DE102011118668A1

DE102011118668A1 - Motorbaugruppe mit Verbrennungskammern mit unterschiedlichen Öffnungsanordnungen

Info

Publication number: DE102011118668A1
Application number: DE102011118668A
Authority: DE
Inventors: Alan W. Hayman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20120125282A1; US9752531B2; CN102477918A

Abstract

Eine Motorbaugruppe kann einen Motorblock, einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben und einen Zylinderkopf umfassen. Der erste Kolben kann in einer ersten Zylinderbohrung angeordnet sein, und der zweite Kolben kann in einer zweiten Zylinderbohrung angeordnet sein. Der Zylinderkopf kann mit dem Motorblock gekoppelt sein und mit der ersten Zylinderbohrung sowie mit dem ersten Kolben zusammenwirken, um eine erste Verbrennungskammer zu definieren, und er kann mit der zweiten Zylinderbohrung und mit dem zweiten Kolben zusammenwirken, um eine zweite Verbrennungskammer zu definieren. Der Zylinderkopf kann eine erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definieren, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht, und er kann eine zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definieren, die mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht. Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung kann eine größere Gesamtanzahl von Öffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung aufweisen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motoröffnungsanordnungen.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Einlassöffnungen leiten eine Luftströmung zu der Verbrennungskammer. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgase. Auslassöffnungen transportieren die Abgase aus der Verbrennungskammer.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Motorbaugruppe kann einen Motorblock, einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben und einen Zylinderkopf umfassen. Der Motorblock kann eine erste und eine zweite Zylinderbohrung definieren. Der erste Kolben kann in der ersten Zylinderbohrung angeordnet sein, und der zweite Kolben kann in der zweiten Zylinderbohrung angeordnet sein. Der Zylinderkopf kann mit dem Zylinderblock gekoppelt sein und mit der ersten Zylinderbohrung sowie mit dem ersten Kolben zusammenwirken, um eine erste Verbrennungskammer zu definieren, und er kann mit der zweiten Zylinderbohrung und mit dem zweiten Kolben zusammenwirken, um eine zweite Verbrennungskammer zu definieren. Der Zylinderkopf kann eine erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definieren, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht, und er kann eine zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definieren, die mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht. Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung kann eine größere Gesamtanzahl von Öffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung aufweisen.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist eine Schnittansicht einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine zusätzliche Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1; und
3 ist eine schematische Darstellung der in 1 und 2 gezeigten Motorbaugruppe.
Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken.
Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Eine Motorbaugruppe 10 ist in 1–3 dargestellt und kann eine Motorstruktur 12, eine Kurbelwelle 14, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kolben 16, 18, 20 sowie eine Ventiltriebbaugruppe 22 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 24 und einen Zylinderkopf 26 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann eine erste, eine zweite und eine dritte Zylinderbohrung 28, 30, 32 definieren. Die zweite Zylinderbohrung 30 kann entlang einer Längsausdehnung des Motorblocks 24 zwischen der ersten und der dritten Zylinderbohrung 28, 32 angeordnet sein.
Der erste Kolben 16 kann in der ersten Zylinderbohrung 28 angeordnet sein, der zweite Kolben 18 kann in der zweiten Zylinderbohrung 30 angeordnet sein, und der dritte Kolben 20 kann in der dritten Zylinderbohrung 32 angeordnet sein. Der Zylinderkopf 26 wirkt mit der ersten Zylinderbohrung 28 und dem ersten Kolben 16 zusammen, um eine erste Verbrennungskammer 34 zu definieren, und er wirkt mit der zweiten Zylinderbohrung 30 und dem zweiten Kolben 18 zusammen, um eine zweite Verbrennungskammer 36 zu definieren, und er wirkt mit der dritten Zylinderbohrung 32 und dem dritten Kolben 20 zusammen, um eine dritte Verbrennungskammer 38 zu definieren.
Obwohl sie in Verbindung mit einer Dreizylinder-Reihenmotorkonfiguration beschrieben sind, versteht es sich, dass die vorliegenden Lehren für Anordnungen mit einer beliebigen Anzahl von Kolben und Zylindern und für eine Vielzahl von Hubkolben-Motorkonfigurationen gelten, die V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal entgegengesetzten Motoren und auch sowohl Konfigurationen mit obenliegenden Nocken als auch mit Nocken im Block umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel könnten zwei der Anordnungen mit drei Zylindern relativ zueinander unter einem Winkel angeordnet sein, um eine V-6-Motorkonfiguration zu bilden. Alternativ könnte ein zusätzlicher Zylinder hinzugefügt werden, um eine Vierzylinder-Reihenanordnung zu bilden.
Der Zylinderkopf 26 kann eine erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40, die mit der ersten Verbrennungskammer 34 in Verbindung steht, eine zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42, die mit der zweiten Verbrennungskammer 36 in Verbindung steht, eine dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 44, die mit der dritten Verbrennungskammer 38 in Verbindung steht, eine erste und eine zweite Zündkerzenöffnung 46, 48 für die erste Verbrennungskammer 34, eine einzelne Zündkerzenöffnung 50 für die zweite Verbrennungskammer 36 sowie eine erste und eine zweite Zündkerzenöffnung 52, 54 für die dritte Verbrennungskammer 38 definieren. Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann entlang einer Längsausdehnung des Zylinderkopfs 26 zwischen der ersten und der dritten Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40, 44 angeordnet sein.
Die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40 kann eine Luftströmung (A) zu der ersten Verbrennungskammer 34 liefern und eine Abgasströmung (E₁) aus der ersten Verbrennungskammer 34 transportieren. Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann eine Luftströmung (A) zu der zweiten Verbrennungskammer 36 liefern und eine Abgasströmung (E₂) aus der zweiten Verbrennungskammer 36 transportieren. Die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 44 kann eine Luftströmung (A) zu der dritten Verbrennungskammer 38 liefern und eine Abgasströmung (E₃) aus der dritten Verbrennungskammer 38 transportieren.
Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann eine gröbere Gesamtanzahl von Öffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40 sowie eine größere Gesamtanzahl von Öffnungen als die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 44 aufweisen. Die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40 kann eine erste und eine zweite Einlassöffnung 56, 58 und eine einzelne Auslassöffnung 60 aufweisen. Die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann eine erste und eine zweite Einlassöffnung 62, 64 sowie eine erste und eine zweite Auslassöffnung 66, 68 aufweisen. Die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 44 kann eine erste und eine zweite Einlassöffnung 70, 72 sowie eine einzelne Auslassöffnung 74 aufweisen. Daher weist die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 eine größere Anzahl von Auslassöffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 40 sowie eine größere Anzahl von Auslassöffnungen als die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 44 auf.
Die erste Auslassöffnung 62 der zweiten Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann mit der ersten Verbrennungskammer 34 in Verbindung stehen, und sie kann Abgas (E₂) aus der zweiten Verbrennungskammer 36 an die erste Verbrennungskammer 34 liefern. Die zweite Auslassöffnung 68 der zweiten Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 kann ebenso mit der ersten Verbrennungskammer 34 in Verbindung stehen, und sie kann Abgas (E₂) aus der zweiten Verbrennungskammer 36 an die erste Verbrennungskammer 34 liefern. Die erste und die zweite Auslassöffnung 66, 68 der zweiten Einlass- und Auslassöffnungsanordnung 42 können zusätzlich mit der dritten Verbrennungskammer 38 in Verbindung stehen, und sie können Abgas (E₂) aus der zweiten Verbrennungskammer 36 an die dritte Verbrennungskammer 38 liefern.
Die Motorbaugruppe 10 kann eine erste und eine zweite Zündkerze 76, 78, die in der ersten und der zweiten Zündkerzenöffnung 46, 48 angeordnet sind, die der ersten Verbrennungskammer 34 zugeordnet sind, eine einzelne Zündkerze 80, die in der einzelnen Zündkerzenöffnung 50 angeordnet ist, die der zweiten Verbrennungskammer 36 zugeordnet ist, sowie eine erste und eine zweite Zündkerze 82, 84 aufweisen, die in der ersten und der zweiten Zündkerzenöffnung 52, 54 angeordnet sind, die der dritten Verbrennungskammer 38 zugeordnet sind. Die erste und die zweite Zündkerzenöffnung 46, 48, die der ersten Verbrennungskammer 34 zugeordnet sind, können zwischen der ersten Einlassöffnung 56 und der einzelnen Auslassöffnung 60 angeordnet sein. Auf ähnliche Weise können die erste und die zweite Zündkerzenöffnung 52, 54, die der dritten Verbrennungskammer 38 zugeordnet sind, zwischen der ersten Einlassöffnung 70 und der einzelnen Auslassöffnung 74 angeordnet sein. Daher können die erste und die zweite Zündkerze 76, 78 mit der ersten Verbrennungskammer 34 in Verbindung stehen, die einzelne Zündkerze 80 kann mit der zweiten Verbrennungskammer 36 in Verbindung stehen, und die erste und die zweite Zündkerze 82, 84 können mit der dritten Verbrennungskammer 38 in Verbindung stehen.
Die Ventiltriebbaugruppe 22 kann eine erste Nockenwelle 86, eine zweite Nockenwelle 88, erste Einlassventile 90, die in der ersten und in der zweiten Einlassöffnung 56, 68 angeordnet sind, ein erstes Auslassventil 92, das in der einzelnen Auslassöffnung 60 angeordnet ist, zweite Einlassventile 94, die in der ersten und in der zweiten Einlassöffnung 62, 64 angeordnet sind, zweite Auslassventile 96, die in der ersten und in der zweiten Auslassöffnung 66, 68 angeordnet sind, dritte Einlassventile 98, die in der ersten und in der zweiten Einlassöffnung 70, 72 angeordnet sind, sowie ein drittes Auslassventil 100 aufweisen, das in der einzelnen Auslassöffnung 74 angeordnet ist. Die erste Nockenwelle 86 kann eine Einlassnockenwelle bilden, und sie kann einen ersten Satz von Einlassnocken 102 und einen zweiten Satz von Einlassnocken 104 aufweisen. Die zweite Nockenwelle 88 kann eine Auslassnockenwelle bilden, und sie kann einen ersten Satz von Auslassnocken 106 und einen zweiten Satz von Auslassnocken 108 aufweisen.
Der erste Satz von Einlassnocken 102 kann mittels des Ventilhubmechanismus 110 mit den ersten und dritten Einlassventilen 90, 98 in Eingriff stehen, um das Öffnen der ersten und dritten Einlassventile 90, 98 zu steuern. Der zweite Satz von Einlassnocken 104 kann mittels des Ventilhubmechanismus 112 mit den zweiten Einlassventilen 94 in Eingriff stehen, um das Öffnen der zweiten Einlassventile 94 zu steuern. Der erste Satz von Auslassnocken 106 kann mittels des Ventilhubmechanismus 114 mit den ersten und dritten Auslassventilen 92, 100 in Eingriff stehen, um das Öffnen der ersten und dritten Auslassventile 92, 100 zu steuern. Der zweite Satz von Auslassnocken 108 kann mittels des Ventilhubmechanismus 116 mit den zweiten Auslassventilen 96 in Eingriff stehen, um das Öffnen der zweiten Auslassventile 96 zu steuern.
Die erste Verbrennungskammer 34 kann eine Verbrennungskammer mit Viertakt-Betriebszyklus bilden, die für zwei Kurbelwellenumdrehungen ein Verbrennungsereignis aufweist. Die dritte Verbrennungskammer 38 kann ebenso eine Verbrennungskammer mit Viertakt-Betriebszyklus bilden, die für zwei Kurbelwellenumdrehungen ein Verbrennungsereignis aufweist. Die zweite Verbrennungskammer 36 kann eine Verbrennungskammer mit Zweitakt-Betriebszyklus bilden, die für jede Kurbelwellenumdrehung ein Verbrennungsereignis aufweist.
Die Einlassnocken aus dem zweiten Satz von Einlassnocken 104 können die doppelte Anzahl von Kuppen wie die Einlassnocken aus dem ersten Satz von Einlassnocken 102 aufweisen. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel können die Einlassnocken aus dem zweiten Satz von Einlassnocken 104 jeweils eine erste und eine zweite Kuppe 118, 120 aufweisen, und die Einlassnocken aus dem ersten Satz von Einlassnocken 102 können jeweils eine einzelne Kuppe 122 aufweisen. Auf ähnliche Weise können die Auslassnocken aus dem zweiten Satz von Auslassnocken 108 die doppelte Anzahl von Kuppen wie die Auslassnocken aus dem ersten Satz von Auslassnocken 106 aufweisen. Die Auslassnocken aus dem zweiten Satz von Auslassnocken 108 können jeweils eine erste und eine zweite Kuppe 124, 126 aufweisen, und die Auslassnocken aus dem ersten Satz von Auslassnocken 106 können jeweils eine einzelne Kuppe 128 aufweisen. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel können sich die erste und die zweite Nockenwelle 86, 88 mit der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 14 drehen. Daher können die zweiten Einlass- und Auslassventile 94, 96 jeweils einmal pro Kurbelwellenumdrehung geöffnet werden, und die ersten Einlass- und Auslassventile 90, 92 sowie die dritten Einlass- und Auslassventile 98, 100 können jeweils einmal für zwei Kurbelwellenumdrehungen geöffnet werden, um die Anordnung mit mehreren Zyklen zu bilden (mit Viertakt- und Zweitakt-Betriebszyklus).

Claims

Motorbaugruppe, die umfasst: einen Motorblock, der eine erste und eine zweite Zylinderbohrung definiert; einen ersten Kolben, der in der ersten Zylinderbohrung angeordnet ist; einen zweiten Kolben, der in der zweiten Zylinderbohrung angeordnet ist; und einen Zylinderkopf, der mit dem Motorblock gekoppelt ist, mit der ersten Zylinderbohrung und dem ersten Kolben zusammenwirkt, um eine erste Verbrennungskammer zu definieren, und mit der zweiten Zylinderbohrung und mit dem zweiten Kolben zusammenwirkt, um eine zweite Verbrennungskammer zu definieren, wobei der Zylinderkopf eine erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definiert, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht, und eine zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definiert, die mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht, wobei die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine größere Gesamtanzahl von Öffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung aufweist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine größere Anzahl von Auslassöffnungen als die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung aufweist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine einzelne Auslassöffnung aufweist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 3, die ferner eine erste und eine zweite Zündkerze umfasst, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung stehen.
Motorbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine erste Auslassöffnung aufweist, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht und Abgas aus der zweiten Verbrennungskammer an die erste Verbrennungskammer liefert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 4, die ferner eine einzelne Zündkerze umfasst, die mit der zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner einen dritten Kolben umfasst, der in einer dritten Zylinderbohrung angeordnet ist, die durch den Motorblock definiert ist, wobei der Zylinderkopf mit der dritten Zylinderbohrung und dem dritten Kolben zusammenwirkt, um eine dritte Verbrennungskammer zu definieren, und eine dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung definiert, die mit der dritten Verbrennungskammer in Verbindung steht, wobei die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine größere Gesamtanzahl von Öffnungen als die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung aufweist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die zweite Zylinderbohrung entlang einer Längsausdehnung des Motorsblocks zwischen der ersten Zylinderbohrung und der dritten Zylinderbohrung angeordnet ist, wobei die erste Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine einzelne Auslassöffnung aufweist, die dritte Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine einzelne Auslassöffnung aufweist und die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine erste und eine zweite Auslassöffnung aufweist, wobei die erste Auslassöffnung mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht und Abgas aus der zweiten Verbrennungskammer an die erste Verbrennungskammer liefert und wobei die zweite Auslassöffnung mit der dritten Verbrennungskammer in Verbindung steht und Abgas aus der zweiten Verbrennungskammer an die dritte Verbrennungskammer liefert.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner eine erste und eine zweite Zündkerze umfasst, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung stehen.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die zweite Einlass- und Auslassöffnungsanordnung eine Auslassöffnung aufweist, die mit der ersten Verbrennungskammer in Verbindung steht und Abgas aus der zweiten Verbrennungskammer an die erste Verbrennungskammer liefert.