EP2906805B1

EP2906805B1 - Zylinderkopfeinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine sowie verbrennungskraftmaschine mit einer solchen zylinderkopfeinrichtung

Info

Publication number: EP2906805B1
Application number: EP13771392.1A
Authority: EP
Inventors: Jochen HÄFNER; Cecile Jecker
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: US10087879B2; WO2014056578A1; JP2015532385A; DE102012020030A1; JP6097400B2; CN104718368A; CN104718368B; EP2906805A1; US20150260122A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Zylinderkopfeinrichtung.
Derartige Zylinderkopfeinrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Zylinderkopfeinrichtung umfasst einen Zylinderkopf, welcher wenigstens einen auf einer Einlassseite des Zylinderkopfes angeordneten, ersten Aufnahmebereich für wenigstens eine am Zylinderkopf zu lagernder, erste Nockenwelle aufweist. Der Zylinderkopf weist ferner wenigstens einen auf einer der Einlassseite abgewandten Auslassseite des Zylinderkopfes angeordneten, zweiten Aufnahmebereich für wenigstens eine am Zylinderkopf zu lagernde, zweite Nockenwelle auf. Die Nockenwellen dienen dabei zum Betätigen von Gaswechselventilen, welche das Ein- und Ausströmen von Gas in und aus korrespondierenden Brennräumen, insbesondere Zylindern, der Verbrennungskraftmaschine steuern.
Die Zylinder sind beispielsweise durch ein Kurbelgehäuse der als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine gebildet, wobei der Zylinderkopf mit dem Kurbelgehäuse verbindbar bzw. verbunden ist.
Eine solche Zylinderkopfeinrichtung ist beispielsweise der DE 10 2009 020 100 A1 als bekannt zu entnehmen. Ihr Zylinderkopf weist eine Dichtfläche auf, über die der Zylinderkopf mit einer Zylinderkopfhaube verbindbar ist. Ferner weist der Zylinderkopf jeweilige Dichtflanschflächen auf, über welche ein Abgasmodul und ein Ansaugmodul mit dem Zylinderkopf verbindbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Dichtfläche in die jeweilige Dichtflanschfläche integriert ist.
Es hat sich gezeigt, dass bei herkömmlichen Zylinderkopfeinrichtungen die Versorgung von wenigstens einem Element mit Schmiermittel nur sehr aufwändig realisierbar ist. Zum Führen des Schmiermittels, insbesondere Schmieröls, zum entsprechenden, mit dem Schmiermittel zu versorgenden Element können aufwändige Leitungsführungen sowie eine Vielzahl von Leitungselementen vorgesehen sein, woraus ein hoher Bauraumbedarf, ein hohes Gewicht sowie hohe Kosten der Zylinderkopfeinrichtung resultieren.
Bei einem solchen, mit Schmiermittel zu versorgenden Element kann es sich beispielsweise um eine Lagerstelle handeln, an der eine der Nockenwellen gelagert ist. Ebenso kann es sich bei dem Element um eine Phasenverstelleinrichtung handeln, mittels welcher eine Phasenverstellung wenigstens einer der Nockenwellen relativ zu einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine durchführbar ist.
Eine solche Phasenverstelleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2008 031 976 A1 bekannt. Die Phasenverstelleinrichtung kann als hydraulisch betätigbare Phasenverstelleinrichtung ausgebildet sein, welche mit dem Schmiermittel als Hydraulikflüssigkeit versorgbar und dadurch betätigbar ist. Die Versorgung einer solchen Phasenverstelleinrichtung mit Schmiermittel hat sich als besonders aufwändig erwiesen. Auch die DE 697 07 213 T2 offenbart eine solche Phasenverstelleinrichtung, welche nur sehr aufwändig mit Schmiermittel als Hydraulikflüssigkeit zu versorgen ist.
Weiterhin ist aus der DE 10 2011 109 676 A1 ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer im Zylinderkopf angebrachten Aktuatoreinheit bekannt. Der Zylinderkopf weist Einlasskanäle und Auslasskanäle auf. Die Einlasskanäle münden an einer Einlassflanschfläche und die Auslasskanäle münden an einer Auslassflanschfläche. Die Auslasssowie Einlassflanschtläche sind so zu einander geneigt, dass ihre Schnittgerade oberhalb des Zylinderkopfes liegt und der Zylinderkopf somit einen im Wesentlichen dreiecksför migen Querschnift aufweist. Die zumindest einen Aktuator umfassende Aktuatoreinheit ist in einem ölraum des Zylinderkopfes vorgesehen. Der Aktuator steuert und/oder regelt die Betätigungseinheit für die Gaswechselventile.
Bei einem mit Schmiermittel zu versorgenden Element der Zylinderkopfeinrichtung kann es sich auch um wenigstens ein Ventilspielausgleichselement handeln, mittels welchem ein Ventilspiel zumindest eines der Gaswechselventile ausgleichbar ist. Auch die Versorgung eines solchen Ventilspielausgleichselements mit dem Schmiermittel als Hydraulikflüssigkeit zum Betätigen des Ventilspielausgleichselements ist herkömmlicherweise sehr aufwändig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zylinderkopfeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Zylinderkopfeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen eine besonders einfache Versorgung wenigstens eines Elements der Zylinderkopfeinrichtung mit Schmiermittel realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Zylinderkopfeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Zylinderkopfeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Zylinderkopfeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welcher wenigstens ein Element auf besonders einfache Weise mit Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, versorgbar ist, ist erfindungsgemäß wenigstens eine zumindest bereichsweise zwischen den Aufnahmebereichen angeordnete Zwischenwandung des Zylinderkopfes vorgesehen, mittels welcher die Aufnahmebereiche zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, wobei in der Zwischenwandung zumindest ein Leitungselement verläuft, über welches wenigstens ein Element der Zylinderkopfeinrichtung mit Schmiermittel versorgbar ist.
Über das in der Zwischenwandung verlaufende Leitungselement kann das Schmiermittel mit einer nur sehr geringen Leitungslänge, mit einer nur sehr geringen Teileanzahl und somit besonders kosten- und gewichtsgünstig zum mit dem Schmiermittel zu versorgenden Element geführt werden. Insbesondere ist es möglich, auf besonders einfache Weise Schmiermittel von diesem Leitungselement abzuzweigen und beispielsweise zu einem auf Seiten des ersten Aufnahmeraums angeordneten, ersten, mit Schmiermittel zu versorgenden Element der Zylinderkopfeinrichtung sowie zu wenigstens einem auf Seiten des zweiten Aufnahmebereichs angeordneten, zweiten und mit Schmiermittel zu versorgenden Element der Zylinderkopfeinrichtung zu führen.
Das Leitungselement in der Zwischenwandung kann somit einen zentralen Verteilungskanal darstellen, über welchen das wenigstens eine Element auf einfache Weise mit Schmiermittel zu versorgen ist. Ferner ist es möglich, das Leitungselement selbst auf besonders einfache Weise mit Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, zu versorgen. Dazu ist das Leitungselement beispielsweise mit einem Schmiermittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, so dass das Schmiermittel in das Leitungselement auf einfache Weise einströmen kann.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein separat von dem Zylinderkopf ausgebildetes Übergabeelement mit zumindest einem mit dem Leitungselement fluidisch verbundenen Kanal vorgesehen, über welchen das Schmiermittel dem Element zuführbar ist. Mittels des Übergabeelements kann somit auf kosten- und bauraumgünstige Weise Schmiermittel aus dem Leitungselement abgezweigt und zu dem Element geführt, d.h. an das Element übergeben werden. Hierdurch ist auch eine besonders bedarfsgerechte Versorgung des Elements bzw. von mehreren, mit Schmiermittel zu versorgenden Elementen der Zylinderkopfeinrichtung möglich, da das Schmiermittel aus dem Leitungselement an zumindest im Wesentlichen beliebigen Stellen des Leitungselements uns somit bedarfsgerecht abzweigbar und dem Element zuführbar ist. Dadurch ist es auch möglich, das Element mit einer nur sehr geringen Leitungslänge mit dem Schmiermittel zu versorgen. Dadurch können der Herstellungsaufwand sowie die Kosten der Zylinderkopfeinrichtung gering gehalten werden.
Das Leitungselement in der Zwischenwandung ist beispielsweise durch wenigstens eine Bohrung und/oder bei einem Gießen des Zylinderkopfes mittels wenigstens eines Kernelements hergestellt. Das Leitungselement kann jedoch auch auf andere Weise hergestellt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Übergabeelement eine der Nockenwellen, welche am Zylinderkopf gelagert ist, zumindest bereichsweise umgibt, wobei der Kanal des Übergabeelements fluidisch mit wenigstens einem in der Nockenwelle verlaufenden, zweiten Kanal fluidisch verbunden ist, und wobei über den zweiten Kanal das Schmiermittel dem Element zuführbar ist. Hierdurch ist eine besonders bauraumgünstige Führung des Schmiermittels realisierbar. Ferner kann das Schmiermittel auf besonders einfache Weise in radialer Richtung der Nockenwelle dieser bzw. ihrem zweiten Kanal zugeführt werden. Eine solche radiale Zuführung des Schmiermittels hält den axialen Bauraumbedarf der Zylinderkopfeinrichtung gering, da eine aufwändige, axiale Zuführung des Schmiermittels vermieden werden kann.
Darüber hinaus kann durch diese Zuführung des Schmiermittels zur Nockenwelle und in ihren zweiten Kanal die Notwendigkeit eines Gleitlagers der Nockenwelle, um der Nockenwelle das Schmiermittel über das Gleitlager in radialer Richtung zuzuführen, vermieden werden. In der Folge ist es möglich, die Nockenwelle mittels einer Wälzlagerung am Zylinderkopf und dadurch besonders reibungsarm zu lagern. Dadurch kann die Reibleistung der Zylinderkopfeinrichtung und somit der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch und somit mit geringen CO₂-Emissionen betreibbar ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das mit dem Schmiermittel zu versorgende Element als eine mittels des Schmiermittels und somit hydraulisch betätigbare Phasenverstelleinrichtung ausgebildet, mittels welcher zum Einstellen von Steuerzeiten von Gaswechselventilen eine Phasenverstellung wenigstens einer der Nockenwellen bewirkbar ist. Herkömmlicherweise ist die Versorgung einer solchen Phasenverstelleinrichtung mit Schmiermittel besonders aufwändig, komplex und kostenintensiv. Bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfeinrichtung kann nun die Versorgung der Phasenverstelleinrichtung besonders einfach und bauraumgünstig erfolgen.
Dabei ist es möglich, über das in der Zwischenwandung verlaufende Leitungselement der Phasenverstelleinrichtung das Schmiermittel von innen, d.h. von einem Bereich in Querrichtung der Zylinderkopfeinrichtung zwischen den Aufnahmebereichen und nicht von außen zuzuführen, so dass Leitungslängen zum Führen des Schmiermittels besonders gering gehalten werden können. Dadurch ist ein besonders geringer Herstellungs- und Montageaufwand der Zylinderkopfeinrichtung realisierbar.
Um Leitungslängen zum Führen des Schmiermittels zur Phasenverstelleinrichtung besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Phasenverstelleinrichtung über den zweiten Kanal der Nockenwelle mit dem Schmiermittel versorgbar ist, mittels welchem die Phasenverstelleinrichtung betätigbar ist.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das mit dem Schmiermittel zu versorgende Element als mittels des Schmiermittels und somit hydraulisch betätigbares Ventilspielausgleichselement zum Ausgleichen eines Ventilspiels wenigstens eines Gaswechselventils ausgebildet. Herkömmlicherweise ist auch die Versorgung eines solchen Ventilspielausgleichselements nur sehr aufwändig mit hohen Leitungslängen realisierbar. Diese Problematik kann bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfeinrichtung aufgrund der Versorgung des Ventilspielausgleichselements über das in der Zwischenwandung verlaufende Leitungselement vermieden werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher das Leitungselement zumindest in einem Teilbereich als Steigleitung ausgebildet ist, welche einen ersten Leitungsbereich und einen sich an den ersten Leitungsbereich anschließenden und fluidisch mit dem ersten Leitungsbereich verbundenen, zweiten Leitungsbereich aufweist. Der erste Leitungsbereich erstreckt sich dabei bezogen auf eine Strömungsrichtung des Schmiermittels durch die Steigleitung (Leitungselement) in Hochrichtung der Zylinderkopfeinrichtung von unten nach oben. Ferner mündet der erste Leitungsbereich in den zweiten Leitungsbereich. Der zweite Leitungsbereich erstreckt sich bezogen auf die Strömungsrichtung des Schmiermittels in Hochrichtung des Zylinderkopfes von oben nach unten. Durch diese Ausgestaltung des Leitungselements als Steigleitung ist eine besonders vorteilhafte Entlüftung des die Steigleitung durchströmenden Schmiermittels möglich. Das die Steigleitung durchströmende Schmiermittel strömt zunächst im ersten Leitungsbereich nach oben, strömt dann in den zweiten Leitungsbereich über und im zweiten Leitungsbereich wieder nach unten. Beim Überströmen vom ersten in den zweiten Leitungsbereich kann sich im Schmiermittel etwaig befindende Luft in einem oberen Bereich der Steigleitung sammeln, aus dem Schmiermittel entweichen und beispielsweise abgeführt werden.
In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zweigt von dem zweiten Leitungsbereich wenigstens ein dritter Leitungsbereich des Leitungselements ab, über welches dem Ventilspielausgleichselement das Schmiermittel zuführbar ist. Da dem dritten Leitungsbereich das Schmiermittel über den zweiten Leitungsbereich zugeführt wird, kann der zweite Leitungsbereich insbesondere bei einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine als Sammelvolumen wirken, in dem sich ein Schmiermittelvorhaltevolumen sammelt. Aus dem als Sammelvolumen wirkenden, zweiten Leitungsbereich kann dann beim Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine Schmiermittel in den dritten Leitungsbereich und weiter zum Ventilspielausgleichselement nachfließen, so dass das Ventilspielausgleichselement nicht von Schmiermittel leerlaufen kann.
Ein besonders großes Sammelvolumen für Schmiermittel ist durch den zweiten Leitungsbereich bereitgestellt, wenn der dritte Leitungsbereich in einem Endbereich des zweiten Leitungsbereichs angeordnet ist. Somit kann der in Hochrichtung der Zylinderkopfeinrichtung und der Verbrennungskraftmaschine oberhalb des dritten Leitungsbereichs angeordnete Teil des zweiten Leitungsbereichs als das Sammelvolumen verwendet werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Leitungsbereich in den dritten Leitungsbereich mündet. Dadurch kann ein besonders großes Schmiermittelvorhaltevolumen realisiert werden.
Zur Erfindung gehört auch eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfeinrichtung. Infolge der Versorgbarkeit des wenigstens einen Elements der Zylinderkopfeinrichtung mit Schmiermittel über das in der Zwischenwandung verlaufende Leitungselement kann die Anzahl an Versorgungsleitungen in der Zylinderkopfeinrichtung und/oder in einem Steuergehäusedeckel der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden. Dadurch sind ein besonders geringer Bauraumbedarf, ein besonders geringes Gewicht sowie geringe Kosten der Verbrennungskraftmaschine realisierbar. Ferner können Schmiermittelübergabestellen zum Steuergehäusedeckel sowie Schmiermittelversorgungsbohrungen und Schmiermittelübergabeeinrichtungen entfallen, was dem geringen Bauraumbedarf sowie den geringen Kosten zugutekommt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1: ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Zylinderkopfes einer Zylinderkopfeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit zwei gegenüberliegenden Aufnahmebereichen für eine jeweilige Nockenwelle, wobei die Aufnahmebereiche durch eine Zwischenwandung voneinander getrennt sind, und wobei in der Zwischenwandung ein Leitungselement verläuft, über welches mehrere Elemente der Zylinderkopfeinrichtung mit Schmiermittel versorgbar sind;
Fig. 2: ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Zylinderkopfes;
Fig. 3: ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht des Zylinderkopfes;
Fig. 4: ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Zylinderkopfeinrichtung; und
Fig. 5: ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Zylinderkopfeinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 10 einer im Ganzen mit 12 bezeichneten Zylinderkopfeinrichtung für eine als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ein in Fig. 1 nicht erkennbares Zylinderkurbelgehäuse mit einer Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern, in welchem bei einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Dabei ist der Zylinderkopf 10 mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbindbar bzw. verbunden.
Der Zylinderkopf 10 weist eine Einlassseite 14 auf, welche auch als Saugseite oder Ansaugseite bezeichnet wird. Auf der Einlassseite 14 sind Einlasskanäle des Zylinderkopfes 10 vorgesehen, über welche ein Gas, beispielsweise Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, in die Zylinder einströmen kann. Dazu sind die Einlasskanäle fluidisch mit den Zylindern verbunden.
Auf der Einlassseite 14 ist auch ein erster Aufnahmebereich 16 für eine erste Nockenwelle in Form einer Einlassnockenwelle 18 vorgesehen. Die Einlassnockenwelle 18 ist dabei im ersten Aufnahmebereich 16 angeordnet und über im ersten Aufnahmebereich 16 vorgesehene und in Fig. 1 nicht erkennbare Lagerstellen am Zylinderkopf 10 um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf drehbar gelagert. Die Drehachse verläuft dabei in durch einen Richtungspfeil 20 angedeuteter Längsrichtung der Zylinderkopfeinrichtung 12, wobei die Längsrichtung der Zylinderkopfeinrichtung 12 mit der Längsrichtung des Kurbelgehäuses sowie der gesamten Verbrennungskraftmaschine korrespondiert. Mit einem Richtungspfeil 22 ist auch eine Hochrichtung der Zylinderkopfeinrichtung 12 und der Verbrennungskraftmaschine insgesamt angedeutet. Ferner deutet ein Richtungspfeil 24 die Querrichtung der Zylinderkopfeinrichtung 12 und der Verbrennungskraftmaschine an.
Der Zylinderkopf 10 weist auch eine der Einlassseite 14 abgewandte Auslassseite 26 auf, welche üblicherweise auch als Abgasseite bezeichnet wird und der Einlassseite 14 gegenüberliegt. Auf der Auslassseite 26 sind jeweilige Auslasskanäle des Zylinderkopfes 10 vorgesehen, welche fluidisch mit den Zylindern verbunden sind und über welche beim gefeuerten Betrieb entstehendes Abgas aus den Zylindern ausströmen kann. Auf der Auslassseite 26 ist ferner ein zweiter Aufnahmebereich 28 für eine zweite Nockenwelle in Form einer Auslassnockenwelle 30 vorgesehen. Dabei ist die Auslassnockenwelle 30 im zweiten Aufnahmebereich 28 angeordnet und an im zweiten Aufnahmebereich 28 vorgesehenen, in Fig. 1 nicht erkennbaren Lagerstellen am Zylinderkopf 10 um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf 10 drehbar gelagert. Auch diese Drehachse verläuft in Längsrichtung des Zylinderkopfes 10.
Die Einlassnockenwelle 18 dient zum Betätigen von Gaswechselventilen in Form von Einlassventilen, welche das Einströmen des Gases über die Einlasskanäle in die Zylinder steuern. Dementsprechend dient die Auslassnockenwelle 30 zum Steuern von Gaswechselventilen in Form von Auslassventilen, welche das Ausströmen des Abgases aus den Zylindern steuern. Die Einlassnockenwelle 18 und die Auslassnockenwelle 30, welche im Folgenden zusammenfassend als Nockenwellen bezeichnet werden, werden über einen Antrieb, beispielsweise über einen Riemen- oder Kettentrieb, von einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben.
In Querrichtung des Zylinderkopfes 10 ist zumindest bereichsweise zwischen den Aufnahmebereichen 16, 28 eine Zwischenwandung in Form eines Mittensteges 32 des Zylinderkopfes 10 angeordnet, welcher - bezogen auf die Querrichtung des Zylinderkopfes 10 - zumindest im Wesentlichen in der Mitte des Zylinderkopfes 10 angeordnet ist. Durch den Mittensteg 32 sind die Aufnahmebereiche 16, 28 bezogen auf die Längsrichtung zumindest bereichsweise, insbesondere fluidisch, voneinander getrennt.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, verläuft dabei in dem Mittensteg 32 (Zwischenwandung) zumindest ein Leitungselement 34, welches mit einem mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, durchströmbaren Schmiermittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. Dadurch kann das Leitungselement 34 von dem Schmiermittel durchströmt werden. Über das Leitungselement 34 ist dabei eine Mehrzahl von Elementen der Zylinderkopfeinrichtung 12 mit Schmiermittel versorgbar.
Wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, ist das Leitungselement 34 zumindest in einem Teilbereich als Steigleitung 36 ausgebildet und weist einen ersten Leitungsbereich 38 sowie sich an den ersten Leitungsbereich 38 anschließenden und fluidisch mit dem ersten Leitungsbereich 38 verbundenen, zweiten Leitungsbereich 40 auf. Dabei mündet der erste Leitungsbereich 38 in den zweiten Leitungsbereich 40. Mit anderen Worten schließt sich der zweite Leitungsbereich 40 unmittelbar an den ersten Leitungsbereich 38 an.
Der erste Leitungsbereich 38 verläuft dabei bezogen auf eine Strömungsrichtung des Schmiermittels durch die Steigleitung 36 in Hochrichtung (Richtungspfeil 32) des Zylinderkopfes 10 von unten nach oben, so dass dadurch das Schmiermittel mittels des ersten Leitungsbereichs 36 von unten nach oben geführt wird.
Dementsprechend erstreckt sich der zweite Leitungsbereich 40 bezogen auf die Strömungsrichtung des Schmiermittels durch die Steigleitung 36 in Hochrichtung des Zylinderkopfes 10 von oben nach unten, so dass das Schmiermittel mittels des zweiten Leitungsbereichs 40 von oben nach unten geführt wird.
Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, verläuft dabei der erste Leitungsbereich 38 schräg zur Hochrichtung und schließt mit dieser einen spitzen Winkel ein, während der zweite Leitungsbereich 40 zumindest im Wesentlichen in Hochrichtung verläuft. Durch diese Ausgestaltung der Steigleitung 36 mit den Leitungsbereichen 38, 40 ist eine Art umgedrehter Siphon-Effekt realisierbar, wodurch das Schmiermittel von sich etwaig in dem Schmiermittel befindender Luft entlüftet werden kann.
Das Schmiermittel strömt in einem in Hochrichtung oberen, insbesondere obersten, Bereich 42 vom ersten Leitungsbereich 38 zum zweiten Leitungsbereich 40 über, so dass die sich etwaig im Schmiermittel befindende Luft im Bereich 42 nach oben strömt und aus dem Schmiermittel ausströmen kann.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass dem im Mittensteg 32 verlaufenden Leitungselement 34 das Schmiermittel über eine weitere Steigleitung 45 zugeführt wird, welche das Schmiermittel in Hochrichtung von unten nach oben zum Leitungselement 34 führt.
Aus Fig. 2 bis 4 sind auch Übergabeelemente 44, 46 der Zylinderkopfeinrichtung 12 erkennbar. Die Übergabeelemente 44, 46 sind dabei separat vom Zylinderkopf 10 ausgebildet und weisen - wie insbesondere aus Fig. 2 und 4 erkennbar ist - einen jeweiligen, ersten Kanal 48 auf, welcher fluidisch mit dem Leitungselement 34 verbunden ist. Dadurch kann das Schmiermittel aus dem Leitungselement 34 in den ersten Kanal 48 überströmen. Um einen unerwünschten Austritt des Schmiermittels zwischen dem Zylinderkopf 10 und den Übergabeelementen 44, 46 hindurch zu vermeiden, sind die Übergabeelemente 44, 46 mittels eines jeweiligen Dichtungselements 50 gegen den Zylinderkopf 10 abgedichtet.
Die Übergabeelemente 44, 46 umgeben die jeweiligen Nockenwellen außenumfangsseitig in Umfangsrichtung vollständig. Mit anderen Worten weisen die Übergabeelemente 44, 46 eine jeweilige Durchgangsöffnung auf, welche von der jeweiligen Nockenwelle durchdrungen ist. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, weisen dabei die Nockenwellen einen jeweiligen, zweiten Kanal 52 auf, welcher über jeweilige Durchgangsöffnungen 54 der entsprechenden Nockenwelle fluidisch mit dem ersten Kanal 48 der Übergabeelemente 44, 46 verbunden ist. Dadurch kann das Schmiermittel vom ersten Kanal 48 über die Durchgangsöffnungen 54 in den zweiten Kanal 52 über- und den zweiten Kanal 52 durchströmen.
In Fig. 4 ist als eines der mit dem Schmiermittel versorgbaren Elemente eine Phasenverstelleinrichtung 56 erkennbar, wobei die Phasenverstelleinrichtung 56 mittels des Schmiermittels betätigbar ist. Mittels der Phasenverstelleinrichtung sind dabei Steuerzeiten der der entsprechenden Nockenwelle zugeordneten Gaswechselventile einstellbar, in dem eine Phasenverstellung der entsprechenden Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle durchführbar ist.
Das den zweiten Kanal 52 durchströmende Schmiermittel kann der Phasenverstelleinrichtung 56 über weitere Durchgangsöffnungen 58 der entsprechenden Nockenwelle (Einlassnockenwelle 18 und/oder Auslassnockenwelle 30) zugeführt werden und dadurch betätigt werden. Die Phasenverstelleinrichtung 56 ist somit über das Leitungselement 34 von innerhalb der Aufnahmebereiche 16, 28, d.h. in Querrichtung von einem Bereich zwischen den Aufnahmebereichen 16, 28 und somit besonders einfach, bauraum- und kostengünstig mit dem Schmiermittel versorgbar. Ferner kann das Schmiermittel der Phasenverstelleinrichtung 56 mit einer nur sehr geringen Leitungslänge zugeführt werden.
Darüber hinaus kann der Phasenverstelleinrichtung 56 das Schmiermittel in radialer Richtung der Nockenwelle und nicht etwa in axialer Richtung zugeführt werden. Dies hält den axialen Bauraumbedarf der Zylinderkopfeinrichtung 12 besonders gering. Des Weiteren ist zur Realisierung dieser radialen Zuführung des Schmiermittels zur Phasenverstelleinrichtung 56 sowie zur radialen Zuführung des Schmiermittels zur entsprechenden Nockenwelle ein Gleitlager zum Lagern der entsprechenden Nockenwelle am Zylinderkopf 10 nicht vonnöten. Mit anderen Worten kann die radiale Zuführung des Schmiermittels zur Nockenwelle sowie zur Phasenverstelleinrichtung 56 in radialer Richtung auch ohne Gleitlager realisiert werden. Dadurch ist es möglich, die Nockenwellen mittels einer Wälzlagerung besonders reibungsarm am Zylinderkopf 10 zu lagern.
In Fig. 4 ist dabei ein Wälzlager 60 der Wälzlagerung erkennbar, welches vorliegend als Kugellager ausgebildet ist und über welche die entsprechende Nockenwelle (Einlassnockenwelle 18 und/oder Auslassnockenwelle 30) wälzgelagert ist.
Gemäß Fig. 4 ist lediglich eine der Nockenwellen mit der Phasenverstelleinrichtung 56 versehen, so dass das Leitungselement 34 in Richtung der anderen Nockenwelle mittels eines Stopfens 62 fluidisch verschlossen ist. Dadurch kann vermieden werden, dass das Schmiermittel in Richtung der anderen Nockenwelle aus dem Leitungselement 34 austritt.
Als weitere, mit dem Schmiermittel versorgbare Elemente der Zylinderkopfeinrichtung 12 sind in Fig. 2 und 5 nur ausschnittsweise erkennbare, jeweilige Ventilspielausgleichselemente 64 vorgesehen, mittels welchen ein jeweiliges, etwaiges Ventilspiel der jeweiligen Gaswechselventile ausgleichbar ist. Diese Ventilspielausgleichselemente 64 sind mittels des Schmiermittels und somit hydraulisch betätigbar. Über das Leitungselement 34 kann auch den Ventilspielausgleichselementen 64 das Schmiermittel auf besonders einfache Weise zugeführt werden. Wie in Zusammenschau von Fig. 2 und 5 erkennbar ist, zweigt von dem zweiten Leitungsbereich 40 ein dritter Leitungsbereich 66 des Leitungselements ab, wobei sich der dritte Leitungsbereich 66 zumindest im Wesentlichen in Querrichtung erstreckt.
Vom dritten Leitungsbereich 66 zweigen wiederum jeweilige Leitungen 68, 70 ab, welche sich zumindest im Wesentlichen in Längsrichtung erstrecken. Über die Leitung 68 wird das Schmiermittel zu den Ventilspielausgleichselementen 64 auf der Auslassseite 26 geleitet, während über die Leitung 70 das Schmiermittel zu den Ventilspielausgleichselementen 64 auf der Einlassseite 14 geleitet werden. Die Leitungen 68, 70 können somit über nur einen Kanal in Form des dritten Leitungsbereichs 66, welcher beispielsweise als Drosselbohrung ausgebildet ist, an die Schmiermittelversorgung angebunden werden und somit auf besonders einfache Weise mit einer nur sehr geringen Leitungslänge mit Schmiermittel versorgt werden. Da der dritte Leitungsbereich 66 beispielsweise durch eine Bohrung gebildet ist, ist diese zu einer Seite hin mit einem Stopfen 72 fluidisch versperrt, so dass ein unerwünschter Schmiermittelaustritt vermieden werden kann.
Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, ist der dritte Leitungsbereich 66 in einem Endbereich 74 des zweiten Leitungsbereichs 40 angeordnet. Vorliegend mündet der zweite Leitungsbereich 40 in den dritten Leitungsbereich 66, wobei der dritte Leitungsbereich 66 in Hochrichtung an einer tiefsten Stelle des zweiten Leitungsbereichs 40 angeordnet ist.
Dadurch kann ein in Hochrichtung oberhalb des dritten Leitungsbereichs 66 angeordneter Teil 76 des zweiten Leitungsbereichs 40 als Sammelvolumen für das Schmiermittel genutzt werden. Wird die aktivierte Verbrennungskraftmaschine deaktiviert, so dass das Schmiermittel nicht mehr gefördert wird, so kann aus dem Sammelvolumen Schmiermittel zu den Leitungen 68, 70 und über diese zu den Ventilspielausgleichselementen 64 nachlaufen, so dass ein Leerlaufen der Ventilspielausgleichselemente 64 von Schmiermittel vermieden werden kann.
Bei einem mit Schmiermittel zu versorgenden Element der Zylinderkopfeinrichtung 12 kann es sich auch um wenigstens eine Schmierstelle handeln, welche mit dem Schmiermittel beispielsweise zu schmieren ist. Insbesondere kann es sich dabei um wenigstens eine Lagerstelle handeln, an welcher die Einlassnockenwelle 18 oder die Auslassnockenwelle 30 am Zylinderkopf 10 gelagert ist. Auch eine solche Schmierstelle bzw. Lagerstelle ist über das in dem Mittensteg 32 verlaufende Leitungselement 34 auf besonders einfache Weise mit dem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl versorgbar.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, weist der Zylinderkopf 10 eine erste Dichtflanschfläche 78 auf, welche auf der Einlassseite 14 angeordnet ist und über welche der Zylinderkopf 10 mit einem Ansaugelement in Form eines Ansaugmoduls verbindbar ist. Das Ansaugmodul ist in seinem mit dem Zylinderkopf 10 verbundenen Zustand fluidisch mit den Einlasskanälen verbunden, so dass über das Ansaugmodul in die Einlasskanäle von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft in die jeweiligen Zylinder einströmen kann.
Der Zylinderkopf 10 weist ferner wenigstens eine zweite Dichtflanschfläche 80 auf, welche auf der Auslassseite 26 angeordnet ist und über welche der Zylinderkopf 10 mit einem Abgaselement in Form eines Abgasmoduls, beispielsweise in Form eines Abgaskrümmers, verbindbar ist. Das Abgaselement ist in seinem mit dem Zylinderkopf 10 verbundenen Zustand mit den Auslasskanälen fluidisch verbunden, so dass das Abgas aus dem Zylinder und über die Auslasskanäle in das Abgaselement einströmen und mittels des Abgaselements von der Verbrennungskraftmaschine weggeführt werden kann.
In die jeweilige Dichtflanschfläche 78, 80 ist nun eine Dichtfläche zum Verbinden des Zylinderkopfes 10 mit einem Zylinderkopfhaubenelement integriert. Dies bedeutet, dass das Zylinderkopfhaubenelement beispielsweise in Form einer Zylinderkopfhaube in das Ansaugelement und/oder in das Abgaselement integriert werden kann. Mit anderen Worten können dadurch das Abgaselement und/oder das Ansaugelement die Funktion der Zylinderkopfhaube übernehmen. Somit kann eine separate Zylinderkopfhaube entfallen.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, erstrecken sich die Dichtflanschflächen 78, 80 schräg zur Hochrichtung des Zylinderkopfes 10 und verlaufen in Hochrichtung von unten nach oben aufeinander zu. Durch diese Ausgestaltung der Dichtflanschflächen 78, 80 ist eine besonders einfache Montage des Ansaugelements und des Abgaselements geschaffen. Zudem weist der Zylinderkopf 10 dadurch in seiner Vorderansicht zumindest im Wesentlichen die Form des griechischen Großbuchstabens Delta (Δ) auf, weswegen der Zylinderkopf 10 auch als Delta-Zylinderkopf bezeichnet wird.

Bezugszeichenliste

10: Zylinderkopf
12: Zylinderkopfeinrichtung
14: Einlassseite
16: erster Aufnahmebereich
18: Einlassnockenwelle
20: Richtungspfeil
22: Richtungspfeil
24: Richtungspfeil
26: Auslassseite
28: zweiter Aufnahmebereich
30: Auslassnockenwelle
32: Mittensteg
34: Leitungselement
36: Steigleitung
38: erster Leitungsbereich
40: zweiter Leitungsbereich
42: Bereich
44: Übergabeelement
45: weitere Steigleitung
46: Übergabeelement
48: erster Kanal
50: Dichtungselement
52: zweiter Kanal
54: Durchgangsöffnung
56: Phasenverstelleinrichtung
58: Durchgangsöffnung
60: Wälzlagerelement
62: Stopfen
64: Ventilspielausgleichselement
66: dritter Leitungsbereich
68: Leitung
70: Leitung
72: Stopfen
74: Ende
76: Teil
78: Dichtflanschfläche
80: Dichtflanschfläche

Claims

Zylinderkopfeinrichtung (12) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Zylinderkopf (10) mit wenigstens einem auf einer Einlassseite (14) des Zylinderkopfes (10) angeordneten, ersten Aufnahmebereich (16) für wenigstens eine am Zylinderkopf (10) zu lagernde, erste Nockenwelle (18), und mit wenigstens einem auf einer der Einlassseite (14) abgewandten Auslassseite (26) des Zylinderkopfes (10) angeordneten, zweiten Aufnahmebereich (28) für wenigstens eine am Zylinderkopf (10) zu lagernde, zweite Nockenwelle (30), wobei die Aufnahmebereiche (16, 28) mittels wenigstens einer zumindest bereichsweise zwischen den Aufnahmebereichen (16, 28) angeordneten Zwischenwandung (32) des Zylinderkopfes (10) zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind, und in der Zwischenwandung (32) zumindest ein Leitungselement (34) verläuft, über welche wenigstens ein Element (56, 64) der Zylinderkopfeinrichtung (12) mit Schmiermittel versorgbar ist
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein separat von dem Zylinderkopf (10) ausgebildetes Übergabeelement (44, 46) mit zumindest einem mit dem Leitungselement (34) fluidisch verbundenen Kanal (48) vorgesehen ist, über welchen das Schmiermittel dem Element (56, 64) zuführbar ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übergabeelement (44, 46) eine der Nockenwellen (18, 30), welche am Zylinderkopf (10) gelagert ist, zumindest bereichsweise umgibt, wobei der Kanal (48) des Übergabeelements (44, 46) fluidisch mit wenigstens einem in der Nockenwelle (18, 30) verlaufenden, zweiten Kanal (52) fluidisch verbunden ist, über welchen das Schmiermittel dem Element (56, 64) zuführbar ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mit dem Schmiermittel zu versorgende Element (56, 64) als eine mittels des Schmiermittels betätigbare Phasenverstelleinrichtung (56) ausgebildet ist, mittels welcher zum Einstellen von Steuerzeiten von Gaswechselventilen eine Phasenverstellung wenigstens einer der Nockenwellen (18, 30) bewirkbar ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach den Ansprüchen 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Phasenverstelleinrichtung (56) über den zweiten Kanal (52) der Nockenwelle (18, 30) mit dem Schmiermittel versorgbar ist, mittels welchem die Phasenverstelleinrichtung (56) betätigbar ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mit dem Schmiermittel zu versorgende Element (56, 64) als hydraulisch betätigbares Ventilspielausgleichselement (64) zum Ausgleichen eines Ventilspiels wenigstens eines Gaswechselventils ausgebildet ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitungselement (34) zumindest in einem Teilbereich als Steigleitung (36) ausgebildet ist, welche einen ersten Leitungsbereich (38), welcher sich bezogen auf eine Strömungsrichtung des Schmiermittels durch die Steigleitung (36) in Hochrichtung (22) der Zylinderkopfeinrichtung (12) von unten nach oben erstreckt, und einen sich an den ersten Leitungsbereich (38) anschließenden und fluidisch mit dem ersten Leitungsbereich (38) verbundenen, zweiten Leitungsbereich (40) aufweist, in welchen der erste Leitungsbereich (38) mündet und welcher sich bezogen auf die Strömungsrichtung des Schmiermittels in Hochrichtung (22) der Zylinderkopfeinrichtung (12) von oben nach unten erstreckt.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
von dem zweiten Leitungsbereich (38) wenigstens ein dritter Leitungsbereich (66) des Leitungselements (34) abzweigt, über welchen dem Ventilspielausgleichselement (64) das Schmiermittel zuführbar ist.
Zylinderkopfeinrichtung (12) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der dritte Leitungsbereich (66) in einem Endbereich (74) des zweiten Leitungsbereichs (40) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit einer Zylinderkopfeinrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.