AT503893B1

AT503893B1 - Brennkraftmaschine mit zumindest einem zylinder mit einer drehsteifen nockenwelle

Info

Publication number: AT503893B1
Application number: AT0162507A
Authority: AT
Inventors: Rene Koegl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2011-04-15
Also published as: DE502008003375D1; ATE507372T1; EP2201223B1; AT503893A3; EP2201223A1; AT503893A2; WO2009049996A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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 Übertragungshebel (5a, 5b) auf die Stößelstange (4a, 4b) einwirkt. Um auf möglichst einfache Weise die Steuerzeiten der Gaswechselventile (1, 2) und der Kraftstoffeinspritzpumpe (11) zu verstellen, ist vorgesehen, dass die Nockenwelle (6) über einen Einspritznocken (10) eine mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe antreibt und dass die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe (11) mittels eines auf die Nockenwelle (6) einwirkenden Phasenstellers (12) veränderbar ist.

Description

österreichisches Patentamt AT503 893B1 2011-04-15

Beschreibung [0001] 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, wobei die Nockenwelle über einen Einspritznocken eine mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe antreibt.

[0002] Die DE 10 2004 057 438 A1 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.

[0003] 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.

[0004] Die GB 2 011 536 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einer drehsteifen Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechselventile und der Einspritzpumpe über jeweils eigene Stößelstangen und Ventilheber. Die Gaswechselnocken der Nockenwelle wirken dabei über einen verstellbaren Übertragungshebel auf die Stößelstangen ein.

[0005] Die GB 2 015 078 A zeigt ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe, welche über einen Einspritznocken angetrieben wird, wobei die Steuerzeiten der Kraftstoffeinspritzpumpe mittels eines auf die Nockenwelle einwirkenden Phasenstellers veränderbar ausgeführt ist.

[0006] Weiters ist es bekannt, zur Verstellung der Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile einer Brennkraftmaschine 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.

[0007] 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.

[0008] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe mittels eines auf die Nockenwelle einwirkenden Phasenstellers veränderbar ist und dass für Einlassventile und Auslassventile jeweils eine eigene Exzenterwelle vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine getrennte Verstellung der Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile. Die Steuerzeiten der Gaswechselventile und der Kraftstoffeinspritzpumpe können dabei unabhängig voneinander verstellbar sein.

[0009] Eine konstruktiv besonders einfache Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile kann erreicht werden, wenn die Drehachse des Übertragungshebels mittels einer Exzenterwelle verstellbar ist.

[0010] Gemäß einer herstellungsmäßig besonders einfachen und kostengünstigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gaswechselventile und die Kraftstoffeinspritzpumpe durch eine einzige Nockenwelle antreibbar sind. 1/7 österreichisches Patentamt AT503 893 B1 2011-04-15 [0011] Zum Unterschied zu bekannten Einspritzsystemen wird eine rein mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet, was den Kostenaufwand sehr klein hält. Durch die Verdrehung der Nockenwelle über den Phasensteller kann ein großer Verstellbereich für die Kraftstoffeinspritzpumpe erreicht werden. Der Verstellbereich der Nockenwelle kann dabei beispielsweise +/-15° Nockenwellenwinkel betragen.

[0012] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0013] 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 lll-lll 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.

[0014] 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 α aufgetragen, wobei mit h2 die Grundstellung der Ventilerhebung h bezeichnet ist. Die Hubkurve ist im Ausführungsbeispiel im Bereich von -15° bis +15° Nockenwellenwinkel α verstellbar. Die entsprechenden Extremlagen der Hubkurven sind mit hi und h3 bezeichnet.

[0015] Die Gaswechselnocken 8a, 8b wirken über Rollen 9a, 9b auf die Übertragungshebel 5a, 5b ein.

[0016] 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 Phasensteller 12 angeordnet, über welche die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe 11 innerhalb eines Nockenwinkelbereiches α von -15° bis +15° Nockenwellenwinkel α verstellbar ist, wie aus der Fig. 6 hervorgeht. In Fig. 6 ist dabei der Einspritzpumpenhub H über dem Nockenwellenwinkel α aufgetragen. Mit H2 ist die Grundstellung des Einspritzpumpenhubes H bezeichnet, um welchen die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe 11 innerhalb des Nockenwellenwinkelbereiches von -15° bis +15° verstellt werden kann. Die äußersten Bereiche des Einspritzpumpenhubes H sind in Fig. 6 mit H-i und H3 bezeichnet.

[0017] Durch die Verdrehung der Exzenterwelle 7 um einen Winkel γ ändert sich der Abstand zwischen dem Übertragungshebel 5a, 5b und dem Kipphebel 3a, 3b, weil durch die Bewegung der Übertragungshebel 5a, 5b am Grundkreis 6a der Nockenwelle 6 hin- und herbewegt wird und der Kontaktpunkt zwischen Gaswechselnocken 8a, 8b und Übertragungshebel 5a, 5b entlang des Grundkreises 6a wandert.

[0018] 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 Phasensteller 12 können trotzdem die Gaswechselventile 1, 2 und die Kraftstoffeinspritzpumpe unabhängig voneinander verstellt werden. 2/7

Claims

österreichisches Patentamt AT503 893 B1 2011-04-15 Patentansprüche 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 Übertragungshebel (5a, 5b) auf die Stößelstange (4a, 4b) einwirkt, wobei die Nockenwelle (6) über einen Einspritznocken (10) eine mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe (11) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzeit der Kraftstoffeinspritzpumpe (11) mittels eines auf die Nockenwelle (6) einwirkenden Phasenstellers (12) veränderbar ist und dass für Einlassventile und Auslassventile jeweils eine eigene Exzenterwelle (7) vorgesehen 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 (5a1) des Übertragungshebels (5a, 5b) mittels einer Exzenterwelle (7) verstellbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselventile (1, 2) und die Kraftstoffeinspritzpumpe (11) durch eine einzige Nockenwelle (6) antreibbarsind. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 3/7