DE60200252T2

DE60200252T2 - Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit elektronisch gesteuerter Hydraulikvorrichtung zur Kontrolle der variablen Betätigung der Ventile, die in einer auf dem Zylinderkopf angeordneten, vormontierten Einzelbaugruppe integriert ist

Info

Publication number: DE60200252T2
Application number: DE60200252T
Authority: DE
Inventors: Francesco Vattaneo; Andrea Pecori; Lorentino Macor
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2022-08-03
Also published as: EP1338764B1; JP2003254021A; US6601553B1; ITTO20020149A0; DE60200252D1; ATE261543T1; ITTO20020149A1; JP4116386B2; EP1338764A1; ES2213131T3; US20030154938A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mehrzylinder-Verbrennungsmotoren des Typs, wie er im vorkennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 dargestellt ist (siehe US 4 887 562 ).
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebene Vorrichtung weiter zu verbessern.
Um den oben genannten Zweck zu erfüllen, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Mehrzylindermotor mit allen erwähnten Eigenschaften, der des Weiteren die Eigenschaften umfasst, die den Gegenstand des kennzeichnenden Teils des beigefügten Anspruchs 1 bilden.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dienen, wobei:
1 eine Schnittansicht eines Motors nach dem Stand der Technik des Typs ist, der in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 803 642 des Anmelders der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist;
2 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Perspektivansicht der vormontierten Einheit ist, die das elektrohydraulische System für die variable Betätigung der Einlassventile des Motors gemäß der Erfindung ist;
4 eine Draufsicht auf die in 3 dargestellte Einheit ist; und
5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4 ist.
In 1 ist der Verbrennungsmotor, der in der bereits erwähnten europäischen Patentanmeldung EP-A-0 803 642 des Anmelders der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ein Mehrzylindermotor, so beispielsweise ein Vierzylinder-Reihenmotor, der einen Zylinderkopf 1 umfasst. Der Zylinderkopf 1 umfasst für jeden Zylinder einen Hohlraum 2, der in der Grundfläche 3 des Kopfes 1 ausgebildet ist und den Brennraum bildet, in den sich zwei Ansaugrohre 4, 5 und zwei Auspuffrohre 6 öffnen. Verbindung der Ansaugrohre 4, 5 mit dem Brennraum wird durch zwei Einlassventile 7 vom herkömmlichen Tellertyp gesteuert, die jeweils einen Schaft 8 umfassen, der gleitend im Körper des Zylinderkopfs 1 angebracht ist. Jedes Ventil wird durch Federn 9 in die Schließposition zurückgestellt, die zwischen einer Innenfläche des Zylinderkopfes 1 und einer Abschlusstassse 10 des Ventils eingesetzt ist. Das Öffnen des Einlassventils 7 wird auf die weiter unten beschriebene Weise durch eine Nockenwelle 11 gesteuert, die so angebracht ist, dass sie sich um eine Achse 12 in Lagern des Zylinderkopfes 1 drehen kann, und die eine Vielzahl von Nocken 14 zur Betätigung der Ventile umfasst.
Jeder Nocken 14 zum Steuern eines Einlassventils 17 wirkt mit der Tasse 15 eines Stößels 16 zusammen, der entlang einer Achse 17 gleitend angebracht ist, die im Fall des Beispiels, das in dem oben beschriebenen Dokument nach dem Stand der Technik dargestellt ist, in einer Richtung von in Wesentlichen 90° in Bezug auf die Achse des Ventils 7 eingestellt ist. Der Stößel 16 ist gleitend in einer Buchse 18 angebracht, die von einem Körper 19 einer vormontierten Einheit 20 getragen wird, die entsprechend der weiter unten folgenden Beschreibung alle elektrischen und hydraulischen Vorrichtungen enthält, die mit der Funktion der Einlassventile zusammenhängen. Der Stößel 16 kann einen Schub auf den Schaft 8 des Ventils 7 übertragen, um Öffnen des Letzteren gegen die Wirkung der elastischen Einrichtung 9 durch unter Druck stehende Fluide (normalerweise Öl, das aus dem Schmierkreislauf des Motors stammt), das sich einer Kammer C befindet, und eines Kolbens 21 zu bewirken, der gleitend in einem zylindrischen Körper angebracht ist, der aus einer Buchse 22 besteht, die von dem Körper 19 der Teilbaugruppe 20 getragen wird. Dabei kann bei der bekannten Lösung, die in 1 dargestellt ist, die Druckfluidkammer C, die mit jedem Einlassventil 7 verbunden ist, mit einem Auslasskanal 23 über ein Magnetventil 24 in Verbindung gebracht werden. Das Magnetventil 24, das von jedem beliebigen Typ sein kann, der sich für die hier dargestellte Funktion eignet, wird von einer elektrischen Steuereinrichtung, die als Ganzes mit 25 gekennzeichnet ist, entsprechend den Signalen S gesteuert, die Betriebsparameter des Motors anzeigen, so beispielsweise die Position des Gaspedals und die Motordrehzahl. Wenn das Magnetventil 24 geöffnet wird, kommt die Kammer C in Verbindung dem Kanal 23, so dass das in der Kammer C vorhandene Druckfluid in den Kanal 23 strömt, und dort wird der Stößel 16 von dem jeweiligen Einlassventil 7 getrennt, das dann unter der Wirkung der Rückstellfeder 9 schnell in seine Schließposition zurückkehrt. Indem Verbindung zwischen der Kammer C und dem Auslasskanal 23 gesteuert wird, ist es daher möglich, Zeit und Hub der Öffnung jedes Einlassventils 7 wie gewünscht zu verändern.
Die Auslasskanäle 23 der verschiedenen Magnetventile 24 öffnen sich sämtlich in ein und denselben Längskanal 26, der mit vier Druckspeichern 27 in Verbindung steht, von denen in 1 nur einer sichtbar ist. Alle Stößel 16 mit den dazugehörigen Buchsen 18, die Kolben 21 mit den dazugehörigen Buchsen 22, die Magnetventile 24 und die entsprechenden Kanäle 23, 26 werden von dem Körper 19 der vormontierten Baugruppe 20 getragen und bestehen aus ihm, was von Vorteil für die Schnelligkeit und die Einfachheit der Montage des Motors ist.
Die Auslassventile 80, die mit jedem Zylinder verbunden sind, werden bei der in 1 dargestellten Ausführung auf herkömmliche Weise von einer Nockenwelle 28 mittels entsprechender Stößel 29 gesteuert, obwohl prinzipiell nicht auszuschließen ist, dass sowohl im Fall des oben erwähnten Dokumentes nach dem Stand der Technik als auch im Fall der vorliegenden Erfindung das System zur veränderlichen Betätigung der Ventile auch bei der Steuerung der Auslassventile eingesetzt wird.
2 der beigefügten Zeichnungen stellt in Schnittansicht den Zylinderkopf eines Beispiels der Ausführung des Motors gemäß der Erfindung dar. Wie in 1 enthält der Zylinderkopf eine vormontierte Einheit, in die das elektrohydraulische System zum variablen Betätigen der Einlassventile integriert ist.
In 2 sowie in den folgenden Figuren werden Teile, die denen in 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein erstes wichtiges Merkmal der vormontierten Einheit, die Teil des Motors gemäß der Erfindung ist, besteht in der Tatsache, dass sie auch die Lager einschließt, an denen die Nockenwelle 11 angebracht ist, damit sie sich drehen kann. 2 ist eine deutliche Darstellung eines der Lager, das teilweise durch eine halbkreisförmige Aufnahme 11a, die direkt in dem Körper 19 ausgebildet ist, und teilweise durch eine gegenüberliegende halbkreisförmige Aufnahme gebildet wird, die in einer Kappe 11b ausgebildet ist, die mit Schrauben an dem Körper 19 befestigt ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in dem Körper 19 Kanäle bzw. Öffnungen 19m ausgebildet, die ermöglichen, dass Schmiermittel zu den Lageraufnahmen der Nockenwelle gelangt (siehe 2). Die Kanäle 19m zweigen von einem durchgehenden Längstunnel 19n ab, der in dem Körper 19 der vormontierten Einheit ausgebildet ist.
5 der beigefügten Zeichnungen zeigt, wie das Schmiermittel in den Längstunnel 19n gelangt. Das Öl, das aus dem Motor-Schmierkreislauf kommt, tritt in die Einheit 19 über eine Einlassöffnung 40, ein Rückschlagventil 41, das Entleeren des Öls aus dem Kreislauf in den Körper 19 verhindert, ein Rohr 42 und eine Kammer 43 ein. Die Kammer 43 steht am oberen Ende mit einem kalibrierten Entlüftungsloch 44 in Verbindung, das das Ablassen der in dem Luftstrom enthaltenen Luft an die Außenumgebung ermöglicht. Am unteren Ende steht die Kammer 43 mit dem Längstunnel 19n über einen Filter 45 in Verbindung, der von einem bekannten Typ ist.
Ein weiteres Merkmal der vormontierten Einheit, die Teil des Motors gemäß der Erfindung bildet, ist die Tatsache, dass der Körper 19 Hohlräume bzw. Speicherbereiche 46 (siehe 6) zum Sammeln des in dem Kreislauf vorhandenen Öls aufweist, wobei die Hohlräume jeweils an der Oberseite mit einem kalibrierten Loch 47 zum Ablassen der in dem Öl vorhandenen Luft versehen sind.
Die vormontierte Einheit 20 ist an der Oberseite mit einem Deckel 50 (siehe 3 und 8) abgeschlossen. Wie insbesondere in 8 zu sehen ist, hat der Deckel 50 einen Umfangsbasisrand mit einer Umfangsnut 41 zum Anbringen einer Dichtung, die so ausgeführt ist, dass sie zwischen den Deckel 50 und den Motor-Zylinderkopf eingesetzt wird. Der Körper des Deckels hat ein mittiges rechteckiges Loch, das durch einen Umfangsrand begrenzt wird, der eine Umfangsnut aufweist, die so ausgeführt ist, dass sie eine weitere ringförmige Dichtung aufnimmt, um die Ölwannenumgebung von dem Bereich der Magnetventile zu trennen, die aus dem Deckel (50) über die mittige Öffnung hindurchtreten, die durch die Dichtung begrenzt wird, die in der Nut 52 angebracht ist. Aufgrund der beschriebenen Anordnung sind die Spulen der Magnetventile trocken, und die Verdrahtung der Drähte kann in eine gemeinsame Halterung 60 zum Befestigen der Magnetventile integriert werden, wobei die Halterung mit Schrauben 61 an dem Körper 19 befestigt wird (7).

Claims

Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der umfasst: wenigstens ein Einlassventil (7) und wenigstens ein Auslassventil (27) für jeden Zylinder, wobei jedes Ventil mit entsprechenden elastischen Rückstelleinrichtungen (9) versehen ist, die das Ventil (7) in eine geschlossene Position schieben, um jeweilige Einlass- und Auslassventile (4, 5; 6) zu steuern; und wenigstens eine Nockenwelle (11), die die Einlassventile (7) und die Auslassventile der Motorzylinder mittels entsprechender Stößel betätigt; wobei jedes Einlassventil (7) von dem entsprechenden Stößel gegen die Wirkung der elastischen Rückstelleinrichtung (9) durch Zwischenschaltung einer Hydraulikeinrichtung gesteuert wird, die eine Druckfluidkammer (C) enthält; wobei die Druckfluidkammer (C) so ausgeführt ist, dass sie mittels eines Magnetventils (24) mit einem Auslasskanal (23) verbunden wird, um das Ventil (7) von dem entsprechenden Stößel (15, 16) zu trennen und schnelles Schließen des Ventils (7) aufgrund der entsprechenden elastischen Rückstelleinrichtung (9) zu bewirken; eine elektronische Steuereinrichtung (25), die jedes Magnetventil (24) so steuert, dass die Zeit und der Öffnungshub des entsprechenden Einlassventils (7) entsprechend einem oder mehrerer Betriebsparameter des Motors verändert werden; wobei die hydraulische Steuereinrichtung, die die Einlassventile (7) des Motors steuert und die Magnetventile (24), die damit verbunden sind, Teil einer vormontierten Einheit (20) bilden, die an dem Motor-Zylinderkopf (1) angebracht ist; wobei die vormontierte Einheit (20) auch die Lager (11a, 11b) enthält, an denen die Nockenwelle (11) so angebracht ist, dass sie sich drehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Körper (19) der vormontierten Einheit (20) Kanäle bzw. Anschlüsse (19m) ausgebildet sind, die den Lageraufnahmen (11a, 11b) der Nockenwelle (11) Schmiermittel zuführen, dadurch, dass die erwähnten Anschlüsse (19m), die den Lageraufnahmen (11a, 11b) der Nockenwelle (11) Schmiermittel zuführen, von einem durchgehenden Längstunnel (19n) abzweigen, der auch in dem Körper (19) der vormontierten Einheit (20) ausgebildet ist, dadurch, dass der durchgehende Längstunnel (19n) mit dem Schmierkreislauf des Motors über eine Kammer (43) in Verbindung steht, die an der Oberseite mit einem kalibrierten Entlüftungsloch (44) in Verbindung steht, um das Ablassen der in dem Ölstrom enthaltenen Luft an die Außenumgebung zu ermöglichen, und dadurch, dass die Kammer (43), die an der Oberseite mit dem Entlüftungsloch (44) in Verbindung steht, an der Unterseite mit dem Längstunnel (19n) über einen Filter (45) in Verbindung steht.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Lager der Nockenwelle (11) teilweise durch eine Aufnahme (11a), die direkt in dem Körper (19) der vormontierten Einheit (20) ausgebildet ist, und teilweise durch eine Kappe (11b) gebildet wird, die mit Schrauben an dem Körper (19) befestigt ist.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchgehende Längstunnel (19n) mit dem Schmiermittelkreislauf des Motors über ein Rückschlagventil (41) in Verbindung steht.
Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (19) der vormontierten Einheit (20) Hohlräume (46) zum Sammeln des in dem Kreislauf vorhandenen Öls enthält, wobei die Hohlräume jeweils an der Oberseite mit einem kalibrierten Loch (47) zum Ablassender in dem Öl vorhandenen Luft versehen sind.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte vormontierte Einheit (20) an der Oberseite mit einem Deckel (50) verschlossen ist, der einen Umfangs-Basisrand mit einer Umfangsnut (51) zum Anbringen einer Dichtung aufweist, die so ausgeführt ist, dass sie zwischen den Deckel (50) und den Motor-Zylinderkopf eingesetzt wird, wobei der Körper des Deckels darüber hinaus ein Mittelloch aufweist, dass durch einen Umfangsrand mit einer Umfangsnut (52) begrenzt wird, die so ausgeführt ist, dass sie eine weitere ringförmige Dichtung aufnimmt, die die Ölwannenumgebung von dem Bereich der Magnetventile trennt, die über die Mittelöffnung aus dem Deckel (50) austreten, die durch die in der Nut (52) angebrachte Dichtung begrenzt wird, so dass die Spulen der Magnetventile trocken sind.
Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrahtung der Spulen in eine gemeinsame Halterung (60) zum Befestigen der Magnetventile (24) integriert ist, wobei die Halterung mit Schrauben (61) an dem Körper (19) der vormontierten Einheit (20) befestigt ist.