DE3410371A1

DE3410371A1 - Ventileinrichtung mit veraenderbaren steuerzeiten

Info

Publication number: DE3410371A1
Application number: DE19843410371
Authority: DE
Inventors: Syunji Masuda; Yasuyuki Hiroshima Morita; Hiroyuki Oda
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-03-24
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1984-10-04
Also published as: JPH0128205B2; DE3410371C2; JPS59188014A; US4580533A

Description

■ ■ _BO52?410371

.5-

TOYO KOGYO CO., LTD.

Aki-gun, Hiroshima-ken (Japan)

Ventileinrichtung mit veränderbaren Steuerzeiten

Die Erfindung betrifft allgemein einen Verbrennungsmotor, insbesondere eine Einrichtung zum Verändern der
Ventilsteuerzeiten in einem Verbrennungsmotor.

Es ist allgemein erwünscht, die Steuerzeiten der Einlaß- und Auslaßventile eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von dessen Betriebszustand zu verändern. Beispielsweise soll beim Betrieb unter hoher Last die Öffnungszeit des Einlaßventils möglichst lang sein, damit eine
möglichst große Frischladung erzielt wird. Wenn der Motor unter hoher Belastung langsam läuft, kann jedoch bei einer zu langen Öffnungszeit des Einlaßventils ein Rückschlag der Frischladung erfolgen. Aus diesem Grunde muß bei der Steuerung des Einlaßventils nicht nur die Belastung, sondern auch die Drehzahl des Motors berücksichtigt werden. Ferner muß im Niedriglastbetrieb die Überschneidungszeit des Einlaß- und Auslaßventils möglichst kurz sein, damit eine stabile Verbrennung gewährleistet ist und die Leerlaufdrehzahl
herabgesetzt wird, weil mit der Überschneidungszeit auch
die Restgasmenge vermindert wird. Eine kürzere Überschneidungszeit bedingt jedoch eine Verkürzung der Öffnungszeit

des Einlaßventils, so daß im Hochlastbetrieb keine genügende Prischladung erzielt wird. Daher ist es erwünscht, die Überschneidungszeit der Ventile bei unter hoher Belastung schneilaufendem Motor zu verlängern, weil in diesem Fall infolge der relativ großen Massenträgheit des zugeführten Gasstroms eine lange Überschneidungszeit nicht zu Schwierigkeiten führt.

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Ventilsteuerzeiten des Motors in Abhängigkeit von dessen Betriebszustand zu verändern. Beispielsweise ist in der JP-AS 52-35819 für die Veränderung der Ventilsteuerzeiten eine Vorrichtung beschrieben, die ein zwischen der Abtriebswelle des Motors und der die Ventile betätigenden Nockenwelle angeordnetes Planetengetriebe und einen diesem zugeordnetem Fliehkraftregler besitzt, der den Phasenwinkel zwischen der Abtriebswelle des Motors und der Nockenwelle und damit auch die Steuerzeiten der Ventile verändert. Diese bekannte Vorrichtung hat aber den Nachteil, daß sie im Aufbau kompliziert ist und eine Veränderung der Ventilsteuerzeiten nur in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bewirken kann. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Nockenwelle mit einer Nocke mit sich in der Axialrichtung veränderndem Profil zu versehen und durch eine Axialbewegung dieser Nocke die Steuerzeiten der Ventile zu verändern. Zu diesem Zweck muß jedoch die Nockenwelle axial bewegt werden, was zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Ansprache auf eine Veränderung des Betriebszustandes des Motors und hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Funktion der Vorrichtung führt.

Angesichts der bei den bekannten Vorrichtungen zum Verändern der Steuerzeiten der Ventile aufgetretenen Schwierigkeiten, die vorstehend erläutert worden sind, hat die

Anmelderin in der US-Patentanmeldung Serial-No. 530 740 vom 9. September 1983 für die Veränderung der Steuerzeiten der Ventile eine Vorrichtung vorgeschlagen, die ein um die Achse der Nockenwelle schwenkbares Glied besitzt, das mit einem Loch ausgebildet ist, in dem ein das Ventil betätigender Stößel axialverschiebbar gelagert ist. Durch Verschwenken dieses schwenkbaren Gliedes um die Achse der Nockenwelle kann jene Drehstellung der Nockenwelle verändert werden, in der die Berührung der Nocke mit dem Ventilstößel beginnt, und können damit auch die Ventilsteuerzeiten verändert werden. Es wird angenommen, daß dieser Mechanismus relativ einfach ist. Dabei ist jedoch zwischen der Bewegungsrichtung des Ventilstößels und der Bewegungsrichtung des Ventilschaftes ein von der Stellung des schwenkbaren Gliedes abhängiger Winkel vorhanden, so daß es an den Berührungsflächen zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaft zu einem Schlupf und damit zu einem Verschleißkommen kann.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, in einer zum Verändern von Ventilsteuerzeiten dienenden Vorrichtung, in der ein Schlupf zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaft unvermeidbar ist, den Verschleiß des Ventilstößels und des Ventilschafts zu vermindern .

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einer Vorrichtung zum Verändern von Ventilsteuerzeiten mit einem um die Achse der Nockenwelle schwenkbaren Glied, in dem der Ventilstößel schwenkbar gelagert ist, eine Einrichtung zum weitestmöglichen Herabsetzen des Verschleisses der Berührungsflächen zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaft vorzusehen.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben besitzt gemäß der Erfindung eine Ventileinrichtung für einen Verbrennungsmotor eine um eine Längsachse drehbare und mit einer Wocke ausgebildete Nockenwelle, ein um die Längsachse der Nockenwelle schwenkbares Glied, das mit einer Bohrung ausgebildet ist, eine in dieser Bohrung lähgsgeführten Ventilstößel, der am einen Ende eine Nockenberührungsfläche und am anderen Ende eine Ventilschaftberührungsfläche besitzt, einen axialbewegbar gelagerten Ventilschaft, der am einen Ende an der Ventilschaftberührungsfläche des Ventilstößels angreift und von diesem betätigbar ist, und eine Steuereinrichtung zum Verändern der VentilSteuerzeiten durch Verschwenken des schwenkbaren Gliedes in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors, wobei diese Steuereinrichtung eine Einrichtung besitzt, die dazu dient, mindestens bei unter hoher Belastung schneilaufendem Motor das schwenkbare Glied in einer solchen Stellung zu halten, daß die Bewegungsrichtung des Ventilstößels mit der Richtung der Längsbewegung des Ventilschaftes übereinstimmt, und bei langsamlaufendem Motor zum Verändern der Ventilsteuerzeiten das schwenkbare Glied aus der genannten Stellung in eine andere Stellung zu bewegen.

Es wird angenommen, daß der Verschleiß an den Berührungsflächen zwischen dem Ventilschaft und dem Ventilstößel vor allem auf den zwischen diesen Berührungsflächen auftretenden Schlupf zurückzuführen ist und in seinem Ausmaß von dem Berührungsdruck und der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen den Berührungsflächen abhängt. Zur Verminderung des Verschleisses der Berührungsflächen zwischen dem Stößel und den Ventilschäften muß daher der PV-Wert, d.h. das Produkt aus dem Berührungsdruck P und der Relativgeschwindigkeit V zwischen den Berührungsflächen, herabge-

setzt werden. Gemäß der Erfindung wird nun die Orientierung des schwenkbaren Gliedes und daher auch die Bewegungsrichtung des Ventilstößels so gewählt, daß bei unter hoher Belastung Schnellaufendem Motor und daher hoher Geschwindigkeit des Ventilschafts kein Schlupf zwischen den Berührungsflächen auftritt, so daß der PV-Wert und mit ihm der Verschleiß an den Berührungsflächen vermindert wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Halten des schwenkbaren Gliedes in der erstgenannten Stellung nicht nur bei unter hoher Belastung schneilaufendem Motor, sondern auch bei unter geringer Belastung Schnellaufendem Motor, während in anderen Betriebszuständen das schwenkbare Glied zum Verändern der Ventilsteuerzeiten aus der erstgenannten Stellung bewegt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 in Draufsicht eine erfindungsgemäß ausgebildete Ventileinrichtung für einen Vierzylindermotor,

Figur 2 im Querschnitt die Ventileinrichtung nach Figur 1,

Figur 3 schaubildlich den in den Figuren 1 und 2 verwendeten Stelltrieb zum Verändern der Ventilsteuerzeiten,

Figur 4 ein Schaltschema einer Steuerschaltung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten und

Figur 5 in einem Diagramm Beispiele der Veränderung der Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit von der Belastung und der Drehzahl des Motors.

Figur 6 und 7 zeigen im Schnitt das schwenkbare Glied in verschiedenen Stellungen.

Figur 8 zeigt in einem Diagramm die Steuerzeiten für die Einlaß- und Auslaßventile der Ausführungsform nach Figur 1,

Figur 9 in Draufsicht schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vierzylindermotor,

Figur 10 in einem Diagramm die Steuerzeiten für die Einlaß- und Auslaßventile in der Ausführungsform nach Figur 1,

Figur 11 ein Blockschema der Steuereinrichtung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Figur 12 ein Ablaufschema für die Funktionen der Steuereinrichtung gemäß der Figur 11.

In den Figuren 1 und 2 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Vierzylindermotor mit Doppeleinlaßsystem erläutert, in dem jeder Zylinder ein Einlaßventil für Niedriglastbetrieb und ein Einlaßventil für Hochlastbetrieb besitzt. Der Motor besitzt einen Triebwerksblock 1, der mit dem ersten bis vierten Zylinder 2a bis 2d ausgebildet ist, die längs einer Mittellinie jL des Körpers 1 fluchten. Jeder der Zylinder 2a bis 2d ist mit zwei Ein-

laßöffnungen 3a und 3b und mit zwei Auslaßöffnungen 4a und 4b ausgebildet. Die Einlaßöffnung 3a ist für Niedriglastbetrieb und die Einlaßöffnung 3b für Hochlastbetrieb bestimmt. Die Einlaßöffnungen erstrecken sich parallel zu der Mittellinie .<. Die Auslaßöffnungen 4a und 4b erstrecken sich ebenfalls parallel zu der Mittellinie. Die für Hochlastbetrieb bestimmten Einlaßöffnungen 3b des ersten und des zweiten Zylinders 2a bzw. 2b sind einander benachbart. Die Auslaßöffnungen 4b des ersten und zweiten Zylinders 2a bzw. 2b sind ebenfalls einander benachbart. In dem dritten und vierten Zylinder 2c bzw. 2d sind die Einlaßöffnungen 3b für Hochlastbetrieb einander benachbart und die Auslaßöffnungen 4b einander benachbart.

Die Einlaßöffnungen 3a und 3b jedes Zylinders sind mit je einem Einlaßventil 5a bzw. 5b versehen. Die Auslaßöffnungen 4a und 4b für jeden Zylinder sind ebenfalls mit je einem Auslaßventil 6a bzw. 6b versehen. Die Einlaßöffnungen 3a und 3b jedes der Zylinder 2a bis 2d sind mit einem Einlaßkanal 7a für Niedriglastbetriebbzw, mit einem Einlaßkanal 7b für Hochlastbetrieb verbunden. Die Einlaßkanäle 7a und 7b sind mit einem gemeinsamen Kanal verbunden. Der Einlaßkanal 7b für Hochlastbetrieb ist mit einem Absperrventil 7 versehen, das im Niedriglastbetrieb des Motors geschlossen ist, so daß der Zylinder dann mit Frischgas nur über den Einlaßkanal 7a und die mit ihr verbundene Einlaßöffnung 3a für Niedriglast beschickt wird. Im Schwerlastbetrieb ist das Absperrventil 7 offen, so daß Frischgas dann dem Zylinder über die Einlaßkanäle 7a und 7b und die Einlaßöffnungen 3a und 3b zugeführt wird. An die Auslaßöffnungen 4a und 4b jedes Zylinders ist je ein Auslaßkanal 7c bzw. 7d angeschlossen.

-JSr-.

Der Triebwerksblock 1 ist an seinem oberen Teil mit einer Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 8a zum Betätigen der Einlaßventile 5a und 5b und mit einer Auslaßventilbetätigungseinrichtung 8b zum Betätigen der Auslaßventile 6a und 6b versehen_o Die Einlaßventilbetätigungseinrichtung 8a besitzt eine einlaßsteuernde Nockenwelle 9, die parallel zu der Mittellinie ί angeordnet und mit der nicht gezeigten Kurbelwelle des Motors durch einen Treibriemen 110 antriebsverbunden ist«, Bei rotierender Nockenwelle 9 dienen deren Nocken 9a und 9b zum Betätigen der Einlaßventile 5a bzw. 5b.

Die Auslaßventilbetätigungseinrichtung 8b besitzt eine auslaßsteuernde Nockenwelle 10, die parallel zu der Mittellinie *..' angeordnet und mit der Kurbelwelle des Motors durch den Treibriemen 110 antriebsverbunden ist. Bei rotierender Nockenwelle 10 dienen deren Nocken 10a und 10b zum Betätigen der Auslaßventile 6a bzw. 6b.

Die Einlaßventilbetätigungseinrichtung 8a besitzt ferner zwei Stelltriebe 11 zum Verändern von Ventilsteuerzeiten. Der eine Stelltrieb 11 dient zum Verändern der Steuerzeiten der nur im Hochlastbetrieb verwendeten Einlaßventile 5b des ersten und zweiten Zylinders 2a bzw. 2b. Der andere Stelltrieb 11 dient zum Verändern der Steuerzeiten der Einlaßventile 5b des dritten und vierten Zylinders 2c bzw. 2d. Die Auslaßventilbetätigungseinrichtung 8b besitzt ebenfalls zwei Stelltriebe 12 zum Verändern von Ventilsteuerzeiten. Der eine Stelltrieb 12 dient zum Verändern der Steuerzeiten der Auslaßventile 6b des ersten und zweiten Zylinders 2a bzw. 2b. Der andere Stelltrieb 12 dient zum Verändern der Auslaßventile 6b des dritten und vierten Zylinders 2c bzw. 2d. Da alle Stelltriebe 11 und 12 gleich ausgebildet sind, wird nachstehend anhand der

Figuren 2 und 3 nur einer der Stelltriebe 11 beschrieben. Dieser besitzt ein schwenkbares Glied 14 mit zwei Bohrungen 14a, in denen je ein Ventilstößel 13 längsgeführt ist. Das schwenkbare Glied 14 ist auf der Nockenwelle 9 mittels eines Lagers 9c um die Längsachse der Nockenwelle 9 schwenkbar gelagert. Zu diesem Zweck besitzt das schwenkbare Glied 14 einen Lagerträger 14c_f der im Bereich des Lagers 9c in zwei Teile geteilt ist, die durch Schrauben 16 miteinander verbunden sind. Die Bohrungen 13 sind längs der Nockenwelle 9 in einem Abstand voneinander angeordnet, der dem Abstand zwischen den für Hochlastbetrieb bestimmten Einlaßöffnungen 3b von zwei einander benachbarten Zylindern entspricht. Die den Einlaßöffnungen 3b zugeordneten Einlaßventile 5b besitzen je einen Ventilschaft 5s, der in dem Zylinderkopf in einer Hülse 32 verschiebbar gelagert ist. Druckfedern trachten, die Einlaßventile 5b in die Schließstellung zu bewegen. Jeder Ventilschaft greift mit seinem oberen Ende an einem der Ventilstößel 13 an, die in den Bohrungen 14a des schwenkbaren Gliedes 14 geführt sind. An den Ventilstößeln 13 greift je eine der Nocken 9b der Nockenwelle 9 an. Zu diesem Zweck hat jeder Ventilstößel 13 eine ebene obere Fläche 13a für den Angriff der Nocke 9b und eine untere Fläche 13b zum Angriff am oberen Ende des Ventilschafts. Die untere Fläche 13b des Ventilstößels 13 ist kugelkalottenformig. Der Ventilstößel 13 besitzt ferner eine zylindrische Mantelfläche 13c, die mit der Wandung der Bohrung 14a des schwenkbaren Gliedes 14 in Gleitberührung steht. Die untere Fläche 14b des schwenkbaren Gliedes 14 hat im Querschnitt die Form eines Kreisbogens, der auf der Achse der Nockenwelle 9 zentriert ist. Der Zylinderkopf ist mit einer im bogenprofilförmigen Fläche 1a ausgebildet, die der unteren Fläche 14b des schwenkbaren Gliedes 14 angepaßt ist.

Der Stelltrieb 11 besitzt ferner ein Gestänge 15 mit einer Stange 17, die die Lagerträger 14c der schwenkbaren Glieder 14 durchsetzt, und mit einer zu der Stange 17 rechtwinkligen und an ihr angreifenden Schubstange 18. Es ist eine geeignete Antriebseinrichtung 19 zum Axialbewegen der Schubstange 18 und damit zum Querverschieben der Stange 17 vorgesehen. Da die Stange 17 gegenüber der Nockenwelle 9 versetzt ist, wird durch eine Axialverschiebung der Schubstange 18 das.scchwenkbare Glied 14 verschwenkt. Die Antriebseinrichtung 19 wird durch das Ausgangssignal einer Steuerschaltung angesteuert, die von einem Drehzahlsensor 20 ein Motordrehzahlsignal S- und von einem Lastsensor 21 ein Motorlastsignal S₂ empfängt.

In der Figur 4 erkennt man, daß der Antriebsrichtung 19 eine Steuerschaltung 50 zugeordnet ist, die die Ausgangssignale S₁ und S₂ der Sensoren 20 und 21 empfängt und ein Ausgangssignal an einen Stelltriebmotor 52 abgibt, der über ein Zahnrad 51 mit der Schubstange 18 antriebsverbunden ist. In der Steuerschaltung 50 wird das Drehzahlsignal S an den Pluseingang eines Vergleichers 54 angelegt, dessen Minuseingang mit dem einen Pol 56 einer Spannungsquelle über einen Spannungsteiler mit den Widerständen R₁ und R₂ verbunden ist, so daß an diesem Minuseingang eine Bezugsspannung E₁ liegt. Infolgedessen vergleicht der Vergleicher 54 das Drehzahlsignal S₁ mit der Bezugsspannung E₁ und erzeugt er ein Signal mit dem Pegel H, wenn die Spannung des Drehzahlsignals S₁ höher ist als die Bezugsspannung E . Das Ausgangssignal des Vergleichers 54 wird an ein UND-Glied 58 angelegt.

Die Steuerschaltung 50 besitzt einen weiteren Vorgleicher 60, an dessen Pluseingang der Lastsensor 21 das Lastsignal S₂ anlegt und dessen Minuseingang mit dem Pol 62

einer Spannungsquelle über einen Spannungsteiler mit den Widerständen IU und R. verbunden ist_f so daß an diesem Minuseingang eine Bezugsspannung E₂ liegt. Der Vergleicher 60 vergleicht das Lastsignal S2 mit der Bezugsspannung E~ und erzeugt ein Signal mit dem Pegel H, wenn die Spannung des Lastsignals S₂ höher ist als die Bezugsspannung E₂. Dieses Ausgangssignal des Vergleichers 60 wird ebenfalls an das UND-Glied 58 angelegt, dessen Ausgang mit der Basis eines npn-Transistors 62 verbunden ist. Dieser besitzt einen mit einem Pol 64 einer Spannungsquelle verbundenen Kollektor und einen mit dem Stelltriebmotor 52 verbundenen Emitter. Wenn daher beide Vergleicher 54 und 60 an das UND-Glied 58 Signale mit dem Pegel H anlegen, ist der Transistor 62 durchgeschaltet, so daß der Stelltriebmotor 52 derart gespeist wird, daß er der Schubstange 18 eine Axialbewegung in einer Richtung erteilt und infolgedessen zum Verändern der Ventilsteuerzeiten das schwenkbare Glied um die Nockenwelle 9 verschwenkt wird. Es versteht sich, daß der Stelltriebmotor 52 nur gespeist wird, wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Betriebzustand befindet, in dem die Drehzahl und die Belastung des Verbrennungsmotors hoch sind. Der Bereich dieser Betriebszustände ist in der Figur schraffiert dargestellt. Es ist eine geeignete Rückstelleinrichtung, beispielsweise eine auf die Schubstange 18 einwirkende Feder vorgesehen, durch die die Schubstange 18 in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt wird, wenn das ausgangssignal auch nur eines der Vergleicher 54 und 60 auf den Pegel L geht.

In der in der Figur 6 gezeigten Stellung ist die Achse der Bohrung 14a und daher auch die Bewegungsrichtung des in der Bohrung 14a geführten Ventilstößels 13 im Winkel zu dem Ventilschaft 5s angeordnet, Wenn in dieser Stellung

dem Ventilschaft 5s durch eine Axialbewegung des Ventilstößels 13 eine Axialbewegung erteilt wird, findet an der kugelkalottenförmigen unteren Fläche 13b des Ventilstößels 13 ein Schlupf statt. In der in der Figur 6 gezeigten Stellen wird der Ventilstößel 13 in der Richtung der Achse des Ventilschaftes 5s bewegt, so daß dann beim Antrieb des Ventilschaftes 5s durch den Ventilstößel 13 keinerlei Schlupf auftritt. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird bei ausgeschaltetem Motor das schwenkbare Glied 14 in der in der Figur 6 gezeigten Stellung gehalten und wird es nach dem Einschalten des Motors 52 in die in der Figur 7 gezeigte Stellung geschwenkt.

In einem Betriebszustand, in dem die Drehzahl des und die Belastung des Verbrennungsmotors niedriger sind als die entsprechenden vorherbestimmten Werte, erzeugt das UND-Glied 58 ein Ausgangssignal mit dem Pegel L, so daß der Motor 52 ausgeschaltet ist und das schwenkbare Glied 14 sich in der in Figur 6 gezeigten Stellung befindet. In dieser Stellung werden das erste und das zweite Auslaßventil 6a bzw. 6b im wesentlichen gleichzeitig am unteren Totpunkt geöffnet und etwas nach dem oberen Totpunkt geschlossen, wie es in der Figur 8 durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Ferner werden die Einlaßventile 5a und 5b etwas vor dem oberen Totpunkt geöffnet, wobei eine geringe Überschneidung mit der Öffnungszeit der Auslaßventile 6a und 6b auftritt, und im wesentlichen am unteren Totpunkt geschlossen. Dies ist in der Figur 8 mit ausgezogenen Linien dargestellt. Außerdem sperrt dann das Absperrventil 7 den Einlaßkanal 7b für Hochlastbetrieb, so daß das Frischgas nur über den Einlaßkanal 3a für Niedriglastbetrieb zugeführt wird«

Im Betrieb deis Verbrennungsmotors unter hoher Belastung und mit niedriger Drehzahl ist das Absperrventil 7 offen, so daß Frischgas über beide Einlaßöffnungen 3a und 3b zugeführt wird. Infolge der niedrigen Drehzahl des Verbrennungsmotors erzeugt das UND-Glied 53 jedoch immer noch oin Ausgangssignal mit dem Pegel L, so daß die Steuerzeiten der Ventile nicht verändert werden. Dank der nur kurzen Überschneidungszeit der Auslaß- und Einlaßventile wird daher ein Rückschlag des Frischgases verhindert.

Wenn sowohl die Drehzahl als auch die Belastung des Verbrennungsmotors die vorherbestimmten Werte überschreiten, erzeugt das UND-Glied 58 ein Ausgangssignal mit dem Pegel H, so daß der Stelltriebmotor 52 eingeschaltet wird. Jetzt wird in jedem Stelltrieb zum Ändern der Ventilsteuerzeiten das schwenkbare Glied 14 in die in der Figur 7 gazeigte Stellung verschwenkt, so daß die zugeordneten Ventile 5b und 6b später geöffnet bzw. geschlossen werden, wie dies in der Figur 8 strichpunktiert angedeutet ist. Da jedoch die Steuerzeiten des Einlaßventils 5a für Niedriglastbetrieb nicht verändert werden, führt das spätere Schließen des Auslaßventils 6b zu einer längeren Überschneidungszeit. Ferner führt das spätere öffnen des Einlaßventils 5b für Hochlastbetrieb zu einem längeren Einlaßzeitraum. Infolgedessen kann im Betrieb des Motors unter hoher Belastung und mit hoher Drehzahl eine größere Frischladung zugeführt werden. Da in diesem Fall das schwenkbare Glied 14 die in der Figur 7 gezeigte Stellung einnimmt, tritt jetzt zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaft kein Schlupf auf. Der bei langsamlaufendem Motor zwischen dem Ventilstößel und dem Ventilschaft auftretende Schlupf verursacht keinen schwerwiegenden Verschleiß, weil sich der Ventilschaft dann nur relativ langsam bewegt. In der vorstehend beschriebenen Ausführungs-

form kann man die Steuerzeiten der Ventile auch ausschließlich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl steuern.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Vierzylindermotors mit ersten bis vierten Zylindern 102a bis 102d, die je eine einzige Einlaßöffnung 103 und eine einzige Auslaßöffnung 104 besitzen. Dabei sind die Auslaßöffnungen 104 des ersten und des zweiten Zylinders 102a bzw. 102b einander benachbart und auch die Auslaßöffnungen 104 des dritten und vierten Zylinders 102c bzw. 102d einander benachbart. Für jedes Paar von Auslaßöffnungen 104 ist zum Verändern der Ventilsteuerzeiten ein Stelltrieb 111 vorgesehen, der dem in der Figur 3 gezeigten Mechanismus ähnelt. Man kann auch jedem Paar der Einlaßöffnungen 103 einen Stelltrieb 111 zum Ändern der Ventilsteuerzeiten zuordnen. In dem in der Figur 10 dargestellten Beispiel sind die bei unter hoher Belastung schneilaufendem Motor veränderten Steuerzeiten der Einlaßventile durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen steuert jeder Stelltrieb zum Verändern der Ventilsteuerzeiten zwei Ventile. Man kann aber auch für jedes Ventil einen eigenen Stelltrieb zum Verändern der Steuerzeiten vorsehen.

In dem in der Figur 11 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Stelltrieb zum Verändern der Ventilsteuerzeiten durch einen Mikroprozessor 70 gesteuert. Dieser empfängt von dem Motordrehzahlsensor 20 ein Drehzahlsignal S₁ , von dem Motorlastsensor 21 ein Lastsignal S„ und von einem die Stellung der Schubstange 18 erfassenden Stellungssensor 72 ein Stellungssignal S₃. Der programmierte Ablaufplan des Mikroprozessors 70 ist in der Figur 12 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Stelltriebmotor 52 ein

- VSr-

Schrittmotor ersetzt worden, so daß die Schubstange 18 in jede gewünschte Stellung bewegt werden kann. Der Mikroprozessor 70 enthält einen Festwertspeicher ROM mit einem Diagraminsp<.:icher für die Ermittlung der Sollstellungen der Schubstange 18 unter verschiedenen Kombinationen der Drehzahl und der Belastung des Verbrennungsmotors. Im Betrieb werden aufgrund des Drehzahlsignals S₁ und des Lastsignals S₂ die Drehzahl R und die Belastung P des Verbrennungsmotors ermittelt und wird von dem Diagrammspeicher jene Sollstellung T der Schubstange 18 abgelesen, die der Kombination der so ermittelten Drehzahl R und Last P zugeordnet ist. Diese Sollstellung T wird dann mit der durch das Stellungssignal S_ dargestellten Iststellung der Stange 18 vergleichen, und aufgrund dieses Vergleichs wird ein Treibsignal an den Motor angelegt.

Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung in keiner Weise auf Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele eingeschränkt, die im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können,

Claims

• · - "■■■ ^: 34 Ί 0371 - ve -

PATENTANSPRÜCHE

M .J Ventileinrichtung für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch eine um eine Längsachse drehbare und mit einer Nocke ausgebildete Nockenwelle, ein um die Längsachse der Nockenwelle schwenkbares Glied, das mit einer Bohrung ausgebildet ist, eine in dieser Bohrung längsgeführten Ventilstößel, der am einen Ende eine Nockenberührungsfläche besitzt, einen axialbewegbar gelagerten Ventilschaft, der am einen Ende an der Ventilschaftberührungsfläche des Ventilstößels angreift und von diesem betätigbar ist, und eine Steuereinrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten durch Verschwenken des schwenkbaren Gliedes in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors, wobei diese Steuereinrichtung eine Einrichtung besitzt, die dazu dient, mindestens bei unter hoher Belastung schneilaufendem Motor das schwenkbare Glied in einer solchen Stellung zu halten, daß die Bewegungsrichtung des Ventilstößels mit der Richtung der Längsbewegung des Ventilschaftes übereinstimmt, und bei langsamlaufendem Motor zum Verändern der Ventilsteuerzeiten das schwenkbare Glied aus der genannten Stellung in eine andere Stellung zu bewegen.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten eine Einrichtung zum Halten des schwenkbaren Gliedes in der erstgenannten Stellung bei schneilaufendem Motor besitzt,
3, Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschaftberührungsfläche des Ventilstößels kugelkalottenförmig ist.

- yr - Ά-
4. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten eine Antriebseinrichtung zum schrittweisen Bewegen des schwenkbaren Gliedes zwischen der erstgenannten und der an zweiter Stelle genannten Stellung besitzt,
5. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten eine Antriebseinrichtung zum stufenlosen Bewegen des schwenkbaren Gliedes und ein Steuergerät besitzt, das eine von dem Betriebszustand abhängige Sollstellung des schwenkbaren Gliedes bestimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Antriebseinrichtung veranlaßt, das schwenkbare Glied in diese Sollstellung zu bewegen ,
6. Ventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten eine Einrichtung besitzt, die dazu dient, das schwenkbare Glied normalerweise in der an zweiter Stelle genannten Stellung zu halten, sowie eine Einrichtung zum Betätigen der Antriebseinrichtung derart, daß sie das schwenkbare Glied in die erstgenannte Stellung bewegt,
7. Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Speicher besitzt, in dem die verschiedenen Betriebszuständen des Motors zugeordneten Sollstellungen des schwenkbaren Gliedes gespeichert sind, und eine Einrichtung zum Ablesen der jeweiligen Sollstellung aus dem Speicher.