DE102010034957A1

DE102010034957A1 - Motor-Einlassöffnungsanordnung für eine Nockenwelle mit differentiellem Ventilhub

Info

Publication number: DE102010034957A1
Application number: DE102010034957A
Authority: DE
Inventors: Richard Stephen Mich. 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: 2011-06-22
Also published as: US20110139103A1; US8397686B2; CN102102556A; CN102102556B

Abstract

Eine Motorbaugruppe kann eine Motorstruktur, ein erstes und ein zweites Einlassventil und eine Nockenwellenbaugruppe umfassen. Die Motorstruktur kann eine Verbrennungskammer, eine erste Einlassöffnung, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht und eine Einlassluftströmung zu einem Zentralbereich der Verbrennungskammer leitet, und eine zweite Einlassöffnung definieren, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht. Das erste Einlassventil kann die erste Einlassöffnung öffnen und schließen, und das zweite Einlassventil kann die zweite Einlassöffnung öffnen und schließen. Die Nockenwellenbaugruppe kann einen ersten Einlassnocken, der das erste Einlassventil öffnet, und einen zweiten Einlassnocken umfassen, der das zweite Einlassventil öffnet. Der erste Einlassnocken kann bezüglich des zweiten Einlassnockens in einer Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe drehversetzt sein.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motor-Ventiltriebe und spezieller Einlassöffnungsanordnungen für konzentrische Nockenwellenbaugruppen mit differentiellem Ventilhub.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. 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 eintritt, und der Abgase steuert, welche die Zylinder verlassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Motorbaugruppe kann eine Motorstruktur, ein erstes und ein zweites Einlassventil, eine erste und eine zweite Ventilhubbaugruppe und eine Nockenwellenbaugruppe umfassen. Die Motorstruktur kann eine Verbrennungskammer, eine erste Einlassöffnung, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht und eine Einlassluftströmung zu einem Zentralbereich der Verbrennungskammer leitet, und eine zweite Einlassöffnung definieren, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht. Das erste Einlassventil kann durch die Motorstruktur gelagert sein, und es kann die erste Einlassöffnung selektiv öffnen und schließen. Das zweite Einlassventil kann durch die Motorstruktur gelagert sein, und es kann die zweite Einlassöffnung selektiv öffnen und schließen. Die erste Ventilhubbaugruppe kann mit dem ersten Einlassventil in Eingriff stehen, und die zweite Ventilhubbaugruppe kann mit dem zweiten Einlassventil in Eingriff stehen. Die Nockenwellenbaugruppe kann durch die Motorstruktur drehbar gelagert sein, und sie kann einen ersten Einlassnocken, der mit der ersten Ventilhubbaugruppe in Eingriff steht, und einen zweiten Einlassnocken umfassen, der mit der zweiten Ventilhubbaugruppe in Eingriff steht. Der erste Einlassnocken kann bezüglich des zweiten Einlassnockens in einer Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe drehversetzt sein.
Der erste Einlassnocken kann während eines Ausdehnungsabschnitts eines Einlasstakts eines Kolbens, der in der Verbrennungskammer angeordnet ist, eine erste Öffnungsdauer des ersten Einlassventils liefern. Der zweite Einlassnocken kann während des Ausdehnungsabschnitts des Einlasstakts des Kolbens eine zweite Öffnungsdauer des zweiten Einlassventils liefern. Die erste Öffnungsdauer kann größer als die zweite Öffnungsdauer sein. Die Verbrennungskammer kann zwischen Auslässen der ersten und der zweiten Einlassöffnung eine Mittelachse definieren. Ein Endabschnitt der ersten Einlassöffnung kann einen Strömungsweg definieren, der sich in Richtung der Mittelachse erstreckt, um eine Einlassluftströmung zu dem Zentralbereich der Verbrennungskammer zu leiten.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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 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 eine alternative Einlassöffnungsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine schematische Schnittansicht der Einlassöffnungsanordnung von 10;
12 ist eine schematische Draufsicht von oben auf eine alternative Einlassöffnungsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
13 ist eine schematische Draufsicht von unten auf eine alternative Einlassöffnungsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
14 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. Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken.
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 mit dem Zylinderkopf 32 und dem 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 gleichermaßen 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 sie als konzentrische Nockenwelle dargestellt ist, versteht es sich, dass 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.
Die erste Einlassöffnung 38 kann eine Einlassluftströmung zu einem Zentralbereich 78 der Verbrennungskammer 36 leiten. Gemäß einem ersten nicht einschränkenden Beispiel, das in 3 gezeigt ist, kann sich die erste Einlassöffnung 38 von einem Außenumfang 80 der Verbrennungskammer 36 in Richtung einer Mittelachse (C1₁) der Verbrennungskammer 36 erstrecken, welche sich über den Umfang 80 zwischen der ersten und der zweiten Einlassöffnung 38, 40 erstreckt. Spezieller kann sich ein Endabschnitt 82 der ersten Einlassöffnung 38, der an einem Auslass 84 der ersten Einlassöffnung 38 endet, unter einem Winkel (θ₄) relativ zu der Mittelachse (C1₁) erstrecken. Der Winkel (θ₄) kann größer als zehn Grad sein und spezieller zwischen dreißig und sechzig Grad betragen. Die Orientierung der ersten Einlassöffnung 38 kann eine Trajektorie (T1) für die Einlassströmung über die Verbrennungskammer 36 definieren. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Tajektorie (T1) für die Einlassströmung ein diametrales Zentrum (C2) der Verbrennungskammer schneiden. Die erste Einlassöffnung 38 kann eine Wirbelbildung in der Verbrennungskammer 36 durch die Einlassluft abschwächen, die durch die erste Einlassöffnung 38 geliefert wird, indem die Einlassluftströmung zu einem Zentralbereich 78 der Verbrennungskammer 36 geleitet wird.
Die zweite Einlassöffnung 40 kann die Einlassluftströmung in Richtung des Umfangs 80 der Verbrennungskammer 36 leiten. Gemäß dem nicht einschränkenden Beispiel von 3 kann sich die zweite Einlassöffnung 40 von dem Außenumfang 80 der Verbrennungskammer 36 von der Zentrallinie (C1₁) der Verbrennungskammer 36 weg erstrecken. Die zweite Einlassöffnung 40 kann einen Wirbel in der Einlassluftströmung in der Verbrennungskammer 36 von der zweiten Einlassöffnung 40 erzeugen, indem die Einlassluftströmung in Richtung des Umfangs 80 der Verbrennungskammer 36 geleitet wird.
Gemäß einem anderen nicht einschränkenden Beispiel, das in 10 und 11 gezeigt ist, kann die erste Einlassöffnung 138 ein Führungselement 186 umfassen, das die Einlassluftströmung in Richtung des Zentralbereichs 178 der Verbrennungskammer 136 leitet. Das Führungselement 186 kann sich zwischen einem Ventilführungszapfen 188 in der ersten Einlassöffnung 138 und einer Wand 190 der ersten Einlassöffnung 138 benachbart zu dem Umfang 180 der Verbrennungskammer 136 erstrecken. Das Führungselement 186 kann die Einlassluftströmung von der ersten Einlassöffnung 138 effektiv daran hindern, sich von der Mittelachse (C1₂) in Richtung des Umfangs 180 zu bewegen. Stattdessen kann das Führungselement 186 die Einlassluftströmung effektiv von der ersten Einlassöffnung 138 in einer Richtung von dem Umfang 180 zu der Mittelachse (C1₂) und dadurch zu dem Zentralbereich 178 der Verbrennungskammer 136 leiten.
Gemäß einem anderen nicht einschränkenden Beispiel, das in 12 gezeigt ist, kann die erste Einlassöffnung 238 einen spiralförmigen Strömungsweg 286 definieren, der einen Wirbel oder eine helikale Öffnung bildet. Der spiralförmige Strömungsweg 286 kann an einem Endabschnitt 282 der ersten Einlassöffnung 238 definiert sein, der an dem Auslass 284 der ersten Einlassöffnung 238 endet. Der spiralförmige Strömungsweg 286 kann einen drehenden Strömungsweg für die durch die erste Einlassöffnung 238 gelieferte Einlassluftströmung erzeugen, welcher im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Richtung eines Wirbels verläuft, der von der ersten Einlassöffnung 238 typischerweise in der Verbrennungskammer 236 erzeugt wird.
Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine typische Wirbelströmungsrichtung eine Drehrichtung entlang des Umfangs 280 in einer ersten Drehrichtung (R1) von der ersten Einlassöffnung 238 zu der benachbarten Auslassöffnung 242 umfassen. Der spiralförmige Strömungsweg 286 kann den drehenden Strömungsweg für die durch die erste Einlassöffnung 238 gelieferte Einlassluftströmung in einer zweiten Drehrichtung (R2) von der ersten Einlassöffnung 238 in Richtung der zweiten Einlassöffnung 240 und entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung (R1) schaffen. Die zweite Drehrichtung (R2), die durch den spiralförmigen Strömungsweg 286 geschaffen wird, kann der Neigung der Einlassluftströmung entgegenwirken, einen Wirbel zu erzeugen, und sie kann dazu führen, dass die Einlassluftströmung von der ersten Einlassöffnung 238 zu dem Zentralbereich 278 der Verbrennungskammer 236 geleitet wird.
Gemäß einem anderen nicht einschränkenden Beispiel, das in 13 gezeigt ist, kann die erste Einlassöffnung 338 einen Vorsprung 386 umfassen, der eine Ventilumhüllung an dem Auslass 384 bildet. 13 ist eine Ansicht der Öffnungsanordnung von unten, daher erscheint die Orientierung entgegengesetzt zu denjenigen in den vorhergehenden Ansichten von oben. Der Vorsprung 386 kann sich von dem Umfang 380 der Verbrennungskammer 336 in Richtung der Mittelachse (C1₃) radial nach innen erstrecken. Der Vorsprung 386 kann eine erste und eine zweite Fläche 388, 390 aufweisen, die sich entlang einer Längsrichtung der Verbrennungskammer 336 erstrecken. Die erste Fläche 388 kann einer Einlassseite (I) der Verbrennungskammer 336 zugewandt sein, und die zweite Fläche 390 kann einer Auslassseite (E) der Verbrennungskammer 336 zugewandt sein. Spezieller kann die erste Fläche 388 eine gekrümmte Fläche bilden, die sich um den Auslass 384 herum zwischen der ersten Einlassöffnung 338 und dem Umfang 380 der Verbrennungskammer 336 sowie zwischen der ersten Einlassöffnung 338 und der Auslassseite (E) der Verbrennungskammer 336 erstreckt. Die erste Fläche 388 kann die Einlassluftströmung von der ersten Einlassöffnung 338 zu dem Zentralbereich 378 der Verbrennungskammer 336 leiten.
14 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 14 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 14 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 bei 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 oder der Zwischenposition 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 36 verursachen. Jedes der oben diskutierten Beispiele kann im Allgemeinen aufgrund dieses Ungleichgewichts der Einlassluftströmung begrenzen oder verhindern, dass die erste Einlassöffnung 38, 138, 238, 338 einen Wirbel in der Verbrennungskammer 36, 136, 236, 336 erzeugt.

Claims

Motorbaugruppe, die umfasst: eine Motorstruktur, die definiert: eine Verbrennungskammer; eine erste Einlassöffnung, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht und eine Einlassluftströmung zu einem Zentralbereich der Verbrennungskammer leitet; und eine zweite Einlassöffnung, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht; ein erstes Einlassventil, das durch die Motorstruktur gelagert ist und die erste Einlassöffnung selektiv öffnet und schließt; ein zweites Einlassventil, das durch die Motorstruktur gelagert ist und die zweite Einlassöffnung selektiv öffnet und schließt; eine erste Ventilhubbaugruppe, die mit dem ersten Einlassventil in Eingriff steht; eine zweite Ventilhubbaugruppe, die mit dem zweiten Einlassventil in Eingriff steht; und eine Nockenwellenbaugruppe, die durch die Motorstruktur drehbar gelagert ist und einen ersten Einlassnocken, der mit der ersten Ventilhubbaugruppe in Eingriff steht, und einen zweiten Einlassnocken umfasst, der mit der zweiten Ventilhubbaugruppe in Eingriff steht, wobei der erste Einlassnocken bezüglich des zweiten Einlassnockens in einer Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe drehversetzt ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Nockenwellenbaugruppe ein erste und eine zweite Welle aufweist, wobei die zweite Welle koaxial mit der ersten Welle und relativ zu dieser rotierbar ist, wobei der erste Einlassnocken zur Drehung mit der ersten Welle fixiert ist und der zweite Einlassnocken zur Drehung mit der zweiten Welle fixiert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, die ferner einen Nockenphasensteller umfasst, der mit der ersten und der zweiten Welle gekoppelt und ausgebildet ist, um die zweite Welle relativ zu der ersten Welle von einer ersten Drehposition in eine zweite Drehposition zu drehen, wobei der erste Einlassnocken bezüglich des zweiten Einlassnockens in der Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe drehversetzt ist, wenn sich die zweite Welle in der ersten Drehposition befindet.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Nocken einen ersten Startpunkt zum Öffnen des ersten Einlassventils aufweist und der zweite Nocken einen zweiten Startpunkt zum Öffnen des zweiten Einlassventils aufweist, wobei der erste Startpunkt bezüglich des zweiten Startpunkts in der Drehrichtung der Nockenwellenbaugruppe drehversetzt ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei sich ein Endabschnitt der ersten Einlassöffnung in Richtung der zweiten Einlassöffnung erstreckt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Mittelachse der Verbrennungskammer zwischen Auslässen der ersten und der zweiten Einlassöffnung definiert ist, wobei ein Endabschnitt der ersten Einlassöffnung einen Strömungsweg definiert, der sich in Richtung der Mittelachse erstreckt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei ein Winkel, der zwischen dem Strömungsweg und der Mittelachse definiert ist, zumindest 10 Grad beträgt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei sich ein Endabschnitt der zweiten Einlassöffnung von der Mittelachse weg erstreckt.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei ein Endabschnitt der ersten Einlassöffnung eine Tajektorie für die Einlassluftströmung definiert, die ein diametrales Zentrum der Verbrennungskammer schneidet.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die erste Einlassöffnung ein Führungselement aufweist, das sich zwischen einem Ventilführungszapfen in der ersten Einlassöffnung und einer Wand der ersten Einlassöffnung entgegengesetzt zu der zweiten Einlassöffnung erstreckt, um die Einlassluftströmung zu dem Zentralbereich der Verbrennungskammer zu leiten.