-
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine.
-
Die hier vorliegende Erfindung betrifft den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffsdieselbrennkraftmaschinen.
-
Bislang handelt es sich bei Großbrennkraftmaschinen immer um individuell auf einen definierten Einsatzzweck und definierte Anforderungen konstruierte Brennkraftmaschinen. Soll eine Großbrennkraftmaschine neu entwickelt werden, so werden in der Regel sämtliche Baugruppen derselben einer Neuentwicklung unterzogen. Bislang wird bei einer Neuentwicklung einer Großbrennkraftmaschine nicht auf bestehende Komponenten bereits bestehender Großbrennkraftmaschinen zugegriffen, um so weit wie möglich erprobte Komponenten unverändert weiter zu nutzen. Dies ist von Nachteil.
-
Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Großbrennkraftmaschine zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Großbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Die erfindungsgemäße Großbrennkraftmaschine weist zumindest folgende Komponenten auf: ein Zylinderkurbelgehäuse, in welchem eine Kurbelwelle geführt ist; mindestens eine mehrere Zylinder aufweisende Zylinderbank, wobei jeder Zylinder einen Zylinderkopf mit mindestens einem Einlassventil für Ladeluft, mit mindestens einem Auslassventil für Abgas und mit mindestens einem Injektor für Kraftstoff aufweist; einen Ventiltrieb, der mindestens eine im Zylinderkurbelgehäuse geführte Nockenwelle und eine mit der oder jeder Nockenwelle zusammenwirkenden Ventilsteuerung aufweist, die für jeden Zylinder eine Stoßstange zur Betätigung des oder jedes Einlassventils für Ladeluft des jeweiligen Zylinders und eine weitere Stoßstange zur Betätigung des oder jedes Auslassventils für Abgas des jeweiligen Zylinders aufweist.
-
Der Ventiltrieb ist derart in Baukastenbauform ausgeführt ist, dass unabhängig davon, ob die Zylinder unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, der Ventiltrieb in einer ersten Nockenwellenvariante mindestens eine Nockwelle mit sowohl Einlassnocken als auch Auslassnocken oder in einer zweiten Nockenwellenvariante mindestens eine Nockwelle mit ausschließlich Einlassnocken und zusätzlich mindestens eine Nockwelle mit ausschließlich Auslassnocken aufweist.
-
Die Ventilsteuerung des Ventiltriebs weist in einer ersten Ventilsteuerungsvariante für das oder jedes Einlassventil und das oder jedes Auslassventil eines jeden Zylinders jeweils ein mit der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkendes Kipphebelsteuerungssystem, in einer zweiten Ventilsteuerungsvariante für das oder jedes Einlassventil und das oder jedes Auslassventil eines jeden Zylinder jeweils ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem oder in einer dritten Ventilsteuerungsvariante für die Auslassventile ein Kipphebelsteuerungssystem und für die Einlassventile eine ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem jeweils zur Übertragung der Stoßstangenbewegung auf die jeweiligen Ventile auf.
-
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, bei einer Großbrennkraftmaschine für einen Ventiltrieb auf ein Baukastensystem für den Ventiltrieb zuzugreifen. Unabhängig davon, ob die Zylinder der Brennkraftmaschine unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, stellt der Ventiltrieb in Baukastenform wiederverwendbare Komponenten bereit, die bei unterschiedlichen Großbrennkraftmaschinen zum Einsatz kommen können. Hierzu zählen Nockenwellenvarianten für mindestens eine Nockenwelle des Ventiltriebs sowie Ventilsteuerungsvarianten des Ventiltriebs, die mit der oder jeder Nockenwelle zusammenwirken. Durch Verwendung eines Baukastensystems für den Ventiltrieb können erprobte Komponenten eingesetzt werden. Die Entwicklung einer neuen Großbrennkraftmaschine wird hierdurch einfacher und effizienter.
-
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wirkt unabhängig davon, ob die Zylinder unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, mit der jeweiligen Nockwelle und der jeweiligen Stoßstange ein zwischen dieselben geschalteter Schwinghebel zusammen, der die Steuerkontur eines Nockens in eine Stoßstangenbewegung der jeweiligen Stoßstange umsetzt. Der jeweiligen Schwinghebel ist vorzugsweise zur Einstellung variabler Steuerzeiten des jeweiligen Ventils ausgebildet. Das Baukastensystem für den Ventiltrieb stellt weiterhin mit den Nocken zusammenwirkende Schwinghebel bereit, die variable Steuerzeiten für Ventile bereitstellen können.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wirkt unabhängig davon, ob die Zylinder unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, zur Einstellung variabler Steuerzeiten des jeweiligen Ventils mit der jeweiligen Nockwelle ein Nockwellenverstellersystem und/oder ein Schiebenockensystem zusammen. Das Baukastensystem für den Ventiltrieb nutzt weiterhin Nockenwellenverstellersysteme und/oder Schiebenockensysteme.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist unabhängig davon, ob die Zylinder unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, bei Nutzung eines Kipphebelsteuerungssystems der jeweiligen Stoßstange eine hydraulische Einrichtung zur Einstellung variabler Steuerzeiten des jeweiligen Ventils oder zum verzögerten Schließen des mindestens einen jeweiligen Ventils zugeordnet, die unmittelbar mit der jeweiligen Stoßstange zusammenwirkt. Bei Nutzung eines kipphebellosen, hydraulischen Steuerungssystems ist dasselbe zur Einstellung variabler Steuerzeiten des jeweiligen Ventils ausgebildet. Das Baukastensystem für den Ventiltrieb stellt Ventilsteuerungssysteme mit Kipphebel und ohne Kipphebel mit variablen Steuerzeiten für die Gaswechselventile bereit, die im Sinne des Baukastensystems unabhängig von der konkreten Bauweise der Brennkraftmaschine genutzt werden können.
-
Ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 7 definiert.
-
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:
-
1a eine schematisierte Vorderansicht einer ersten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb in Baukastenbauform;
-
1b eine schematisierte Draufsicht auf ein Detail der Brennkraftmaschine der 1a;
-
1c eine perspektivische Ansicht einer Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1d eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1e eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1f eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1g eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1h eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante des Ventiltriebs der 1a;
-
1i ein Detail der 1g;
-
1j ein Detail der 1h;
-
2a eine schematisierte Vorderansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb in Baukastenbauform;
-
2b eine schematisierte Draufsicht auf ein Detail der Brennkraftmaschine der 2a;
-
2c eine perspektivische Ansicht einer Variante des Ventiltriebs der 2a;
-
3a eine schematisierte Vorderansicht einer dritten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb in Baukastenbauform;
-
3b eine schematisierte Draufsicht auf ein Detail der Brennkraftmaschine der 3a;
-
3c eine perspektivische Ansicht eine Variante des Ventiltriebs der 3a;
-
3d eine perspektivische Ansicht eine weiteren Variante des Ventiltriebs der 3a;
-
4a eine schematisierte Vorderansicht einer vierten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb in Baukastenbauform;
-
4b eine schematisierte Draufsicht aus ein Detail der Brennkraftmaschine der 3b:
-
4c eine perspektivische Ansicht eine Variante des Ventiltriebs der 4a;
-
4d eine perspektivische Ansicht eine weiteren Variante des Ventiltriebs der 4a.
-
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Großbrennkraftmaschinen in Baukastenform, bei welcher unabhängig von der konkreten Ausführung der Großbrennkraftmaschinen eine Vielzahl von Komponenten eines Ventiltriebs derselben im Sinne eines Baukastensystems unverändert oder mit minimalen Anpassungen genutzt können.
-
Zylinder von Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen weisen einen Kolbendurchmesser von mehr als 140 mm, insbesondere von mehr als 175 mm, auf.
-
1a und 1b zeigen stark schematisiert Details einer ersten erfindungsgemäßen Großbrennkraftmaschine 10, die ein Zylinderkurbelgehäuse 11 mit einer im Zylinderkurbelgehäuse 11 geführten Kurbelwelle 12 aufweist. Die Brennkraftmaschine 10 verfügt über mehrere Zylinder 13, wobei in 1 die Zylinder 13 zwei Zylinderbänke 14 bilden, die unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise gruppiert sind. 1b zeigt eine Draufsicht auf die Brennkraftmaschine 10 im Bereich eines Zylinders 13.
-
Jeder Zylinder 13 verfügt über einen Zylinderkopf 15 mit mindestens einem Einlassventil 16 für Ladeluft, mindestens einem Auslassventil 17 für Abgas sowie mindestens einem Injektor 18 für Kraftstoff. Gemäß 1 stellt jeder Zylinderkopf 15 zwei Einlassventile 17 für Ladeluft bereit, die ausgehend von einem Ladeluftsystem 19 mit Ladeluft versorgt werden können. Ferner stellt jeder Zylinderkopf 15 zwei Auslassventile 17 für Abgas bereit, über die Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 13 heraus in ein Abgassystem 20 strömen kann. Der Injektor 18 für Kraftstoff ist an ein Kraftstoffeinspritzsystem angebunden, zum Beispiel an ein sogenanntes Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem der Brennkraftmaschine 10.
-
Die erfindungsgemäße Großbrennkraftmaschine 10 verfügt weiterhin über mindestens eine Nockenwelle 21, die ebenso wie die Kurbelwelle 12 im Zylinderkurbelgehäuse 11 geführt ist. Eine solche im Bereich des Zylinderkurbelgehäuses 11 geführte Nockenwelle 21 wird auch als untenliegende Nockenwelle bezeichnet, die bei Großbrennkraftmaschinen, wie Schiffsdieselbrennkraftmaschinen üblich ist.
-
Bei der Großbrennkraftmaschine 10 der 1 und 2 werden sämtliche Ventile, also alle Einlassventile 16 für Ladeluft und alle Auslassventile 17 für Abgas sämtlicher Zylinder 13 sämtlicher Zylinderbänke 14 ausgehend von einer einzigen Nockenwelle 21 angesteuert, wozu dann die Nockenwelle 21 entsprechende Einlassnocken zur Ansteuerung der Einlassventile 16 und entsprechende Auslassnocken zur Ansteuerung der Auslassventile 17 trägt. Die Nockenwelle 21 ist Bestandteil eines sogenannten Ventiltriebs 22.
-
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10 ist der Ventiltrieb 22 in Baukastenform ausgeführt. Eine erfindungsgemäße Großbrennkraftmaschine nutzt demnach ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für den Ventiltrieb 22.
-
Bei der Brennkraftmaschine der 1a, 1b wird eine erste Nockenwellenvariante des Ventiltriebs 22 genutzt, nämlich, wie bereits oben beschrieben, die Nockenwelle 21, die sowohl Einlassnocken für die Einlassventile 16 als auch Auslassnocken für die Auslassventile 17 trägt, wobei in 1a und 1b mit sämtlichen Zylindern 13 beider Zylinderbänke 14 eine einzige Nockenwelle 21 zusammenwirkt.
-
Demgegenüber zeigen 2a und 2b eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Großbrennkraftmaschine 10, bei welcher der Ventiltrieb 22 zwei Nockenwellen 21a, 21b nutzt, nämlich je Zylinderbank 14 jeweils eine separate Nockenwelle 21a bzw. 21b, wobei jede dieser Nockenwellen 21a und 21b wiederum Einlassnocken für die Einlassventile der Zylinder 13 der jeweiligen Zylinderbank 14 und andererseits Auslassnocken für die jeweiligen Auslassventile der jeweiligen Zylinder 13 der jeweiligen Zylinderbank 14 trägt.
-
Die Brennkraftmaschinen der 1a, 1b und 2a, 2b nutzen demnach jeweils eine erste Nockenwellenvariante mit mindestens einer Nockenwelle 21 oder 21a, 21b, die Einlassnocken als auch Auslassnocken trägt.
-
Demgegenüber zeigen 3a, 3b und 4a, 4b jeweils Brennkraftmaschinen mit einer zweiten Nockenwellenvariante des Ventiltriebs in Baukastenform, wobei die Brennkraftmaschine der 3a, 3b für jede Zylinderbank 13 eine individuelle Nockenwelle 21c, 21d mit Auslassnocken und für beide Zylinderbänke 14 eine gemeinsame Nockenwelle 21e mit Einlassnocken aufweist. In 4a, 4b wirkt mit den Zylindern 13 jeder Zylinderbank 14 eine individuelle Nockenwelle 21f bzw. 21g mit Einlassnocken und eine gemeinsame Nockenwelle 21h mit Auslassnocken zusammen. Nach der zweiten Nockenwellenvariante umfasst der Ventiltrieb in Baukastenform demnach mindestens eine Nockenwelle mit ausschließlich Einlassnocken und mindestens eine Nockenwelle mit ausschließlich Auslassnocken, nämlich in 3a, 3b zwei Nockenwellen mit Auslassnocken und eine einzige Nockenwelle mit Einlassnocken und in 4a, 4b zwei Nockenwellen mit Einlassnocken und eine einzige Nockenwelle mit Auslassnocken.
-
Obwohl in 1a bis 4b jeweils Großbrennkraftmaschinen in V-Bauweise gezeigt sind, sind die oben beschriebenen Komponenten des Ventiltriebs 22 in Baukastenform unabhängig von der konkreten Anordnung und damit Bauart der Brennkraftmaschine, also unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine, wie gezeigt in V-Bauweise oder alternativ in L-Bauweise ausgeführt ist. Auch bei Brennkraftmaschine in L-Bauweise kann der Ventiltrieb 22 in einer ersten Nockenwellenvariante mindestens eine Nockenwelle mit sowohl Einlassnocken als auch Auslassnocken oder in der zweiten Nockenwellenvariante mindestens eine Nockenwelle mit ausschließlich Einlassnocken und zusätzlich mindestens eine Nockenwelle mit ausschließlich Auslassnocken aufweisen.
-
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sowie dem erfindungsgemäßen Baukastensystem für den Ventiltrieb der Brennkraftmaschine sind nicht nur die verfügbaren Nockenwellenvarianten des Ventiltriebs 22 unabhängig davon, ob die Zylinder 13 der Brennkraftmaschine 10 unter Ausbildung einer Brennkraftmaschine in V-Bauweise oder einer Brennkraftmaschine in L-Bauweise angeordnet sind, vielmehr sind auch die anderen Komponenten des Ventiltriebs 22 hiervon unabhängig, die nachfolgend im Detail beschrieben werden.
-
Der Ventiltrieb 22 in Baukastenform verfügt nicht nur über mindestens eine Nockenwelle nach der ersten Nockenwellenvariante oder der zweiten Nockenwellenvariante, sondern darüber hinaus auch über eine Ventilsteuerung, welche die durch die Nocken oder jeder Nockenwelle vorgegebene Ansteuerung auf die anzusteuernden Gaswechselventile 16, 17 der Zylinder 13 der Brennkraftmaschine überträgt. In jedem Fall umfasst die Ventilsteuerung für jeden Zylinder 13 der Brennkraftmaschine 10 eine Stoßstange 23 zur Ansteuerung bzw. Betätigung der Einlassventile 16 eines jeden Zylinders 13 und eine weitere Stoßstange 24 zur Ansteuerung bzw. Betätigung der Auslassventile 17 des jeweiligen Zylinders 13.
-
Zusätzlich zu diesen Stoßstangen 23, 24 zur Betätigung der Gaswechselventile verfügt die Ventilsteuerung des Ventiltriebs 22 in einer ersten Ventilsteuerungsvariante für die Einlassventile 16 und die Auslassventile 17 des jeweiligen Zylinders 13 jeweils ein mit der jeweiligen Stoßstange 23, 24 zusammenwirkendes Kipphebelsteuerungssystem 25 bzw. 26, oder in einer zweiten Variante für die Einlassventile 16 und die Auslassventile 17 jedes Zylinders 13 jeweils ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27, oder in einer dritten Variante für die Auslassventile 17 ein Kipphebelsteuerungssystem 26 und für die Einlassventile 16 ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27, und zwar jeweils zur Übertragung der Bewegung der jeweiligen Stoßstange 23, 24 auf die von der jeweiligen Stoßstange 23, 24 anzusteuernden Gaswechselventile 16, 17.
-
So zeigen 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 3c, 3d, 4c und 4d jeweils Ventilsteuerungen nach der ersten Ventilsteuerungsvariante, in welcher für die Einlassventile 16 sowie für die Auslassventile 17 eines jeden Zylinders 13 mit der jeweiligen Stoßstange 23, 24 zusammenwirkende Kipphebelsteuerungssysteme 26 genutzt werden, um die Stoßstangenbewegung der jeweiligen Stoßstange 23, 24 auf die anzusteuernden Gaswechselventile 16, 17 zu übertragen.
-
Demgegenüber zeigt 2c eine Ventilsteuerung nach der zweiten Ventilsteuerungsvariante, nach welcher sowohl für die Auslassventile 17 als auch für die Einlassventile 16 jeweils ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27 zum Einsatz kommt, um die Stoßstangenbewegung der jeweiligen Stoßstange 23, 24 auf die anzusteuernden Gaswechselventile 16, 17 zu übertragen.
-
1h zeigt eine dritte Ventilsteuerungsvariante, bei welcher für die Auslassventile 17 das Kipphebelsteuerungssystem 26 und für die Einlassventile 16 ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27 verwendet wird, um die Stoßstangenbewegung der jeweiligen Stoßstange 23, 24 auf die anzusteuernden Gaswechselventile 16, 17 zu übertragen.
-
1c zeigt ein Detail einer Brennkraftmaschine mit dem Ventitrieb
22 in Weiterbildung der
1a,
1b, also mit einer einzigen Nockenwelle
21 zur Ansteuerung sämtlicher Gaswechselventile
16,
17 aller Zylinder
13 beider Zylinderbänke
14, wobei der Nockenwelle
21 und den Stoßstangen
23,
24 jeweils Schwinghebel
28 zusammenwirken, welche die von dem jeweiligen Nocken der Nockenwelle
21 vorgegebene Steuerkontur in eine Stoßstangenbewegung der jeweiligen Stoßstange
23,
24 übertragen. Derartige Schwinghebel
28 sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Es ist möglich, dass diese Schwinghebel
28 schaltbar sind, zum Beispiel wie aus der
DE 10 2012 204 367 A1 bekannt. Ferner können die Schwinghebel im Sinne der
DE 10 2004 057 438 A1 ausgeführt sein, in welcher dieselben der Einstellung variabler Ventilsteuerzeiten dienen.
-
In der Variante der 1d nutzt der Ventiltrieb 22, der die erste Nockenwellenvariante und die erste Ventilsteuerungsvariante nutzt, zusätzlich ein Nockenwellenverstellersystem 29. Derartige Nockenwellenverstellersysteme sind ebenfalls grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt und dienen der Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle 21 zu einem Antriebszahnrad für die Nockenwelle, um so Ventilsteuerzeiten variabel zu gestalten.
-
Während die Variante der
1c derart ausgestaltet ist, dass mit derselben keine variablen Ventilsteuerzeiten bereitgestellt werden können, nutzt die Variante der
1d das Nockenwellenverstellersystem
29 zur Gewährleistung variabler Ventilsteuerzeiten. Nach der Variante der
1e werden Schwinghebel
28 genutzt, die zum Beispiel nach der
DE 10 2004 057 438 A1 ausgeführt sein können, um variable Ventilsteuerzeiten bereitzustellen. In der Variante der
1f werden die Varianten der
1e und
1d kombiniert, die Variante der
1f nutzt demnach zusätzlich zu dem Nockenwellenverstellersystem
29 Schwinghebel
28, die verstellbar sind, um so über beide Komponenten variable Ventilsteuerzeiten bereitzustellen.
-
3c und 3d zeigen Weiterbildungen erfindungsgemäßer Brennkraftmaschinen bzw. erfindungsgemäßer Baukastensysteme für Ventiltriebe solcher Brennkraftmaschine, die auf einer Weiterbildung der Brennkraftmaschine der 3a, 3b beruhen, also nach der zweiten Nockenwellenvariante Nockenwellen mit ausschließlich Einlassnocken und ausschließlich Auslassnocken aufweisen, wobei in 3c mit einer dieser Nockenwellen, nämlich mit der Nockenwelle 21e für die Einlassventile 16 der Zylinder 13, ein Nockenwellenversteller 29 zusammenwirkt, wohingegen in der Variante der 3d mit sämtlichen Nockenwellen 21c, 21d und 21e jeweils ein Nockenwellenversteller 29 zusammenwirkt. In der Variante der 3c können nur für die Einlassventile 16 variable Ventilsteuerzeiten bereitgestellt werden. In der Variante der 3d können sowohl für die Einlassventile 16 als auch für die Auslassventile 17 jeweils unabhängig voneinander variable Ventilsteuerzeiten bereitgestellt werden.
-
4c zeigt eine Ausprägung des Ventiltriebs der Brennkraftmaschine der 4a, 4b, wobei hier den mit den Einlassventilen 16 der Zylinder 13 zusammenwirkenden Nockenwellen 21f und 21g Nockenwellenversteller 29 zugeordnet sind, um für die Einlassventile 16 variable Ventilsteuerzeiten bereitzustellen. Mit der Nockenwelle 21h für die Auslassventile wirkt hingegen in 4c kein derartiger Nockenwellenversteller zusammen.
-
4d zeigt eine Ausprägung des Ventiltriebs 22 der Brennkraftmaschine gemäß 4a, 4b, in welcher mit den Nockenwellen 21f bzw. 21g für die Einlassventile kein Nockenwellenversteller 29 zusammenwirkt, sondern vielmehr ein Schiebenockensystem 30. Das jeweilige Schiebenockensystem 30 verfügt über einen auf der jeweiligen Nockenwelle 21f, 21g axial verschiebbar gelagerten Schiebenocken 31 sowie über ein mit diesem Schiebenocken 31 zusammenwirkendes Stellsystem 32, welches der Axialverschiebung des Schiebenockens 31 auf der jeweiligen Nockenwelle 21f, 21g dient, um so variable Ventilsteuerzeiten für die anzusteuernden Einlassventile bereitzustellen. Derartige Schiebenockensysteme sind dem hier angesprochenen Fachmann grundsätzlich bekannt und bedürfen, wie Nockenwellenverstellersysteme, keiner Erläuterung.
-
1g zeigt eine Weiterbildung des Ventiltriebs 22 der Brennkraftmaschine 10 der 1a, 1b, in welcher zur Bereitstellung variabler Ventilsteuerzeiten für die Einlassventile 16 mit den mit den Einlassventilen zusammenwirkenden Stoßstangen 23 jeweils eine hydraulische Einrichtung 33 zusammenwirkt, die der Einstellung variabler Ventilsteuerzeiten dient oder alternativ zum verzögerten Schließen des jeweiligen Einlassventils ausgebildet ist. Diese hydraulischen Einrichtungen 33 sind den jeweiligen Stoßstangen 23 zugeordnet und wirken unmittelbar mit den Stoßstangen 23 zusammen. Es kann dann auf Nockenwellenverstellersysteme 29, verstellbare Schwinghebel 28 sowie auf Schiebenockensysteme 30 verzichtet werden.
-
1i zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer solchen hydraulischen Einrichtung 33, die dem verzögerten Schließen eines jeweiligen Gaswechselventils dient. Die in 1i gezeigte Einrichtung 33 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils wirkt unmittelbar mit der Stoßstange 23 zusammen. Die Einrichtung 33 umfasst ein elektrisch ansteuerbares hydraulisches Schaltventil 34, einen Hydraulikspeicher 35 und ein Rückschlagventil 36. Die Ansteuerung und damit Schaltstellung des Schaltventils 34 bestimmt, ob das Gaswechselventil gegenüber der Steuerkontur eines Nockens verzögert schließt oder nicht. Dann, wenn das Gaswechselventil nicht verzögert schließt, wird das Öffnen und Schließen des Gaswechselventils ausschließlich über die Kontur des Nockens 12 bestimmt. Wie bereits ausgeführt, wirkt die Einrichtung 33 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils mit der Stoßstange 23 unmittelbar zusammen und umfasst als Baugruppen das elektrisch ansteuerbare, hydraulische Schaltventil 34, den Hydraulikspeicher 35 und das Rückschlagventil 36. Ferner umfasst die Einrichtung 33 zum verzögerten Schließen des Gaswechselventils ein Gehäuse 37, einen im Gehäuse 37 geführten Stößel 38 sowie ein mit dem Stößel 38 zusammenwirkendes Federelement 39. Die Stoßstange 23 ist mehrteilig ausgebildet und verfügt über einen mit dem Kipphebel 25 gelenkig gekoppelten ersten Stoßstangenabschnitt 23a und einen mit dem Schwinghebel 28 zusammenwirkenden zweiten Stoßstangenabschnitt 23b. Der Stößel 38 der Einrichtung 33 ist zwischen die beiden Stoßstangenabschnitte 23a, 23b der Stoßstange 23 geschaltet, wobei ein erster Abschnitt 38a des Stößels 38 am ersten Stoßstangenabschnitt 23a und ein zweiter Abschnitt 38b des Stößels 38 am zweiten Stoßstangenabschnitt 23b angreift bzw. anliegt. Das Gehäuse 37 der Einrichtung 33 verfügt über einen ersten Gehäuseabschnitt 37a, in dem der Abschnitt 38a des Stößels 38 geführt ist und der einen Hydraulikraum 40 begrenzt. Ein zweiter Gehäuseabschnitt 37b des Gehäuses 37 der Einrichtung 25 stellt einen Federraum 41 zur Aufnahme des Federelements 39 bereit. Hydraulikraum 40 und Federraum 41 sind voneinander getrennt, wobei sich das im Federraum 41 positionierte Federelement 39 einerseits am zweiten Abschnitt 38b des Stößels 38 und dem Gehäuseteil 37a des Gehäuses 37 abstützt. Beim Federelement 39 handelt es sich um eine Lost-Motion-Feder, die verhindert, dass der Stößel 38 außer Kontakt mit dem Stoßstangenabschnitt 23bb der Stoßstange 23 gerät.
-
Wie bereits ausgeführt, kann durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Schaltventils 34 das Schließverhalten des Gaswechselventils bestimmt werden. Das Schaltventil 34 ist dabei ein 2/2-Wegeventil, dass in einer ersten Schaltstellung Hydraulikspeicher 35 und Hydraulikraum 40 koppelt und in einer zweiten Schaltstellung Hydraulikspeicher 35 und Hydraulikraum 40 trennt. Im unbestromten Zustand nimmt das Schaltventil 34 die in 1i gezeigte erste Schaltstellung ein, in welcher Hydraulikspeicher 35 und Hydraulikraum 40 gekoppelt sind. Im bestromten Zustand nimmt das Schaltventil 34 die zweite Schaltstellung ein, in welcher Hydraulikspeicher 35 und Hydraulikraum 40 getrennt sind. Hydrauliköl kann im Hydraulikspeicher 35 gespeichert und ausgehend vom Hydraulikspeicher 35 dem Hydraulikraum 40 in der ersten Schaltstellung des Schaltventils 34 zugeführt werden. Ein Federelement 42 drückt das Schaltventil 34 in unbestromten Zustand in die in 1i gezeigte erste Schaltstellung. 1i zeigt weiterhin einen Aktuator 43 zur Bestromung des Schaltventils 34 und eine Entlüftung 44 für den Hydraulikspeicher 35. Über einen Hydraulikzuleitungsanschluss 45 ist die Einrichtung 33 zum verzögerten Schließen des jeweiligen Gaswechselwechselventils an ein Hydraulikversorgungssystem anschließbar. Das Rückschlagventil 36 ist dabei derart zwischen den Hydraulikzuleitungsanschluss 45 und den Hydraulikspeicher 35 geschaltet, dass zwar ausgehend vom Hydraulikzuleitungsanschluss 45 Hydrauliköl in den Hydraulikspeicher 35 fließen kann, jedoch nicht umgekehrt ausgehend vom Hydraulikspeicher 35 in den Hydraulikzuleitungsanschluss 45. Die Ansteuerung des Schaltventils 34 der 1i bestimmt, ob das Gaswechselventil gegenüber der Steuerkontur eines Nockens verzögert schließt oder nicht.
-
Sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 1c, 1d, 1e, 1f, 3c, 3d, 1g, 1i, 4c und 4d ist gemeinsam, dass dieselben für die Ventilsteuerung die erste Ventilsteuerungsvariante nutzen, also sowohl für die Einlassventile 16 als auch für die Auslassventile 17 der Zylinder 13 der Brennkraftmaschine entsprechende Kipphebelsteuerungssysteme 25, 26 mit Kipphebeln.
-
Demgegenüber zeigt 1h eine Ausprägung des Ventiltriebs 22 der Brennkraftmaschine der 1a, 1b, in welchem die Ventilsteuerung nach der dritten Ventilsteuerungsvariante ausgeführt ist, nach welcher für die Auslassventile 17 des Zylinders 13 jeweils ein Kipphebelsteuerungssystem 26b mit einem entsprechenden Kipphebel vorhanden ist, bei welchem jedoch die Einlassventile der Zylinder über ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27 betätigt werden, welches zwischen die jeweilige Stoßstange 23 und das jeweilige Gaswechselventil, nämlich Einlassventil, geschaltet ist, um die Bewegung der Stoßstange 23 auf das jeweilige Gaswechselventil, nämlich Einlassventil, zu übertragen. Dabei kann die hydraulische Einrichtung 27 variable Ventilsteuerzeiten bereitstellen, sodass auf Nockenwellenversteller 29, Schiebenockensysteme 30 und zum Beispiel schaltbare Schwinghebel 28 im Bereich der Einlassventile verzichtet werden kann. 1j zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines solchen kipphebellosen, hydraulischen Steuerungssystems 27. Die Stoßstange 23 wirkt mit einem ersten Ende mit dem Schwinghebel 28 zusammen. An einem zweiten Ende trägt die Stoßstange 23 einen Hydraulikkolben 46 des Steuerungssystems 27, welches der Bereitstellung variabel einstellbarer Steuerzeiten für die Gaswechselventile, nämlich in 1h, 1i für die Einlassventile, dient. Der Hydraulikkolben 46 weist für jedes der jeweiligen anzusteuernden Gaswechselventile einen Hydraulikkolbenabschnitt 46a, 46bb auf, der in einer Hydraulikkammer 47 des Steuerungssystems 27 geführt ist. Der Hydraulikkolben 46 zweist weist abgestufte Hydraulikkolbenabschnitte 46a, 46b auf, die in der entsprechend abgestuften Hydraulikkammer 47 mit entsprechend abgestuften Hydraulikkammerabschnitten 47a, 47b geführt sind. Ausgehend von dem ersten Hydraulikkammerabschnitt 47a ist über eine erste Hydraulikleitung 48a der Ventilstößel eines ersten Gaswechselventils mit Hydrauliköl beaufschlagbar, wobei ausgehend vom zweiten Hydraulikkammerabschnitt 47b über eine zweite Hydraulikleitung 48b der Ventilstößel des zweiten Gaswechselventils mit Hydrauliköl beaufschlagt werden kann. Das jeweilige Hydrauliköl wirkt auf den Gaswechselventilen zugeordnete Kolben 49a, 49b ein, um abhängig vom auf diese Kolben wirkenden Hydraulikdruck sowie abhängig von Federkräften von Federelementen 50a, 50b, die mit den Ventilstößeln zusammenwirken, die Ventilstößel zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Gaswechselventils zu verlagern.
-
Das kipphebellose, hydraulische Steuerungssystem 27 verfügt gemäß 1j weiterhin über einen Hydraulikspeicher 51, und einen Hydraulikzuleitungsanschluss 52, ein zwischen den Hydraulikzuleitungsanschluss 52 und den Hydraulikspeicher 51 geschaltetes Rückschlagventil 53 sowie für jedes der jeweils zu betätigenden Gaswechselventile eine Parallelschaltung aus einem elektrisch ansteuerbaren Schaltventil 54a, 54b und einem Rückschlagventil 55a, 55b, wobei die jeweilige Parallelschaltung aus dem Schaltventil 54a, 54b sowie Rückschlagventil 55a, 55b zwischen den Hydraulikspeicher 51 und die jeweilige Hydraulikkammer 47a, 47b geschaltet ist. Die Rückschlagventile 55a, 55b sind derart zu den Schaltventilen 54a, 54b parallel geschaltet, dass über dieselben zwar ausgehend vom Hydraulikspeicher 51 Hydrauliköl in Richtung auf die Hydraulikkammerabschnitte 47a, 47b strömen kann, in umgekehrter Richtung dieselben jedoch schließen, sodass in umgekehrter Richtung über die Rückschlagventile 55a, 55b kein Hydrauliköl ausgehend von den Hydraulikkammerabschnitten 47a, 47b in Richtung auf den Hydraulikspeicher 51 strömen kann. Auf den Hydraulikkolben 46 wirkt gegenüberliegend zur Stoßstange 23 ein Federelement 56 ein. Dieses Federelement 56 drückt über den Hydraulikkolben 46 die Stoßstange 23 gegen den Schwinghebel 28.
-
Mit dem kipphebellosen, hydraulischen Steuerungssystem 27 der 1j können auf konstruktiv einfache Art und Weise kipphebellos Ventilstößel von Gaswechselventilen von Zylindern einer Brennkraftmaschine angesteuert werden, und zwar unter Bereitstellung variabel einstellbarer Steuerzeiten für die jeweiligen anzusteuernden Gaswechselventile. Hierzu ist in der Kraftübertragungskette zwischen Nocken und den Gaswechselventil, und zwar zwischen die Stoßstange 23 und die Ventilstößel der jeweiligen Gaswechselventile, das Steuerungssystem 27 geschaltet, welches kipphebellos variable einstellbare Steuerzeiten für die Gaswechselventile ermöglicht. Durch eine entsprechende Ansteuerung der 54a, 54b kann der in den Hydraulikkammerabschnitten 47, 47b und damit der auf die Hydraulikkolben 49a, 49b wirkende Hydraulikdruck definiert eingestellt werden, um abweichend von der durch die Kontur des Nockens 12 vorgegebenen Ansteuerung der Gaswechselventile variable Steuerzeiten für dieselben zu gewährleisten.
-
2c zeigt eine Ausprägung eines Ventiltriebs 22 der Brennkraftmaschine 10 der 2a, 2b, bei welchen für die Ventilsteuerung nach der zweiten Ventilsteuerungsvariante sowohl zur Ansteuerung der Einlassventile als auch zur Ansteuerung der Auslassventile ein kipphebelloses, hydraulisches Steuerungssystem 27 dient, welches zwischen die jeweiligen Stoßstangen 23, 24 und die jeweiligen Gaswechselventile geschaltet ist und vorzugsweise im Sinne der 1j ausgebildet ist. Diese hydraulischen Steuerungssysteme dienen der Bereitstellung variabler Ventilsteuerzeiten, sodass wiederum auf Nockenwellenverstellersysteme 29, Schiebenockensysteme 30 sowie schaltbare bzw. hydraulisch verstellbare Schwinghebel 28 verzichtet werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012204367 A1 [0054]
- DE 102004057438 A1 [0054, 0056]
