DE3825567A1

DE3825567A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer ventile einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3825567A1
Application number: DE3825567A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Haefner; Hans-Juergen Dipl Ing Schacht
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1990-02-01
Also published as: FI893569A; EP0352580A1; EP0352580B1; DE58901576D1; FI893569A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrich tung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 36 13 912 ist ein variabler Ventilmecha nismus für Brennkraftmaschinen bekannt, der einen zentralen Nocken mit einem geringeren Hub als ein Paar Seitennocken aufweist. Diese Nocken sind für hohe und niedrige Geschwindigkeiten ausgelegt, derart, daß über eine Hebeleinrichtung ein Umschalten der Nocken möglich wird, wodurch entweder der Ventilhub und/oder die Ventilöffnungszeit verändert werden soll. Ferner ist aus den Brown-Boveri-Mitteilung 64 (1977) Nr. 4, Seite 219 bis 226 bekannt, die Einlaß-Schließzeit eines Ventils einer Brennkraftmaschine nach dem Miller-System für sich allein zu ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrich tung für Ventile einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der voneinander unabhängige Öffnungs- und Schließ zeitpunkte eines Ventils zu steuern sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch eine baulich einfache Betäti gungsvorrichtung zwischen Ventil und Nockenwelle ein Verschieben der Öffnungszeitpunkte und der Schließzeit punkte von Ventilen während eines Kolbenhubes erreicht wird. Diese Schließzeitpunkte können entsprechend der Nockenform unabhängig voneinander gewählt werden, da die Übertragungshebel jeweils für sich mit einem zugeordneten Nocken zusammenarbeiten, aber von einem bestimmbaren Zeitpunkt ab eine gemeinsame Bewegung bzw. Öffnungs- und Schließbewegung durchführen. Durch diese Unabhängigkeit der Bewegung der Hebel auf den Nocken kann z.B. der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Ventils vorverlegt bzw. später gelegt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Betätigungsvor richtung für ein Ventil mit zwei Übertra gungshebeln,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Nocken,

Fig. 4 eine schematische Kurve mit den normalen und veränderten Öffnungs- und Schließzeit punkten und

Fig. 5 eine weitere Ausführung einer Betätigungs vorrichtung, bestehend aus über Exzenter ansteuerbare Rollen in einer Seitenansicht.

Der Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine umfaßt im wesentlichen eine aus zwei Übertragungshebeln 2 und 3 bestehende Betätigungsvorrichtung, welche einerseits mit Nocken 4 und andererseits mit dem Ventil oder einer Stoßstange über einen Stößel 5 zusammenarbeitet.

Jeder Ventiltrieb 1 weist mindestens zwei durch ver schieden gestaltete Nocken 4 a und 4 b betätigbare Übertragungshebel 2 und 3 auf. Diese sind übereinander angeordnet und in Lagerungen 6 und 7 schwenkbar ge halten. Mit dem Nocken 4 a und 4 b stehen die Hebel 2 und 3 über Rollen 8 und 9 in Verbindung. Der erste oben liegende Übertragungshebel 2 steuert losgelöst vom zweiten untenliegenden Übertragungshebel 3 einen Öffnungsvorgang dem ein Steuervorgang vom zweiten Übertragungshebel 3 überlagert ist, der in einem Schließvorgang endet.

Der Nocken 4 a für den ersten Übertragungshebel 2 ist zwischen zwei gleichgestalteten Nocken 4 b für den zweiten Übertragungshebel 3 angeordnet. Diese Nocken 4 a und 4 b weisen eine derartige Form auf, daß der Öff nungsvorgang des Ventils anstatt im Öffnungszeitpunkt Ö′ beginnend schon im vorverlegten Öffnungszeitpunkt Ö beginnt und der Schließzeitpunkt vorverlegt ist und bei S oder später bei S′′ liegen kann, wie es auch im Kurvendiagramm gemäß Fig. 4 näher gezeigt ist, in dem auf der Ordinate der Ventilhub s und auf der Abszisse der Kurbelwinkel aufgetragen ist. Die Kurve in ausgezogener Linie zeigt den normalen Öffnungs- und Schließzeitpunkt, wogegen die Kurven in gestrichelten Linien die veränderten Öffnungs- und Schließzeitpunkte zeigen. Um diese unabhängigen Öffnungs- und Schließ zeitpunkte zu erzielen, liegt der Öffnungsvorgang durch den ersten Übertragungshebel 2 vor dem Öffnungsvorgang durch den zweiten Übertragungshebel 3, während das Ende des Nockens 4 a für den ersten Hebel 2 vor dem Ende des Nockens 4 b des zweiten Hebels 3 liegt.

Zur Erzielung des z.B. vom normalen Schließzeitpunkt S′ nach S bzw. S′′ verlagerten Schließzeitpunktes ist der erste Übertragungshebel 2 beim überlagerten Steuervor gang losgelöst von seinen Nocken 4 a über eine Druck lagerung 10 am zweiten Übertragungshebel 3 auf einem Druckstück 11 gehalten. Dieses weist eine einer Evol vente ähnliche Kontur auf und ist in einem harten, mit einem möglichst engem Schmiegeradius ausgestaltetem Drucklager 12 des ersten Übertragungshebels 2 abge stützt. Die Konturen des Druckstückes 11 sowie des Drucklagers 12 sind so gewählt, daß diese eine Verstel lung des zweiten Übertragungshebels 3 ohne Änderung eines Ventilhubes zuläßt.

Die beiden Übertragungshebel 2 und 3 weisen vorzugs weise gleiche Hebellängen auf und sind vorgespannt am jeweiligen Nocken 4 a und 4 b abgestützt, wozu der erste obenliegende Übertragungshebel 2 unter der Spannung einer Ventilfeder 13 steht. Der zweite untenliegende Übertragungshebel 3 steht unter der Spannung einer längsangeordneten Drehfeder 14, die den zweiten Über tragungshebel 3 gegen den ersten Übertragungshebel 2 zu drehen sucht.

Die Betätigungsvorrichtung nach Fig. 5 umfaßt Über tragungshebel 2 und 3, die jeweils aus einer Schwinge 20, 21 und einer Stange 25, 26 bestehen. Die Schwingen 20, 21 sind im Stößel 5 um eine Achse 22 schwenkbar gehalten und über einen Querschlitz 30 nur in Verstell richtung 31 zwangsgeführt verschiebbar. An den Schwingen 20, 21 sind jeweils Stangen 25, 26 über Achsen 23, 24 angelenkt, die endseitig auf getrennten Exzentern 27, 28 gelagert und welche mit über Handhebel 34 ver drehbaren Wellen angeordnet sind, wodurch dann beim Verdrehen der Welle beide Exzenter 27, 28 gemeinsam verstellt werden.

Damit bei einer Verstellung der Rollen 8 und 8 über die Exzenter 27, 28 keine Verstellung des Ventilspiels erfolgt, ist ein Ventilspielausgleich 37 vorgesehen.

Durch die Verdrehung der Exzenter 27, 28 werden die an den Schwingen 20, 21 gelagerten Rollen 8, 9, welche sich am Nocken 29 abstützen und welche die Ventilöffnung- und Ventilschließbewegungen sowie deren Steuerzeiten bestimmen, in Pfeilrichtung 31 verstellt.

Thermodynamische Berechnungen haben gezeigt, daß eine wirksame und für den Vollast- und Teillastbetrieb nützliche variable Verstellung der Ventile zweck mäßigerweise im Einlaßventilantrieb erfolgen sollte und daß sowohl der Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils als auch der Schließzeitpunkt des Einlaßventils verstellbar sein muß, was durch die Verdrehung der Exzenter 27 und 28 und der hieraus resultierenden Veränderung der Position der Rollen 8 und 9 zum Nocken 29 bewirkt wird. Nach der Vorrichtung steuert z.B. die Rolle 9 bei Verstellung des Exzenters 28 den Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils und die zweite Rolle 8 bei Verstellung durch den zweiten Exzenter 27 den Schließzeitpunkt des Einlaßventils. Durch diese Verstellmöglichkeit ist eine variable Steuerung der Ventilöffnungs- und Schließzeit punkte möglich.

Claims

1. Betätigungsvorrichtung für unter Federdruck stehen de Ventile einer Brennkraftmaschine, die über Nocken gesteuerte, definierte Öffnungs- und Schließzeitpunkte aufweisen und zwischen den Ventilen und den Nocken Stelleinrichtungen zur Übertragung der Nockenbewegung auf ein Ventiltrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventiltrieb (1) mindestens zwei durch verschieden gestaltete Nocken (4 a, 4 b) betätigbare Übertragungs hebel (2, 3) umfaßt, wobei der erste Übertragungs hebel (2) den Öffnungszeitpunkt und der zweite Übertragungshebel (3) den Schließzeitpunkt eines Ventils unabhängig vom ersten Übertragungshebel (2) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste Übertragungshebel (2) auf dem zweiten Übertragungsh;bel (2) angeordnet ist und beide Hebel (2, 3) über Rollen (8, 9) auf ihren entsprechend gestalteten Nocken (4 a, 4 b) abgestützt sind, derart, daß der erste Übertragungshebel (2) losgelöst vom zweiten Übertragungshebel (3) einen Öffnungsvorgang des Ventils (Öffnungszeitpunkt Ö) beginnend steuert, dem ein Steuervorgang vom zweiten Übertragungshebel (3) überlagert ist, der in einem Schließvorgang (Schließzeitpunkte S bzw. S′′) endet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Nocken (4 a, 4 b) für die beiden Über tragungshebel (2, 3) eine derartige Form aufweisen, daß der Öffnungsvorgang des Ventils durch den ersten Übertragungshebel (2) vor dem Öffnungsvor gang durch den zweiten Übertragungshebel (3) liegt, während das Ende des Nockens (4 a) für den ersten Übertragungshebel (2) vor dem Ende des Nockens (4 b) des zweiten Übertragungshebel (3) liegt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Übertragungshebel (2) beim überlagerten Steuervorgang losgelöst vom Nocken (4 a) über eine Drucklagerung (10) am zweiten Übertragungshebel (3) auf einem Druckstück (11) gehalten ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Übertragungshebel (3) mit einer Evolventen ähnlichen Kontur seines Druckstückes (11) in einem harten, mit einem möglichst engen Schmiegeradius ausgestattetem Drucklager (10) des ersten Übertragungshebel (2) gehalten ist und die Kontur des Druckstückes (11) eine Verstellung des zweiten Übertragungshebels (3) ohne Änderung eines Ventil hubes zuläßt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungshebel (2, 3) vorgespannt am Nocken bzw. gegeneinander vorgespannt abgestützt sind, derart, daß der erste Übertragungshebel (2) mit einer Ventilfeder (13) und der zweite Übertragungshebel (3) mit einer längsangeordneten Drehfeder (14) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzentren (Lager 6, 7) der beiden Übertragungs hebel (2, 3) derart verschoben sind, daß sich jeweils gleiche Hebellängen ergeben.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungshebel (2, 3) zwei die Rollen (8, 9) lagernde Schwingen (20, 21) umfassen, die relativ zueinander verdrehbar auf einer Achse (22) gehalten und mit zwei über Achsen (23, 24) angelenkte Stangen (25, 26) verbunden sind, welche jeweils auf ver stellbaren Exzentern (27, 28) lagern, derart, daß die Rollen (8, 9) zum Nocken (29) variabel verstell bar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Schwingen (20, 21) über einen Quer schlitz (30) in Verstellrichtung (31) zwangsgeführt gehalten sind und daß der Stößel (5) zum vertikalen Bewegungsausgleich in Pfeilrichtung (32) einen hydraulischen Spielausgleich (33) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenter (27, 28) auf einer Welle (28) gelagert sind, derart, daß die beiden Exzenter (27, 28) gemeinsam zum Nocken (29) verstellbar sind.