DE10065490A1

DE10065490A1 - Ventiltrieb für Hochgeschwindigkeits-Direkteinspritz-Dieselmotor

Info

Publication number: DE10065490A1
Application number: DE10065490A
Authority: DE
Inventors: Buom-Sik Shin
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2001-08-02
Also published as: KR20010061204A; US20010017118A1; JP2001207810A; US6394053B2

Abstract

Ein Ventilzug für einen kleinen Dieselmotor beinhaltet ein Paar von Nockenwellen, die drehbar an einem Zylinderkopf angebracht sind und sich über ein Oberteil davon hinübererstrecken, ein Paar von Einlass- und Auslassöffnungen auf jeder Nockenwelle für jeden Zylinder, zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen, die an dem Zylinderkopf oberhalb eines Bohrungsmittelpunkts jedes Zylinders und darum herum angeordnet sind, um mit der Zylinderbohrung zu kommunizieren, zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, die in den entsprechenden Öffnungen angeordnet sind, um die Öffnungen selektiv zu öffnen und zu schließen, Unterbrecherhebel, von denen ein Ende mit oberen Enden der entsprechenden Ventile verbunden ist, und Peitscheneinsteller, die mit anderen Enden der entsprechenden Unterbrecherhebel verbunden sind, um eine Peitsche zwischen den Unterbrecherhebel und den Nocken einzustellen, wobei die Einlass- und die Auslassöffnungen abwechselnd zickzackartig angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für einen Dieselmotor und insbesondere einen Ventiltrieb, der zusammen mit einem Zylinderkopfaufbau vom dualen obengesteuerten Nockenwellentyp (DOHC) angeordnet ist, welcher für einen Motor mit kleinen Zylinderbohrungen geeignet ist.

b) Beschreibung des Standes der Technik

Um die Energieeffizienz zu verbessern und um Abgase zu vermindern, werden neuerdings Hochleistungs-Dieselmotoren vom Direkteinspritzertyp in Fahrzeuge eingebaut. Außerdem wird überall auf der Welt Forschung und Entwicklung von kleinen Personenkraftfahrzeugen durchgeführt, die mit Direkteinspritzmotoren mit einer geringen Maschinenverdrängung, unter 1000 cc, ausgestattet sind, um Emissionsbeschränkungen und Vorgaben zum Energiesparen zu erfüllen. Um diese Ziele zu erreichen, sind verschiedene Technologien, wie Kraftstoffverteilung aus gemeinsamer Druckleitung, Turbolader und Zwischenkühlersysteme, bei kleinen Passagier-Kraftfahrzeugen realisiert worden. Fig. 6 zeigt einen Teil eines Zylinderkopfes 112 eines Motors mit einzelner obengesteuerter Nockenwelle (SOHC) mit kleinen Zylinderbohrungen, welcher mit einem Einlass- und einem Auslassventil 114 bzw. 116, einem schräg eingebauten Kraftstoffeinspritzer 118 und einer Zündkerze 120 ausgestattet ist.

Wie oben beschrieben, weist der SOHC-Motor eines Ventiltriebs mit zwei Ventilen pro Zylinder relativ zu dem DOHC-Motor eines Ventiltriebs mit vier Ventilen pro Zylinder Nachteile hinsichtlich Lufteinlass, symmetrischer Verwirbelung, hoher Verbrennungsrate usw. auf.

Obwohl der Zylinderkopf vom DOHC-Typ eine Lösung für diese Probleme sein kann, ist es schwierig, den Ventiltrieb vom DOHC-Typ an einem Motor mit kleinen Zylinderbohrungen anzubringen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist erfolgt, um die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb mit vier Ventilen pro Zylinder zu schaffen, der mit dem Zylinderkopf vom DOHC-Typ zusammen angeordnet ist, welcher geeignet ist, an einem DI-Dieselmotor mit kleinen Zylinderbohrungen angebracht zu werden, um den spezifischen Kraftstoffverbrauch, die Motorleistung und die Emissionsreduzierung zu verbessern.

Um dieses Ziel zu erreichen, weist ein Ventiltrieb für einen kleinen Dieselmotor gemäß der Erfindung ein Paar von Nockenwellen auf, die drehbar an einem Zylinderkopf gelagert sind und sich über dessen Oberseite hinüber erstrecken, ein Paar von Einlass- und Auslassnocken an jeder Nockenwelle für jeden Zylinder, zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen, die an dem Zylinderkopf oberhalb eines Bohrungsmittelpunkts von jedem Zylinder und darum herum ausgeformt sind, um mit der Zylinderbohrung in Kontakt zu stehen, zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, die in den entsprechenden Öffnungen eingebaut sind, um die Öffnungen selektiv zu öffnen und zu schließen, Unterbrecherhebel, deren eines Ende mit den oberen Enden der entsprechenden Ventile verbunden ist, und Spieleinsteller, die an den anderen Enden der entsprechenden Unterbrecherhebel angebracht sind, um ein Spiel zwischen den Unterbrecherhebeln und den Nocken einzustellen, wobei die Einlass- und Auslassöffnungen abwechselnd zickzackartig angeordnet sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, verdeutlichen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu verdeutlichen:

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventiltriebs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Draufsicht des Ventiltriebs nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine parallele Schnittansicht eines Zylinderkopfes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht, welche einen Einlassteil des Zylinderkopfes mit dem Ventiltrieb gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht, die einen Auslassteil des Zylinderkopfes mit dem Ventiltrieb gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 6 ist eine parallele Schnittansicht eines herkömmlichen Zylinderkopfes.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Mit Bezug auf Fig. 1 weist der Ventiltrieb ein Paar von Einlassventilen 14 und 16 und ein Paar von Auslassventilen 18 und 20 auf, die an einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) gelagert sind, ein Paar von Nockenwellen 22 und 24 mit Nocken 38, 40, 42 und 44 zum selektiven Betätigen der Ventile 14, 16, 18 und 20, Unterbrecherhebel 26, 28, 30 und 32, die entsprechend zwischen den Nocken 28, 40, 42 und 44 und einem Ende der Ventile 14, 16, 18 und 20 angeordnet sind, und Spieleinsteller 34a, 34b, 34c und 34d zum Einstellen eines Spielbetrags zwischen den Unterbrecherhebeln 26, 28, 30 und 32 und den entsprechenden Nocken 38, 40, 42 und 44.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Ventilöffnungen zum Aufnehmen der Ventile in verdrehter Ausführung ausgeformt, so dass sie abwechselnd in Längsrichtung der Nockenwellen 22 und 24 angeordnet sind.

Der Ventiltrieb ist auch oberhalb einer Verbrennungskammer 36 angeordnet, so dass die erste Nockenwelle 22 und die zweite Nockenwelle 24 sich parallel über den Zylinderkopf hinüber erstrecken. Die erste Nockenwelle 22 ist mit der ersten Einlassnocke 38 und der ersten Auslassnocke 42 ausgestattet, und die zweite Nockenwelle 24 ist mit der zweiten Einlassnocke 40 und der zweiten Auslassnocke 44 ausgestattet, so dass die Nocken 38, 40, 42 und 44 abwechselnd angeordnet sind, um entsprechende Ventile zu betätigen. Das heißt, die erste Einlassnocke 38 und die zweite Auslassnocke 42 der ersten Nockenwelle 22 sind entsprechend angeordnet, um das erste Einlassventil 14 und das erste Auslassventil 18 zu betätigen, und die zweite Einlassnocke 40 und die zweite Auslassnocke 44 der zweiten Nockenwelle 24 sind entsprechend angeordnet, um das zweite Einlassventil 16 und das zweite Auslassventil 20 zu betätigen.

Das erste Einlassventil 14 und das zweite Auslassventil 20 sind nahe einer Mittellinie C.L. angeordnet, die parallel zu den Nockenwellen 22 und 24 liegt, und das zweite Einlassventil 16 und das erste Auslassventil 18 sind relativ weit von der Mittellinie C.L. angeordnet, so dass das erste Einlassventil 14 und das zweite Auslassventil 20 in einem Winkel θ₁ von der Mittellinie C.L. auf der Achse eines Bohrungsmittelpunkts C des Zylinders liegen, und das zweite Einlassventil 18 und das erste Auslassventil 16 sind in einem Winkel θ₂ von der Mittellinie C.L. auf der Achse eines Bohrungsmittelpunkt C angeordnet. Vorzugsweise liegen die Winkel θ₁ und θ₂ bei 16° und 74°.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Zylinderkopfes, in den der Ventiltrieb eingebaut ist. Der Zylinderkopf ist mit einer ersten Einlassöffnung 46 und einer ersten Auslassöffnung 50 unterhalb der ersten Nockenwelle 22 und einer zweiten Einlassöffnung 48 und einer zweiten Auslassöffnung 52 unterhalb der zweiten Nockenwelle 24 versehen, so dass das erste Einlass- und Auslassventil 14 und 18 entsprechend in der ersten Einlassöffnung 46 und der ersten Auslassöffnung 50 angeordnet sind, und so dass die zweiten Einlass- und Auslassventile 16 und 20 entsprechend in der zweiten Einlassöffnung 48 und der zweiten Auslassöffnung 52 angeordnet sind. In der Mitte des Zylinderkopfes ist ein Brennstoffeinspritzer 54 angeordnet.

Die Arbeitsweise des mit dem wie oben beschrieben aufgebauten Ventiltrieb versehenen Motors wird nun mit Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben.

Fig. 4 zeigt den Einlassteil des Zylinderkopfes mit dem Ventiltrieb. Obere Enden des ersten und zweiten Einlassventils 14 und 16 sind entsprechend mit einem Ende des ersten bzw. zweiten Einlass-Unterbrecherhebels 26 und 28 verbunden, und obere Enden des ersten und zweiten Auslassventils sind entsprechend mit einem Ende des ersten und zweiten Auslassunterbrecherhebels 30 und 32 verbunden. Die Unterbrecherhebel 26, 28, 30 und 32 sind entsprechend mit den Spieleinstellern 34a, 34b, 34c und 34d an ihren anderen Enden verbunden. Die Einlass-Unterbrecherhebel 26 und 28 kontaktieren auch die Einlassnocken 38 bzw. 40, und die Auslassunterbrecherhebel 42 und 44 kontaktieren die Auslassnocken 30 bzw. 32, so dass die Einlass- und Auslassventile 14, 16, 18 und 20 seitlich durch die Nocken 38, 40, 42 und 44 gemäß Drehungen der ersten und zweiten Nockenwelle 22 und 24 betätigt werden. Jedes Ventil wird durch die elastische Kraft einer Rückholfeder in seinen Ausgangszustand zurückversetzt, welche zwischen einem Federsitz, der an einem oberen Endabschnitt des Ventils ausgeformt ist, und dem Zylinderkopf angeordnet ist.

Während der Motor läuft, drehen sich die Nockenwellen 22 und 24 mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt), so dass die Einlass- und Auslassnocken an den Nockenwellen die entsprechenden Unterbrecherhebel drücken, welche die entsprechenden Ventile in einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge betätigen. Als Ergebnis werden die Ventile selektiv geöffnet und geschlossen, um Luft zuzuführen und Abgas abzulassen.

Wie oben beschrieben, sind in dem erfindungsgemäßen, im Zylinderkopf angeordneten Ventiltrieb die Ventilöffnungen in verdrehter Anordnung um die Zylinderbohrung herum angeordnet, was den Einbauraum des Ventiltriebs vermindert, so dass es möglich ist, einen Ventiltriebaufbau vom DOHC-Typ mit vier Ventilen pro Zylinder für einen Motor mit kleiner Zylinderbohrung zu verwenden. Als Ergebnis der Verwendung eines DOHC-Systems in einem Motor mit kleiner Zylinderbohrung werden viele Vorteile hinsichtlich des spezifischen Kraftstoffverbrauchs, der Motorleistung und der Emissionsreduzierung in kleinen Passagierfahrzeugen erhalten.

Während die Erfindung in Verbindung damit beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass es im Gegenteil beabsichtigt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Bereichs der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Ventiltrieb für einen kleinen Dieselmotor mit:
einem Paar von Nockenwellen, die drehbar an einem Zylinderkopf angebracht sind und sich über dessen Oberseite hinüber erstrecken;
einem Paar von Einlass- und Auslassnocken an jeder Nockenwelle für jeden Zylinder;
zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen, die an dem Zylinderkopf oberhalb eines Bohrungsmittelpunkts jedes Zylinders und darum herum ausgeformt sind, um mit der Zylinderbohrung zu kommunizieren;
zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen, die in den entsprechenden Öffnungen angeordnet sind, um die Öffnungen selektiv zu öffnen und zu schließen;
Unterbrecherhebeln, von denen ein Ende mit oberen Enden der entsprechenden Ventile verbunden ist; und
Spieleinstellern, die mit anderen Enden der entsprechenden Unterbrecherhebel verbunden sind, um das Spiel zwischen den Unterbrecherhebeln und den Nocken einzustellen;
wobei die Einlass- und Auslassöffnungen abwechselnd zickzackartig angeordnet sind.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei jedes Paar von Auslass- und Auslassöffnungen an entsprechenden Nockenwellen in der abwechselnden Zickzack-Anordnung der Öffnungsanordnung angebracht sind.

3. Ventilzug nach Anspruch 1, wobei eines der Einlassventile und das diagonal mit dem Einlassventil angeordnete Auslassventil nahe einer Mittellinie angeordnet sind, die einen Bohrungsmittelpunkt des Zylinder parallel zu den beiden Nockenwellen durchläuft, und wobei die anderen Einlass- und Auslassventile nahe der Nockenwellen angeordnet sind.

4. Ventilzug nach Anspruch 3, wobei die Mittelpunkte der Einlass- und Auslassventile, die nahe der Mittellinie liegen, in einem Winkel von 16° bezüglich der Mittellinie parallel zu den Nockenwellen angeordnet sind.

5. Ventilzug nach Anspruch 3, wobei Mittelpunkte der Einlass- und Auslassventile, die nahe der Nockenwellen liegen, sich in einem Winkel von 74° bezüglich der Mittellinie befinden.