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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfstruktur eines Fahrzeugmotors.
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Es
existieren verschiedenartige Fahrzeugmotoren und ihre Strukturen
variieren in einem breiten Bereich. Die Fahrzeugmotoren haben jedoch
die gleiche Grundkonfiguration. Die Komponenten eines Motors können in
einen Motorkörper
und Motorzusatzkomponenten, wie beispielsweise eine Kühleinheit
und ein Kraftstoffsystem, klassifiziert werden. Der Motorkörper weist
einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock auf.
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Im
Fahrzeugmotor existieren viele gleitende Elemente, wie beispielsweise
ein Kolben und ein Zylinder, und viele rotierende Elemente, wie
beispielsweise eine Kurbelwelle. Bereichen, in denen derartige Metallelemente
miteinander in Kontakt kommen, wird eine große Schmierölmenge über ein Umlaufsystem zugeführt, um
Reibung zu reduzieren.
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Ein
Verbrennungskammergas dringt während
Verdichtungs- und
Verbrennungshüben
oder -takten des Motors über
einen Zwischenraum zwischen dem Kolben (oder Kolbenring) und einer
Zylinderwand in eine Kurbelkammer oder ein Kurbelgehäuse ein.
Dieses (als Blowby-Gas bezeichnete) Gas ist ein unverbranntes Gas
und enthält
HC (Kohlenwasserstoff). Daher muß dieses Gas einer Verbrennungskammer
zugeführt
werden, um es darin zu verbrennen.
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4 zeigt den Ölfluß und eine
Blowby-Gasströmung
in einem herkömmlichen
Motor. Ein in dieser Figur dargestellter Motor 1 ist in
einem Fahrzeug montiert, wobei der Motor in Richtung einer Kurbelwelle 2 schräg angeordnet
ist. Ein Motorkörper
weist, einen Zylinderblock 3 und einen Zylinderkopf 4 auf. Der
Zylinderkopf 4 ist auf einer Oberseite 3a des
Zylinderblocks 3 angeordnet. Ein Ventilkammerdeckel 5 ist
an einem oberen Abschnitt 4a des Zylinderkopfes 4 angeordnet.
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Eine Ölwanne 6,
in der Öl 10 aufgefangen und
gesammelt wird, ist in einem Boden 3b des Zylinderblocks 3 angeordnet.
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Im
Motor sind Ölauffang-
oder -sammelkanäle 8,
die sich jeweils von einer im Zylinderkopf 4 ausgebildeten
Ventilkammer 7 aus erstrecken und über den Zylinderblock 3 mit
der Ölwanne 6 kommunizieren,
derart ausgebildet, daß Öl 10 zur Ölwanne 6 zurückgeführt wird.
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Wenn
der Motor in Betrieb ist, wird Blowby-Gas 11 erzeugt, das
von der Verbrennungskammer über
den Zwischenraum zwischen dem Kolben (oder Kolbenring) und der Zylinderwand
zur Kurbelkammer bzw. zum Kurbelgehäuse entweicht. Dieses Gas ist
ein unverbranntes Gas, das als ein Komponentengas HC enthält. Daher
muß dieses
Blowby-Gas wieder zum Verbrennungsmotor zurückgeführt und darin verbrannt werden.
Daher ist im Motor ein Blowby-Gaskanal 9 ausgebildet.
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Wenn
ein Vierventilmotor als Motor verwendet wird, nimmt der Ölverbrauch
in einem Ventilbetätigungssystem
zu. Wenn der Motor verbessert werden soll, um eine höhere Leistung
zu erzielen, nimmt ein Verbrennungsdruck zu, und die Blowby-Gasmenge
nimmt ebenfalls zu. Infolgedessen unterbricht das vom Zylinderblock
aufströmende
Blowby-Gas den Fluß des
in die Ölwanne 6 fließenden Öls und verursacht
Probleme dahingehend, daß das Öl 10 nicht
in die Ölwanne
herabfällt
und sich auf der Bodenfläche der
Ventilkammer eine übermäßige Ölmenge ansammelt.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 10a das auf der
Bodenfläche 7a der
Ventilkammer 7 gesammeltes Öl 10.
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Unter
diesen Umständen
enthält
das Blowby-Gas eine große
Menge nebelförmiges Öl, das durch
eine Nockenwelle oder ähnliche
Komponenten aufgewirbelt wird. Daher hat diese herkömmliche Technik
nachteilige Wirkungen dahingehend, daß, auch wenn das Blowby-Gas
einen Ölabscheider
zum Trennen von Öl
vom Blowby-Gas durchläuft,
das Öl nicht
in ausreichendem Maße
getrennt werden kann, so daß das Öl zusammen
mit dem Blowby-Gas in einen Einlaßkanal strömt und die Abgasqualität abnimmt
und der Ölverbrauch
zunimmt.
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Ein
solcher Fall kann durch Vergrößern des Lochdurchmessers
der Ölsammelkanäle 8 und
des Blowby-Gaskanals 9 und durch Erhöhen der Anzahl von Löchern gehandhabt
werden. Hierfür
ist jedoch außer
einer wesentlichen Änderung
in der Struktur des Zylinderkopfes auch eine wesentliche Änderung in
der Struktur des Zylinderblocks 3 erforderlich. Eine wesentliche Änderung
in der Struktur des Zylinderblocks 3 beeinflußt jedoch
die Produktionseinrichtung, so daß erhebliche Investitionen
erforderlich sind. Daher ist diese Lösung nicht empfehlenswert.
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Gemäß einer
in der
JP-A-11-107855 dargestellten
Zylinderkopfstruktur ist versucht worden, diese Probleme zu lösen, indem
der Struktur ein Ölsammelkanal
und ein Blowby-Gaskanal
hinzugefügt
werden, um den Ölfluß und die
Blowby-Gasströmung zu glätten, und
indem ein Nockengehäuse
oder eine Nockenkammer derart angeordnet wurde, daß sie sich von
einer Einlaßseite
zu einer Auslaßseite
schräg
erstreckt. In dieser herkömmlichen
Struktur werden jedoch der Ölfluß und die
Blowby-Gasströmung
nicht getrennt. Außerdem
werden bei dieser herkömmlichen
Struktur keine Maßnahmen
zum Vermeiden eines in einem Vierventilmotor auftretenden erhöhten Ölverbrauchs
und zum Vermeiden einer durch Erreichen einer hohen Ausgangsleistung
verursachten Erhöhung
der Blowby-Gasmenge
getroffen. Daher sind dies Hauptfaktoren, die zu einer Verschlechterung der
Abgasqualität
und einem erhöhten Ölverbrauch führen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenen Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme
zu lösen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen
der Patentansprüche
gelöst.
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Es
ist ein Vorteil der Erfindung, eine Zylinderkopfstruktur bereitzustellen,
die dazu geeignet ist, den Ölfluß und die
Blowby-Gasströmung
zu glätten, die
herabgesetzt werden, wenn ein Mehrventilmotor als Fahrzeugmotor
verwendet wird, indem lediglich ein Zylinderkopf angepaßt wird,
ohne daß ein
Zylinderblock angepaßt
werden muß.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zylinderkopfstruktur
für einen
Fahrzeugmotor be reitgestellt, der derart installiert ist, daß er in
Richtung einer Kurbelwelle schräg angeordnet
ist, wobei die Zylinderkopfstruktur aufweist: einen auf einem Zylinderblock
des Motors angeordneten Zylinderkopf; eine unter dem Zylinderblock
angeordnete Ölwanne;
mehrere Ölsammelkanäle, die
derart ausgebildet sind, daß sie
den Zylinderblock und den Zylinderkopf im wesentlichen in einer
Auf-/Abwärtsrichtung
durchdringen und in Richtung der Kurbelwelle voneinander beabstandet
sind, um Öl,
das dem Zylinderkopf von einer Bodenfläche einer Ventilkammer im Zylinderkopf
zugeführt
wird, zur Ölwanne
zurückzuführen, wobei
die mehreren Ölsammelkanäle einen
an einem tiefsten Abschnitt der Schräge des Motors angeordneten
ersten Ölsammelkanal
und einen relativ zum ersten Ölsammelkanal
bezüglich
der Schräge
des Motors weiter oben ausgebildeten zweiten Ölsammelkanal aufweisen; und
eine auf der Bodenfläche
der Ventilkammer angeordnete Sperre zum Aufstauen des Öls, die
an einer bezüglich
der Schräge
unten angeordneten Seite des zweiten Ölsammelkanals ausgebildet ist.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur
ist die Sperre zum Aufstauen des Öls auf der Bodenfläche der
Ventilkammer im Zylinderkopf im Fahrzeugmotor an der bezüglich der
Schräge
unten angeordneten Seite des zweiten Ölsammelkanals derart ausgebildet,
daß sie
in Richtung der Kurbelwelle geneigt ist. Dadurch wird verhindert,
daß Öl auf eine
konzentrierte Weise zum ersten Ölsammelkanal
herabfließt
(d.h. zum am untersten schrägen Abschnitt
angeordneten Ölsammelkanal).
Außerdem kann
das Öl 10 in
den zweiten Ölsammelkanal
(d.h. in den Ölkanal,
der von dem am untersten schrägen Abschnitt
angeordneten Ölkanal
verschieden ist) abgeleitet werden. Dadurch können das Öl und das Blowby-Gas glatt
geführt
werden. Dadurch kann eine Verschlechterung der Abgasqualität vermieden
werden.
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Außerdem müssen vom
Zylinderkopf verschiedene Teile nicht modifiziert oder angepaßt werden.
Daher können
der erfindungsgemäße Zylinderkopf
und der Zylinderblock des Basismotors in Kombination verwendet werden.
Außerdem
müssen
die Positionen der Ölsammelkanäle und des
Blowby-Gaskanals nicht geändert
werden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Zylinderkopfstruktur vorteilhaft dazu
geeignet, die Produktionseinrichtungskosten zu senken.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist in der Ventilkammer auf einer bezüglich der
Schräge
unten angeordneten Seite des ersten Ölsammelkanals ein schräger Abschnitt
zum Führen
des Öls zum
ersten Ölsammelkanal
ausgebildet.
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In
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur
ist der schräge
Abschnitt zum Führen
von Öl zum
ersten Ölsammelkanal
in der Ventilkammer auf einer bezüglich der Schräge unten
angeordneten Seite des ersten Ölsammelkanals
(des am tiefsten schrägen
Abschnitt angeordneten Ölsammelkanals) ausgebildet.
Dadurch kann eine Ölaufwirbelung
effektiver eliminiert werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung weisen der Zylinderblock und der Zylinderkopf
einen sich im wesentlichen in einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung durch den Zylinderblock
und den Zylinderkopf erstreckenden Blowby-Gaskanal zum Zurückführen eines
Gases, das von einer Verbrennungskammer des Motors zu einer Kurbelkammer
entweicht, zu einem Lufteinlaßsystem
auf, wobei die Ölsammelkanäle und der
Blowby-Gaskanal an einer Seite der Bodenfläche der Ventilkammer senkrecht
zur Kurbelwelle angeordnet sind, und wobei eine andere Seite der
Bodenfläche
der Ventilkammer, an der keine Ölsammelkanäle angeordnet
sind, derart geneigt ist, daß sie
sich zu der einen Seite, an der die Ölsammelkanäle ausgebildet sind, hin senkrecht
zur Kurbelwelle schräg
nach unten erstreckt.
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In
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur
ist die Bodenfläche
der an der anderen Seite, an der keine Ölsammelkanäle ausgebildet sind, angeordneten
Ventilkammer derart geneigt, daß sie sich
zu der einen Seite, an der Ölsammelkanäle angeordnet
sind, hin senkrecht zur Kurbelwelle schräg nach unten erstreckt. Dadurch
kann den Ölsammelkanälen Öl schnell
und auf konzentrierte Weise zugeführt werden. Außerdem kann
eine Verschlechterung der Ölqualität vermieden
werden. Die Haltbarkeit oder Gebrauchsfähigkeit des Öls kann verlängert werden.
Daher ist die erfindungsgemäße Zylinderkopfstruktur
vorteilhaft dazu geeignet, die Kosten zu senken.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist ein oberer Abschnitt des Blowby-Gaskanals
derart ausgebildet, daß er
von der Bodenfläche
der Ventilkammer hervorsteht oder sich zur Oberseite des Zylinderkopfes
erstreckt.
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In
der erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur
ist der obere Abschnitt des Blowby-Gaskanals derart ausgebildet,
daß er
von der Bodenfläche der
Ventilkammer hervorsteht oder sich zur Oberseite des Zylinderkopfes
erstreckt. Dadurch kann eine größere Menge
des Blowby-Gases über
die Blowby-Gaskanäle glatt
zum Ventilkammerdeckel geführt werden.
Dadurch wird verhindert, daß das
Blowby-Gas in die Blowby-Gaskanäle zurückströmt. Infolgedessen
fließt
das Öl
leicht.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann der Ölfluß durch Bereitstellen der Sperre
auf der Bodenfläche
der Ventilkammer im Zylinderkopf getrennt und verteilt werden. Alternativ
ist erfindungsgemäß der schräge Abschnitt
zum Führen
von Öl
zum ersten Ölsammelkanal,
der am tiefsten Abschnitt der Schräge des Motors angeordnet ist,
an der bezüglich
der Schräge
unten angeordnet Seite des ersten Ölsammelkanals ausgebildet.
Alternativ ist erfindungsgemäß die Bodenfläche der
Ventilkammer an der anderen Seite, an der keine Ölsammelkanäle angeordnet sind, derart
geneigt, daß sie
sich zu der einen Seite, an der die Ölsammelkanäle angeordnet sind, hin senkrecht
zur Kurbelwelle schräg
nach unten erstreckt. Dadurch kann Öl schnell zu den Ölsammelkanälen geführt werden.
Außerdem
kann eine Ölaufwirbelung
verhindert werden.
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Daher
kann durch diese Struktur das Blowby-Gas den Blowby-Gaskanal glatt
durchlaufen. Das Öl
fließt
nicht zurück.
Dadurch wird die Zufuhr des Öls über die Ölsammelkanäle zur Ölwanne erleichtert.
Außerdem
strömt
das Blowby-Gas glatt in die Ventilkammer und wird ausgestoßen. Dadurch
kann der Öl-
und der Blowby-Gas-Umlauf glatt erfolgen. Demgemäß kann die Leistung des Motors
erhöht werden.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht zum Darstellen eines Motors mit einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur;
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2 zeigt eine schematische
Ansicht zum Darstellen eines Motors mit einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur;
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3 zeigt eine schematische
Ansicht zum Darstellen eines Motors mit einer noch anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur;
und
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4 zeigt eine schematische
Ansicht zum Darstellen eines herkömmlichen Motors.
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht eines Motors mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfstruktur. 3 zeigt eine perspektivische
Ansicht davon.
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Ein
Motor 1 ist in Richtung einer Kurbelwelle 2 schräg angeordnet
(der Motor 1 ist in 1 betrachtet
nach rechts unten geneigt). Jeder von Ölsammelkanälen 8a und 8b und
Blowby-Gaskanälen 9 ist
an der linken oder rechten Seite der Kurbelwelle 2 im Bodenflächenabschnitt
einer Ventilkammer 7a angeordnet.
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Der
Motor 1 weist einen Zylinderblock 3 mit einem
Zylinder, in dem ein Kolben gleitend aufgenommen ist, und außerdem einen
Zylinderkopf 4 mit einem (nicht dargestellten) Ventilmechanismus
zum Betätigen
eines Einlaß-
und Auslaßventils
auf. Der Zylinderkopf 4 ist auf der Oberseite 3a des
Zylinderblocks 3 angeordnet. Ein Ventilkammerdeckel 5 ist
an einem oberen Abschnitt 4a des Zylinderkopfes 4 angeordnet.
Der Zylinderblock 3 und der Zylinderkopf 4 sind
durch Bolzen miteinander verbunden. Außerdem ist im Boden 3b des
Zylinderblocks 3 eine Ölwanne 6 zum
Speichern von Öl 10 angeordnet.
Ein Teil der Motorleistung des Motors versetzt eine Ölpumpe (nicht
dargestellt) in eine Drehbewegung, um das Öl 10 von der Ölwanne 6 abzupumpen.
Das gepumpte Öl 10 wird
dann zu jeweiligen Teilen des Motors 1 geführt (in
der Figur bezeichnen Pfeile B Ölflüsse).
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Nachdem
die jeweiligen Teile des Motors 1 geschmiert wurden, nimmt
das Öl 10 die
Form von Tröpfchen
an oder fällt
an Wänden
wieder nach unten in die Ölwanne 6.
Daraufhin wiederholt sich der Ölumlauf.
Ein Ölsammelkanal 8,
der sich von einer im Zylinderkopf 4 ausgebildeten Ventilkammer 7 erstreckt
und über
den Zylinderblock 3 mit der Ölwanne 6 kommuniziert,
ist im Motor 1 ausgebildet, um das Öl 10 zur Ölwanne 6 zurückzuführen.
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Wenn
der Motor in Betrieb ist, wird ein Blowby-Gas 11 erzeugt,
das von einer Verbrennungskammer über einen Zwischenraum zwischen
dem Kolben (oder einem Kolbenring) und einer Zylinderwand zu einer
Kurbelkammer entweicht. Dieses Gas ist ein unverbranntes Gas, das
HC als Gaskomponente enthält.
Daher muß das
Blowby-Gas wieder zur Verbrennungskammer zurückgeführt und darin verbrannt werden.
Daher ist im Motor 1 ein Blowby-Gaskanal 9 ausgebildet
(in der Figur bezeichnen Pfeile A Blowby-Gasströme).
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Der
Blowby-Gaskanal 9 ist derart ausgebildet, daß er den
Zylinderblock 3 mit dem Ventilkammerdeckel 5 verbindet.
Außerdem
ist ein Blowby-Gasrohr (nicht dargestellt) derart angeordnet, daß die Innenseite
des Ventilkammerdeckels 5 mit einem (in der Zeichnung nicht
dargestellten) Einlaßkanal
kommuniziert. Das Blowby-Gas 11, dem das in der Kurbelkammer
erzeugte nebelförmige Öl 10 beigemischt ist,
wird von der Kurbelkammer über
den Blowby-Gaskanal 9 dem Ventilkammerdeckel 5 zugeführt. Das
Blowby-Gas 11 wird dann durch einen (nicht dargestellten) Ölabscheider
in das Öl 10 und
das Blowby-Gas 11 getrennt. Das Öl 10 wird über den Ölsammelkanal 8 zur Ölwanne 6 zurückgeführt, während das
Blowby-Gas 11 dem Einlaßkanal zugeführt wird.
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Das
vom Zylinderblock 3 aufströmende Blowby-Gas 11 unterbricht
den Fluß des
in die Ölwanne
fließenden Öls 10 und
verursacht Probleme dahingehend, daß das Öl 10 nicht in die Ölwanne 6 herabfällt und
sich eine übermäßige Menge
des Öls 10a auf
der Bodenfläche 7a der
Ventilkammer 7 ansammelt.
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Auf
der Bodenfläche 7a ist
eine Sperre 7b angeordnet, um zu verhindern, daß Öl zu einer
bezüglich
der Schräge
unten angeordneten Seite des Ölsammelkanals 8a (eines
zweiten Ölsammelkanals) fließt, wobei
der Ölsammelkanal 8a von
dem Ölsammelkanal 8b (einem
ersten Ölsammelkanal)
verschieden ist, der nahe am unteren Endabschnitts der schrägen Bodenfläche 7a (d.h.
bezogen auf die Schräge
unten) angeordnet ist. Außerdem
ist ein oberer Abschnitt 9a jedes der Blowby-Gaskanäle 9 derart
ausgebildet, daß er
mindestens um ein Maß, gemäß dem das Öl nicht
in den Blowby-Kanal 9 eintreten kann, höher angeordnet ist als obere
Abschnitte 8c der Ölsammelkanäle 8a und 8b.
Dadurch wird verhindert, daß das Öl 10 auf
eine konzentrierte Weise zum Ölsammelkanal 8b herabfließt, der
bezüglich der
Schräge
der Bodenfläche
der Ventilkammer 7 am tiefsten Abschnitt angeordnet ist.
Das Öl 10 kann
auf die Ölsammelkanälen 8a und 8b verteilt
werden. Dadurch kann eine größere Menge
des Blowby-Gases 11 über
die Blowby-Gaskanäle 9 glatt
zum Ventilkammerdeckel 5 geführt werden. Dadurch wird verhindert,
daß das
Blowby-Gas 11 in die Blowby-Gaskanäle 8a und 8b zurückströmt. Infolgedessen
fließt das Öl 10 leicht.
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Auch
wenn die in 2 dargestellte
Anordnung der Ölsammelkanäle 8a und 8b und
der Blowby-Gaskanäle 9 geändert wird,
können ähnliche
Vorteile erhalten werden.
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Wenn
zusätzlich
ein schräger
Abschnitt 7c, zum Führen
des Öls,
an der bezüglich
der Schräge der
Bodenfläche 7a unten
angeordneten Seite des am unteren Endabschnitt der schrägen Bodenfläche 7a (d.h.
bezogen auf die Schräge
unten) angeordneten Ölsammelkanals 8b ausgebildet
ist, kann eine Ölaufwirbelung
effektiver verhindert werden. D.h., Öl kann durch Bereitstellen
des schrägen
Abschnitts 7c über
den Ölsammelkanal 8b zur Ölwanne 6 zurückgeführt werden,
ohne daß es
sich auf der Bodenfläche
der Ventilkammer sammelt.
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Außerdem kann,
wenn die Ventilkammer 7 keine Ölsammelkanäle 8a und 8b in
einem Seitenabschnitt davon aufweist, wie in 3 dargestellt ist, durch Bereitstellen
einer Fläche 7d,
die zu den Ölsammelkanälen 8a und 8b hin
geneigt ist, das Öl 10 auf
eine konzentrierte Weise schnell zu den Ölsammelkanälen 8a und 8b geführt werden.