-
GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Zylinderköpfe für Verbrennungsmotoren, insbesondere jene mit Ventildeaktivierern.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Es ist allgemein bekannt, dass die Effizienz eines Fremdzündungsmotors beeinträchtigt wird, wenn der Drehmomentbedarf niedrig ist. Bei mit Zylinderdeaktivierern bereitgestellten Motoren kann die Effizienz unter derartigen Betriebsbedingungen mit niedrigem Drehmoment verbessert werden, indem einige Zylinder deaktiviert werden, was die aktivierten Zylinder veranlasst, unter Betriebsbedingungen mit einem Drehmoment betrieben zu werden, das höher ist als wenn alle Zylinder aktiviert wären. Wenn ein Zylinderdeaktivierungsmodus geplant ist, werden das Auslass- und das Einlassventil von der Nockennasenbewegung durch einen schaltbaren oder deaktivierbaren Rollenschlepphebel entkoppelt. Die Nockenbewegung wird als ein Leerlauf in den Hebel absorbiert. Somit bleiben die Ventile geschlossen und ihre jeweiligen Zylinder sind inaktiv. In der Regel ist ein Teil der Zylinder, oftmals die Hälfte, mit Deaktivierern ausgestattet, deren Verpackung die Zylinderkopfanordnung erschwert, weil der deaktivierbare Schlepphebel massiver ist. Ein derartiger Motor wird als Motor mit verstellbarem Hubraum (Variable Displacement Engine – VDE), Hubraumverstellung nach Bedarf, Zylinderdeaktivierung, aktivem Kraftstoffmanagement usw. bezeichnet.
-
Eine Veranschaulichung eines vorderen Endes eines Verbrennungsmotors 10 ist in 1 dargestellt. Der Motor 10 weist einen Block 12 auf, an den eine Ölwanne 14 gekoppelt ist. Der Motor 10 ist ein V-Motor mit zwei Zylinderköpfen 16. Eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) ist an eine Riemenscheibe 20 gekoppelt. Nockenwellen (nicht dargestellt) sind an Riemenscheiben 22 gekoppelt. Ein Riemen 24 wird durch die Kurbelwellenriemenscheibe 20 angetrieben, um die Nockenwellenriemenscheiben 22 anzutreiben.
-
Eine Unterseite eines Zylinderkopfes 30 ist in 2 dargestellt. Die Köpfe von zwei Einlasstellerventilen 34 und die Köpfe von zwei Auslasstellerventilen 36 sind im oberen Teil des Brennraums 32 enthalten. Der Brennraum wird durch den Kolbenboden (nicht dargestellt), die Zylinderwand (nicht dargestellt) und den oberen Teil des Brennraums 32, hierin als Brennraumoberseite bezeichnet, definiert. Eine Öffnung 38 ist für eine Zündkerze bereitgestellt. Ein Brennraum in einem herkömmlichen Verbrennungsmotor wird durch eine Zylinderwand, den Boden eines Kolbens, der sich innerhalb der Zylinderwand hin- und herbewegt, und einen Teil eines Zylinderkopfes, der das Einlass- und Auslassventil beinhaltet, definiert. Hierin wird der Teil des Brennraums im Zylinderkopf als Brennraumoberseite bezeichnet.
-
Ein Zylinderkopf des Stands der Technik 50 mit Zylinderdeaktivierern wird in 3 dargestellt. Der Zylinderkopf 50 deckt vier Zylinder mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen pro Zylinder, somit 16 Ventile (nicht dargestellt), ab. Ein Flansch 52 ist für eine Ventilabdeckung (nicht dargestellt) bereitgestellt, die an der Ventiltriebseite des Zylinderkopfes 50 fixiert werden kann. In der in 3 dargestellten Ausführungsform sind die den äußeren Zylindern zugeordneten Ventile deaktivierbar und die den inneren Zylindern zugeordneten Ventile sind fixiert. Acht deaktivierbare Rollenschlepphebel 54, vier Auslässe auf der linken Seite von 3 und vier Einlässe auf der rechten Seite, weisen die Fähigkeit auf, basierend auf von den Hebeln 54 bereitgestellten Hydraulikdruck Leerlaufvorrichtungen zu werden. Jeder andere geeignete Mechanismus oder jedes andere geeignete System zum Aktivieren kann ersetzt werden. Die deaktivierbaren Hebel 54 sind breiter als die fixierten Rollenschlepphebel 56, die für die Innenzylinder bereitgestellt sind. Die Innenzylinder sind mit fixierten Rollenschlepphebel 56 bereitgestellt: vier für Auslassventile auf der linken Seite und vier für Einlassventile auf der rechten Seite. Die deaktivierbaren Hebel 54 verkomplizieren einen ohnehin schon engen Zylinderkopf, weil sie breiter als die fixierten Hebel 56 sind. Zusätzlich zum Aufweisen von vier Ventilen und der zugeordneten Ventiltriebhardware zum Aktivieren der Ventile müssen in manchen Fällen eine Zündkerze und eine Direkteinspritzer auf das Innere des Zylinderkopfes zugreifen.
-
Die Tellerventile sind in 3 nicht sichtbar, da die Hebel die Ventilspitze und die Ventilfedern die Ventilschäfte verdecken. In 3 sind Bezugszeichen nur für jeweils eine(n) der sechzehn Ventilfedern 60 und der sechzehn Halter 62 aus Gründen der Übersichtlichkeit für andere Elemente, die nachstehend detaillierter beschrieben sind, bereitgestellt. 3 ist eine Ansicht des Ventiltriebs, wobei mindestens der Nockenträger, die Nockenwellen, die Nockentürme, die Lagerkappen und die Nockenabdeckung nicht befestigt sind. Kopfbolzen 58 befestigen den Zylinderkopf 50 am Motorblock (nicht dargestellt in 3). Öffnungen 64 sind zum Befestigen des Nockenträgers (nicht dargestellt in dieser Ansicht) bereitgestellt.
-
An der Vorderseite des Zylinderkopfes 50 (untere Kante von 3) sind eine Auslassnockenwellenriemenscheibe 42 und eine Einlassnockenwellenriemenscheibe 44 sichtbar.
-
Ein Nockenträger 180 ist in 4 dargestellt. Der Nockenträger 180 weist halbkreisförmige Lager 186 und 188 auf. Die linken Lager stützen Zapfen einer Auslassnockenwelle (nicht dargestellt); die rechten Lager stützen Zapfen einer Einlassnockenwelle (nicht dargestellt). Durch den Nockenträger 180 bereitgestellte Öffnungen 164 und 165 werden verwendet, um Lagerkappen (nicht dargestellt) zu befestigen, um die Nockenwellen innerhalb der Lager 186 und 188 zu befestigen. Andere Öffnungen 167 sind als Bolzendurchgangslöcher bereitgestellt, um den Nockenträger 180 am Zylinderkopf zu befestigen.
-
In 5 ist der Zylinderkopf 50 dargestellt, wobei der Nockenträger 80 über Bolzen 67 installiert ist. Der Nockenträger 80 weist eine äußere Wand 84 auf, um Struktur für den Nockenträger 80 bereitzustellen. Lager 88, die im Wesentlichen halbkugelförmig sind, sind bereitgestellt, um die Nockenwellen (nicht dargestellt) zu halten. Während des Betriebs wird den Lager 88 Drucköl bereitgestellt, um die sich drehenden Nockenwellen (nicht dargestellt), die sich in Bezug auf die Lager 88 bewegen, zu schmieren. Die Lager 88 des Nockenträgers 80 sind über Kopfbolzen 58 (dargestellt in 3) montiert, wobei nur ein kleiner Teil einiger der Kopfbolzen über die Lager 88 hinaus sichtbar ist. Die Breite der Lager 88 wird durch eine Bemaßung 90 dargestellt.
-
In 6 sind eine Auslassnockenwelle 100 und eine Einlassnockenwelle 102 dargestellt, die im Zylinderkopf 50 installiert sind, wobei Lagerkappen 104 und 108 die Auslassnockenwelle 100 festhalten und Lagerkappen 106 und 109 die Einlassnockenwelle 102 festhalten. Die Lagerkappen 104, 106, 108 und 109 sind am Zylinderkopf über Bolzen 120 befestigt, die sich durch den Nockenträger 80 und in den Zylinderkopf 50 erstrecken. Die Bolzen 120 tragen zur Befestigung des Nockenträgers 80 am Zylinderkopf 50 bei. Die Lagerkappen 104, 106, 108 und 109 sind an der Innenseite durch Bolzen 122 befestigt, die am Nockenträger 80 befestigt werden. Der Nockenträger ist am Zylinderkopf 50 über Bolzen 67 befestigt. Die Einlass- und die Auslassnockenwelle 102 und 100 sind jeweils mit Nasen 112 und 110 bereitgestellt, die gegen Hebel (nicht dargestellt) drücken, um jeweils die Einlass- und die Auslassventile zu aktivieren.
-
Es wäre wünschenswert, den Nockenträger in einem derartigen Zylinderkopf zu umgehen, um die Baugruppe zu vereinfachen, das Gewicht zu verringern, die Kosten zu verringern und die Anzahl der Bauteile zu verringern.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Eine Zylinderkopfbaugruppe für einen Verbrennungsmotor, die Probleme im Stand der Technik überwindet, beinhaltet Folgendes: einen Zylinderkopf, der eine Vielzahl von Brennraumoberseiten mit jeweils zwei Einlass- und zwei Auslassventilen, Nockentürme, die mit dem Zylinderkopf einstückig ausgebildet sind, und eine Einlassnockenwelle mit mehreren Nockennasen, welche die Einlassventile über im Zylinderkopf angeordnete Einlasshebel beaufschlagen, wobei mindestens ein Teil der Hebel deaktivierbar ist.
-
Die Zylinderkopfbaugruppe beinhaltet ebenfalls Folgendes: eine Auslassnockenwelle mit mehreren Nockennasen, welche die Auslassventile über im Zylinderkopf angeordnete Auslasshebel beaufschlagen, und eine Lagerfläche, die zwischen jedem Paar Nockentürme angeordnet ist. Die Einlassnockenwelle wird in einer ersten Vielzahl der Lagerflächen gehalten. Die Auslassnockenwelle wird in einer zweiten Vielzahl der Lagerflächen gehalten.
-
Die Lagerflächen weisen darin definierte Öffnungen auf, um Kopfbolzen aufzunehmen.
-
Die Lagerflächen weisen erste Stege auf einer ersten Seite der Öffnung, die der Lagerfläche zugeordnet ist, und zweite Stege auf einer zweiten Seite der Öffnung auf.
-
Der Zylinderkopf weist vier Zylinder auf, wobei alle den inneren Zylindern zugeordneten Ventile deaktivierbare Hebel aufweisen und alle den äußeren Zylindern zugeordneten Ventile fixierte Hebel aufweisen. In anderen Ausführungsformen weist der Zylinderkopf mehr oder weniger Zylinder auf.
-
Die Lagerflächen sind einstückig mit dem Zylinderkopf.
-
Ebenfalls offenbart ist ein Motor, der Folgendes aufweist: einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf. Der Zylinderkopf weist Folgendes auf: Nockentürme, die einstückig mit dem Zylinderkopf ausgebildet sind, halbkreisförmige Lager, die sich zwischen Paaren mit in den Lagern definierten Öffnungen, in die Öffnungen eingeführte Zylinderkopfbolzen, die in den Zylinderblock eingreifen, eine Nockenwelle, die in einer Vielzahl der Lager gehalten wird und eine Vielzahl von Nockennasen aufweist, welche die Ventile beaufschlagen, und eine Einlassnockenwelle mit mehreren Nockennasen, die im Zylinderkopf angeordnete Ventile über Einlasshebel beaufschlagen, wobei mindestens ein Teil der Hebel deaktivierbar ist.
-
Der Motor beinhaltet ferner Lagerkappen, die über der Nockenwelle platziert sind, und Bolzen, die in den Öffnungen in den Lagerkappen installiert sind, wobei sie in Gewinde in den Nockentürmen eingreifen.
-
Der Motor weist eine Einlassnockenwelle auf, die Einlassventile aktiviert, und eine Auslassnockenwelle auf, die Auslassventile aktiviert. Die Einlassnockenwelle wird in einer ersten Vielzahl der Lager gehalten und die Auslassnockenwelle wird in einer zweiten Vielzahl der Lager gehalten.
-
In einigen Ausführungsformen weist der Motor eine Motorenbank mit vier Zylindern auf. Ventile in einem ersten und einem zweiten der vier Zylinder sind mit deaktivierbaren Hebeln bereitgestellt. Ventile in einem dritten und einem vierten der vier Zylinder sind mit fixierten Hebeln bereitgestellt.
-
Die Lager sind einstückig mit dem Zylinderkopf.
-
Die Lagerfläche weist einen ersten und einen zweiten Steg auf einer ersten und einer zweiten Seite der Öffnung auf.
-
Ebenfalls offenbart ist ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Motors, das Folgendes beinhaltet: Gießen eines Zylinderkopfes, der Brennraumoberseiten und eine Vielzahl von Nockentürmen, wobei die Nockentürme Lagerflächen aufweisen, von denen jede eine in den Lagerflächen definierte Öffnung aufweist, Verbolzen des Zylinderkopfes an einen Motorblock, wobei die Bolzen durch die Öffnungen in den Lagerflächen der Nockentürme verlaufen; und Installieren von Hebeln im Zylinderkopf, wobei mindestens die Hälfte der Hebel deaktivierbare Hebel sind.
-
Das Verfahren beinhaltet Folgendes: Installieren von zwei Einlasstellerventilen und zwei Auslasstellerventilen in Anschlüssen, die in jeder der Brennraumoberseiten im Zylinderkopf ausgebildet sind.
-
Das Verfahren beinhaltet Folgendes: Installieren einer Vielzahl von nicht deaktivierbaren Hebeln im Zylinderkopf.
-
Der Zylinderkopf weist vier Brennraumoberseiten auf. Jede Brennraumoberseite weist zwei Einlassventile und zwei Auslassventile auf, die in jeder Brennraumoberseite angeordnet sind.
-
Die Hälfte der Einlassventile und die Hälfte der Auslassventile sind mit den deaktivierbaren Hebeln bereitgestellt.
-
Das Verfahren beinhaltet ebenfalls Folgendes: Platzieren der Nockenwellen in den Nockentürmen und Installieren von Lagerkappen auf die Nockentürme des Zylinderkopfes, um dadurch die Nockenwellen festzuhalten.
-
Die Nockentürme sind einstückig mit dem Zylinderkopf.
-
Die Lagerflächen weisen einen ersten Steg auf einer ersten Seite der Öffnung und einen zweiten Steg auf einer zweiten Seite der Öffnung auf.
-
Der Zylinderkopf weist zwei deaktivierbare Zylinder und zwei nicht deaktivierbare Zylinder auf. Das Verfahren beinhaltet Installieren von deaktivierbaren Hebeln in Ventilen, die den zwei deaktivierbaren Zylindern zugeordnet sind, und Installieren von nicht deaktivierbaren Hebeln in Ventilen, die den zwei nicht deaktivierbaren Zylindern zugeordnet sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Veranschaulichung eines Verbrennungsmotors;
-
2 ist eine Veranschaulichung einer Unterseite eines Zylinderkopfes;
-
3, 5 und 6 sind Veranschaulichungen eines Zylinderkopfes auf dem Stand der Technik in verschiedenen Stadien des Zusammenbaus;
-
4 ist eine Veranschaulichung eines Nockenträgers auf dem Stand der Technik;
-
7 ist ein Graph der Kräfte, die durch eine Nockenwelle auf Lagerflächen ausgeübt werden, die einem Lager und einer Lagerkappe zugeordnet sind;
-
8 stellt einen Kopfbolzen mit einem kleinen Gesamtdurchmesser dar;
-
9 und 10 stellen einen Zylinderkopf gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar;
-
11 ist ein Zylinderkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
-
12 stellt Prozesse dar, durch die ein Motor auf dem Stand der Technik zusammengebaut wird; und
-
13 stellt Prozesse dar, durch die ein Motor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zusammengebaut wird.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Für den Durchschnittsfachmann versteht sich, dass verschiedene Merkmale der Ausführungsformen, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um alternative Ausführungsformen herzustellen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein. Der Durchschnittsfachmann kann ähnliche Anwendungen oder Umsetzungen erkennen, seien diese ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht oder nicht.
-
Viele Vorteile ergeben sich für den Motorhersteller, wenn der Nockenträger in den Zylinderkopf integriert wird, d. h. das separate Bauteil umgangen wird. Bolzen, die verwendet werden, um den Nockenträger an den Zylinderkopf und den gleichzeitig dickeren Teil des Nockenträgers zu koppeln, um Gewinde und ausreichend Versteifung bereitzustellen, können eliminiert werden. Die Vorteile beinhalten mindestens Folgendes: Kostenersparnisse, verringerte Anzahl von Bauteilen, Gewichtsersparnisse und vereinfachter Zusammenbau.
-
Ungenauigkeiten bei den Toleranzen führen zu Ventiltriebgeräusch und Beständigkeitsbedenken. Indem der Nockenträger umgangen wird, d. h. weniger Bauteile, gibt es weniger Variationen aufgrund der Stapelung, d. h. verbesserte Passgenauigkeit. Gemäß Ausführungsformen in dieser Offenbarung wird die Genauigkeit verbessert, um Ventiltriebgeräusch und verringerte Beständigkeit zu vermeiden.
-
In 7 ist ein Graph der Kräfte auf die Lager über den Verlauf von zwei Umläufen dargestellt. Weil es eine Ventilfeder gibt, die jedem der Ventile zugeordnet ist, die nach oben drückt, befinden sich die Kräfte überwiegend in der positiven y-Richtung. Es gibt kaum eine nach unten gerichtete Kraft auf das Lager 88 aus 5, und selbst wenn die Kraft nach unten gerichtet ist, besitzt sie eine unbedeutende Größe. Somit ist der Flächenbereich auf dem Lager 88, d. h. die Breite, größer, als bei dem Teil des in 5 dargestellten Lagers 88 benötigt wird. Lagerkappen 104 und 106 (6) sind an den Nockentürmen auf beiden Seiten des Lagers 88 befestigt. Die in 7 dargestellte positive y-Kraft wirkt gegen die Lagerkappen. Dieser Lagerflächenbereich bei Lagerkappen kann nicht verringert werden. Bei einigen Zylinderköpfen auf dem Stand der Technik ist in Anbetracht dessen, dass die Kräfte gegen die Lagerkappe größer als gegen das Lager gegenüber der Lagerkappe sind, die Breite der Lagerkappe breiter.
-
Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung ist die Breite des Lagers vergrößert und die Öffnungen für die Kopfbolzen werden direkt durch das Lager bearbeitet, d. h. durch den Teil der Lagerfläche, der die geringsten Kräfte aufweist. Das Loch für den Kopfbolzen ist auf dem Lager zentriert, sodass es auf jeder Seite des Bolzenloches einen Steg zum Halten eines Ölfilms gibt.
-
Ein anderes Merkmal, welches das Führen des Kopfbolzens durch das Lager begünstigt, ist ein Kopfbolzen mit einem kleineren Außendurchmesser. Ein Kopfbolzen 58, der einen inneren Trieb 59 aufweist, ist in 8 dargestellt. Der innere Trieb 59 begünstigt den kleineren Gesamtdurchmesser.
-
Ein Zylinderkopf 200, in den die Kopfbolzen durch Lager eingeführt sind, ist in 9 dargestellt. Die Kopfbolzen 202 sind Bolzen mit einem inneren Trieb, die einen kleineren Durchmesser besitzen als die Bolzen 58 in 3. Die Kopfbolzen 202 sind auf dem Lager 224 zentriert. Auf beiden Seiten des Lagers 224 befinden sich Nockentürme 220 und 222, die Öffnungen 204 aufweisen, in welche die Bolzen eingeführt werden, um eine Lagerkappe zu befestigen. Die Lager 224 und die Nockentürme 220 und 222 sind aus dem Ausgangsmaterial des Zylinderkopfes 200 gebildet. Dies steht im Gegensatz zum Zylinderkopf in den 5 und 6, in denen die Lager 88 und die Nockentürme auf beiden Seiten der Lager 88, die nicht separat genannt sind, in einer separaten Komponente, d. h. einem Nockenträger 80, ausgebildet sind. Unter erneuter Bezugnahme auf 9 weisen Lager 234 an der Vorderseite des Motors in der Nähe der Riemenscheiben 42 und 44 eine Nut 190 auf. Ein Axiallager (nicht dargestellt) greift in die Nut 190 ein. Der Graph in 7 gilt im Allgemeinen für die Lager 224. Dennoch weisen die Lager 234 in der Nähe der Riemenscheiben 42 und 44 meist aufwärts gerichtete Kräfte auf. Um den Kopfbolzen zu ermöglichen, durch die Lager 234 durchzulaufen, während sie weiter ausreichend Lagerfläche bereitstellen, ist die Breite merklich breiter als die anderen Lager. Außerdem ist nur eine Nut 190 bereitgestellt. Nuten 92, die in dem Nockenträger auf dem Stand der Technik aus 4 dargestellt sind, sind in der Lagerkappe des offenbarten Zylinderkopfes (nicht dargestellt in 9) bereitgestellt.
-
In 10 ist der Zylinderkopf 200 dargestellt, wobei die Lagerkappen 240 und 242 installiert sind, um die Auslassnockenwelle 103 und die Einlassnockenwelle 104 zu befestigen. Die Lagerkappen 240 sind über Bolzen 240 befestigt, welche in die Nockentürme eingreifen, die einstückig mit dem Zylinderkopf 200 sind. Die Lagerkappen 242 sind über Bolzen 244 befestigt, welche in die Nockentürme eingreifen, die einstückig mit dem Zylinderkopf 200 sind.
-
Die Nockentürme sind mit dem Zylinderkopf 200 vergossen. Gießprozesse stellen die für viele Zwecke benötigte Passgenauigkeit bereit. Die Nockentürme sind derart bearbeitet, dass sie zum Beispiel Lagerflächen für die Nockenwelle bereitstellen. In einem solchen Fall wird sowohl die Passgenauigkeit als auch die Flächenbeschaffenheit über den Bearbeitungsvorgang bereitgestellt. Die Außenflächen der Nockentürme können auf den Raum übergreifen, der für die deaktivierbaren Hebel benötigt wird, die breiter als die Standardhebel sind, die nicht deaktiviert werden können. Der Zylinderkopf ist derart bearbeitet, dass er sicherstellt, dass ausreichend Raum für die deaktivierbaren Hebel vorhanden ist. Etwas von dem Material der Nockentürme in der Nähe der deaktivierbaren Hebel oder der Ventilfedern kann entfernt werden, um die deaktivierbaren Hebel oder andere Elemente im Zylinderkopf aufzunehmen. Ein Beispiel eines Materials von den Nockentürmen ist als 238 in 10 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung sind die normalen breiteren Toleranzen zwischen den Nockentürmen und den Komponenten in der Nähe der Nockentürme, z. B. Ventilfedern oder Rollenschlepphebel, schmäler ausgebildet, sodass die Komponenten verpackt werden können. Wenn Ungenauigkeiten bei dem Gussstück auftreten, die zu einer Überlappung des Nockenturms mit einer dieser Komponenten führen, wird der Nockenturm separat bearbeitet, um den gewünschten Spielraum zwischen den Komponenten bereitzustellen.
-
Eine andere Ansicht eines Teils eines Zylinderkopfes 250 in 11 stellt Nockentürme 252 dar, die einstückig mit dem Zylinderkopf 250 ausgebildet sind. Ein Lager 254 ist zwischen den Nockentürmen 252 bereitgestellt und stützt einen Zapfen einer Nockenwelle (nicht dargestellt). Das Lager 254 weist eine Öffnung 256 auf, in die ein Zylinderkopfbolzen (nicht sichtbar) eingeführt ist, um den Zylinderkopf 250 mit einem Block (nicht dargestellt) zu koppeln. Das Lager 254 weist Stege 258 auf beiden Seiten der Öffnung 256 auf, die ausreichen, um einen Ölaustritt zu begrenzen, um eine angemessene Ölfilmdicke bereitzustellen, sodass der Zapfen der Nockenwelle angemessen geschmiert ist. Nachdem die Kopfbolzen den Zylinderkopf 250 am Block befestigt haben, werden die Lagerkappen 260 an den Nockentürmen 252 über Bolzen 262 befestigt. In der Praxis wird die Nockenwelle auf dem Lager 254 platziert, bevor die Lagerkappen 260 installiert werden. Die Öffnung 256 würde jedoch durch die Nockenwelle verdeckt werden. Somit ist die Nockenwelle zu Zwecken der Veranschaulichung in 11 nicht enthalten.
-
Unter Bezugnahme auf 12 sind Prozesse, durch die ein Zylinderkopf mit Ventildeaktivierern und einem Nockenträger zusammengebaut wird, in Kürze dargestellt. In Block 750 wird ein Zylinderkopf gegossen und bearbeitet. In Block 752 wird ein Nockenträger gegossen und bearbeitet. Es gibt viele Bearbeitungsprozesse zum Herstellen des Zylinderkopfes und des Nockenträgers für den Zusammenbau.
-
In Block 756 werden die Tellerventile und deren zugeordnete Federn und andere Hardware in Anschlüssen des Zylinderkopfes installiert. In Block 758 wird der Zylinderkopf an den Motorblock verbolzt. In Block 760 werden die Hebel installiert und die Nockenwellen werden in den Lagerflächen des Nockenträgers platziert. Mindestens einige der Hebel sind deaktivierbar, um dadurch nach einem Befehl von einer Motorsteuereinheit die Ventile zu deaktivieren, denen sie zugeordnet sind. In Block 762 wird der Nockenträger an den Zylinderkopf verbolzt. Mindestens einige der Hebel sind deaktivierbar, um dadurch nach einem Befehl von der Motorsteuereinheit die Ventile zu deaktivieren, denen sie zugeordnet sind. In Block 764 werden Nockenwellen in die Lager platziert, die im Nockenträger ausgebildet sind. In Block 766 werden Lagerkappen auf die Nockentürme des Nockenträgers installiert. Die Lagerkappen halten die Nockenwellen in den Lagerflächen des Nockenträgers. Der Prozessor in 12 gilt für die Konfiguration auf dem Stand der Technik, die einen Nockenträger verwendet.
-
Ein Prozess zum Zusammenbauen eines Zylinderkopfes mit deaktivierbaren Hebeln ist in 13 dargestellt. In Block 800 wird ein Zylinderkopf gegossen, der einstückige Nockentürme aufweist. Der Zylinderkopf wird bearbeitet, um Folgendes zu beinhalten: Öffnungen, durch die Kopfbolzen bereitgestellt sind (die Kopfbolzen verlaufen durch die Lagerflächen in den Nockentürmen); Die Nockentürme sind geeignet, um Hebel mit Deaktivierern aufzunehmen, und Lagerflächen für die Nockenwelle. In Block 806 werden die Tellerventile und die zugeordnete Hardware in den Anschlüssen im Zylinderkopf installiert. In Block 808 wird der Zylinderkopf an den Motorblock verbolzt, wobei die Kopfbolzen durch die Lager verlaufen. In Block 810 werden die Hebel installiert, von denen einige deaktivierbar sind. In Block 812 werden die Nockenwellen, Einlass und Auslass, in den Lagern zwischen den Nockentürmen platziert. In Block 814 werden die Lagerkappen an die Nockentürme des Zylinderkopfes gekoppelt, um die Nockenwellen festzuhalten.
-
Die Nockentürme werden mit dem Zylinderkopf vergossen. Gießprozesse stellen die für viele Zwecke benötigte Passgenauigkeit bereit. Die Nockentürme sind derart bearbeitet, dass sie zum Beispiel Lagerflächen für die Nockenwelle bereitstellen. In einem solchen Fall wird sowohl die Passgenauigkeit als auch die Flächenbeschaffenheit über den Bearbeitungsvorgang bereitgestellt. Die Außenflächen der Nockentürme können auf den Raum übergreifen, der für die deaktivierbaren Hebel benötigt wird, die breiter als die Standardhebel sind, die nicht deaktiviert werden können. Der Zylinderkopf ist derart bearbeitet, dass er sicherstellt, dass ausreichend Raum für die deaktivierbaren Hebel vorhanden ist. Etwas von dem Material der Nockentürme in der Nähe der deaktivierbaren Hebel kann entfernt werden, um die deaktivierbaren Hebel oder andere Elemente im Zylinderkopf aufzunehmen.
-
Während die beste Methode in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, wird der Fachmann verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen erkennen, die im Umfang der folgenden Patentansprüche enthalten sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Fachmann, dass eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Systemattribute zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute beinhalten unter anderem: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Die hier beschriebenen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik gekennzeichnet sind, liegen nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
