DE60034199T2

DE60034199T2 - Dieselbrennkraftmaschine mit obenliegenden Nockenwellen

Info

Publication number: DE60034199T2
Application number: DE60034199T
Authority: DE
Inventors: Se-Young Yongin-city Yi
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: EP1094213B1; KR20010037508A; EP1094213A3; JP4480235B2; US6408808B1; JP2001115891A; DE60034199D1; EP1094213A2

Description

Hintergrund der Erfindung
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen DOHC-Dieselmotor und im Besonderen eine Zylinderkopfstruktur eines DOHC-Motors zur Bereitstellung einer verbesserten Motorwartbarkeit.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Dieselmotoren werden entworfen, um entweder mit zwei oder vier Takten zu arbeiten. In einem Viertaktmotor sind Einlass- und Auslassventile im Zylinderkopf angeordnet. Oft werden zwei Ventilanordnungen mit zwei Einlass und zwei Auslassventilen pro Zylinder angewendet.
Ein DOHC (dual overhead cam)-Motor mit vier Ventilen pro Zylinder weist zwei Nockenwellen pro Zylinderkopf auf. Im Allgemeinen betreibt die eine Nockenwelle Einlassventile, die andere betreibt Auslassventile. Die Einlass- und Auslassanschlüsse sind gewöhnlich hintereinander, parallel oder in einer verdrehten Anordnung angeordnet und eine Treibstoffdüse für jede Verbrennungskammer ist für eine Hochdruckeinspritzung vorgesehen.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zylinderkopf zeigt, wobei die Einlass- und Auslassanschlüsse hintereinander angeordnet sind. Wie in 1 gezeigt ist, sind die Ventile parallel, so dass einige Vorteile darin erzielt werden, dass ein Tot-Verbrennungskammervolumen reduziert wird, die Ventilsteuerung kompakt ausgebildet sein kann, Wirbel (Strudel) unterstützt werden und das Anbringen von Glühkerzen erleichtert wird. Es liegen außerdem Nachteile darin, dass es schwierig ist Treibstoffdüsen zu installieren und zu entfernen und eine Kühleffizienz reduziert wird.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zylinderkopf zeigt, bei dem Einlass- und Auslassanschlüsse parallel angeordnet sind, solch eine Anordnung ist beispielsweise in der DE 39 43 727 A1 offenbart, obgleich Tassenstößel anstelle von Ventilhebeln, wie sie vorteilhaft in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, verwendet werden, um die Ventile zu betreiben. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Ventile nicht parallel angeordnet, derart, dass der Raum zum Installieren oder Entfernen der Treibstoffdüse vergrößert ist. Allerdings bewirkt die nicht parallele Anordnung der Ventile, dass das Tot-Volumen der Verbrennungskammer sich vergrößert und dass die Ventilsteuerung komplizierter wird. Ferner vergrößert diese parallele Anschlussanordnung einen Einlasswiderstand.
3 zeigt einen Zylinderkopf, bei dem die Einlass- und Auslassanschlüsse in einer verdrehten Weise angeordnet sind. Ein Beispiel dieser Anordnung ist in der US 5,711,266 offenbart. Die verdrehte Anschlussanordnung vereinfacht es den Einlassanschlüssen zu erlauben einen Strudel auszubilden und sie beinhaltet alle Vorteile der Nacheinanderanordnung. Allerdings weist die verdrehte Anschlussanordnung auch darin Nachteile auf, dass es schwierig ist, die Treibstoffdüsen an dem Zylinderkopf zu installieren und zu entfernen.
Um die Motorleistung zu erhöhen, gibt es viele Möglichkeiten die verdrehte Anschlussanordnung anzupassen, wie beispielsweise Vergrößerung der Strudeleffizienz und Glätten des Einlass- und Auslassflusses. Sie sichert außerdem einfacher einen Raum zum Anbringen der Glühkerze.
Ferner sollte, um ein Treibstoffeinspritzsystem einer Art mit gemeinsamer Kraftstoffleitung zur Verringerung eines Treibstoffeinspritzdrucks und von Geräuschen anzupassen, sollte die Treibstoffdüse in einer solchen Weise angeordnet sein, dass sie an der Ventilabdeckung befestigt ist.
Allerdings ist in dem Zylinderkopf aus dem Stand der Technik eine Düsenklammer durch eine Öffnung, die in der Ventilabdeckung ausgebildet ist vorbefestigt und die Treibstoffdüse wird darin eingeführt, so dass sie unter Beobachtung durch die Öffnung installiert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen DOHC-Dieselmotorzylinderkopf bereitzustellen, der die Wartbarkeit des Motors durch Modifizierung des Zylinderkopfs und der Ventilstruktur erleichtert.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen umfasst ein DOHC-Dieselmotorzylinderkopf eine Vielzahl von Verbrennungskammerkopfbereichen, welche dieselbe Konfiguration aufweisen, zwei Nockenwellen, die drehbar oberhalb der Verbrennungskammerbereiche angebracht sind, wobei jede Nocken zum Aktivieren von Einlass- und Auslassventilen aufweist, eine Synchronisierungsvorrichtung zum Antreiben der Nockenwellen, wobei die Synchronisierungsvorrichtung mit den Nockenwellen verbunden ist, ein Nockenwellenträger, der auf einer oberen Oberfläche des Zylinderkopfs angebracht ist, um die Nockenwellen zu stützen und eine Ventilabdeckung zur Abdeckung des Zylinderkopfs.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und einen Teil der Beschreibung bilden, erläutern eine Ausführungsform der Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, zur Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung:
1 ist eine vordere Querschnittsansicht eines Zylinderkopfs des Standes der Technik, bei dem ein Einlass- und Auslassanschlusssystem in Hintereinanderanordnung verwendet wird;
2 ist eine vordere Querschnittsansicht eines Zylinderkopfs des Standes der Technik, bei dem ein Einlass- und Auslassanschlusssystem in paralleler Anordnung verwendet wird;
3 ist eine vordere Querschnittsansicht eines Zylinderkopfs des Standes der Technik, bei dem ein Einlass- und Auslassanschlusssystem in verdrehter Anordnung verwendet wird;
4 ist eine Draufsicht, die einen DOHC-Dieselmotorzylinderkopf entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie V-V von 4 geschnitten ist;
6 ist eine schematische Ansicht, die einen Betrieb von Ventilhebeln eines Auslassanschlusses des DOHC-Dieselmotorzylinderkopfs von 4 zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie VII-VII von 4 geschnitten ist; und
8 ist eine detaillierte Zeichnung, die eine Klammer zur Unterstützung der Düse entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
4 ist eine Draufsicht, die einen Zylinderkopf eines DOHC-Dieselmotors entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 5 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie V-V von 4 geschnitten ist. 6 ist eine schematische Ansicht eines Betriebs von Ventilhebeln einer Auslassseite des Zylinderkopfs von 4.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, umfasst der DOHC-Dieselmotorzylinderkopf eine Vielzahl von Verbrennungskammerkopfbereichen. Jeder Verbrennungskammerkopfbereich ist mit zwei Einlassventilöffnungen 66a, 66b und zwei Auslassventilöffnungen 67a, 67b, die mit der Verbrennungskammer kommunizieren, zwei Einlassanschlüssen 41a, 41b und zwei Auslassanschlüssen 42a, 42b, die jeweils mit den Einlassventilöffnungen 66a, 66b und den Auslassventilöffnungen 67a, 67b kommunizieren, zwei Einlassventilen 61a, 61b und zwei Auslassventile 62a, 62b, die jeweils die Einlassventilöffnungen 66a, 66b und die Auslassventilöffnungen 67a, 67b öffnen und schließen, zwei Paaren von langen und kurzen Ventilhebeln 91, 92, die jeweils mit den Einlassventilen 61a, 61b und den Auslassventilen 62a, 62b in Eingriff stehen, und eine Treibstoffdüse 63 vorgesehen, die zwischen jedem Satz von Ventilen 61a (61b) und 62a (62b) so angebracht ist, dass ihre Spitze in die Verbrennungskammer eingebracht ist. Der DOHC-Dieselmotorzylinderkopf umfasst ferner zwei Nockenwellen 80, die eine Vielzahl von Nocken 83 aufweisen, welche die Ventilhebel 91, 92 betätigen, die durch einen Nockenwellenträger 50 unterstützt werden, der Ventilhebelöffnungen enthält und die obere Oberfläche des Zylinderkopfs abdeckt, genauso wie eine Ventilabdeckung 44, die eine Vielzahl von Düseneinbringöffnungen 45 aufweist, durch welche die Treibstoffdüsen 63 eingebracht werden können, selbst nachdem die Abdeckung 44 angebracht ist.
Der Nockenwellenträger 50 ist innerhalb einer Führungsschiene (nicht gezeigt) angebracht, die um einen oberen Rand des Zylinderkopfs 40 ausgebildet ist. Nockenhalterungen sind an dem Nockenwellenträger 50 ausgebildet, jeweils einer an jeder Seite jeden Paares von Ventilhebeln für jede Nockenwelle derart, dass die Nockenwellen durch die Nockenhalterungen unterstützt werden. Eine Vielzahl von Düsenempfangsöffnungen 51 sind an einer unteren Platte des Nockenwellenträgers 50 derart ausgebildet, dass die Treibstoffdüsen durch die Düsen der Empfangsöffnungen 51 installiert und entfernt werden.
Der Nockenwellenträger 50 ist mit Ventilhebelöffnungen so ausgebildet, dass der Nockenwellenträger 50 und der Betrieb der Ventilhebel 91, 92 sich nicht gegenseitig stören.
Die Einlassventile 61a, 61b und die Auslassventile 62a, 62b sind an Orten angeordnet, die sich zwischen 20° und 50° von der Längsachse des Zylinderkopfs befinden, und die langen und kurzen Ventilhebel 91, 92 sind abwechselnd entlang der Nockenwellen angeordnet.
Die kurzen Ventilhebel 92 sind durch ein Feingussverfahren hergestellt, um die Raumbegrenzungen zu überwinden, und die langen Ventilhebel 91 sind durch ein Stanzverfahren hergestellt. Die Treibstoffdüsen 63 werden in die Düsenempfangsöffnungen 51 eingebracht und an dem Nockenwellenträger 50 mittels einer Klammer 64 befestigt, die bei der Düseneinbringöffnung 45 der Ventilabdeckung 44 installiert ist.
Wie in 7 gezeigt ist, sind die Nockenwellen 80 drehbar mittels einer Synchronisierungsvorrichtung verbunden, die ein Kettenzahnrad 71, das jeweils an einem Ende jeder Nockenwelle 80 befestigt ist und eine Kette 72 umfasst, die um die Kettenzahnräder 71 herum angebracht ist, so dass sich die Nockenwellen 80 in derselben Richtung drehen.
8 zeigt eine Klammer 64, die an der Düseneinbringöffnung, die an der Ventilabdeckung so ausgebildet ist, dass die Treibstoffdüse an den Nockenwellenträger von außerhalb der Ventilabdeckung befestigt wird, angebracht ist.
Die mechanische Effizienz des Zylinderkopfs entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
Indem der Nockenwellenträger 50, der als Nockenwellenhalterungselement dient, angepasst wird, werden ungefähr keine sechs Schrauben zur Befestigung des Zylinderkopfs benötigt, so dass Raum zum Anbringen der Nockenwellen 80, der Treibstoffdüsen 63 und der Glühkerzen (nicht gezeigt) gesichert werden kann.
Da außerdem die Ventilabdeckung 44 und der Nockenwellenträger 50 jeweils mit Düseneinbringöffnungen 45 und Düsenempfangsöffnungen 51 daran vorgesehen sind und die Klammern 64 an den Düseneinbringöffnungen 45 der Ventilabdeckung 44 installiert sind, können die Treibstoffdüsen 63 installiert und entfernt werden nachdem die Ventilabdeckung 44 und der Nockenwellenträger 50 montiert sind.
Der Nockenwellenträger 50 ist mit Ventilhebelöffnungen vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die Ventilhebel 91, 92 und der Nockenwellenträger 50 gegenseitig stören.
Wie in 4 gezeigt ist, sind die langen Ventilhebel 91 und die kurzen Ventilhebel 92 abwechselnd in einem Zickzackmuster so angeordnet, dass der Raum, der zum Installieren der Treibstoffdüsen 63 benötigt wird, an der Ventilabdeckung gesichert ist, und die langen und kurzen Ventilhebel 91, 92 werden an beiden, der Einlass- und Auslassseite, verwendet.
Ferner ist jede Nockenwelle 80 mit abwechselnden Einlass- und Auslassnockenwellennocken vorgesehen, um die Einlass- und Auslassventile so zu betätigen, dass die Länge der langen und kurzen Ventilhebel 91, 92 minimiert ist, was eine verbesserte Stabilität der Ventilhebel 91, 92 bewirkt.
Mit der verdrehten Anordnung der Einlass- und Auslassanschlüsse 41a (41b) und 42a (42b) können die Einlassanschlüsse effizient ausgebildet werden, so dass ein Einlassstrudel maximiert werden kann, so dass die Verbrennungseffizienz des Motors verbessert wird, was eine Verringerung der Abgasemissionen bewirkt.
Ferner kann, indem die Anzahl der Schrauben, die zur Sicherung des Zylinderkopfs verwendet werden, durch Anpassen des Nockenwellenträgers, der als Nockenwellenhalterung dient, verringert wird, Raum zur Installation der Nockenwelle, der Treibstoffdüse und der Glühkerzen gesichert werden. Ferner ist ein Raum zur Treibstoffdüsenmanipulation an der Ventilabdeckung durch Anordnen der Ventile in einer verdrehten Konfiguration gesichert, und das minimiert die Länge der Ventilhebel und ermöglicht, Treibstoffdüsen ohne Demontage der Ventilabdeckung zu installieren und zu entfernen.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem, was zurzeit als die durchführbarste und bevorzugteste Ausführungsform angesehen wird, beschrieben wurde, ist die Beschreibung so zu verstehen, dass sich die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, es ist im Gegensatz dazu beabsichtigt, verschiedene Modifikation und gleichwertige Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Gegenstandes der angefügten Ansprüche enthalten sind.

Claims

DOHC Dieselmotorzylinderkopf, umfassend: eine Vielzahl von Verbrennungskammerkopfbereichen, welche dieselbe Konfiguration aufweisen; zwei Nockenwellen (80), die drehbar oberhalb der Verbrennungskammerkopfbereiche angebracht sind, wobei jede Nocken (83), zum Aktivieren von Einlass- (61a, 61b) und Auslassventilen (62a, 62b), aufweist; Synchronisierungsvorrichtungen (71, 72) zum Antreiben der Nockenwellen, wobei die Synchronisierungsvorrichtung mit den Nockenwellen verbunden ist; ein Nockenwellenträger (50), der auf einer oberen Oberfläche des Zylinderkopfes (40) angebracht ist, um die Nockenwellen zu stützen; und eine Ventilabdeckung (44) zur Abdeckung des Zylinderkopfes, wobei jeder Verbrennungskammerkopfbereich umfasst: eine Treibstoffdüse (63), die eine Spitze aufweist, welche in die Verbrennungskammer eingebracht ist; zwei Einlassventilöffnungen (66a, 66b) und zwei Auslassventilöffnungen (67a, 67b) die mit einer Verbrennungskammer kommunizieren; zwei Einlassanschlüsse (41a, 41b) und zwei Auslassanschlüsse (42a, 42b), die entsprechend mit den Einlassventilöffnungen und den Auslassventilöffnungen kommunizieren; zwei Einlassventile (61a, 61b) und zwei Auslassventile (62a, 62b), um entsprechend die Einlassventilöffnungen und Auslassventilöffnungen zu öffnen und zu schließen; zwei Paar Ventilhebel (91, 92), die mit oberen Enden der Einlass- und Auslassventile im Eingriff stehen, bei dem jedes Paar der Ventilhebel einen langen (91) und einen kurzen (92) Ventilhebel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der lange Ventilhebel ein gepresster oder gestanzter Ventilhebel und der kurze Ventilhebel ein Genauguss-Ventilhebel ist.
DOHC Dieselmotorzylinderkopf nach Anspruch 1, bei dem die Synchronisationsvorrichtung Kettenzahnräder (71), die an einem Ende jeder der Nockenwellen befestigt ist und eine Kette (72) umfasst, die so um die Kettenzahnräder gelegt ist, dass sie gezwungen werden sich gleichzeitig zu drehen.
DOHC Dieselmotorzylinderkopf nach Anspruch 1, bei dem der Nockenwellenträger mit Ventilhebelöffnungen ausgestattet ist.
DOHC Dieselmotorzylinderkopf nach Anspruch 1, weiterhin umfassend Klammern (64), die an Düseneinbringöffnungen (45) angebracht sind, welche an der Ventilabdeckung so ausgebildet sind, dass die Treibstoffdüsen in Düseneinbringöffnungen und durch die Düseneinbringöffnungen, die auf dem Nockenwellenträger ausgebildet sind, eingebracht sind, und durch die Klammern befestigt sind.
DOHC Dieselmotorzylinderkopf nach Anspruch 1, bei dem jede Nockenwelle mit Einlassnocken und Auslassnocken ausgestattet ist.