DE102013216005B4

DE102013216005B4 - Verbrennungsmotor mit Stößelführung

Info

Publication number: DE102013216005B4
Application number: DE102013216005.4A
Authority: DE
Inventors: Nick John Hendriksma; Gerald R. Stabel; Kenneth J. Veenstra
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: CN103590870B; DE102013216005A1; CN103590870A

Abstract

Verbrennungsmotor (2) mit einer Stößelführung (34), umfassend:einen Zylinderblock (4), der eine Blockoberseite (6) und zumindest einen Stößelführungsaufnahmeabschnitt (14), der in der Blockoberseite (6) definiert ist, aufweist;einen Zylinderkopf (20), der an dem Zylinderblock (4) an der Blockoberseite (6) montiert ist; undeine Stößelführung (34), die in dem Stößelführungsaufnahmeabschnitt (14) angeordnet ist, wobei die Stößelführung (34) umfasst:einen Stößelführungskörper (37), der eine Außenfläche (74) und eine Innenfläche (75) aufweist, die sich von einem ersten Ende (50) zu einem zweiten Ende (51) erstrecken, wobei die Innenfläche (75) zumindest einen Stößelstangendurchgang (62, 64, 82, 84) definiert;eine Mehrzahl von Kompressionselementen (108), die an dem ersten Ende (50) vorgesehen sind, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) hervorstehend relativ zu der Blockoberseite (6) an dem ersten Ende (50) vorragt, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) von dem Zylinderkopf (20) komprimiert ist, um die Stößelführung (34) in dem Zylinderblock (4) zu halten,wobei der Stößelführungskörper (37) einen ersten Körperabschnitt (40) und einen zweiten Körperabschnitt (44) aufweist, wobei der zumindest eine Stößelstangendurchgang (62, 64, 82, 84) einen ersten und einen zweiten Stößelstangendurchgang (62, 64) aufweist, die in dem ersten Körperabschnitt (40) vorgesehen sind, und einen dritten und einen vierten Stößelstangendurchgang (82, 84) aufweist, die in dem zweiten Körperabschnitt (44) vorgesehen sind, wobei der erste Körperabschnitt (40) an den zweiten Körperabschnitt (44) durch eine Verbindungsbrücke (90) angefügt ist, wobei die Verbindungsbrücke (90) eine erste Fläche (97) und eine gegenüberliegende zweite Fläche (99) aufweist, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) an der ersten Fläche (97) der Verbindungsbrücke (90) vorgesehen ist,wobei die erste Fläche (97) der Verbindungsbrücke (90) einen zentralen erhöhten Abschnitt (104) aufweist, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) an dem zentralen erhöhten Abschnitt (104) vorgesehen ist,und die zweite Fläche (99) der Verbindungsbrücke (90) einen ausgenommenen Abschnitt (120) aufweist, der konfiguriert und angeordnet ist, um eine Montagestange (124) aufzunehmen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Technik von Verbrennungsmotoren und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit einer Stößelführung.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren weisen Kolben auf, die in einem Zylinder laufen. Ein brennbares Gemisch aus Kraftstoff und Luft tritt in den Zylinder durch ein Ansaugventil ein, das in einem Zylinderkopf vorgesehen ist. Der Kolben bewegt sich zu dem Zylinderkopf, wobei das brennbare Gemisch komprimiert wird. Ein Zündfunken zündet das brennbare Gemisch, was zur Folge hat, dass der Kolben entlang des Zylinders weg von dem Zylinderkopf läuft, wobei eine Kraft auf eine Kurbelwelle aufgebracht wird. Die Kurbelwelle überträgt einen Ausgang beispielsweise an einen Fahrzeugendantrieb. Der Kolben läuft wiederum zu dem Zylinderkopf, wobei Abgase durch ein Abgasventil getrieben werden.
Ein Öffnen und Schließen des Ansaugventils und Abgasventils wird durch eine Nockenwelle gesteuert. Stößel laufen entlang von Nocken der Nockenwelle, wobei eine Hubbewegung auf jeweilige des Ansaugventils und des Abgasventils aufgebracht wird. Allgemein drängen die Stößel Stößelstangen in Kontakt mit Kipphebeln. Die Kipphebel öffnen und schließen selektiv jeweilige des Ansaugventils und Abgasventils. In bestimmten Fällen weist der Stößel Rollen auf, die auf den Nocken der Nockenwelle laufen. Die Stößel werden durch Stößelführungen an der Stelle gehalten, die eine gewünschte Orientierung der Rollen relativ zu den Nocken der Nockenwelle herstellen. Die Stößelführungen unterstützen auch den Zusammenbau des Verbrennungsmotors.
Derzeit werden die Stößelführungen in dem Motorblock unter Verwendung einer oder mehrerer mechanischer Befestigungseinrichtungen an der Stelle gehalten. In bestimmten Fällen werden die mechanischen Befestigungseinrichtungen an der Stößelführung durch Haltefinger an der Stelle gehalten. Die mechanischen Befestigungseinrichtungen werden während des Zusammenbaus festgezogen. Die Verwendung mechanischer Befestigungseinrichtungen erhöht die Gesamtkosten der Stößelführung und trägt auch zu erhöhter Zeit und Komplexität für einen Gesamtprozess zur Herstellung eines Verbrennungsmotors bei. Demgemäß ist es erwünscht, eine Stößelführung bereitzustellen, die installiert werden kann, ohne dass mechanische Befestigungseinrichtungen erforderlich sind.
Die DE 197 12 610 A1 offenbart eine Halterungsvorrichtung zum Halten von Ventilstößeln in Verbrennungsmotoren. Die Halterungsvorrichtung weist einen länglichen Körper mit mehreren, darin angeordneten Aufnahmebuchsen für Ventilstößel auf. An der Halterungsvorrichtung ist zwischen den Aufnahmebuchsen ein elastisches Vorspannelement angebracht, das die Halterungsvorrichtung bei Montage zwischen Motorblock und Zylinderkopf einspannt.
Die US 8 171 906 B2 beschreibt eine Ventilstößelführung, die in dem Motorblock eines Verbrennungsmotors angebracht ist. Dabei umfasst die Ventilstößelführung zwei, durch eine Trennwand getrennte Sockel zur Aufnahme von Ventilstößeln. Ferner ist an der Außenseite der Ventilstößelführung im Bereich der Trennwand ein auslegerartiger Vorsprung vorgesehen, der Kompressionselemente aufweist. Bei der Montage wird die Ventilstößelführung über einen Eingriff einer Nase des Vorsprungs mit einer Bohrung am Motorblock befestigt.
Die US 2007 / 0 209 617 A1 offenbart eine Ventilstößelführungsbaugruppe, die zwei Paare von Ventilstößelführungen aufweist, die über einen Steg miteinander verbunden sind. In dem Steg ist eine Bohrung vorgesehen, über die die Ventilstößelführungsbaugruppe mittels einer Schraube an den Motorblock geschraubt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor mit einer Ventilstößelbaugruppe zu schaffen, die auf einfache und schnelle Weise am Motorblock ausrichtbar ist und dennoch eine toleranzunempfindliche Montage sicherstellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Figurenliste
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:

1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einem Motorblock und einer Stößelführung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
2 eine perspektivische Ansicht der Stößelführung von 1 ist;
3 eine teilweise perspektivische Ansicht der Stößelführung von 2 ist, die in den Motorblock von 1 installiert ist; und
4 eine Schnittseitenansicht der in den Motorblock von 3 installierten Stößelführung ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Verbrennungsmotor, der gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aufgebaut ist, ist in 1 allgemein mit 2 gezeigt. Der Verbrennungsmotor 2 weist einen Zylinderblock 4 auf, der eine Blockoberfläche 6 besitzt. Eine Mehrzahl von Zylindern, von denen einer mit 10 angegeben ist, erstreckt sich durch den Zylinderblock 4 und liegt an der Blockoberfläche 6 frei. Der Zylinderblock 4 ist auch so gezeigt, dass er eine Mehrzahl von Stößelführungsaufnahmeabschnitten, von denen einer mit 14 gezeigt ist, und einen Zylinderkopf 20 aufweist, der eine Blockfläche 24 besitzt. Der Zylinderkopf 20 ist mit dem Zylinderblock 4 so verbunden, dass die Blockfläche 24 an der Blockoberfläche 6 gelagert ist. Allgemein ist eine Kopfdichtung (nicht gezeigt) zwischen der Blockoberfläche 6 und dem Zylinderkopf 20 positioniert. Die Kopfdichtung verhindert ein Entweichen von Kühlmittel, Schmiermittel und/oder Verbrennungsgasen aus dem Zylinderblock 4 und dem Zylinderkopf 20. Vor einer Installation des Zylinderkopfs 20 ist eine Stößelführung 34 in einem Stößelführungsaufnahmeabschnitt 14 positioniert. Zusätzliche Stößelführungen (nicht gezeigt) sind in anderen der Stößelführungsaufnahmeabschnitte (nicht separat bezeichnet) vorgesehen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, weist eine Stößelführung 34 einen Stößelführungskörper 37 auf, der beispielsweise aus glasgefülltem Nylon geformt ist. Der Stößelführungskörper 37 weist einen ersten Körperabschnitt 40 und einen zweiten Körperabschnitt 44 auf. Der erste Körperabschnitt 40 weist ein erstes Ende 50 auf, das sich zu einem zweiten Ende 51 erstreckt. Der erste Körperabschnitt 40 weist auch eine Außenfläche 54 und eine Innenfläche 55 auf. Ein Teiler 58 ist mit einer Innenfläche 55 verbunden und definiert einen ersten Stößelstangendurchgang 62 und einen zweiten Stößelstangendurchgang 64. Der erste Körperabschnitt 40 unterstützt und bildet eine gewünschte Orientierung für den ersten und zweiten Stößel 66 und 67 (1). Der erste und zweite Stößel 66 und 67 sind an dem zweiten Ende 51 des ersten Körperabschnitts 40 montiert. Der zweite Körperabschnitt 44 weist ein erstes Ende 70 auf, das sich zu einem zweiten Ende 71 erstreckt. Der zweite Körperabschnitt 44 weist auch eine Außenfläche 74 und eine Innenfläche 75 auf. Ein Teiler 78 ist mit einer Innenfläche 75 verbunden und definiert einen dritten Stößelstangendurchgang 82 und einen vierten Stößelstangendurchgang 84. Der zweite Körperabschnitt 44 unterstützt und bildet eine gewünschte Orientierung für den dritten und vierten Stößel 86 und 87 (1). Auf eine Weise ähnlich der, die oben beschrieben ist, sind der dritte und vierte Stößel 86 und 87 an dem zweiten Ende 71 des zweiten Körperabschnitts 44 montiert. Die Stößel 66, 67 und 86, 87 übertragen eine Drehbewegung von einer Nockenwelle (nicht gezeigt) in eine Linearbewegung, die in den Aufbau in dem Zylinderkopf 20 durch eine Anzahl von Stößelstangen (ebenfalls nicht gezeigt) geführt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die gezeigt ist, weist die Stößelführung 34 eine Verbindungsbrücke 90 auf, die den ersten und zweiten Körperabschnitt 40 und 44 verbindet. Die Verbindungsbrücke 90 weist einen ersten Endabschnitt 93 auf, der sich von dem ersten Ende 50 des ersten Körperabschnitts 40 zu einem zweiten Endabschnitt 94 erstreckt, der mit dem ersten Ende 70 des zweiten Körperabschnitts 44 verbunden ist. Die Verbindungsbrücke 90 weist auch eine erste Fläche 97 und eine zweite gegenüberliegende Fläche 99 auf. Die erste Fläche 97 weist einen zentralen erhöhten Abschnitt 104 mit einem oberen Rand 106 auf. Der obere Rand 106 ist mit einer Mehrzahl von Kompressionselementen versehen, von denen eines mit 108 gezeigt ist. Die Kompressionselemente 108 nehmen die Form von erhöhten Höckern 110 auf, die einen allgemein kreisförmigen Rand 112 besitzen, der einteilig mit einer Stößelführung 34 geformt ist. Selbstverständlich sei zu verstehen, dass die Kompressionselemente 108 eine Vielzahl von Formen annehmen können. Auf die Kompressionselemente 108 wird durch den Zylinderkopf 20 eingewirkt, um die Stößelführung 34 in dem Stößelführungsaufnahmeabschnitt 14 anzuordnen. Die Kompressionselemente 108 können so bemessen sein, um Abmessungsvariationen in einem oder mehreren aus Zylinderblock 4, Zylinderkopf 20 und/oder Stößelführung 34 aufzunehmen, um eine gewünschte Passung sicherzustellen. Zusätzlich sind die Kompressionselemente 108 so bemessen, dass sie sich verformen/zusammen gedrückt werden können, ohne eine negative Wirkung auf die bauliche Integrität der Stößelführung 34 zu haben.
Wie am besten in den 3 und 4 gezeigt ist, ist die Stößelführung 34 in den Stößelführungsaufnahmeabschnitt 14 eingesetzt. Nach Einsetzen ragen die Kompressionselemente 108 hervorstehend relativ zu der Blockoberfläche 6 vor. Die Stößelführung 34 ist auch so gezeigt, dass sie einen ausgenommenen Abschnitt 120 aufweist, der in einer zweiten Fläche 99 der Verbindungsbrücke 90 geformt ist. Der ausgenommene Abschnitt 120 nimmt eine Montagestange 124 auf, die durch den Stößelführungsaufnahmeabschnitt 14 vorragt, wodurch eine gewünschte Längs- und Querposition der Stößelführung 34 vor dem Zusammenbau des Zylinderkopfs 20 hergestellt wird. An diesem Punkt wird der Zylinderkopf 20 an der Blockoberfläche 6 montiert. Der Zylinderkopf 20 steht mit den Kompressionselementen 108 in Kontakt und presst/verformt diese. Die Verformung der Kompressionselemente 108 fixiert die Stößelführung 34 in dem Stößelführungsaufnahmeabschnitt 14, ohne dass eine mechanische Befestigungseinrichtung erforderlich ist.
An diesem Punkt sei zu verstehen, dass die beispielhafte Ausführungsform ein System zum Installieren von Stößelführungen in einem Zylinderblock bereitstellt, ohne dass mechanische Befestigungseinrichtungen erforderlich sind. Die Beseitigung mechanischer Befestigungseinrichtungen reduziert vorteilhafterweise Teilekosten, beseitigt Herstellschritte und reduziert die Teilekomplexität. Zusätzlich können die Stößelführungen der beispielhaften Ausführungsformen mit Stößeln zusammengepasst werden, um eine einzelne Baugruppe bereitzustellen, die in einem Zylinderblock installiert werden kann. Es sei auch zu verstehen, dass die Anzahl, Anordnung und Geometrie der Kompressionselemente variieren kann. Ferner sei, während die Stößelführung so beschrieben ist, dass sie aus glasgefülltem Nylon besteht, zu verstehen, dass die Stößelführung aus anderen Materialien geformt sein kann. Auch können die Kompressionselemente, während sie so beschrieben sind, dass sie einteilig mit der Stößelführung geformt sind, separate Strukturen sein, die später hinzugefügt werden. Die Kompressionselemente können aus demselben Material wie die Stößelführung hergestellt sein oder können aus einem anderen Material hergestellt sein.

Claims

Verbrennungsmotor (2) mit einer Stößelführung (34), umfassend: einen Zylinderblock (4), der eine Blockoberseite (6) und zumindest einen Stößelführungsaufnahmeabschnitt (14), der in der Blockoberseite (6) definiert ist, aufweist; einen Zylinderkopf (20), der an dem Zylinderblock (4) an der Blockoberseite (6) montiert ist; und eine Stößelführung (34), die in dem Stößelführungsaufnahmeabschnitt (14) angeordnet ist, wobei die Stößelführung (34) umfasst: einen Stößelführungskörper (37), der eine Außenfläche (74) und eine Innenfläche (75) aufweist, die sich von einem ersten Ende (50) zu einem zweiten Ende (51) erstrecken, wobei die Innenfläche (75) zumindest einen Stößelstangendurchgang (62, 64, 82, 84) definiert; eine Mehrzahl von Kompressionselementen (108), die an dem ersten Ende (50) vorgesehen sind, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) hervorstehend relativ zu der Blockoberseite (6) an dem ersten Ende (50) vorragt, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) von dem Zylinderkopf (20) komprimiert ist, um die Stößelführung (34) in dem Zylinderblock (4) zu halten, wobei der Stößelführungskörper (37) einen ersten Körperabschnitt (40) und einen zweiten Körperabschnitt (44) aufweist, wobei der zumindest eine Stößelstangendurchgang (62, 64, 82, 84) einen ersten und einen zweiten Stößelstangendurchgang (62, 64) aufweist, die in dem ersten Körperabschnitt (40) vorgesehen sind, und einen dritten und einen vierten Stößelstangendurchgang (82, 84) aufweist, die in dem zweiten Körperabschnitt (44) vorgesehen sind, wobei der erste Körperabschnitt (40) an den zweiten Körperabschnitt (44) durch eine Verbindungsbrücke (90) angefügt ist, wobei die Verbindungsbrücke (90) eine erste Fläche (97) und eine gegenüberliegende zweite Fläche (99) aufweist, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) an der ersten Fläche (97) der Verbindungsbrücke (90) vorgesehen ist, wobei die erste Fläche (97) der Verbindungsbrücke (90) einen zentralen erhöhten Abschnitt (104) aufweist, wobei die Mehrzahl von Kompressionselementen (108) an dem zentralen erhöhten Abschnitt (104) vorgesehen ist, und die zweite Fläche (99) der Verbindungsbrücke (90) einen ausgenommenen Abschnitt (120) aufweist, der konfiguriert und angeordnet ist, um eine Montagestange (124) aufzunehmen.
Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Stößelstangendurchgang (62, 64. 82, 84) einen ersten Stößelstangendurchgang (62) und einen zweiten Stößelstangendurchgang (64) aufweist, die sich durch den Stößelführungskörper (37) erstrecken, wobei der erste Stößelstangendurchgang (62) von dem zweiten Stößelstangendurchgang (64) durch einen Teiler (58) getrennt ist.
Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 1, wobei jedes der Mehrzahl von Kompressionselementen (108) einen erhöhten Höcker (110) aufweist.