DE102011051353B4

DE102011051353B4 - Variable Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102011051353B4
Application number: DE102011051353.1A
Authority: DE
Inventors: Young Chong Chung; Tae Hoon Roh
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102486101A; US20120137999A1; DE102011051353A1; KR20120062274A; CN102486101B; US8596236B2; KR101234654B1

Abstract

Variable Ventiltriebvorrichtung, aufweisend:eine Antriebswelle (30), die eine erste Nockenwelle (32) und eine zweite Nockenwelle (34) aufweist, die in Bezug auf die erste Nockenwelle (32) koaxial angeordnet ist;einen Antriebsnocken (10), der einen an der ersten Nockenwelle (32) angeordneten Öffnungsnocken (12) und einen an der zweiten Nockenwelle (34) angeordneten Schließnocken (14) aufweist;einen Phasensteuerabschnitt (20), der die relativen Phasen zwischen der ersten Nockenwelle (32) und der zweiten Nockenwelle (34) steuert; undeinen Ventilöffnungsabschnitt (50), der von dem Öffnungsnocken (12) und dem Schließnocken (14) geöffnet und geschlossen wird und einen Nockenstößel (52), eine Nockenstößelrolle (54), die an dem Nockenstößel (52) angeordnet ist und die Drehung des Antriebsnockens (10) aufnimmt, und ein Ventil (56) aufweist, das an einem Ende des Nockenstößels (52) angeordnet ist; gekennzeichnet durcheinen Schaltabschnitt (40), der das Ende des Nockenstößels (52) temporär derart abstützt, dass das Ventil (56) temporär nicht geschlossen werden kann,wobei der Schaltabschnitt (40) aufweist:einen Schaltnocken (41), der mit der zweiten Nockenwelle (34) verbunden ist und rotiert,eine Schaltwelle (42), die parallel zu der Antriebswelle (30) liegt, undeinen Schalthebel (43), der an der Schaltwelle (42) schwenkbar angeordnet ist und eine Schalthebelrolle (44), die den Schaltnocken (41) kontaktiert, und einen Stützabschnitt (45) aufweist, der entsprechend der Drehung des Schaltnockens (41) das Ende des Nockenstößels (52) wahlweise abstützt,wobei, wenn die Nockenstößelrolle (54) zwischen dem Öffnungsnocken (12) und dem Schließnocken (14) positioniert ist, der Schaltnocken (41) die Schalthebelrolle (44) kontaktiert, und der Schalthebel (43) sich um die Schaltwelle (42) dreht, so dass der Stützabschnitt (45) das Ende des Nockenstößels (52) drückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine variable Ventiltriebvorrichtung, und insbesondere eine variable Ventiltriebvorrichtung, die einen Ventilöffnungsbetrag in Reaktion auf den Betriebszustand eines Motors einstellen kann.
Im Allgemeinen weist ein Kraftfahrzeugmotor eine Brennkammer auf, in welcher Kraftstoff verbrennt, um Leistung zu erzeugen. Die Brennkammer ist mit einem Einlassventil zum Zuführen eines den Kraftstoff enthaltenden Gasgemisches und einem Auslassventil zum Ausstoßen des verbrannten Gases versehen. Das Einlassventil und das Auslassventil öffnen und schließen die Brennkammer mittels einer Ventilhubvorrichtung, die mit einer Kurbelwelle verbunden ist.
Eine herkömmliche Ventilhubvorrichtung hat einen festgelegten Ventilhubbetrag unter Verwendung eines Nockens, der in einer vorbestimmten Form ausgebildet ist. Daher ist es unmöglich, die Menge eines Gasgemisches zu verstellen, das einzuführen oder auszulassen ist. Daher läuft der Motor nicht mit seiner optimalen Effizienz in verschiedenen Fahrbereichen.
Zum Beispiel sind, wenn eine herkömmliche Ventilhubvorrichtung derart gestaltet ist, dass sie optimal auf eine niedrige Fahrgeschwindigkeit reagiert, die Ventilöffnungszeit und der Ventilöffnungsbetrag nicht für einen Fahrzustand bei hoher Geschwindigkeit ausreichend. Im Gegensatz dazu tritt, wenn die Ventilhubvorrichtung derart gestaltet ist, dass sie optimal auf einen Fahrzustand bei hoher Geschwindigkeit reagiert, eine entgegengesetzte Erscheinung im Fahrzustand bei niedriger Geschwindigkeit auf.
Die DE 102 56 592 A1 , DE 29 30 266 A1 , EP 1 500 797 A1 , DE 11 2008 001 407 T5 , WO 94/13 514 A1 und DE 603 00 834 T2 beschreiben jeweils eine variable Ventiltriebvorrichtung.
Mit der Erfindung wird eine variable Ventiltriebvorrichtung geschaffen, bei der ein Ventilöffnungsbetrag in Reaktion auf einen Betriebszustand eines Motors eingestellt wird.
Dies wird gemäß der Erfindung durch eine variable Ventiltriebvorrichtung nach den Merkmalen aus dem Anspruch erreicht.
Die variable Ventiltriebvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann einen Ventilöffnungsbetrag in Reaktion auf einen Betriebszustand eines Motors in einfacher Weise einstellen.
Die Herstellungskosten können mit einfachen Elementen reduziert werden, und die Motoreffizienz kann mit relativ geringer dynamischer Belastung erhöht werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer variablen Ventiltriebvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
2 und 3 Vorderansichten der variablen Ventiltriebvorrichtung aus 1 im Hochöffnungsmodus;
4 Diagramme zur Erläuterung des Betriebs der variablen Ventiltriebvorrichtung aus 1 im Niedrigöffnungsmodus und im Hochöffnungsmodus; und
5 eine Vorderansicht einer variablen Ventiltriebvorrichtung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist.

Mit Bezug auf die 1 bis 3 weist eine variable Ventiltriebvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine Antriebswelle 30, die eine erste Nockenwelle 32 und eine zweite Nockenwelle 34 aufweist, die koaxial zu der ersten Nockenwelle 32 angeordnet ist, einen Antriebsnocken 10, der einen an der ersten Nockenwelle 32 angeordneten Öffnungsnocken 12 und einen an der zweiten Nockenwelle 34 angeordneten Schließnocken 14 aufweist, einen Phasensteuerabschnitt 20, der die relativen Phasen zwischen der ersten Nockenwelle 32 und der zweiten Nockenwelle 34 steuert, und einen Ventilöffnungsabschnitt 50 auf, der von dem Öffnungsnocken 12 und dem Schließnocken 14 geöffnet wird.
Die erste Nockenwelle 32 und die zweite Nockenwelle 34 sind derart angeordnet, dass die relativen Phasen zwischen der ersten Nockenwelle 32 und der zweiten Nockenwelle 34 eingestellt werden können. In der Zeichnung ist die zweite Nockenwelle 34 in der ersten Nockenwelle 32 angeordnet, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, so dass auch eine umgekehrte Anordnung möglich ist.
Der Ventilöffnungsabschnitt 50 weist einen Nockenstößel 52, eine Nockenstößelrolle 54, die an dem Nockenstößel 52 angeordnet ist und die Drehung des Antriebsnockens 10 aufnimmt, und ein Ventil 56 auf, das an einem Ende des Nockenstößels 52 angeordnet ist.
Das andere Ende des Nockenstößels 52 ist an einem Motor 58 abgestützt, der einen Hydraulikdruck-Spielsteller, einen Zylinderkopf, eine Ventilsteuerung und so weiter aufweisen kann.
Die variable Ventiltriebvorrichtung weist ferner einen Schaltabschnitt 40 auf, welcher das Ende des Nockenstößels 52 temporär derart abstützt, dass das Ventil 56 temporär nicht geschlossen werden kann.
Der Schaltabschnitt 40 weist einen Schaltnocken 41, der mit der zweiten Nockenwelle 34 verbunden ist und rotiert, eine Schaltwelle 42, die parallel zu der Antriebswelle 30 liegt, und einen Schalthebel 43 auf, der an der Schaltwelle 42 schwenkbar angeordnet ist und entsprechend der Drehung des Schaltnockens 41 das Ende des Nockenstößels 52 wahlweise abstützt.
Der Schalthebel 43 weist eine Schalthebelrolle 44, die den Schaltnocken 41 kontaktiert, und einen Stützabschnitt 45 auf, der das Ende des Nockenstößels 52 wahlweise abstützt.
Wenn die relative Phase zwischen der zweiten Nockenwelle 34 und der ersten Nockenwelle 32 verändert wird, wird auch die relative Phase des Öffnungsnockens 12 zu dem Schließnocken 14 und dem Schaltnocken 41 verändert, der mit der zweiten Nockenwelle 34 verbunden ist und rotiert.
Mit Bezug auf die 1 bis 4 wird nachfolgend der Betrieb der variablen Ventiltriebvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Im Hochöffnungsmodus steuert eine nicht gezeigte ECU (Motorsteuereinrichtung) den Phasensteuerabschnitt 20, um die relative Phase zwischen der zweiten Nockenwelle 34 und der ersten Nockenwelle 32 einzustellen.
Dann werden, wie in den 1 bis 3 gezeigt, die relativen Positionen zwischen dem Öffnungsnocken 12 und dem Schließnocken 14 verändert, so dass die Öffnungsdauer des Ventils 56 erhöht wird.
Wenn die Nockenstößelrolle 54 zwischen dem Öffnungsnocken 12 und dem Schließnocken 14 positioniert ist, kontaktiert der Schaltnocken 41 die Schalthebelrolle 44, und der Schalthebel 43 dreht sich um die Schaltwelle 42.
Daher drückt der Stützabschnitt 45 das Ende des Nockenstößels 52, so dass das Schließen des Ventils 56 temporär unterbrochen wird.
Dann wird, wenn die Nockenstößelrolle 54 den Schließnocken 14 kontaktiert, der Stützabschnitt 45 durch die Federkraft einer Feder 46 von dem Nockenstößel 52 getrennt, so dass das Ventil 56 geschlossen wird.
Das heißt, die Öffnungsdauer des Ventils 56 wird im Hochöffnungsmodus erhöht, wie in 4(b) gezeigt ist.
Der Betrieb und der Aufbau der ECU und des Phasensteuerabschnitts 20 sind einem technisch versierten Fachmann bekannt, so dass deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird.
Im Niedrigöffnungsmodus steuert die ECU den Phasensteuerabschnitt 20 derart, dass die relative Phase der zweiten Nockenwelle 34 zu der ersten Nockenwelle 32 in entgegengesetzter Richtung geändert wird.
Daher werden die relativen Positionen zwischen dem Öffnungsnocken 12 und dem Schließnocken 14 angenähert, wie in 4(a) gezeigt ist.
Die relative Position des Schaltnockens 41 wird zusammen mit dem Schließnocken 14 geändert, und im Niedrigöffnungsmodus unterbricht der Stützabschnitt 45 nicht das Schließen des Ventils 56.
Das heißt, im Niedrigöffnungsmodus realisiert die variable Ventiltriebvorrichtung das allgemeine Ventilhubprofil.
Mit Bezug auf 5 wird eine variable Ventiltriebvorrichtung, die keine Ausführungsform der Erfindung ist, beschrieben.
Der Betrieb und der Aufbau dieser variablen Ventiltriebvorrichtung ist mit Ausnahme des Schaltabschnitts identisch mit denen der oben beschriebenen Ausführungsform, so dass eine wiederholte Beschreibung weggelassen wird.
Zum besseren Verständnis der Beschreibung sind in 5 die gleichen Teile wie in der oben beschriebenen Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt, weist der Schaltabschnitt 60 einen Stützbolzen 62 oder 64, der das Ende des Nockenstößels 52 wahlweise abstützt, und einen elektrischen Steuerabschnitt 66 oder einen Hydraulikdruck-Steuerabschnitt 68 auf, der die Position des Stützbolzens 62 oder 64 steuert.
Der elektrische Steuerabschnitt 66 oder der Hydraulikdruck-Steuerabschnitt 68 drückt im Hochöffnungsmodus durch Steuerung von einer ECU temporär das Ende des Nockenstößels 52 mittels des Stützbolzens 62 oder 64 derart, dass das Schließen des Ventils 56 temporär unterbrochen wird, während die Nockenstößelrolle 54 zwischen dem Öffnungsnocken 12 und dem Schließnocken 14 angeordnet ist.
Der Betrieb und der Aufbau des elektrischen Steuerabschnitts 66 oder des Hydraulikdruck-Steuerabschnitts 68 sind einem technisch versierten Fachmann bekannt, so dass deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird.

Claims

Variable Ventiltriebvorrichtung, aufweisend: eine Antriebswelle (30), die eine erste Nockenwelle (32) und eine zweite Nockenwelle (34) aufweist, die in Bezug auf die erste Nockenwelle (32) koaxial angeordnet ist; einen Antriebsnocken (10), der einen an der ersten Nockenwelle (32) angeordneten Öffnungsnocken (12) und einen an der zweiten Nockenwelle (34) angeordneten Schließnocken (14) aufweist; einen Phasensteuerabschnitt (20), der die relativen Phasen zwischen der ersten Nockenwelle (32) und der zweiten Nockenwelle (34) steuert; und einen Ventilöffnungsabschnitt (50), der von dem Öffnungsnocken (12) und dem Schließnocken (14) geöffnet und geschlossen wird und einen Nockenstößel (52), eine Nockenstößelrolle (54), die an dem Nockenstößel (52) angeordnet ist und die Drehung des Antriebsnockens (10) aufnimmt, und ein Ventil (56) aufweist, das an einem Ende des Nockenstößels (52) angeordnet ist; gekennzeichnet durch einen Schaltabschnitt (40), der das Ende des Nockenstößels (52) temporär derart abstützt, dass das Ventil (56) temporär nicht geschlossen werden kann, wobei der Schaltabschnitt (40) aufweist: einen Schaltnocken (41), der mit der zweiten Nockenwelle (34) verbunden ist und rotiert, eine Schaltwelle (42), die parallel zu der Antriebswelle (30) liegt, und einen Schalthebel (43), der an der Schaltwelle (42) schwenkbar angeordnet ist und eine Schalthebelrolle (44), die den Schaltnocken (41) kontaktiert, und einen Stützabschnitt (45) aufweist, der entsprechend der Drehung des Schaltnockens (41) das Ende des Nockenstößels (52) wahlweise abstützt, wobei, wenn die Nockenstößelrolle (54) zwischen dem Öffnungsnocken (12) und dem Schließnocken (14) positioniert ist, der Schaltnocken (41) die Schalthebelrolle (44) kontaktiert, und der Schalthebel (43) sich um die Schaltwelle (42) dreht, so dass der Stützabschnitt (45) das Ende des Nockenstößels (52) drückt.