DE19830168A1 - Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine enthält ein Übertragungsbauteil (6), mit dem eine von einem Nocken (3) erzeugte Hubbewegung auf das Ventil (10) übertragbar ist, welches Übertragungsbauteil an einem Exzenterhebel (20) exzentrisch zu einer maschinenfesten Achse (18) verschwenkbar gelagert ist, um die der Exzenterhebel schwenkbar ist, so daß der Exzenterhebel bei geschlossenem Ventil und mit seinem Grundkreis wirdsamen Nocken eine Ruhestellung einnimmt, das Übertragungsbauteil eine durch die Nockenerhebung verursachte Hubbewegung bei in Ruhestellung gehaltenem Exzenterhebel in eine Öffnungsbewegung des Ventils umsetzt und bei verschwenkbarem Exzenterhebel eine durch die Nockenerhebung verursachte Hubbewegung unter Abstützung an dem geschlossenen Ventil in eine Schwenkbewegung des Exzenterhebels (20) umsetzt, und enthält weiter eine Verriegelungsvorrichtung (32, 28), mit der der Exzenterhebel in der Ruhestellung verriegelbar ist, und eine Federeinrichtung (36), die den Exzenterhebel in die Ruhestellung drängt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungs
wechselventils einer Brennkraftmaschine.
Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen werden aus Gründen der Verbrauchseinsparung
im Teillastbetrieb ein oder mehrere Zylinder außer Betrieb gesetzt, so daß die verbleiben
den Zylinder mit höherem Mitteldruck und entsprechend geringerem spezifischen Ver
brauch arbeiten. Ein Außerbetriebsetzen des oder der Zylinder lediglich durch Unterbre
chen der Kraftstoffzufuhr hat den Nachteil, daß in dem Zylinder Ladungswechselarbeit ver
richtet wird und der Zylinder durch die durch ihn hindurchströmende Luft abgekühlt wird,
wodurch bei einer erneuten Inbetriebsetzung insbesondere Probleme hinsichtlich hoher
Schadstoffkonzentrationen im Abgas entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aktivieren und Deakti
vieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die bei einfa
chem Aufbau und geringem Platzbedarf eine hohe Funktionssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Der erfindungsgemäß zur Lagerung des Übertragungsbauteils, beispielsweise eines übli
chen Kipphebels, vorgesehene schwenkbare Exzenterhebel wird bei deaktiviertem Ladungs
wechselventil hin- und herverschwenkt, so daß die vom Nocken herbeigeführte Bewegung
des Übertragungsbauteils zu keiner Öffnung des Ventils führt. Der Exzenterhebel erreicht
bei Wirksamkeit des Grundkreises des Nockens jeweils eine vorgegebene Ruhestellung.
Wenn der Exzenterhebel in seiner Ruhestellung festgelegt wird, überträgt das Übertra
gungsbauteil den Nockenhub in eine Öffnungsbewegung des Ventils.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die gegenüber konventionellen Ventiltrieben lediglich
den Exzenterhebel und die Verriegelungsvorrichtung sowie die Federeinrichtung für den
Exzenterhebel enthalt, kann so kompakt ausgeführt werden, daß sie in vorhandene mit ent
sprechenden Übertragungsbauteilen arbeitende Ventiltriebe hinein konstruierbar ist, ohne
daß beispielsweise ein Zylinderkopf deutlich geändert werden muß.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrich
tung gerichtet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und
mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Vorrich
tung im Ruhezustand,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei verschwenkbaren Exzenterhebel
und betätigtem Betätigungsbauteil,
Fig. 3 die Ansicht der Fig. 1, in die zusätzlich der Zustand maximaler Öff
nung des Ventils bei festgesetztem Exzenterhebel eingezeichnet ist,
Fig. 4 und 5 zwei gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsformen der Vorrich
tung und
Fig. 6 und 7 eine weitere abgeänderte Ausführungsform in zwei Betriebsstellun
gen.
Gemäß Fig. 1 betätigt eine Nockenwelle 2 einer Brennkraftmaschine eine Stoßstange 4, die
einen Kipphebel 6 betätigt. Der Kipphebel 6 liegt am Schaft 8 eines Ladungswechselventils
10 einer Brennkraftmaschine an, das von einer Ventilfeder 12 in Schließstellung vorge
spannt ist. In der Bewegungsübertragung zwischen der Stoßstange 4 und dem Kipphebel
6 oder dem Kipphebel 6 und dem Schaft 8 ist ein als Ventilspielausgleichselement wirken
der Hydrostößel 14 angeordnet, der über das Hydrauliksystem der Brennkraftmaschine mit
Fluid versorgt wird.
Der Aufbau und die Funktion der bisher beschriebenen Bauteile ist an sich bekannt und
wird daher nicht naher erläutert.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der Kipphebel 6 nicht unmittelbar an einer ma
schinenfesten Welle 16 mit einer maschinenfesten Achse 18 gelagert sondern an einem Ex
zenterhebel 20, der auf der Welle 16 gelagert ist. Der Exzenterhebel 20 weist eine Basis
22 mit kreisrundem Querschnitt auf, die eine Welle bildet, welche eine entsprechende Boh
rung 23 des Kipphebels 6 durchdringt, so daß der Kipphebel 6 um die Achse 24 der Basis
22 schwenkbar ist, d. h. an dem Exzenterhebel 20 gelagert ist.
Von der Basis 22 des Exzenterhebels 20 steht an einer Seite oder zu beiden Seiten des
Kipphebels 6 ein Arm 26 vor, der in einem Endbereich 28 aus magnetisierbarem Material
endet.
In der Stellung gemäß Fig. 1 befindet sich eine Anlagefläche des Endbereiches 28 in Anla
ge an einem maschinenfesten Kern 30 eines Elektromagneten 32, dessen Spule mit 34 be
zeichnet ist.
An der vom Kern 30 abgewandten Seite des Endbereiches 28 greift eine Rückstellfeder 36
an, die den Exzenterhebel 20 gemäß Fig. 1 in Gegenuhrzeigerrichtung vorspannt.
Fig. 1 stellt die Anordnung in dem Betriebszustand dar, in dem der Grundkreis des
Nockens 3 der Nockenwelle 2 in Anlage an der Stoßstange 4 ist und das Ventil 10 ge
schlossen ist.
Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Es sei angenommen, daß sich die Nockenwelle 2 aus der Fig. 1 gezeigten Stellung weiter dreht, so daß der Nocken 3 die Stoßstange 4 anhebt, und daß der Elektromagnet 32 nicht bestromt ist, so daß der Exzenterhebel 20 aus der Stellung gemäß Fig. 1 in Gegenuhrzei gerrichtung schwenken kann. Beim Anheben der Stoßstange 4 und entsprechend Anheben des rechten Arms des Kipphebels 6 hat der Kipphebel 6 zunächst das Bestreben, sich um seine Lagerung auf dem Exzenterhebel 20 in Gegenuhrzeigerrichtung zu verschwenken. Dabei stützt er sich gegen die Kraft der Ventilfeder 12 auf dem Schaft 8 des Ventils 10 ab und verschwenkt den Exzenterhebel 20 um dessen Achse 18 in Gegenuhrzeigerrichtung, wobei sich die Lagerachse 24 des Kipphebels 6 am Exzenterhebel 20 anhebt. Fig. 2 zeigt den Bewegungszustand bei maximal angehobener Stoßstange 6, in dem der Kipphebel 6 insgesamt um seinen Auflagepunkt am Schaft 8 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt ist und der Exzenterhebel 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 36 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt ist.
Es sei angenommen, daß sich die Nockenwelle 2 aus der Fig. 1 gezeigten Stellung weiter dreht, so daß der Nocken 3 die Stoßstange 4 anhebt, und daß der Elektromagnet 32 nicht bestromt ist, so daß der Exzenterhebel 20 aus der Stellung gemäß Fig. 1 in Gegenuhrzei gerrichtung schwenken kann. Beim Anheben der Stoßstange 4 und entsprechend Anheben des rechten Arms des Kipphebels 6 hat der Kipphebel 6 zunächst das Bestreben, sich um seine Lagerung auf dem Exzenterhebel 20 in Gegenuhrzeigerrichtung zu verschwenken. Dabei stützt er sich gegen die Kraft der Ventilfeder 12 auf dem Schaft 8 des Ventils 10 ab und verschwenkt den Exzenterhebel 20 um dessen Achse 18 in Gegenuhrzeigerrichtung, wobei sich die Lagerachse 24 des Kipphebels 6 am Exzenterhebel 20 anhebt. Fig. 2 zeigt den Bewegungszustand bei maximal angehobener Stoßstange 6, in dem der Kipphebel 6 insgesamt um seinen Auflagepunkt am Schaft 8 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt ist und der Exzenterhebel 20 gegen die Kraft der Rückstellfeder 36 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt ist.
Die Federn 12 und 36 sowie die wirksamen Hebelarme sind derart aufeinander abge
stimmt, daß das Ventil 10 geschlossen bleibt und die Feder 36 den Exzenterhebel 20 mit
einem Moment belastet, das einer weiteren Anhebung des rechten Arms des Kipphebels 6
entgegenwirkt und dafür sorgt, daß sich der Hydrostößel 14 nicht aufpumpt.
Wenn der Nocken 3 sich an der Stoßstange 4 vorbeibewegt hat, kippt der Kipphebel 6 un
ter Verschwenkung des Exzenterhebels 20 in Uhrzeigerrichtung zurück, bis die Stellung
gemäß Fig. 1 wieder erreicht ist und der Endbereich 28 des Exzenterhebels 20 erneut in
Anlage an den Kern 30 des Elektromagneten 32 gelangt.
Fig. 3 verdeutlicht den Zustand, bei dem die Stoßstange 4 um den Hub h des Nockens 3
angehoben ist, der Exzenterhebel 20 jedoch vom Elektromagneten 32 festgehalten wird, so
daß er nicht verschwenkbar ist. Im festgehaltenen Zustand des Exzenterhebels 20 bildet die
exzenterhebelfeste Achse 24 die Schwenkachse des Kipphebels 6, wodurch dieser beim
Anheben der Stoßstange 4 unter Überwindung der Schließkraft der Ventilfeder 12 in
Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt wird und das Ventil 10 um den Hub H öffnet. Das
Verhältnis von H zu h ist durch die Lange der wirksamen Hebelarme des Kipphebels 6 ge
geben.
Die beschriebene Vorrichtung ist außerordentlich einfach ansteuerbar, da zur Aktivierung
bzw. Deaktivierung des Elektromagneten 32 bzw. zum Fangen und Loslassen des Exzen
terhebels 20 jeweils die ganze Zeitdauer zur Verfügung steht, während der der Grundkreis
des Nockens 3 an der Stoßstange 4 anliegt. Der Elektromagnet 32 kann verhältnismäßig
klein bemessen sein, da er lediglich die Haltekraft zum Halten des Endbereichs 28 aufbrin
gen muß. Ein Fangen aus einer Entfernung ist praktisch nicht notwendig, da der Exzenter
hebel 20 jeweils bis zumindest annähernd in Anlage an den Kern 30 des Elektromagneten
32 bewegt wird. Auf diese Weise wird auch eine außerordentlich hohe Funktionssicherheit
der Anordnung erzielt.
Im abgeschalteten bzw. deaktivierten Zustand des Ventils 10 wird jeweils nur der Exzen
terhebel 20 verschwenkt, was lediglich gegen die Kraft der Rückstellfeder 36 erfolgt und
daher mit wenig Verlustenergie behaftet ist.
In der dargestellten Ausführungsform, die lediglich beispielhaft ist, sind der vom Elektro
magneten 32 gefangene Endbereich 28, die maschinenfeste Achse 18 und die exzenterfeste
Achse 24 derart angeordnet, daß die exzenterfeste Achse 24 bei geschlossenem Ventil 10
und nicht betätigter Stoßstange 4 etwa in Verlängerung der Verbindungslinie vom Endbe
reich 28 zur Achse 18 liegt.
Die beschriebene Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Der Kipphe
bel 6 kann bei entsprechender kinematischer Übertragung durch einen Schwenkhebel er
setzt sein. Die Stoßstange 4, wie sie bei Motoren mit untenliegender Nockenwelle verwen
det wird, kann fehlen und die Nockenwelle 2 kann im Zylinderkopf angeordnet sein und
den Kipphebel 6 beispielsweise unmittelbar über einen Stößel oder über eine Rolle
betätigen. Der Elektromagnet 32 kann durch jedwelche andere Verriegelungsvorrichtung
ersetzt sein, die den Exzenterhebel 20 in dessen Ruhestellung (Fig. 1) verriegelt und ent
riegelt, beispielsweise eine hydraulisch oder unmittelbar mechanisch arbeitende Vorrich
tung.
Die dargestellte Ausführungsform kann in vielfältiger Weise abgeändert werden.
Der Arm 26 des Exzenterhebels 20 muß beispielsweise nicht seitlich außerhalb des Kipp
hebels 6 angeordnet sein. Die Konstruktion kann auch derart sein, daß der Kipphebel 6 in
seinem zentralen Bereich eine Aussparung aufweist, innerhalb der sich der Arm 26 be
wegt.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, die sich von der der Fig. 1 dahinge
hend unterscheidet, daß der Elektromagnet 32 am Kipphebel 6 selbst befestigt ist, und sich
die Rückstellfeder 36 an einem Ansatz 40 des Kipphebels 6 abstützt. Bei dieser Ausfüh
rungsform ist die maschinenfeste Achse 18 die Achse, um die der Kipphebel 6 bei von
dem Elektromagneten 32 gefangenem Exzenterhebel 20 schwenkt.
Fig. 5 zeigt eine weitere, gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform ist der Elektromagnet 32 maschinenfest angeordnet. Bei
Strombeaufschlagung seiner Spule 34 zieht der Kern 30 gegen die Kraft von Federn 42
eine Ankerplatte 44 an. Die dem Exzenterhebel 18 zugewandte Fläche der Ankerplatte 44
ist als Bremsfläche ausgebildet, die bei nicht aktiviertem Elektromagnet 32 am Außenum
fang der Basis 22 des Exzenterhebels 20 anliegt und dessen Stellung festhält. Bei dieser
Ausführungsform ist die Ruhestellung des Exzenterhebels 20 somit nicht wie bei der Aus
führungsform gemäß Fig. 1 durch den Anschlag an dem ortsfesten Elektromagneten gebil
det, sondern durch die Stellung bestimmt, die der von der Rückstellfeder 36 in Uhrzeiger
richtung gedrängte Exzenterhebel bei geschlossenem Ventil und nicht betätigter Stoßstange
4 einnimmt. Diese Ruhestellung ist eine "dynamische" Ruhestellung, die ein Ventilspielaus
gleichselement bzw. einen Hydrostößel in der Bewegungsübertragung zwischen Nocken 3
und Ventil 10 überflüssig macht. Im Unterschied zur Fig. 1 ist der Exzenterhebel 20 bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bei bestromten Elektromagnet 32 verschwenkbar, d. h.
das Ventil 10 deaktiviert. Die Konstruktion kann, indem die Ankerplatte lediglich als
Bremsplatte ausgebildet wird, die mit einer auf der abgewandten Seite des Kerns verbunde
nen Ankerplatte verbunden ist, derart abgeändert werden, daß der Exzenterhebel bei be
stromtem Magneten nicht verschwenkbar ist.
Es versteht sich, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 5 ähnlich wie die der Fig. 4 derart
ausgebildet sein kann, daß der Elektromagnet 32 am Kipphebel 6 befestigt ist und sich die
Rückstellfeder 36 am Kipphebel 6 abstützt.
Weiterhin kann die Ausführungsform gemäß Fig. 5 dahingehend abgeändert werden, daß
die Bremsplatte 48 nicht mit einem Umfangsbereich des Exzenterhebels 20 zusammenwirkt
sondern mit einer Stirnfläche des Exzenterhebels 20.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von der der Fig. 1 vor allem
dadurch, daß der Exzenterhebel 20 bei nicht aktiviertem Elektromagneten 32 gesperrt bzw.
nicht verschwenkbar ist. Dazu ist der Endbereich des Arms 26 des Exzenterhebels 20 mit
einem Sperransatz 50 ausgebildet, der einen Sperrschieber 52 hintergreift, der von einer
Feder 54 in seine eine Verschwenkung des Exzenterhebels 20 sperrende Stellung gedrängt
ist. Die gesperrte bzw. verriegelte Drehstellung des Exzenterhebels 20 ist durch dessen
Anlage an einem motorfesten Ansatz 56 bestimmt. Wird der Elektromagnet 32 bestromt,
so wird der Sperrschieber 52 nach links gezogen, wodurch die Schwenkbarkeit des Exzen
terhebels 20 freigegeben wird (Fig. 7). Im übrigen entspricht die Funktion der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 6 der der Fig. 1.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils ei
ner Brennkraftmaschine, enthaltend
ein Übertragungsbauteil (6) mit dem eine von einem Nocken (3) erzeugte Hub bewegung auf das Ventil (10) übertragbar ist,
welches Übertragungsbauteil an einem Exzenterhebel (20) exzentrisch zu einer maschinenfesten Achse (18) verschwenkbar gelagert ist, um die der Exzenterhebel schwenkbar ist, so daß
der Exzenterhebel bei geschlossenem Ventil und mit seinem Grundkreis wirksa men Nocken eine Ruhestellung einnimmt,
das Übertragungsbauteil eine durch die Nockenerhebung verursachte Hubbewe gung bei in Ruhestellung gehaltenem Exzenterhebel in eine Öffnungsbewegung des Ventils umsetzt und
bei verschwenkbarem Exzenterhebel eine durch die Nockenerhebung verursach te Hubbewegung unter Abstützung an dem geschlossenem Ventil in eine Schwenkbewe gung des Exzenterhebels (20) umsetzt,
und weiter enthaltend
eine Verriegelungsvorrichtung (32, 28) mit der der Exzenterhebel in der Ruhe stellung verriegelbar ist, und
eine Federeinrichtung (36), die den Exzenterhebel in die Ruhestellung drängt.
ein Übertragungsbauteil (6) mit dem eine von einem Nocken (3) erzeugte Hub bewegung auf das Ventil (10) übertragbar ist,
welches Übertragungsbauteil an einem Exzenterhebel (20) exzentrisch zu einer maschinenfesten Achse (18) verschwenkbar gelagert ist, um die der Exzenterhebel schwenkbar ist, so daß
der Exzenterhebel bei geschlossenem Ventil und mit seinem Grundkreis wirksa men Nocken eine Ruhestellung einnimmt,
das Übertragungsbauteil eine durch die Nockenerhebung verursachte Hubbewe gung bei in Ruhestellung gehaltenem Exzenterhebel in eine Öffnungsbewegung des Ventils umsetzt und
bei verschwenkbarem Exzenterhebel eine durch die Nockenerhebung verursach te Hubbewegung unter Abstützung an dem geschlossenem Ventil in eine Schwenkbewe gung des Exzenterhebels (20) umsetzt,
und weiter enthaltend
eine Verriegelungsvorrichtung (32, 28) mit der der Exzenterhebel in der Ruhe stellung verriegelbar ist, und
eine Federeinrichtung (36), die den Exzenterhebel in die Ruhestellung drängt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsbauteil (6) über ein Be
tätigungsbauteil (4) von dem Nocken (3) bewegt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Bewegungsübertragung von
dem Nocken (3) zum Ventil (10) ein Hydrostößel (14) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Übertragungsbauteil
ein Kipphebel (6) ist, der zwischen seiner vom Nocken (3) betätigten Stelle und der das
Ventil (10) betätigenden Stelle an dem Exzenterhebel (20) gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Exzenterhebel (20)
eine im Querschnitt kreisförmige Basis (22) aufweist, auf der das Übertragungsbauteil (6)
gelagert ist und die exzentrisch auf einer Welle maschinenfesten Welle 16 gelagert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Exzenterhebel (20)
einen zur Seite des Ventils (10) hin gerichteten Arm (26) aufweist, dessen Endbereich (28)
mittels der Verriegelungsvorrichtung (32) verriegelbar ist und die Schwenkachse (24) des
Übertragungsbauteils (6) bei geschlossenem Ventil mit seinem Grundkreis wirksamen
Nocken (3) etwa in Verlängerung einer den Endbereich (28) des Exzenterhebels mit dessen
Schwenkachse (18) verbindenden Linie liegt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verriegelungsvor
richtung durch einen Elektromagneten (32) gebildet ist, mit dem der aus magnetisierbarem
Werkstoff bestehender Endbereich (28) des Exzenterhebels (20) fangbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998130168 DE19830168C2 (de) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1998130168 DE19830168C2 (de) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19830168A1 true DE19830168A1 (de) | 2000-01-13 |
DE19830168C2 DE19830168C2 (de) | 2000-05-25 |
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ID=7873134
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DE1998130168 Expired - Fee Related DE19830168C2 (de) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | Vorrichtung zum Aktivieren und Deaktivieren eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine |
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