DE4000531A1 - Verstellvorrichtung zur veraenderung von ventilsteuerzeiten und ventilhub - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verringerung der Gaswechselverluste bei Ver­ brennungsmotoren.

Bei festgelegten, nicht veränderbaren Steuer­ zeiten kommt es bei kleinen und mittleren Dreh­ zahlen zu:

• - Schlechter Füllung durch Zurückströmen des Kraftstoff-Luftgemisches in den Ansaug­ kanal, sowie Entweichen des unverbrannten Kraftstoff-Luftgemisches in den Auslaßkanal.
• - Erhöhter Pumparbeit.
• - Schlechter Abgasqualität, d. h. einer vermeid­ baren Umweltbelastung.

Die Folge ist ein Leistungsverlust und erhöhter Kraftstoffverbrauch.

Diese Verluste lassen sich weitgehend vermeiden, indem Steuerzeiten und Ventilöffnungsquerschnit­ te variabel gestaltet werden.

Bekannt sind Verfahren mit:

• - Änderung von Übersetzungsverhältnissen am Ventiltrieb.
• - Konischen Nockenformen.
• - Hydraulischer Ventilbetätigung mit elektro­ nisch gesteuertem Ablaßventil.

Alle bekannten Systeme erfordern einen großen Aufwand bei der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit geringem Aufwand alle Vorteile der variablen Ventilhubsteuerung zu nutzen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Kraftschluß des Ventiltriebes eines zusammen­ schiebbare Zylinder-Kolben-Anordnung ver­ wendet wird.

Der Zylinder ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren Volumen über eine Steuerkante stufenlos verringert werden kann.

Als Flüssigkeit bietet sich das Öl der Druck­ ölschmierung an.

Das Wiederbefüllen des Zylinders erfolgt nach dem Schließen des Ventiles durch, über ein Rück­ schlagventil nachströmendes Öl. Die erforderliche Ölmenge ist gering, so daß keine zusätzliche Öl­ menge benötigt wird.

Anstelle einer Druckölbefüllung kann auch ein druckloses Ölreservoir verwendet werden, das durch eine entsprechende konstruktive Ausbildung im Zylinderkopf vorhanden ist.

In diesem Fall erfolgt das Ansaugen durch die von einer Rückstellfeder erzeugte Pumpwirkung.

Die Verstellung erfolgt durch Verdrehen des Kolbens bzw. des Zylinders, so daß die erforder­ lichen Stellkräfte sehr klein sind.

Die Vorrichtung wirkt auch als Spielausgleichs­ element, da in einer Endstellung die Abströmöff­ nung vollständig geschlossen ist:

• - Bei zu großem Ventilspiel schiebt die Feder den Kolben nach oben, das Ölvolumen wird durch das Rückschlagventil ergänzt.
• - Bei zu kleinem Ventilspiel wirkt ständig eine Kraft auf den Kolben, so daß ein Teil des Öles als "Lecköl" durch die Kolbenpassung ent­ weicht. Der Kolben sinkt um das erforderliche Maß ab.

Da das Ventil nicht mehr vollständig der Nocken­ form folgt, sondern bereits beim Durchlaufen des Nockenteilkreises aufsetzt, wird ein Ventildämp­ fer eingesetzt.

Die Vorrichtung kann für alle Arten von Ventil­ trieben verwendet werden, z. B.:

• - Als Widerlager einer Schlepphebelkonstruktion.
• - Als Widerlager einer exzentrisch gelagerten Kipphebelkonstruktion.
• - Als Zwischenglied bei Tassenstößel- und Stoß­ stangenkonstruktionen.

Beschreibung der Vorrichtung anhand einer Aus­ führungsvariante. Es zeigt

Abb. 1 Vorrichtung bestehend aus:

(1) Kolben mit Steuerkante
(2) Zylinder
(3) Rückstellfeder
(4) Rückschlagventil
(5) Ölfüllung
(6) Abströmöffnung

Kolben (1) und Ölfüllung (5) sind die kraft­ schlüssige Verbindung im Ventilantrieb z. B. als Widerlager eines Schlepphebels oder einer exzen­ trischen Kipphebellagerung.

Die variable Ventilhubverstellung wird durch ge­ steuertes Abströmen der Ölfüllung (5) erreicht. Hierzu hat der Kolben (1) an seinem unteren Ende eine Steuerkante.

Je nach Stellung des drehbar gelagerten Zylin­ ders (2) legt der Kolben (1) durch die auf ihn wirkende Kraft einen bestimmten Weg zurück. Dabei verdrängt er Öl bis er die Abströmöff­ nung (6) verschließt und durch das eingeschlosse­ ne Öl eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Das Ventil wird geöffnet. Es ergibt sich ein verringerter Ventilhub.

Bei der Entlastung des Ventiltriebes schiebt die Rückstellfeder (3) den Kolben wieder in die Ausgangsstellung zurück, wobei durch das Rückschlag­ ventil (4) und die Abströmöffnung (6) das Öl­ volumen wieder aufgefüllt wird.

Abb. 2 Anordnung der Vorrichtung in einem Ven­ tiltrieb, bestehend aus:

(a) Zahnstange
(b) Verdrehsicherung
(c) Ölkanal
(d) Schlepphebel
(e) Nockenwelle
(f) Ventilfeder
(g) Ventildämpfer
(h) Ventil

Die Verstellung erfolgt über Ritzel und Zahn­ stange (a), wobei der Zylinder (2) gegenüber dem Kolben (1) verdreht wird. Eine Verdrehsiche­ rung (b) verhindert das Mitdrehen des Kolbens.

Abb. 3 Beispiel einer Ventilerhebungskurve

Δ s = Hubänderung
Δ t = Steuerzeitänderung

• A. Der weiche Anstieg der Erhebungskurve ergibt sich durch die Verkleinerung der Abströmöff­ nung bei der Abwärtsbewegung des Kolbens.
• B. Das weiche Aufsetzen des Ventiles bewirkt der Ventildämpfer.

Claims (10)

1. Verstellvorrichtung zur Veränderung von Ventilsteu­ erzeiten und Ventilhub bei kurvengesteuerten Ventil­ antrieben, insbesondere Nockenantriebe, mit einem Druckmedium, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Zylinder-Kolben-Anordnung gesteuert wird, wobei der Kolben von dem Ventilantrieb eine Steuerbewe­ gung erhält und dem Kolben eine Abströmöffnung im Zylinder zugeordnet ist, bei deren Verschließen durch den Kolben ein Kraftschluß entsteht, der das Ventil öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung direkt auf das Ventil wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung indirekt über Zwischen­ glieder z. B. Hebel auf das Ventil wirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben gegenüber dem feststehen­ den Zylinder verdreht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder gegenüber dem festste­ henden Kolben verdreht wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellvorrichtung an eine Druckölschmierung angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellvorrichtung über ein eigenes Hydrauliksystem versorgt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstellung des Kolbens mittels Feder erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstellung des Kolbens hydrau­ lisch erfolgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung mit einer Nocken­ wellen-Verstellung kombiniert ist.