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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Motor-Einlassöffnungsanordnungen.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgase. Die Motoren können Einlassöffnungen aufweisen, um eine Luftströmung in die Verbrennungskammern zu leiten.
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Aus der
WO 2008/031939 A2 ist eine Motorbaugruppe bekannt, die einen Motorblock, der eine erste und eine zweite Zylinderbohrung definiert, einen ersten Kolben, der in der ersten Zylinderbohrung angeordnet ist, einen zweiten Kolben, der in der zweiten Zylinderbohrung angeordnet ist, und einen Zylinderkopf umfasst, der mit dem Motorblock gekoppelt ist. Der Zylinderkopf wirkt mit der ersten bzw. der zweiten Zylinderbohrung und dem ersten bzw. dem zweiten Kolben zusammen, um eine erste bzw. eine zweite Verbrennungskammer zu definieren. Ferner definiert der Zylinderkopf eine erste und eine zweite Einlassöffnung, die mit der ersten bzw. mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung stehen und einen ersten bzw. einen zweiten Einlass aufweisen. Der erste und der zweite Einlass erstrecken sich jeweils durch eine Seite des Zylinderkopfs.
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Die
DE 693 01 470 T2 und die
EP 1 167 715 A2 beschreiben Motorbaugruppen mit Verbrennungskammern, deren Einlass durch die obere Fläche eines Zylinderkopfs verläuft.
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In der
US 5 271 229 A ist eine Motorbaugruppe beschrieben, bei der einzelne Zylinder in einem Pumpmodus ohne Kraftstoffzufuhr betrieben werden können, um die Luftströmung zum Antreiben einer Turbine eines Turboladers zu erhöhen.
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Ferner beschreibt die
DE 30 07 746 A1 eine Motorbaugruppe mit einem Ladezylinder, der zwei Arbeitszylinder mit komprimierter Luft oder einem komprimierten Luft-Kraftstoffgemisch versorgt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motorbaugruppe mit einer verbesserten Führung der Luft- und der Abgasströmung zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Motorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die Motorbaugruppe kann einen Motorblock, einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben und einen Zylinderkopf umfassen. Der Motorblock kann eine erste und eine zweite Zylinderbohrung definieren, wobei der erste Kolben in der ersten Zylinderbohrung angeordnet ist und der zweite Kolben in der zweiten Zylinderbohrung angeordnet ist. Der Zylinderkopf kann mit dem Motorblock gekoppelt sein, und er kann mit der ersten Zylinderbohrung und dem ersten Kolben zusammenwirken, um eine erste Verbrennungskammer zu definieren, und er kann mit der zweiten Zylinderbohrung und dem zweiten Kolben zusammenwirken, um eine zweite Verbrennungskammer zu definieren. Der Zylinderkopf kann eine erste Einlassöffnung und eine zweite Einlassöffnung definieren. Die erste Einlassöffnung kann mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung stehen, und sie kann einen ersten Einlass aufweisen, der sich durch eine obere Fläche des Zylinderkopfs erstreckt. Die zweite Einlassöffnung kann mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung stehen, und sie kann einen zweiten Einlass aufweisen, der sich durch eine Seite des Zylinderkopfs erstreckt.
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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.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine schematische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
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3 ist eine zusätzliche Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1; und
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4 ist eine schematische Schnittansicht der Motorbaugruppe, die eine alternative Öffnungsanordnung darstellt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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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.
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Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Eine Motorbaugruppe 10 ist in 1–3 dargestellt, und sie kann eine Motorstruktur 12, eine Kurbelwelle 14, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kolben 16, 18, 20 und eine Ventiltriebbaugruppe 22 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 24 und einen Zylinderkopf 26 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann eine erste, eine zweite und eine dritte Zylinderbohrung 28, 30, 32 definieren. Die erste Zylinderbohrung 28 kann entlang einer Längsausdehnung des Motorblocks 24 zwischen der zweiten und der dritten Zylinderbohrung 30, 32 angeordnet sein.
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Der erste Kolben 16 kann in der ersten Zylinderbohrung 28 angeordnet sein, der zweite Kolben 18 kann in der zweiten Zylinderbohrung 30 angeordnet sein, und der dritte Kolben 20 kann in der dritten Zylinderbohrung 32 angeordnet sein. Der Zylinderkopf 26 wirkt mit der ersten Zylinderbohrung 28 und dem ersten Kolben 16 zusammen, um eine erste Verbrennungskammer 34 zu definieren, er wirkt mit der zweiten Zylinderbohrung 30 und dem zweiten Kolben 18 zusammen, um eine zweite Verbrennungskammer 36 zu definieren, und er wirkt mit der dritten Zylinderbohrung 32 und dem dritten Kolben 20 zusammen, um eine dritte Verbrennungskammer 38 zu definieren.
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Obgleich sie in Kombination mit einer Dreizylinder-Reihenmotorausbildung beschrieben sind, versteht es sich, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinderanordnungen und eine Vielzahl von Hubkolben-Motorausbildungen gelten, die V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal entgegengesetzte Motoren sowie auch sowohl Ausbildungen mit obenliegenden Nocken als auch mit Nocken im Block umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Der Zylinderkopf 26 kann erste Einlassöffnungen 40 in Verbindung mit der ersten Verbrennungskammer 34, die eine Luftströmung (A) zu der ersten Verbrennungskammer 34 liefern, zweite Einlassöffnungen 42 in Verbindung mit der zweiten Verbrennungskammer 36, die eine Luftströmung (A) zu der zweiten Verbrennungskammer 36 liefern, und dritte Einlassöffnungen 44 in Verbindung mit der dritten Verbrennungskammer 38 definieren, die eine Luftströmung (A) zu der dritten Verbrennungskammer 38 liefern. Die erste Einlassöffnung 40 kann einen ersten Einlass 46 aufweisen, der sich durch eine obere Fläche 48 des Zylinderkopfs 26 erstreckt. Die zweite Einlassöffnung 42 kann einen zweiten Einlass 50 aufweisen, der sich durch eine Seite 52 des Zylinderkopfs 26 erstreckt. Die dritte Einlassöffnung 44 kann einen dritten Einlass 54 aufweisen, der sich durch die Seite 52 des Zylinderkopfs 26 erstreckt.
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Die erste Einlassöffnung 40 kann von der zweiten Einlassöffnung 42 entlang einer Längsausdehnung des Zylinderkopfs 26 beabstandet sein. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel kann die erste Einlassöffnung 40 entlang der Längsausdehnung des Zylinderkopfs 26 zwischen der zweiten Einlassöffnung 42 und der dritten Einlassöffnung 44 angeordnet sein. Der erste Einlass 46 kann seitlich in einem Außenumfang (P1) angeordnet sein, der durch die erste Verbrennungskammer 34 definiert ist. Der zweite Einlass 50 kann von einem Außenumfang (P2) seitlich nach außen gerichtet angeordnet sein, der durch die zweite Verbrennungskammer 36 definiert wird, und der dritte Einlass 54 kann von einem Außenumfang (P3) seitlich nach außen gerichtet angeordnet sein, der durch die dritte Verbrennungskammer 38 definiert wird.
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Der Zylinderkopf 26 kann zusätzlich erste Auslassöffnungen 56 in Verbindung mit der ersten Verbrennungskammer 34, die eine Abgasströmung (E1) aus der ersten Verbrennungskammer 34 leiten, zweite Auslassöffnungen 58 in Verbindung mit der zweiten Verbrennungskammer 36, die eine Abgasströmung (E2) aus der zweiten Verbrennungskammer 36 leiten, und dritte Auslassöffnungen 60 in Verbindung mit der dritten Verbrennungskammer 38 definieren, die eine Abgasströmung (E3) aus der dritten Verbrennungskammer 38 leiten.
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Die zweite Einlassöffnung 42 und die dritte Einlassöffnung 44 können sich jeweils unter einem Winkel relativ zu der ersten Einlassöffnung 40 erstrecken. Die erste Einlassöffnung 40 kann einen abwärts gerichteten Strömungspfad in die erste Verbrennungskammer 34 definieren. Gemäß dem in 3 gezeigten nicht einschränkenden Beispiel ist der abwärts gerichtete Strömungspfad durch einen bogenförmigen Strömungspfad definiert.
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Bei einer alternativen Anordnung, die in 4 zu sehen ist, kann der abwärts gerichtete Strömungspfad, der durch die erste Einlassöffnung 140 der Motorbaugruppe 110 definiert ist, eine im Wesentlichen kontinuierliche vertikale Ausdehnung aufweisen (parallel zu einer Hubachse, die durch die erste Zylinderbohrung 128 definiert ist). Spezieller kann die erste Einlassöffnung 140 eine kontinuierlich abwärts gerichtete vertikale Ausdehnung von dem Einlass 146 bis zu einem Auslass 147 der ersten Einlassöffnung 140 definieren.
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Bei den Anordnungen von 3 oder 4 kann der abwärts gerichtete Strömungspfad der ersten Einlassöffnung 40, 140 eine Einlassluftströmung in Richtung einer Unterseite der ersten Verbrennungskammer 34, 134 leiten, um Abgas (E1, E11) von der Unterseite der ersten Verbrennungskammer 34, 134 aufwärts in Richtung der ersten Auslassöffnung 56, 156 zu drängen. Obgleich die übrige Beschreibung auf die Motorbaugruppe 10 gerichtet ist, versteht es sich, dass die Motorbaugruppe 10 modifiziert werden kann, um die Anordnung der ersten Einlassöffnung 140 zu umfassen, die in 4 gezeigt ist.
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Wieder auf 1–3 Bezug nehmend, kann die erste Auslassöffnung 56 mit der zweiten Verbrennungskammer 36 und der dritten Verbrennungskammer 38 in Verbindung stehen, und sie kann Abgas (E1) aus der ersten Verbrennungskammer 34 für ein nachfolgendes Verbrennungsereignis an die zweite Verbrennungskammer 36 und die dritte Verbrennungskammer 38 liefern.
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Die erste Verbrennungskammer 34 kann eine Verbrennungskammer mit einem Zweitakt-Betriebszyklus bilden, die ein Verbrennungsereignis für jede Kurbelwellenumdrehung aufweist. Die zweite Verbrennungskammer 36 kann eine Verbrennungskammer mit einem Viertakt-Betriebszyklus bilden, die ein Verbrennungsereignis für zwei Kurbelwellenumdrehungen aufweist. Die dritte Verbrennungskammer 38 kann auch eine Verbrennungskammer mit einem Viertakt-Betriebszyklus bilden, die ein Verbrennungsereignis für zwei Kurbelwellenumdrehungen aufweist.
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Die Ventiltriebbaugruppe 22 kann eine erste Nockenwelle 62, eine zweite Nockenwelle 64, erste Einlassventile 66, die in den ersten Einlassöffnungen 40 angeordnet sind, erste Auslassventile 68, die in den ersten Auslassöffnungen 56 angeordnet sind, zweite Einlassventile 70, die in den zweiten Einlassöffnungen 42 angeordnet sind, zweite Auslassventile 72, die in den zweiten Auslassöffnungen 58 angeordnet sind, dritte Einlassventile 74, die in den dritten Einlassöffnungen 44 angeordnet sind, und dritte Auslassventile 76 umfassen, die in den dritten Auslassöffnungen 60 angeordnet sind. Die erste Nockenwelle 62 kann eine Einlassnockenwelle bilden, und sie kann einen ersten Satz von Einlassnocken 78 und einen zweiten Satz von Einlassnocken 80 aufweisen. Die zweite Nockenwelle 64 kann eine Auslassnockenwelle bilden, und sie kann einen ersten Satz von Auslassnocken 82 und einen zweiten Satz von Auslassnocken 84 aufweisen.
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Die Einlassnocken aus dem ersten Satz von Einlassnocken 78 können die doppelte Anzahl von Kuppen wie die Einlassnocken aus dem zweiten Satz von Einlassnocken 80 aufweisen, um den Zweitakt-Betriebszyklus in der ersten Verbrennungskammer 34 aufzunehmen. Auf ähnliche Weise können die Auslassnocken aus dem ersten Satz von Auslassnocken 82 die doppelte Anzahl von Kuppen wie die Auslassnocken aus dem zweiten Satz von Auslassnocken 84 aufweisen, um den Zweitakt-Betriebszyklus der ersten Verbrennungskammer 34 aufzunehmen. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel können sich die erste und die zweite Nockenwelle 62, 64 mit der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 14 drehen. Daher können die ersten Einlass- und Auslassventile 66, 68 jeweils einmal pro Kurbelwellenumdrehung geöffnet werden, und die zweiten Einlass- und Auslassventile 70, 72 sowie die dritten Einlass- und Auslassventile 74, 76 können jeweils einmal für zwei Kurbelwellenumdrehungen geöffnet werden, um die Anordnung mit mehreren Zyklen zu bilden (mit einem Zweitakt- und einem Viertakt-Betriebszyklus).
