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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/345,369, eingereicht am 17. Mai 2010. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Motoreinlassventil- und Motorauslassventil-Geometrie sowie eine Motoreinlasskanal- und Motorauslasskanal-Geometrie und insbesondere auf eine Einlassventil- und Auslassventil-Geometrie sowie eine Einlasskanal- und Auslasskanal-Geometrie, die durch die Zylinderbohrungsgröße definiert ist.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
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Verbrennungsmotoren können ein Gemisch von Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Einlasskanäle können eine Luftströmung zur Brennkammer für die Verbrennung liefern. Die Verbrennungsprodukte können die Brennkammer über Auslasskanäle verlassen. Da Motoren immer kleiner werden, wird das Unterbringen von geeigneten Ventil- und Kanalgrößen schwieriger.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Motoranordnung kann einen Motorblock, der eine Zylinderbohrung definiert, einen mit dem Motorblock gekoppelten Zylinderkopf, ein erstes Einlassventil, eine Kraftstoffeinspritzdüse in Verbindung mit der Zylinderbohrung und eine Zündkerze in Verbindung mit der Zylinderbohrung umfassen. Die Zylinderbohrung kann einen ersten Durchmesser definieren. Der Zylinderkopf kann einen ersten Einlasskanal und einen ersten Auslasskanal in Verbindung mit der Zylinderbohrung definieren. Das erste Einlassventil kann sich im ersten Einlasskanal befinden und kann einen zweiten Durchmesser definieren, der mindestens 35 Prozent des ersten Durchmessers ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse und die Zündkerze können zentral relativ zur Zylinderbohrung angeordnet sein.
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Der erste Durchmesser kann geringer als 80 Millimeter sein. Die Motoranordnung kann außerdem ein erstes Auslassventil umfassen, das sich im ersten Auslasskanal befindet und einen dritten Durchmesser definiert, der mindestens 30 Prozent des ersten Durchmessers ist. Insbesondere kann der zweite Durchmesser mindestens 37 Prozent des ersten Durchmessers sein und der dritte Durchmesser kann mindestens 32 Prozent des ersten Durchmessers sein.
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Der Zylinderkopf kann außerdem einen zweiten Einlasskanal und einen zweiten Auslasskanal in Verbindung mit der Zylinderbohrung definieren. Der erste und der zweite Einlasskanal können an einer ersten radialen Hälfte der Zylinderbohrung angeordnet sein und der erste und der zweite Auslasskanal können an einer zweiten radialen Hälfte der Zylinderbohrung entgegengesetzt zur ersten radialen Hälfte angeordnet sein.
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Eine erste Linie, die sich radial durch ein Zentrum der Zylinderbohrung und ein Zentrum des ersten Einlassventils erstreckt, erstreckt sich in einem Winkel im Bereich von 40 Grad bis 44 Grad relativ zu einer Linie, die sich radial über die Zylinderbohrung erstreckt und die erste radiale Hälfte und die zweite radiale Hälfte definiert, wenn sich das erste Einlassventil in einer Sitzposition befindet. Eine zweite Linie, die sich radial durch das Zentrum der Zylinderbohrung und ein Zentrum des ersten Auslassventils erstreckt, erstreckt sich in einem Winkel im Bereich von 39 Grad bis 43 Grad relativ zu der Linie, die sich radial über die Zylinderbohrung erstreckt und die erste radiale Hälfte und die zweite radiale Hälfte definiert, wenn sich das erste Auslassventil in einer Sitzposition befindet.
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Die Motoranordnung kann ein zweites Einlassventil, das sich im zweiten Einlasskanal befindet und einen vierten Durchmesser definiert, der mindestens 37 Prozent des ersten Durchmessers ist, und ein zweites Auslassventil, das sich im zweiten Auslasskanal befindet und einen fünften Durchmesser definiert, der mindestens 32 Prozent des ersten Durchmessers ist, umfassen.
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Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin gegebenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
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2 ist eine schematische bruchstückhafte Draufsicht der Motoranordnung von 1, die Einlass- und Auslasskanäle relativ zur Zylinderbohrung und ein Kraftstoffspray der Motoranordnung von 1 darstellt.
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Entsprechende Bezugszeichen geben in allen verschiedenen Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Verwendungen nicht begrenzen.
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Es werden beispielhafte Ausführungsformen angegeben, so dass diese Offenbarung gründlich ist und den Schutzbereich dem Fachmann auf dem Gebiet vollständig vermittelt. Zahlreiche spezifische Details werden dargelegt, wie etwa Beispiele von spezifischen Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um für ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es ersichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass Beispielausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein können und dass keines als den Schutzbereich der Offenbarung beschränkend aufgefasst werden sollte. In einigen Beispielausführungsformen werden gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Einzelnen beschrieben.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als ”auf” einem anderen Element oder einer anderen Schicht, damit ”in Eingriff”, ”verbunden” oder ”gekoppelt” bezeichnet wird, kann es bzw. sie direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht, damit in Eingriff, verbunden oder gekoppelt sein oder Zwischenelemente oder Zwischenschichten können vorhanden sein. Wenn dagegen ein Element als ”direkt auf' einem anderen Element oder einer anderen Schicht, damit ”direkt in Eingriff', ”direkt verbunden” oder ”direkt gekoppelt” bezeichnet wird, können keine Zwischenelemente oder Zwischenschichten vorhanden sein. Andere Worte, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in einer gleichen Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart” usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff ”und/oder” irgendeinen und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obwohl die Begriffe erstes, zweites, drittes usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe begrenzt sein. Diese Begriffe können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie z. B. ”erstes”, ”zweites” und andere Zahlenbegriffe, wenn sie hierin verwendet werden, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn es nicht durch den Zusammenhang deutlich angegeben wird. Folglich könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, der nachstehend erörtert wird, als zweites Element, zweite Komponente, zweiter Bereich, zweite Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der Beispielausführungsformen abzuweichen.
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Eine Motoranordnung 10 ist in 1 und 2 schematisch dargestellt und kann eine Motorstruktur 12, ein erstes und ein zweites Einlassventil 14, 15, ein erstes und ein zweites Auslassventil 16, 17, einen Kolben 18, eine Zündkerze 20 und eine Kraftstoffeinspritzdüse 22 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 24, der eine Zylinderbohrung 28 definiert, und einen Zylinderkopf 26, der mit dem Motorblock 24 gekoppelt ist, umfassen. Der Kolben 18 kann in der Zylinderbohrung 28 angeordnet sein. Der Motorblock 24, der Zylinderkopf 26 und der Kolben 18 können zusammenwirken, um eine Brennkammer 30 zu definieren.
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Das erste und das zweite Einlassventil 14, 15 können sich jeweils in einem Einlassventilwinkel (αI) relativ zu einer Seitenwand der Zylinderbohrung 28 erstrecken. Der Einlassventilwinkel (αI) kann im Bereich von 19 Grad bis 21 Grad liegen. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel beträgt der Einlassventilwinkel (αI) ungefähr 20 Grad. Das erste und das zweite Auslassventil 16, 17 können sich jeweils in einem Auslassventilwinkel (αE) relativ zur Seitenwand der Zylinderbohrung 28 erstrecken. Der Auslassventilwinkel (αE) kann im Bereich von 17,5 Grad bis 19,5 Grad liegen. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel beträgt der Auslassventilwinkel ungefähr 18,5 Grad.
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Der Zylinderkopf 26 kann Einlass- und Auslassdurchgänge 32, 34 in Verbindung mit der Brennkammer 30 definieren. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel können die Einlassdurchgänge 32 einen ersten Einlasskanal 36 in Verbindung mit der Zylinderbohrung 28 an der Brennkammer 30 und einen zweiten Einlasskanal 37 in Verbindung mit der Zylinderbohrung 28 an der Brennkammer 30 definieren. Das erste Einlassventil 14 kann sich im ersten Einlasskanal 36 befinden und das zweite Einlassventil 15 kann sich im zweiten Einlasskanal 37 befinden.
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Die Auslassdurchgänge 34 können einen ersten Auslasskanal 38 in Verbindung mit der Zylinderbohrung 28 an der Brennkammer 30 und einen zweiten Auslasskanal 39 in Verbindung mit der Zylinderbohrung 28 an der Brennkammer 30 definieren. Das erste Auslassventil 16 kann sich im ersten Auslasskanal 38 befinden und das zweite Auslassventil 17 kann sich im zweiten Auslasskanal 39 befinden. Selbstverständlich gelten die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielfalt von Motorkonfigurationen, einschließlich V-Motoren, Reihenmotoren und Boxermotoren sowie sowohl Konfigurationen mit obenliegenden Nocken als auch Nocken-in-Block-Konfigurationen, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein.
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Die Zündkerze 20 kann mit der Zylinderbohrung 28 in Verbindung stehen und relativ zur Zylinderbohrung 28 zentral angeordnet sein und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 kann mit der Zylinderbohrung 28 in Verbindung stehen und relativ zur Zylinderbohrung 28 zentral angeordnet sein. Die Zündkerze 20 und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 können jeweils im Zylinderkopf 26 angeordnet sein und können mit der Brennkammer 30 in direkter Verbindung stehen. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel können die Zündkerze 20 und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 in der Brennkammer 30 relativ zu einem äußeren radialen Umfang, der durch die Zylinderbohrung 28 definiert ist, zentral angeordnet sein, was eine zentrale Direkteinspritzkonfiguration bildet. Die Zündkerze 20 und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 können jeweils von einem Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 in zueinander entgegengesetzten Richtungen radial versetzt sein.
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Mit Bezug auf 2 können der Ort und die Größe des ersten und des zweiten Einlassventils 14, 15 und des ersten und des zweiten Auslassventils 16, 17 als Funktion der Zylinderbohrung 28 definiert sein. Wie in 1 zu sehen und wie vorstehend erörtert, können das erste und das zweite Einlassventil 14, 15 und das erste und das zweite Auslassventil 16, 17 in einem Winkel relativ zur Zylinderbohrung 28 angeordnet sein. Der Einfachheit halber stellt jedoch 2 die Querschnitte des ersten und des zweiten Einlassventils 14, 15 und des ersten und des zweiten Auslassventils 16, 17 zur Zylinderbohrung 28 senkrecht dar, um die Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Einlassventil 14, 15 und dem ersten und dem zweiten Auslassventil 16, 17 und der Zylinderbohrung 28 besser darzustellen.
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Eine erste Achse (A1) kann sich durch das Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 zwischen dem ersten Einlasskanal 36 und dem zweiten Einlasskanal 37 und zwischen dem ersten Auslasskanal 38 und dem zweiten Auslasskanal 39 erstrecken. Eine zweite Achse (A2) kann sich durch das Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 senkrecht zur ersten Achse (A1) erstrecken. Der erste und der zweite Einlasskanal 36, 37 und das erste und das zweite Einlassventil 14, 15 können um die erste Achse (A1) symmetrisch sein. Der erste und der zweite Auslasskanal 38, 39 und das erste und das zweite Auslassventil 16, 17 können um die erste Achse (A1) symmetrisch sein. Daher werden das erste Einlassventil 14, der erste Einlasskanal 36, das erste Auslassventil 16 und der erste Auslasskanal 38 mit dem Verständnis erörtert, dass die Beschreibung gleichermaßen für das zweite Einlassventil 15, den zweiten Einlasskanal 37, das zweite Auslassventil 17 und den zweiten Auslasskanal 39 gilt.
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Das erste und das zweite Einlassventil 14, 15 und der erste und der zweite Einlasskanal 36, 37 können an einer ersten radialen Hälfte der Zylinderbohrung 28 angeordnet sein. Das erste und das zweite Auslassventil 16, 17 und der erste und der zweite Auslasskanal 38, 39 können an einer zweiten radialen Hälfte der Zylinderbohrung 28 entgegengesetzt zur ersten radialen Hälfte angeordnet sein. Die Zündkerze 20 und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 können zwischen der ersten und der zweiten radialen Hälfte angeordnet sein. Die zweite Achse (A2) kann eine Linie definieren, die sich radial über die Zylinderbohrung 28 erstreckt und die erste radiale Hälfte und die zweite radiale Hälfte definiert.
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Die Zylinderbohrung 28 kann einen ersten Durchmesser (DB) definieren, das erste Einlassventil 14 kann einen zweiten Durchmesser (DI1) definieren und das erste Auslassventil 16 kann einen dritten Durchmesser (DE1) definieren. Die Zündkerze 20 und die Kraftstoffeinspritzdüse 22 können zentral (radial) innerhalb des ersten Einlasskanals 36 und des ersten Auslasskanals 38 angeordnet sein. Der erste Durchmesser (DB) der Zylinderbohrung 28 kann geringer als 80 Millimeter und insbesondere geringer als 75 Millimeter sein. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel ist der erste Durchmesser ungefähr 74 Millimeter.
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Als nicht beschränkendes Beispiel kann der zweite Durchmesser (DI1) mindestens 35 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein und der dritte Durchmesser (DE1) kann mindestens 30 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein. Insbesondere kann der zweite Durchmesser (DI1) mindestens 37 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein und der dritte Durchmesser (DE1) kann mindestens 32 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein.
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Wie vorstehend erörtert, kann das zweite Einlassventil 15 zum ersten Einlassventil 14 ähnlich sein und das zweite Auslassventil 17 kann zum ersten Auslassventil 16 ähnlich sein. Daher kann das zweite Einlassventil 15 einen vierten Durchmesser (DI2) definieren, der mindestens 35 Prozent des ersten Durchmessers (DB) ist, und das zweite Auslassventil 17 kann einen fünften Durchmesser (DE2) definieren, der mindestens 30 Prozent des ersten Durchmessers (DB) ist. Insbesondere kann der vierte Durchmesser (DI2) mindestens 37 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein und der fünfte Durchmesser (DE2) kann mindestens 32 Prozent des ersten Durchmessers (DB) sein. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel sind der zweite und der vierte Durchmesser (DI1, DI2) ungefähr 38 Prozent des ersten Durchmessers (DB) und der dritte und der fünfte Durchmesser (DE1, DE2) sind ungefähr 32 Prozent des ersten Durchmessers (DB).
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Der Ort des Zentrums des ersten Einlassventils 14 und des Zentrums des ersten Auslassventils 16 können ebenso jeweils als Funktion der Zylinderbohrung 28 definiert sein. Eine erste Linie (LI), die sich radial durch das Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 und das Zentrum (CI) des ersten Einlassventils 14 erstreckt, kann sich in einem ersten Winkel (θI) relativ zur zweiten Achse (A2) erstrecken, wenn sich das erste Einlassventil 14 in einer Sitzposition (geschlossenen Position) befindet. Eine zweite Linie (LE), die sich radial durch das Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 und das Zentrum (CE) des ersten Auslassventils 16 erstreckt, kann sich in einem zweiten Winkel (θE) relativ zur zweiten Achse (A2) erstrecken, wenn sich das erste Auslassventil 16 in einer Sitzposition (geschlossenen Position) befindet. Als nicht beschränkendes Beispiel kann der erste Winkel (θI) zwischen 40 Grad und 44 Grad liegen und der zweite Winkel (θE) kann zwischen 39 Grad und 43 Grad liegen. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel können das erste Einlassventil 14 und das erste Auslassventil 16 derart angeordnet sein, dass der erste Winkel (θI) ungefähr 42 Grad ist und der zweite Winkel (θE) ungefähr 41 Grad ist.
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Ein erster radialer Abstand (Du), der entlang der ersten Linie (LI) zwischen dem Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 und einem radial innersten Abschnitt des ersten Einlassventils 14 definiert ist, kann geringer als 25 Millimeter sein, wenn sich das erste Einlassventil 14 in der Sitzposition befindet. Ein zweiter radialer Abstand (DLE), der entlang der zweiten Linie (LE) zwischen dem Zentrum (CB) der Zylinderbohrung 28 und einem radial innersten Abschnitt des ersten Auslassventils 16 definiert ist, kann geringer als 27 Millimeter sein, wenn sich das erste Auslassventil 16 in der Sitzposition befindet. Im vorliegenden nicht beschränkenden Beispiel ist der erste radiale Abstand (Du) ungefähr 23 Millimeter und der zweite radiale Abstand (DLE) ist ungefähr 26 Millimeter.