DE3316162A1

DE3316162A1 - Vorrichtung zur automatischen aenderung der einstellung einer nockenwelle

Info

Publication number: DE3316162A1
Application number: DE3316162A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Alfa Romeo Auto SpA; Alfa Romeo SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1983-11-17
Also published as: FR2526858A1; DE3316162C2; GB2120320A; GB2120320B; FR2526858B1; GB8313459D0; IT1152959B; IT8221313A0; US4535731A

Description

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Beschreibung

Bekanntlich öffnen bei Verbrennungsmotoren die Aus- und Ein lassventile vor Anfang des Ansaug- bzw. des Auspuffhubes und schliessen nach Ende des Ansaug- bzw. des Auspuffhubes. So sind die Ventile am Anfang und am Ende des entsprechenden Hubes ganz offen und ermöglichen dadurch eine gute Füllung der Zylinder mit frischem Gemisch und eine wirksames Ausstossen der Verbrennungsgase.

Zwischen dem Ende des Auspuffhubes und dem Anfang des Ansauy hubes des einen und desselben Kolbens entsteht daher am o.T, die sogenannte Ventilüberschneidung, bei der Aus- und Einlassventile gleichzeitig offen sind. In diesem Zustand kann ein Anteil der Abgase aus der Verbrennungskammer oder aus der Auspuffleitung in die Ansaugleitung zurückfliessen, und zwar entweder wegen des in der Ansaugleitung vorhandenen Unterdruckes, wenn die Drossel ziemlich gosch3.ossen ist, und/oder wegen des in der Auspuffleitung vorhandenen Gagendruckes: infolge dieses Rückstaues werden die Zylinder weni ger gefüllt und der Motor leistet daher auch weniger.

Bei der Ventilüberschneidung, wenn die Drossel sehr offen ist, kann aber zwischen Ansaug- und Auspuffleitung auch ein positiver Druckunterschied entstehen, so dass es aufgrund der Trägheitserscheinungen der Flüssigkeitssäule in der Ansaug- und in der Auspuffleitung der Luft bzw. dem irischen Gemisch gelingt, die Verbrennungskammer zu spülen, die Zylinderfüllung zu erhöhen und daher die Motorleistung zu ver bessern.

Um den Motorbetrieb optimal zu gestalten, wären also bei

kleinen Drosselöffnungen bescheidene Ventilüberschncidungen und bei grossen Drosselöffnungen starke Ventilüberychnoi düngen erforderlich, während es dagegen bei einer festen Einstellung der Ein- und Auslassventile nur möglich ist, die Leistung lediglich bei bestimmten Motordrehzahlen optimal zu gestalten.

Die ideale Lösung der kontinuierlichen Änderung der Venti.leinstellung je nach den verschiedenen Betriebsbedingungen des Motors ist aber in der Praxis ziemlich kompliziert, wlih rend sich die Lösungen als leichter ausführbar und auch als ganz vorteilhaft erwiesen haben/ die es ermöglichen, mit ej nigen vorgewählten Einstellwerten zu arbeiten, die je für einen bestimmten Bereich des Motorbetriebs optimal gestaltet sind.

Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt, die insbe sondere für Motoren mit obenliegenden Nockenwellen geeignet sind, die die automatische Änderung der Nockenwelleneinstel lung gegenüber der Kurbelwelle gestatten. U.a. hat sich eine Vorrichtung als besonders funktionsgerecht erwiesen, die durch Anordnung einer axial beweglichen Verbindungsmuffe zwischen der Mitnehmerriemenscheibe der Nockenwelle und der Nockenwelle selbst und durch Keilwellenverbindung mit Gerad- und Schrägzähnen der Muffe mit der einen und der anderen ausgeführt sind. An der Muffe ist ein Ringkolben befestigt, der durch das für die Motorschmierung benutzte DruckÖl betä tigt wird, so dass den verschiedenen Axialstellungen der Muffe verschiedene Winkeleinstellungen der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle entsprechen.

Bei diesen Vorrichtungen wird der Zu- bzw. der Abfluss des

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Ringkolbenbetätigungsöls durch Ventile gesteuert, die in Ab hängigkeit von einem vorgewählten Motor-parameter, zum Beispiel von der von einem Zentrifugalfühler aufgefassten Motordrehzahl oder von der Winkelstellung der Kraftstoffzufuhrdrossel, mechanisch betätigt werden.

Diese bekannten Vorrichtungen, bei denen die Ventile mechanisch betätigt werden, ermöglichen die Anwendung von nur ziemlich einfachen und linearen Winkeleinstellgesetzen und sind daher nicht flexibel. Ausserdem sind sie zur Lieferung eines grossen Änderungsbereiches der Winkeleinstellung nicht geeignet, und zwar nicht nur wegen ihres Raumbedarfes, sondern auch und vor allem wegen der von der Anordnung der Teile gebotenen Grenzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung der Vorrichtung zum Ändern der Einstellung der oben beschriebenen Art, um die Einschränkungen der bekannten Vorrichtungcn zu beseitigen.

Erfindungsgemäss sind die Ventilmittel, die den Zu- und Abfluss des Ringkolbenbetätigungsöls regeln, mit einem elektromagnetischen Schaltorgan verbunden, zu dem eine Steuerung zum Schliessen der Ventilmittel in Form eines elektrischen Signals gelangt, das von einer elektronischen Steueranlage abgegeben wird, die in der Lage ist, die von Fühlern von vorgewählten Motorparametern zugesandten Signale zu ver arbeiten.

Eine so ausgeführte Vorrichtung ist sehr genau und zuverlässig und kann auch komplexe. Änderungsgesetze der Einstellung in Abhängigkeit von. einem oder mehreren Motorparame-

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tern anwenden, wie es aus den beiliegenden Figuren 1 und 2 deutlich hervorgeht, wo zwei bevorzugte Ausführungsforipcn der Erfindung als nicht beschränkende Beispiele dargostoi3t sind.

Fig. 1 ist eine teilweise im Axialschnitt dargestellte Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäsf;en Vorrichtung und

Fig. 2 ist eine teilweise im Axialschnitt dargestellte Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindunersgenässen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 10 der zum Teil gezeigte Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors und mit 11 die Zylinderkopfhaube bezeichnet. Im Zylinderkopf 10 ist die Lagerschale 12 ausgebildet, in der der Zapfen 13 der Nockenwelle 14 gelagert ist, die ebenfalls nur zum Teil dargeste.1 It ist. Die andere Lagerschale 15, in der der Zapfen 13 gelagert ist, ist Im Deckel 16 ausgebildet.

Durch die Gewindepassung 19 ist an der Welle 14 ein mit. 20 bezeichneter Hohlbolzen befestigt, der an dem einen Ende den Flansch 21 auf v/eist, auf dem der Rohrkörper 22 aufgezogen ist. Am Rohrkörper 22 ist in bekannter Weise die Zahnriemenscheibe 2 3 befestigt, die über eine nicht dargestellte Kette von der Kurbelwellendrehung mitgenommen wird.

Der Rohrkörper 22 ist mit einer mit 24 bezeichneten Kupplung mit Innengeradverzahnung versehen, in die eine entspre chende Verzahnung 25 einer mit 26 bezeichneten Muffe eingreift, die an einem mit 27 bezeichneten Ringkolben befestigt und auch mit einer Schrägverzahnung 2S versehen ist,

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die in eine entsprechende Kupplung 2 9 mit Aussenverzahnung eingreift, die der Hohlbolzen 20 auf v/eint.

Mit 30 ist eine Rundplatte bezeichnet, die mit einem ausgesparten Kranz 31 zum Eingriff sowie mit einem Zapfen 32 ver sehen ist, der über die Gewindepassung 33 am Hohlbolzen 20 befestigt ist.

Mit 34 ist eine vorbelastete Feder bezeichnet, die zwischen dem Flansch 21 und dem Ring 18 im Inneren der Muffe 2 6 angeordnet ist.

Im Zylinderkopf 10 ist die Leitung 35 zur Zuführung des Schmieröls zu den Lagerschalen 12 und 15 über die Ringnut 36 ciusgebildet. Im Deckel 16 ist eine Gewindebohrung 37 aus gebildet, in der die Stiftschraube 3 8 eingeschraubt ist, die ein Durchgangsloch 39.zur Ölförderung zum Auslass aufweist. Im Loch 39 ist die geeichte Düse 40 eingesetzt, die das Schmieröl der Lagerschalen 12 und 15 unter Druck halten soll.

Im Deckel 16 sind auch die Bohrungen 41 und 42 ausgebildet, die das Loch 39 mit einer halbringförmigen Nut 43 des Zapfens 13 in Verbindung bringen. Die Nut 43 steht ihrerseits über die in der Welle 14 ausgebildete Radialbohrung 44 mit der Längsbohrung 45 in Verbindung: so kann das im Loch 39 anwesende Ol über den Kohlraum 46, über die Bohrungen 47 und 4 8 und durch die Flankenspiele der verzahnten Kupplungen 28 und 2 9 in die Ringkammer 17 und an die Flanke des Ringkolbens 27 gelangen.

In der Figur ist die Führung 49 ersichtlich, die das Druck-Öl im linken Bereich der Lagerschalen verteilt, wo sonst

der Druck fehlen würde, und zwar wegen der-Anwesenheit der .halbringförmigen Nut 43, die mit dem Auslassloch 39 verbunden ist und daher Öl unter Luftdruck enthält, es sei denn, dass d: Auslass abgesperrt ist.

Auf der Stiftschraube 38 ist das Anschlussstück 50 aufgeschraubt, das in der Zylinderkopfhaube 11 gelagert ist. Das Anschlusstück 50 ist mit ölentlüftungslöclicrn 51 und 52 versehen, die durch die Bohrungen 53 und 54 mit der Au st: enseite in Verbindung stehen.

In der Bohrung 53 ist der Schieber 57 beweglich angeordnet, der die Entlüftungsbohrung 54 absperren kann. Der Schieber 57 lässt die PJntlüftungsbohrung 54 offen, wenn er von der Feder 58 zurückgehalten wird.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Bohrung 41 zum Öleintritt in den Förderkreis der Kammer 17 und zum Ringkol ben 27 nach der geeichten Düse 40 angeordnet ist, weil es zweckmässig ist, dass der Druck in diesem Kreis den Luftdruckwert hat, solange das Entlüftungsloch 54 offen ist, und erst bis zum Druckwert der Leitung 35 erhöht wird, wenn das Loch 54 geschlossen wird.

Mit' dem Schieber 57 kann sich der mit 59 bezeichnete, beweg liehe Anker eines elektromagnetischen Schaltorgans 60 einlassen, der vom Bügel 61 getragen wird, der mit dem Gummiring 62, den Schrauben 63 und dem kleinen, zylinderfδrmigen Körper 64 an der Platte 55 befestigt ist.

Über den Leiter 65 ist die Spule des Elektromagneten 60 mit einer elektronischen Steueranlage verbunden, die durch den Block 66 dargestellt ist, zum Beispiel aus einer Komparato-

reneinheit besteht und in der Lage ist, die Signale zu verarbeiten, die von Fühlern von vorgewählten Motorparametern, wie Winkelstellung der Kraftstoffzufuhrdrossel, Unterdruck an der Motorsaugseite, Motordrehzahl, angesaugte Luftmenge, zugesandt werden.

Im vorliegenden Fall ist der von der Anlage 66 zur Bildung des Steuersignals des Elektromagneten benutzte Parameter die vom Pfeil 67 dargestellte Drosselwinkelstellung.

Solange die Angabe der vom Pfeil 67 dargestellten Drosselwinkels teilung unterhalb eines vorbestimmten Schwellwert liegt, schickt die Anlage 6 6 dem Elektromagneten 60 kein Steuersignal. In diesem Fall ist der Elektromagnet unwirksam und der Anker 59 bleibt in der in Fig. 1 dargestellten, zurückgezogenen Stellung, der Schieber 57 wird von der Feder 58 zurückgehalten und das Loch 54 bleibt offen und setzt somit den Ölförderkreis (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) zur Kammer 17 und zum Ringkolben 27 mit der Aussenluft in Verhindung.

In diesem Zustand wird die Muffe 2 6 von der Feder 34 in die in Fig. 1 dargestellte Endstellung gedrückt und, da sie von der Zahnriemenscheibe 2 3 über die Kupplung mit Geradverzahnung 24 und 2 5 in der Drehung mitgenommen wird, nimmt sie ihrerseits -- über die Kupplung mit Schrägverzahnung 28 und 29 - die Nockenwelle 14 in der Drehung mit und führt dadurch eine bestimmte anfängliche Winkeleinstellung zwischen Nocken welle und Zahnriemenscheibe 2 3 aus.

Die Anlage 66 schickt ein Signal zum Steuern der-Erregung des Elektromagneten 60, wenn die Angabe der Drosselwinkelstel-

lung (Pfeil 67) höher als ein vorbeitiranter Schwellwert ist. Mit der Erregung des Elektromagneten wird der Ankor 59 Dach aussen gedrückt und wirkt auf den Schieber 57, um d^s r.ritlüftungsloch 54 zu schliessen.

Im Ölförderkreis (41-4 8) zum Ringkolben 2 7 wird der Druck höher, und zwar so hoch wie in der Leitung 35, sobald dan Entlüftungsloch 54 ganz geschlossen ist. Dann übt das Druck öl auf den Ringkolben 27 eine Kraft aus, der ox gelingt, die Vorbelastung der Feder 34 zu übervrinden,und verschiebt die Muffe 2 6 nach rechts (Fig. 1).

Die durch die Kupplung mit Geradverzahnung 24 und 25 ermöglichte Axialverschiebung der Muffe 2 6 verursacht wegen der Anwesenheit der Kupplung mit Schrägverzahnung 2 8 und 29 eine entsprechende Drehung des Hohlbolzens 20. So wird die-Winkelstellung der Nockenwelle 14 gegenüber dor Zahn riemenscheibe 23 und daher auch die Einstellung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle abgeändert.

Steuert die Nockenwelle 14 zum Beispiel die Auslassventile eines Motor mit obenliegenden Nockenwellen, so findet eine Veränderung der Überschneidung statt, zum Beispiel eine I-.rhöhung, zwischen Ein- und Auslassventilen, wenn die Öffnung der Drossel grosser als ein vorbestimmter Wert ist.

Selbstverständlich kann das Steuersignal des Elektromagneten 60 von der Anlage 66 auch in Abhängigkeit von der Kombi nation mehrerer, zweckmässig gewählter Motorparameter gelie fert werden.

Wenn es ausserdem erforderlich ist, können der Anker 59 des Elektromagneten und der Schieber 57 durch eine kinematische

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Kette, zum Beispiel durch einen Kipphebel verbunden sein, um eine Verstärkung der ausgeübten Kräfte zu erzielen.

In Fig. 2 ist eine Variante der Vorrichtung von Fig. 1 dargestellt und die gleichen Teile sind mit den gleichen Nummern bezeichnet.

In diesem Fall ist die Stiftschraube 38 voll und das Anschlusstück 50 hat keine Entlüftungsbohrungen, während die Platte 30 scheibenförmig und der damit verbundene Zapfen 32 hohl ist. In seinem Inneren ist in der Bohrung 68 ein mit 69 bezeichneter Schieber mit einem blinden Längsloch 7 0 und radialen Entlüftungsbohrungen 71, 72 angeordnet. Auf den Schieber 69 wirkt eine mit 73 bezeichnete, vorbelastete Feder, die sich an einem Stopfen 77 stützt und ihn gegen den Teller 74 drückt, der an einem mit 7 5 bezeichneten Stab befestigt ist, der in der Wand der Haube 11 dicht verschiebbar ist.

Mit dem Stab 75 kann sich der Anker 59 des elektromagnetischen Schaltorgans 60 einlassen, das ebenfalls in der Haube 1 1 über einen Bügel 7 6 gelagert ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 arbeitet wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung: solange der Schieber 69 von der Feder 73 ausserhalb der Bohrung 68 gehalten wird, wird das von der Leitung 35 zugeführte Öl über die Bohrungen 70 und 72 abgelassen; in diesem Zustand nimmt die Nockenwelle eine bestimmte anfängliche Einstellung gegenüber der Zahnriemenscheibe 2 3 ein.

Wenn der Anker 59 des Elektroracigneten 60 nach aussen ge-

drückt wird, wird der Schieber 69 nach innen gedruckt, um die Entlüftungsbohrung 72 abzusperren. Dann wirkt das Druck öl auf den Ringkolben 27, um die Winkeleinstellung der Nockenwelle gegenüber der ßahnriemenschelbe 23 abzuändern.

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Claims

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ALFA ROMEO AUTO S.p.A.

Vorrichtung zur automatischen Änderung der Einstellung einer Nockenwelle

Patentansprüche

1/ Vorrichtung zur automatischen Änderung der Einstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, wobei die Nockenwelle in Lagern gelagert ist, die vom Drucköl des Motorschmierkreises geschmiert werden, von der Kurbelwelle über eine an einem Rohrkörper befestigte Zahnriemenscheibe mitgenommen wird, die Vorrichtung eine im Rohrkörper axial verschieb bare Muffe zur Verbindung der Riemenscheibe mit der Nockenwelle aufweist, die Muffe durch eine Kupplung mit Geradverzahnung mit dem Rohrkörper und durch eine Kupplung mit SchrSgverzahnung mit der Nockenwelle verbunden ist, die Vorrichtung ausserdem einen an der Muffe befe-

COPY

stigten Ringkolben und eine Rundplatte aufweist, die am Rohrkörper befestigt ist und mit dem Ringkolben eine Kammer bildet, die mit Eritlüftungslöchern des Schmieröls eines Lagers verbunden ist und die Vorrichtung schliesslich Ventilmittel zum Regeln des Zu- und Abflusses des Öls durch die Entlüftungslocher aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel mit einem elektromagnetischem Schaltorgan verbunden sind, zu dem eine Steuerung zum Schliessen der Ventilmittel in Form eines elektrischen Signals gelangt, das von einer elektronischen Steueranlage abgegeben wird, die in der Lage ist, die von Fühlern von vorgewählten Motor Parametern zugesandten Signale zu verarbeiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel aus einem Schieber bestehen, der von elastischen Mitteln in der Lage zurückgehalten wird, in der die Entlüftungslöcher offen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel aus einem Schieber bestehen, der ebenfalls mit Ölentlüftungslöchern versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungslöcher in einem Lager der Nockenwelle nach einer geeichten Düse ausgebildet sind, die in der Schmierleitung des Lagers angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungslöcher in der Rundplatte nach einer geeichten Düse ausgebildet sind, die in der Schmierleitung des Lagers angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dan.« das elektromagnetische Schaltorgan mit einem beweglichen Λη ker versehen ist/ der sich bei Erregung des Elektromagneten nach aussen verschiebt.

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