DE102010034956B4

DE102010034956B4 - Motorbaugruppe

Info

Publication number: DE102010034956B4
Application number: DE102010034956.9A
Authority: DE
Inventors: Richard Stephen Davis
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2019-07-18
Anticipated expiration: 2030-08-21
Also published as: DE102010034956A1; CN102102555A; US8550051B2; US20110139112A1

Abstract

Motorbaugruppe (10), die umfasst:eine Motorstruktur (12), die aufweist:einen Motorblock (34), der eine Zylinderbohrung (35) definiert; undeinen Zylinderkopf (32), der mit dem Motorblock (34) gekoppelt ist und eine erste Einlassöffnung (38), eine zweite Einlassöffnung (40) benachbart zu der ersten Einlassöffnung (38) sowie eine erste Auslassöffnung (42) benachbart zu der ersten Einlassöffnung (38) definiert;einen Kolben (30), der in der Zylinderbohrung (35) angeordnet ist, wobei der Kolben (30), der Zylinderkopf (32) und die Zylinderbohrung (35) eine Verbrennungskammer (36) definieren, die aufweist:eine erste Längsstirnfläche (75), die durch den Zylinderkopf (32) definiert ist und die erste und zweite Einlassöffnung (38, 40) sowie die erste Auslassöffnung (42) umfasst; undeine zweite Längsstirnfläche (77), die durch den Kolben (30) definiert ist;ein erstes Einlassventil (24), das durch die Motorstruktur (12) gelagert ist und die erste Einlassöffnung (38) selektiv öffnet und schließt;ein zweites Einlassventil (26), das durch die Motorstruktur (12) gelagert ist und die zweite Einlassöffnung (40) selektiv öffnet und schließt;eine erste Ventilhubbaugruppe (22), die mit dem ersten Einlassventil (24) in Eingriff steht;eine zweite Ventilhubbaugruppe (22), die mit dem zweiten Einlassventil (26) in Eingriff steht; undeine Nockenwellenbaugruppe (14, 16), die durch die Motorstruktur (12) drehbar gelagert ist und einen ersten Einlassnocken (46), der mit der ersten Ventilhubbaugruppe (22) in Eingriff steht, sowie einen zweiten Einlassnocken (48) umfasst, der mit der zweiten Ventilhubbaugruppe (22) in Eingriff steht;wobei sich ein erster Vorsprung (78, 178) in Längsrichtung von entweder der ersten oder der zweiten Längsstirnfläche (75, 77) in Richtung der jeweils anderen von der ersten und der zweiten Längsstirnfläche (77, 75) erstreckt, wobei sich der erste Vorsprung (78, 178) von einem Umfang (80, 180) der Verbrennungskammer (36) bis zu einem Ort zwischen der ersten Einlassöffnung (38) und der ersten Auslassöffnung (42) radial nach innen erstreckt, wobei der erste Vorsprung (78, 178) eine erste Querseite (84, 184) aufweist, die eine der ersten Auslassöffnung (38) zugewandte gekrümmte Fläche (88, 189) definiert;dadurch gekennzeichnet , dassder erste Einlassnocken (46) bezüglich des zweiten Einlassnockens (48) in einer Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe (14, 16) drehversetzt ist;wobei der erste Vorsprung (78, 178) einen Abschnitt aufweist, der der ersten Querseite (84, 184) gegenüberliegt und der in die erste bzw. zweite Längsstirnfläche (75, 77) ohne eine diskrete Querseite übergeht.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 697 10 003 T2 bekannt geworden ist.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Um in der Brennkammer möglichst turbulente Strömungsverhältnisse zu erzeugen, schlägt die US 1,856,328 A vor, an der Kolbenoberfläche und an der gegenüberliegenden Oberfläche des Zylinderkopfs komplementär zueinander ausgebildete Vorsprünge auszubilden, durch die in der gewünschten Weise Verwirbelungen erzeugt werden. Die Luft- und Kraftstoffströmung in die Zylinder und aus diesen kann durch einen Ventiltrieb gesteuert werden. Der Ventiltrieb kann eine Nockenwelle aufweisen, die Einlass- und Auslassventile betätigt und dadurch den Zeitpunkt und die Menge der Luft und des Kraftstoffs, die in die Zylinder eintreten, und der Abgase steuert, welche die Zylinder verlassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erfindungsgemäße Motorbaugruppe umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine Draufsicht einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
3 ist eine schematische Draufsicht von oben auf Einlass- und Auslassöffnungen und auf Verbrennungskammermerkmale der Motorbaugruppe von 1;
4 ist eine Perspektivansicht des Einlass-Nockenphasenstellers und der Einlass-Nockenwellenbaugruppe, die in 1 gezeigt sind;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Einlass-Nockenwellenbaugruppe;
6 ist eine schematische Darstellung des Einlass-Nockenphasenstellers von 1 in einer nach früh verstellten Position;
7 ist eine schematische Darstellung des Einlass-Nockenphasenstellers von 1 in einer nach spät verstellten Position;
8 ist eine schematische Darstellung eines Einlassnockens in einer nach früh verstellten Position gemäß der vorliegenden Offenbarung;
9 ist eine schematische Darstellung des Einlassnockens von 8 in einer nach spät verstellten Position gemäß der vorliegenden Offenbarung;
10 ist eine schematische Draufsicht von oben auf Einlass- und Auslassöffnungen und auf alternative Verbrennungskammermerkmale gemäß der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine fragmentarische Perspektivansicht von unten auf einen Zylinderkopf, der die Verbrennungskammermerkmale von 3 aufweist;
12 ist eine fragmentarische Perspektivansicht von unten auf einen alternativen Zylinderkopf, der die Verbrennungskammermerkmale von 10 aufweist;
13 ist eine fragmentarische Perspektivansicht eines Kolbens, der die Verbrennungskammermerkmale von 3 aufweist;
14 ist eine fragmentarische Perspektivansicht eines alternativen Kolbens, der die Verbrennungskammermerkmale von 10 aufweist; und
15 ist eine graphische Darstellung von Ventilöffnungsprofilen gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1-3 ist eine Motorbaugruppe 10 dargestellt. Die Motorbaugruppe 10 kann eine Motorstruktur 12, eine Einlass- und eine Auslass-Nockenwellenbaugruppe 14, 16, die an der Motorstruktur 12 drehbar gelagert sind, einen Einlass- und einen Auslass-Nockenphasensteller 18, 20, Ventilhubbaugruppen 22, erste und zweite Einlassventile 24, 26, Auslassventile 28, Kolben 30 und Zündkerzen 31 umfassen. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel ist die Motorbaugruppe 10 als ein Motor mit doppelter oben liegender Nockenwelle gezeigt, wobei die Motorstruktur 12 einen Zylinderkopf 32 aufweist, der die Einlass- und die Auslass-Nockenwellenbaugruppe 14, 16 drehbar lagert. Die Motorstruktur 12 kann zusätzlich einen Motorblock 34 umfassen, der Zylinderbohrungen 35 definiert, welche die Kolben 30 aufnehmen, und der mit dem Zylinderkopf 32 und den Kolben 30 zusammenwirkt, um Verbrennungskammern 36 (2) zu definieren.
Wie in 2 und 3 zu sehen ist, kann der Zylinderkopf 32 eine erste und eine zweite Einlassöffnung 38, 40 sowie eine erste und eine zweite Auslassöffnung 42, 44 für jede Verbrennungskammer 36 definieren. Die Ventilhubbaugruppen 22 können mit den ersten Einlassventilen 24, den zweiten Einlassventilen 26 und den Auslassventilen 28 in Eingriff stehen, um die ersten und die zweiten Einlassöffnungen 38, 40 sowie die ersten und die zweiten Auslassöffnungen 42, 44 zu öffnen. Speziell können die ersten Einlassventile 24 die ersten Einlassöffnungen 38 öffnen und schließen, und die zweiten Einlassventile 26 können die zweiten Einlassöffnungen 40 öffnen und schließen.
Wie in 4 und 5 zu sehen ist, kann die Einlass-Nockenwellenbaugruppe 14 erste und zweite Einlassnocken 46, 48, eine erste und eine zweite Welle 50, 52 sowie einen Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken 54 umfassen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung ebenso für Nockenwellenbaugruppen gilt, die keinen Kraftstoffpumpen-Antriebsnocken aufweisen. Die erste Welle 50 kann durch die Motorstruktur 12 drehbar gelagert sein, und die zweite Welle 52 kann in der ersten Welle 50 drehbar gelagert sein. Die ersten Einlassnocken 46 können an der ersten Welle 50 angeordnet und zur Drehung mit dieser fixiert sein. Die zweiten Einlassnocken 48 können an der ersten Welle 50 drehbar gelagert und zur Drehung mit der zweiten Welle 52 fixiert sein. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel können die zweiten Einlassnocken 48 durch Stifte 56, die sich durch Öffnungen 58 in den zweiten Einlassnocken 48 und Öffnungen 60 in der zweiten Welle 52 erstrecken, mit der zweiten Welle 52 gekoppelt sein. Obgleich eine konzentrische Nockenwellenbaugruppe dargestellt ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Anordnungen beschränkt ist und gleichermaßen für Nockenwellen mit festen Nocken gilt.
Wie in 6 und 7 zu sehen ist, kann der Einlass-Nockenphasensteller 18 einen Rotor 62, einen Stator 64 und einen Verriegelungsmechanismus 66 aufweisen. Der Stator 64 kann durch eine Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) drehend angetrieben werden, und der Rotor 62 kann in dem Stator 64 drehbar gelagert sein. Der Rotor 62 kann sich radial erstreckende Schaufeln 68 aufweisen, die mit dem Stator 64 zusammenwirken, um Hydraulikkammern 70, 72 zur Verstellung nach früh und nach spät zu definieren, die mit einem unter Druck stehenden Fluid, wie beispielsweise Öl, in Verbindung stehen.
Die erste Welle 50 (und dadurch die ersten Einlassnocken 46) kann (bzw. können) zur Drehung mit dem Stator 64 fixiert sein, und die zweite Welle 52 (und dadurch die zweiten Einlassnocken 48) kann (bzw. können) zur Drehung mit dem Rotor 62 fixiert sein. Der Rotor 62 kann von einer nach früh verstellten Position (6) in eine nach spät verstellte Position ( 7) verschoben werden, um die Öffnungszeit der zweiten Einlassventile 26 zu variieren. Die nach früh verstellte Position kann einer vollständig nach früh verstellten Position entsprechen, und die nach spät verstellte Position kann einer vollständig nach spät verstellten Position entsprechen. Obgleich ein hydraulisch betätigter Schaufelphasensteller dargestellt ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Anordnungen beschränkt ist. Obgleich 6 und 7 den Einlass-Nockenphasensteller 18 in einer vollständig nach früh und in einer vollständig nach spät verstellten Position darstellen, kann für den Einlass-Nockenphasensteller 18 ferner zusätzlich eine dazwischen liegende Parkposition vorgesehen sein. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die dazwischen liegende Parkposition umfassen, dass der Verriegelungsmechanismus 66 den Rotor 62 zwischen der nach früh verstellten und der nach spät verstellten Position feststellt.
Der erste und der zweite Einlassnocken 46, 48 sind in 8 und 9 dargestellt. Der erste Einlassnocken 46 kann einen ersten Ventilöffnungsbereich 74 mit einer ersten Winkelausdehnung (θ₁ ) zwischen einem ersten Startpunkt (Öffnungspunkt) (O₁ ) und einem ersten Endpunkt (Schließpunkt) (C₁ ) definieren. Der zweite Einlassnocken 48 kann einen zweiten Ventilöffnungsbereich 76 mit einer zweiten Winkelausdehnung (θ₂ ) zwischen einem zweiten Startpunkt (Öffnungspunkt) (O₂ ) und einem zweiten Endpunkt (Schließpunkt) (C2) definieren. Die zweite Winkelausdehnung (θ₂) kann größer als die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) sein.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die zweite Winkelausdehnung (θ₂ ) zumindest um fünf Prozent größer als die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) und spezieller zwischen zehn und fünfundzwanzig Prozent größer als die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) sein. Daher kann die zweite Winkelausdehnung (θ₂ ) zumindest um fünf Grad größer als die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) und spezieller zwischen zehn und fünfundzwanzig Grad größer als die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) sein. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für Anordnungen gilt, bei denen die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) gleich der zweiten Winkelausdehnung (θ₂ ) ist oder bei denen die erste Winkelausdehnung (θ₁ ) größer als die zweite Winkelausdehnung (θ₂ ) ist.
Der Einlass-Nockenphasensteller 18 kann die zweiten Einlassnocken 48 von einer ersten (nach früh verstellten) Position (8) in eine zweite (nach spät verstellte) Position (9) verschieben. In der nach früh verstellten Position können der erste und der zweite Startpunkt (O₁ , O₂ ) drehversetzt zueinander sein, und der erste und der zweite Endpunkt (C1, C₂ ) können zueinander innerhalb von fünf Grad liegen. Spezieller können der erste und der zweite Endpunkt (C₁ , C₂ ) miteinander drehend ausgerichtet sein. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann der zweite Startpunkt (O₂ ) in einer Drehrichtung (R) der ersten und der zweiten Einlassnocken 46, 48 unter einen Winkel (θ₃ ) vor dem ersten Startpunkt (O₁ ) angeordnet sein. Der Versatzwinkel (θ₃ ) kann zumindest fünf Grad und spezieller zwischen zehn und fünfundzwanzig Grad betragen.
In der nach spät verstellten Position können der erste und der zweite Startpunkt (O₁ , O₂ ) zueinander drehversetzt sein, und der erste und der zweite Endpunkt (C₁ , C₂ ) können ebenso zueinander drehversetzt sein. Spezieller kann der zweite Startpunkt (O₂ ) in der Drehrichtung (R) hinter dem ersten Startpunkt (O₁ ) angeordnet sein. Der zweite Endpunkt (C2) kann ebenso in der Drehrichtung (R) hinter dem ersten Endpunkt (C₁ ) angeordnet sein. Bei der Anordnung, bei der für den Einlass-Nockenphasensteller 18 eine dazwischen liegende Parkposition vorgesehen ist, kann der Verriegelungsmechanismus 66 den Rotor 62 in einer Position feststellen, in welcher der erste und der zweite Startpunkt (O₁ , O₂ ) miteinander drehend ausgerichtet sind.
Auf 2, 3, 11 und 13 Bezug nehmend, kann die Verbrennungskammer 36 zwischen dem Zylinderkopf 32 und dem Kolben 30 definiert sein. Spezieller kann der Zylinderkopf 32 eine erste Längsstirnfläche 75 der Verbrennungskammer 36 definieren, und der Kolben 30 kann eine zweite Längsstirnfläche 77 der Verbrennungskammer 36 definieren. Wie in 3 zu sehen ist, kann ein Vorsprung 78 an der ersten oder der zweiten Längsstirnfläche 75, 77 definiert sein. Gemäß einem ersten nicht einschränkenden Beispiel, das in 11 zu sehen ist, kann der Vorsprung 78 Teil des Zylinderkopfs 32 sein und sich in Längsrichtung von der ersten Längsstirnfläche 75 in Richtung der zweiten Längsstirnfläche 77 des Kolbens 30 erstrecken. Die Orientierung in 11 erscheint entgegengesetzt zu der Orientierung von 3, da 3 eine Ansicht von oben darstellt und 11 eine Ansicht von unten darstellt. Gemäß einer alternativen Anordnung, die in 13 zu sehen ist, kann der Vorsprung 78 Teil des Kolbens 30 sein und sich in Längsrichtung von der zweiten Längsstirnfläche 77 in Richtung der ersten Längsstirnfläche 75 des Zylinderkopfs 32 erstrecken.
Bei beiden Anordnungen kann sich der Vorsprung 78 von dem Umfang 80 der Verbrennungskammer 36 bis zu einem Ort zwischen der ersten Einlassöffnung 38 und der ersten Auslassöffnung 42 radial nach innen erstrecken. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann sich der Vorsprung 78 von dem Umfang 80 über eine Distanz (D1) von zumindest fünfzehn Prozent und spezieller zwischen zwanzig und fünfzig Prozent des Durchmessers (D2) der Verbrennungskammer 36 radial nach innen erstrecken. Der Durchmesser (D2) kann im Wesentlichen dem Durchmesser des Kolbens 30 entsprechen. Der Vorsprung 78 kann eine erste und eine zweite Querseite 82, 84 aufweisen. Anstatt dass dieser eine diskrete zweite Querseite 84 aufweist, geht der Abschnitt des Vorsprungs 78, welcher der ersten Querseite 82 gegenüberliegt, erfindungsgemäß entgegen der Darstellung in die erste Längsstirnfläche 75 über, die durch den Zylinderkopf 32 definiert wird. Die erste Querseite 82 kann der ersten Einlassöffnung 38 zugewandt sein, und die zweite Querseite 84 kann der ersten Auslassöffnung 42 zugewandt sein.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die erste Querseite 82 eine Längsausdehnung (L1) von zumindest 1,0 Millimetern (mm) und spezieller zwischen 1,0 mm und 10,0 mm aufweisen. Die erste Querseite 82 kann eine ebene Fläche 86 definieren, die sich im Wesentlichen linear von dem Umfang 80 der Verbrennungskammer 36 erstreckt und eine scharfe Kante bildet. Eine Mittelachse (C1) der Verbrennungskammer 36 kann zwischen der ersten Einlassöffnung 38 und der ersten Auslassöffnung 42 definiert sein. Die ebene Fläche 86 kann sich unter einem Winkel von weniger als fünfundvierzig Grad und spezieller von weniger als fünfzehn Grad relativ zu der Mittelachse (C1) erstrecken. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann sich die ebene Fläche 86 im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse (C₁ ) erstrecken.
Eine zweite Querseite 84 kann eine gekrümmte Fläche 88 definieren, die einen Abschnitt der ersten Auslassöffnung 42 umgibt. Die zweite Querseite 84 kann bezüglich der Längsausdehnung von einem radial äußersten Abschnitt nach innen zunehmen. Auf ähnliche Weise kann die erste Querseite 82 bezüglich der Längsausdehnung von einem radial äußersten Abschnitt nach innen zunehmen. Bei der Anordnung von 11 können die radial äußersten Abschnitte der ersten und der zweiten Querseite 82, 84 an der ersten Längsstirnfläche 75 angeordnet sein. Auf ähnliche Weise können die radial äußersten Abschnitte der ersten und der zweiten Querseite 82, 84 bei der Anordnung von 13 an der zweiten Längsstirnfläche 77 angeordnet sein. Wie oben unter Bezugnahme auf 11 diskutiert wurde, geht der Abschnitt des Vorsprungs 78, welcher der ersten Querseite 82 gegenüberliegt, entgegen der Darstellung in die zweite Längsstirnfläche 77, die durch den Kolben 30 definiert wird, über, ohne eine diskrete zweite Querseite 84 aufzuweisen.
Bei der in 3, 11 und 13 dargestellten Anordnung bildet der Vorsprung 78 eine asymmetrische Anordnung, bei der die entgegengesetzte Seite der Verbrennungskammer 36 keine ähnliche Struktur aufweist. Speziell kann der Abschnitt des Umfangs 80 der Verbrennungskammer 36, der dem Vorsprung 78 gegenüberliegt, von der zweiten Einlassöffnung 40 bis zu der zweiten Auslassöffnung 44 eine kontinuierlich konkave Betätigungsform aufweisen.
Bei einer alternativen Anordnung, die in 10, 12 und 14 dargestellt ist, können ein erster und ein zweiter Vorsprung 178, 179 anstelle eines einzelnen Vorsprungs umfasst sein. Gemäß einem ersten nicht einschränkenden Beispiel, das in 12 zu sehen ist, können der erste und der zweite Vorsprung 178, 179 Teil des Zylinderkopfs 132 sein und sich in Längsrichtung von der ersten Längsstirnfläche 175 erstrecken. Gemäß einem anderen nicht einschränkenden Beispiel, das in 14 zu sehen ist, können der erste und der zweite Vorsprung 178, 179 Teil des Kolbens 130 sein und sich in Längsrichtung von der zweiten Längsstirnfläche 177 erstrecken. Alternativ kann einer von dem ersten und dem zweiten Vorsprung 178, 179 an dem Kolben 130 angeordnet sein, und der andere von dem ersten und dem zweiten Vorsprung 178, 179 kann an dem Zylinderkopf 132 angeordnet sein.
Der erste Vorsprung 178 kann dem oben beschriebenen Vorsprung 78 im Wesentlichen ähnlich sein, und er wird daher unter der Annahme, dass die obige Beschreibung ebenso gültig ist, nicht im Detail diskutiert. Der zweite Vorsprung 179 kann dem ersten Vorsprung 178 bezüglich der Struktur ähnlich sein, er kann aber entgegengesetzt zu dem ersten Vorsprung 178 in der Verbrennungskammer 136 angeordnet sein. Speziell kann sich der zweite Vorsprung 179 entweder bei der Anordnung von 12 oder bei der Anordnung von 14 von dem Umfang 180 der Verbrennungskammer 136 und in Richtung des ersten Vorsprungs 178 bis zu einem Ort zwischen der zweiten Einlassöffnung 140 und der zweiten Auslassöffnung 144 radial nach innen erstrecken.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann sich der zweite Vorsprung 179 von dem Umfang 180 über eine Distanz (D3) von zumindest fünfzehn Prozent und spezieller zwischen zwanzig und fünfzig Prozent des Durchmessers (D4) der Verbrennungskammer 136 radial nach innen erstrecken. Der Durchmesser (D4) kann im Wesentlichen dem Durchmesser des Kolbens 130 entsprechen. Der zweite Vorsprung 179 kann eine erste und eine zweite Querseite 183, 185 aufweisen. Anstatt dass dieser eine diskrete zweite Querseite 185 aufweist, geht der Abschnitt des zweiten Vorsprungs 179, welcher der ersten Querseite 183 gegenüberliegt, erfindungsgemäß entgegen der Darstellung in die erste Längsstirnfläche 175 über, die durch den Zylinderkopf 132 definiert wird. Die erste Querseite 183 kann der zweiten Auslassöffnung 144 zugewandt sein, und die zweite Querseite 185 kann der zweiten Einlassöffnung 140 zugewandt sein.
Die erste Querseite 183 kann eine Längsstirnfläche (L2) von zumindest 1,0 Millimetern (mm) und spezieller zwischen 1,0 mm und 10,0 mm aufweisen. Die erste Querseite 183 kann eine ebene Fläche 187 definieren, die sich im Wesentlichen linear von dem Umfang 180 der Verbrennungskammer 136 erstreckt und eine scharfe Kante bildet. Eine Mittelachse (C2) der Verbrennungskammer 136 kann zwischen der zweiten Einlassöffnung 140 und der zweiten Auslassöffnung 144 definiert sein. Die ebene Fläche 187 kann sich unter einem Winkel von weniger als fünfundvierzig Grad und spezieller von weniger als fünfzehn Grad relativ zu der Mittelachse (C1) erstrecken. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann sich die ebene Fläche 187 im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse (C₁ ) erstrecken.
Die zweite Querseite 185 kann eine gekrümmte Fläche 189 definieren, die einen Abschnitt der zweiten Einlassöffnung 140 umgibt. Die zweite Querseite 185 kann bezüglich der Längsausdehnung von einem radial äußersten Abschnitt nach innen zunehmen. Auf ähnliche Weise kann die erste Querseite 183 bezüglich der Längsausdehnung von einem radial äußersten Abschnitt nach innen zunehmen. Bei der Anordnung von 12 können die radial äußersten Abschnitte der ersten und der zweiten Querseite 183, 185 an der ersten Längsstirnfläche 175 angeordnet sein. Auf ähnliche Weise können die radial äußersten Abschnitte der ersten und der zweiten Querseite 183, 185 bei der Anordnung von 14 an der zweiten Längsstirnfläche 177 angeordnet sein. Wie oben unter Bezugnahme auf 12 diskutiert wurde, geht der Abschnitt des zweiten Vorsprungs 179, welcher der ersten Querseite 183 gegenüberliegt, entgegen der Darstellung in die durch den Kolben 130 definierte zweite Längsstirnfläche 177 über, ohne eine diskrete zweite Querseite 185 aufzuweisen.
15 stellt die Verschiebung der zweiten Einlassventile 26 relativ zu den ersten Einlassventilen 24 und relativ zu den Auslassventilen 28 während des Betriebs dar. In der in 15 gezeigten Graphik repräsentiert die x-Achse den Drehwinkel der Einlass- und der Auslass-Nockenwellenbaugruppe 14, 16, und die y-Achse repräsentiert den Ventilhub. Die Kurve (E_A) repräsentiert die nach früh verstellte Auslass-Nockenwellenbaugruppe 16, und die Kurve (E_R ) repräsentiert die nach spät verstellte Auslass-Nockenwellenbaugruppe 16. Die Kurve (I₁ ) repräsentiert den ersten (fixierten) Einlassnocken 46, die Kurve (I_2A ) repräsentiert den zweiten (phasenverstellten) Einlassnocken 48, der nach früh verstellt ist, und die Kurve (I_2R ) repräsentiert den zweiten (phasenverstellten) Einlassnocken 48, der nach spät verstellt ist. Die nach früh und nach spät verstellten Positionen der Einlass-Nockenwellenbaugruppe 16 und des zweiten (phasenverstellten) Einlassnockens 48 können der vollständig nach früh bzw. vollständig nach spät verstellten Position entsprechen.
Wie in 15 dargestellt ist, tritt das Öffnen des zweiten Einlassventils 26 dann, wenn sich der zweite Einlassnocken 48 in der nach früh verstellten Position befindet, vor dem Öffnen des ersten Einlassventils 24 auf, und das Schließen des zweiten Einlassventils 26 ist mit dem Schließen des ersten Einlassventils 24 ausgerichtet. Wie oben angegeben wurde, ist die vorliegende Offenbarung jedoch nicht auf solche Anordnungen beschränkt. Wenn sich der zweite Einlassnocken 48 in der nach spät verstellten Position befindet, tritt das Öffnen des zweiten Einlassventils 26 nach dem Öffnen des ersten Einlassventils 24 auf, und das Schließen des zweiten Einlassventils 26 tritt nach dem Schließen des ersten Einlassventils 24 auf. Wie in 14 zu sehen ist, kann ein Variieren des Öffnungs- und Schließzeitpunkts der zweiten Einlassventile 26 und der Auslassventile 28 auch verwendet werden, um Ventilüberlappungszustände zu variieren. Die vorliegende Offenbarung schafft eine größere Variabilität der zeitlichen Ventilsteuerung, um Vorteile bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen zu realisieren.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel können sich die zweiten Einlassnocken 48 während Bedingungen mit niedriger Motordrehzahl und weit offener Drossel (WOT) in der ersten (nach früh verstellten) Position befinden, um die volumetrische Effizienz und das Drehmoment zu optimieren. Die zweiten Einlassnocken 48 können sich ebenso während Umgebungs-Kaltstartbedingungen in der ersten (nach früh verstellten) Position befinden, um das Niveau der Überlappung zwischen dem Öffnen der zweiten Einlassventile 26 und der Auslassventile 28 zu erhöhen. Die erhöhte Überlappung kann allgemein für eine verringerte Kohlenwasserstoffemission (HC-Emission) aus der Motorbaugruppe 10 sorgen. Die zweiten Einlassnocken 48 können sich während Motorbedingungen mit Teillast in der zweiten (nach spät verstellten) Position befinden, um für ein verzögertes Schließen der zweiten Einlassventile 26 zum Verringern von Motorpumpverlusten und zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu sorgen.
Die zweiten Einlassnocken 48 können sich während WOT-Betriebsbedingungen bei mittlerer und hoher Drehzahl in einer Zwischenposition befinden (zwischen der nach früh und der nach spät verstellten Position), um den Schließzeitpunkt des zweiten Einlassventils 26 für eine verbesserte volumetrische Effizienz sowie ein erhöhtes Drehmoment und eine erhöhte Leistung zu optimieren. Die zweiten Einlassnocken 48 können sich zusätzlich während Bedingungen mit leichter Last, wie beispielsweise im Leerlauf, in der Zwischenposition befinden, um für eine verringerte Überlappung zwischen den zweiten Einlassventilen 26 und den Auslassventilen 28 zu sorgen und das effektive Kompressionsverhältnis abzumildern, um die Verbrennungsstabilität bei leichter Last zu optimieren.
Wenn sich der zweite Einlassnocken 48 in der nach spät verstellten Position befindet, kann das erste Einlassventil 24 während eines Ausdehnungsabschnitts des Einlasstakts des Kolbens 30 eine erste Öffnungsdauer aufweisen, die größer als eine zweite Öffnungsdauer des zweiten Einlassventils 26 ist. Die größere Öffnungsdauer des ersten Einlassventils 24 während eines Ausdehnungsabschnitts des Einlasstakts des Kolbens 30 kann im Allgemeinen aufgrund des Ungleichgewichts in der Einlassluftströmung von der ersten und der zweiten Einlassöffnung 38, 40 einen Wirbel in der Verbrennungskammer verursachen. Jedes der oben diskutierten Beispiele kann den Wirbel in der Verbrennungskammer 36, 136 verringern. Speziell können die oben diskutierten Beispiele die Wirbelströmung in eine klein skalierte Turbulenz umwandeln, um die Verbrennung zu verbessern.

Claims

Motorbaugruppe (10), die umfasst: eine Motorstruktur (12), die aufweist: einen Motorblock (34), der eine Zylinderbohrung (35) definiert; und einen Zylinderkopf (32), der mit dem Motorblock (34) gekoppelt ist und eine erste Einlassöffnung (38), eine zweite Einlassöffnung (40) benachbart zu der ersten Einlassöffnung (38) sowie eine erste Auslassöffnung (42) benachbart zu der ersten Einlassöffnung (38) definiert; einen Kolben (30), der in der Zylinderbohrung (35) angeordnet ist, wobei der Kolben (30), der Zylinderkopf (32) und die Zylinderbohrung (35) eine Verbrennungskammer (36) definieren, die aufweist: eine erste Längsstirnfläche (75), die durch den Zylinderkopf (32) definiert ist und die erste und zweite Einlassöffnung (38, 40) sowie die erste Auslassöffnung (42) umfasst; und eine zweite Längsstirnfläche (77), die durch den Kolben (30) definiert ist; ein erstes Einlassventil (24), das durch die Motorstruktur (12) gelagert ist und die erste Einlassöffnung (38) selektiv öffnet und schließt; ein zweites Einlassventil (26), das durch die Motorstruktur (12) gelagert ist und die zweite Einlassöffnung (40) selektiv öffnet und schließt; eine erste Ventilhubbaugruppe (22), die mit dem ersten Einlassventil (24) in Eingriff steht; eine zweite Ventilhubbaugruppe (22), die mit dem zweiten Einlassventil (26) in Eingriff steht; und eine Nockenwellenbaugruppe (14, 16), die durch die Motorstruktur (12) drehbar gelagert ist und einen ersten Einlassnocken (46), der mit der ersten Ventilhubbaugruppe (22) in Eingriff steht, sowie einen zweiten Einlassnocken (48) umfasst, der mit der zweiten Ventilhubbaugruppe (22) in Eingriff steht; wobei sich ein erster Vorsprung (78, 178) in Längsrichtung von entweder der ersten oder der zweiten Längsstirnfläche (75, 77) in Richtung der jeweils anderen von der ersten und der zweiten Längsstirnfläche (77, 75) erstreckt, wobei sich der erste Vorsprung (78, 178) von einem Umfang (80, 180) der Verbrennungskammer (36) bis zu einem Ort zwischen der ersten Einlassöffnung (38) und der ersten Auslassöffnung (42) radial nach innen erstreckt, wobei der erste Vorsprung (78, 178) eine erste Querseite (84, 184) aufweist, die eine der ersten Auslassöffnung (38) zugewandte gekrümmte Fläche (88, 189) definiert; dadurch gekennzeichnet , dass der erste Einlassnocken (46) bezüglich des zweiten Einlassnockens (48) in einer Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe (14, 16) drehversetzt ist; wobei der erste Vorsprung (78, 178) einen Abschnitt aufweist, der der ersten Querseite (84, 184) gegenüberliegt und der in die erste bzw. zweite Längsstirnfläche (75, 77) ohne eine diskrete Querseite übergeht.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Längsausdehnung des ersten Vorsprungs (78, 178) von einem radial äußersten Abschnitt nach innen zunimmt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner einen zweiten Vorsprung (179) umfasst, der sich in Längsrichtung von einer von der ersten und der zweiten Längsstirnfläche (75, 77) der Verbrennungskammer (36), die den ersten Vorsprung (78, 178) definieren, in Richtung der anderen von der ersten und der zweiten Längsstirnfläche (77, 75) erstreckt, wobei der Zylinderkopf (32) eine zweite Auslassöffnung (44) benachbart zu der zweiten Einlassöffnung (40) und der ersten Auslassöffnung (42) definiert, wobei sich der zweite Vorsprung (179) von dem äußeren (180) Umfang der Verbrennungskammer (36) bis zu einem Ort zwischen der zweiten Einlassöffnung (40) und der zweiten Auslassöffnung (44) radial nach innen erstreckt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Nockenwellenbaugruppe (14, 16) eine erste und eine zweite Welle (50, 52) aufweist, wobei die zweite Welle (52) koaxial mit der ersten Welle (50) und relativ zu dieser rotierbar ist, wobei der erste Einlassnocken (46) zur Drehung mit der ersten Welle (50) fixiert ist und der zweite Einlassnocken (48) zur Drehung mit der zweiten Welle (52) fixiert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 4, die ferner einen Nockenphasensteller (18, 20) umfasst, der mit der ersten und der zweiten Welle (50, 52) gekoppelt und ausgebildet ist, um die zweite Welle (52) relativ zu der ersten Welle (50) von einer ersten Drehposition zu einer zweiten Drehposition zu drehen, wobei der erste Einlassnocken (46) bezüglich des zweiten Einlassnockens (48) in der Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe (14, 16) drehversetzt ist, wenn sich die zweite Welle (52) in der ersten Drehposition befindet.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Einlassnocken (46) während eines Ausdehnungsabschnitts eines Einlasstakts des Kolbens (30) eine erste Öffnungsdauer des ersten Einlassventils (24) liefert, die größer als eine zweite Öffnungsdauer des zweiten Einlassventils (26) während des Ausdehnungsabschnitts des Einlasstakts ist.