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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Großdieselmotors, sowie eine Ventilnocke zur
Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Um
den ständig wachsenden Anforderungen an moderne Verbrennungsmotoren
bezüglich Emissionswerten bei gleichzeitiger Erhöhung
des Wirkungsgrades gerecht zu werden, sind bereits verschiedene
Ansätze bekannt. Eine der Möglichkeiten besteht
in verbesserten Verfahren zur Steuerung der Ventile eines Verbrennungsmotors.
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Aus
der
DE 103 11 275
A1 ist ein Hubverlauf eines Einlassventils eines Verbrennungsmotors
bekannt, bei dem der Schließvorgang des Ventils kurz unterbrochen
wird. Diese Ansteuerung des Ventils erfolgt variabel über
einen Elektromotor.
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Die
DE 103 15 783 A1 zeigt
in
10 einen Nocken zur Steuerung eines
Auslassventils eines Verbrennungsmotors, der in einer Querschnittsebene zwei
Nockenköpfe aufweist. Durch den zweiten Nockenkopf wird
das Auslassventils nach dem Schließen erneut geöffnet.
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Eine
effiziente Möglichkeit zur Reduzierung von NOx-Emissionen
ist die Anhebung der Verdichtung, wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad
erhöht wird. Die Anhebung der Verdichtung ist jedoch von den
mindestens erforderlichen Ventilfreigängen begrenzt. Zwar
können die Ventilfreigänge mittels Ventiltaschen
erhöht werden. Jedoch stellen Ventiltaschen nachteilig
Bildungsregionen für Stickoxidverbindungen dar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Großdieselmotors, zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren
zur Ventilsteuerung eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Großdieselmotors, wobei eine Ventilhubkurve,
ausgehend von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt, einen
kontinuierlichen Hubverlauf, einen ersten Hubabschnitt mit einer
ersten Hubsteigung, einen zweiten Hubabschnitt mit einer zweiten
Hubsteigung und einen dritten Hubabschnitt mit einer dritten Hubsteigung
aufweist, wobei die zweite Hubsteigung kleiner ist als die erste
Hubsteigung und die dritte Hubsteigung, und wobei sich das Auslassventil
nach Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbenweges im zweiten
Hubabschnitt befindet.
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Die
Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
gemäß Anspruch 2 ferner gelöst durch
ein Verfahren zur Ventilsteuerung eines Einlassventils eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Großdieselmotors, wobei eine Ventilhubkurve,
ausgehend von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt, einen
kontinuierlichen Hubverlauf, einen vierten Hubabschnitt mit einer
vierten Hubsteigung, einen fünften Hubabschnitt mit einer fünften
Hubsteigung und einen sechsten Hubabschnitt mit einer sechsten Hubsteigung
aufweist, wobei die zweite Hubsteigung kleiner ist als die erste Hubsteigung
und die dritte Hubsteigung, und wobei sich das Einlassventil vor
Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbenweges im vierten Hubabschnitt befindet.
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Dadurch,
dass sich das Auslassventil nach dem Erreichen bzw. das Einlassventil
vor dem Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbenweges in dem Hubabschnitt
mit der kleineren Hubsteigung befindet, kann der Zeitraum der Ventilüberschneidung vergrößert
werden, wobei gleichzeitig der absolute Ventilhub des Einlassventils
bzw. des Auslassventils im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbenweges verringert
werden kann. Dabei wird der Überschneidungszeitquerschnitt
und somit das ein- bzw. austretende Volumen während der
Ventilüberschneidung gegenüber herkömmlichen
Ventilhubkurven vorteilhaft nicht bzw. nicht signifikant verringert.
Mit anderen Worten wird in dem Bereich, in dem der Kolben sich in
seinem oberen Totpunkt befindet und dem Ein- bzw. Auslassventil
maximal nähert, der Ventilhub des Ein- bzw. Auslassventiles
verflacht, wobei bei ausreichenden Ventilfreigängen gleichwohl
ein ausreichendes Ein- bzw. Austrittsvolumen dargestellt wird.
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Als
Hubsteigung wird vorliegend insbesondere der Betrag des mittleren
Quotienten aus Ventilhubänderung pro Drehwinkeländerung
der Kurbelwelle gemeint. Als oberer Totpunkt der Ventilhubkurve
ist in diesem Zusammenhang der Punkt bezeichnet, bei dem das Ventil
weitestgehend, insbesondere vollständig geschlossen ist.
Dementsprechend ist mit unterem Totpunkt der Ventilhubkurve der
Punkt gemeint, bei dem das Ventil weitestgehend, insbesondere vollständig
geöffnet ist.
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Unter
einem kontinuierlichen Hubverlauf wird vorliegend insbesondere ein
Hubverlauf verstanden, der in dem betreffenden Abschnitt entweder
ausschließlich absteigend oder ausschließlich
aufsteigend ist, also monoton, vorzugsweise strengmonoton ist, so
dass die Ventilbewegung in diesem Abschnitt keine Richtungsänderungen
aufweist. Gleichwohl kann ein kontinuierlicher Hubverlauf im Sinne der
vorliegenden Erfindung Verzögerungen oder Unterbrechungen
im Hubverlauf, also Bereiche mit einem geringeren oder einem neutralen
Steigungswert umfassen.
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Als
Ventilüberschneidung wird insbesondere der Zeitraum vom
Ende des vierten Taktes bis in den Anfang des nachfolgenden ersten
Taktes bezeichnet, bei dem das Einlassventil bereits geöffnet
ist, bevor das Auslassventil ganz geschlossen ist. Hierdurch kann
vom beschleunigten Abgasstrom Frischluft in den Verbrennungsraum
gesaugt und ein Verbleiben von Abgasresten im Brennraum verringert
werden. Mit Ende des vierten Taktes steht zugleich der Kolben an
seinem oberen Totpunkt, bei dem sich der Kolben dem Zylinderkopf
am nächsten befindet. Als Überschneidungszeitquerschnitt
ist das Integral der Ventilhubkurve über dem Zeitraum der
Ventilüberschneidung zu verstehen.
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Eine
besonders effektive Möglichkeit zur Erhöhung der
Verdichtung entsteht dann, wenn beide Ventile, also sowohl das Auslassventil
als auch das Einlassventil jeweils nach den oben beschriebenen Verfahren
gesteuert werden. Bei gleich bleibendem Überschneidungszeitquerschnitt
kann dabei der maximal benötigte Ventilhub beim oberen
Totpunkt des Kolbenweges nochmals verringert werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung verläuft wenigstens der zweite
und/oder fünfte Hubabschnitt zumindest abschnittsweise
linear.
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In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung erfolgt der Übergang
vom ersten Hubabschnitt in den zweiten Hubabschnitt vor dem Erreichen
des oberen Totpunktes des Kolbenweges. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung
erfolgt der Übergang vom fünften Hubabschnitt
in den sechsten Hubabschnitt nach dem Erreichen des oberen Totpunktes
des Kolbenweges. Hierdurch wird eine zusätzliche Sicherheit
gegenüber einer Kollision von Ventil und Kolben im Bereich des
oberen Totpunktes des Kolbenweges erreicht.
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In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung verläuft zumindest ein Übergang
zwischen zwei Hubabschnitten konkav. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung
verläuft zumindest ein Übergang zwischen zwei Hubabschnitten
konvex. Durch den konkaven bzw. konvexen Übergang entsteht
eine harmonische und damit bauteilschonende Ventilbewegung.
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Die
Erfindung umfasst nach einem dritten Aspekt gemäß Anspruch
11 ferner eine Ventilnocke zur Ventilsteuerung eines Auslassventils
eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Großdieselmotors,
die derart gestaltet ist, dass sie eine Ventilhubkurve erzeugt,
die ausgehend von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt
einen kontinuierlichen Hubverlauf, einen ersten Hubabschnitt mit
einer ersten Hubsteigung, einen zweiten Hubabschnitt mit einer zweiten
Hubsteigung und einen dritten Hubabschnitt mit einer dritten Hubsteigung
aufweist, wobei die zweite Hubsteigung kleiner ist als die erste Hubsteigung
und die dritte Hubsteigung, und wobei sich das Auslassventil nach
Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbenweges im zweiten Hubabschnitt
befindet.
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Die
Erfindung umfasst nach einem vierten Aspekt gemäß Anspruch
12 ferner eine Ventilnocke zur Ventilsteuerung eines Einlassventils
eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Großdieselmotors,
die derart gestaltet ist, dass sie eine Ventilhubkurve erzeugt,
die ausgehend von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt
einen kontinuierlichen Hubverlauf, einen vierten Hubabschnitt mit
einer vierten Hubsteigung, einen fünften Hubabschnitt mit
einer fünften Hubsteigung und einen sechsten Hubabschnitt
mit einer sechsten Hubsteigung aufweist, wobei die fünfte
Hubsteigung kleiner ist als die vierte Hubsteigung und die sechste
Hubsteigung, und wobei sich das Einlassventil vor Erreichen des oberen
Totpunktes des Kolbenweges im fünften Hubabschnitt befindet.
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Mit
derartigen Ventilnocken können die oben genannten Verfahren
zur Ventilsteuerung durchgeführt werden. Es ergeben sich
die bereits oben genannten Vorteile.
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Die
Erfindung umfasst nach einem weiteren Aspekt ferner einen Ventiltrieb,
umfassend eine erfindungsgemäße Ventilnocke zur
Ventilsteuerung eines Auslassventils und eine erfindungsgemäße
Ventilnocke zur Ventilsteuerung eines Einlassventils. Mit einem
derartigen Ventiltrieb kann sowohl das Einlassventil als auch das
Auslassventil mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Ventilsteuerung betrieben werden. Es ergeben sich die oben genannten
Vorteile.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls Ventilnocken, die derart gestaltet sind,
dass sie die Ventilhubkurven der genannten bevorzugten Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Verfahren zur Ventilsteuerung
erzeugen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen
und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt,
teilweise schematisiert:
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1 Ventilhubkurven
einer Ventilsteuerung nach dem Stand der Technik;
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2 Ventilhubkurven
einer Ventilsteuerung nach einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
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3 die
Nockenform einer Auslassnocke nach einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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4 die
Nockenform einer Einlassnocke nach einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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5 Ausschnitte von Ventilhubkurven erfindungsgemäßer
Ventilsteuerungen
- a) mit einem konkaven Übergang
und einem aus rechnerischen Gründen abrupt gezeigten Übergang
zwischen zwei Hubabschnitten;
- b) mit einem konkaven Übergang und einem konvexen Übergang
zwischen zwei Hubabschnitten;
- c) mit einem aus rechnerischen Gründen abrupt gezeigten Übergang
und einem konvexen Übergang zwischen zwei Hubabschnitten.
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In 1 sind
Ventilhubkurven einer Ventilsteuerung nach dem Stand der Technik
dargestellt. Dabei ist jeweils der Ventilhub h über dem
Kurbelwellenwinkel Φ aufgetragen. Es ist die Ventilhubkurve 11 eines
Auslassventils und die Ventilhubkurve 21 eines Einlassventils
zu erkennen.
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Bei Φ < 500° ist
das Auslassventil geschlossen und befindet sich in seinem oberen
Totpunkt 12. Bei Φ = 500° wird das Auslassventil
geöffnet. Die entsprechende Ventilhubkurve 11 weist
dabei einen kontinuierlichen Anstieg 13 bis zu einem unteren
Totpunkt 14 auf, bei dem das Auslassventil vollständig geöffnet
ist. Der untere Totpunkt 14 wird bei Φ = 600° erreicht
und wird bis Φ = 650° aufrecht erhalten. Der Ventilhub
des Auslassventils beträgt am unteren Totpunkt 25 mm. Anschließend
wird das Auslassventil wieder geschlossen. Die entsprechende Ventilhubkurve 11 weist
dabei einen kontinuierlichen Abfall 15 bis zum oberen Totpunkt 12 auf,
der bei Φ = 760° erreicht wird. Die Übergänge
vom oberen bzw. in den oberen Totpunkt 12 sind konkav ausgebildet.
Die Übergänge vom unteren bzw. in den unteren
Totpunkt 14 sind konvex ausgebildet.
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Bei Φ < 670° ist
das Einlassventil geschlossen und befindet sich in seinem oberen
Totpunkt 22. Bei Φ = 670° wird das Einlassventil
geöffnet. Die entsprechende Ventilhubkurve 21 weist
dabei einen kontinuierlichen Anstieg 23 bis zu einem unteren
Totpunkt 24 auf, bei dem das Einlassventil vollständig geöffnet
ist. Der untere Totpunkt 24 wird bei Φ = 775° erreicht
und wird bis Φ = 800° aufrecht erhalten. Der Ventilhub
des Einlassventils beträgt am unteren Totpunkt 25 mm.
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Anschließend
wird das Einlassventil wieder geschlossen. Die entsprechende Ventilhubkurve 21 weist
dabei einen kontinuierlichen Abfall 25 bis zum oberen Totpunkt 22 auf,
der bei Φ = 902° erreicht wird. Die Übergänge
vom oberen bzw. in den oberen Totpunkt 22 sind konkav ausgebildet.
Die Übergänge vom unteren bzw. in den unteren
Totpunkt 24 sind konvex ausgebildet.
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In
dem Kurbelwellenwinkelbereich von Φ = 670° bis Φ =
760° ist der Bereich der Ventilüberschneidung
zu erkennen, in dem sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil
geöffnet ist. Die Ventilhubkurve 11 des Auslassventils
und die Ventilhubkurve 21 des Einlassventils schneiden
sich dabei bei einem Kurbelwellenwinkel von Φ = 720°,
welcher zugleich das Ende des vierten Taktes und den Beginn des
nachfolgenden ersten Taktes darstellt. Der Ventilhub beider Ventile
beträgt dabei 15 mm. Zu diesem Zeitpunkt ist zugleich der
Kolben in seiner oberen Tot punktstellung, das heißt in
der Position, in der der Kolben dem Zylinderkopf am nächsten
ist. Es ist ersichtlich, dass die obere Totpunktstellung des Kolbens
durch den Ventilhub der beiden Ventile bei dem Kurbelwellenwinkel
von Φ = 720° begrenzt ist. Eine höhere
Verdichtung würde ein Verschieben der Totpunktstellung
des Kolbens weiter in Richtung Zylinderkopf bedeuten, was jedoch
aufgrund des Ventilhubs der beiden Ventile beim Kurbelwellenwinkel
von Φ = 720° unter Berücksichtigung der
mindestens erforderlichen Ventilfreigänge nicht möglich
ist.
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Durch
ein früheres Schließen des Auslassventils bzw.
ein späteres Öffnen des Einlassventils könnte
zwar die Ventilhub der beiden Ventile beim Kurbelwellenwinkel von Φ =
720° reduziert werden. Dies würde jedoch eine
Verkleinerung des Überschneidungszeitquerschnitts während
der Ventilüberschneidung bedeuten, was unerwünscht
ist. Der Überschneidungszeitquerschnitt entspricht dabei
der Fläche unterhalb der Ventilhubkurven 11, 21 im
Bereich der Ventilüberschneidung.
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In 2 sind
die Ventilhubkurven einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerung
dargestellt. Dabei ist jeweils der Ventilhub h über dem
Kurbelwellenwinkel Φ aufgetragen. Es ist die Ventilhubkurve 31 eines Auslassventils
und die Ventilhubkurve 41 eines Einlassventils zu erkennen.
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Bei Φ < 500° ist
das Auslassventil geschlossen und befindet sich in seinem oberen
Totpunkt 32. Bei Φ = 500° wird das Auslassventil
geöffnet. Die entsprechende Ventilhubkurve 31 weist
dabei einen kontinuierlichen Anstieg 33 bis zu einem unteren
Totpunkt 34 auf, bei dem das Auslassventil vollständig geöffnet
ist. Der untere Totpunkt 34 wird bei Φ = 600° erreicht
und wird bis Φ = 630° aufrecht erhalten. Der Ventilhub
des Auslassventils beträgt am unteren Totpunkt 25 mm. Anschließend
wird das Auslassventil wieder geschlossen. Die entsprechende Ventilhubkurve 31 weist
dabei einen kontinuierlichen Abfall 35 bis zum oberen Totpunkt 32 auf,
der bei Φ = 780° erreicht wird. Die Übergänge
vom oberen bzw. in den oberen Totpunkt 32 sind konkav ausgebildet.
Die Übergänge vom unteren bzw. in den unteren
Totpunkt 34 sind konvex ausgebildet.
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Der
kontinuierliche Abfall 35 besteht dabei aus drei Hubabschnitten,
nämlich aus dem ersten Hubabschnitt 36 mit einer
ersten Hubsteigung S1, einem zweiten Hubabschnitt 37 mit
einer zweiten Hubsteigung S2 und einem dritten
Hubabschnitt 38 mit einer dritten Hubsteigung S3. Es ist zu erkennen, dass der Ventilhubverlauf
im zweiten Hubabschnitt 37 flacher verläuft als
im ersten Hubabschnitt 36 und im dritten Hubabschnitt 38.
Dies bedeutet, dass die zweite Hubsteigung S2 kleiner
ist als die erste Hubsteigung S1 und die
dritte Hubsteigung S3.
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Bei Φ < 650° ist
das Einlassventil geschlossen und befindet sich in seinem oberen
Totpunkt 42. Bei Φ = 650° wird das Auslassventil
geöffnet. Die entsprechende Ventilhubkurve 41 weist
dabei einen kontinuierlichen Anstieg 43 bis zu einem unteren
Totpunkt 44 auf, bei dem das Auslassventil vollständig geöffnet
ist. Der untere Totpunkt 44 wird dabei nur kurz bei Φ =
795° aufrecht erhalten. Der Ventilhub des Ein- und Auslassventils
beträgt am unteren jeweils Totpunkt 25 mm. Anschließend
wird das Auslassventil wieder geschlossen. Die entsprechende Ventilhubkurve 41 weist
dabei einen kontinuierlichen Abfall 45 bis zum oberen Totpunkt 42 auf,
der bei Φ = 902° erreicht wird. Die Übergänge
vom oberen bzw. in den oberen Totpunkt 42 sind konkav ausgebildet. Die Übergänge
vom unteren bzw. in den unteren Totpunkt 44 sind konvex
ausgebildet.
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Der
kontinuierliche Anstieg 43 besteht dabei aus drei Hubabschnitten,
nämlich aus dem vierten Hubabschnitt 46 mit einer
vierten Hubsteigung S4, einem fünften
Hubabschnitt 47 mit einer fünften Hubsteigung
S5 und einem sechsten Hubabschnitt 48 mit einer
sechsten Hubsteigung S6. Es ist zu erkennen, dass
der Ventilhubverlauf im fünften Hubabschnitt 47 flacher
verläuft als im vierten Hubabschnitt 46 und sechsten
Hubabschnitt 48, was bedeutet, dass die fünfte
Hubsteigung S5 kleiner ist als die vierte
Hubsteigung S4 und die sechste Hubsteigung
S6.
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Aus
den beschriebenen Werten ergibt sich, dass bei der erfindungsgemäßen
Ventilsteuerung gegenüber der Ventilsteuerung gemäß dem
Stand der Technik nach 1 der Schließprozess
des Auslassventils zu einem früheren Zeitpunkt beginnt,
und dass bei Erreichen des Kurbelwellenwinkels von Φ =
720°, i. e. im oberen Totpunkt der Kolbenewegung, das Auslassventil
nur noch 7 mm angehoben ist. Dadurch ergibt sich gegenüber
dem Stand der Technik eine Hubeinsparung von 8 mm. Nach Erreichen
des Kurbelwellenwinkels von Φ = 720°, also des
oberen Totpunktes der Kolbenbewegung, befindet sich die Ventilhubkurve
des Auslassventils im zweiten Hubabschnitt 37 mit der kleinsten
Steigung S2, wodurch das endgültige Schließen
des Auslassventils für die Dauer des zweiten Hubabschnitts 37 verzögert
wird.
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Ebenso
ergibt sich aus den beschriebenen Werten, dass bei der erfindungsgemäßen
Ventilsteuerung gegenüber der Ventilsteuerung gemäß dem Stand
der Technik das vollständige Öffnen des Einlassventils
erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt, so dass bei Erreichen
des Kurbelwellenwinkels von Φ = 720° das Auslassventil
erst um 7 mm angehoben ist. Dadurch ergibt sich gegenüber
dem Stand der Technik eine Hubeinsparung der Ventilstellung bei Φ =
720° von 8 mm. Vor Erreichen des Kurbelwellenwinkels von Φ =
720°, also des oberen Totpunktes der Kolbenbewegung, befindet
sich die Ventilhubkurve des Einlassventils im fünften Hubabschnitt 47 mit der
kleinsten Steigung S1, wodurch das endgültige Öffnen
des Einlassventils für die Dauer des fünften Hubabschnitts 47 verzögert
wird. Hierdurch wird Zeitraum der Ventilüberschneidung
verlängert, wodurch erreicht wird, dass der Überschneidungszeitquerschnitt
gegenüber der Ventilsteuerung gemäß dem Stand
der Technik in etwa gleich bleibt.
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Durch
die Hubeinsparung kann der Kolben in seiner oberen Totpunktstellung
näher an den Zylinderkopf heranfahren, wodurch eine höhere
Verdichtung möglich ist.
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Der
zweite und der fünfte Hubabschnitt 37, 47 weisen
jeweils einen linearen Verlauf auf. Die Übergänge
zwischen den Hubabschnitten finden aus rechnerischen Gründen
abrupt statt, so das die Ventilhubkurven 31, 41 an
den Übergängen jeweils einen Knick aufweisen.
Tatsächlich werden diese Übergänge nicht
abrupt sondern fließender ausgeführt sein.
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3 zeigt
die Nockenform einer erfindungsgemäßen Auslassnocke 51.
Die Auslassnocke 51 weist eine obere Totpunktflanke 52,
eine Anlaufflanke 53, eine untere Totpunktflanke 54 und
eine Ablaufflanke 55 auf. Die Flanken sind derart gestaltet, dass
die Auslassnocke 51 bei Drehung um eine exzentrisch angeordnete
Drehachse A1 im Gegenuhrzeigersinn in Zusammenspiel
mit einem Auslassventil die Ventilhubkurve des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung eines Auslassventils erzeugt. Dazu weisen
die Oberflächen der Flanken 52, 53, 54, 55 einen
variablen Abstand R1 von der Drehachse A1 auf. Der Verlauf des Abstandes R1 über einer Nockenwellenumdrehung
entspricht dabei der Ventilhubkurve 31 über zwei
Kurbelwellenumdrehungen. Dabei erzeugt die obere bzw. untere Totpunktflanke 52 bzw. 54 ein
Verweilen des Ventils im oberen bzw. unteren Totpunkt 32, 34.
Die Anlaufflanke 53 erzeugt den Anstieg 33 der
Ventilhubkurve 31, die Ablaufflanke 55 erzeugt
den Abfall 35 der Ventilhubkurve 31.
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Die
Ablaufflanke 55 besteht dabei aus drei Flankenabschnitten,
nämlich dem ersten Flankenabschnitt 56, dem zweiten
Flankenabschnitt 57 und dem dritten Flankenabschnitt 58.
Die Flankenabschnitte 56, 57, 58 erzeugen
jeweils die drei Hubabschnitte 36, 37, 38 der
erfindungsgemäßen Ventilhubkurve 31 des
Auslassventils. Es ist zu erkennen, dass der zweite Flankenabschnitt 57 flacher
ausgeführt ist als der erste Flankenabschnitt 56 und
der dritte Flankenabschnitt 58. Die Änderung des
Abstandes R1 über der Nockenwellendrehung
fällt daher am zweiten Flankenabschnitt 57 geringer
aus als am ersten Flankenabschnitt 56 und am dritten Flankenabschnitt 58.
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4 zeigt
die Nockenform einer erfindungsgemäßen Einlassnocke 61.
Die Einlassnocke 61 weist eine obere Totpunktflanke 62,
eine Anlaufflanke 63, eine untere Totpunktflanke 64 und
eine Ablaufflanke 65 auf. Die Flanken sind derart gestaltet, dass
die Einlassnocke 61 bei Drehung um eine exzentrisch angeordnete
Drehachse A2 im Gegenuhrzeigersinn in Zusammenspiel
mit einem Einlassventil die Ventilhubkurve des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung eines Einlassventils erzeugt. Dazu weisen
die Oberflächen der Flanken 62, 63, 64, 65 einen
variablen Abstand R2 von der Drehachse A2 auf. Der Verlauf des Abstandes R2 über einer Nockenwellenumdrehung
entspricht dabei der Ventilhubkurve 41 über zwei
Kurbelwellenumdrehungen. Dabei erzeugt die obere bzw. untere Totpunktflanke 62 bzw. 64 ein
Verweilen des Ventils im oberen bzw. unteren Totpunkt 42, 44.
Die Anlaufflanke 63 erzeugt den Anstieg 43 der
Ventilhubkurve 41, die Ablaufflanke 65 erzeugt
den Abfall 45 der Ventilhubkurve 41.
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Die
Anlaufflanke 63 besteht dabei aus drei Flankenabschnitten,
nämlich dem vierten Flankenabschnitt 66, dem fünften
Flankenabschnitt 67 und dem sechsten Flankenabschnitt 68.
Die Flankenabschnitte 66, 67, 68 erzeugen
jeweils die drei Hubabschnitte 46, 47, 48 der
erfindungsgemäßen Ventilhubkurve 41 des
Einlassventils. Es ist zu erkennen, dass der fünfte Flankenabschnitt 67 flacher
ausgeführt ist als der vierte Flankenabschnitt 66 und
der sechste Flankenabschnitt 68. Die Änderung
des Abstandes R2 über der Nockenwellendrehung
fällt daher am fünften Flankenabschnitt 67 geringer
aus als am vierten Flankenabschnitt 66 und am sechsten
Flankenabschnitt 68.
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In
den Darstellungen der 5 sind skizzenhaft
weitere Beispiele für erfindungsgemäße
Ventilhubkurven eines Auslassventils und eines Einlassventils ausschnittsweise
im zeitlichen Bereich der Ventilüberschneidung gezeigt.
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In 5a)
ist der Übergang vom ersten Hubabschnitt 36' zum
zweiten Hubabschnitt 37' konkav, der Übergang
vom zweiten Hubabschnitt 37' zum dritten Hubabschnitt 38' ist
aus rechnerischen Gründen vergleichsweise abrupt. Der Übergang
vom vierten Hubabschnitt 46' zum fünften Hubabschnitt 47' ist abrupt,
der Übergang vom fünften Hubabschnitt 47' zum
sechsten Hubabschnitt 48' ist konkav.
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In 5b)
ist der Übergang vom ersten Hubabschnitt 36'' zum
zweiten Hubabschnitt 37'' konkav, der Übergang
vom zweiten Hubabschnitt 37'' zum dritten Hubabschnitt 38'' ist
konvex. Der Übergang vom vierten Hubabschnitt 46'' zum
fünften Hubabschnitt 47'' ist konvex, der Übergang
vom fünften Hubabschnitt 47'' zum sechsten Hubabschnitt 48'' ist konkav.
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In 5c)
ist der Übergang vom ersten Hubabschnitt 36''' zum
zweiten Hubabschnitt 37''' abrupt, der Übergang
vom zweiten Hubabschnitt 37''' zum dritten Hubabschnitt 38''' ist
konvex. Der Übergang vom vierten Hubabschnitt 46''' zum
fünften Hubabschnitt 47''' ist konvex, der Übergang
vom fünften Hubabschnitt 47''' zum sechsten Hubabschnitt 48''' ist
abrupt. Es ist deutlich zu erkennen, dass der Übergang
vom ersten Hubabschnitt 36''' in den zweiten Hubabschnitt 37''' bei Φ < 720° erfolgt.
Es ist ebenfalls deutlich zu erkennen, dass der Übergang
vom fünften Hubabschnitt 47''' in den sechsten
Hubabschnitt 48''' bei Φ > 720° erfolgt.
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- 11
- Ventilhubkurve
des Auslassventils nach dem Stand der Technik
- 12
- oberer
Totpunkt
- 13
- Anstieg
- 14
- unterer
Totpunkt
- 15
- Abfall
- 21
- Ventilhubkurve
des Einlassventils nach dem Stand der Technik
- 22
- oberer
Totpunkt
- 23
- Anstieg
- 24
- unterer
Totpunkt
- 25
- Abfall
- 31
- erfindungsgemäße
Ventilhubkurve des Auslassventils
- 32
- oberer
Totpunkt
- 33
- Anstieg
- 34
- unterer
Totpunkt
- 35
- Abfall
- 36
- erster
Hubabschnitt
- 37
- zweiter
Hubabschnitt
- 38
- dritter
Hubabschnitt
- 41
- erfindungsgemäße
Ventilhubkurve des Einlassventils
- 42
- oberer
Totpunkt
- 43
- Anstieg
- 44
- unterer
Totpunkt
- 45
- Abfall
- 46
- vierter
Hubabschnitt
- 47
- fünfter
Hubabschnitt
- 48
- sechster
Hubabschnitt
- 51
- erfindungsgemäße
Auslassnocke
- 52
- obere
Totpunktflanke
- 53
- Anlaufflanke
- 54
- untere
Totpunktflanke
- 55
- Ablaufflanke
- 56
- erster
Flankenabschnitt
- 57
- zweiter
Flankenabschnitt
- 58
- dritter
Flankenabschnitt
- 61
- erfindungsgemäße
Einlassnocke
- 62
- obere
Totpunktflanke
- 63
- Anlaufflanke
- 64
- untere
Totpunktflanke
- 65
- Ablaufflanke
- 66
- vierter
Flankenabschnitt
- 67
- fünfter
Flankenabschnitt
- 68
- sechster
Flankenabschnitt
- Φ
- Kurbelwellenwinkel
- h
- Ventilhub
- A
- Drehachse
- S
- Hubsteigung
- R
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10311275
A1 [0003]
- - DE 10315783 A1 [0004]