AT503893A2 - Brennkraftmaschine mit zumindest einem zylinder mit einer drehsteifen nockenwelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit einer drehsteifen Nockenwelle zur Betätigung von zumindest einem Gaswechselventil über eine Stösselstange und einen Ventilhebel, wobei ein Gaswechselnocken der Nockenwelle über einen verstellbaren Übertragungshebel auf die Stösselstange einwirkt.
Die DE 10 2004 057 438 AI beschreibt einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit einem verstellbaren Schwinghebel, der einerseits mit einer Exzenterwelle und andererseits mit einer auf einem Nocken einer Nockenwelle laufenden Rolle zusammenwirkt. Der Ventiltrieb weist mindestens einen Kipphebel auf, wobei der Kipphebel mit einem ersten Ende auf ein Gaswechselventil einwirkt und mit einem zweiten Ende mit jeweils einer Stösselstange gelenkig verbunden ist.

   Der verstellbare Schwinghebel ist dabei derart an der Exzenterwelle angelenkt, dass durch den um einen Exzenterwinkel verstellbaren Exzenter, der ein vergleichsweise grosses Exzentermass aufweist, eine gewünschte und als Konstruktionsparameter vorgebbare Phasenverschiebung mit einem maximalen Phasenverstellwinkel und ein vorgegebener maximaler Ventilhub eingestellt ist und der Stützpunkt der Stösselstange auf den verstellbaren Schwinghebel während der Phasenverschiebung in etwa dem Schwenkradius der Stösselstange um den oberen Drehpunkt an der Anlenkung am Kipphebel folgt.
Aus der JP 61-058908 A ist eine ähnliche Ventilbetätigungseinrichtung bekannt, wobei der Übertragungshebel zwischen Nockenwelle und Stösselstange durch einen Exzenter hinsichtlich der Drehachse verstellbar ist.
Weiters ist es bekannt,

   zur Verstellung der Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile einer Brenn kraftmaschine zwei unabhängige Nockenwellen zu verwenden. Des weiteren ist es bekannt, die Kraftstoffeinspritzung elektronisch zu verstellen, was aber den Nachteil hat, dass der Einspritzdruck über den gesamten Verstellbereich am Einspritzventil anliegen muss, weshalb teure Servoventile notwendig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache Weise sowohl die Steuerzeiten der Gaswechselventile als auch den Einspritzzeitpunkt zu verstellen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Nockenwelle über einen Einspritznocken eine mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe antreibt und dass die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe mittels eines auf die Nockenwelle einwirkenden Phasenstellers veränderbar ist,

   wobei vorzugsweise die Steuerzeiten der Gaswechselventile und der Kraftstoffeinspritzpumpe unabhängig voneinander verstellbar sind.
Eine konstruktiv besonders einfache Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile kann erreicht werden, wenn die Drehachse des Übertragungshebels mittels einer Exzenterwelle verstellbar ist. Dabei ist in einer einfachen Ausführung vorgesehen, dass die Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile durch eine einzige Exzenterwelle verstellt werden können.

   Um eine getrennte Verstellung der Steuerzeiten für Ein- und Auslassventile zu ermöglichen, sieht eine konstruktive Weiterentwicklung der Erfindung vor, dass für Einlassventile und Auslassventile jeweils eine eigene Exzenterwelle vorgesehen ist.
Gemäss einer herstellungsmässig besonders einfachen und kostengünstigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gaswechselventile und die Kraftstoffeinspritzpumpe durch eine einzige Nockenwelle antreibbar sind.
Zum Unterschied zu bekannten Einspritzsystemen wird eine rein mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet, was den Kostenaufwand sehr klein hält. Durch die Verdrehung der Nockenwelle über den Phasensteiler kann ein grosser Verstellbereich für die Kraftstoffeinspritzpumpe erreicht werden.

   Der Verstellbereich der Nockenwelle kann dabei beispielsweise +/-15[deg.] Nockenwellenwinkel betragen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 eine Ventilbetätigungseinrichtung einer erfindungsgemässen Brennkraftmaschine in einem Querschnitt, Fig. 2 die Ventilbetätigungseinrichtung in einer Seitenansicht, Fig. 3 die Nockenwelle in einem Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 die Nockenwelle in einem Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 den Ventilhub über dem Nockenwellenwinkel und Fig. 6 den Einspritzpumpenhub über dem Nockenwellenwinkel aufgetragen.
Fig. 1 zeigt zwei Gaswechselventile 1, 2 einer Brennkraftmaschine, welcher über einen Kipphebel 3a, eine Stösselstange 4a und einen Übertragungshebel 5a durch eine untenliegende Nockenwelle 6 angetrieben werden.

   Der als Schlepphebel ausgebildete Übertragungshebel 5a ist über eine verdrehbare Exzenterwelle 7 gelagert. Durch Verdrehen der Exzenterwelle 7 mit der Exzentrizität a wird der Übertragungshebel 5a hin- und hergeschoben, wodurch sich die Drehachse 5' des Übertragungshebels 5a verschiebt. Dadurch erreicht man durch die Positionsänderung des Übertragungshebels 5a eine Phasenverschiebung für die Gaswechselventile 1, 2 der Ventilhubkurve h innerhalb des in Fig. 5 dargestellten Verstellbereiches. Fig. 5 zeigt dazu die Ventilerhebung h über dem Nockenwellenwinkel [alpha] aufgetragen, wobei mit h2die Grundstellung der Ventilerhebung h bezeichnet ist. Die Hubkurve ist im Ausführungsbeispiel im Bereich von -15[deg.] bis + 15[deg.] Nockenwellenwinkel [alpha] verstellbar.

   Die entsprechenden Extremlagen der Hubkurven sind mit hi und h3bezeichnet.
Die Gaswechselnocken 8a, 8b wirken über Rollen 9a, 9b auf die Übertragungshebel 5a, 5b ein.
Auf der Nockenwelle 6 ist weiters ein Einspritznocken 10 zur Betätigung einer mechanischen Kraftstoffeinspritzpumpe 11 angeordnet, wie aus der Fig. 2 hervorgeht. Um eine Verstellung der Einspritzzeiten der Einspritzpumpe 11 zu ermöglichen, ist an einem Ende der Nockenwelle ein Phasensteiler 12 angeordnet, über welche die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe 11 innerhalb eines Nockenwinkelbereiches [alpha] von -15[deg.] bis +15[deg.] Nockenwellenwinkel [alpha] verstellbar ist, wie aus der Fig. 6 hervorgeht. In Fig. 6 ist dabei der Einspritzpumpenhub H über dem Nockenwellenwinkel [alpha] aufgetragen.

   Mit H2ist die Grundstellung des Einspritzpumpenhubes H bezeichnet, um welchen die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe 11 innerhalb des Nockenwellenwinkelbereiches von -15[deg.] bis + 15[deg.] verstellt werden kann. Die äussersten Bereiche des Einspritzpumpenhubes H sind in Fig. 6 mit Hxund H3bezeichnet.
Durch die Verdrehung der Exzenterwelle 7 um einen Winkel [gamma] ändert sich der Abstand zwischen dem Ubertragungshebel 5a, 5b und dem Kipphebel 3a, 3b, weil durch die Bewegung der Ubertragungshebel 5a, 5b am Grundkreis 6a der Nockenwelle 6 hin- und herbewegt wird und der Kontaktpunkt zwischen Gaswechselnocken 8a, 8b und Ubertragungshebel 5a, 5b entlang des Grundkreises 6a wandert.
Dadurch, dass die Steuerzeitverstellungen der Gaswechselventile 1 und 2, sowie der Einspritzpumpe 11 nur eine Nockenwelle 6 vorgesehen ist,

   wird der konstruktive Aufwand auf ein Mindestmass reduziert. Durch die Exzenterwelle 7 und den Phasensteiler 12 können trotzdem die Gaswechselventile 1, 2 und die Kraftstoffeinspritzpumpe unabhängig voneinander verstellt werden.

Claims (5)

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder mit einer drehsteifen Nockenwelle (6) zur Betätigung von zumindest einem Gaswechselventil (1, 2) über eine Stösselstange (4a, 4b) und einen Ventilhebel (3a, 3b), wobei ein Gaswechselnocken (8a, 8b) der Nockenwelle (6) über einen verstellbaren Ubertragungshebel (5a, 5b) auf die Stösselstange (4a, 4b) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (6) über einen Einspritznocken (10) eine mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe (11) antreibt und dass die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe (11) mittels eines auf die Nockenwelle (6) einwirkenden Phasenstellers (12) veränderbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzeiten der Gaswechselventile (1, 2) und der Kraftstoffeinspritzpumpe (11) unabhängig voneinander verstellbar sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (5a') des Übertragungshebels (5a, 5b) mittels einer Exzenterwelle (7) verstellbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für Einlassventile und Auslassventile jeweils eine eigene Exzenterwelle (7) vorgesehen ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselventile (1, 2) und die Kraftstoffeinspritzpumpe (11) durch eine einzige Nockenwelle (6) antreibbar sind.

2007 10 11 Fu/Sc

Patentanwalt Dipl.-Ing. Mag. Michael Babeluk

A-1150 Wien, MiflahUt[beta]r Gürtel 39/17 Tel.: <* a 1) 8921933-0 Fax; (*43 1) a?2392:3

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