DE2049737A1

DE2049737A1 - Ventilsteuerung für Kolben-Brennkraftmaschinen mit veränderlicher Ventil-Steuerzeit

Info

Publication number: DE2049737A1
Application number: DE19702049737
Authority: DE
Inventors: Milan Dipl.-Ing. Prag; Neniczka Antonin Dipl.-Ing. Zhenklava; Vyroubal Ladislav Prag; Apetaur (Tschechoslowakei). P
Original assignee: Tatra, N.P., Koprivnice (Tschechoslowakei)
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1970-10-09
Publication date: 1971-05-06

Description

Ventilsteuerung für Kolben-Brennkraftmaschinen mit veränderlicher Ventil-Steuerzeit Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für Kolben-Brennkraftmas¢hinen mit veränderlicher Ventil-Steuerzeit.
Zweck der Erfindung ist est die Ventilzeit sowohl der augenblicklichen Geschwindigkeit oder Drehzahl, als auch der erforderlichen Leistung, Wirtschaftlichkeit des Motor betriebes und Zusammensetzung der Abgase anzupassen, bei Wahrung der Möglichkeit, die Dauer der Ventilöffnung und Überdeckung des Saug- und Auslaßventile zu ändern, ohne durch Änderung der Zeitsteuerung den Verlauf und die Völligkeit der Hubkurve des Ventils sowie den Hub des Ventils einzuschränken.
Bisher bekannte Ventil steuerungen für Kolben-Brennkraftmaschinen arbeiten meist mit einer konstanten Ventil-Öffnungszeit. Da die Leistungskenngrößen, Betriebsökonomie und Menge der schAdlichen Substanzen in den Abgasen in erheblichem Maße vom Steuerungsdiagramm abhängen, erreicht Jeder Motor optimale Kenngrößen nur bei bestimmten Drehzahlen und bei einer bestimmten Belastung. Während des Betriebs des Motors sind seine Arbeitsbedingungen sowohl mit Bezug auf die Drehzahl, als auch mit Bezug auf die Belastung ziemlich veränderlich, und die Forderungen ändern sich. Es wird eine maximale Leistung, maximale Ökonomie oder eine minimale Menge schädlicher Substanzen in den Abgasen oder eine Kombilwation aller drei Bedingungen gefordert. Bisher beks-nte Ventilsteuerungen entsprechen diesen Forderungen nicht.
Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß auf dem Ventilschaft ein profiliertes Druckstück aufgesetzt ist, über dem sich ein Gleitstein abwälzt, der durch Übertragungsglieder, z. B. Hebel, mit Nockenscheiben gekoppelt ist, die sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten, aber mit veränderbarer Phasenverschiebung drehen.
Die Phasenverschiebung der Nockenscheiben auf den Nockenwellen gegeneinander und gegen die Kurbelwelle des Motors wird zweckmäßigerweise durch eine Servosteuerung in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Motorbelastung gesteuert.
Mit zumindest einer der Nockenwellen kann ein oberes Kettenrad verbunden sein, das - bei obengesteuerten Ventilen - über einen Ketten- oder schlupffreien Riementrieb von einem unteren Kettenrad angetrieben wird, das mittels einer Übersetzung von der Kurbelwelle des Motors gedreht wird, und daß die Lage eines auf einen Hebel eines um einen festen Zapfen drehbaren Spanngliedes aufgesetzten Regulatorrades durch eine Servosteuerung bestimmt ist.
Die Vorteile der Ventilsteuerung gemäß dieser Erfindung bestehen darin, daß die Ventilzeiten während des Betriebes den augenblicklichen Drehzahlen der erforderlichen Leistung und der Motordkonomie angepaßt werden können. Die ganze Einrichtung ist herstellungsgemäß nicht anspruchsvoll. Der Motor kann im gesamten Bereich der Drehzahlen optimale Kenngrößen erreichen.
Die Erfindung und ihre Wirkungsweise sollen nun mit Hilfe der beiliegenden, ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erklärt werden.
Fig. 1 zeigt die Ventilsteuerung und Fig. 2 das Schema eines Ketten- oder Riemenantriebes für die beiden Nockenwellen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf einen Ventilschaft 1 üblicher Ausführung ein Ventilfederteller 2 mittels zweier halbrunder, als ein Stück dargestellter Keile 3 üblicher Ausführung aufgesetzt. Auf die Keile 3 stützt sich ein balliges Druckstück 4, das auf dem Ventilschaft 1 zentriert ist. Das Druckstück 4 ist auf seiner oberen Seite symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Ventilachse profiliert, wobei sein Profil die Form einer Parabel besitzt. Auf das Druckstück 4 stützt sich ein Gleitstein 5, der in seiner Grundlage symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Ventilachse 1 und dadurch auch zum Druckstück 4 angeordnet ist und durch symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Ventilachse 1 angeordnete Übersetzungshebel 6 und 7 üblicher Ausführung betätigt wird. Die Sitzflächen des Gleitsteins 5> mit denen er auf dem Druckstück 4 aufliegt, sind zwar profiliert, können aber auch - wie in Fig. 1 dargestellt - eben ausgeführt werden. Die Hebel 6 und 7 stützen sich auf Ausschnitte im Gleitstein 5 und verhindern dessen seitliche Verschiebung. Die Hebel 6 und 7 und das Druckstück 4 haben eine Querführung, die gegenseitige seitliche Verschiebungen der Hebel 6 und 7, des Gleitsteins 5 und des Druckstücks 4 verhindern. Die Bewegung der Hebel 6 und 7 wird durch Nockenscheiben 8 und 9 bewirkt, die sich mit zueinander gleicher Winkelgeschwindigkeit, Jedoch mit der Möglichkeit einer gegenseitigen Phasen-Winkeldrehung, drehen. Das Profil der Nockenscheiben Icanri, aber muß nicht identisch sein.
Befinden sich die beiden Nockenscheiben 8 und 9 in der dargestellten Stellung, ist die Dauer der öffnung der Ventile am kleinsten. Der Gleitstein 5 bt in der dargestellten symmetrischen Anordnung der Steuerung nur eine Schubbewegung in der Ventilachse aus, und der Hub des Ventils 1 ist der gleiche wie der IIub des Gleitsteins 5. Bei einer Phasen-Winkelverschiebung der Nockenscheibe 8 in Richtung der Drehung der Nockenscheiben gegenüber der Nokkenscheibe 9 hebt sich in der ersten Phase der Bewegung der Hebel 6 an der Scheibe 8, während der Hebel 7 unbeweglich 1st. Der Gleitstein 5 wälzt sich deshalb am Druckstück 4 ab, übt eine Schub- und Schaukelbewegung aus, und dadurch ändert sich das Übersetzungsverhältnis von den Hebeln 6 und 7 auf den Ventilhub, d. h. von der ursprünglichen Übersetzung 1/2 in der Grundlage nähert es sich auf den Wert l für den Hebel 6. In der mittleren Phase der Bewegung, wenn sich die lIllbe der beiden Hebel 6 un(l 7 einander angleichen, stellt sich der Gleitstein 5 wieder gerade, so daß sich die Übersetzung der beiden hebel dom Wert 1/2 nähert und der Ventilhub dem durchschnittlichen Efub der beiden EIebel entspricht. Bei der weiteren Bewegung ist der Ilub des Hebels 7 größer als tier des hebels 6, und der Gleitstein 5 kLppt in Richtung des EIubs des Hebels 7 um, wodurch sich das Übersetzungsverhältnis wiederum ändert und sich für den hebel 7 dem Wert 1 nähert. ner Iflib des Ventils 1 wlrti deshalb stets durch den größeren der Hübe der hebel 6 oder 7 bestimmt, wobei der IIubverlust vom Profil des Druckstückes 4 und der Fläche des Gleitsteins 5 abhängt, die mit dem Druckstück in berührung steht. Bei einem flachen Verlauf des Druckstückprofils um die Ventilachse und bei einer schnelle Steigung Ln den seitlichen Partien in der Nähe des Kontaktes zwischen dem Gleitstein 5 und den Hebeln 6 und 7 bei einem parabolschen Profil ist die Verringerung des Maßes des Ventilhubs bei schräg-seitlichem Druck auf das Druckstück 4 sehr klein. Der Gleitstein 5 kann von den Nockenscheiben 8 und 9 auch mittels einer anderen Übersetzung als den dargestellten Übersetzungshebein 6 und 7 gesteuert werden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist ein Zahnrad 10, das ein weiteres Zahnrad 1 1 antreibt, auf tlie Kurbelwelle 24 des Motors aufgesetzt. Die Räder 10 und 11 bilden für einon Viertaktmotor eine Übersetzung 1 s 2. , Auf die Achse des zweiten Zahnrades 11 ist ein unteres Kettenrad 12 aufgesetzt, das mittels des Ketten- oder Zahn-Riementriebes und des oberen Kettenrades 14 die Nockenwelle 15 antreibt.
Die Übersetzung der Räder 12 und 14 ist gleich 1. Die Form der Kette oder des Zahn-Riemens 13 im gezogenen Trum zwischen den Rädern 14 und 12 wird durch die Lage des Regulierkettenrades 16 bestimmt, das auf den um den Zapfen 18 drehbaren hebel 17 aufgesetzt ist. Am gleichen Zapfen 18 ist auch der Spannglied-Hebel 20 g-lagert, der das Rad 19 es Spanngliedes trägt, Zwischen dem Hebel 17 des Spanngliedes und dem Hebel 20 don Spanngliedes befindet sich die Feder 21 des Spanngliedes0 Die Lage des Hebels 17 des Spanngliedes wird mittels der Zugstange 22 der Servosteuerung 23 betätigt3 Durch die beim Auslenken des Regulierkettenrades 16 auftretende relative Längenänderung zwischen den beiden Trumen des Ketten- oder Zahnriementriebes ergibt sich die gewiinschte Winkelversetzung beim Kettenrad 14 gegenüber dem Kettonrad 12 bzw. der Motor-Kurbelwelle 24.

Claims

Patentansprüche

Ventil s teuerung für Kolben-Brennkraftmaschinen mit veränderlicher Ventilzeits bestehend aus Nockenwellen, Ventilen, Ventilfedern und einem Ubersetzungsmecha nismus üblicher Ausführung, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß am Ventilschaft (1) ein profiliertes Druckstück (4) aufgesetzt ist, auf dem sich ein Gleitstein (5) abwälzt, der durch Übertragungsglieder, z. B. Hebel (6, 7), mit Nockenscheiben (8, 9) gekoppelt ist, die sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten, aber mit einer veränderbaren Phasenverschiebung drehen.
2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung der Nockenscheiben (8, 9) auf den Nockenwellen (15) gegeneinander und gegen die Kurbelwelle (24) des Motors durch eine Servosteuerung (23) in Abhängigkeit von der Drehzahl und Belastung des Motors betätigt wird.
3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Nockenwelle (ins) ein oberes Kettenrad (14) verbunden ist, das huber einen Ketten- oder einen schlupffreien Riementrieb (13) von einem unteren Kettenrad (12) angetrieben wird, das mittels einer Übersetzung von der Kurbelwelle (24) des Motors gedreht wird und daß die Lage eines auf einen Hebel (17) eines um einen festen Zapfen (18) drehbaren Spanngliedes aufgesetzten Regulatorrades (16) durch eine Servosteuerung (23) bestimmt ist.