DE3307852A1

DE3307852A1 - Drehzahlgerechte ventilsteuerung fuer viertaktmotoren durch flexiblen steuerwinkel. unter drehzahlgerechter ventilsteuerung wird verstanden, dass die beiden steuerwinkel fuer ein- und auslass sowie die steuerwinkelueberschneidung von ein- undauslass hinsichtlich optimaler fuellung und brennraumausspuelung fuer jeden drehzahlbereich ideal ist

Info

Publication number: DE3307852A1
Application number: DE19833307852
Authority: DE
Inventors: Martin 6700 Ludwigshafen Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-05
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1984-09-06

Description

Titel: drehzahlgerechte Ventilsteuerung für Viertaktmotore
durch fleziblen Steuerwinkel.
Unter "drehzahlgerechter" Ventilsteuerung wird verstanden, daß die beiden Steuerwinkel für Sin- und Auslaß sowie die Steuerwinkelüberschneidung von Ein-und Auslaß hinsichtlich optimaler Füllung und Brennraumausspülung für jeden Drehzahlbereich ideal ist.
Oberbegriff (zum gegenwärtigen Stand der Techni): Moderne Viertaktmotoren haben häufig zwei obenliegende Nockenwellen, die durch eine Kette oder durch Zahnräder von der Kurbelwelle angetrieben werden. Die Ventile werden üDer die Nocken direkt durch Tassenstößel betätigt.
Je nachdem, ob die Nocken einen schmalen Steuerwinkel haben, der die Einlaßventile wenige Gra@e nach dem unteren Totpunkt schließt, oder einen breiten Steuerwinkel, der spät nach dem unteren Totpunkt schließt, handelt es sich um einen @zahmen Motor", der bei niederen Drehzahlen verhältnismäßig viel leistet und bei hohen Drehzahlen leistungsmäßig abbaut oder um einen @scharfen Motor", der im unteren Drehzahlbereich keine verwertbare Leistung abgibt, dafür aber bei hohen Drehzahlen enorm stark ist.
Nach meinem Wissensstand läßt sich die teistungscharakteristik eines Viertaktmotores auf die unterschiedlichste Art verändern (andere Vergaserbestückung, andere Nockenwellen, Hubraumaufbohrung etc.), aber es gibt noch keine Möglichkeit, den Steuerwinkel während des Motorlaufes drehzahlideal zu verstellen.
Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dafür zu sorgen, daß die Ventile in jedem Drehzahlbereich dann schließen, wenn eine optimale Füllung und Restgasausspülung gewährleistet ist. (Der jeweilige Steuerwinkel muß für jeden Motorentyp experimentell ermittelt werden.) Grundsätzlich muß der Steuerwinkel nach einer ganz bestimmten, drehzahlabhängigen Funkt verändert werden. Erreicht wird dies durch eine Zentrifugalvorrichtung, die die Nockenwellen seitlich drehzahlabhängig verschiebt.
Die Konstruktionsmerkmale, auf die sich im Rahmen meiner Erfindung Patentansprüche beziehen, sind: 1.)'Der Spezialtassenstößel: dadurch gekennzeichnet; daß sich ein rohrbogengewölbter, trapezförmiger Belag auf ihm befindet, der bei seitlicher des Nockens die Steuerwinkelveränderung bewerkstelligt. Dieser Spezialtassenstößel ist mit elne Paßfeder im Gehäuse sowie einer in seine Hülle gefrästen Nut gegen Verdrehung gesichert. | 2.) Die Spezialnocken: dadurch gekennzeichnet, daß i@r@ Flanken auf der Seite, auf der der Tassenstößelb@la@ breiter wird, seitlich abgefräst sind, um eine ununterbrochene Linienberührung mit dem Tassenstößel@ belag zu gewährleisten.
Die Zentrifugalvorrichtung (zur Verschiebung de-Nockenwellen) ist in der Kraftfahrzeugtechnik zur Regelung des Zündzeitpunktes längst bekannt und unterliegt nicht dem Patentschutz.
Beschreibung der konstruktionsveranschaulichender Zeichnungen: In Figur 1 A und 1 B ist die Spezialventilbetätigung im Seitenschnitt und in der Draufsicht dargestellt.
1 A: Geschnittene (schraffierte) Nockenwelle: Kern, Paßfeder, Hülse; darüber gekrümmter Pfeil zur Angabe der Drehrichtung. Unter der Nocke erkennt man den rohrbogen gewölbten Tassenstößelbelag; darunter im Schnitt die Tassenstößelhülse, in ihrer eingefrästen Nut ist sie im Gehäuse mit einer Paßfeder gegen Verdrehung gesichert.
1 B: In der Draufsicht erscheint der Tassenstößelbelag trapezförmig und wird in Verschiebungsrichtung der Nockenwelle linear breiter (siehe Pfeil.) uch hier erkennt man von obek die Paßfeder zwischen Gehause und Tassenstößelhülse sowie die Paßfeder zwischen Kern und Hülse der Nockenwelle.
In der Pigurenserie 2 A bis 2 F ist in sechs einzelnen Zeichnungen dargestellt. wie der Tassenstößelbelag vom Nocken, der mit Flankenabfräsungen versehen ist, nach unten gedrückt wird. Die breite Seite des Tassenstößelbelages ist hier die Seitenansicht; die schmale (nicht sichtbare) Seite des Tassenstößelbelages ist gestrichelt dargestellt. (Maßstab 4:1 gegenüber Figur 1 A/B.) Der Tassenstößelbelag ist nicht genau maßstabsgerecht und aus Gründen der besseren Übersicht symmetrisch. Auf die Darstellung des gesamten TassenstöBels (mit Hülse) wIrd verzichtet.
Es geht in dieser Figurenserie nur darum, die ununterbrochene Linienberührung der Nockenflanken auf dem gewölbten Tassenstößelbelag darzustellen. Verdeckte Nockenflankenumrisse sind gestrichelt.
Figurenserie @ A und 3 B zeigt den Nocken (ohne Flankenabfräsung) in Leerlauf- und Nenndrehzahl in Seitenansicht und über dem Tassenstößelbelag.
3 A: Bei Leerlaufdrehzahl (noch keine Zentrifugalkraftwirkung) befindet sich der Nocken über dem vorderen (schmalen) Ende des Tassenstößelbelages und überstreicht nur das halbkreisförmig Ende. Der Steuerwinkel ist ae Summe aus Nockenwinkel (120 Grad) plus den Graden des Halbkreises.
3 B: Bei Nenndrehzahl ist der Nocken durch Zentrifugalkraft zum hinteren (breiten) Ende des Tassenstößelbelages gezogen worden. Der Steuerwinkel ist nun die Summe aus Nockenwinkel (120 Grad) plus den Graden des nun geteilten aalbkreises plus 30 Grad auf der rohrbogengewölbten Tassenstößelbelagesfläche; also insgesamt über 150 Grad.
Meine Erfindung gehört in das Gebiet der möglichst wirtschaftlichen Ausnutzung von Wärmeenergiemaschinen und basiert auf der Grundkonzeption des leistungsstarken und drehzahlfesten Viertaktmotors mit zwei obenliegenden Nockenwellen und Tassenstößel-Ventilsteuerung.
Zur Fundstelle meines technischen Wissensstandes verweise ich auf das Buch von Heinz Grohe ,wOtto- und Dieselmotoren", Komprath Reihe, Vogel-Verlag.
Die Aufgabe. meiner Erfindung besteht darin, die Sparsamkeit und Elastizität eines gedrosselten Motores mit der explosiven Leistungsentfaltung eines hochgezüchteten Motores zu kombinieren.
Gewerbliche Anwendbarkeiten ergeben sich im Zivilverkehr durch die Herstellung kraftstoffsparender Motoren. Im Rennwagenbau liegt der Vorteil darin, daß die hochgezüchtetsten Motoren mit weniger Gängen auskommen.
Ich habe den von mir soeben beschriebenen Ventiltrieb bereits im Modell gebaut. Als Vorlage dazu diente ein Einzylinder-Viertaktmotor mit 250 Kubikzentimeter Hubraum, 13,5 Kilowatt Leistung bei 7000 min- und vier Ventilen. Die Zentrifugalvorrichtung ist so ausgelegt, daß sie die Nockenwelle bei Nenndrehzahl um 17 mm weit zieht, damit sie die größte Breite des Tassenstößelbelages erreichen und für die entsprechende Steuerwinkelüberschneidun sorgen. Die zunehmende Steuerwinkelüberschneidung wurde oszillographisch gemessen, und zwar in den unterschiedlichste@ Drehzahlbereichen.

Claims

Patentanspruch: 1. Ventilsteuerung für Viertaktmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß Spezialnocken mit nach einer besonderen Funktion abgefrästen Flanken mit Hilfe einer Zentrifugalvorrichtung drehzahlabhängig auf der Nockenwelle seitlich verschoben werden und die dazugehörigen Spezialtassenstößel mit rohrbogengewölbten, trapezförmigen Belägen in jedem Drehzahlbereich immer so lange nach unten drücken, daß sich eine für jeden Drehzahlbereich optimale Füllung and Rest.gasausspülung ergibt.