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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mehrventil-Motoren mit
zwei oben liegenden Nockenwellen (hierin als DOHC-Motoren bezeichnet) gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, wie z. B. aus der
US 5 570 669 A bekannt.
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Einer
der bekannten DOHC-Motoren ist ein Vierventil-DOHC-Motor mit zwei
Einlassventilen und zwei Auslassventilen für jeden der Zylinder, der mit einem
funktionalen Teil wie z. B. einer Einspritzdüse oder einer Zündkerze,
das entlang der Mittellinie einer jeden Zylinderbohrung angeordnet
ist, ausgestattet ist. In diesem Typ von DOHC-Motor sind von oben betrachtet
die Einlassventile allgemein linear parallel zu der Mittellinie
in Längsrichtung
des Motors angeordnet, und die Auslassventile sind ebenfalls linear parallel
zu der Mittellinie in Längsrichtung
des Motors an der gegenüberliegenden
Seite angeordnet.
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In
einem herkömmlichen
Ventilantriebsmechanismus für
einen solchen Vierventil-DOHC-Motor erstreckt sich von oben betrachtet
die Mittellinie einer Nockenwelle für die Einlassventile genau über der gemeinsamen
Mittellinie der linear angeordneten Einlassventile, und in gleicher
Weise liegt die Mittellinie der anderen Nockenwelle für die Auslassventile genau über der
gemeinsamen Mittellinie der linear angeordneten Auslassventile.
Ferner liegt die Mittellinie eines jeden Nockens (oder Nockenerhebung) genau über der
Mitte des zugehörigen
Ventils.
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Wenn
ein Motor relativ kleine Bohrungen aufweist, ist der Abstand zwischen
der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle relativ klein
und der Abstand zwischen jeweils zwei Nocken (Nockenerhebungen)
an jeder Nockenwelle für
jeden Zylinder ist relativ klein. Daher ist der Platz für ein funktionales
Teil wie z. B. eine Einspritzdüse
oder eine Zündkerze,
die entlang der Mittellinie einer jeden Zylinderbohrung eingebaut
werden sollen, ebenfalls relativ klein. In ähnlicher Weise ist, wenn der
eingeschlossene Winkel (d. h., der Winkel zwischen dem Einlassventil
und dem Auslassventil) klein ist, der Abstand zwischen den Einlass-
und Auslassnockenwellen klein, so dass der Platz zum Einbau für das funktionale
Teil klein ist.
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Ein
Motor mit fünf
Ventilen für
jeden Zylinder ist z. B. in der
EP 0 444 562 A1 mit dem Titel "Zeitsteuerungssystem,
im Speziellen für
einen Verbrennungsmotor mit einer Anzahl von Ventilen pro Zylinder" veröffentlicht
am 4. September 1991, offenbart.
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Ein
Motor mit zwei Ventilen für
jeden Zylinder, bei dem die Nockenwellenachsen seitlich auswärts von
der Ausrichtung mit den Ventilachsen verschoben sind, ist z. B.
in der
US 5 570 699
A , erteilt am 5. November 1996, offenbart.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ventilantriebsmechanismus
für einen DOHC-Motor
bereitzustellen, der ausreichenden Platz zum Einbau eines funktionalen
Teiles lässt,
das entlang der Mittellinie einer jeden der Zylinderbohrungen angeordnet
werden soll, selbst wenn jede Zylinderbohrung relativ klein ist
und/oder der eingeschlossene Winkel relativ klein ist.
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Gemäß einer
bekannten Ausführungsform wird
ein Ventilantriebsmechanismus für
einen DOHC-Motor bereitgestellt, wobei der Motor mehrere Einlassventile
und Auslassventile für
jeden Zylinder und ein funktionales Teil, das an einem zentralen
Abschnitt einer jeden Zylinderbohrung angeordnet ist, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass von oben betrachtet die Mittellinie
der Einlassnockenwelle von einer gemeinsamen Mittellinie der linear
angeordneten Einlassventile in einer Querrichtung des Motors, d.
h., in Richtung der Außenseite
einer jeden Zylinderbohrung, derart verschoben ist, dass die Mittellinie
der Einlassnockenwelle von der Mittellinie in Längsrichtung des Motors beabstandet
ist, und die Mittellinie der Auslassnockenwelle in der entgegengesetzten
Auswärtsrichtung
von einer gemeinsamen Mittellinie der linear angeordneten Auslassventile verschoben
ist, wobei die parallele Beziehung zwischen den Einlass- und Auslassnockenwellen
beibehalten ist. Kurz gesagt ist der Abstand zwischen der Einlassnockenwelle
und der Aulassnockenwelle im Vergleich mit einer herkömmlichen
Anordnung vergrößert. Daher
ist für
ein funktionales Teil, das entlang der Mittellinie eines jeden Zylinders
angeordnet werden soll, ein größerer Platz
für den
Einbau sichergestellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Ventilantriebsmechanismus für einen DOHC-Motor bereitgestellt,
wobei der Motor zwei Einlassventile und zwei Auslassventile für jeden
Zylinder und ein funktionales Teil, das an einem zentralen Abschnitt einer
jeden Zylinderbohrung angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass von oben betrachtet die Mittellinien eines jeden Nockenpaares
(Nockenerhebungen) an jeder Nockenwelle für jeden Zylinder von den Mitten
zugehöriger
Ventile in den entgegengesetzten Richtungen in der Längsrichtung
der Nockenwelle verschoben sind. Die entgegengesetzten Richtungen
in der Längsrichtung
der Nockenwelle können
wie folgt definiert werden: in Richtung einer Außenseite der zugehörigen Zylinderbohrung
entlang der zugehörigen
Nockenwelle.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Ventilantriebsmechanismus für einen
DOHC-Motor bereitgestellt, der die oben stehende bekannte Ausführungsform mit
der Erfindung kombiniert. Im Speziellen wird ein Ventilantriebsmechanismus
für einen Motor
bereitgestellt, der zwei Einlassventile und zwei Auslassventile für jeden
Zylinder und ein funktionales Teil, das entlang der Mittellinie
eines jeden Zylinders angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass von oben betrachtet die Mittellinie der Einlassnockenwelle
von der gemeinsamen Mittellinie der linear angeordneten Einlassventile
in Richtung einer Außenseite der
Zylinderbohrung verschoben ist, und die Mittellinie der Auslassnockenwelle
von der gemeinsamen Mittellinie der Auslassventile in (entgegengesetzter) Richtung
einer Außenseite
der Zylinderbohrung verschoben ist, wobei die parallele Beziehung
zwischen den Einlass- und Auslassnockenwellen beibehalten ist, und
die Mittellinien eines jeden Nockenpaares (Nockenerhebungen) an
jeder Nockenwelle für
jeden Zylinder von den Mitten zugehöriger Ventile in Richtung einer
Außenseite
der Zylinderbohrung entlang der Nockenwelle verschoben sind.
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1 veranschaulicht
eine vereinfachte Seitenansicht eines Ventilantriebsmechanismus
eine einem DOHC-Motor gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 veranschaulicht
ebenfalls eine detaillierte Seitenansicht eines Ventilantriebsmechanismus
in einem DOHC-Motor gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
und
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3 veranschaulicht
eine Draufsicht eines Ventilantriebsmechanismus, der in einem DOHC-Motor
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Nunmehr
werden Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein DOHC-Motor mit zumindest
einem Zylinder veranschaulicht. Der DOHC-Motor umfasst zwei Einlassventile
und zwei Auslassventile für
jeden Zylinder. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eines von
den zwei Einlassventilen, und das andere Einlassventil ist hinter
dem veranschaulichten angeordnet. In gleicher Weise bezeichnet die
Bezugsziffer 2 eines von den zwei Auslassventilen, und
das andere Auslassventil befindet sich hinter dem veranschaulichten.
Dieser DOHC-Motor weist auch ein funktionales Teil wie z. B. eine
Einspritzdüse
oder eine Zündkerze
(nicht gezeigt) auf, das an einem zentralen Abschnitt einer jeden
Zylinderbohrung angeordnet ist. Es sollte angemerkt werden, dass
mehr als zwei Einlassventile vorgesehen sein können, und dass auch mehr als
zwei Auslassventile vorgesehen sein können.
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Ein
Ventilstößel 3 ist
an der Oberseite eines jeden der Schäfte 1a und 2a der
Einlass- und Auslassventile 1 und 2 angeordnet.
Auf den Ventilstößeln 3 und 3 erstrecken
die Einlassnockenwelle 4 und die Auslassnockenwelle 5 sich
parallel zueinander in einer Richtung senkrecht zu dem Zeichenblatt.
Die Nockenwellen 4 und 5 weisen Nockenerhebungen 4a und 5a auf,
die jeweils in Kontakt mit den Nockenstößeln 3 bzw. 3 stehen.
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Die
Einlass- und Auslassnockenwellen 4 und 5 sind
von den Mittellinien 6 und 6 der zugehörigen Ventile 1 und 2 um
die Beträge
von A bzw. A in Richtung einer Außenseite der Zylinderbohrung
(oder nach außen
in entgegengesetzten Querrichtungen) verschoben. Im Speziellen ist
die Einlassnockenwelle 4 in der Veranschaulichung derart
nach links verschoben, dass die Mittellinie 8 der Einlassnockenwelle 4 von
der Mittellinie 6 des Einlassventils 1 um den Betrag
von A abweicht, und die Auslassnockenwelle 5 ist derart
nach rechts verschoben, dass die Mittellinie 8 der Auslassnockenwelle 5 von
der Mittellinie 6 des Auslassventils 2 um den
gleichen Betrag von A verschoben ist. Die Mittellinie 8 der
Nockenwelle 4/5 ist eine Linie, die durch das
Rotationszentrum 7 der Nockenwelle 4/5 parallel
zu der Mittellinie des Ventilschaftes 1a/2a verläuft. Die
parallele Beziehung zwischen den Nockenwellen 4 und 5 ist
beibehalten.
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Bei
dieser Anordnung ist der Abstand L zwischen den Nockenwellenmittellinien 8 und 8 um
den Betrag von 2·A
(d. h., A + A) größer als
der Abstand 1 zwischen den Ventilmittellinien 6 und 6.
Es sollte angemerkt werden, dass eine herkömmliche Anordnung die Nockenwellen
mit dem Abstand 1 anordnet.
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Demgemäß ist, selbst
wenn der Motor eine relativ geringe Verschiebung aufweist und jeder
der Zylinder einen relativ kleinen Bohrungsdurchmesser aufweist,
d. h., der Abstand 1 zwischen den Ventilmittellinien 6 und 6 relativ
klein ist, der Abtand L zwischen den Nockenwellenmittellinien noch
immer ausreichend groß und
es bleibt daher genug Platz für
ein entlang der Mittellinie der Zylinderbohrung anzuordnendes funktionales
Teil (z. B. eine Einspritzdüse). Somit
ist es sogar möglich,
ein kompliziertes Kraftstoffeinspritzsystem entlang der Mittellinie
einer jeden der Zylinderbohrungen anzuordnen. Dies wird z. B. zu
einer Verschiebungsverringerung von Direkteinspritzungs-Dieselmotoren
beitragen.
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Unter
Bezugnahme auf 2 weist dieser DOHC-Motor einen
relativ kleinen eingeschlossenen Winkel auf, d. h., der Winkel zwischen
der Einlassventilmittellinie 6 und der Auslassventilmittellinie 6 ist relativ
klein. Wie die erste Ausführungsform
umfasst der Motor zwei oder mehr Einlassventile und zwei oder mehr
Auslassventile für
jeden Zylinder und nur eines der Einlassventile und nur eines der
Auslassventile ist veranschaulicht. Es sollte angemerkt werden,
dass gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um gleiche Teile in
den 1 und 2 zu bezeichnen.
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Eine
Halterung 10 ist an einem oberen Ende eines jeden der Ventilschäfte 1a und 2a der
Einlass- und Auslassventile 1 und 2 vorgesehen,
und hält
eine Ventilfeder 9. Ein Ventilstößel 3 ist ebenfalls
an der Oberseite eines jeden der Ventilschäfte 1a und 2a vorgesehen.
Jeder der Ventilstößel 3 und 3 ist
in einer zugehörigen
Lagerung 12 eines Zylinderkopfes 11 derart gelagert,
dass er sich in einer axialen Richtung des Ventils 1/2 bewegen
kann. Ein Einstellplättchen 13 sitzt
in einer in einer oberen Fläche
eines jeden Ventilstößels 3 ausgebildeten
Ausnehmung.
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An
den Einstellplättchen 13 und 13 erstrecken
sich die Einlass- und Auslassnockenwellen 4 und 5 parallel
in einer Richtung senkrecht zu dem Zeichenblatt. Die Nockenwellen 4 und 5 sind
durch Nockenträger 14,
die an dem Zylinderkopf 11 befestigt sind, drehbar gelagert.
Die Nockenwellen 4 und 5 weisen Nockenerhebungen 4a bzw. 5a auf,
und diese Nockenerhebungen stehen mit den Einstellplättchen 13 und 13 in
Kontakt.
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Die
Einlass- und Auslassnockenwellen 4 und 5 sind
in Richtung einer Außenseite
der Zylinderbohrung (oder nach außen in entgegengesetzten Querrichtungen)
relativ zu den Einlass- und Auslassventilen 1 und 2 verschoben.
Im Spezielle ist die Mittellinie 8 der Einlassnockenwelle 4 in
der Zeichnung von der Mittellinie 6 des Einlassventils 1 um
einen Betrag von A nach links verschoben, und die Mittellinie 8 der Auslassnockenwelle 5 ist
von der Mittellinie 6 des Auslassventils 2 um
den gleichen Betrag von A nach rechts verschoben. Die Mittellinie 8 der
Nockenwelle 4/5 ist eine Linie, die durch das
Rotationszentrum 7 der Nockenwelle 4/5 parallel
zu der Ventilmittellinie 6 verläuft. Die parallele Beziehung
zwischen den Nockenwellen 4 und 5 ist beibehalten.
Herkömmlicherweise
fallen die Mittellinien der Nockenwellen mit den Mittellinien der
zugehörigen
Ventile jeweils zusammen.
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In
dieser Erfindung ist demgemäß der Abstand
zwischen den Nockenwellenrotationszentren 7 und 7 um
den Betrag von 2·A
größer als
der Abstand zwischen den oberen Enden der Ventilschäfte 1a und 2a der
Einlass- und Auslassventile 1 und 2.
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Daher
ist, selbst wenn der Motor einen relativ kleinen eingeschlossenen
Winkel aufweist, der Abstand zwischen den Nockenwellenmitten 7 und 7 noch
immer ausreichend groß,
und es ist ausreichend Platz zum Einbau für ein oberhalb der Zylinderbohrung
entlang der Mittellinie der Zylinderbohrung anzuordnendes funktionales
Teil (z. B. eine Einspritzdüse,
nicht gezeigt) sichergestellt. Es sollte angemerkt werden, dass
dasselbe über
einen Motor mit einer relativ kleinen Verschiebung zusätzlich zu
einem relativ kleinen eingeschlossenen Winkel gesagt werden kann.
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Erste Ausführungsform
der Erfindung:
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist eine Draufsicht eines
Zylinders von den Zylindern eines DOHC-Motors, der zwei Einlassventile 1 und 1 und zwei
Auslassventile 2 und 2 für jeden Zylinder aufweist,
dargestellt. Es sollte angemerkt werden, dass gleiche Bezugsziffern
verwendet werden, um gleiche Teile in den 1, 2 und 3 zu
bezeichnen. Ein funktionales Teil 16 wie z. B. eine Einspritzdüse oder
eine Zündkerze
ist ebenfalls an der Mitte des Zylinders 15 veranschaulicht.
Die Ventile 1, 1, 2 und 2 werden
durch die Erhebungen 4a, 4a, 5a und 5a der
Nockenwellen 4 bzw. 5 geöffnet und geschlossen. Es sollte
auch angemerkt werden, dass die Draufsichten weiterer Zylinder im
Wesentlichen dieselben sind wie die Veranschaulichte.
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Die
zwei Nockenerhebungen 4a und 4a an der Einlassnockenwelle 4 sind
in entgegengesetzten Längsrichtungen
(Aufwärts-
und Abwärtsrichtungen in
der Zeichnung) von den Mitten der zugehörigen Einlassventile 1 und 1 um
die Beträge
von B1 bzw. B1 verschoben. Es kann auch gesagt werden, dass die
zwei Einlassnockenerhebungen 4a und 4a in Richtung
einer Außenseite
der zugehörigen
Zylinderbohrung entlang der Einlassnockenwelle 4 verschoben
sind. Kurz gesagt sind die Nockenerhebungen 4a und 4a im
Vergleich mit einer herkömmlichen
Anordnung entlang der Einlassnockenwelle 4 weiter beabstandet.
In der herkömmlichen
Anordnung fällt
die Mittellinie der Nockenerhebung mit der zugehörigen Ventilmitte zusammen.
In gleicher Weise sind die zwei Nockenerhebungen 5a und 5a an
der Auslassnockenwelle 5 in Richtung einer Außenseite
der zugehörigen
Zylinderbohrung entlang der Auslassnockenwelle 5 von den
Mitten der zugehörigen
Auslassventile 2 und 2 um die Beträge von B2
bzw. B2 verschoben.
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Im
Speziellen ist der Abstand W1 zwischen den Mittellinien 17 und 17 der
Nockenerhebungen 4a und 4a der Einlassnockenwelle 4 um
den Betrag von 2·B1
(B1 und B1) größer als
der Abstand w1 zwischen den Mittellinien 18 und 18 der
Einlassventile 1 und 1. Die Mittellinie 18 ist
eine Linie, die durch die Einlassventilmitte parallel zu der Mittellinie 17 der
Nockenerhebung 4a verläuft.
In gleicher Weise ist der Abstand W2 zwischen den Mittellinien 19 und 19 der Nockenerhebungen 5a und 5a der
Auslassnockenwelle um den Betrag von 2B·2 größer als der Abstand w2 zwischen
den Mittellinien 20 und 20 der Auslassventile 2 und 2.
Die Mittellinie 20 ist eine Linie, die durch die Auslassventilmitte
parallel zu der Mittellinie 19 der Nockenerhebung 5a verläuft.
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Daher
ist, selbst wenn der Motor eine relativ kleine Verschiebung aufweist
(oder die Zylinderbohrung 15 relativ klein ist) und der
Abstand w1/w2 von Ventil zu Ventil an jeder Nockenwelle 4/5 relativ
klein ist, der Abstand W1/W2 von Erhebung zu Erhebung an jeder Nockenwelle 4/5 noch
immer ausreichend groß,
um das funktionale Teil 16 an (oder entlang) der Mittellinie
der Zylinderbohrung 15 unterzubringen. Demgemäß ist es
möglich,
ein kompliziertes Kraftstoffeinspritzsystem (16) an der
Mitte der Zylinderbohrung 15 anzuordnen. Dies wird z. B.
zu einer Verschiebungsverringerung von Direkteinspritzungs-Dieselmotoren
beitragen. Es sollte angemerkt werden, dass der Betrag der Verschiebung
B1 und der der Verschiebung B2 der gleiche sein können.
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Bei
dieser Anordnung kann ein weiterer Vorteil erwartet werden. Da die
Nockenerhebungsmittellinie 17/19 von der zugehörigen Ventilmitte 18/20 verschoben
ist (d. h., sie ist von der Ventilstößelmittellinie 6 in 1 oder
von der Einstellplättchenmittellinie 6 in 2 verschoben),
bewirken die Drehungen der Nockenerhebungen 4a/5a um
die Nockenwelle 4/5 herum, dass die Ventilstößel 3 (1)
oder Einstellplättchen 13 (2)
sich um die Mittellinien 6 der zugehörigen Ventile 1/2 drehen.
Dies verhindert einen übermäßigen Verschleiß der Nockenerhebungen 4a und 5a wie
auch der Nockenstößel 3 und
Einstellplättchen 13.
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Zweite Ausführungsform
der Erfindung:
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Diese
Ausführungsform
ist eine Kombination der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Im
Speziellen sind in einem einzelnen Motor die Einlass- und Auslassnockenwellen 4 und 5 um
den Betrag von jeweils A entgegengesetzt in Richtung der Außenseiten
der Zylinderbohrung relativ zu den Einlass- und Auslassventilen 1 und 2 verschoben,
wie in 1 oder 2 veranschaulicht, und die zwei
Einlassnockenerhebungen 4a und 4a sind um den
Betrag von jeweils B1 für
jeden Zylinder 15 entgegengesetzt in Richtung der Außenseiten
der zugehörigen Zylinderbohrung
entlang der Einlassnockenwelle 4 relativ zu den Einlassventilen 1 und 1 verschoben, und
die zwei Auslassnockenerhebungen 5a und 5a sind
um den Betrag von jeweils B2 für
jeden Zylinder 15 entgegengesetzt in Rich tung der Außenseiten
der zugehörigen
Zylinderbohrung entlang der Auslassnockenwelle 5 relativ
zu den Auslassventilen 2 und 2 verschoben, wie
in 3 veranschaulicht.
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Diese
Ausführungsform
ist eigentlich durch die 1 oder 2 (Seitenansicht)
und 3 (Draufsicht) veranschaulicht. In dieser Ausführungsform
erhält
man die von den Ausführungsformen
der 1 und 3 oder den Ausführungsformen
der 2 und 3 hergeleiteten kombinierten
Vorteile. Daher ist an der Zylinderbohrungsmitte viel mehr Platz
zum Einbau des funktionalen Teils 16 bereitgestellt.
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Insgesamt
gesehen stellt die vorliegende Erfindung einen Ventilantriebsmechanismus
für einen DOHC-Motor
bereit, der zum Einbau eines funktionalen Teils entlang der Zylinderbohrungsmittellinie
viel Platz im Verhältnis
zu der Zylinderbohrung lässt.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
die vorstehenden Ausführungsformen
beschränkt
sein soll. Zum Beispiel kann der Betrag der Verschiebung A in den 1 und 2 von
der Einlassnockenwelle 4 zu der Auslassnockenwelle 5 unterschiedlich
sein.