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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle.
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Hintergrund der Erfindung
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Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
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Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
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Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
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Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
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Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Winkellage zwischen zumindest einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle anzugeben, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Verstellmechanismus enthält die Bauteile der bekannten Nockenwellenversteller und gleich sich auch in der Funktion der Verstellung mit den bekannten Nockenwellenverstellern.
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Hierdurch werden mehrere Effekte erzielt. Zum Einen können mehrere Nockenwellen mit einem einzigen Verstellmechanismus verstellt werden, wodurch die Anzahl der Verstellmechanismen und somit auch die Kosten reduziert werden. Zum Anderen kann mittels des an der Kurbelwelle angeordneten Verstellmechanismus ein Direktstart der Brennkraftmaschine realisiert werden. Der Motor wird beim Direktstart ohne Anlasser zum Laufen gebracht. Das Motorsteuergerät identifiziert mit Hilfe eines Sensors, in welchem Zylinder der Kolben die günstigste Position nach dem oberen Totpunkt (gemessen in Grad Kurbelwinkel) einnimmt. Dann wird in diesen Brennraum direkt eingespritzt und gezündet. Auf diese Weise entsteht genügend Drehmoment, um den Motor in Bewegung zu setzen.
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Sollte ein Kolben nicht exakt im oberen Totpunkt stehen, so kann die Kurbelwelle durch den Verstellmechanismus, welcher bspw. elektrisch angetrieben wird, im verriegelten Zustand gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Position des oberen Totpunktes oder eines anderen für diese Zündung sinnvollen Position bewegt werden, um anschließend den obenstehenden Prozess zum Startvorgang der Brennkraftmaschine zu durchlaufen. Zur Unterstützung kann ein konventioneller – wenn auch ein kleiner und an den Direktstart angepasster – Startermotor vorhanden sein. Vorteilhafterweise kann so ein Start-Stopp-Betrieb sehr einfach und unter Reduzierung von Gewicht realisiert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstellmechanismus an einem Ende der Kurbelwelle angeordnet ist. Gegenüber der Anordnung des Verstellmechanismus zwischen den Kurbelgewichten, hat die endseitige Anordnung des Verstellmechanismus den Vorteil der einfachen Montage. Zudem ist der Zugang zum Steuertrieb erleichtert, um die Nockenwelle bzw. die Nockenwellen in der Winkellage zur Kurbelwelle einzustellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verstellmechanismus einen Stator mit einem dazu drehfest angeordneten Zahnkranz auf, wobei der Zahnkranz im Eingriff mit dem Steuertrieb steht, welcher ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die zumindest eine Nockenwelle überträgt und der Verstellmechanismus einen zum Stator relativverdrehbar angeordneten Rotor aufweist, welcher mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist.
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Der Zahnkranz kann für der Eingriff mit einer Kette, einem Riemen oder einem Zahnrad ausgebildet sein. Der Steuertrieb kann folglich als Kettentrieb, Riementrieb oder Zahnradtrieb ausgebildet sein, womit das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle bzw. Nockenwellen übertragen werden kann. Eine Winkellagenverstellung zwischen dem Stator und dem Rotor, wobei entweder der Stator oder der Rotor mit der Kurbelwelle verbunden ist und das entsprechend andere Bauteil mit dem Zahnkranz drehfest verbunden ist, hat somit Auswirkungen auf die Winkellage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle bzw. der Nockenwellen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Energiequelle des Verstellmechanismus zur Verstellung elektrisch, hydraulisch oder mechanisch. Sind mehrere Verstellmechanismen innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, so können verschiedene Verstellmechanismen von verschiedenen Energiequellen betrieben werden, die die Verstellung der Winkellage bewirken.
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Der Einsatz hydraulisch betriebener Verstellmechanismen bietet sich bspw. an der Position der Kurbelwelle an, da die Ölwege zum Tank kurz sind. Das Öl muss somit nicht durch eine aufwändige Ölgalerie gepumpt werden und somit auch nicht unnötige Höhen innerhalb der Brennkraftmaschine überwinden. Der hydraulische Verstellmechanismus kann folglich sehr schnell angesteuert werden und reagiert demnach auch sehr schnell auf die Betriebsparameter. Gleichenfalls wird durch die kurzen Ölwege die Anreicherung mit Luft im Öl vermieden, da die Ölgalerie zur Versorgung des hydraulischen Verstellmechanismus einfacher und für diesen Zweck strömungsoptimiert gestaltet werden kann.
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Elektromechanisch betriebene Verstellmechanismen beziehen ihre Energie zum Verstellen der Winkellage von einem Elektromotor, welcher über ein Verstellgetriebe den Stator gegenüber dem Rotor verdreht. Ein solcher Elektromotor kann, wie eingangs bereits beschrieben, für den Direktstart der Brennkraftmaschine genutzt werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen weiteren Verstellmechanismus auf, der an der zumindest einen Nockenwelle angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann so der Verstellbereich zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle erhöht werden. Der weitere Verstellmechanismus, bzw. der zweite Verstellmechanismus, kann an der Einlassnockenwelle oder an der Auslassnockenwelle angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausbildung weist der Zahnkranz des Verstellmechanismus eine unrunde Form auf. Vorteilhafterweise können mit einer gezielt winkelorientierten Anordnung eines unrunden Zahnkranzes am Verstellmechanismus die im Steuertrieb auftretenden Schwingungen, welche bspw. durch Nockenwellenwechselmomente entstehen, reduziert oder getilgt werden. Der Zahnkranz kann hierbei, wie oben beschrieben, für den Eingriff mit einer Kette, einem Riemen oder einem Zahnrad ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zwei Nockenwellen, wobei zwei Verstellmechanismen an der Kurbelwelle angeordnet sind und jeder Verstellmechanismus die relative Winkellage zu einer der Nockenwellen einstellen kann. Vorteilhafterweise kann die axiale Baulänge an den jeweiligen Nockenwellen eingespart werden, wobei jede Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in ihrer Winkellage eingestellt werden kann. Die beiden Verstellmechanismen an der Kurbelwelle können bevorzugterweise jeweils an dem Ende der Kurbelwelle angebracht werden.
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In einer Ausbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zwei Nockenwellen, wobei an jeder der Nockenwellen ein Verstellmechanismus angeordnet ist. In dieser Ausführung der Erfindung ist an jeder vorhandenen Nockenwelle ein Verstellmechanismus angeordnet. So wird die Steuerzeit zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle insgesamt durch den an der Kurbelwelle angeordneten Verstellmechanismus bestimmt, wobei zwischen der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle eine Steuerzeitenverschiebung bzw. eine Ventilhubüberschneidung realisiert werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung hat die Vorrichtung zumindest zwei Nockenwellen, wobei lediglich die Einlassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle eingestellt werden können. Insbesondere bei V- oder W-Motoren sind mehrere Nockenwellen zur Betätigung der Einlassventile vorhanden.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zumindest zwei Nockenwellen, wobei lediglich die Auslassventile in der Steuerzeit zur Kurbelwelle eingestellt werden können. Insbesondere bei V- oder W-Motoren sind mehrere Nockenwellen zur Betätigung der Auslassventile vorhanden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Verstellung von Steuerzeiten zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wobei eine Nockenwelle sowohl Einlass als auch Auslassventile betätigt (gedrehter Ventilstern).
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Bauraumersparnis im oberen Teil des Motors, eine Bauteilreduzierung und somit eine Kostenersparnis erreicht. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Direktstart ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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4 das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer anderen Motorarchitektur.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die linke Seite der 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 1, wobei die rechte Seite der 1 die Auswirkungen des ersten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser ersten Vorrichtung 1 verdeutlicht.
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Die Vorrichtung 1 hat eine Kurbelwelle 3 und zwei Nockenwellen 2, wobei die eine Nockenwelle die Einlassventile und die zweite Nockenwelle die Auslassventile steuern kann. Alternativ hierzu können beide Nockenwellen 2 jeweils sowohl Einlass- als auch Auslassventile betätigen (gedrehter Ventilstern). Der Verstellmechanismus 4 ist an der Kurbelwelle 3 angeordnet und steht über den Steuertrieb 5 in drehmomentübertragender Verbindung mit den an den beiden Nockenwellen 2 angeordneten Kettenräder 6. Statt Kettenräder können auch Riemenräder oder Zahnräder Anwendung finden, wodurch sich die Gestalt des Steuertriebs 5 dementsprechend ändern kann. Die Sicht auf die Nockenwellen 2 ist durch die Kettenräder 6 versperrt, da das jeweilige Kettenrad 6 endseitig an der jeweiligen Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Nockenwellen 2 befinden sich (jeweils) hinter dem jeweiligen Kettenrad 6, wobei eine Nockenwelle 2 und das jeweilige Kettenrad 6 zueinander fluchtend, das heißt beide Drehachsen weitestgehend konzentrisch zueinander, angeordnet sind. Der Verstellmechanismus 4 ist ebenfalls endseitig an der Kurbelwelle 3 und fluchtend zur Kurbelwelle 3 angeordnet.
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Der Verstellmechanismus 4 ist in diesen Ausführungsbeispiel als ein hydraulisch betätigbarer Verstellmechanismus ausgebildet, welcher ein Antriebselement 8 und ein Abtriebselement 7 hat. Die Besonderheit eines hydraulische betätigbaren Verstellmechanismus ist die Ausbildung von Hydraulikkammern zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7, wodurch eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 bewirkt werden kann. Die hydraulische Betätigung erfolgt durch ein Steuerventil, welches den Zufluss von Hydraulikmittel von einer (hier nicht dargestellten) Hydraulikmittelpumpe und den Abfluss von Hydraulikmittel zu einem (hier nicht dargestellten) Reservoir so steuert, dass die Hydraulikkammern befüllt und/oder entleert werden, um eine Verdrehung zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 zu bewirken oder gar eine hydraulische Einspannung zu erzielen, bei der die relative Winkellage zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7 hydraulisch fixiert ist. Die Betätigung erfolgt somit analog zu einem aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Nockenwellenversteller, welche an der Nockenwelle befestigt sind. Vorteilhafterweise ist der Anschluss an die Ölgalerie, welche das Hydraulikmittel durch die Brennkraftmaschine leitet, erleichtert und die Ölpfade zum Verstellmechanismus verkürzt.
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Alternativ kann anstatt eines hydraulisch betätigbaren Verstellmechanismus 4 ein elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus eingesetzt werden. Der elektromechanisch betätigbare Verstellmechanismus ist einem elektromechanisch betätigbarem Nockenwellenversteller nachempfunden, der gemäß dem Stand der Technik an einer Nockenwelle befestigt ist. Ein elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus hat ebenfalls ein Antriebselement 8 und ein Abtriebselement 7.
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Das Abtriebselement 7 des Verstellmechanismus 4 ist drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbunden. Das Antriebselement 8 ist drehfest mit dem Steuertrieb 5 verbunden. Der Steuertrieb 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kettentrieb ausgebildet, wonach das Antriebselement 8, analog zu den Kettenrädern 6, eine für eine Kette geeignete Verzahnung aufweist, die mit einer Kette in Verbindung steht. Wird der Verstellmechanismus 4 betätigt, so erfolgt eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement 8 und dem Abtriebselement 7. Diese relative Verdrehung wirkt sich über den Steuertrieb 5 und die Kettenräder 6 auf die Winkellage der Nockenwellen 2 relativ zur Kurbelwelle 3 aus. Die Auswirkung der relativen Verdrehung äußerst sich in der Verstellrichtung 12 der Ventilerhebungskurven 10, 11, welche in den Diagrammen dargestellt sind.
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Das obere Diagramm auf der rechten Seite der 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung „Früh“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11 der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach links verschoben worden sind. Das untere Diagramm auf der rechten Seite der 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung „Spät“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11, der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach rechts verschoben worden sind. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Ausgangswinkellage (durchgezogene Linie) zwischen den beiden Endwinkellagen (gestrichelte Linie), wobei die maximale Frühwinkellage im oberen Diagramm und die maximale Spätwinkellage im unteren Diagramm als gestrichelte Linie dargestellt ist. Vorteilhafterweise kann mit einem einzigen Verstellmechanismus 4 auf die Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass (Einlass- und Auslassventile) Einfluss genommen werden, wobei das Verschieben der Ventilerhebungskurven 10, 11, zeitgleich zur Kurbelwelle 3 und synchron unter den beiden Nockenwellen 2 zueinander erfolgt.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die linke Seite der 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 1, wobei die rechte Seite der 2 die Auswirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser zweiten Vorrichtung 1 verdeutlicht.
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Grundsätzlich baut das zweite Ausführungsbeispiel auf dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Das zweite Ausführungsbeispiel wurde um einen zweiten Verstellmechanismus 9, welcher an der Nockenwelle 2 angeordnet ist, die Auslassventile betätigt. Der Aufbau und die Funktionsweise des zweiten Verstellmechanismus 9 ist der des ersten Verstellmechanismus 4 gleich. Es können jedoch auch zwei verschieden betätigbare Verstellmechanismen 4, 9, bspw. einer als hydraulisch betätigbarer und einer als elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus, vorgesehen sein, welche sich dann auch im Aufbau entsprechend unterscheiden.
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Durch den zusätzlichen zweiten Verstellmechanismus 9 ergeben sich weitere Funktionen und Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Das obere Diagramm auf der rechten Seite der 2 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung „Früh“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11, der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 in einer Verstellrichtung 13, welche entgegengesetzt gerichtet der Verstellrichtung 12 ist, die durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, zurück in Richtung „Spät“ verschoben.
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Das untere Diagramm auf der rechten Seite der 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, ebenfalls in Richtung „Früh“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11, der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 weiter in Verstellrichtung 12, welche durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, in Richtung „Früh“ verschoben.
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Alternativ können die beiden Diagramme eine Steuerzeit abbilden, die sich von den oben genannten und beschriebenen jeweiligen Diagramm insofern unterscheidet, dass die durch den ersten Verstellmechanismus 4 bewirkte Verschiebung der Ventilerhebungskurven 10, 11 in Richtung „Spät“ erfolgt, also entgegen der hier dargestellten Verstellrichtung 12.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die linke Seite der 3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung 1, wobei die rechte Seite der 3 die Auswirkungen des dritten Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser dritten Vorrichtung 1 verdeutlicht.
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Grundsätzlich baut das dritte Ausführungsbeispiel auf dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Das dritte Ausführungsbeispiel wurde um einen dritten Verstellmechanismus 15, welcher an der anderen Nockenwelle 2 angeordnet ist, die Einlassventile betätigt. Der Aufbau und die Funktionsweise des dritten Verstellmechanismus 15 ist der des ersten Verstellmechanismus 4 gleich. Es können jedoch auch verschieden betätigbare Verstellmechanismen 4, 9, 15, bspw. zwei als hydraulisch betätigbarer und einer als elektromechanisch betätigbarer Verstellmechanismus, vorgesehen sein, welche sich dann auch im Aufbau entsprechend unterscheiden.
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Durch den zusätzlichen dritten Verstellmechanismus 15 ergeben sich weitere Funktionen und Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Das obere Diagramm auf der rechten Seite der 3 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile am Einlass und am Auslass in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, in Richtung „Früh“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11, der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 in einer Verstellrichtung 13, welche entgegengesetzt gerichtet der Verstellrichtung 12 ist, die durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, zurück in Richtung „Spät“ verschoben, wodurch die lang-gestrichelte Position am Auslass erreicht wird. Zusätzlich kann nun durch den dritten Verstellmechanismus 15 die Ventilerhebungskurve 11 am Einlass ebenfalls entgegen der durch den Verstellmechanismus 4 bewirkten Verstellrichtung 12 in Verstellrichtung 14 in Richtung „Spät“ verschoben werden, wodurch die lang-gestrichelte Position am Einlass erreicht wird.
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Das untere Diagramm auf der rechten Seite der 1 verdeutlicht schematisch eine Verstellung der Steuerzeiten der Gaswechselventile in der dargestellten Verstellrichtung 12, ausgelöst durch den Verstellmechanismus 4, ebenfalls in Richtung „Früh“, das heißt, dass die Ventilerhebungskurven 10, 11, der Einlass- und Auslassventile im gleichen Maße – also um denselben Kurbelwellenwinkel auf der Abszisse – nach links verschoben worden sind. Die Ausgangswinkellage ist als durchgezogene Linie dargestellt, während die durch den ersten Verstellmechanismus 4 erreichbare Position durch die kurz-gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun kann durch den zweiten Verstellmechanismus 9 die Ventilerhebungskurve 10 der Auslassventile zusätzlich verschoben werden. In dem Diagramm wird die Steuerzeit der Auslassventile (Ventilerhebungskurve 10) durch den zweiten Verstellmechanismus 9 weiter in Verstellrichtung 12, welche durch den Verstellmechanismus 4 bewirkt wurde, und somit in Verstellrichtung 13 in Richtung „Früh“ verschoben. Zusätzlich kann nun durch den dritten Verstellmechanismus 15 die Ventilerhebungskurve 11 am Einlass ebenfalls entlang der durch den Verstellmechanismus 4 bewirkten Verstellrichtung 12 in Verstellrichtung 14 in Richtung „Früh“ verschoben werden, wodurch die lang-gestrichelte Position am Einlass erreicht wird.
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Alternativ können die beiden Diagramme eine Steuerzeit abbilden, die sich von den oben genannten und beschriebenen jeweiligen Diagramm insofern unterscheidet, dass die durch den ersten Verstellmechanismus 4 bewirkte Verschiebung der Ventilerhebungskurven 10, 11 in Richtung „Spät“ erfolgt, also entgegen der hier dargestellten Verstellrichtung 12.
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4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer anderen Motorarchitektur.
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Die linke Seite der 4 zeigt die erste erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an einer von 1 verschiedenen Motorarchitektur, wobei die rechte Seite der 4 die Auswirkungen dieses Ausführungsbeispiels auf die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile dieser Motorarchitektur verdeutlicht.
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Grundsätzlich ist die Wirkungsweise gleich der in der 1 beschriebenen Wirkungsweise eines an der Kurbelwelle 3 angeordneten Verstellmechanismus 4. Durch Anordnung des Verstellmechanismus 4 in einem V-Motor können die Nockenwellen 2 der gewünschten Zylinderbank mit dem Verstellmechanismus 4 betrieben werden.
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Zusätzlich können weitere Verstellmechanismen analog zu den 2 und 3 vorgesehen sein, die die in 2 und 3 beschriebenen Wirkungen entfalten können.
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Durch die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach 2 und 3 kann ein zusätzlicher Bereich durch die Verschiebung der Einlassventilerhebungskurve 11 und Auslassventilerhebungskurve 10 erschlossen werden, welcher bislang durch die Anordnung lediglich eines Verstellmechanismus unerreicht blieb.
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Durch die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach 1 und 4 kann ein kleinerer Verstellmechanismus 4 an der Kurbelwelle 3 angeordnet werden, wodurch sich Gewicht reduzieren lässt und zugleich mit einem Verstellmechanismus 4 die synchrone Verschiebung der Ventilerhebungskurven 10, 11 am Einlass und am Auslass erzielt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- erster Verstellmechanismus
- 5
- Steuertrieb
- 6
- Kettenrad
- 7
- Abtriebselement
- 8
- Antriebselement
- 9
- zweiter Verstellmechanismus
- 10
- Ventilerhebungskurve Einlass
- 11
- Ventilerhebungskurve Auslass
- 12
- Verstellrichtung
- 13
- Verstellrichtung
- 14
- Verstellrichtung
- 15
- dritter Verstellmechanismus