DE102013208277A1

DE102013208277A1 - Motor mit einem Öldruckdurchgang mit Entlüftung

Info

Publication number: DE102013208277A1
Application number: DE102013208277A
Authority: DE
Inventors: Robert L. Jacques; Kevin L. Roussey; Patrick J. Tow
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-11-14
Also published as: CN103423016A; US8820279B2; CN103423016B; US20130298854A1

Abstract

Eine Motorbaugruppe umfasst eine Motorstruktur, ein Entlüftungsventil und eine hydraulisch betätigte Motorkomponente. Die Motorstruktur definiert einen ersten Ölzuführungsdurchgang. Das Entlüftungsventil steht mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang in Verbindung und führt Luft aus unter Druck stehendem Öl in dem ersten Ölzuführungsdurchgang ab. Die hydraulisch betätigte Motorkomponente steht mit dem Ölzuführungsdurchgang in Verbindung.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motoröldruck-Steuersysteme.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
Ein Motor kann einen hydraulisch betätigten Ventilhubmechanismus aufweisen, der eine Ventilöffnung basierend auf unter Druck stehendem Öl variiert, das an den Ventilhubmechanismus geliefert wird. Luft, die in dem unter Druck stehenden Öl eingeschlossen ist, kann die Ansprechzeit erhöhen, die zum Umschalten zwischen Hubmodi erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Zylinderkopf-Abdeckungsbaugruppe kann eine Zylinderkopfabdeckung, die einen Ölzuführungsdurchgang und einen Luftabfuhrdurchgang definiert, und ein Entlüftungsventil umfassen. Das Entlüftungsventil kann in dem Ölzuführungsdurchgang angeordnet sein, und es kann einen Lufteinlass in Verbindung mit dem Ölzuführungsdurchgang und einen Luftauslass in Verbindung mit dem Luftabfuhrdurchgang aufweisen. Das Entlüftungsventil kann Luft aus unter Druck stehendem Öl in dem Ölzuführungsdurchgang abführen.
Bei einer anderen Anordnung kann eine Motorbaugruppe eine Motorstruktur, ein Entlüftungsventil und eine hydraulisch betätigte Motorkomponente umfassen. Die Motorstruktur kann einen ersten Ölzuführungsdurchgang definieren. Das Entlüftungsventil kann mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang in Verbindung stehen, und es kann Luft aus unter Druck stehendem Öl in dem ersten Ölzuführungsdurchgang abführen. Die hydraulisch betätigte Motorkomponente kann mit dem Ölzuführungsdurchgang in Verbindung stehen.
Bei einer anderen Anordnung kann eine Motorbaugruppe einen Motorblock und einen Zylinderkopf umfassen, der mit dem Motorblock gekoppelt ist und eine Zylinderbohrung definiert. Der Zylinderkopf kann eine Einlassöffnung in Verbindung mit der Zylinderbohrung und ein Einlassventil definieren, das in der Einlassöffnung angeordnet ist. Ein mehrstufiger Ventilhubmechanismus kann an dem Zylinderkopf gelagert sein und mit dem Einlassventil in Eingriff stehen. Eine Nockenwelle kann zur Drehung an dem Zylinderkopf gelagert sein und mit dem mehrstufigen Ventilhubmechanismus in Eingriff stehen. Eine Zylinderkopfabdeckung kann mit dem Zylinderkopf gekoppelt sein, und sie kann einen ersten Ölzuführungsdurchgang definieren. Ein Entlüftungsventil kann mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang in Verbindung stehen, und es kann Luft aus unter Druck stehendem Öl in dem ersten Ölzuführungsdurchgang abführen. Ein Ölsteuerventil kann mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang und dem mehrstufigen Ventilhubmechanismus in Verbindung stehen, und es kann selektiv eine Verbindung zwischen dem ersten Öldurchgang und dem mehrstufigen Ventilhubmechanismus herstellen, um den mehrstufigen Ventilhubmechanismus zwischen einem ersten Modus, der einen ersten Ventilhub liefert, und einem zweiten Modus umzuschalten, der einen zweiten Ventilhub liefert, der von dem ersten Ventilhub verschieden ist.
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 fragmentarische Ansicht einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische, fragmentarische Schnittansicht der Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Perspektivansicht einer Ventiltriebbaugruppe, die in die Motorbaugruppe von 2 eingebunden ist;
4 ist eine schematische Schnittansicht eines ersten Einlassventil-Hubmechanismus für die Ventriebbaugruppe, die in 3 gezeigt ist; und
5 ist eine zusätzliche schematische Schnittansicht des ersten Einlassventil-Hubmechanismus, der in 4 gezeigt ist.
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.
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. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”Modul” auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis und/oder einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen.
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, dürfen 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.
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.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann eine Motorbaugruppe 10 einen Motorstruktur 12, eine Kurbelwelle 14, Kolben 16 und eine Ventiltriebbaugruppe 18 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 20, einen Zylinderkopf 22, der mit dem Motorblock 20 gekoppelt ist, eine Zylinderkopf-Abdeckungsbaugruppe 24, die mit dem Motorblock 20 gekoppelt ist, und einen Nockenlagerdeckel 26 aufweisen, der mit dem Zylinderkopf 22 gekoppelt ist. Der Motorblock 20 kann Zylinderbohrungen 28 definieren. Der Zylinderkopf 22 wirkt mit dem Motorblock 20 zusammen, um Verbrennungskammern zu definieren. Der Zylinderkopf 22 kann zusätzlich Einlass- und Auslassöffnungen 30, 32 definieren, die mit den Verbrennungskammern in Verbindung stehen. Es versteht sich, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinderanordnungen gelten, die V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal entgegengesetzte Motoren und auch Konfigurationen sowohl mit obenliegenden Nocken als auch mit Nocken im Block umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Zylinderkopf-Abdeckungsbaugruppe 24 kann eine Zylinderkopfabdeckung 34, ein Entlüftungsventil 36 und ein Ölsteuerventil 38 umfassen. Die Zylinderkopfabdeckung 34 kann mit dem Zylinderkopf 22 gekoppelt sind, und sie kann einen Hohlraum 40 zwischen der Zylinderkopfabdeckung 34 und dem Zylinderkopf 22 definieren. Die Zylinderkopfabdeckung 34 kann einen ersten Ölzuführungsdurchgang 42, einen Luftabfuhrdurchgang 44 und eine Dichtungsfläche 46 definieren, die einen Einlass des ersten Ölzuführungsdurchgangs 42 umgibt. Das Entlüftungsventil 36 kann in der Form eines durch Druck betätigten Rückschlagventils vorliegen, und es kann in dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 angeordnet sein. Das Entlüftungsventil 36 kann zusätzlich ein Sieb (nicht gezeigt) zur Luft-/Öl-Trennung aufweisen.
Das Entlüftungsventil 36 kann einen Lufteinlass 48 in Verbindung mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 und einen Luftauslass 50 in Verbindung mit dem Luftabfuhrdurchgang 44 aufweisen. Der Lufteinlass 48 kann einem Innenbereich der Zylinderkopfabdeckung 34 zugewandt sein. Der Luftauslass 50 kann von dem Innenbereich der Zylinderkopfabdeckung 34 abgewandt sein. Spezieller kann der Lufteinlass 48 dann, wenn die Zylinderkopfabdeckung 34 an dem Zylinderkopf 22 befestigt ist, im Wesentlichen in eine Schwerkraftrichtung ausgerichtet sein, und der Luftauslass 50 kann entgegengesetzt zu der Schwerkraftrichtung ausgerichtet sein.
Das Ölsteuerventil 38 kann mit der Zylinderkopfabdeckung 34 gekoppelt sein, und es kann mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 in Verbindung stehen. Der Zylinderkopf 22 kann einen zweiten Ölzuführungsdurchgang 52 definieren, und der Nockenlagerdeckel 26 kann einen dritten Ölzuführungsdurchgang 54 definieren, der mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 und dem zweiten Ölzuführungsdurchgang 52 in Verbindung steht. Der Nockenlagerdeckel 26 kann zusätzlich eine Dichtungsfläche 58 definieren, die den dritten Ölzuführungsdurchgang 54 umgibt und an der Dichtungsfläche 46 der Zylinderkopfabdeckung 34 anliegt. Die Dichtungsflächen 46, 58 können zusammenwirken, um eine Rille zu definieren, in der eine Dichtung 60 untergebracht ist.
Die Ventiltriebbaugruppe 18 kann eine Einlass- und eine Auslassnockenwelle 62, 64, Einlassventile 66, die in den Einlassöfffnungen 30 angeordnet sind, Auslassventile 68, die in den Auslassöffnungen 32 angeordnet sind, Einlassventil-Hubmechanismen 70 und Auslassventil-Hubmechanismen 72 umfassen. Die Einlass- und die Auslassnockenwelle 62, 64 können zur Drehung an der Motorstruktur 12 und spezieller an dem Zylinderkopf 22 gelagert sein. Die Einlassnockenwelle 62 kann Einlassnocken 74 aufweisen, und die Auslassnockenwelle 64 kann Auslassnocken 76 aufweisen. Die Einlassventil-Hubmechanismen 70 können mit den Einlassnocken 74 und den Einlassventilen 66 in Eingriff stehen, und die Auslassventil-Hubmechanismen 72 können mit den Auslassnocken 76 und den Auslassventilen 68 in Eingriff stehen.
Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel, und wie es in 3–5 zu sehen ist, können die Einlassnocken 74 ein Paar von äußeren Nocken 78 und einen inneren Nocken 80 umfassen, und die Einlassventil-Hubmechanismen 70 können mehrstufige Ventilhubmechanismen bilden. Der Einlassventil-Hubmechanismus 70 kann in der Form eines Kipphebels vorliegen, der ein erstes und ein zweites Element 82, 84 sowie einen Verriegelungsmechanismus 86 umfasst. Die äußeren Nocken 78 können mit dem ersten Element 82 in Eingriff stehen, und der innere Nocken 80 kann mit dem zweiten Element 84 in Eingriff stehen.
Der Einlassventil-Hubmechanismus 70 kann eine hydraulisch betätigte Komponente bilden, und er kann in einem ersten Hubmodus sowie in einem zweiten Hubmodus betreibbar sein. Der Verriegelungsmechanismus 86 kann während des ersten Hubmodus das erste und das zweite Element 82, 84 zur Verschiebung miteinander befestigen, und er kann während des zweiten Hubmodus eine relative Verschiebung zwischen dem ersten und zweiten Element 82, 84 zulassen. Der Einlassventil-Hubmechanismus 70 kann über Ölsteuerventil 38 mit unter Druck stehendem Öl aus dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 in Verbindung stehen, um den Einlassventil-Hubmechanismus 70 zwischen dem ersten und dem zweiten Hubmodus zu betätigen.
Der Verriegelungsmechanismus 86 kann einen ersten und einen zweiten Verriegelungsstift 88, 90 sowie ein erstes und ein zweites Vorspannelement 92, 94 aufweisen, die in dem zweiten Element 84 untergebracht sind. Der Verriegelungsmechanismus 86 kann zwischen einer entriegelten Position (4) und einer verriegelten Position (5) verschiebbar sein. In der entriegelten Position können das erste und das zweite Vorspannelement 92, 94 den ersten und den zweiten Verriegelungsstift 88, 90 nach innen in Richtung aufeinander zu und außer Eingriff mit dem ersten Element 82 drücken, wodurch eine relative Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 82, 84 während des ersten Hubmodus ermöglicht wird (4). Wenn ein Betrieb in dem zweiten Hubmodus (5) gewünscht ist, kann das Ölsteuerventil 38 eine Verbindung zwischen dem ersten Ölzuführungsdurchgang 42 und dem Einlassventil-Hubmechanismus 70 herstellen, um den Verriegelungsmechanismus 86 in die verriegelte Position zu verschieben. Das unter Druck stehende Öl kann den ersten und den zweiten Verriegelungsstift 88, 90 nach außen voneinander weg gegen die Kraft, die durch das erste und das zweite Vorspannelement 92, 94 ausgeübt wird, und in einen Eingriff mit dem ersten Element 82 verschieben. Obgleich eine Vorspannung in einem entriegelten Zustand als Normalzustand diskutiert wird, versteht es sich, dass vorliegende Offenbarung gleichermaßen für Anordnungen gilt, die normalerweise in einem verriegelten Zustand vorgespannt sind.
Während des Betriebs kann Luft in dem unter Druck stehenden Öl durch das Entlüftungsventil 36 abgeführt werden, bevor das Öl an das Ölsteuerventil 38 und schließlich an den Einlassventil-Hubmechanismus 70 geliefert wird. Der verringerte Luftgehalt in dem unter Druck stehenden Öl kann die Ansprechzeit für den Übergang zwischen den Hubmodi verbessern. Obgleich sie in Verbindung mit einem mehrstufigen Einlassventil-Hubmechanismus beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für Auslassventil-Hubmechanismen gilt. Es versteht sich ferner, dass die vorliegende Offenbarung zusätzlich für eine Vielzahl anderer hydraulisch betätigter Motorkomponenten gelten kann, die Nockenphasensteller, deaktivierende Ventilhubmechanismen, hydraulische Spielausgleichseinrichtungen und Nockenwellen-Kettenspanner umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein.

Claims

Motorbaugruppe, die umfasst: eine Motorstruktur, die einen ersten Ölzuführungsdurchgang definiert; ein Entlüftungsventil, das mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang in Verbindung steht und ausgebildet ist, um Luft aus unter Druck stehendem Öl in dem ersten Ölzuführungsdurchgang abführen; und eine hydraulisch betätigte Motorkomponente, die mit dem Ölzuführungsdurchgang in Verbindung steht.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner ein Ölsteuerventil umfasst, das mit dem ersten Ölzuführungsdurchgang und der hydraulisch betätigten Motorkomponente in Verbindung steht und ausgebildet ist, um eine Verbindung zwischen dem unter Druck stehenden Öl in dem ersten Ölzuführungsdurchgang und der hydraulisch betätigten Motorkomponente zu steuern.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die hydraulisch betätigte Motorkomponente einen mehrstufigen Ventilhubmechanismus umfasst, der in einem ersten Modus, der einen ersten Ventilhub liefert, und in einem zweiten Modus betreibbar ist, der einen zweiten Ventilhub liefert, der von dem ersten Ventilhub verschieden ist, wobei der mehrstufige Ventilhubmechanismus basierend auf dem unter Druck stehenden Öl, das durch das Ölsteuerventil geliefert wird, zwischen dem ersten und dem zweiten Modus umgeschaltet wird.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei das Ölsteuerventil in einem Ölströmungsweg zwischen dem Entlüftungsventil und der hydraulisch betätigten Motorkomponente in dem ersten Ölzuführungsdurchgang angeordnet ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Entlüftungsventil einen Luftauslass, der im Wesentlichen entgegengesetzt zu einer Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist, und einen Lufteinlass aufweist, der in die Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Motorstruktur einen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfabdeckung umfasst, die an den Zylinderkopf befestigt ist, wobei der erste Ölzuführungsdurchgang in der Zylinderkopfabdeckung definiert ist und wobei das Entlüftungsventil in diesem untergebracht ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die Zylinderkopfabdeckung einen Luftabfuhrdurchgang in Verbindung mit dem Entlüftungsventil und einen Hohlraum definiert, der zwischen der Zylinderkopfabdeckung und dem Zylinderkopf definiert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei das Entlüftungsventil einen Luftauslass aufweist, der im Wesentlichen entgegengesetzt zu einer Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das Entlüftungsventil einen Lufteinlass aufweist, der in eine Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 7, die ferner eine Nockenwelle, die zur Drehung an dem Zylinderkopf gelagert ist, und einen Nockenlagerdeckel umfasst, der an dem Zylinderkopf befestigt ist und die Nockenwelle mit dem Zylinderkopf koppelt, wobei der Zylinderkopf einen zweiten Ölzuführungsdurchgang definiert und der Nockenlagerdeckel einen dritten Ölzuführungsdurchgang in Verbindung mit dem zweiten Öldurchgang definiert, wobei die Zylinderkopfabdeckung an dem Nockenlagerdeckel anliegt und der erste sowie der dritte Ölzuführungsdurchgang miteinander in Verbindung stehen.