DE3313225A1

DE3313225A1 - Ventilsteuerung fuer eine hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3313225A1
Application number: DE3313225A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Deutschmann; Hans Dr.-Ing. 7990 Friedrichshafen Dinger
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1984-10-18
Also published as: GB8332233D0; DE3313225C2; FR2544383B1; FR2544383A1; GB2138498B; GB2138498A; IT1177552B; IT8447674A0; US4534324A

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH

— 2 —
Friedrichshafen

Ventilsteuerung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Ventilsteuerung ist derartig ausgebildet, daß sich die Traverse Unterschieden in den Ventilschafthöhen der paarweise betätigten Ventile anpassen kann.

Bei einer nach DE-GM 18 85 715 bekannten Ventilsteuerung wird ein Ventilpaar mittels einer Traverse gemeinsam betätigt. Die Tra\^τse ist auf einem Zapfen am Kipphebel drehbar gelagert, so oaß sie sich durch Schrägstellen unterschiedlichen Ventilschafthöhen anpassen kann. Der großzügig bemessene Schwenkbereich der Traverse ist durch Anschläge begrenzt.

Bei dieser bekannten Anordnung ist es nachteilig, daß sich die Traverse während der Öffnungsphase des Ventilpaares wie ein Waagbalken schrägstellt, sobald die für die beiden Ventile erforderlichen Öffnungskräfte nicht im Gleichgewicht stehen. Ein solches Ungleichgewicht, ergibt sich infolge unterschiedlicher Ventilfederkräfte, die durch Fertigungstoleranzen bedingt sind, und durch unterschiedliche Reibungsverhältnisse an den Ventilschaftführungen des.Ventilpaares. Das Ventil des Paares, bei dem sich die niedrigeren Öffnungskräfte einstellen, hat gegenüber dem anderen Ventil des Paares einen Vorlauf beim Öffnen. Die Größe dieses Vorlaufes hängt davon ab, bei welcher Schrägstellung der Traverse die Öffnungskräfte der beiden zugehörigen Ventile im Gleichgewicht sind. Im ungünstigsten Fall schwenkt die Traverse so weit, daß erst die Anschläge die weitere Schrägstellung verhindern. Insbesondere für schnellaufende Hubkolben-

Ii.04.83

gri-kj 8 2 3 2

COPY

Brennkraftmaschinen ist ein derartig mangelhafter Gleichlauf der Ventile eines gemeinsam betätigten Paares nicht zulässig. Zum einen wird die erforderliche Präzision der Gaswechselvor-' gänge empfindlich gestört. Zum anderen wird das nachhinkende Ventil mit höherer Geschwindigkeit, aufgerissen, als das vorlaufende Ventil. Daraus resultieren große Beschleunigungskräfte, die zu betriebsgefährdenden Uberbeanspruchungen in der Ventilsteuerung führen. .

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, ——,. die das Schrägstellen der Traverse selbsttätig auf das Maß begrenzen, das sich durch die Unterschiede der Ventilschaft--: höhen ergibt.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst und durch die Merkmale der Patentan-Sprüche 2 bis k weiter ausgestaltet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die von der Traverse infolge der unterschiedlichen Ventil schafthöhen eingenommene Schwenklage während der Öffnungsphase der Ventile unverändert bleibt, daß die Traverse aber in der Lage ist, sich den im Betrieb infolge Verschleiß langsam ändernden Ventil schafthöhen anzupassen, daß bei jeder Schwenklage der Traverse 'ein exakter Gleichlauf eines gemein-., sam betätigten Ventilpaares gewährleistet ist, daß auch die Ungenauigkeit im Gleichlauf des gemeinsam betätigten Ventilpaares beseitigt ist, die sich durch Spiel in der Ventilsteue-^ • rung zwischen Nockenwelle und Traverse sonst ergeben würde, ^ - .und daß die bewegten Massen der Ventilsteuerung durch die vorgeschlagene Anordnung nicht vergrößert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.

11.04.83

gri-kj 8 2 3 2

Es zeigen:

Fig. 1 Ventilsteuerung für ein Ventilpaar;

Fig. 2 Ventilsteuerung von Fig. 1 nach ier Linie Γΐ-ΙΙ.

Auf einem nur andeutungsweise dargestellten Zylinderlropf 11 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine ist" auf einem Lagerbock 12 ein Kipphebel 13 angeordnet.

Über eine Stoßstange Ik steht der Kipphebel 13 einerseits mit einer Nockenwelle 15 und andererseits mit einer Traverse 18 in Wirkverbindung. Die Traverse 18 liegt auf den Ventilschaftenden zweier benachbarter Ventile 16, 17 auf, die von der Traverse 18 gemeinsam betätigt werden.

Im übertragungsweg für die Ventilbetätigung ist zwischen der Noc :enwelle 15 und der Traverse 18 eine für sich bekannte Vorric.itung zum Beseitigen von Spiel angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung aus einem hydraulischen Stellglied 32, das in geeigneter Weise mit einer Exzenterbuchse der Kipphebellagerung zusammenarbeitet und selbsttätig einen Spielausgleich bewirkt.

Quer zur Verbindungslinie des Ventilpaares am Zylinderkopf 11 ist mittig zwischen den Ventilen l6, 17 ein Bolzen 19 in einem Lagerbock 20 drehbar gelagert. Der Bolzen 19 besitzt an seinem auskragenden Ende zwei zueinander parallele Flächen, die mit einem gabelartigen Schlitz 21 der Traverse 18 zusammenwirken und eine Geradführung für die Traverse 18 ergeben. Über die Geradführung ist der Bolzen 19 durch die Traverse 18 verdrehbar, wenn sie infolge unterschiedlicher Ventil schafthöhen eine Schrägstellung einnimmt. Mit dem Bolzen 19 ist ein Hebel 22 drehfest verbunden, der in eine Öffnung 23 des Lagerbocks 20 hineinragt. Senkrecht zum Hebel 22 sind im Lagerbock 20 gegenüberliegend zwei am Hebel 22 angreifende öldruckbeaufschlagte

11.04.83

gri-kj 8 2 3 2

COPY

Kolben 2k_t 25 angeordnet, die zusammen mit dem Hebel 22 eine selbsteinstellende Drehmomentstützvorrichtung für den Bolzen 19 bzw. die Traverse 18 bilden.

Die Zylinderräume 26, 27 der Kolben 2k_t 25 sind dixrch einen Kanal 28 kommunizierend miteinander* verbunden. Über eine Leitung 29 wird Kanal 28 und die Zylinderräume 26, 27 mit Drucköl aus dem Schmierölkreislauf der Hubkolben-Brennkraftmaschine gefüllt. In den Verbindungen zwischen Kanal 28 und den Zylinderräumen 26, 27 der Kolben 2h, 25 sind Drosselstellen 30, 31 angeordnet.

Unterschiedliche Reibungsverhältnisse an den Ventilschaftführungen und durch Fertigungstoleranzen verursachte Differenzen der Ventilfederkräfte bewirken, daß an den beiden Ventilen eines gemeinsam betätigten Paares die beim Öffnen der Ventile zu überwindenden Kräfte unterschiedlich groß sind. Die daraus resultierende Kraftdifferenz ist dafür verantwortlich, daß die Traverse 18 während jeder Ventilbetätigung bestrebt ist, ihre Ausgangsstellung bis zum Ausgleich der Kraftdifferenz zu verändern. Im Interesse eines exakten Gleichlaufes der beiden Ventile 16, 17 eines gemeinsam betätigten Paares ist die kurzfristige Lageveränderung der Traverse 18 zu verhindern. Das aus der oben definierten Kraftdifferenz resultierende, an der Traverse 18 angreifende Drehmoment wird über die Geradführung auf Bolzen 19 und Hebel 22 übertragen und je nach Drehrichtung des Drehmoments an einem der öldruckbeaufschlagten Kolben 2At, 25 abgestützt. Der jeweils vom Drehmoment beaufschlagte Kolben ist zwar bestrebt auszuweichen, aber die den Kolben zugeordneten Drosselstellen 30, 31 verzögern ein rasches Überströmen von Drucköl aus dem einen Zylinderraum über den Kanal 28 in den anderen Zylinderraum. Die Öffnungen der Dros-

11.04.83

kj 8 2 3 2 ...

BADORIGiNAL

seistellen 30, 31 sind so ausgelegt, daß während der Öffnungsphase der Ventile 16, 17 so gut wie keine Verstellung der Traverse 18 eintritt. _t

Sollte sich im Betrieb durch Verschleiß am Ventilsitz eines der Ventile l6, 17 eines gemeinsam betätigten Paares eine größere Ventilschafthöhen-Differenz ergeben, so wirkt das daraus resultierende, die Traverse 18 verstellende Drehmoment nur während der Schließphase des Ventilpaares. Die Schließphas.e der Ventile 16, 17 ist aber mehr als doppelt so lang als die Öffnungsphase. Der durch das verstellende Drehmoment vom Hebel 22 beaufschlagte Kolben hat während der Schließphase also wesentlich mehr Zeit, Drucköl aus seinem Zylinderraum zu verdrängen, als während der Öffnungsphase. Zudem ist aber das ver:teilende Drehmoment auch größer als das aus der Kraftdifjerenz während der Öffnungsphase resultierende, weil bei einer vergrößerten Ventilschafthöhen-Differenz die Schließkraft der betroffenen Ventilfeder wirksam wird und nicht nur die Differenz der Ventilfederkräfte, da ja das-eine Ventil schon geschlossen ist. Das größere Drehmoment am Hebel 22 bewirkt am abstützenden Kolben 2h oder 25 in dessen Zylinderraum aber auch eine größere Druckerhöhung, so daß pro Zeiteinheit mehr Ölvolumen aus dem Zylinderraum verdrängt wird.

11.0*4.83

gri-kj ^ _ 8 2 3 2

COPY

Claims

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Patentansprüche

■'■ /

/ 1.!Ventilsteuerung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine,

V ■ bei der wenigstens zwei Ventile pro Zylinderkopf durch

eine von einem Kipphebel bewegte Traverse gemeinsam betätigt werden, und die Traverse schwenkbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Verbindungslinie der Ventile (l6, 17) am Zylinderkopf (ll) ein die Traverse (18) geradeführender Bolzen (19) drehbar angeordnet ist, daß der Bolzen (19) von der Traverse (18) über die Geradführungseinrichtungen verdrehbar ist und daß der Bolzen (19) mit einer selbsteinstellenden Drehmoments tut zvorrichtung zusammenwirkt.
2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehfest mit dem Bolzen (19) verbundener Hebel (22) und zwei gegenüberliegend am Hebel (22) angreifende öldruckbeaufschlagte Kolben (24, 25) die Drehmomentstützvorrichtung bilden.
; 3. Ventilsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (26, 27) der Kolben (24, 25) durch einen Kanal (28) mit mindestens einer Drosselstelle (30, 31) in kommunizierender Verbindung stehen.
4. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Beseitigen von Spiel in die Ventilsteuerung zwischen einer die Ventilbetätigung auslösenden Nockenwelle (15) und der Traverse (18) eingefügt ist.

04.11.83

gri-kj 8 2 3 2 ...