EP0918154B1 - Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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EP0918154B1
EP0918154B1 EP98122007A EP98122007A EP0918154B1 EP 0918154 B1 EP0918154 B1 EP 0918154B1 EP 98122007 A EP98122007 A EP 98122007A EP 98122007 A EP98122007 A EP 98122007A EP 0918154 B1 EP0918154 B1 EP 0918154B1
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cylinder head
camshaft
oil
bearing block
bearing
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EP0918154A3 (de
EP0918154A2 (de
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Masahiro c/o Yamaha Hatsudoki K. K. Uchida
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine according to the preamble of independent claim 1.
  • the inner EGR rate is attempted to increase toward greater overlap by controlling the intake valves and the exhaust valves to reduce fuel consumption also to reduce the NOx emissions or by later closing the intake and exhaust valves to reduce the pumping losses and thus to reduce fuel consumption.
  • a camshaft 105 is mounted on a integrally formed on a cylinder head body 101 bearing web 101 a, which with oil paths 136, 137 for the supply of oil (control oil) from a control valve 150 to an adjustable valve timing control device and an oil path 138 for the oil supply (lubricating oil) of the other, the camshaft 105 bearing bearing webs is provided so that the bearing land 101 a wide, and an overhang of the variable valve control device 110 of a cylinder head bolt 109 is large, which leads to the problem that the Engine was getting longer and bigger.
  • the problem is that many time-consuming and costly machining operations are necessary for incorporation of the various complicated oil paths.
  • a hydraulic control device for rotating a camshaft of an internal combustion engine wherein the control device is arranged at one end of the camshaft.
  • a hydraulic body with oil paths for the control device between the control device and the camshaft is arranged, whereby the overall size of the internal combustion engine is increased.
  • a cylinder head of the type mentioned wherein at the end of the camshaft, an adjustable valve timing means is arranged, and a control valve of the variable valve timing means is provided on the bearing block, wherein the bearing block comprises all the control valve enclosing inlet / outlet oil paths.
  • the invention thereby causes each one end of the camshaft to be supported by the bearing block which is separate from the cylinder head, the block being mounted in the cylinder head so as to overlap the attachment member, for example a cap screw, in the cross-section, that the internal combustion engine , in the following also engine, with shorter length can be executed.
  • the attachment member for example a cap screw
  • the bearing block is preferably positioned with two pins in the cylinder head body, wherein the bearing block is attached to the cylinder head body together with a camshaft cap by means of a camshaft cap mounting bolt.
  • the uppermost part of the control valve is exposed protruding beyond the head cover and sealed all around with sealing means, then this allows easy wiring of the control valve from above the cylinder head cover.
  • the cylinder head body 1 according to FIG. 1 per cylinder has openings for two inlet valves and two exhaust valves, wherein in the middle of the area between these intake valve 2 and exhaust valve holes 3 spark plug holes 4 are formed. Furthermore, bearing portions 1 a and 1 b, which support an intake camshaft 5 or exhaust camshaft 6 shown in FIG. 2, are located on the upper side of the cylinder head 1 between the two intake valve bores and the two exhaust valve bores.
  • a bearing block 32 separate from the cylinder head 1 is mounted in such a manner that, viewed in cross section, the cap screw 9 (see FIG. 5), while at the upper side of the bearing block 32, bearing portions 32a, 32b (see Fig. 2 and Fig. 3) are formed to freely rotatably support the respective portions of the intake camshaft 5 and exhaust camshaft 6, respectively.
  • the intake camshaft 5 and the exhaust camshaft 6 are each freely rotatably supported by the bearing portions 32a, 32b formed in the block 32 at the end where they are provided with the variable valve timing controller 10, with their upper half being supported by one on the upper side is mounted by block 32 mounted camshaft cap 33, while the bearing block 32 by pins 34 (see Fig. 3 and 4) is positioned, which in the Holes 8 stuck, which are formed in the respective mounting surfaces 1 c of the cylinder head 1, wherein in FIG.
  • variable valve timing control apparatus 10 The following is an explanation of the internal structure of the variable valve timing control apparatus 10 with reference to FIG. 6.
  • the variable valve timing control apparatus 10 has a boss plate 13 screwed together with a cover 12 by a screw 11 to the end of the intake camshaft 5, a housing 14 rotatable with respect to the guide plate 13 being disposed on the outer circumference of this guide plate 13, and an outer circumference the innermost part of this housing 14 on its inner circumference a chain pinion (helical gear or toothed ring) 14a is integrally formed.
  • a helical gear 15a is formed at one end of the piston member 15; and this helical gear 15a is engaged with the helical gear (sprocket) 14a formed on a part of the inner periphery of the housing 14.
  • the piston member 15a is tensioned by an inserted between this and the guide plate 13 spring 16 to the outside.
  • an oil path 17 formed in the guide plate 13 and the intake camshaft 5 opens, wherein this oil path 17 communicates with an oil groove 32d, 33b formed in the bearing block 32 and the camshaft cap 33, and with an oil path 36 formed in the bearing block 32.
  • an oil path 18 formed of the guide plate 13 and intake camshaft 5 opens, this oil path 18 having an oil groove 5a formed on the outer circumference of the intake camshaft 5 and an oil path 37 (see FIG. Fig. 7) is in communication.
  • an oil path 5b is formed in the axial direction, and its portion corresponding to the journal is provided with a plurality of radially-disposed oil holes 5c.
  • the overlapping on the block 32 bearing journal portion of the intake camshaft 5 is provided at its entire outer periphery with a ⁇ lzu Adjustsnut 5d, at this ⁇ lzu Adjustsnut 38 formed in the bearing block 32 oil path 38 opens, said oil path 38 formed with the equally formed in the bearing block 32 oil passages 39, 40 communicates.
  • a flange portion 5e, 5f formed on the outer circumference of the intake camshaft 5 is received by the end face of the block 32, the bearing block 32 acting as a thrust bearing which receives the thrust force caused by the intake camshaft 5.
  • outlet-side adjustable valve timing 20 thus corresponds to the reference numeral 21, the screw 11, 22, the cover 12, 23, the guide plate 13, 24, the housing 14, 25, the piston member 15, 26, the spring 16, 27, 28 the Oil routes 17,18 and S1, S2 the oil chambers.
  • an oil path 6b is formed in the axial direction, and its portion corresponding to the journal is provided with a plurality of radiatingly arranged oil holes 6c.
  • the overlapping on the bearing block 32 bearing journal portion of the exhaust camshaft 6 is provided at its entire outer periphery with a ⁇ lzu Adjustsnut 6d, at this ⁇ lzu Adjustsnut 6d formed in the bearing block 32 oil path 48 opens, said oil path 48 formed with the equally formed in the bearing block 32 oil passages 39, 40 communicates.
  • a flange portion 6e, 6f formed on the outer circumference of the exhaust camshaft 6 is received by the end face of the bearing block 32, and the bearing block 32 functions as the thrust bearing which receives the thrust force caused by the exhaust camshaft 6.
  • an endless timing chain 41 is placed around the chain sprocket 14a, 24a formed integrally with the housing 14, 24 of the variable valve timing control device 10, 20 and a drive pinion not shown; and when the timing chain 41 is driven by a rotation transmitted from an unillustrated crankshaft sprocket to the drive sprocket, then the intake camshaft 5 and exhaust camshaft 6 are rotated by the rotation of the sprocket 14a, 24a, through which rotation the unillustrated intake valves and exhaust valves be opened and closed the appropriate timing to make the required gas exchange in all cylinders.
  • Control valves 50, 51 are vertically mounted on the bearing block 32 for controlling the oil supply to the inlet and outlet side adjustable valve timings 10, 51, wherein according to FIG. 3, an upper part of the individual control valves 50, 51 formed by a cylinder head cover 42, round Opening 42a project outwardly, being sealed around with a sealant 53. Since now the upper part of the individual control valves 50, 51 protrudes through the cylinder head cover 42 to the outside, can be wired to the control valves 50, 51 leading lines in a simple manner above the cylinder head cover 42.
  • the oil paths 43 are each formed vertically, wherein the oil paths 37 as shown in Fig. 7 with an outlet side of an oil pump 44 are in communication. Furthermore, the cylinder head 1 is provided on its upper side with round openings 1 d, which communicate with all oil passages 43, wherein in all round openings 1 d oil filter 45 are arranged, each oil filter 45 through the oppressive on him bearing block 32 in the round openings 1 d is held.
  • Fig. 8 shows another way of receiving the oil filter 45, wherein according to this figure at the bottom surface of the bearing block 32, a round opening 32 e is formed, wherein the oil filter 45 is received by the cavity, which from this round opening 32 e and the side formed of the cylinder head 1 round opening 1 d is formed, wherein the oil filter 45 can also be held by the pressing on him bearing block 32 in position.
  • the oil path 40 communicating with the round hole 1 d and the oil path 43 is formed in the vertical direction, and this oil path 40 communicates with the oil path 39 communicating with the two control valves 50, 51 in that, of the control valves 50, 51, the oil paths 36, 37 and the oil passages 46, 47 extend obliquely respectively toward the journal section 32, 32b.
  • the oil paths 38, 48 branch off from the oil path 39 in order to lead oil (lubricating oil) to the bearing journals 32 a, 32 b of the block 32.
  • Fig. 7, 52 is an oil path (return path), which returns the oil in the oil pan, not shown.
  • variable valve timing control device 10,20 The following is a functional explanation of the variable valve timing control device 10,20.
  • the oil pump 44 When the engine is started, however, the oil pump 44 is driven as shown in FIG. 7 of a part of its driving force, so that the standing at the outlet of the oil pump 44 under defined pressure oil through the formed in the cylinder head 1 oil path 42 and the oil filter 45 and the formed in the bearing block 32 oil path 40 into the oil path 39, a part of which from the oil passages 38, 48 of the oil grooves 5d, 6d of the intake-side and exhaust-side camshaft 5, 6 through the oil paths 5b, 6b of the intake-side and exhaust-side camshaft 5, 6 flows, wherein it lubricates the bearing journal area of the inlet and outlet side camshaft 5, 6 from the radially shaped oil holes 5c, 6c. The remainder of the oil flowing through the oil path 39 in the block 32 is directed into the control valves 50, 51.
  • control valves 50, 51 The function of the control valves 50, 51 is controlled by an unillustrated electronic engine control unit (ECU) corresponding to an operating condition of the internal combustion engine, so that by switching the supply of oil to the variable valve timing devices 10, 20, the oil to the oil chamber S1 and S2, respectively Valve timing 10, 20 supplied and so the timing for the opening / closing of the intake / exhaust valves is advanced or retarded.
  • ECU electronic engine control unit
  • the oil from the oil passages 36, 46 the Oil chambers S1 of the variable valve timings 10, 20 is supplied, or when it is supplied from the oil passages 37, 47 the oil chambers S2 of the variable valve timings 10, 20, then slides in the variable valve timings 10, 20, the piston member 15, 25 in the axial direction the guide plate 15a, 25a, so that the housing of the engaged in engagement with the helical gear 15a, 25a of this piston member 15, 25 helical gear (toothed ring) 14 a, 24 a relative to the guide plate 13, 23 and the intake / exhaust camshaft 5, 6 turns.
  • variable valve timing 10 20 as the housing 14, 24 rotates relative to the intake / exhaust camshafts 5, 6, the relative position of the cams on the intake / exhaust camshaft and the opening / closing timing of the cam changes Inlet / exhaust valves are advanced / retarded so that in the various operating ranges, increased intake valve overlap with exhaust valves intensifies internal EGR thereby reducing fuel consumption and NOx emission, or retarding the intake and exhaust valves depending on the operating range Compression stroke incurred pumping losses and thus the fuel consumption can be reduced.
  • bearing block 32 is positioned with two pins 34 in the cylinder head 1, wherein the block 32 together with the camshaft cap 33 by means of Camshaft cap screw 35 is screwed to the cylinder head 1, so that the bearing block 32 can be mounted exactly in the cylinder head body 1, without this would entail a significant increase in the number of parts.
  • control valves 50, 51 are mounted, and the oil paths 36-40, 46-48 including these control valves 50, 51 are formed in a block shape in the block 32, so that these oil paths 36-40, 46-48 are made simpler can be and accordingly reduce the number of operations for the processing of the cylinder head 1 and thus Häzeit- and cost.
  • the oil filters 45 are mounted in the cylinder head 1, which are held in position by the bearing block 32, so that a rational arrangement of these oil filters 45 is possible and the number of machining operations for the cylinder head 1 can be reduced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
  • Nach dem Stand der Technik versucht man, beispielsweise bei Viertaktmotoren, mit einer jeweils am Ende der Ansaugnockenwelle und der Auslassnockenwelle angebrachten, verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung die innere AGR-Rate durch Steuerung der Ansaugventile und der Auslassventile in Richtung einer größeren Überlappung zu erhöhen um damit den Kraftstoffverbrauch wie auch den NOx-Ausstoß zu verringern oder durch späteres Schließen der Ansaug- und Auslassventile die Pumpverluste zu verringern und damit den Kraftstoffverbrauch zu verringern.
  • Nach dem Stand der Technik in Fig. 9 ist eine Nockenwelle 105 auf einem einstückig an einem Zylinderkopfgrundkörper 101 angeformten Lagersteg 101 a gelagert, welcher mit Ölwegen 136, 137 für die Zufuhr von Öl (Steueröl) von einem Steuerventil 150 zu einer verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung sowie mit einem Ölweg 138 für die Ölversorgung (Schmieröl) der anderen, die Nockenwelle 105 lagernden Lagerstege versehen ist, so dass der Lagersteg 101 a breit, und ein Überhang der verstellbaren Ventilsteuervorrichtung 110 von einer Zylinderkopfschraube 109 groß ist, was zu dem Problem führt, dass der Motor insgesamt länger und größer wurde.
  • Ferner besteht beim einstückigen Zylinderkopf nach dem Stand der Technik das Problem, dass für die Einarbeitung der verschiedenen, komplizierten Ölwege viele zeit- und kostenintensive Bearbeitungsvorgänge nötig sind.
  • Aus der DE 39 43 727 A ist ein Zylinderkopf der eingangs genannten Art bekannt.
  • Des weiteren ist aus der DE 41 35 377 A1 eine hydraulische Steuereinrichtung zum Verdrehen einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Steuereinrichtung an einem Ende der Nockenwelle angeordnet ist. Hierbei ist ein Hydraulikkörper mit Ölwegen für die Steuereinrichtung zwischen der Steuereinrichtung und der Nockenwelle angeordnet ist, wodurch die Gesamtgröße der Brennkraftmaschine erhöht ist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine kürzere und damit kleinere Auslegung der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.
  • Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art, wobei am Ende der Nockenwelle eine verstellbare Ventilzeitsteuereinrichtung angeordnet ist, und ein Steuerventil der verstellbaren Ventilzeitsteuereinrichtung an dem Lagerblock vorgesehen ist, wobei der Lagerblock alle das Steuerventil einschließenden Einlass-/Auslassölwege aufweist.
  • Die Erfindung bewirkt dadurch, dass jeweils ein Ende der Nockenwelle von dem in dem getrennt zum Zylinderkopf bestehenden Lagerblock gelagert wird, wobei der Block so im Zylinderkopf montiert ist, dass er im Querschnitt gesehen das Befestigungsorgan, zum Beispiel eine Kopfschraube, überlappt, dass die Verbrennungskraftmaschine, im folgenden auch Motor, mit kürzerer Baulänge ausgeführt werden kann.
  • Durch die Anordnung alle das Steuerventil einschließenden Ölwege in dem Lagerblock wird die Ausbildung der Ölwege erleichtert und die Anzahl der Arbeitsgänge zur Bearbeitung des Zylinderkopfes vermindert, so dass Arbeits- und Zeitaufwand eingespart werden kann.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerblock mit vorzugsweise zwei Stiften in dem Zylinderkopfgrundkörper positioniert, wobei der Lagerblock gemeinsam mit einer Nockenwellenkappe mittels eines Nockenwellenkappenbefestigungsbolzens an dem Zylinderkopfgrundkörper angebracht ist. Hierdurch läßt sich der Lagerblock genau im Zylinderkopf montieren, ohne dass dies einen größeren Anstieg der Teilezahl nach sich ziehen würde.
  • Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der oberste Teil des Steuenrentils über den Kopfdeckel hinausragend freiliegt und rundherum mit Dichtmittel abgedichtet ist, dann ermöglicht das die einfache Verdrahtung des Steuerventils von oberhalb des Zylinderkopfdeckels aus.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1
    eine Detaildarstellung des Querschnitts eines Zylinderkopfes für einen Motor,
    Fig. 2
    eine Querschnittsdarstellung der am Ende des Zylinderkopfes sitzenden verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung,
    Fig. 3
    eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie A-A aus Fig. 2
    Fig. 4
    eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie B-B aus Fig. 2,
    Fig. 5
    einen seitlichen Querschnitt einer verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung,
    Fig. 6
    eine Querschnittsdarstellung zur Verdeutlichung des inneren Aufbaues der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung,
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung des Ölzufuhrsystems für die verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung,
    Fig. 8
    eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Möglichkeit zur Anordnung der Ölfilter, und
    Fig. 9
    eine Querschnittsdarstellung des Bereichs der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung eines Motorzylinderkopfes nach dem Stand der Technik.
  • Bei der Verbrennungskraftmaschine, von der die Erfindung ausgeht, handelt es sich um einen mehrzylindrigen Viertaktmotor, dessen Zylinderkopfgrundkörper 1 gemäß Fig. 1 pro Zylinder über Öffnungen für jeweils zwei Einlassventile und zwei Auslassventile verfügt, wobei in der Mitte des Bereiches zwischen diesen Ansaugventilbohrungen 2 und Auslassventilbohrungen 3 Zündkerzenbohrungen 4 ausgebildet sind. Des weiteren befinden sich an der Oberseite des Zylinderkopfes 1 jeweils zwischen den beiden Einlassventilbohrungen und den beiden Auslassventilbohrungen Lagerabschnitte 1 a und 1 b, welche eine in Fig. 2 dargestellte Einlassnockenwelle 5 beziehungsweise Auslassnockenwelle 6 lagern. In den im Zylinderkopf 1 ausgebildeten Einlassventilbohrungen 2 und Auslassventilbohrungen 3 sitzen die nicht abgebildeten Einlassventile respektive Auslassventile, während in den Kerzenbohrungen 4 die nicht abgebildeten Zündkerzen so eingeschraubt sind, dass ihre Elektroden in den im Zylinderkopf ausgebildeten, nicht dargestellten Brennraum jedes Zylinders hineinragen.
  • Hierbei hat der das Ausführungsbeispiel verkörpernde Motor wie in Fig. 2 dargestellt, jeweils an einem Ende der Einlassnockenwelle 5 beziehungsweise der Auslassnockenwelle 6 eine verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung 10 resp. 20; durch diese verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung 10 resp. 20 wird die Zeitsteuerung des Öffnens/Schließens der nicht dargestellten Einlass- resp. Auslassventile auf optimale Weise dem Betriebszustand des Motors entsprechend angepaßt bzw. geregelt.
  • Wie Fig. 1 zeigt, ist der Zylinderkopf rechts und links (in der Figur oben und unten) an der Oberseite des Stirnteiles an derjenigen Seite, wo die verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung 10, 20 montiert wird, mit zwei planen Montageflächen 1 c versehen, wobei jede Montagefläche 1 c mit zwei Innengewinden 7 und Stiftbohrungen 8 versehen ist. Des weiteren befinden sich links und rechts (an der Einlaß- und Auslaßseite) in der Nähe der Stirnseite des Zylinderkopfgrundkörpers 1 die Schraubenlöcher 31, durch welche die in Fig. 5 dargestellten Befestigungsorgane, hier Kopfschrauben 9 durchgesteckt werden, wobei der Zylinderkopf 1 mittels der durch diese Schraubenlöcher 31 gesteckten Kopfschrauben 9 und etlicher, durch andere Schraubenlöcher gesteckter Kopfschrauben (nicht abgebildet) an die Oberseite des nicht dargestellten Zylinderblocks montiert wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiele ist gemäß der Darstellung in den Figuren 2 bis 5 an der im Zylinderkopf ausgebildeten Montagefläche 1 c ein getrennt vom Zylinderkopf 1 bestehender Lagerblock 32 auf eine solche Weise montiert, dass er, im Querschnitt gesehen, die Kopfschraube 9 (vgl. Fig. 5) überlappt, während an der Oberseite des Lagerblocks 32 Lagerabschnitte 32a, 32b (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) ausgeformt sind, um die betreffenden Abschnitte der Einlassnockenwelle 5 bzw. Auslassnockenwelle 6 frei drehbar zu lagern.
  • Wie erwähnt sind Einlassnockenwelle 5 und Auslassnockenwelle 6 jeweils an demjenigen Ende, an dem sie mit der verstellbaren Ventilzeitsteuerung 10, 20 versehen sind, durch die, im Block 32 ausgeformten Lagerabschnitte 32a, 32b frei drehbar gelagert, wobei ihre obere Hälfte durch eine auf der Oberseite von Block 32 montierte Nockenwellenkappe 33 gelagert ist, während der Lagerblock 32 durch Stifte 34 (vgl. Fig. 3 und 4) positioniert wird, welche in den Bohrungen 8 stecken, welche in den jeweiligen Montageflächen 1 c von Zylinderkopf 1 ausgebildet sind, wobei gemäß Fig. 4 mittels durch die Nockenwellenkappe 33 und den Lagerblock 32 jeweils durchstoßenden Schraubenlöcher 33a, 32c gehenden Nockenwellenkappenschrauben 35, welche in das in der Montagefläche 1 c des Zylinderkopfes 1 ausgebildete Innengewinde 7 eingeschraubt wird, der Lagerblock 32 gemeinsam mit der Nockenwellenkappe 33 mit dem Zylinderkopf 1 verschraubt wird.
  • Es folgt eine Erläuterung des inneren Aufbaues der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung 10 anhand von Fig. 6.
  • Die verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung 10 hat eine zusammen mit einer Abdeckung 12 mittels einer Schraube 11 an das Ende der Einlassnockenwelle 5 angeschraubte Führungsplatte (Boss-Member) 13, wobei am Außenumfang dieser Führungsplatte 13 ein gegenüber der Führungsplatte 13 drehbares Gehäuse 14 angeordnet ist, und am Außenumfang des innersten Teiles dieses Gehäuses 14 an seinem Innenumfang ein Kettenritzel (Schrägzahnrad bzw. Zahnring) 14a einstückig ausgeformt ist.
  • In dem Gehäuse 14 befindet sich ein gegenüber der Führungsplatte 13 frei gleitend eingekeiltes Kolbenglied 15, wobei der im Gehäuse 14 ausgeformte Raum durch das Kolbenglied 15 in Ölkammern S1 und S2 eingeteilt wird. Weiterhin ist am einen Ende des Kolbengliedes 15 ein Schrägzahnrad 15a ausgebildet; und dieses Schrägzahnrad 15a steht mit dem an einem Teil des Innenumfanges des Gehäuses 14 ausgebildetem Schrägzahnrad (Zahnring bzw. Kettenritzel) 14a im Eingriff. Das Kolbenglied 15a wird von einer zwischen diesem und der Führungsplatte 13 eingelegten Feder 16 nach außen gespannt.
  • An der einen der beiden im Gehäuse 14 der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung 10 ausgebildeten Ölkammern S1 öffnet sich ein in der Führungsplatte 13 und der Einlassnockenwelle 5 ausgebildeter Ölweg 17, wobei dieser Ölweg 17 mit einer in dem Lagerblock 32 und der Nockenwellenkappe 33 ausgebildeten Ölnut 32d, 33b und mit einem im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölweg 36 in Verbindung steht.
  • Ferner öffnet sich an der anderen, im Gehäuse 14 ausgebildeten Ölkammer S2 ein der Führungsplatte 13 und Einlassnockenwelle 5 ausgebildeten Ölweg 18, wobei dieser Ölweg 18 mit einer am Außenumfang von der Einlassnockenwelle 5 ausgebildeten Ölnut 5a und einem im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölweg 37 (vgl. Fig. 7) in Verbindung steht.
  • Andererseits ist in der Einlassnockenwelle 5 ein Ölweg 5b in axialer Richtung ausgebildet, wobei sein zum Lagerzapfen gehöriger Bereich mit einer Mehrzahl von strahlenförmig angeordneten Ölbohrungen 5c versehen ist. Der auf dem Block 32 lagernde Lagerzapfenbereich der Einlassnockenwelle 5 ist an seinem gesamten Außenumfang mit einer Ölzuführungsnut 5d versehen, wobei sich an dieser Ölzuführungsnut 38 ein im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölweg 38 öffnet, wobei dieser Ölweg 38 mit den gleichermaßen im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölwegen 39, 40 in Verbindung steht. Ein am Außenumfang der Einlassnockenwelle 5 ausgebildeten Flanschbereich 5e, 5f wird von der Stirnseite des Blockes 32 aufgenommen, wobei der Lagerblock 32 als ein Schublager fungiert, das die von der Einlassnockenwelle 5 bewirkte Schubkraft aufnimmt.
  • Obige Erläuterungen betrafen zwar den Aufbau der einlaßseitigen verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung 10, doch ist gemäß Fig. 2 die auslaßseitige verstellbare Ventilzeitsteuervorrichtung 20 auf die gleiche Weise aufgebaut. Bei der in Fig. 2 dargestellten, auslaßseitigen verstellbaren Ventilzeitsteuerung 20 entspricht also das Bezugszeichen 21 die Schraube 11, 22 die Abdeckung 12, 23 die Führungsplatte 13 , 24 das Gehäuse 14 , 25 das Kolbenglied 15, 26 die Feder 16, 27, 28 die Ölwege 17,18 und S1, S2 die Ölkammern.
  • Andererseits ist gemäß Fig. 2 in der Auslassnockenwelle 6 ein Ölweg 6b in axialer Richtung ausgebildet, wobei sein zum Lagerzapfen gehöriger Bereich mit einer Mehrzahl von strahlenförmig angeordneten Ölbohrungen 6c versehen ist. Der auf dem Lagerblock 32 lagernde Lagerzapfenbereich der Auslassnockenwelle 6 ist an seinem gesamten Außenumfang mit einer Ölzuführungsnut 6d versehen, wobei sich an dieser Ölzuführungsnut 6d ein im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölweg 48 öffnet, wobei dieser Ölweg 48 mit den gleichermaßen im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölwegen 39, 40 in Verbindung steht. Ein am Außenumfang der Auslassnockenwelle 6 ausgebildeten Flanschbereich 6e, 6f wird von der Stirnseite des Lagerblockes 32 aufgenommen, wobei der Lagerblock 32 als das Schublager fungiert, das die von der Auslassnockenwelle 6 bewirkte Schubkraft aufnimmt.
  • Wie Fig. 2 zeigt, ist um die einstückig mit dem Gehäuse 14, 24 der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung 10, 20 ausgebildeten Kettenritzel 14a, 24a und einem nicht abgebildeten Antriebsritzel eine endlose Steuerkette 41 gelegt; und wenn die Steuerkette 41 durch eine von einem nicht abgebildeten Kurbelwellenritzel auf das Antriebsritzel übertragene Drehung angetrieben wird, dann werden Einlassnockenwelle 5 und Auslassnockenwelle 6 durch die Drehung des Kettenritzels 14a, 24a in Drehung versetzt, wobei durch diese Drehung die nicht abgebildeten Einlassventile und Auslassventile mit der geeigneten Zeitsteuerung geöffnet und geschlossen werden, um in allen Zylindern den benötigten Gaswechsel vorzunehmen.
  • Es folgt eine Erläuterung der Ölzufuhr zu den verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtungen 10, 20 anhand der Figuren 3 und 7.
  • An den Lagerblock 32 sind zur Steuerung der Ölzufuhr zu den einlaß- bzw. auslaßseitigen verstellbaren Ventilzeitsteuerungen 10, 20 Steuerventile 50, 51 senkrecht montiert, wobei gemäß Fig. 3 ein Oberteil der einzelnen Steuerventile 50, 51 durch eine im Zylinderkopfdeckel 42 ausgebildete, runde Öffnung 42a nach außen auskragen, wobei sie rundherum mit einem Dichtmittel 53 abgedichtet sind. Da nun das Oberteil der einzelnen Steuerventile 50, 51 durch den Zylinderkopfdeckel 42 nach außen ragt, können zu den Steuerventilen 50, 51 führenden Leitungen auf einfache Weise oberhalb des Zylinderkopfdeckels 42 verdrahtet werden.
  • Am einlaßseitigen wie am auslaßseitigen Ende vom Zylinderkopf 1 sind die Ölwege 43 jeweils senkrecht ausgebildet, wobei die Ölwege 37 wie in Fig. 7 dargestellt mit einer Auslaßseite einer Ölpumpe 44 in Verbindung stehen. Des Weiteren ist der Zylinderkopf 1 an seiner Oberseite mit runden Öffnungen 1 d versehen, welche mit allen Ölwegen 43 in Verbindung stehen, wobei in allen runden Öffnungen 1 d Ölfilter 45 angeordnet sind, wobei jeder Ölfilter 45 durch den auf ihn drückenden Lagerblock 32 in der runden Öffnungen 1 d festgehalten wird.
  • Fig. 8 stellt eine andere Art, den Ölfilter 45 aufzunehmen dar, wobei gemäß dieser Figur an der Bodenfläche des Lagerblockes 32 eine runde Öffnung 32e ausgebildet ist, wobei der Ölfilter 45 von dem Hohlraum aufgenommen wird, welcher von dieser runden Öffnung 32e und der seitens des Zylinderkopfes 1 ausgebildeten runden Öffnung 1 d gebildet wird, wobei der Ölfilter 45 auch von dem auf ihn drückenden Lagerblock 32 in Position gehalten werden kann.
  • Ferner ist in dem Lagerblock 32 der mit der runden Öffnung 1 d sowie mit dem Ölweg 43 in Verbindung stehende Ölweg 40 in senkrechter Richtung ausgebildet, wobei dieser Ölweg 40 mit dem seinerseits mit den beiden Steuerventilen 50, 51 in Verbindung stehendem Ölweg 39 in Verbindung steht, wobei von den Steuerventilen 50, 51 die Ölwege 36, 37 und die Ölwege 46, 47 jeweils in Richtung auf den Lagerzapfenbereich 32, 32b schräg hinausführen. Ferner zweigen aus dem Ölweg 39 die Ölwege 38, 48 ab, um Öl (Schmieröl) zu den Lagerzapfen 32a, 32b des Blockes 32 zu führen. In Fig. 7 ist 52 ein Ölweg (Rückweg), der das Öl in die nicht dargestellte Ölwanne zurückleitet.
  • Es folgt eine Funktionserklärung der verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtung 10,20.
  • Wenn der Motor gestartet ist, und von einem Teil seiner Antriebskraft die einlaßseitige und die auslaßseitige Nockenwelle in Drehung versetzt wird, dann werden die Einlass- und Auslassventile mit einer geeigneten Zeitsteuerung geöffnet und geschlossen, damit in allen Zylindern der benötigte Gaswechsel erfolgt.
  • Wenn der Motor gestartet ist, wird jedoch gemäß Fig. 7 von einem Teil seiner Antriebskraft auch die Ölpumpe 44 angetrieben, so dass das am Ausgang der Ölpumpe 44 unter definiertem Druck stehende Öl durch den im Zylinderkopf 1 ausgebildeten Ölweg 42 und den Ölfilter 45 sowie den im Lagerblock 32 ausgebildeten Ölweg 40 in den Ölweg 39 fließt, wobei ein Teil davon von den Ölwegen 38, 48 von den Ölnuten 5d, 6d der einlaßseitigen bzw auslaßseitigen Nockenwelle 5, 6 durch die Ölwege 5b, 6b der einlaßseitigen bzw. auslaßseitigen Nockenwelle 5, 6 fließt, wobei es aus den strahlenförmig ausgebildeten Ölbohrungen 5c, 6c spritzend den Lagerzapfenbereich von einlaß- und auslaßseitiger Nockenwelle 5, 6 schmiert. Der Rest von dem durch den Ölweg 39 im Block 32 strömendem Öl wird in die Steuerventile 50, 51 geleitet.
  • Die Funktion der Steuerventile 50, 51 wird von einer nicht abgebildeten elektronischen Motorsteuereinheit (ECU) einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors entsprechend gesteuert, so dass durch Umschaltung der Zufuhr von Öl zu den verstellbaren Ventilzeitsteuervorrichtungen 10, 20 das Öl zu der Ölkammer S1 bzw. S2 der verstellbare Ventilzeitsteuerung 10, 20 zugeführt und so die Zeitsteuerung für das Öffnen/Schließen der Einlass-/Auslassventile frühverstellt oder spätverstellt wird.
  • Wenn nun also von den Steuerventilen das Öl aus den Ölwegen 36, 46 den Ölkammern S1 der verstellbaren Ventilzeitsteuerungen 10, 20 zugeführt wird, oder wenn es aus den Ölwegen 37, 47 den Ölkammern S2 der verstellbaren Ventilzeitsteuerungen 10, 20 zugeführt wird, dann gleitet in den verstellbaren Ventilzeitsteuerungen 10, 20 das Kolbenglied 15, 25 in axialer Richtung an der Führungsplatte 15a, 25a entlang, so dass das Gehäuse des sich im Eingriff mit dem Schrägzahnrad 15a, 25a dieses Kolbengliedes 15, 25 befindlichen Schrägzahnrades (Zahnring) 14 a, 24a sich relativ zur Führungsplatte 13, 23 sowie zur Einlass-/Auslassnockenwelle 5, 6 dreht. Wenn sich nun in der verstellbare Ventilzeitsteuerung 10, 20 das Gehäuse 14, 24 relativ zur Einlass-/Auslassnockenwelle 5, 6 dreht, dann verändert sich die relative Position der Nocken auf der Einlass-/Auslassnockenwelle, und die Zeitsteuerung für das Öffnen/Schließen der Einlass-/Auslassventile wird frühverstellt/spätverstellt, so dass in den verschiedenen Betriebsbereichen durch vergrößertes Überlappen der Einlassventile mit den Auslassventilen die innere AGR verstärkt und dadurch Kraftstoffverbrauch und NOx-Emission verringert werden, oder je nach Betriebsbereich durch Spätverstellung der Einlass- und Auslassventile die im Verdichtungstakt anfallenden Pumpverluste und damit der Kraftstoffverbrauch verringert werden.
  • Bei der Verkörperung des Ausführungsbeispiels wird jeweils ein Ende der Einlass-/Auslassnockenwelle 5, 6 von dem in dem getrennt zum Zylinderkopf 1 bestehenden Lagerblock 32 ausgebildeten Lagerzapfenbereich 32a, 32b gelagert, wobei gemäß Fig. 5 aufgrund dessen, dass dieser Block 32 so im Zylinderkopf 1 montiert ist, dass er im Querschnitt gesehen über die Kopfschraube 9 überlappt, gemäß Fig. 5 die Größe eines Überhanges L der verstellbare Ventilzeitsteuerung 10, 20 von der Kopfschraube 9 um genau den Betrag dieser Überlappung verkleinert werden kann, so dass der Verbrennungsmotor mit verringerter Gesamtlänge kleiner konstruiert werden kann.
  • Ferner wird der Lagerblock 32 mit zwei Stiften 34 im Zylinderkopf 1 positioniert, wobei der Block 32 gemeinsam mit Nockenwellenkappe 33 vermittels der Nockenwellenkappenschraube 35 an den Zylinderkopf 1 angeschraubt ist, so dass sich der Lagerblock 32 genau in den Zylinderkopfgrundkörper 1 montieren läßt, ohne dass dies ein erhebliches Anwachsen der Teilezahl nach sich ziehen würde.
  • Ferner sind am Lagerblock 32 die Steuerventile 50, 51 montiert, wobei die diese Steuerventile 50, 51 einschließenden Ölwege 36-40, 46-48 in gesammelter Form im Block 32 ausgebildet sind, so dass diese Ölwege 36-40, 46-48 einfacher ausgebildet werden können und sich entsprechend die Anzahl der Arbeitsgänge für die Bearbeitung des Zylinderkopfes 1 und damit Arbeitszeit- und Kostenaufwand verringern.
  • Ferner sind bei der Verkörperung des Ausführungsbeispieles die Ölfilter 45 im Zylinderkopf 1 angebracht, die durch den Lagerblock 32 in Position gehalten werden, so dass eine rationelle Anordnung dieser Ölfilter 45 möglich ist und die Anzahl der Bearbeitungsgänge für den Zylinderkopf 1 verringert werden kann.

Claims (5)

  1. Zylinderkopf für eine Verbrennungsmaschine, aufweisend:
    - einen Zylinderkopfgrundkörper (1);
    - eine Nockenwelle (5,6);
    - ein Befestigungsorgan (9) zum Befestigen des Zylinderkopfgrundkörpers (1) mit einem Zylinderblock, und
    - eine Nockemnrellen-Lagerung, bestehend aus einer Nockenwellenkappe (33), die ein oberes Teil der Lagerung darstellt, und einem Lagerblock (32), der ein unteres Teil der Lagerung darstellt, wobei der Lagerblock (32) getrennt zu dem Zylinderkopfgrundkörper (1) ausgebildet ist, an dem Zylinderkopfgrundkörper (1) angebracht ist und im angebrachten Zustand, im Querschnitt gesehen, das Befestigungsorgan (9) überlappt,
    dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Nockenwelle (5,6) eine verstellbare Ventilzeitsteuereinrichtung (10,20) angeordnet ist, und ein Steuerventil (50,51) der verstellbaren Ventilzeitsteuereinrichtung (10,20) an dem Lagerblock (32) vorgesehen ist, wobei der Lagerblock (32) alle das Steuerventil (50,51) einschließenden Ölwege (36-40,46-48) aufweist.
  2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerblock (32) mit vorzugsweise zwei Stiften (34) in dem Zylinderkopfgrundkörper (1) positioniert ist, wobei der Lagerblock (32) gemeinsam mit der Nockenwellenkappe (33) mittels eines Nockenwellenkappenbefestigungsbolzens (35) an dem Zylinderkopfgrundkörper (1) angebracht ist.
  3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Teil des Steuerventils (50,51) durch einen Zylinderkopfdeckel (42) hinausragt und rundherum mit Dichtmittel abgedichtet ist.
  4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Ölweg (43), der in dem Zylinderkopfgrundkörper (1) ausgebildet ist, ein Ölfilter (45) vorgesehen ist, und der Ölfilter durch den auf ihn drückenden Lagerblock (32) in Position gehalten ist.
  5. Zyliriderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, dass die verstellbare Ventilzeitsteuereinrichtung; (10,20) mit dem Steuerventil (50,51) jeweils an einer Einlassnockenwelle (5) und einer Auslassnockenwelle (6) vorgesehen ist.
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