestigung des Kraftstoffdruckspeichers dienen.
[0012] Um die Montage der unterschiedlichen Motoren zu vereinfachen, wird vorgeschlagen,
dass bei beiden Zylinderkopfversionen die gleichen Zylinderkopfschrauben zur Anwendung
kommen, so dass auch die gleichen Werkzeuge eingesetzt werden können.
[0013] In vorteilhafter Weise werden im Zylinderkurbelgehäuse die gleiche Nockenwelle mit
gleichen Gaswechsel- und Einspritznocken je nach verwendetem Einspritzsystem und die
gleichen Einbaumaße für die Einzeleinspritzpumpen im Zylinderkurbelgehäuse für beide
Zylinderkopfversionen benutzt. Dadurch ergeben sich im Nockenwellenbereich und der
Lagerung der Einspritzpumpen keine Unterschiede zwischen den beiden Zylinderkopfversionen,
lediglich zwischen den beiden Einspritzversionen, die aber unabhängig von den Zylinderkopfversionen
sind.
[0014] Weiterhin soll die im oder am Zylinderkurbelgehäuse verbaute Ölpumpe, die Kühlflüssigkeitspumpe,
das Ölfilter-/Ölkühlermodul, der Flüssigkeitspumpen- und Generatorantrieb sowie Lüfterantriebe
und das Frontmodul des Motors für beide Zylinderkopfversionen unverändert gleich sein,
so dass auch dort unabhängig von der Zylinderkopfversion gleiche Ein- und Anbauten
zur Anwendung kommen. Das Gleiche soll für die Nebenabtriebe am Zylinderkurbelgehäuse
gelten, so dass die für die Industrieanwendung und die Nutzfahrzeuganwendung erforderlichen
Nebenabtriebe gleichermaßen zur Verfügung stehen.
[0015] Damit ein einheitliches Zylinderkurbelgehäuse mit den an- und eingebauten Teilen
unabhängig von der Zylinderkopfversion benutzt werden kann, wird vorgeschlagen, dass
das Zylinderkurbelgehäuse, das Triebwerk mit Kurbelwelle, Pleuel und Kolben sowie
die sonstigen An-und Einbauten so ausgelegt sind, dass sie den Anforderungen bezüglich
Leistung und Drehmoment der Motorversion entsprechen, die am höchsten ausgelastet
ist. Da dies normalerweise die 4-Zylinder-Version des Motors ist, sollen das Zylinderkurbelgehäuse
und dessen Teile für diese Version ausgelegt sein.
[0016] Beide Zylinderkopfversionen sollen für die Gaswechselauslegung gleich ausgestaltet
sein. So sollen beide Versionen der Zylinderköpfe gleichermaßen entweder als Querstromzylinderköpfe
oder vorzugsweise als U-flow-Köpfe mit Ein- und Auslasskanalmündungen auf derselben
Zylinderkopfseite ausgebildet sein, wobei diese Mündungen auf der den Einspritzpumpen
gegenüberliegenden Seite der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet sind. Dadurch
können auch gleiche Ein- und Auslasssammelleitungen Verwendung finden.
[0017] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen
Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teilschnitt durch eine Hubkvlbenbrennkraftmaschine mit einem 2-Ventilzylinderkopf
und einer Einspritzpumpe, die mit einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist,
- Fig. 2
- eine Teildraufsicht auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß Fig. 1 mit zwei Einspritzpumpen
und zwei Einspritzventilen,
- Fig. 3
- einen Teilschnitt durch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine ähnliche Fig. 1, bei der
jedoch ein Injektor als Kraftstoffeinspritzventil und ein Kraftstoffspeicher angebaut
sind,
- Fig.4
- eine Teildraufsicht auf die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß Fig. 3 und ähnlich Fig.
2,
- Fig. 5
- eine Teildraufsicht auf einen Zylinderkopf in 4-Ventil-Technik mit Kraftstoffeinspritzventil,
- Fig. 6
- eine entsprechende Draufsicht entsprechend Fig. 5 in 4-Ventil-Technik, bei der jedoch
ein Injektor eingebaut ist und
- Fig. 7
- einen Schnitt durch einen Zylinderkopf in 4-Ventil-Technik.
[0018] In den Figuren 1 - 7 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Zylinderkurbelgehäuse
bezeichnet, in dem, nicht dargestellt, eine Kurbelwelle gelagert ist, die mittels
Pleuel Kolben in dem Zylinderkurbelgehäuse auf- und abwärts bewegt. Von der Kurbelwelle
aus wird eine mit 2 bezeichnete Nockenwelle, vorzugsweise über einen einzigen Zahnangriff,
angetrieben. Das Zylinderkurbelgehäuse 1 hat oberhalb der Nockenwelle 2 eine Erweiterung
für einsetzbare Einzeleinspritzpumpen 3, die an dem Zylinderkurbelgehäuse befestigt
sind. Sie stehen über eine Leitung mit einem mit 4 bezeichneten Kraftstoffeinspritzventil
in Wirkverbindung, das in einem mit 5 bezeichneten Zylinderkopf eingebaut ist, der
als 2-Ventilzylinderkopf ausgebildet ist. Der 2-Ventilzylinderkopf 5 ist über Zylinderkopfschrauben
6 unter Zwischenschaltung einer Zylinderkopfdichtung 7 mit dem Zylinderkurbelgehäuse
1 verspannt. Die nicht dargestellten Ein- und Auslasskanäle im 2-Ventilzylinderkopf
5, die von ebenfalls nicht sichtbaren Gaswechselventilen beherrscht sind, führen auf
die den Einzeleinspritzpumpen 3 gegenüberliegende Seite des Zylinderkopfes und sind
mit einer Einlasssammelleitung 8 und einer Auslasssammelleitung 9 verbunden.
[0019] Die Figuren 3 und 4 unterscheiden sich von den Figuren 1 und 2 dadurch, dass in dem
in Fig. 3 dargestellten Schnitt der Hubkolbenbrennkraftmaschine keine Einzeleinspritzpumpe
eingebaut ist. Da ein mit 10 bezeichneter Kraftstoffspeicher vorgesehen ist, benötigt
nicht jeder Zylinder eine Einzeleinspritzpumpe sondern eine geringere Anzahl, da diese
nicht taktend zu der Einspritzung arbeiten müssen. Sie sind versetzt zu dem Schnitt
in Fig. 3 angeordnet und versorgen den Kraftstoffspeicher 10 mit Kraftstoff. An den
Kraftstoffspeicher 10 sind als Injektoren 11 ausgebildete Kraftstoffeinspritzventile
eingebaut, die mit einer elektronischen Steuereinrichtung, nicht dargestellt, verbunden
sind.
[0020] In den Figuren 5, 6 und 7 sind Abschnitte und ein Schnitt durch einen 4-Ventilzylinderkopf
dargestellt, der mit 12 bezeichnet ist. Die Figuren 5 und 6 unterscheiden sich dadurch
voneinander, dass in Fig. 5 ein mit 4 bezeichnetes Kraftstoffeinspritzventil eingebaut
ist, während in Fig. 6 ein Injektor 11 vorgesehen ist Die mit 6 bezeichneten Zylinderkopfschrauben
sind identisch mit denen in den Figuren 1 - 4 dargestellten Schrauben ausgebildet.
Auch das Lochbild der Schrauben und die in den Figuren 5 ― 7 nicht dargestellte Zylinderkopfdichtung
7 ist identisch ausgebildet, so dass auf dem Zylinderkurbelgehäuse 1 je nach Anforderung
ein 2-Ventil- oder 4-Ventilzylinderkopf aufgesetzt und befestigt werden kann.
Bezugszeichenliste
[0021]
- 1
- Zylinderkurbelgehäuse
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Einzeleinspritzpumpen
- 4
- Kraftstoffeinspritzventile
- 5
- 2-Ventilzylinderkopf
- 6
- Zylinderkopfschrauben
- 7
- Zylinderkopfdichtung
- 8
- Einlasssammelleitung
- 9
- Auslasssammelleitung
- 10
- Kraftstoff speicher
- 11
- Injektoren
- 12
- 4-Ventilzyünderkopf
- 13
- Gaswechselventile
1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse
(1), in dem zumindest ein Kolben, ein Pleuel und eine Kurbelwelle eingebaut sind,
mit einem Zylinderkopf (5 oder 12), der unter Zwischenschaltung einer Zylinderkopfdichtung
(7) mit dem Zylinderkurbelgehäuse (1) verschraubt und mittels Öl- und/oder Kühlflüssigkeitskanälen,
die die Zylinderkopfdichtung (7) durchdringen, mit diesem verbunden ist, wobei im
Zylinderkopf (5 oder 12) zumindest ein Einlasskanal mit Einlassventil pro Zylinder,
ein Auslasskanal mit Auslassventil pro Zylinder und ein Kraftstoffeinspritzventil
(4) pro Zylinder vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass mit dem gleichen Zylinderkurbelgehäuse (1) wahlweise ein Zylinderkopf mit zwei (5)
oder vier Ventilen (12) pro Zylinder verschraubbar ist, wobei für beide Zylinderköpfe
(5 und 12) die gleiche Zylinderkopfdichtung (7) mit gleichen Durchbrüchen für die
Kanäle und gleichen Öffnungen für Zylinderkopfschrauben (6) verwendbar ist.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderkurbelgehäuse (1) eine von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle (2)
gelagert ist, die über Nocken und Stößel die Gaswechselventile (13) im Zylinderkopf
(5 oder 12) betätigt und über Einspritznocken zumindest eine Einzeleinspritzpumpe
(3) antreibt, die einzeln mit dem Kraftstoffeinspritzventil (4) in Wirkverbindung
steht oder mit einem Kraftstoffspeicher (10) verbunden ist, der das als Injektor (11)
ausgebildete Kraftstoffeinspritzventil speist und dass bei beiden Zylinderkopfversionen
gleiche Anschlüsse für das/die Kraftstoffeinspritzventile vorgesehen sind und gleichermaßen
Kraftstoffeinspritzventile (4) und Injektoren (11) verwendbar sind.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die gleichen Zylinderkopfschrauben (6) für beide Zylinderkopfversionen verwendbar
sind.
4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die gleiche Nockenwelle (2) mit Gaswechsel- und Einspritznocken je nach verwendetem
Einspritzsystem und die gleichen Einbaumaße für die Einzeleinspritzpumpen (3) für
beide Zylinderkopfversionen vorgesehen sind.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Zylinderkurbelgehäuse (1) eine Ölpumpe, eine Kühlflüssigkeitspumpe, ein
Ölfilter-/Ölkühlermodul, ein Flüssigkeitspumpen- und Generatorantrieb angebaut sind
und dass diese Ein- und Anbauten für beide Zylinderkopfversionen gleich sind.
6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderkurbelgehäuse (1) Nebenabtriebe vorgesehen sind und dass diese bei beiden
Zylinderkopfversionen gleich sind.
7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 4 - 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse (1), das Triebwerk mit Kurbelwelle, Pleuel und Kolben,
die Nockenwelle (2) mit Nocken, die Ein- und Anbauten und die Nebenabtriebe so ausgelegt
sind, dass sie der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit dem Zylinderkopf für die höchste
Leistung und/oder das höchste Drehmoment genügen.
8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass beide Zylinderkopfversionen als sogenannte U-flow-Köpfe mit Ein- und Auslasskanalanschlüssen
auf derselben Zylinderkopfseite ausgelegt sind und dass diese Anschlüsse auf der den
Einspritzpumpen gegenüberliegenden Seite der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet
sind.
9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Zylinderkopfversionen die gleichen Ein- (8) und Auslasssammelleitungen
(9) verwendbar sind.