DE102004003327A1 - Variable valve lift device for internal combustion engine, has rotatable eccentric shaft having eccentrics contours positioned within circle formed by external diameter of bearings of eccentric shaft - Google Patents

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Abstract

A rotatable eccentric shaft (3) has eccentrics (4,5) such that all possible contours of the eccentrics are positioned within a circle formed by the external diameters of bearings (6,7) of the eccentric shaft. Independent claims are also included for the following: (a) an actuator for internal combustion engine; (b) a device for variable valve control or adjustment of gas exchange valves of internal combustion engine; (c) an internal combustion engine; (d) a variable valve lift control system for internal combustion engine; and (e) a rock lever for use in device or valve lift control system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur variablen Ventilhubverstellung, insbesondere von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine.The The present invention relates to an apparatus and a method for variable valve lift, in particular gas exchange valves of a Internal combustion engine.

Aus der DE 195 48 389 A1 ist eine Vorrichtung zur Ventilhubverstellung eines Gaswechselventils einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Diese Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Ventilhubes eines Gaswechselventils weist eine in einem Zylinderkopf drehbar gelagerte Exzenterwelle mit einem Schneckenradgetriebe auf, welche durch einen Elektromotor mit einer Motorwelle angetrieben wird. Das Getriebe ist dabei formschlüssig mit der Exzenterwelle verbunden. Zudem weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, welche den Elektromotor ansteuert.From the DE 195 48 389 A1 a device for valve lift adjustment of a gas exchange valve of an internal combustion engine is known. This device for controlling or regulating the valve lift of a gas exchange valve has an eccentric shaft rotatably mounted in a cylinder head with a worm gear, which is driven by an electric motor with a motor shaft. The gear is positively connected to the eccentric shaft. In addition, the device has a control unit which controls the electric motor.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Vorrichtung zur variablen Ventilhubverstellung für Gaswechselventile einer Verbrennungskraftmaschine bereit zu stellen, mit der der Ventilhub von wenigstens zwei Einlass- oder Auslassventilen eines Zylinders last- und drehzahlabhängig individuell und unabhängig voneinander gesteuert bzw. geregelt werden kann, gleichzeitig mit dem Ventilhub gekoppelt auch die Öffnungszeit jedes einzelnen Ventils individuell und unabhängig von den anderen Ventilen des jeweiligen Zylinders gesteuert bzw. geregelt wird und zusätzlich durch die Einstellung eines Nullhubs von einzelnen Ventilen einzelne Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine stillgelegt werden können, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.A Object of the present invention was to provide a device for variable valve lift adjustment for To provide gas exchange valves of an internal combustion engine, with the valve lift of at least two intake or exhaust valves of a Cylinder dependent on load and speed individually and independently can be controlled or controlled from each other, simultaneously with coupled to the valve lift also the opening time of each individual Valve individual and independent controlled by the other valves of the respective cylinder or is regulated and in addition by setting a zero lift of individual valves individual Cylinder of an internal combustion engine can be shut down to to reduce fuel consumption.

Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zur variablen Ventilhubverstellung, insbesondere von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine mit einer oder mehreren Anordnungen) folgender Elemente, wenigstens ein Kipphebel, welcher mittels einer Nockenwelle betätigt in einer Kulisse abläuft, ein mit dem Kipphebel im Eingriff stehendes Ventilbetätigungsmittel, eine Feder, welche den Kipphebel gegen die Nockenwelle drückt, und eine mehrteilige, einen oder mehrere Exzenter aufweisende Exzenterwelle zur Verstellung des Ventilhubes.These and further tasks are solved by a device for variable valve lift, in particular of gas exchange valves of an internal combustion engine with a or more arrangements) of the following elements, at least one rocker arm, which operates by means of a camshaft expires in a backdrop, a valve actuating means engaged with the rocker arm, a spring which presses the rocker arm against the camshaft, and a multi-part, one or more eccentric eccentric shaft for adjusting the valve lift.

Insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen mit unten liegender Nockenwelle, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich zwischen Nockenwelle und Kipphebel eine Stößelstange, einen Zwischenhebel sowie ein Ausgleichselement auf. Je nach Bauart der Verbrennungskraftmaschine bzw. Lage der Nockenwelle, können auch weniger oder mehr bzw. andere Elemente zwischen Nockenwelle und Kipphebel vorgesehen sein.Especially for internal combustion engines with bottom camshaft, the device of the invention additionally between camshaft and rocker arm a push rod, an intermediate lever and a compensation element. Depending on the design of the internal combustion engine or position of the camshaft, can also less or more or other elements between the camshaft and Rocker be provided.

Die Exzenterwelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist bevorzugt einen koaxialen Aufbau mit einem Exzenter pro Gaswechselventil auf. Als Gaswechselventile werden erfindungsgemäß vorzugsweise Einlass- bzw. Auslassventile bevorzugt von Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine verstanden.The Eccentric shaft of the device according to the invention preferably has a coaxial construction with one eccentric per gas exchange valve on. As gas exchange valves according to the invention preferably inlet or Exhaust valves preferred by cylinders of an internal combustion engine Understood.

Erfindungsgemäß weist zudem jedes Exzenterwellenteil, welches individuell und unabhängig von den anderen Exzenterwellenteilen verstellt werden kann, einen Exzenter auf, wobei die Form der einzelnen Exzenter gleich oder verschieden voneinander sein kann.According to the invention In addition, each Exzenterwellenteil which individually and independently of the other eccentric shaft parts can be adjusted, an eccentric on, with the shape of each eccentric the same or different can be from each other.

Bevorzugt sind die Exzenterwellenteile der Exzenterwelle mittels wenigstens eines Aktuators verstellbar. Dieser weist vorzugsweise ebenfalls eine Verstelleinrichtung mit koaxialem Aufbau auf. Bevorzugt kommen Aktuatoren zur Anwendung, bei welchen die Verstellung mit Hilfe von elektrischen Motoren oder hydraulischen Winkelverstelleinrichtungen vorgesehen ist. Insbesondere bei Einsatz einer Regelung kommen zusätzlich vorzugsweise verschiedene Sensoren und eine geeignete Regelungstechnik zum Einsatz. Wichtig dabei ist ein schnelles Ansprechverhalten der Regelung, so dass beispielsweise eine Verstellung des Ventilhubes von Nullhub auf Maximalhub in vorzugsweise weniger als 300 ms erfolgen kann. Dabei werden die Teile der Exzenterwelle bevorzugt in einen Winkel von ungefähr 120° verdreht.Prefers are the Exzenterwellenenteile the eccentric shaft by means of at least an actuator adjustable. This preferably also has an adjusting device with a coaxial construction. Preferably come Actuators for use in which the adjustment with the help provided by electric motors or hydraulic Winkelverstelleinrichtungen is. In particular, when using a scheme additionally preferably come various sensors and suitable control technology are used. Important is a fast response of the control, so that, for example, an adjustment of the valve lift from zero stroke can be done on maximum stroke in preferably less than 300 ms. The parts of the eccentric shaft are preferably at an angle of about Twisted 120 °.

Verschiedene Ausführungsformen von geeigneten Aktuatoren zur stufenlosen und/oder stufenweisen Verstellung der einzelnen Exzenterwellenteile, sind in der DE 103 52 677.1 beschrieben, deren Inhalt voll umfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen wird. Mittels eines geeigneten Aktuators ist es somit möglich beispielsweise im Fall von zwei Einlassventilen pro Zylinder, den Ventilhub dieser Ventile mit einer mehrteiligen Exzenterwelle so zu verstellen, dass der Ventilhub eines Ventils stufenlos und der Ventilhub des anderen Ventils stufenweise verstellbar ist. Diese Lösung ist ebenso denkbar für mehr als zwei Einlass- bzw. Auslassventile je Zylinder, wobei der Ventilhub jedes einzelnen Ventils individuell und unabhängig von anderen Ventilen, insbesondere von gleichartigen Ventilen eines Zylinders, stufenlos und/oder stufenweise verstellt werden kann. Im Extremfall können so einzelne oder Gruppen von Ventilen im Nullhub betrieben werden, womit die Abschaltung einzelner Zylinder möglich ist.Various embodiments of suitable actuators for stepless and / or stepwise adjustment of the individual eccentric shaft parts, are in the DE 103 52 677.1 whose contents are fully included in the context of the present application. By means of a suitable actuator, it is thus possible, for example in the case of two inlet valves per cylinder to adjust the valve lift of these valves with a multi-part eccentric shaft so that the valve lift of a valve is infinitely variable and the valve lift of the other valve is gradually adjustable. This solution is also conceivable for more than two intake or exhaust valves per cylinder, the valve lift of each valve individually and independently of other valves, in particular of similar valves of a cylinder, can be adjusted continuously and / or gradually. In extreme cases, so individual or groups of valves can be operated in the zero stroke, whereby the shutdown of individual cylinders is possible.

Vorteilhaft können bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Zylinderkopf für die Betätigung von Ein- und Auslassventilen mehrere Exzenterwellen vorgesehen sein. Denkbar ist ebenfalls, dass jedem Einlass- bzw. Auslassventil eine eigene Exzenterwelle zugeordnet ist.When using the device according to the invention in a cylinder head for the actuation of intake and exhaust valves may be provided a plurality of eccentric shafts. It is also conceivable that each inlet or outlet valve is assigned its own eccentric shaft.

Ebenso können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Ventile benachbarter Zylinder unterschiedliche Exzenterformen vorgesehen sein. Unter Exzenterform wird vorliegend vorzugsweise die Exzenterkontur verstanden, welche mit dem Kipphebel zur Verstellung des Ventilhubes in Kontakt steht.As well can in the device according to the invention for valves provided adjacent cylinder different eccentric shapes be. Under eccentric shape is present preferably the eccentric contour understood, which with the rocker arm for adjusting the valve in contact.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur variablen Ventilhubverstellung, insbesondere von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welchem jeder einzelne Exzenter individuell und unabhängig von den anderen Exzentern der Exzenterwelle verstellt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Teile der Exzenterwelle vorzugsweise mit den jeweiligen Exzentern durch einen oder mehrere Aktuator(en) verstellt.The The present invention further relates to a method for variable Valve lift adjustment, in particular of gas exchange valves Internal combustion engine using a device according to the invention, in which each individual eccentric individually and independently of the other eccentrics of the eccentric shaft can be adjusted. at the method according to the invention the individual parts of the eccentric shaft preferably with the respective Eccentric displaced by one or more actuator (s).

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Verbrennungskraftmaschine, welche mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.Finally, concerns the present invention also an internal combustion engine, which at least one device according to the invention having.

Vorteilhafterweise liegen alle möglichen Konturen der Exzenter der drehbaren Exzenterwelle innerhalb eines Kreises, der durch die Lagerdurchmesser der Exzenterwelle gebildet wird. Die mehrteilige Exzenterwelle ist somit durch eine durchgehende Bohrung im Zylinderkopfmaterial steckbar und vorzugsweise in der durchgehenden Bohrung im Zylinderkopf direkt gelagert, wobei die Exzenterwelle von einer der Stirnseiten des Zylinderkopfes als einsteckbare Exzenterwelle montierbar ist.advantageously, are all possible Contours of the eccentric of the rotatable eccentric shaft within a Circle formed by the bearing diameter of the eccentric shaft becomes. The multi-part eccentric shaft is thus through a through hole plugged in the cylinder head material and preferably in the continuous Drilled hole in the cylinder head directly, with the eccentric shaft from one of the end faces of the cylinder head as a plug-in eccentric shaft can be mounted.

Eine weitere vorteilhafte Variante wird darin gesehen, dass die Exzenterwelle in einem separaten Gehäuse gelagert ist, das mit dem Zylinderkopf verbunden ist, wobei in dem Gehäuse auch eine Nockenwelle gelagert sein kann, oder dass in dem Gehäuse als vormontierte Einheit die Exzenterwelle, die Kipphebel, die Nockenwelle und eine Kulisse gelagert sind.A Another advantageous variant is seen in that the eccentric shaft in a separate housing is mounted, which is connected to the cylinder head, wherein in the casing Also, a camshaft may be stored, or that in the housing as preassembled unit the eccentric shaft, the rocker arm, the camshaft and a backdrop are stored.

Bevorzugt ist die Exzenterwelle mittels Wälzlagern in dem Zylinderkopf gelagert. Es können jedoch auch jegliche alternativen, dem Fachmann bekannten, für diese Lagerung geeigneten Lager zum Einsatz kommen.Prefers is the eccentric shaft by means of rolling bearings stored in the cylinder head. However, any alternative, known to the expert, for This storage suitable bearings are used.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, dass die Exzenterkontur als beliebige Kontur, insbesondere als Kreis ausgebildet ist und durch die Außendurchmesser der Lagerung der Exzenterwelle begrenzt ist, so dass der größte Durchmesser der Exzenterwelle als Lagerung der Exzenterwelle insbesondere im Zylinderkopf vorgesehen ist und in kürzestem Abstand zum Kipp- und Einstellpunkt der Kipphebel gelagert ist und dass die Exzenterwelle vorzugsweise parallel zur Nockenwelle angeordnet ist.Further preferred embodiments the device according to the invention consist in that the eccentric contour as any contour, in particular is formed as a circle and through the outer diameter of the storage the eccentric shaft is limited, so that the largest diameter of the eccentric shaft provided as a bearing of the eccentric shaft, in particular in the cylinder head is and in the shortest possible time Distance to the tilt and set point of the rocker arm is mounted and the eccentric shaft is preferably arranged parallel to the camshaft.

Bevorzugt ist ferner neben einer mechanischen Verstellung des Ventilhubes der Ventile als Variante vorgesehen, dass die Exzenterwelle beispielsweise mittels Verstelleinrichtungen hydraulisch oder mittels eines Elektromotors verstellbar ist, der vorzugsweise fluchtend zur Nockenwelle oder zur Exzenterwelle vorgesehen ist, wobei die Achse des Elektromotors bevorzugt parallel zur Nockenwellenachse oder parallel zur Exzenterwellenachse vorgesehen ist. Zwischen Exzenterwelle und Aktuator bzw. Verstelleinrichtung können zudem geeignete Kupplungen vorgesehen sein.Prefers is also in addition to a mechanical adjustment of the valve the valves provided as a variant that the eccentric shaft, for example by means of adjusting hydraulically or by means of an electric motor is adjustable, which is preferably aligned with the camshaft or is provided to the eccentric shaft, wherein the axis of the electric motor preferably parallel to the camshaft axis or parallel to the eccentric shaft axis is provided. Between eccentric shaft and actuator or adjusting device can In addition, suitable couplings may be provided.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird darin gesehen, dass in einem Zylinderkopf für die Betätigung von Ein- und Auslassventilen mehrere Exzenterwellen vorgesehen sind, wobei sich die Exzenterwellen von mehreren Ein- oder Auslassventilen in der Kontur der Exzenter unterscheiden können.A Particularly preferred embodiment of the device according to the invention is seen in that in a cylinder head for the operation of intake and exhaust valves a plurality of eccentric shafts are provided, wherein the eccentric shafts of different inlet or outlet valves in the contour of the eccentric can.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Ventile benachbarter Zylinder mit unterschiedlichen Exzenterkonturen über die Kipphebel zu betätigen sind, und dass Nockenwellenkonturen für die Ventile, die zu einem Zylinder zugehörig sind, unterschiedlich ausgeführt sind.Advantageous may further be provided that the valves of adjacent cylinders are to operate with different eccentric contours on the rocker arms, and that camshaft contours for the Valves associated with a cylinder are designed differently.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, dass die Arbeitskonturen der Kipphebel, die mit der Exzenterwelle in Kontakt sind, beispielsweise eine ebene Fläche, eine konkave oder konvexe Fläche bilden. Ebenso ist es möglich, dass die Exzenter mit einer im Kipphebel gelagerten Rolle in Kontakt stehen.A Another preferred embodiment is seen therein that the working contours of the rocker arms, with the Eccentric are in contact, for example, a flat surface, a concave or convex surface form. Likewise it is possible that the eccentric with a stored in the rocker arm in contact stand.

Zusätzlich kann noch vorgesehen sein, dass die Arbeitskontur eines Kipphebels von der Arbeitskontur eines weiteren Kipphebels, die vorzugsweise mittels einer Achse direkt miteinander verbunden sind, unterschiedlich ausgeführt sind.In addition, can be provided that the working contour of a rocker arm of the working contour of another rocker arm, preferably by means of an axis are directly connected to each other, are designed differently.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht unter anderem darin, dass eine Regelungsmöglichkeit des Ventilhubes der Ventile einer Verbrennungskraftmaschine mit einem oder mehreren Ein- oder Auslassventilen) innerhalb kleinster Toleranzen erreicht wird, bei gleichzeitig geringen Verstell- und Haltekräften, unabhängig, ob diese Halte- und Verstellkräfte mechanisch, hydraulisch oder elektrisch aufgebracht werden und mit höchster Genauigkeit der zwischen den einzelnen Zylindern einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine vorzunehmenden Steuerung bzw. Regelung des Ventilhubes.One major advantage of the device according to the invention is, inter alia, that a control possibility of the valve lift of the valves of an internal combustion engine with one or more inlet or outlet valves) is achieved within very small tolerances, at the same time small adjustment and holding forces, regardless of whether these holding and Adjustment forces are applied mechanically, hydraulically or electrically and with the utmost accuracy between the individual Cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine to be made control or regulation of the valve.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht die variable Ventilhubverstellung, beispielsweise von zwei Einlassventilen eines Zylinders, durch zwei Kipphebel vor, welche durch eine gemeinsame Achse miteinander verbunden sind. Auf dieser Achse ist vorzugsweise zwischen den beiden Kipphebeln eine Rolle vorgesehen, welche in einer Kulisse abläuft. Die Kulisse ist vorzugsweise fest mit dem Zylinderkopf bzw. einem Gehäuse verbunden bzw. Bestandteil des Zylinderkopfes bzw. des Gehäuses. Die Kontur der Kulisse kann dabei beispielsweise bestimmt werden durch einen Kreisbogen, mit Mittelpunkt auf der Achse der Rolle des Rollenschlepphebels (Ventilbetätigungsmittel) und einem Radius, welcher beispielsweise in Abhängigkeit eines oder mehrerer Durchmesser der Rollen des Kipphebels definiert wird.A embodiment the device according to the invention sees the variable valve lift, for example, two Inlet valves of a cylinder, through two rocker arms, which connected by a common axis. On this Axle is preferably between the two rocker arms a role provided, which runs in a backdrop. The scenery is preferably firmly connected to the cylinder head or a housing or component the cylinder head or the housing. The contour of the backdrop can be determined, for example through a circular arc, with center on the axis of the roll roller cam follower (valve actuator) and a radius which, for example, depending on defined one or more diameters of the rollers of the rocker arm becomes.

Die beiden von der Nockenwelle angetriebenen Kipphebel bewegen sich dabei mittels einer Kippbewegung um die Exzenter der Exzenterwelle. Dabei ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, den Kipppunkt bzw. Drehpunkt jedes einzelnen Kipphebels mittels des mit dem Kipphebel in Verbindung stehenden Exzenters der Exzenterwelle individuell und unabhängig von dem oder den benachbarten Kipphebel(n) durch Drehung der Exzenterwelle zu verstellen. Der Verstellweg der Exzenterwelle beträgt dabei vorzugsweise ungefähr 3,5 mm und ist geeignet, den Ventilhub dabei bevorzugt von 0 bis 10 mm zu verstellen.The both rocker arms driven by the camshaft move doing so by means of a tilting movement about the eccentric of the eccentric shaft. there it is possible with the device according to the invention, the Tipping point or pivot point of each rocker arm by means of with the rocker arm associated eccentric of the eccentric shaft individually and independently from the adjacent rocker arm (s) by rotation of the eccentric shaft to adjust. The adjustment of the eccentric shaft is thereby preferably about 3.5 mm and is suitable, the valve lift preferably from 0 to 10 mm to adjust.

Mit Bezug auf die Drehbewegung der Kipphebel um die Exzenterwelle ist es wichtig, die Kipphebelmasse extrem gut zu verteilen und so auszubalancieren, dass die Kontaktkräfte, welche auf die Exzenterwelle wirken, gering sind und auch nicht mit zunehmender Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ansteigen. Dies kann beispielsweise unterstützt werden durch geeignete Konstruktion der Kipphebel, wobei die Kipphebel nicht aus Vollmaterial sind, sondern Ausnehmungen aufweisen, welche die Masse oder auch die Größe reduzieren. Ferner sollte der Drehpunkt der Kipphebel nahe dem oder im Massenmittelpunkt des Kipphebels liegen.With Relative to the rotational movement of the rocker arms about the eccentric shaft It is important to distribute and balance the toggle mass extremely well. that the contact forces, which act on the eccentric shaft, are low and not increase with increasing speed of the internal combustion engine. This can be supported, for example be by suitable design of the rocker arms, the rocker arms are not made of solid material, but have recesses, which reduce the mass or the size. Further, the pivot point of the rocker arms should be near or at the center of mass the rocker arm lie.

Diese voll variable und unabhängige Möglichkeit der Verstellung des Ventilhubes, insbesondere von zwei Einlassventilen eines Zylinders, erlangt insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen mit vier Ventilen pro Zylinder, vorzugsweise zwei Einlass- und zwei Auslassventile, Bedeutung, da der Ventilhub und die Ventilöffnungszeit für jedes einzelne Ventil bzw. für jedes Ventilpaar (Einlass- bzw. Auslassventilpaar) individuell eingestellt werden kann. Im Extremfall kann jedes Ventil individuell im Nullhub betrieben werden, was dazu führen kann, dass beispielsweise der betreffende Zylinder nur mit einem Einlass bzw. einem Auslassventil betrieben wird. Der Ventilhub und die Ventilöffnungszeit wird vorzugsweise mittels der Nockenkonturform der Nockenwelle und der Form der Arbeitskurve der Kipphebel bestimmt. Im Ergebniss kann dies beispielsweise einer Ventilöffnungszeit im Leerlauf von ungefähr 90° Kurbelwellenwinkel bei einem Ventilhub von nur 0,25 mm entsprechen, wobei ungefähr 320° Kurbelwellenwinkel bei vollem Ventilhub möglich sind, wodurch zudem eine gute Leerlaufqualität erreicht wird.These fully variable and independent possibility the adjustment of the valve lift, in particular of two intake valves a cylinder, obtained especially in internal combustion engines with four valves per cylinder, preferably two intake and two Exhaust valves, meaning, since the valve lift and the valve opening time for each single valve or for each valve pair (inlet and outlet valve pair) individually set can be. In extreme cases, each valve can be individually in the zero stroke be operated, which lead to it can, for example, that cylinder in question only with an inlet or an exhaust valve is operated. The valve lift and the valve opening time is preferably by means of the cam contour of the camshaft and the shape of the working curve of the rocker arm determined. In the result can This is for example a valve opening time idle of about 90 ° crankshaft angle at a valve lift of only 0.25 mm, with approximately 320 ° crankshaft angle possible at full valve lift are, whereby also a good idling quality is achieved.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, geeignet, beispielsweise mit Drehzahlen bis zu 8.500 Umdrehungen pro Minute zu arbeiten. Bei dieser Ausführungsform kann die Ventilöffnungszeit und der Ventilhub unabhängig voll variabel für jedes Ventil gesteuert bzw. geregelt werden. Wenn beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, beträgt der Ventilhub ungefähr 0,3 mm und die Ventilöffnungszeit entspricht dabei ungefähr 90° Kurbelwellenwinkel. Bei Volllast entspricht der Ventilhub beispielsweise 9 mm, wobei das Ventil bei 320° Kurbelwellenwinkel geöffnet bleibt.at a further preferred embodiment is the internal combustion engine, which is a device according to the invention has, suitable, for example, with speeds up to 8,500 revolutions to work per minute. In this embodiment, the valve opening time and the valve lift independently fully variable for each valve can be controlled. If, for example, the Internal combustion engine is operated at idle, the valve lift approximately 0.3 mm and the valve opening time corresponds approximately 90 ° crankshaft angle. At full load, the valve lift corresponds to 9 mm, for example the valve at 320 ° crankshaft angle open remains.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform findet die Verstellung von Null- bis zum Maximalhub des Ventils bei ungefähr 120° Drehung der Exzenterwelle statt. Dabei beträgt das maximale Ventilhalte- und Ventileinstellmoment der Exzenterwelle ungefähr 4 Nm, gemessen für zwei Ventile.In a likewise preferred embodiment finds the adjustment from zero to to the maximum stroke of the valve at about 120 ° rotation of the eccentric shaft instead. It is the maximum valve holding and Ventileinstellmoment the eccentric shaft approximately 4 Nm, measured for two valves.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Ventilöffnungszeit zusammen mit dem Ventilhub in Verbindung mit einem oder mehreren Lufteinlasssystem(en) mit voll variabel einstellbarer Länge variiert werden, was zu einer deutlichen Drehmomentverbesserung führt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ebenso mit Systemen zur variablen Zylinderkompression innerhalb von Verbrennungskraftmaschinen kombiniert werden.at a further preferred embodiment can the valve opening time together with the valve lift in conjunction with one or more Air intake system (s) varies with fully variable adjustable length which leads to a significant torque improvement. The inventive device can work with systems for variable cylinder compression as well Combined combustion engines.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a perspective view of a device according to the invention;

2: eine Exzenterwelle im Schnitt; 2 an eccentric shaft in section;

3: eine Exzenterwelle mit verdreht angeordneten Exzentern im Schnitt. 3 : an eccentric shaft with twisted arranged eccentrics in the section.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur variablen Ventilhubverstellung von zwei Gaswechselventilen 12 und 14, beispielsweise zwei Einlassventile eines Zylinders, welche eine drehbare Exzenterwelle 16 aufweist, die in dieser Ausführungsform aus zwei koaxial zueinander angeordneten Exzenterwellenteilen 18 und 20 aufgebaut ist, wobei ein Exzenter 22 bevorzugt integraler Bestandteil des Exzenterwellenteils 18 und ein Exzenter 24 bevorzugt integraler Bestandteil des Exzenterwellenteils 20 ist. Die beiden koaxial ineinandergesteckten Exzenterwellenteile 18 und 20, welche sich unabhängig voneinander bewegen können, stehen miteinander von außen sichtbar an einer Verbindungsstelle 30 miteinander in Kontakt. Diese Stelle kann prinzipiell an jeder beliebigen Stelle zwischen den beiden Exzentern 22 und 24 vorgesehen sein. Aus Stabilitätsgründen ist die Verbindungsstelle 30 vorliegend an einer Lagerstelle vorgesehen, was jedoch grundsätzlich nicht zwingend ist. Vorzugsweise liegen alle möglichen Konturen der Exzenter 22 und 24 innerhalb eines Kreises, der durch die Außendurchmesser einer Lagerung 26 und 28 der Exzenterwelle 16 gebildet wird (vgl. 2). Die Exzenterwelle 16 ist durch eine nicht dargestellte durchgehende Bohrung im Zylinderkopfmaterial steckbar und in der durchgehenden Bohrung im Zylinderkopf direkt gelagert. Damit kann die Exzenterwelle 16 von einer der Stirnseiten des Zylinderkopfes als einsteckbare Exzenterwelle 16 montiert werden. Die Exzenterwelle 16 ist vorzugsweise in einem separatem Gehäuse (nicht dargestellt) gelagert, das mit dem Zylinderkopf verbunden ist. In dem Gehäuse sind als vormontierte Einheit die Exzenterwelle 16, Kipphebel 32 und 34, eine Nockenwelle 36 und eine Kulisse 38 gelagert. Es besteht auch die Möglichkeit, die Exzenterwelle 16 mittels Wälzlagern in dem Zylinderkopf zu lagern. 1 shows a Vorrich invention tung 10 for variable valve lift adjustment of two gas exchange valves 12 and 14 For example, two intake valves of a cylinder, which has a rotatable eccentric shaft 16 has, in this embodiment of two coaxially arranged Exzenterwellenteilen 18 and 20 is constructed, with an eccentric 22 preferably an integral part of the Exzenterwellenteils 18 and an eccentric 24 preferably an integral part of the Exzenterwellenteils 20 is. The two coaxial nested eccentric shaft parts 18 and 20 , which can move independently of each other, are visible to each other from the outside at a junction 30 in contact with each other. This point can in principle at any point between the two eccentrics 22 and 24 be provided. For stability reasons, the connection point 30 in this case provided at a storage location, which is not mandatory in principle. Preferably, all possible contours of the eccentric 22 and 24 inside a circle, passing through the outside diameter of a bearing 26 and 28 the eccentric shaft 16 is formed (cf. 2 ). The eccentric shaft 16 is plugged through an unillustrated through hole in the cylinder head material and stored directly in the through hole in the cylinder head. Thus, the eccentric shaft 16 from one of the end faces of the cylinder head as a plug-in eccentric shaft 16 to be assembled. The eccentric shaft 16 is preferably mounted in a separate housing (not shown) which is connected to the cylinder head. In the housing are as preassembled unit the eccentric shaft 16 , Rocker arm 32 and 34 , a camshaft 36 and a backdrop 38 stored. There is also the possibility of the eccentric shaft 16 to store by rolling bearings in the cylinder head.

Die Konturen der Exzenter 22 und 24 können als beliebige Kontur, insbesondere als Kreis ausgebildet sein und sind durch die Außendurchmesser der Lagerung 26 und 28 der Exzenterwelle 16 begrenzt. Der größte Durchmesser der Exzenterwelle 16 ist dabei zur Lagerung der Exzenterwelle 16 insbesondere im Zylinderkopf vorgesehen und bevorzugt in kürzestem Abstand zum Kipp- und Einstellpunkt der Kipphebel 32 und 34 gelagert. Die Exzenterwelle 16 ist vorzugsweise parallel zur Nockenwelle 36 angeordnet.The contours of the eccentric 22 and 24 can be formed as any contour, in particular as a circle and are characterized by the outer diameter of the storage 26 and 28 the eccentric shaft 16 limited. The largest diameter of the eccentric shaft 16 is to support the eccentric shaft 16 provided in particular in the cylinder head and preferably at the shortest distance to the tilting and set point of the rocker arm 32 and 34 stored. The eccentric shaft 16 is preferably parallel to the camshaft 36 arranged.

Zur Verdrehung der einzelnen Exzenterwellenteile 18 und 20 ist ein Aktuator 40 bevorzugt über ein Kupplungselement 42 mit der Exzenterwelle 16 verbunden. Der Aktuator 40 ist dabei vorzugsweise fluchtend zu einer Drehachse 44 der Exzenterwelle 16 angeordnet. Der Aktuator 40 wird durch ein Gehäuse 46 geschützt, welches mit dem Zylinderkopf bzw. dem Gehäuse, in welchem die Exzenterwelle 16 gelagert ist, mittels geeigneter Befestigungseinrichtungen 48 verbunden werden kann. Der Aktuator 40 kann beispielsweise hydraulische, elektrische oder magnetische Einrichtungen zur Verdrehung bzw. Winkelverstellung der Exzenterwelle 16 aufweisen. Neben den genannten Einrichtungen sind alternative Einrichtungen ebenso wie Kombinationen aus den genannten Einrichtungen denkbar. Die Verstellachse des Aktuators 40 kann ferner parallel zur Nockenwellenachse oder parallel zur Exzenterwellenachse vorgesehen sein.For rotation of the individual eccentric shaft parts 18 and 20 is an actuator 40 preferably via a coupling element 42 with the eccentric shaft 16 connected. The actuator 40 is preferably aligned with a rotation axis 44 the eccentric shaft 16 arranged. The actuator 40 is through a housing 46 protected, which with the cylinder head or the housing in which the eccentric shaft 16 is stored, by means of suitable fastening devices 48 can be connected. The actuator 40 For example, hydraulic, electrical or magnetic devices for rotation or angular adjustment of the eccentric shaft 16 exhibit. In addition to the facilities mentioned, alternative facilities as well as combinations of the facilities mentioned are conceivable. The adjustment axis of the actuator 40 may also be provided parallel to the camshaft axis or parallel to the eccentric shaft axis.

Aufgrund der Möglichkeit, dass die Exzenter 22 und 24 bei einer Anordnung mit beispielsweise zwei oder mehreren Ein- oder Auslassventilen gegeneinander um einen Winkel α verdreht angeordnet werden können (vgl. 3), kann sich in einer Drehstellung der Exzenterwellenteile 18 und 20 für die Ventile 12 und 14 ein unterschiedlicher Ventilhub ergeben.Due to the possibility that the eccentric 22 and 24 in an arrangement with, for example, two or more inlet or outlet valves against each other by an angle α can be arranged rotated (see. 3 ), can be in a rotational position of the eccentric shaft parts 18 and 20 for the valves 12 and 14 give a different valve lift.

Sind in einem Zylinderkopf für die Betätigung von Ein- und Auslassventilen mehrere Exzenterwellen 16 vorgesehen, können sich die Exzenterwellen 16 von mehreren Ein- oder Auslassventilen in der Kontur der Exzenter 22 und 24 unterscheiden. Die Ventile zwei benachbarter Zylinder können mit unterschiedlichen Exzenterkonturen über die Kipphebel 32 und 34 betätigt werden. Die Nockenwellenkonturen der Nockenwelle 36 können für die Ventile 12 und 14, die zu einem Zylinder zugehörig sind, ebenfalls unterschiedlich ausgeführt sein.Are in a cylinder head for the operation of intake and exhaust valves several eccentric shafts 16 provided, the eccentric shafts can 16 of several inlet or outlet valves in the contour of the eccentric 22 and 24 differ. The valves of two adjacent cylinders may have different eccentric contours via the rocker arms 32 and 34 be operated. The camshaft contours of the camshaft 36 can for the valves 12 and 14 , which are associated with a cylinder, also be designed differently.

Die Arbeitskonturen der Kipphebel 32 und 34, die mit den Exzentern 22 und 24 der Exzenterwelle 16 in Kontakt stehen, können eine ebene, konkave oder konvexe Fläche bilden. Es ist aber auch möglich, dass die Exzenter 22 und 24 mit einer Rolle, die in den jeweiligen Kipphebeln 32 und 34 beispielsweise gleit- oder wälzgelagert ist, in Kontakt stehen, um die Reibung und den Verschleiß zu reduzieren. Bei beiden Lagerungen ist aber geringstes Lagerspiel vorausgesetzt.The working contours of the rocker arms 32 and 34 that with the eccentrics 22 and 24 the eccentric shaft 16 In contact, may form a flat, concave or convex surface. But it is also possible that the eccentric 22 and 24 with a roller in the respective rocker arms 32 and 34 For example, sliding or rolling bearings are in contact to reduce friction and wear. For both bearings but minimum clearance is required.

Jeder der Kipphebel 32 und 34 weist eine Arbeitskontur auf, welche im Eingriff mit einem Ventilbetätigungsmittel 50 und 52 steht. Als Ventilbetätigungsmittel 50 un 52 kommt beispielsweise ein Rollenschlepphebel, wie in 1 dargestellt, in Betracht. Jedes der beiden Ventilbetätigungsmittel 50 und 52 überträgt die Bewegung des jeweiligen Kipphebels 32 bzw. 34 auf eines der Ventile 12 bzw. 14. Vorteilhaft sind zudem Ventilspielausgleichselemente 54 und 56 vorgesehen.Each of the rocker arms 32 and 34 has a working contour which engages with a valve actuating means 50 and 52 stands. As a valve actuator 50 U.N 52 comes, for example, a roller cam follower, as in 1 considered, considered. Each of the two valve actuators 50 and 52 transfers the movement of the respective rocker arm 32 respectively. 34 on one of the valves 12 respectively. 14 , Also advantageous are valve clearance compensation elements 54 and 56 intended.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann der Kipphebel anstelle der Arbeitskontur eine Rolle und das Ventilbetätigungsmittel die Arbeitskontur aufweisen. Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen können die Arbeitskonturen verschiedener Kipphebel, welche bevorzugt mittels einer Achse 58 direkt miteinander verbunden sind, bzw. verschiedener Ventilbetätigungsmittel, unterschiedlich ausgeführt sein.In another embodiment, not shown, the rocker arm instead of the working contour of a role and the valve actuating means have the working contour. In both described embodiments, the working contours of different rocker arms, which preferably by means of an axis 58 directly connected to each other, or different valve actuating means, be designed differently.

Die Kipphebel 32 und 34 werden mittels einer Feder 60 an die Nockenwelle 36 gedrückt.The rocker arms 32 and 34 be by means of a spring 60 to the camshaft 36 pressed.

1010
Vorrichtung zur variablen Ventilhubverstellungcontraption for variable valve lift adjustment
1212
GaswechselventilGas exchange valve
1414
GaswechselventilGas exchange valve
1616
Exzenterwelleeccentric shaft
1818
Exzenterwellenteileccentric shaft
2020
Exzenterwellenteileccentric shaft
2222
Exzentereccentric
2424
Exzentereccentric
2626
Außendurchmesser der Lagerung der Exzenterwelleouter diameter the bearing of the eccentric shaft
2828
Außendurchmesser der Lagerung der Exzenterwelleouter diameter the bearing of the eccentric shaft
3030
Verbindungsstellejunction
3232
Kipphebelrocker arm
3434
Kipphebelrocker arm
3636
Nockenwellecamshaft
3838
Kulissescenery
4040
Aktuatoractuator
4242
Kupplungselementcoupling member
4444
Drehachseaxis of rotation
4646
Gehäusecasing
4848
Befestigungseinrichtungfastening device
5050
VentilbetätigungsmittelValve actuating means
5252
VentilbetätigungsmittelValve actuating means
5454
VentilspielausgleichselementLash adjuster
5656
VentilspielausgleichselementLash adjuster
5858
Achse der Kipphebelaxis the rocker arm
6060
Federfeather

Claims (11)

Vorrichtung (10) zur variablen Ventilhubverstellung, insbesondere von Gaswechselventilen (12, 14) einer Verbrennungskraftmachine mit einer oder mehreren Anordnungen) folgender Elemente: – wenigstens ein Kipphebel (32, 34), welcher mittels einer Nockenwelle (36) betätigt in einer Kulisse (38) abläuft, – ein mit dem Kipphebel (32, 34) im Eingriff stehendes Ventilbetätigungsmittel (50, 52), – eine Feder (60), welche den Kipphebel (32, 34) gegen die Nockenwelle (36) drückt, und – eine mehrteilige, ein oder mehrere Exzenter (22, 24) aufweisende Exzenterwelle (16) zur Verstellung des Ventilhubes.Contraption ( 10 ) for variable valve lift adjustment, in particular of gas exchange valves ( 12 . 14 ) an internal combustion engine with one or more arrangements) of the following elements: - at least one rocker arm ( 32 . 34 ), which by means of a camshaft ( 36 ) operated in a scenery ( 38 ), - one with the rocker arm ( 32 . 34 ) engaged valve actuating means ( 50 . 52 ), - a feather ( 60 ), which the rocker arm ( 32 . 34 ) against the camshaft ( 36 ), and - a multi-part, one or more eccentrics ( 22 . 24 ) having eccentric shaft ( 16 ) for adjusting the valve lift. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zwischen Nockenwelle (36) und Kipphebel (32, 34) eine Stößelstange, einen Zwischenhebel sowie ein Ausgleichselement aufweist.Contraption ( 10 ) according to claim 1, which between camshaft ( 36 ) and rocker arms ( 32 . 34 ) has a push rod, an intermediate lever and a compensation element. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Exzenterwelle (16) einen koaxialen Aufbau mit einem Exzenter (22, 24) pro Gaswechselventil (12, 14) aufweist.Contraption ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the eccentric shaft ( 16 ) has a coaxial construction with an eccentric ( 22 . 24 ) per gas exchange valve ( 12 . 14 ) having. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher jedes Exzenterwellenteil (18, 20), welches individuell und unabhängig von den anderen Exzenterwellenteilen (18, 20) verstellt werden kann, einen Exzenter (22, 24) aufweist.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which each eccentric shaft part ( 18 . 20 ), which individually and independently of the other Exzenterwellenteilen ( 18 . 20 ) can be adjusted, an eccentric ( 22 . 24 ) having. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher die Form der Exzenter (22, 24) gleich oder verschieden voneinander ist.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the shape of the eccentric ( 22 . 24 ) is the same or different from each other. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher die Exzenterwellenteile (18, 20) der Exzenterwelle (16) mittels wenigstens eines Aktuators (40) verstellbar sind.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which the eccentric shaft parts ( 18 . 20 ) of the eccentric shaft ( 16 ) by means of at least one actuator ( 40 ) are adjustable. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher bei Einsatz in einem Zylinderkopf für die Betätigung von Ein- und Auslassventilen mehrere Exzenterwellen (16) vorgesehen sind.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein when used in a cylinder head for the actuation of intake and exhaust valves, a plurality of eccentric shafts ( 16 ) are provided. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welcher für Gaswechselventile (12, 14) benachbarter Zylinder unterschiedliche Formen der Exzenter (22, 24) vorgesehen sind.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein for gas exchange valves ( 12 . 14 ) of adjacent cylinders different forms of the eccentric ( 22 . 24 ) are provided. Verfahren zur variablen Ventilhubverstellung, insbesondere von Gaswechselventilen (12, 14) einer Verbrennungskraftmaschine, unter Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem jeder einzelne Exzenter (22, 24) individuell und unabhängig von den anderen Exzentern (22, 24) der Exzenterwelle (16) verstellt werden kann.Method for variable valve lift adjustment, in particular of gas exchange valves ( 12 . 14 ) of an internal combustion engine, using a device ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, in which each individual eccentric ( 22 . 24 ) individually and independently of the other eccentrics ( 22 . 24 ) of the eccentric shaft ( 16 ) can be adjusted. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die einzelnen Exzenterwellenteile (18, 20) der Exzenterwelle (16) mit den jeweiligen Exzentern (22, 24) durch einen oder mehrere Aktuatoren (40) verstellt werden.Method according to Claim 9, in which the individual eccentric shaft parts ( 18 . 20 ) of the eccentric shaft ( 16 ) with the respective eccentrics ( 22 . 24 ) by one or more actuators ( 40 ) are adjusted. Verbrennungskraftmaschine, welche mindestens eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.Internal combustion engine, which has at least one device ( 10 ) according to one of claims 1 to 8.
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