DE3706745A1 - Variable ventilsteuerung fuer 4-takt-motoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilsteuerung für 4-Takt-Motoren. Beim derzeitigen Motorenbau werden Öff­ nungszeit und Öffnungshub der Ein- und Auslaßventile durch die Nockenwelle bestimmt. Durch diese festen Steuerzeiten bekommt der Motor nur während einer bestimmten Drehzahlspanne eine optimale Füllung, was zwangsläufig bedeutet, daß der Motor bei allen anderen Drehzahlen eine, für die ihm abver­ langte Leistung, ungünstige Zylinderfüllung bekommt. Daraus resultiert nicht nur eine spitze Drehmomentkurve, sondern auch hoher Verbrauch und ungünstiges Abgasverhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile der herkömmlichen Ventilsteuerungen weitestgehend auszuschalten. Selbstverständlich sollen alle anderen Erfordernisse, die an jeden Ventiltrieb gestellt werden, erfüllt sein. Es sollen möglichst wenige bewegliche Teile nötig sein, die Reibungs­ verluste und somit auch der Verschleiß müssen gering sein, die Nockenbewegung soll möglichst unelastisch auf das Ventil übertragen werden, alle Teile müssen kostengünstig herstellbar und einfach zu montieren sein und die Technik muß für ver­ schiedene Motorkonstruktionen verwendbar sein.

Das Grundprinzip der Erfindung stellt eine normale Kipp­ hebelsteuerung dar, die jedoch in einigen entscheidenden Punkten verändert wurde. Der Kipphebel (1) ist nicht an einem festen Drehpunkt gelagert, sondern diesen Drehpunkt bildet eine quer über dem Kipphebel liegende Welle (2 a), welche in einem langlochförmigen Lager (3) geführt wird, das sich in einem horizontal geteilten Lagerbock (4) befindet. Dadurch wird bewirkt, daß der Kipphebeldrehpunkt verstellbar ist. Der Kipphebel wird an seinem Platz gehalten, weil er mit seinem kugelförmig geformtem Ende in einer Kugelpfanne liegt. Diese befindet sich in einem Tassenstößel (5), welcher somit die Führung des Kipphebels gewährleistet. Die seitliche Fixierung übernehmen zwei fest mit der Lagerwelle verbundene Führungsscheiben (2 b). Durch eine genaue Passung wird eine Kippneigung um die Längsachse verhindert. Das Ventilspiel wird durch eine exzentrisch gelagerte Rolle (7) eingestellt, jedoch sind auch andere Möglichkeiten realisierbar, z. B. mittels unterschiedlich starker Metallplättchen. Eine am Zylinderkopf befestigte und von unten in den Kipphebel gepreßte Schraubenfeder (8) drückt diesen gegen die Lager­ welle, wodurch Klappergeräusche vermieden werden. Außerdem wird er Kipphebel durch diese Feder "gewichtslos" gemacht, so daß die Ventilfeder nur dessen Masseträgheit überwinden muß. Vor dem ersten und hinter dem letzten Lagerbock der Lagerwelle befindet sich eine Zahnschiene (9) und die Welle hat dort eine passende Verzahnung (10). Wird nun die Welle gedreht, so bewegt sie sich über dem Kipphebel hin und her, soweit dies durch die Langlöcher in den Lagerböcken möglich ist. Dadurch verändert sich der Drehpunkt des Kipphebels. Beim heutigen Stand der Elektronik wäre es am zweckmäßigsten, die Lagerwellen mittels elektrischem Stellmotor zu bewegen, welcher drehzahl- und lastabhängig gesteuert wird. Natürlich sind auch andere Techniken realisierbar, etwa Fliehkraft­ verstellung oder öldruckabhängige Hydraulik. Die Kraftüber­ tragung zu den Lagerwellen kann mittels Zahnriemen, Kette oder durch Gelenkwellen erfolgen.

Bei geringer Motordrehzahl wird die Lagerwelle ganz in Richtung Ventil gedreht, wodurch zwischen Nockenwelle (6) und Kipphebeldrehpunkt ein langer Hebelarm entsteht. Dadurch wird zur Ventilöffnung eine geringe Kraft benötigt, was geringe Steuerverluste des Motors zur Folge hat. Außerdem wird der gesamte Ventiltrieb im unteren Drehzahlbereich sehr schwach belastet, was sich positiv auf Lebensdauer und Verbrauch auswirkt. Der Ventilhub ist bei dieser Stellung gering, das Einlaßventil gibt nur einen kleinen Ringspalt frei, wodurch hohe Gasgeschwindigkeit und gute Gemischver­ wirbelung erreicht wird. Eine saubere, vollständige Verbren­ nung des Gemisches ist die Folge, woraus wiederum geringer Verbrauch und günstiges Abgasverhalten des Motors resultiert. mit zunehmender Motordrehzahl wird die Lagerwelle immer weiter in Richtung Nockenwelle gedreht, wodurch der Hebelarm des Kipphebels immer kürzer wird. Der Ventilhub wird zunehmend größer und da in der gleichen Zeit ein längerer Weg erfolgt, öffnet das Ventil schneller. Weil durch diesen Effekt das Ventilspiel schneller überwunden wird und weil die Ventile im oberen Totpunkt weiter geöffnet sind, wird eine größere Ventilüberschneidung erzielt, welche bei hoher Drehzahl eine bessere Füllung ermöglicht. Somit wird dem Motor über seinen gesamten Drehbereich eine optimale Gemischzufuhr gewährleis­ tet, was hohe Leistung bei minimalem Verbrauch bedeutet.

Die geschilderte Erfindung kann bei fast allen Motorkon­ struktionen verwendet werden. In der Zeichnung wird ein Querstromkopf mit V-förmig hängenden Ventilen und einer Nockenwelle dargestellt. Bei Gleichstromköpfen mit neben­ einander hängenden Ventilen wäre der Bauaufwand noch geringer, weil nur eine Lagerwelle nötig wäre. Ebenso ist das System bei einer Stoßstangensteuerung oder bei zwei obenliegenden Nockenwellen anwendbar. Die Erfindung eignet sich auch gut für Vierventilköpfe, es müssen lediglich gegabelte Kipp­ hebel verwendet werden.

Claims (3)

1. Variable Ventilsteuerung für 4-Takt-Motoren, wie in Fig. 1 (Vorderansicht) und in Fig. 2 (Draufsicht) dargstellt. Dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebel an einem variablen Punkt gelagert sind, welchen eine parallel zur Kipphebel­ längsachse verstellbare Welle bildet. Fest auf der Welle sitzen Führungsscheiben, welche die seitliche Führung der Kipphebel übernehmen. Zusätzlich werden die Kipphebel ge­ führt, indem ihre kugelförmig ausgebildeten Spitzen in Kugelpfannen lagern, welche sich wiederum in Tassenstößeln befinden. Eine am Zylinderkopf befestigte und von unten in den Kipphebeln gepreßte Schraubenfeder drückt diesen gegen die Lagerwelle.

2. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kipphebel Langlöcher haben, in denen die verstellbare Lagerwelle läuft, wie in Fig. 3 dargestellt.

3. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kipphebel mit den Tassenstößeln durch Lagerbolzen verbunden sind, wie in Fig. 4 dargestellt.