DE102014221794A1

DE102014221794A1 - Hubvariabler Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102014221794A1
Application number: DE102014221794.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Vornehm; Michael Elicker; Hartmut Faust; Eduard Golovatai-Schmidt; Roland Seebacher; Oswald Friedmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-04-28

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb eines Mehrbrennkammer-Motors mit verschiedenen Betriebsmodi wobei die Betätigung mindestens eines Ventil durch Verschieben mindestens eines Nockenstückes auf einer Nockenwelle veränderlich ist. In mindestens einer Schiebeposition bewirkt ein Nockenstück zwei Ventilhübe pro Umdrehung.

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb, dessen Variabilität dafür genutzt wird, eine rollierende Zylinderabschaltung preiswert darzustellen.
Rollierende Zylinderabschaltung („RCD“) ist bekannt aus DE 10 2010 037 362 A1 , jedoch ohne Offenbarung der Details einer Realisierung am Ventiltrieb.
Bekannt sind variable Ventiltriebe z.B. mit Schiebenocken, wo z.B. durch axiale Verschiebung der eine Nocken zu einer Zylinderlaufbahn „deaktiviert“ wird.
Bekannt sind variable Ventiltriebe mit hydraulischer Realisierung, z.B. die elektrohydraulische Ventilsteuerung „Uniair“ bzw. „Multiair“.
Rein elektrische Ventilbetätigungen sind bekannt, erfordern jedoch hohen Bauraum-Kosten- und Energieeinsatz.
Im Hinblick auf die RCD ist eine permanente Wechselschaltung der Nockenfunktion erforderlich, die eine permanente Wechsel-Verschiebung des bekannten Schiebenockensystems bedeutet. Die hiermit verbundenen Energieverluste und Verschleiß stehen der Verwendung entgegen.
Die hydraulische Ventilbetätigung wird technisch als geeignet für RCD erachtet. Nachteilig sind die Kosten und hydraulischen Verluste, trotz der größeren Variabilität und entsprechender Mehrfunktion.
Die DE 10 2007 002 802 A1 offenbart ein Schiebenockensystem, das zwischen einem konventionellen Einfachnocken und einem Doppelnocken umschaltet. Dies erlaubt es, den Verbrennungsmotor sowohl als 4-Taktmotor mit dem Einfachnocken als auch als 2-Taktmotor mit dem Doppelnocken zu betreiben.
Aus der DE 100 55 595 A1 ist ein variabler Ventiltrieb mit Doppelnocken bekannt, dessen Nockenwellendrehzahl nur ein Viertel der Kurbelwellendrehzahl beträgt. Der Doppelnocken betätigt bekannte, schaltbare Ventiltriebselemente, wie z.B. einen verriegelbaren Tassenstößel, der im nicht verriegelten Zustand eine der beiden Nockenerhebungen ausblenden kann. Somit ist je nach Verriegelungszustand des Stößels ein Betrieb des Verbrennungsmotors als 8-Taktmotor möglich, dessen Zylinder alternierend, d.h. bei jedem zweiten Arbeitsspiel abgeschaltet werden.
Beispiele für RCD-geeignete Ventiltriebe sind genannt in dem Tagungsband "10. Schaeffler Kolloquium", Fachbeitrag Nr. 11: "Zylinderabschaltung".
Aufgabe der Erfindung ist, ein einfaches Schiebenockensystem darzustellen, das ohne permanente Wechselbetätigung eine rollierende Zylinderabschaltung erlaubt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schiebe-Nockenumschaltung nicht zwischen „Nocken“ und „kein Nocken“ erfolgt, sondern zwischen den Zuständen „zwei Nocken“ und „ein Nocken“ pro Umdrehung. Hierfür ist ein angepasster Schiebenocken und insbesondere eine angepasste Nockenform erforderlich. Der Schiebenocken ist dadurch nicht mehr nachteilig permanent (mit jeder Motordrehung) zu schalten, sondern lediglich wenn in den rollierenden Zylinderabschaltbetrieb hinein-gewechselt wird, und wenn in den Normalbetrieb zurück-gewechselt wird.
Dazu ist erforderlich, dass die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle nicht mit halber, sondern mit geviertelter Drehzahl läuft. Hierfür ist ein angepasstes Getriebe, vorzugsweise Kettengetriebe vorgesehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Ventil-Steuertriebs 1 eines Verbrennungsmotors mit Übersetzung 4:1 zwischen dem Antriebs-Zahnkettenrad einer Kurbelwelle 2 und dem Antriebs-Kettenrad 5 einer Nockenwelle, z.B. der für Einlassventile, und dem Antriebs-Kettenrad 6 einer Nockenwelle, z.B. der für Auslassventile. Die Steuerkette ist mit 3 bezeichnet, und ein Kettenspanner ist mit 4 bezeichnet.
1 die Übersetzung 4:1 wird durch ein kleineres Kurbelwellen-Kettenrad 2 erzeugt.
2 die Übersetzung 4:1 wird durch Planetengetriebesätze 7 erzeugt, die jeweils ein Antriebs-Kettenrad 5, 6 mit der Nockenwelle verbinden.
3 die Übersetzung 4:1 wird zweistufig mit der Steuerkette 3 und einer zweiten Steuerkette 9 nach einem Zwischen-Kettenrad oder Zwischen-Zahnrad 8 zur Drehzahlreduktion der Nockenwelle erzeugt.
4 die Übersetzung 4:1 wird zweistufig mit der Steuerkette 3 und der Verzahnung eines Zwischen-Zahnrads 8 zur Drehzahlreduktion der Nockenwelle erzeugt.
5 zeigt die Kurbelwelle 2, eine Kolbenbohrung 14 mit Ventilöffnungen, die Einlass- und Auslassventile 15, 27 und zwei zugehörige Doppelnocken 19, 29 für jeweils zwei Hübe pro Nockenwellenumdrehung. 6 zeigt den Doppelnocken 19, das Ventil 15, z.B. Einlassventil und die Schiebeaktuierung 18 des momentan in axialer Vollaktiv Stellung befindlichen Schiebenockens 20 zur Vollaktivierung oder rollierenden Deaktivierung. Der Schiebenocken 20 hat zwei oder einen Nocken.
7 zeigt einen erfindungsgemäßen Einzelventiltrieb mit dem Ventil 15 oder 27, einem Rollenschlepphebel 10 mit der Rolle 11 und Details der Nockenform (Schlepphebeln) von einem der Doppelnocken 19, 29 in zwei übereinander gezeichneten Positionen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010037362 A1 [0002]
DE 102007002802 A1 [0008]
DE 10055595 A1 [0009]

Claims

Ventiltrieb eines Mehrbrennkammer-Motors mit verschiedenen Betriebsmodi wobei die Betätigung mindestens eines Ventil durch Verschieben mindestens eines Nockenstückes auf einer Nockenwelle veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Schiebeposition ein Nockenstück zwei Ventilhübe pro Umdrehung bewirkt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Schiebeposition ein Nocken einen Ventilhub pro Umdrehung ausführt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle durch eine Kurbelwelle angetrieben wird auf einem Viertel deren Drehzahl.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nockenstück eine Kulissenkontur aufweist, durch welche beim Eingriff eines Stiftes und Drehung der Nockenwelle eine axiale Verschiebung bewirkt wird.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb mehrere Wellen und/oder mehrere verschiebbare Nockenstücke aufweist, deren Verschiebungen mechanisch und/oder elektronisch miteinander gekoppelt sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkammer-Motor über drei Brennkammern verfügt.