DE102016015443B4

DE102016015443B4 - Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016015443B4
Application number: DE102016015443.8A
Authority: DE
Inventors: Hanns-Jörg Buhlen; Andreas Pusche; Daniel Moch; Walter Buck; Peter Krauss; Alexander Schwenger; Ralf Rakowski; Normann Bolte; Ulli Pokaar
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; KUKA Systems GmbH
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; KUKA Systems GmbH
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2036-12-24
Also published as: DE102016015443A1

Abstract

Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an Gaswechselventilen (12, 13) einer Brennkraftmaschine, wobei ein Ventiltrieb (20) der Brennkraftmaschine zur Ansteuerung der Gaswechselventile (12, 13) mindestens eine Nockenwelle, für jedes Gaswechselventil (12, 13) einen von der jeweiligen Nockenwelle aus ansteuerbaren Schlepphebel (21), der um eine ortsfeste Achse (22) kippbar ist, und für jedes Gaswechselventil (12, 13) ein Ventilspielausgleichselement, das zwischen das jeweilige Gaswechselventil (12, 13) und die jeweilige Nockenwelle geschaltet ist, aufweist, mit zumindest folgenden Schritten:
für jedes Gaswechselventil (12, 13) wird ein Referenz-Ventilspielausgleichselement (28) bereitgehalten,
ferner wird zum Austausch für die oder jede Nockenwelle jeweils eine Referenzwelle (27) oder jeweils ein Referenzwellenteilstück bereitgehalten, wobei die oder die jeweilige Referenzwelle (27) oder die jeweiligen Referenzwellenteilstücke eine im Querschnitt kreisförmige Kontur aufweist oder aufweisen, über welche alle Gaswechselventile (12, 13) gleichzeitig geöffnet werden,
zunächst wird eine erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil (12, 13) messtechnisch erfasst,
anschließend wird bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen (28) und ebenfalls montierter Referenzwelle (27) oder montierten Referenzwellen (27) oder montierten Referenzwellenteilstücken für jedes Gaswechselventil (12, 13) eine zweite Ventilposition bei geöffnetem Gaswechselventil (12, 13) messtechnisch erfasst,
abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition und der jeweiligen zweiten Ventilposition wird für jedes Gaswechselventil (12, 13) ein individuelles Ventilspielausgleichselement zur Einstellung des jeweiligen Ventilspiels bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an einer Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verfügt im Bereich jedes Zylinders über mindestens ein einlassseitiges Gaswechselventil sowie mindestens ein auslassseitiges Gaswechselventil. Über ein einlassseitiges Gaswechselventil kann Ladeluft in einen Brennraum eines Zylinders eingebracht werden. Über ein auslassseitiges Gaswechselventil kann Abgas vom Brennraum des Zylinders abgeführt werden.
Die Gaswechselventile der Zylinder einer Brennkraftmaschine werden ausgehend von einem Ventiltrieb geöffnet und geschlossen. Ein derartiger Ventiltrieb verfügt über mindestens eine Nockenwelle sowie Schlepphebel, wobei die jeweilige Nockenwelle über einen jeweiligen Schlepphebel auf ein jeweiliges Gaswechselventil einwirkt, um dasselbe zu öffnen und zu schließen. Schlepphebel werden auch als Kipphebel bezeichnet.
Die Baugruppen einer Brennkraftmaschine unterliegen im Betrieb thermisch bedingten Ausdehnungen sowie Verschleiß.
Damit die Gaswechselventile einwandfrei schließen können, wird im Bereich jedes Gaswechselventils ein definiertes Ventilspiel eingestellt, nämlich ein definierter Abstand zwischen der jeweiligen Nockenwelle und dem jeweiligen Schlepphebel. Die Einstellung des Ventilspiels an den Gaswechselventilen erfolgt typischerweise über sogenannte Ventilspielausgleichselemente, die als Einstellscheibe bzw. Shim ausgeführt sind. Im Bereich jedes Gaswechselventils ist dabei typischerweise zwischen einem Ventilstößel des jeweiligen Gaswechselventils und dem jeweiligen Schlepphebel ein Ventilspielausgleichselement angeordnet. Da im Bereich jedes Gaswechselventils individuelle Toleranzen vorliegen, jedoch für alle Gaswechselventile ein identisches Ventilspiel gewünscht wird, kommt im Bereich jedes Gaswechselventils ein individuelles Ventilspielausgleichselement zum Einsatz, welches aus einer Gruppe von Ventilspielausgleichselementen mit definierten Abmessungen ausgewählt werden kann. Typischerweise kann ein Ventilspielausgleichselement bzw. ein Shim aus sogenannten Shim-Klassen ausgewählt werden, um im Bereich jedes Gaswechselventils das Ventilspiel gezielt einzustellen.
Aus der Praxis sind auch bereits Brennkraftmaschinen mit einem sogenannten hydraulischen Ventilspielausgleich bekannt. Brennkraftmaschinen mit einem hydraulischen Ventilspielausgleich sind jedoch konstruktiv aufwendiger. Daher sind nach wie vor Brennkraftmaschinen ohne hydraulischen Ventilspielausgleich mit einem sogenannten starren Ventiltrieb von Bedeutung.
Aus der Praxis bekannte Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an den Gaswechselventilen eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine sind entweder aufwendig oder fehleranfällig. Es besteht daher Bedarf an einem einfachen und fehlerunanfälligen Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an den Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.
Aus der EP 1 389 266 B1 ist ein Verfahren zum Vermessen und/oder Justieren eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine mit hydraulischem Ventilspielausgleich bekannt.
Aus der JP 2005 - 233 082 A ist weiterer Stand der Technik bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: Für jedes Gaswechselventil wird ein Referenz-Ventilspielausgleichselement bereitgehalten. Ferner wird zum Austausch für die oder jede Nockenwelle jeweils eine Referenzwelle oder jeweils ein Referenzwellenteilstück bereitgehalten, wobei die oder die jeweilige Referenzwelle oder die jeweiligen Referenzwellenteilstücke eine im Querschnitt kreisförmige Kontur aufweist oder aufweisen, über welche alle Gaswechselventile gleichzeitig geöffnet werden. Zunächst wird für jedes Gaswechselventil eine erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil messtechnisch erfasst. Anschließend wird bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselement und ebenfalls montierter Referenzwelle oder montierten Referenzwellen oder montierten Referenzwellenteilstücken für jedes Gaswechselventil eine zweite Ventilposition bei geöffnetem Gaswechselventil messtechnisch erfasst. Abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition und der jeweiligen zweiten Ventilposition wird für jedes Gaswechselventil ein individuelles Ventilspielausgleichselement zur Einstellung des jeweiligen Ventilspiels bestimmt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Ventilspiel an den Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine einfach und zuverlässig eingestellt werden. Für jedes Gaswechselventil kann ein individuelles Ventilspielausgleichselement einfach und zuverlässig ausgewählt werden, um im Bereich aller Gaswechselventile ein definiertes Soll-Ventilspiel einzustellen.
Vorzugsweise wird die erste Ventilposition insbesondere bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und nicht montierter Referenzwelle für alle Gaswechselventil gleichzeitig messtechnisch erfasst. Hiermit kann das Ventilspiel besonders einfach und zuverlässig eingestellt werden. Es ist auch möglich, die erste Ventilposition der Gaswechselventile bei nicht montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen zu erfassen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird für jedes Gaswechselventil das individuelle Ventilspielausgleichselement abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition, der jeweiligen zweiten Ventilposition, dem jeweiligen Referenz-Ventilspielausgleichselement, der jeweiligen Referenzwelle oder dem jeweiligen Referenzwellenteilstück, der jeweiligen Nockenwelle und dem Soll-Ventilspiel bestimmt. Dies ist zur Gewährleistung des definierten Soll-Ventilspiels an den Gaswechselventilen besonders bevorzugt.
Vorzugsweise wird die jeweilige erste Ventilposition für alle Gaswechselventile gleichzeitig messtechnisch erfasst. Vorzugsweise wird ferner bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und ebenfalls montierter Referenzwelle oder montierten Referenzwellenteilstücken für alle Gaswechselventile die jeweilige zweite Ventilposition für alle Gaswechselventile gleichzeitig messtechnisch erfasst.
Hiermit können die Ventilposition besonders einfach und zuverlässig ermittelt und das Ventilspiel besonders einfach und zuverlässig eingestellt werden.
Vorzugsweise werden nach Bestimmung der individuellen Ventilspielausgleichselemente die Referenz-Ventilspielausgleichselemente demontiert und die individuellen Ventilspielausgleichselemente montiert, wobei nachfolgend die Messung der ersten Ventilpositionen und der zweiten Ventilpositionen erneut messtechnisch erfasst werden. Diese Weiterbildung dient der Überprüfung, ob mit den individuellen Ventilspielausgleichselementen das definierte Soll-Ventilspiel tatsächlich bereitgestellt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der messtechnischen Erfassung der ersten Ventilpositionen und der zweiten Ventilpositionen ein den Ventiltrieb und die Gaswechselventile aufnehmender Zylinderkopf auf einer Messvorrichtung positioniert, die für jedes Gaswechselventil eine Messeinrichtung umfasst, über welche die Ventilpositionen des jeweiligen Gaswechselventils über Erfassung einer brennraumseitigen Oberfläche eines Ventilkörpers des jeweiligen Gaswechselventils bestimmt werden. Die Erfassung der jeweiligen Ventilpositionen durch Vermessung der brennraumseitigen Oberflächen der Ventilkörper der Gaswechselventile ist einfach und zuverlässig.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugweise robotergestützt vollautomatisch durchgeführt. Erstmals kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens an Brennkraftmaschinen ohne hydraulischen Ventilspielausgleich mit einem sogenannten starren Ventiltrieb das Ventilspiel über Ventilspielausgleichselemente bzw. Shims vollautomatisch eingestellt werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen ausschnittweisen Querschnitt durch einen auf einer Messvorrichtung angeordneten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb ohne Nockenwellen; und
2 den Querschnitt der 1 mit Referenzwellen und Zylinderkopfdeckel.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.
Der grundsätzliche Aufbau einer Brennkraftmaschine ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und bedarf daher grundsätzlich keiner Erläuterung. An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass eine Brennkraftmaschine typischerweise ein Zylinderkurbelgehäuse und einen mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbundenen Zylinderkopf aufweist.
Das Zylinderkurbelgehäuse nimmt eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sowie Kolben der Zylinder der Brennkraftmaschine auf, wobei jeder Kolben eines Zylinders der Brennkraftmaschine über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist. Der mit dem Zylinderkurbelgehäuse verbundene Zylinderkopf nimmt für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine mindestens ein einlassseitiges Gaswechselventil und mindestens ein auslassseitiges Gaswechselventil auf. Über das jeweilige einlassseitige Gaswechselventil kann in einen Brennraum eines Zylinders Ladeluft oder ein Ladeluft-Kraftstoff-Gemisch eingebracht werden. Über das jeweilige auslassseitige Gaswechselventil kann Abgas vom Brennraum des jeweiligen Zylinders abgeführt werden.
Der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nimmt weiterhin einen Ventiltrieb für die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine auf, wobei der Ventiltrieb der Ansteuerung der Gaswechselventile zum definierten Öffnen und Schließen derselben dient.
Ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine verfügt über mindestens eine Nockenwelle sowie für jedes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine über einen von der Nockenwelle oder einer der Nockenwellen aus ansteuerbaren Schlepphebel, der auch als Kipphebel bezeichnet wird.
Typischerweise umfasst ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mehrere Nockenwellen, wie zum Beispiel über mindestens eine Nockenwelle für die einlassseitigen Gaswechselventile und mindestens eine Nockenwelle für die auslassseitigen Gaswechselventile. Dann, wenn die Zylinder der Brennkraftmaschine mehrere Zylinderbänke bilden bzw. in Form mehrerer Zylinderbänke gruppiert sind, kann je Zylinderbank eine Nockenwelle zur Ansteuerung der einlassseitigen Gaswechselventile und eine Nockenwelle zur Ansteuerung der auslassseitigen Gaswechselventile vorhanden sein. Die einlassseitigen Gaswechselventile und die auslassseitigen Gaswechselventile einer Zylinderbank können auch ausgehend von einer gemeinsamen Nockenwelle angesteuert werden.
Die jeweilige Nockenwelle wirkt über den jeweiligen Schlepphebel auf das jeweilige Gaswechselventil ein, nämlich auf einen Ventilschaft des jeweiligen Gaswechselventils, der einen Ventilkörper des jeweiligen Gaswechselventils trägt. Bei unbetätigtem bzw. geschlossenem Gaswechselventil drückt ein Federelement des jeweiligen Gaswechselventils den Ventilkörper des jeweiligen Gaswechselventils gegen einen sogenannten Ventilsitzring im Zylinderkopf, um so das Gaswechselventil definiert zu schließen. Bei betätigtem Gaswechselventil ist der Ventilkörper vom Ventilsitzring unter Öffnen des jeweiligen Gaswechselventils abgehoben.
Um das Ventilspiel an den Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine definiert auf ein Soll-Ventilspiel einzustellen, verfügt ein Ventiltrieb für jedes Gaswechselventil über ein Ventilspielausgleichselement, welches zwischen das jeweilige Gaswechselventil und die jeweilige Nockenwelle, insbesondere zwischen das jeweilige Gaswechselventil und den jeweiligen Schlepphebel, geschaltet ist. Ein solches Ventilspielausgleichselement wird auch als Shim bezeichnet.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an den Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, nämlich an einer Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb ohne hydraulischen Ventilspielausgleich, also bei einem Ventiltrieb mit starren Schlepphebeln, bei welchen also die Schlepphebel um ortsfeste Achsen kippbar sind.
Um an einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb das Ventilspiel an den Gaswechselventilen definiert auf ein Soll-Ventilspiel einzustellen, wird für jedes Gaswechselventil ein Referenz-Ventilspielausgleichselement bereitgehalten.
Weiter werden zum Austausch für die oder jede Nockenwelle Referenzwellen bereitgehalten. Es können auch Referenzwellen aus mehreren einzelnen Abschnitten bzw. mehreren einzelnen Referenzwellenteilstücken bereitgehalten werden. Solche Referenzwellenteilstücke erstrecken sich zwischen benachbarten Lagerbohrungen der jeweiligen Nockenwelle im Zylinderkopf und dienen der Erhöhung der Genauigkeit.
Nachfolgend wird zur einfacheren Darstellung der Erfindung lediglich auf Referenzwellen Bezug genommen.
Die Brennkraftmaschine wird zusammen mit der oder jeder Nockenwelle bereitgestellt, wobei die oder jede Nockenwelle typischerweise nockenwellenherstellerseitig vermessen ist und mit einem Datensatz über die Maße der jeweiligen Nockenwelle bereitgehalten wird. Für jedes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine steht ein entsprechender relevanter Datensatz der Nockenwelle zur Verfügung.
Ferner entstehen Datensätze über die Referenz-Ventilspielausgleichselemente sowie über die oder jede Referenzwelle zur Verfügung.
Um nun das Ventilspiel an den Gaswechselventilen einzustellen, wird zunächst für jedes Gaswechselventil eine erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil messtechnisch erfasst.
Vor der Erfassung der ersten Ventilpositionen kann für jedes Gaswechselventil ein Referenz-Ventilspielausgleichselement im Ventiltrieb montiert werden, und zwar bei demontierten Nockenwellen. Anschließend wird dann bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und ggf. bei ebenfalls im Ventiltrieb montierter Referenzwelle bzw. montierten Referenzwellen für jedes Gaswechselventil die erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil messtechnisch erfasst. Die Erfassung der ersten Ventilpositionen bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen ist zwar bevorzugt, aber nicht zwingend. Die ersten Ventilpositionen können auch bei nicht montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen erfasst werden.
Die oder jede Referenzwelle ist nicht nockenwellenartig konturiert, sondern weist vielmehr im Querschnitt eine kreisrunde Kontur mit einem Radius auf, über den bei montierter Referenzwelle die Gaswechselventile geöffnet werden, so werden die ersten Ventilpositionen vorzugsweise bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und vorzugsweise bei nicht montierter Referenzwelle erfasst, insbesondere für alle Gaswechselventile gleichzeitig. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Erfassung der ersten Ventilpositionen auch bei nicht montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und/oder nicht montierten Referenzwellen erfolgen kann. Es ist auch möglich, dass zur Erfassung der ersten Ventilpositionen unter Umständen auch die Referenzwelle montiert sein kann, insbesondere dann, wenn bei der Erfassung der ersten Ventilpositionen die Referenz-Ventilspielausgleichselemente und/oder Referenzwelle nur locker gesteckt sind und über dieselben keine Kraft auf die Gaswechselventile ausgeübt wird.
Die Erfassung der ersten Ventilpositionen erfolgt vorzugsweise bei montiertem Zylinderkopfdeckel. Die Erfassung der ersten Ventilpositionen kann auch bei nicht montiertem Zylinderkopfdeckel erfolgen. Bei Zylinderköpfen mit separaten Lagerdeckeln für die Nockenwellen ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls anwendbar.
Anschließend an das Erfassen der ersten Ventilpositionen bei geschlossenen Gaswechselventilen erfolgt bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen und bei ebenfalls montierter Referenzwelle bzw. montierten Referenzwellen die messtechnische Erfassung einer zweiten Ventilposition bei geöffnetem Gaswechselventil im Bereich jedes Gaswechselventils.
Vorzugsweise werden diese zweiten Ventilpositionen im Bereich der Gaswechselventile wiederum für alle Gaswechselventile gleichzeitig messtechnisch erfasst.
Die Erfassung der zweiten Ventilpositionen erfolgt bei montiertem Zylinderkopfdeckel.
Abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition und der jeweiligen zweiten Ventilposition, sowie abhängig von den vorliegenden Daten der jeweiligen Nockenwelle, der vorliegenden Daten der jeweiligen Referenzwelle, den vorliegenden Daten des jeweiligen Referenz-Ventilspielausgleichselements sowie dem gewünschten, definierten Soll-Ventilspiel wird dann für jedes Gaswechselventil ein individuelles Ventilspielausgleichselement bestimmt, mit Hilfe dessen im Bereich des jeweiligen Gaswechselventils das definierte Soll-Ventilspiel bereitgestellt werden kann.
Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt einen Zylinderkopf 10 einer Brennkraftmaschine, der auf einer Messvorrichtung 11 angeordnet ist, nämlich einen Querschnitt durch den Zylinderkopf 10 im Bereich eines einlassseitigen Gaswechselventils 12 und eines auslassseitigen Gaswechselventils 13 eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Vom einlassseitigen Gaswechselventil 12 und auslassseitigen Gaswechselventil 13 sind jeweils ein Ventilschaft 14 bzw. 15 sowie ein vom jeweiligen Ventilschaft 14 bzw. 15 aufgenommener Ventilkörper 16 bzw. 17 gezeigt, wobei in 1 die Ventilkörper 16, 17 der Gaswechselventile 12, 13 unter Schließen des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 gegen einen vom Zylinderkopf 10 bereitgestellten Ventilsitzring 18, 19 gedrückt sind.
1 zeigt weiterhin als Baugruppen des Zylinderkopfs 10 einen Ventiltrieb 20 der Brennkraftmaschine mit Schlepphebeln 21, die um ortsfeste Drehachsen 22 kippbar bzw. schwenkbar sind, nämlich gesteuert über in 1 nicht gezeigte Nockenwellen der Brennkraftmaschine bzw. des Ventiltriebs derselben.
1 zeigt weiterhin Messeinrichtungen 23 der Messvorrichtung 11, wobei für jedes Gaswechselventil 12, 13 jeweils eine Messeinrichtung 23 vorhanden ist, mit Hilfe derer an einer einem Brennraum des jeweiligen Zylinders zugewandten Oberfläche des Ventilkörpers 16 bzw. 17 des jeweiligen Gaswechselventils 12 bzw. 13 Ventilpositionen der Gaswechselventile 12 bzw. 13 erfasst werden können.
Bei den Messeinrichtungen 23 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um Messfühler oder Messtaster, welche an der zu erfassenden, brennraumseitigen Oberfläche des jeweiligen Ventilkörpers 16, 17 des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 zur Anlage kommen.
Es können als Messeinrichtungen 23 auch andere Sensoren zum Einsatz kommen, z.B. auch berührungslos arbeitende Sensoren.
Ferner zeigt 1 eine Messeinrichtung 24, über welche die Ausrichtung bzw. exakte Positionierung des Zylinderkopfs 10 auf einer Adapterplatte 25 der Messvorrichtung 11 erfasst werden kann.
2 zeigt den Zylinderkopf 10 der 1 im auf der Adapterplatte 11 montierten Zustand zusammen mit einem Zylinderkopfdeckel 26, zusammen mit anstelle von Nockenwellen montierten Referenzwellen 27 sowie zusammen mit im Bereich der Gaswechselventile 12, 13 montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen 28, wobei im Bereich jedes Gaswechselventils 12, 13 jeweils ein Referenz-Ventilspielausgleichselement 28 zwischen dem jeweiligen Ventilschaft 14 bzw. 15 und dem jeweiligen Schlepphebel 21 positioniert ist. Dabei sind in 2 die Ventilkörper 16, 17 der Gaswechselventile 12, 13 über die Referenzwellen 27 aus ihren Ventilsitzringen 18, 19 unter Öffnen der Gaswechselventile 12, 13 herausgedrückt.
Um nun das Ventilspiel an den Gaswechselventilen 12, 13 des in 1 gezeigten Zylinderkopfs 10 einzustellen, werden vorzugsweise im Bereich der Gaswechselventile 12, 13 die in 2 gezeigten Referenz-Ventilspielausgleichselemente 28 montiert. Die Referenzwellen 27 werden vorzugsweise zunächst nicht im Zylinderkopf 10 montiert.
Die Referenz-Ventilspielausgleichselemente 28 können, müssen aber nicht vor bzw. bei der Messung der ersten Ventilpositionen montiert sein. Der Zylinderkopfdeckel 26 kann, muss aber nicht montiert sein.
Anschließend wird für jedes Gaswechselventil 12, 13 mit Hilfe der Messeinrichtungen 23 eine erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil 12, 13 erfasst, nämlich, wie bereits ausgeführt, durch Erfassung der Position der brennraumseitigen Oberfläche der Ventilkörper 16, 17 der Gaswechselventile 12, 13, wobei die ersten Ventilpositionen der Gaswechselventile 12, 13, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise für alle Gaswechselventile 12, 13 gemeinsam gleichzeitig erfasst werden.
Nach der Erfassung der ersten Ventilpositionen werden für die Gaswechselventile die zweiten Ventilpositionen erfasst, wozu im gezeigten Ausführungsbeispiel die Referenzwellen 27 im Zylinderkopf 10 montiert und der Zylinderkopfdeckel 26 geschlossen und am Zylinderkopf 10 montiert wird. Sollten bei der Erfassung der ersten Ventilpositionen die Referenz-Ventilspielausgleichselemente 28 nicht montiert gewesen sein, so werden dieselben vor der Erfassung der zweiten Ventilpositionen montiert. Bei der Montage des Zylinderkopfdeckels 26 wird derselbe mit einer Mindestkraft auf oder gegen den Zylinderkopf 10 gepresst, um eine definierte Position einzunehmen. Hierdurch übt im Sinne der in 2 gezeigten Pfeile 29 der Zylinderkopfdeckel 26 eine definierte Kraft auf die Referenzwellen 27 aus, die über die Referenzwellen 27 auf die Gaswechselventile 12, 13 übertragen wird.
Bei den Referenzwellen 27 handelt es sich um nicht nockenwellenartig konturierte Referenzwellen 27 mit einer im Querschnitt kreisrunden Kontur, sodass nach Schließen des Zylinderkopfdeckels 26 alle Gaswechselventile 12, 13 gleichzeitig geöffnet werden, nämlich dadurch, dass die Referenzwellen 27 die Ventilkörper 16, 17 der jeweiligen Gaswechselventile 12, 13 aus ihren Ventilsitzringen 18, 19 drückt.
Über die Messeinrichtungen 23 können dann für alle Gaswechselventile 12, 13 gleichzeitig die zweiten Ventilpositionen bei geöffneten Gaswechselventilen messtechnisch erfasst werden.
Aus den erfassten ersten Ventilpositionen, den erfassten zweiten Ventilpositionen, aus Daten über die Referenz-Ventilspielausgleichselemente 28, aus Daten über die Referenzwellen 27, aus Daten der Nockenwellen sowie abhängig vom gewünschten Soll-Ventilspiel wird für jedes Gaswechselventil 12, 13 ein individuelles Ventilspielausgleichselement bestimmt, nämlich durch Verrechnung der oben genannten Größen, um für jedes Gaswechselventil 12, 13 ein individuelles Ventilspielausgleichselement definiert auszuwählen bzw. zu bestimmen, mit Hilfe dessen im Bereich jedes Gaswechselventils 12, 13 das gewünschte Soll-Ventilspiel bereitgestellt werden kann.
Im Anschluss an die Bestimmung der individuellen Ventilspielausgleichselemente werden die Referenz-Ventilspielausgleichselemente 28 demontiert und durch die ermittelten individuellen Ventilspielausgleichselemente ersetzt, wobei dann nachfolgend auf die oben beschriebene Art und Weise die ersten Ventilpositionen und die zweiten Ventilpositionen erneut ermittelt werden, um für jedes Gaswechselventil das neue Ventilspiel zu ermitteln und so zu verifizieren, ob die mit Hilfe der individuellen Ventilspielausgleichselemente erzielten Ist-Ventilspiele dem gewünschten Soll-Ventilspiel im Bereich jedes Gaswechselventils 12, 13 entsprechen. Zumindest bei der messtechnischen Erfassung der zweiten Ventilpositionen sind hierbei wiederum die Referenzwellen 27 montiert.
Nach der Verifizierung der erzielten Ist-Ventilspiele kann die Brennkraftmaschine automatisch an ein Motorenmontageband weitergeleitet werden. Das Verfahren ist in einen Produktionsprozess für Brennkraftmaschine vollautomatisch integriert.
Für jedes Gaswechselventil 12, 13 kann das jeweilige individuelle Ventilspielausgleichselement vorzugsweise nach folgender Formel bestimmt werden: $D_{SI} = ({VP}_{2} - {VP}_{1}) - {FK+d}_{RW} - d_{NW} + D_{SR} - {VS}_{SOLL} + OF$
wobei

D_SI: die Dicke des für das jeweilige Gaswechselventil 12, 13 zu bestimmenden, individuellen Ventilspielausgleichselements ist,
VP₂: die zweite messtechnisch erfasste Ventilposition des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen 28 und montierten Referenzwellen ist,
VP₁: die erste messtechnisch erfasste Ventilposition des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 ist,
FK: ein Korrekturfaktor ist, welcher über die Messeinrichtung 24 erfasst wird und die Position des Zylinderkopfs 10 auf der Adapterplatte 25 berücksichtigt,
d_RW: das Grundkreismaß der jeweiligen Referenzwelle 27 bzw. eines in einer Lagerbohrung geführten Abschnitts der jeweiligen Referenzwelle 27 ist,
d_NW: das Grundkreismaß der jeweiligen eigentlichen Nockenwelle bzw. eines in der Lagerbohrung geführten Abschnitts der eigentlichen Nockenwelle ist,
D_SR: die Dicke des jeweiligen Referenz-Ventilspielausgleichselements 28 ist, VS_SOLL das gewünschte Soll-Ventilspiel ist, und
OF: ein optionaler Offset ist.

Das Ist-Ventilspiel VP_IST kann rechnerisch wie folgt ermittelt werden: $D_{SI} = ({VP}_{2} - {VP}_{1}) - {FK+d}_{RW} - d_{NW} + D_{SR} - {VS}_{SOLL} + OF$
wobei

VP_2N: die zweite messtechnisch erfasste Ventilposition des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 bei montierten individuellen Ventilspielausgleichselementen und montierten Referenzwellen 27 ist,
VP_1N: die erste messtechnisch erfasste Ventilposition des jeweiligen Gaswechselventils 12, 13 ist, FK der Korrekturfaktor ist, welcher über die Messeinrichtung 24 erfasst wird und die Position des Zylinderkopfs 10 auf der Adapterplatte 25 berücksichtigt,
d_RW: das Grundkreismaß der jeweiligen Referenzwelle 27 bzw. eines in der Lagerbohrung geführten Abschnitts der jeweiligen Referenzwelle 27 ist,
d_NW: das Grundkreismaß der jeweiligen eigentlichen Nockenwelle bzw. eines in der Lagerbohrung geführten Abschnitts der eigentlichen Nockenwelle ist, und
D_Sist: die Dicke des jeweiligen Ventilspielausgleichselements ist.

Das Verfahren wird vorzugweise robotergestützt vollautomatisch durchgeführt. Das Montieren der Ventilspielausgleichselemente, Nockenwellen, Referenzwellen und des Zylinderkopfdeckels sowie die Erfassung der Ventilpositionen erfolgt robotergestützt vollautomatisch. Erstmals kann an Brennkraftmaschinen mit einem sogenannten starren Ventiltrieb das Ventilspiel über Ventilspielausgleichselemente bzw. Shims vollautomatisch eingestellt werden.

Claims

Verfahren zur Einstellung des Ventilspiels an Gaswechselventilen (12, 13) einer Brennkraftmaschine, wobei ein Ventiltrieb (20) der Brennkraftmaschine zur Ansteuerung der Gaswechselventile (12, 13) mindestens eine Nockenwelle, für jedes Gaswechselventil (12, 13) einen von der jeweiligen Nockenwelle aus ansteuerbaren Schlepphebel (21), der um eine ortsfeste Achse (22) kippbar ist, und für jedes Gaswechselventil (12, 13) ein Ventilspielausgleichselement, das zwischen das jeweilige Gaswechselventil (12, 13) und die jeweilige Nockenwelle geschaltet ist, aufweist, mit zumindest folgenden Schritten: für jedes Gaswechselventil (12, 13) wird ein Referenz-Ventilspielausgleichselement (28) bereitgehalten, ferner wird zum Austausch für die oder jede Nockenwelle jeweils eine Referenzwelle (27) oder jeweils ein Referenzwellenteilstück bereitgehalten, wobei die oder die jeweilige Referenzwelle (27) oder die jeweiligen Referenzwellenteilstücke eine im Querschnitt kreisförmige Kontur aufweist oder aufweisen, über welche alle Gaswechselventile (12, 13) gleichzeitig geöffnet werden, zunächst wird eine erste Ventilposition bei geschlossenem Gaswechselventil (12, 13) messtechnisch erfasst, anschließend wird bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen (28) und ebenfalls montierter Referenzwelle (27) oder montierten Referenzwellen (27) oder montierten Referenzwellenteilstücken für jedes Gaswechselventil (12, 13) eine zweite Ventilposition bei geöffnetem Gaswechselventil (12, 13) messtechnisch erfasst, abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition und der jeweiligen zweiten Ventilposition wird für jedes Gaswechselventil (12, 13) ein individuelles Ventilspielausgleichselement zur Einstellung des jeweiligen Ventilspiels bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Gaswechselventil (12, 13) das jeweilige individuelle Ventilspielausgleichselement abhängig von der jeweiligen ersten Ventilposition, der jeweiligen zweiten Ventilposition, dem jeweiligen Referenz-Ventilspielausgleichselement (28), der jeweiligen Referenzwelle (27) oder dem jeweiligen Referenzwellenteilstück, der jeweiligen Nockenwelle und einem Soll-Ventilspiel bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilposition für alle Gaswechselventile gleichzeitig messtechnisch erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilposition bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen (28) und nicht montierter Referenzwelle (27) oder nicht montierten Referenzwellen (27) oder nicht montierten Referenzwellenteilstücken messtechnisch erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei montierten Referenz-Ventilspielausgleichselementen (28) und ebenfalls montierter Referenzwelle (27) oder montierten Referenzwellen (27) oder montierten Referenzwellenteilstücken für alle Gaswechselventile (12, 13) die jeweilige zweite Ventilposition gleichzeitig messtechnisch erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige erste Ventilposition bei nicht montiertem oder montiertem Zylinderkopfdeckel (26) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige zweite Ventilposition bei montiertem Zylinderkopfdeckel (26) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Bestimmung der individuellen Ventilspielausgleichselemente die Referenz-Ventilspielausgleichselemente (28) demontiert und die individuellen Ventilspielausgleichselemente montiert werden, und dass nachfolgend die Messung der ersten Ventilpositionen und der zweiten Ventilpositionen zum Abgleich des eingestellten Ist-Ventilspiels mit einem Soll-Ventilspiel erneut messtechnisch erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei der Erfassung der zweiten Ventilpositionen erneut die Referenzwelle (27) oder die Referenzwellen (27) oder die Referenzwellenteilstücke montiert ist oder sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der messtechnischen Erfassung der ersten Ventilpositionen und der zweiten Ventilpositionen ein den Ventiltrieb (20) aufnehmender Zylinderkopf (10) auf einer Messvorrichtung (11) positioniert wird, die für jedes Gaswechselventil (12, 13) eine Messeinrichtung (23) umfasst, über welche die Ventilpositionen des jeweiligen Gaswechselventils (12, 13) über Erfassung einer brennraumseitigen Oberfläche eines Ventilkörpers (16, 17) des jeweiligen Gaswechselventils (12, 13) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe robotergestützt vollautomatisch durchgeführt wird.