DE3403176C2 - Wassergekühlter mehrzylindrischer Dieselmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten, mehrzylindrischen Dieselmotor mit einer integralen Einheit, die einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf umfaßt.

Ein derartiger Dieselmotor ist durch die DE-AS 26 38 025 bekanntgeworden.

Zum Antrieb von Booten, Kähnen und dergleichen ist es bekannt, Außenbordmotor-Einheiten zu verwenden. Der Motor einer solchen Einheit muß zum Steuern von Hand geschwenkt und muß gegebenenfalls hochgekippt werden. Überdies muß ein solcher Motor leicht transportiert und montiert werden können. Außerdem muß der Außenbordmotor seinen Schwerpunkt an seiner neutralen Achse haben. Wenn nämlich der Schwerpunkt nach rechts oder links versetzt ist, wird die Manövrierfähigkeit des Motors ungünstig beeinträchtigt.

Um diese Erfordernisse zu erfüllen, sind nachstehende Bedingungen notwendig: Minimales Gewicht der Außenbordmotoreinheit, einschließlich des Motors selbst, Symmetrie des Außenbordmotors bezüglich der Ebene parallel zur Laufrichtung, Kompaktheit des Außenbordmotors, Reduktion der Anzahl der Teile, vereinfachter Aufbau und reduzierte Kosten.

Bislang konnten diese Bedingungen praktisch nur von Zweitakt-Benzinmotoren erfüllt werden; denn diese Art von Motor erfüllt am besten das Erfordernis eines geringen Gewichtes und einer kleinen Größe, die die wesentlichen Erfordernisse für Außenbordmotore sind. Deshalb sind Dieselmotore sehr selten als Außenbordmotore verwendet worden. Der laufende Preisanstieg des Benzinkraftstoffes hat jedoch das Bedürfnis zur Verwendung von Dieselmotoren als Außenbordmotore ansteigen lassen.

Die Verwendung eines Dieselmotors als Außenbordmotor erbringt jedoch zahlreiche Probleme. Der Dieselmotor kann nämlich nur eine verhältnismäßig kleine Leistung pro Gewichtseinheit wegen des schweren Gewichtes erzeugen, welches durch die Verwendung von Gußeisen als Material für den Zylinderkopf bedingt ist. Außerdem ist die Anzahl der Teile erheblich groß, denn der Zylinderblock und der Zylinderkopf werden getrennt voneinander gebaut und mittels Schrauben mit dazwischen angeordneter Kopfdichtung miteinander verbunden. Ferner neigt die Kopfdichtung dazu, undicht zu werden.

Außerdem wird die Kompaktheit des Motors durch die Position des Auspuffkrümmers beeinträchtigt.

Diese Probleme werden auch bei dem Stand der Technik, wie er durch die eingangs zitierte DE-AS 26 38 025 bekanntgeworden ist, deutlich, obwohl der dadurch bekannte Dieselmotor bereits den Zylinderkopf und Zylinderblock als integrale Einheit enthält.

Im bekannten Fall wird ein Dieselmotor für die verschiedensten Anwendungsgebiete beschrieben. Die integrale Einheit weist für jeden Zylinder eine Abgasöffnung auf, die alle auf einer Seite des Zylinderkopfes angeordnet sind. Mittels eines separaten Auspuffkrümmers, der seitlich am Zylinderkopf angeflanscht ist, führt man die Abgase jedes Zylinders zusammen und leitet diese anschließend gemeinsam in den sich anschließenden Abschnitt der Abgasanlage.

Da der Dieselmotor bezogen auf seine erzeugbare Leistung trotz der integralen Einheit noch einen zu großen Bauraum und ein zu hohes Gewicht aufweist, kann ein derartiger Dieselmotor nicht als Antrieb für einen Außenbordmotor verwendet werden. Wegen des separaten Auspuffkrümmers, der außen am Zylinderkopf angeflanscht ist, vergrößert sich zum einen der Bauraum des Dieselmotors. Zum anderen erhöhen der separate Auspuffkrümmer und die hierdurch bedingten zusätzlichen Verbindungselemente und Dichtungen das Gewicht des Motors und erschweren die Montage. Weiterhin ist als Werkstoff für die integrale Einheit aus Gewichtsgründen das üblicherweise verwendete Gußeisen ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dieselmotor zu schaffen, der sich als Antrieb für einen Außenbordmotor eignet und hierzu leicht, kompakt und montagefreundlich gebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dieselmotor der Antrieb eines Außenbordmotors ist und daß seine integrale Einheit einerseits zusätzlich einen einstückig hiermit verbundenen, die Abgase aller Zylinder zusammenführenden Abgassammler umfaßt und andererseits aus einer Aluminiumlegierung oder Aluminium besteht.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Dieselmotor bezogen auf seine Leistung ein geringes Gewicht und eine geringe Baugröße aufweist, und somit als Antrieb für einen Außenbordmotor besonders geeignet ist. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß die integrale Einheit zusätzlich einen einstückig hiermit verbundenen Abgassammler umfaßt, der die Abgase aller Zylinder zusammenführt. Die Abmessungen des Motors sind gering, da sich ein zusätzlich angeflanschter und platzaufwendiger Auspuffkrümmer erübrigt. Durch den Wegfall des Auspuffkrümmers und der zugehörigen Verbindungselemente und Dichtungen verringert sich das Gewicht des Dieselmotors und der Montageaufwand bei der Herstellung. Die Verwendung einer Aluminiumlegierung oder von Aluminium als Werkstoff für die integrale Einheit bewirkt, daß der Dieselmotor überaus leicht baut.

Weitere Vorteile und ausgestaltende Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Außenbordmotors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt eines Dieselmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Dieselmotors,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Radius der Ecke im Brennraum und der darin auftretenden Belastung,

Fig. 5 eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils aus Fig. 2,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Außenbordmotors mit Dieselmotor nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7.

Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Nach Fig. 1 weist ein Außenbordmotor M einen in einer Verkleidung 1 untergebrachten Dieselmotor 2 auf. Die Kraft des Dieselmotors 2 wird auf eine Schraube 4 übertragen, die am unteren Ende des Körpers 3 des Außenbordmotors M vorgesehen ist. Zur Drehung der Schraube 4 dient eine vertikale Welle (durch eine strichpunktierte Linie gezeigt), die im Körper 3 des Außenbordmotors angeordnet ist. Sobald die Schraube 4 gedreht wird, wird ein kleiner, den Außenbordmotor halternder Bootskörper in Richtung des Pfeiles A angetrieben. Der Bootskörper wird durch Schwenken des Außenbordmotors M nach links und rechts mittels einer Pinne 5 gesteuert, die sich von dem Außenbordmotor M nach vorn erstreckt.

Auspuffgas E, welches von dem Dieselmotor 2 emittiert wird, strömt durch einen Auspuffdurchgang 7 im Körper 3 des Außenbordmotors und wird in das umgebende Wasser durch eine Auspufföffnung 7A ausgegeben, die während der Fahrt des Bootes unter dem Wasserniveau L angeordnet ist.

Nach Fig. 2 weist ein Dieselmotor 2 gemäß der Erfindung eine Kurbelwelle 11 auf, die an ihrem oberen Ende mit einem Schwungrad 12 versehen ist. Dieser Motor, der speziell für die Benutzung als Außenbordmotor ausgestaltet ist, ist im inneren Umfang seiner unteren Endbohrung mit einem Keilprofil mit Evolventenflanken 13 versehen, mit dessen Hilfe er an einer (nicht gezeigten) Ausgangswelle angeschlossen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform hat der Motor 2 zwei übereinander liegende Zylinder 14 und 15. Die Achse O-O dieser Zylinder erstreckt sich horizontal in Vor- und Rückwärtsrichtung des Bootes. Die Bezugszahlen 16 und 17 bezeichnen Kolben- bzw. Verbindungsstangen.

Ein Zylinderblock 18 und ein Zylinderkopf 19 sind durch Gießen als eine Einheit aus Aluminium oder einer leichten Legierung auf Aluminiumbasis hergestellt. Ein Kühlwassermantel 20 ist im Zylinderblock 18 und Zylinderkopf 19 gebildet, die einstückig miteinander verbunden sind. Das Kühlwasser wird durch eine (nicht gezeigte) Kühlwasserpumpe in den Kühlwassermantel 20 eingeführt. Auspufföffnungen 21 und Einlaßöffnungen 22 sind im Zylinderkopf 19 gebildet. Der Zylinderkopf 19 ist auch mit zylindrisch runden Vorsprüngen 27 versehen zur Halterung der Schäfte 25, 26 der Auspuffventile 23 und Einlaßventile 24. Er ist ferner mit zylindrischen runden Vorsprüngen 29 versehen, welche Montagelöcher für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 28 bilden. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist ein Abgas- oder Auspuffsammler 30 einstückig mit dem Zylinderkopf 19 verbunden. Jeder der Zylinder 14 und 15 hat ein Auspuffventil 23 und ein Einlaßventil 24. Deshalb sind insgesamt vier Ventile, d. h. zwei Auspuffventile 23 und zwei Einlaßventile 24, in der Vertikalebene in einer horizontalen Stellung angeordnet; sie sind derart ausgestaltet, daß sie von einer gemeinsamen Nockenwelle 31 über Stößel 32 in einer später noch zu beschreibenden Weise angetrieben werden. Ein Gehäuse 34, welches eine Stößelkammer 33 unter Aufnahme der Nockenwelle 31 und der Stößel 32 bildet, ist an einer Endoberfläche des Zylinderkopfes 19 mittels (nicht gezeigter) Schrauben befestigt.

Der Dieselmotor 2 hat ein Kurbelgehäuse 36, welches in zwei Teile aufgeteilt werden kann: Nämlich ein erster Teil 37 neben dem Zylinderblock 18 und ein zweiter Teil 38 gegenüber dem Zylinderblock. Der erste Teil 37 ist als eine Einheit mit dem Zylinderblock 18 geformt, während der zweite Teil 38 durch Schrauben 39 an dem ersten Teil 37 befestigt ist. Die Ebene, an welcher die zwei Teile 37 und 38 verbunden sind, enthält die neutrale Achse C-C der Kurbelwelle und liegt senkrecht zur Achse O-O der Zylinder. Der Teil 38 des Kurbelgehäuse ist aus einem Material hergestellt, welches gleich oder ähnlich dem des Zylinderblockes 18 ist.

Nachfolgend wird eine ausführliche Beschreibung bezüglich des Aufbaues jedes Teils des Dieselmotors gegeben.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansich eines Teils des Fig. 2 gezeigten Motors mit aus Gußeisen hergestelltem, in den Zylinderblock 18 eingegossenen Zylinderlaufbuchsen, in denen die Kolben gleiten. Eine Legierungsschicht ist längs der Grenze zwischen der Laufbuchse 40 und dem Zylinderblock 18 gebildet, die die Laufbuchse 40 mit dem Zylinderblock 18 verbindet. Das Ende 41 der Buchse 40 steht um einen kleinen Abstand l von dem oberen Ring 42 auf dem Kolben 16 am oberen Totzentrum zum Zylinderkopf 19 hin heraus und ist von der Brennraumoberfläche 43 des Zylinderkopfes 19 vergleichsweise im Abstand angeordnet.

Der Abstand l zwischen der Brennraumoberfläche 43 und dem Ende 41 der Buchse 40 ist so groß wie möglich ausgewählt, ohne daß sich für die Gleitbewegung des oberen Ringes 42 eine Störung ergibt. Die Bezugszahl 44 bezeichnet ein Eckenteil nahe dem äußeren Umfang der Brennraumoberfläche 43. Das heißt, der Zylinderblock 18 und der Zylinderkopf 19 stehen an der Ecke 44 miteinander in Verbindung. Die Eckenoberfläche 44a′′ der Ecke 44, welche der Verbrennungskammer 45 zugerichtet ist, hat einen bogenförmigen Querschnitt mit einem Radius R. Gemäß dieser Anordnung ist es möglich, eine ausreichend große mechanische Festigkeit der Ecke 44 zu erhalten, um der Kraft zu widerstehen, welche durch den Explosionsdruck in der Verbrennungskammer 45 erzeugt wird. Obwohl nämlich die durch die Explosion erzeugte Beanspruchung sich auf die Ecke 44 konzentriert, kann die Beanspruchung durch die Rundheit der Eckenoberfläche 44a′ mit dem Radius R so verteilt werden, daß ein Bruch in der Ecke 44 in vorteilhafter Weise vermieden wird. Da ferner die Länge l der Ecke 44 groß ausgesucht wird, ist es möglich, einen großen Krümmungsradius so zu erhalten, daß der Beanspruchungsverteilungseffekt begünstigt ist, um eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit sicherzustellen.

Ein Versuchsergebnis zeigt, daß die Festigkeit der Ecke 44 weit genug vergrößert werden kann, wenn der Radius R so ausgesucht wird, daß er etwa 2% des Zylinderinnendurchmessers oder größer als dieser, aber kleiner als der Abstand l ist, um die Bewegung des Kolbens 16 zu erlauben. Unter Bezugnahme auf die Fig. 4, welche spezieller das Verhältnis des Radius R zum Zylinderinnendurchmesser = γ (%) zeigt, ergibt sich, daß sich die Beanspruchung δ drastisch verringert, sobald das Verhältnis γ erhöht wird, wenn das Verhältnis γ kleiner als 2% ist. Die Abnahme der Beanspruchung δ wird jedoch nicht so günstig, wenn das Verhältnis γ über etwa 2% hinaus erhöht wird. Deshalb ist es möglich, eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit an der Ecke 44, die in Fig. 2 gezeigt ist, dadurch zu erhalten, daß man den Wert des Verhältnisses γ auf etwa 2% oder größer auswählt.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist das obere Teil 47 des Zylinderblocks 18, welches das Endteil 46 der Buchse 40 umgibt, ebenso wie der Zylinderkopf 19 über das Zwischenteil 48 des Zylinderblocks 18, wie durch den Pfeil S angezeigt ist, nach außen hinaus verlängert bzw. erweitert. Durch das Verdicken des oberen Teiles 47 des Zylinderblockes 18 ist es möglich zu verhindern, daß sich das obere Teil 47 radial nach außen erweitert, wenn es dem Explosionsdruck unterworfen wird, und deshalb ist es möglich, eine unerwünschte Bildung eines Spaltes zwischen dem oberen Teil 47 und der Auskleidung 40 zu vermeiden. Folglich kann Leckage des Gases in das Kurbelgehäuse durch einen Spalt zwischen der Buchse 40 und dem Zylinderblock 18 vermieden werden, um eine Beeinträchtigung der Motorleistung zu verhindern. Es ist nicht notwendig, die Wand des Zwischenteils 48 des Blockes 18 neben dem Kurbelgehäuse 36 zu verdicken, denn ein solches Zwischenteil ist nicht einem hohen Explosionsdruck unterworfen. Es ist deshalb möglich, das Gewicht des Motors zu reduzieren, ohne irgendwelche Festigkeitsprobleme auszulösen, indem man die Wand des Zwischenteiles des Zylinderkopfes 18 dünn macht. Das Verdicken des oberen Teiles 47 erhöht den Querschnittsbereich des oberen Teiles 47, so daß die Kraft in der Axialrichtung des Zylinders, welche durch den Druck hervorgerufen ist, der auf die Brennraumoberfläche 43 wirkt, von einer größeren Fläche des oberen Teils 47 aufgenommen werden kann. Deshalb kann die Beanspruchung in der Ecke 44 entsprechend verringert werden.

Nach Fig. 5 ist die innere Oberfläche der Buchse 40 durch Honen endbearbeitet. Die Oberfläche 50, welche durch Ziehschleifen oder Honen bearbeitet worden ist, erstreckt sich zwischen dem Teil der inneren Oberfläche der Buchse 40 neben der Kurbelkammer bis zum Endteil 51 derselben. Das Endteil 51 ist an einer Stelle angeordnet, die um einen Abstand l₂ versetzt ist, die etwa 1 bis 4 mm beträgt, und zwar von der Lage des oberen Ringes 42 auf dem Kolben 16 am oberen Totzentrum zur Brennraumoberfläche 43 hin, so daß der obere Ring 42 nur innerhalb des Bereiches der durch Honen endbearbeiteten Oberfläche 50 gleitet. Der Teil der inneren Umfangsoberfläche der Buchse 40 zwischen dem Endteil 51 und dem äußeren Ende 41 ist radial nach außen um einen Abstand l₃, der etwa 0,1 bis 0,2 mm beträgt, ausgehend von der durch Honen endbearbeiteten Oberfläche 50, um eine Ausnehmung 52 vorzusehen, die als Absatz für das Honen dient. Diese Anordnung bietet den Vorteil einer besseren Handhabung durch das Honwerkzeug.

Wie die nochmalige Bezugnahme auf Fig. 3 zeigt, bildet die Deckenwand 53 des Zylinderkopfes 19 an ihrer einen Seite die vorstehend erwähnte Brennraumoberfläche 43, während die andere Seite derselben dem Kühlwassermantel 20 zugewendet ist. Die Dicke der Deckenwand 53 ist in ihrer Mitte größer als am Umfang, so daß das Teil 20a des Kühlwassermantels 20 neben der Mitte des Zylinders um einen größeren Abstand als das äußere Umfangsteil 20b desselben angeordnet ist. Durch Verändern der Dicke der Deckenwandung 53 in der beschriebenen Weise ist es möglich, das Gewicht des Motors durch Verkleinern der mittleren Dicke der Deckenwandung zu verringern, während eine ausreichende Festigkeit gegenüber der Explosionskraft sichergestellt ist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Deckenwandung in gestufter Weise geändert. Die Dicke der Deckenwandung 53 kann jedoch auch allmählich und linear zu ihrer Mitte hin zunehmend verlaufen. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Festigkeit der Deckenwandung 53 weiter zu begünstigen.

Wie man aus Fig. 2 sieht, ist der Zylinderkopf 19 mit Auspuffventilen 23, Einlaßventilen 24, Auspufföffnungen 21 und Einlaßöffnungen 22 versehen, so daß die Gesamthöhe H, wie sie von der Brennkammeroberfläche 43 zur Endoberfläche 35 gemessen wird, unvermeidlich groß ist. Ferner ist eine Vielzahl von Rippen 55 in dem Zylinderkopf 19 so angeordnet, daß sie Wände des Kühlwassermantels 20, der Auspufföffnungen 21 und Einlaßöffnungen 22 sowie der vorstehend erwähnten zylindrischen Vorsprünge 27 bilden. Deshalb bietet der Zylinderkopf 19 selbst eine ausreichende Festigkeit, denn er hat eine große Gesamthöhe H und ist innen durch eine Vielzahl von zylindrischen Vorsprüngen 27 und Rippen 55 versteift.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI der Fig. 2. Der dargestellte zylindrische Vorsprung 27 für die Kraftstoffeinspritzdüse 28 trägt auch zur Verbesserung der Festigkeit des Zylinderkopfes 19 bei. Der zylindrische Vorsprung 29 erstreckt sich von einer Stelle in der Nähe der Mitte der Deckenwandung 53 im wesentlichen längs der Zylinderachse so, daß er eine größere Versteifungswirkung des Zylinderkopfes 19 vorsieht im Vergleich zu anderen zylindrischen Vorsprüngen 27, die in Fig. 1 gezeigt sind, und den Rippen 55. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 57 besteht aus einer Kraftstoffeinspritzdüse 28 und einer Kraftstoffpumpe 56, die als eine Einheit 58 miteinander aufgebaut sind. Diese Einspritzeinheit 58 dient, wenn sie in den zylindrischen Vorsprung eingepaßt ist, wie unten erläutert wird, ferner der Vergrößerung der Festigkeit des Zylinderkopfes 19.

Der Aufbau der Einspritzeinheit 57 wird nun kurz erläutert. Er besteht aus einer Kraftstoffeinspritzpumpe 56 mit einem Körper 91 und einer Kraftstoffeinspritzdüse 28 mit einer Hülse 98, die am Ende des Körpers 91 der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 angeschlossen ist. Sobald sich ein Kolben 93 hin- und hergehend innerhalb eines Zylinders 92, der in dem Körper 91 angebracht ist, bewegt, wird Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 zu der Kraftstoffeinspritzdüse 28 durch einen Kraftstoffdurchgang 94, der in dem Körper 91 gebildet ist, zugeführt. Die Einspritzeinheit 57 ist mit einer Ringstufe 59 zwischen dem Endteil des Körpers 91 und der Hülse 98 versehen. Wenn die Ringstufe 95 auf die innere Umfangsstufe auf dem zylindrischen Vorsprung 29 gepreßt ist, ist der über den zylindrischen Vorsprung 29 ragende Teil des Körpers 91 am Zylinderkopf 11 mittels eines Rückhaltemetalls 96 befestigt. Deshalb wird eine anfängliche Kompressionskraft, welche die Explosionskraft überwindet, auf die Mitte der Decke 53 mittels der Einspritzeinheit 57 aufgebracht. Dies trägt auch zur Erhöhung der Festigkeit des Zylinderkopfes 19 bei, so daß der Grad der Verbiegung der Deckenwandung 53 in wirksamer Weise verringert ist.

Der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 aufweisende Teil der Einspritzeinheit 57 hat einen vergrößerten Durchmesser. Dieser Teil paßt auch in den zylindrischen Vorsprung 29. Deshalb dient der zylindrische Vorsprung 29 als große Verstärkung mit einem großen Durchmesser und trägt deshalb zur Erhöhung der Festigkeit des Zylinderkopfes 19 bei.

Die Kraftstoffeinspritzdüse 28 hat eine Düsenöffnung, die geöffnet wird, wenn ein hoher Druck durch den Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 zugeführt wird, aufgebracht wird. Wie oben erwähnt, sind in der Einspritzeinheit 57 die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 und die Kraftstoffeinspritzdüse 28 nur über einen kurzen Kraftstoffdurchgang 94 miteinander verbunden, der in dem Körper 91 gebildet ist, so daß der Kraftstoffdruck, der sich in der Kraftstoffeinspritzpumpe entwickelt, richtig auf die Kraftstoffeinspritzdüse 28 übertragen wird. Deshalb ist es möglich, den Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse 28 in exakter Entsprechung zum Druck in der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 ohne irgendeine Zusatzeinspritzpumpe bei der Veränderung der Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit einzuspritzen. Da ferner der Druckabfall längs des Kraftstoffdurchganges 94 bemerkenswert verringert werden kann, ist es möglich, einen hohen Kraftstoffeinspritzdruck in der Kraftstoffeinspritzdüse 28 zu erhalten, wodurch seinerseits das feine Zerstäuben des eingespritzen Kraftstoffes begünstigt wird. Ferner erfolgt die Einspritzung aus der Kraftstoffeinspritzdüse 28 ohne einen wesentlichen Zeitverlust zum Pumpbetrieb in der Kraftstoffeinspritzpumpe 56. Es ist deshalb möglich, eine optimale Bedingung für die Verbrennung aufrechtzuerhalten und die Motorleistung voll zu nutzen, denn einerseits sind die Zusatzeinspritzungen und die Zeitverzögerung der Einspritzung vermieden und andererseits ist die Zerstäubung des Kraftstoffes verbessert. Die Vermeidung der Verzögerung der Kraftstoffeinspritzung trägt auch zur Leistungsverbesserung des Motors während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebes bei. Es ist bemerkenswert, daß diese Vorteile mit einem einfachen Aufbau zustande gebracht werden, der keinen Zeitgeber braucht, der bei herkömmlichen Motoren für das Einstellen der zeitlichen Kraftstoffeinspritzung unerläßlich ist.

Das Ende der Einspritzdüse 28 liegt im wesentlichen in der Mitte der Brennraumoberfläche 43 frei zur Verbrennungskammer 45 hin, und es ist keine Verwirbelkammer in dem Zylinderkopf 19 vorgesehen. Da der Motor vom Typ mit direkter Einspritzung ist, wie oben erwähnt, ist es möglich, die Einspritzeinheit 57 mit der vollen Höhe des Zylinderkopfes 19 zu stützen. Folglich kann die Einspritzeinheit 57 stabil gehalten werden, und der Abstand zwischen der Brennraumoberfläche 43 und dem anderen Ende (Schutzvorrichtung - Protektor - 71 der Einspritzeinheit 57 kann verringert werden, um eine Größenverkleinerung des Motors insgesamt zu erlauben. Obwohl nämlich die Einspritzeinheit 57 selbst eine große Länge hat, ist es möglich, eine Größenzunahme des Motors dadurch zu vermeiden, daß der Motor als Typ mit direkter Einspritzung ausgestaltet wird. Wenn eine Verwirbelkammer in dem Zylinderkopf 19 gebildet wäre, müßte der Abstand zwischen der Einspritzeinheit 57 und der Brennraumoberfläche 43 um einen Betrag vergrößert werden, welcher der Größe der Verwirbelkammer entspricht, so daß dann die Größe des Zylinderkopfes 19 und die des Gehäuses 34 erhöht werden müssen.

Die direkte Einspritzung bietet auch folgenden Vorteil. Bei dem Motor mit einer Verwirbelkammer wird nämlich eine starke Wärmebelastung auf der inneren Oberfläche des Verbindungsdurchganges zwischen der Verwirbelkammer und der Verbrennungskammer 45 während des Vorlaufens der Flamme aus der ersteren in letztere ausgeübt. Dagegen gibt es bei dem Motor mit direkter Einspritzung keine örtlichen Wärmebelastungen im Zylinderkopf 19 und auch nicht im Zylinderblock 18. Deshalb werden der Zylinderkopf 19 und der Zylinderblock 18 nicht durch Wärme beschädigt, selbst wenn sie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit geringem Widerstand gegen Wärme hergestellt sind.

Das Aluminium oder seine Legierung bietet eine große Wärmeleitfähigkeit auf Kosten einer geringen Widerstandsfähigkeit gegen Wärme. Die zum Zylinderkopf 19 und dem Zylinderblock 18 von der Verbrennungskammer 45 überführte Wärme kann deshalb unmittelbar dem Kühlwasser in dem Kühlwassermantel 20 zugeführt werden, so daß der Zylinderblock 18 und der Zylinderkopf 19 gegen Überhitzung geschützt werden. Deshalb ist der Motor selbst in dieser Beziehung gegen thermische Beschädigung geschützt.

Der Kolben 16 ist an seiner oberen Fläche mit einer Ausnehmung versehen, welche einen Teil der Verbrennungskammer 45 bildet. Wenn der Kolben 16 oberen Totpunkt bei seinem Hub angelangt ist, nähern sich die Teile der oberen Fläche des Kolbens außer der mittleren Ausnehmung dicht an die Brennraumoberfläche 43 heran bzw. an die gerundete Ecke um die Brennraumoberfläche 43 herum, ohne einen erheblichen Spalt zu belassen. Die Brennraumoberfläche 43 kann konisch zusammenlaufend ausgestaltet sein, während sie bei der beschriebenen Ausführungsform flach ist. Dadurch ist es möglich, daß die Festigkeit des Zylinderblockes 18 und des Zylinderkopfes 19 verbessert wird, und zwar wegen einer Festigkeitszunahme durch den Bogenaufbau, der von dem Zylinderblock 18 und dem Zylinderkopf 19 in dem dargestellten Querschnitt gebildet ist, d. h. der Bogenaufbau, der durch beide Schenkelteile gebildet ist, die vom Zylinderblock 18 an beiden Seiten des Kolbens 16 gebildet sind, sowie dem Wandungsteil, welches durch den Zylinderkopf 19 vorgesehen ist.

Nachfolgend wird eine Erläuterung hinsichtlich des Mechanismus für die Betätigung der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 sowie des Auspuffventiles 23 und des Einlaßventiles 24 (Fig. 6 zeigt nur Ventil 24) gegeben. Neben der Nockenwelle 31 und den Stößeln 32, die oben erwähnt wurden, ist in der Stößelkammer 33 ein Stößel 59 für die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 untergebracht. Ferner ragen Schäfte 25 und 26 des Auspuffventiles 23 und des Einlaßventiles 24 und die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 aus dem Zylinderkopf 19 in das Gehäuse 34 hinein. Die Schäfte 25 und 26 sind beispielsweise auf der linken Seite der Ebene O-O angeordnet, d. h. der Ebene mit der Zylinderachse, wenn man in Fahrtrichtung des Bootes blickt. Die Enden der Schäfte 25 und 26 sind vergleichsweise dicht an der Kopfendoberfläche 35 angeordnet. Die Schäfte 25 und 26 sind an ihren Enden mit Schutzeinrichtungen 60 versehen, die von Einstellschrauben 62 berührt werden, welches jeweils an einem Ende der Stößel 32 mittels Befestigungsmuttern 61 gesichert sind. Jeder Stößel 32 ist in seinem Mittelteil mit einem Ansatz 63 versehen, der von einer Nocke 64 auf der Nockenwelle 31 betätigt wird. Vier Stößel 32 sind an ihren anderen Enden durch eine gemeinsame Stößelwelle 65 gehaltert, die vertikal liegt und im Gehäuse 34 gelagert ist. Die Stößelwelle 65 ist von der Mittelebene O-O nach links versetzt, und ihre äußere Umfangsfläche liegt in einem gewissen Abstand von der Endoberfläche 35 des Zylinderkopfes 19. Die Achse 65a dieser Welle ist um einen Abstand von etwa 2 bis 3 mm (etwa 1/3 des Ventilhubes) zur Endoberfläche 35 von den Endoberflächen der Schutzeinrichtungen 60 auf dem Auspuffventil 23 und dem Einlaßventil 24 in den Schließpositionen versetzt.

Die Nockenwelle 31 ist auf der Rückseite des Stößels 32 angeordnet, d. h. auf der Seite gegenüber der Endoberfläche 35 und an der linken Seite der Sicherungsmutter 61. Die Welle des Stößels 59 erstreckt sich vertikal an der rechten Seite der Mittelebene O-O und ist an der rechten Seite der Nockenwelle 31 angeordnet. Die Welle 66 wird auch im Gehäuse 34 gelagert. Zwei Stößel 59 (nur einer von ihnen ist gezeigt) werden bei ihren Zwischenteilen von der gemeinsamen Welle 66 getragen und sind an ihrem jeweiligen einen Ende mit Nockenfolgern 67 versehen, die von ihren Rückseiten von Nocken 68 auf der Nockenwelle 31 berührt werden. Einstellschrauben 70 sind an den anderen Enden der Stößel 59 mittels Sicherungsmuttern 69 festgelegt. Die Enden der Einstellschrauben 70 werden durch die Schutzeinrichtungen 71 auf den Enden der Kolben 93 berührt bzw. kommen in Eingriff mit ihnen. Die Einstellschrauben 70 befinden sich von der Mittelebene O-O in Richtung nach rechts im Abstand. Deshalb ist jede Einspritzeinheit geneigt, um so schrittweise an die Mittelebene O-O zum Ende der Kraftstoffeinspritzdüse 28 näherzukommen.

Eine Öffnung 72 ist in der Rückwand des Gehäuses 34 gebildet und erstreckt sich vom rechten Ende zum linken Endteil der Rückwand. Ein Deckel 73 für das Verschließen der Öffnung 72 durch Schrauben 74 ist am Gehäuse 34 angebracht. Ein hebelbetätigter Dekompressionsmechanismus 75 ist an dem linken Endteil des Gehäuses 34 angebracht. Der Mechanismus 75 für die Kompressionsverminderung dient zum manuellen Betätigen von Ventilen in ihren Öffnungspositionen, wenn der Motor gestartet werden soll. Der Stößel 32 ist mit einem Arm 76 versehen, der durch den Dekompressionsmechanismus 75 betätigt werden kann.

Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau verursacht die Drehung der Nockenwelle 31, daß die Nocken 64 die Auspuffventile 23 und Einlaßventile 24 über die Stößel 32 betätigen, und gleichzeitig betätigtt der Nocken 68 den Kolben 93 der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 über den Stößel 59. Die Zeiteinstellung der Betätigung der Auspuffventile 23, Einlaßventile 24 und der Kraftstoffeinspritzpumpe 56 kann durch Verändern der Positionen der Einstellschrauben 62 und 70 eingestellt werden. Da die Einstellschraube 70 und die Sicherungsmutter 69 der Öffnung 72 zugewandt sind, kann man für die Einstellung leicht an sie herankommen, und zwar durch die Öffnung 72 durch Abnehmen des Deckels 73. Die Einstellschrauben 62 und die Kontermuttern 61 sind auch leicht zugänglich für die Einstellung durch die Öffnung 72 über einen Spalt zwischen der Nockenwelle 31 und der Welle 66, denn diese Wellen sind in entgegengesetzten Richtungen von den Einstellschrauben 62 und Sperrmuttern 61 im Abstand angeordnet.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Nockenwelle 31 an ihren beiden Enden und einem Zwischenteil in einem Gehäuse 34 gelagert. Für jeden der Zylinder 14 und 15 sind Nocken 64 für die Betätigung der Ventile und die Nocke 68 für die Betätigung der Kraftstoffeinspritzpumpe vertikal im Abstand angeordnet. Die Nocke 68 ist auf demselben Niveau angeordnet wie die Mittellinie O-O.

Eine Schmierölpumpe 78 hat eine Pumpenwelle 79, die mit dem unteren Ende der Nockenwelle 31 verbunden ist. Die Schmierölpumpe 78 ist an der unteren Seite des Gehäuses 34 mittels Schrauben befestigt. Der Einlaßteil der Schmierölpumpe 78 steht mit einer (nicht gezeigten) Ölwanne über einen Öldurchgang in Verbindung, welcher durch das Gehäuse 34, Zylinderkopf 19 und Zylinderblock 18 gebohrt ist. Die Ölwanne wird von einem Gehäuse gebildet, welches die (nicht gezeigte) Ausgangswelle ummantelt, die sich vom unteren Ende der Kurbelwelle 11 nach unten erstreckt. Das Auslaßteil der Schmierölpumpe 78 ist mit jedem Teil des Motors über einen (nicht gezeigten) Öldurchgang verbunden, welcher durch das Gehäuse 34, den Zylinderkopf 19 und den Zylinderblock 18 gebohrt ist.

Das obere Endteil der Nockenwelle 31 ragt über das Gehäuse 34 vor. Eine Riemenscheibe 81, die an dem herausstehenden oberen Ende der Nockenwelle 31 befestigt ist, steht in Antriebsverbindung mit einer anderen Riemenscheibe 82, die an dem oberen Ende der Kurbelwelle 11 angebracht ist, und zwar über einen Steuerriemen 83. Ein Generator 84 ist an der oberen Seite des Schwungrades 82 mit dem Schwungrad 12 verbunden. Ein Ringzahnrad 85 auf dem äußeren Umfang des Schwungrades 12 ist derart ausgestaltet, daß es von einem Anlasser 85 angetrieben werden kann, der an einem Teil 30 des Kurbelgehäuses 36 angebracht ist. Eine Öleinfüllöffnung 87, die schräg von oben herausragt, ist im oberen Teil der Bodenwand (Vorderwand) des Kurbelgehäuses 36 gebildet. Ein Fliehkraftregler 88 ist an dem Zylinderblock 18 angebracht, während eine die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit erhöhende Vorrichtung 89, die während des Anlassens des Motors arbeitet, am Zylinderkopf 19 angebracht ist. Der Fliehkraftregler 88 ist derart ausgestaltet, daß er über einen Steuerriemen 83 angetrieben wird. Der Fliehkraftregler 88 und die Vorrichtung zur Erhöhung der Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit 89 sind mit dem Kolben 93 der Kraftstoffeinspritzpumpe 49 verbunden, die in Fig. 5 gezeigt ist, und zwar über einen Hebelmechanismus 90.

Wie man aus Fig. 6 sieht, ist der Fliehkraftregler 88 neben dem Kurbelgehäuse 36 an der Rückseite desselben und rechts vom Zylinderblock 18 angeordnet. Ein Schmierölfilter 100 ist an der linken Seite des Zylinderblockes 18 angeordnet. Wie oben erläutert ist die Kraftstoffein­ spritzpumpe 56 im Zylinderkopf 19 als eine Einheit mit der Kraftstoffeinspritzdüse 28 angebracht. Somit sind bei dem beschriebenen Motor von den großen Geräten, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzpumpe 56, der Fliehkraftregler 88 und das Schmierölfilter 100, die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 im Zylinderkopf 19 eingebaut, während der Fliehkraftregler 88 und das Schmierölfilter 100 im Zylinderblock 18 eingebaut sind. Deshalb bietet der Motor als Ganzes im wesentlichen eine ovale oder eiartige Form, wenn man von der Oberseite blickt, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wobei diese Form für einen Außenbordmotor recht geeignet ist. Es erübrigt sich zu sagen, daß der Motor als Ganzes von einem (nicht gezeigten) Gehäuse der Außenbordmotor-Einheit abgedeckt ist.

Ein Einlaßrohr 101 ist an seinem einen Ende mit der Einlaß­ öffnung 22 an der rechten Seite des Zylinderkopfes 19 ange­ schlossen, während sich das andere Ende in das Kurbelgehäuse 36 an dem Teil in der Nähe seines Bodens öffnet. Das Ein­ laßrohr 101 erstreckt sich längs der rechten Seitenoberflächen des Zylinderblockes 18 und des Kurbelgehäuses 36, und sein linkes Einlaßseitenteil windet sich herum zur Vorderseite des Kurbelgehäuses 36, um ein Teil in der Nähe der Mittelebene O₁-O₁ zu erreichen. Durch die Übernahme eines solchen langen Einlaßrohres ist es möglich, den Einlaßträgheitseffekt zu begünstigen und die Motorleistung zu verbessern.

Da entsprechend der vorstehenden Beschreibung das Einlaßrohr 101 sich von der rechten Seite zur Vorderseite des Kurbel­ gehäuses 36 erstreckt und da der Anlasser 86 zur linken vorderseite des Kurbelgehäuses 36 herausragt, ist es möglich, eine Symmetrie des Motors als Ganzues bezüglich seiner Längsachse zu erhalten. Ferner kann die Symmetrie im Gehäuse 34 des Stößels 59 dadurch erhalten werden, daß man die Einspritzeinheit 57 nach rechts ragen läßt, während man die Nockenwelle 31 und die Stößel 32 an der linken Seite anordnet.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen wassergekühlten Viertakt­ dieselmotor als zweite Ausführungsform der Erfindung, die bei einem Außenbordmotor Anwendung findet.

Sobald der Kraftstoff beim Betrieb dieser zweiten Ausführungsform aus den Einspritzeinheiten 57 eingespritzt wird, die in dem Zylinderkopf 19 angebracht sind, werden zwei Kolben 16 in den Zylinderlaufbuchsen 40 im Zylinderblock 18 in horizontalen Richtungen hin- und hergehend bewegt, welche so die vertikale Kurbelwelle 11 antreiben, die ihrerseits die Schraube 4 über die Welle 6 antreibt.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, wird Frischluft oder ein Gemisch, wie durch den Pfeil S gezeigt ist, durch die Einlaßöffnungen 22 eingeführt, die mit entsprechenden Ver­ brennungskammern 45 in Verbindung stehen. Das erzeugte Gas als Ergebnis der Verbrennung wird durch entsprechende Aus­ pufföffnungen 21 gemäß Pfeilen E abgeführt. Diese zwei Aus­ pufföffnungen 21 sind mit einem gemeinsamen Auspuffdurchgang 7 verbunden, der in dem Körper 3 des Außenbordmotors gebildet ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar über einen Auspuff- oder Abgassammler 30.

Der Auslaß des Auspuffsammlers 30 öffnet sich nämlich in der Verbindungsfläche zwischen dem Dieselmotor 2 und dem Körper 3 des Außenbordmotors. Außerdem ist dieser Auslaß auf derselben Seite des Dieselmotors 2 wie der Zylinderblock 18 angeordnet, d. h. dichter am Kurbelzentrum. Der Zylinderkopf 19 und der Zylinderblock 18 sind als eine Einheit aus Aluminium gebildet.

Wie schon beschrieben worden ist, ist bei dem Dieselmotor 2 der zweiten Ausführungsform der Auspuffsammler 30 als Einheit mit dem Zylinderkopf 19 oder dem Zylinderblock 18 gebildet, so daß es nicht notwendig ist, einen getrennten Auspuffsammler zu verwenden, also anders als bei herkömmlichen Motoren. Das Vermeiden eines separaten Auspuffsammlers begünstigt einen kompakten Aufbau des Motors als Ganzes und verringert bemerkenswert die Anzahl der Teile sowie die Anzahl der Montagestufen.

Da der Motor als Ganzes im Falle des Außenbordmotors durch eine Verkleidung abgedeckt ist, ist es wichtig, den Auspuffsammler durch Wasser zu umgeben, um einen Tempe­ raturanstieg in der Verkleidung 100 durch die Wärme zu ver­ meiden, die aus dem auf hohe Temperatur erhitzten Auspuffsammler abgeleitet wird. Die Schaffung eines wassergekühlten Auspuffsammlers getrennt von dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock ist jedoch nicht bevorzugt, weil ein solcher Sammler das Gewicht und auch die Anzahl der Teile erhöht.

Bei dem dargestellten Motor ist im Gegensatz dazu der Auspuffdurchgang durch den Kühlwassermantel 20 verlängert bzw. er erstreckt sich durch diesen hindurch, wobei der Mantel 20 in dem Zylinderkopf 19 und dem Zylinderblock 18 gebildet ist. Da­ durch kann der wassergekühlte Sammler ohne eine zusätzliche Wasserkammer um den Auspuffdurchgang herum aufgebaut sein. Diese Anordnung ist der herkömmlichen überlegen, denn sie trägt zur Gewichtsverringerung und der Verminderung der Anzahl der Teile sowie der Größe bei.

Die Breite des Außenbordmotors 3 und deshalb das Gewicht des Außenbordmotors als Ganzes erhöht sich in unerwünschter Weise, wenn die Auspufföffnung 21 von der Endoberfläche des Zylinderkopfes 19 herausragt. Dem Fachmann ist klar, daß der Außenbordmotor leichter und kompakter gestaltet werden kann, wenn die Auspufföffnung 21 dichter an der Kurbelwelle 11 angebracht wird, und dieser Effekt wird weiter dadurch begünstigt, daß die Auspufföffnung 21 an der Verbindung zwischen dem Zylinderkopf 19 und dem Zylinderblock 18 an­ geordnet wird.

Die Anordnung der Teile des Motors der beschriebenen Ausfüh­ rungsformen kann auch bezüglich der neutralen Achse des Motors umgekehrt sein. Es ist auch denkbar, den Teil 37 des Kurbelgehäuses 36 getrennt vom Zylinderblock 18 zu bilden; abweichend von dem dargestellten Motor kann dieser auch einen einzigen Zylinder oder mehr als drei Zylinder besitzen. Es ist auch möglich, eine Verwirbelkammer im Zylinderblock 18 vorzusehen. Es ist auch nicht wesentlich, die Kraftstoffeinspritzdüse 28 und die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 als eine Einheit auszubilden. Die Kraftstoffeinspritzdüse 28 und die Kraftstoffeinspritzpumpe 56 können auch getrennt voneinander aufgebaut und über ein Hochdruckrohr miteinander verbunden werden. Es ist auch die Konstruktion eines Motors möglich, bei welchem die Ebene O-O der Zylinderachsen sich vertikal erstreckt.

Der Dieselmotor gemäß der Erfindung bietet die folgenden Vorteile:

• (a) Das Gewicht des Motors kann reduziert werden im Vergleich zu herkömmlichen Motoren, bei welchen der Zylinderblock und der Zylinderkopf aus Eisenguß gebildet sind. Das verringerte Gewicht seinerseits begünstigt eine erhöhte Leistung pro Gewichtseinheit des Motors im Vergleich zu herkömmlichen Motoren.
• (b) Die Anzahl der Teile ist verkleinert sowie das Gewicht, und der Zusammenbau ist erleichtert, denn es ist nicht notwendig, den Zylinderblock und den Zylinderkopf durch Schrauben über Kopf-Dichtungen zu verbinden, wie dies bei herkömmlichen Motoren notwendig ist.
• (c) Ein höherer Kühleffekt wird erhalten, den die Kopf-Dichtung, die als Wärmeisolator zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock wirkt, ist ausgeschaltet.
• (d) Die unerwünschte Deformation der Zylinderlaufbuchsen bleibt aus wegen des Wegfalls der Abdichtung des Zylinderkopfes mittels Kopfschrauben, so daß die Lebensdauer der Buchsen verlängert und die Wartung derselben begünstigt wird.
• (e) Obwohl ein hoher Druck in dem Zylinder wie im Falle der gewöhnlichen Dieselmotoren erzeugt wird, kann die Leckage von Gas, Kühlwasser und Schmieröl perfekt vermieden werden, weil der Zylinderblock und der Zylinderkopf als eine integrale Einheit aufgebaut sind. Es ist deshalb möglich, den Verbrennungsdruck zu erhöhen und eine höhere Ausgangsleistung des Motors zu erhalten.
• (f) Das Gewicht des Motors kann verringert werden dank des Ausschaltens der verdickten Teile rund um die Verbindungs­ oberflächen des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes bei den herkömmlichen Motoren.
• (g) Die Verbrennungskammer, welche durch den integralen Aufbau des Zylinderblockes und des Zylinderkopfes gebildet ist, kann verschiedene Formen haben, welche die mechanische Festigkeit des Motors begünstigen.
• (h) Die Freiheit bei der Auswahl der Positionen der Auspufföff­ nungen und Einlaßöffnungen ist dank des Ausschaltens der Kopfschrauben möglich.

Claims (3)

1. Wassergekühlter, mehrzylindrischer Dieselmotor (2) mit einer integralen Einheit, die einen Zylinderblock (18) und einen Zylinderkopf (19) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselmotor (2) der Antrieb eines Außenbordmotors ist und daß seine integrale Einheit einerseits zusätzlich einen einstückig hiermit verbundenen, die Abgase aller Zylinder (14, 15) zusammen­ führenden Abgassammler (30) umfaßt und andererseits aus einer Aluminiumlegierung oder Aluminium besteht.

2. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgassammler (30) eine in der Ebene der gedachten Verbindungsfläche zwischen Zylinderblock (18) und Zylinderkopf (19) angeordnete Auslaßöffnung (30a) aufweist.

3. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der integralen Einheit Zylinderlaufbuchsen (40) eingegossen sind.