DE4215053C2 - Valve train for at least two gas exchange valves per cylinder of an internal combustion engine - Google Patents

Valve train for at least two gas exchange valves per cylinder of an internal combustion engine

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Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für zumindest zwei Gaswechselventile je Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.The invention relates to a valve train for at least two gas exchange valves per cylinder of an internal combustion engine according to the preamble of the patent claim 1.

Bei herkömmlichen Ventiltrieben (vgl. z. B. DE 39 01 225 A1) steuern die Nocken auf zumindest einer Nockenwelle die Öffnungs- und Schließbewe­ gungen der Ventile, wobei vorgespannte Schraubendruckfedern die Rück­ führung der Ventile in den Schließzustand bewirken. Hinsichtlich der Ventil­ beschleunigung, insbesondere im Schließsinne, sind dadurch enge Grenzen gesetzt.In conventional valve trains (see, for example, DE 39 01 225 A1) control the The opening and closing movement cams on at least one camshaft of the valves, with preloaded helical compression springs on the back cause the valves to be in the closed state. Regarding the valve Acceleration, especially in the closing sense, are therefore narrow limits set.

Um höhere Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. größere Ventilbe­ schleunigungen verwirklichen zu können, werden desmodromische Ventil­ steuerungen bzw. Zwangssteuerungen eingesetzt (z. B. US 1,443,110), bei denen die Schließbewegungen über separate Schließnocken bewirkt werden. Derartige desmodromische Steuerungen müssen aber sehr genau gefertigt werden und sind baulich aufwendig.To higher speeds of the internal combustion engine or larger Ventilbe Being able to accelerate becomes a desmodromic valve controls or forced controls are used (e.g. US 1,443,110), where the closing movements are effected via separate locking cams will. Such desmodromic controls have to be very precise are manufactured and are structurally complex.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Teile- und Fertigungsaufwand gün­ stigen Ventiltrieb vorzuschlagen, der jedoch hinsichtlich der Drehzahlen bzw. der Ventilbeschleunigungen und insbesondere des erzielbaren Wirkungs­ grades der Brennkraftmaschine verbessert ist. The object of the invention is a gun in the parts and manufacturing effort Propose final valve train, which, however, with regard to the speeds or the valve accelerations and in particular the achievable effect Degree of the internal combustion engine is improved.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous further training of the Erfin can be found in the other claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das zumindest eine Gaswechsel­ ventil - gemäß Patentanspruch 2 vorzugsweise das Einlaßventil der Brenn­ kraftmaschine - desmodromisch zu steuern, hingegen das andere Ventil, insbesondere das Auslaßventil, herkömmlich mit einer Ventilfeder und nur einem Steuernocken zu betreiben. Erfindungsgemäß wurde dabei er­ kannt, daß für das zumeist leichtere Auslaßventil die herkömmliche Steuerung ausreicht, während für das ggf. schwerere und zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine mit höheren Ventil­ beschleunigungen (= zeitlich längere Ventilöffnungen) betriebene Ein­ laßventil die desmodromische Steuerung klare Vorteile bringt. Dabei wird der Teile- und Bauaufwand des kombinierten Ventiltriebes deutlich reduziert, obwohl die Vorteile einer desmodromischen Steuerung weit­ gehendst erhalten bleiben.According to the invention it is proposed that at least one gas change valve - according to claim 2, preferably the inlet valve of the combustion engine - desmodromic control, the other valve, especially the exhaust valve, conventionally with a valve spring and to operate only one control cam. According to the invention he was knows that the conventional for the mostly lighter exhaust valve Control is sufficient, while for the possibly more difficult and to achieve a good efficiency of the internal combustion engine with a higher valve accelerations (= longer valve openings) operated on release valve, the desmodromic control brings clear advantages. Here the parts and construction effort of the combined valve train becomes clear reduced, although the benefits of desmodromic control are far will be preserved as soon as possible.

Besonders vorteilhaft können dabei gemäß Anspruch 3 die Ventilsteuer-Zeiten der desmodromisch gesteuerten Einlaßventile und/oder deren Pha­ senlage zur antreibenden Kurbelwelle variabel ausgebildet sein.According to claim 3, the Valve control times of the desmodromically controlled intake valves and / or their Pha Senlage to the driving crankshaft be designed variable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inAn embodiment of the invention is below with others Details explained in more detail. The schematic drawing shows in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer mehrzylindri­ schen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit erfindungsgemäß kombinier­ tem Ventiltrieb; Fig. 1 shows a cross section through a cylinder head of an mehrzylindri rule reciprocating piston internal combustion engine according to the invention combining valve drive system;

Fig. 2 eine raumbildliche Darstellung des desmodromischen Ventiltriebes jeweils zweier Einlaßventile pro Zylinder der Brennkraftmaschine; Figure 2 is a spatial representation of the desmodromic valve train two intake valves per cylinder of the internal combustion engine.

Fig. 3 einen Abschnitt der die Einlaßventile demodromisch betätigenden Nockenwelle mit verstellbaren Nocken zur Einstellung variabler Ventilsteuerzeiten. Fig. 3 shows a section of the intake valves demodromically actuating camshaft with adjustable cams for setting variable valve timing.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Zylinderkopf einer Hubkolben-Brennkraftma­ schine bezeichnet, in dem je Zylinder zwei Einlaßventile 11 und zwei Auslaßventile 12 vorgesehen sind (auf der Querschnittszeichnung ist jeweils nur ein Ventil 11, 12 ersichtlich). Die Ventile 11, 12 steuern die Gaswechselkanäle bzw. den Auslaßkanal 13 und den Einlaßkanal 14 auf und zu.In Fig. 1, 10 denotes a cylinder head of a reciprocating internal combustion engine, in which two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are provided per cylinder (only one valve 11 , 12 can be seen on the cross-sectional drawing). The valves 11 , 12 open and close the gas exchange channels or the outlet channel 13 and the inlet channel 14 .

Zur Steuerung der Ventile 11, 12 sind in dem Zylinderkopf 10 zwei paral­ lel zueinander liegende Nockenwellen 15, 16 drehbar gelagert.To control the valves 11 , 12 , two parallel camshafts 15 , 16 are rotatably mounted in the cylinder head 10 .

Die Nockenwelle 16 für die Einlaßventile 11 trägt je Ventil einen Öff­ nernocken 18 und einen Schließnocken 20. Der Öffnernocken 18 wirkt über eine Anlauffläche 30 auf einen Öffnerhebel 22, der stirnseitig über ein Ventilspiel-Einstellelement 40 auf den Schaft 28 des Einlaßventiles 11 wirkt.The camshaft 16 for the intake valves 11 carries an open cam 18 and a closing cam 20 for each valve. The opening cam 18 acts via a contact surface 30 on an opening lever 22 , which acts on the end face via a valve lash adjusting element 40 on the stem 28 of the inlet valve 11 .

Gleichzeitig wirkt der Schließnocken 20 der Nockenwelle 16 über eine Anlauffläche 32 auf einen Nockenfolger 26, der jeweils über ein Ven­ tilspiel-Ausgleichselement 40 je Ventil 11 einen Schließerhebel 24 beaufschlagt.Simultaneously, the lock cam 20 of the camshaft acts 16 via a contact surface 32 on a cam follower 26, which respectively each valve 11 acts via a Ven tilspiel-compensating element 40 includes a normally open lever 24th

Während der Öffnerhebel 22 über eine Kulissenführung 50 auf dem jewei­ ligen korrespondierenden Schließerhebel 24 schwenkbar gelagert ist, sitzt die gesamte Hebelmechanik 22, 24, 26 schwenkbar auf einer Achse 34, die an konsolenartigen Wänden 36 des Zylinderkopfes 10 befestigt ist.Is pivotally supported while the opening lever 22 via a link guide 50 on the jewei time corresponding normally open lever 24, 26 is seated, the entire lever mechanism 22, 24, pivotally mounted on an axle 34 which is secured to bracket-like walls 36 of the cylinder head 10th

Damit werden die Einlaßventile 11 (vgl. Fig. 2) über je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Öffnernocken 18 an der Nockenwelle 16 geöffnet, wobei die Nocken 18 auf die Anlaufflächen 30 der beiden Öffnerhebel 22 wirken. Der zwischen den beiden Öffner­ nocken 18 liegende Schließnocken 20 wirkt auf die Anlauffläche 32 des Nockenfolgers 26 und betätigt die Einlaßventile 11 im Schließsinne zwangsgeführt, wobei über die Ventilspiel Ausgleichselemente 40 die Schließerhebel 24 tassenförmige Anschläge 42 an den Ventilschäften 28 untergreifen. Dementsprechend sind die jeweils zwei Einlaßventile pro Zylinder desmodromisch gesteuert. The inlet valves 11 (see FIG. 2) are thus opened via two opening cams 18 on the camshaft 16 via each cylinder of the internal combustion engine, the cams 18 acting on the contact surfaces 30 of the two opening levers 22 . The cam between the two openers 18 closing cam 20 lying acts on the thrust surface 32 of the cam follower 26 and operates the intake valves 11 in the closing direction forcibly guided, wherein the normally open lever engage below via the valve lash adjusters 40 24 cup-shaped stops 42 to the valve stems 28th Accordingly, the two intake valves per cylinder are desmodromically controlled.

Dabei können die durch die Nockenkonturen vorgegebenen Ventilsteuerzei­ ten der Einlaßventile 11 wie in Fig. 3 abschnittsweise dargestellt verstellbar ausgeführt sein. Beispielsweise können die Öffnernocken 18 und der Schließnocken 20 für die Steuerung der Einlaßventile 11 in je zwei segmentförmige Nockenabschnitte 18a, 18b bzw. 20a, 20b unterteilt sein, wobei die einen Nockenabschnitte 18a bzw. 20a über eine Verzah­ nung 43 drehfest mit einer inneren Welle 44 verbunden sind, während die jeweils korrespondierenden Nockenabschnitte 18b, 20b mit einer drehbar auf der inneren Welle 44 angeordneten äußeren Hohlwelle 45 fest verbun­ den sind.Here, the valve timing indicated by the cam contours of the inlet valves 11 can be made adjustable as shown in FIG. 3 in sections. For example, the opening cams 18 and the closing cams 20 for controlling the inlet valves 11 can each be divided into two segment-shaped cam sections 18 a, 18 b or 20 a, 20 b, one cam section 18 a or 20 a via a toothing 43 are non-rotatably connected to an inner shaft 44 , while the respective corresponding cam sections 18 b, 20 b are fixedly connected to an outer hollow shaft 45 which is rotatably arranged on the inner shaft 44 .

Durch Relativverdrehung der beiden Wellen 44, 45 zueinander über eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung können die Ventilsteuerzeiten verändert werden, indem sich die an die Nockenabschnitte 18a, 20a bzw. 18b, 20b angeformten Fortsätze 46, 48 mehr oder minder überlappen. Es versteht sich, daß die auf der Zeichnung nicht ersichtlichen zweiten Teilungsflächen gleich den dargestellten ausgeführt sind, also eben­ falls mit entsprechenden Vorsprüngen 46, 48.By relative rotation of the two shafts 44 , 45 to one another via an adjusting device, not shown, the valve timing can be changed by the projections 46 , 48 formed on the cam sections 18 a, 20 a or 18 b, 20 b overlapping more or less. It goes without saying that the second graduation surfaces not shown in the drawing are of the same design as those shown, that is to say if they have corresponding projections 46 , 48 .

Ferner kann die Nockenwelle 16 in nicht dargestellter Weise einen ggf. handelsüblichen Phasenwandler aufweisen, der zusätzlich zu der Relativ­ verstellung zwischen der inneren Welle 44 und der äußeren Welle 45 eine Phasenverstellung der gesamten Nockenwelle 16 relativ zu deren An­ triebswelle bzw. zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bewirkt.Furthermore, the camshaft 16 in a manner not shown may have a commercially available phase converter which, in addition to the relative adjustment between the inner shaft 44 and the outer shaft 45, causes a phase adjustment of the entire camshaft 16 relative to its drive shaft or to the crankshaft of the internal combustion engine .

Die weitere Nockenwelle 15, die je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Nocken 52 aufweist, steuert in herkömmlicher Weise die Auslaßventile 12 der Brennkraftmaschine. Die Auslaßventile 12 sind dabei wie die Einlaß­ ventile 11 in den entsprechenden Ventilführungen 54 verschiebbar im Zy­ linderkopf 10 geführt. Im Schießsinne sind die Auslaßventile 12 von Schraubendruckfedern 56 belastet, die in nicht dargestellter Weise über an den Ventilschäften 58 festgelegte Ventilteller abgestützt sind. Die Nocken 52 wirken dabei mit ihrer Anlauffläche auf Tassenstößel 60, die in an sich bekannter Weise über nicht ersichtliche Ventilspiel-Aus­ gleichselemente die Stirnflächen der Ventilschäfte 58 beaufschlagen. The further camshaft 15 , which has two cams 52 per cylinder of the internal combustion engine, controls the exhaust valves 12 of the internal combustion engine in a conventional manner. The exhaust valves 12 are like the inlet valves 11 in the corresponding valve guides 54 slidably guided in the cylinder head 10 Zy. In the shooting direction, the outlet valves 12 are loaded by helical compression springs 56 , which are supported in a manner not shown via valve disks fixed to the valve stems 58 . The cams 52 act with their contact surface on cup tappets 60 , which act on the end faces of the valve stems 58 in a manner known per se via non-visible valve clearance compensation elements.

Wie dargestellt, werden somit die Auslaßventile der Brennkraftmaschine über die Nockenwelle 15 und die Nocken 52 gesteuert, wobei die Ventil­ steuerzeit durch die Nockenkonturen vorgegeben ist. Die Rückstellung der Auslaßventile 12 erfolgt dabei über die Schraubendruckfedern 56. Hingegen werden die Einlaßventile 11 über die vorbeschriebene desmodro­ mische Steuerung betätigt, wobei die Öffnungs- und Schließbewegung der Einlaßventile 11 über die Öffnernocken 18 und die Schließnocken 20 bewirkt wird. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, können dabei die Ven­ tilsteuerzeiten und die Phasenlage variabel gesteuert sein.As shown, the exhaust valves of the internal combustion engine are thus controlled via the camshaft 15 and the cams 52 , the valve timing being predetermined by the cam contours. The outlet valves 12 are reset via the helical compression springs 56 . In contrast, the inlet valves 11 are actuated via the desmodro mixer control described above, the opening and closing movement of the inlet valves 11 being effected via the opening cams 18 and the closing cams 20 . As shown in Fig. 3, the valve timing and the Ven can be variably controlled.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be­ schränkt. Beispielsweise kann anstelle von zwei Nockenwellen 15, 16 nur eine Nockenwelle vorgesehen sein, die alternierend herkömmliche Ventilbetätigungen und desmodromische Ventilbetätigungen aufweisen könnte. Dabei können anstelle von Tassenstößeln als Ventilbetätigungs­ elemente auch Schwinghebel, Kipphebel oder andere Ventilbetätigungsele­ mente verwendet sein. Gleiches gilt für die desmodromische Steuerung, die für sich gesehen nicht Gegenstand der Erfindung bildet und auch andere als die dargestellten Öffner- und Schließhebel aufweisen könnte.The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, instead of two camshafts 15 , 16, only one camshaft can be provided, which could alternately have conventional valve actuations and desmodromic valve actuations. Here, instead of bucket tappets as valve actuation elements, rocker arms, rocker arms or other valve actuation elements can be used. The same applies to the desmodromic control, which does not in itself form the subject of the invention and could also have opening and closing levers other than those shown.

Claims (3)

1. Ventiltrieb für zumindest zwei Gaswechselventile (11, 12) je Zylinder einer Brennkraftmaschine, die über zumindest eine Nockenwelle (15, 16) und über Ventilbetätigungselemente betätigt sind, wobei ein Ventil (12) über einen Nocken (52) entgegen der Kraft einer Ventilschließfeder (56) betä­ tigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine andere Ventil (11) zwangsgesteuert über mindestens einen Öffnernocken (18) und ei­ nen Schließnocken (20) betätigt ist.1. Valve train for at least two gas exchange valves ( 11 , 12 ) per cylinder of an internal combustion engine, which are actuated via at least one camshaft ( 15 , 16 ) and via valve actuation elements, a valve ( 12 ) via a cam ( 52 ) against the force of a valve closing spring ( 56 ) is actuated, characterized in that the at least one other valve ( 11 ) is positively controlled via at least one opening cam ( 18 ) and egg NEN cam ( 20 ) is actuated. 2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei die Gaswechselventile (11, 12) zumin­ dest ein Einlaßventil (11) und ein Auslaßventil (12) sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das mindestens eine Einlaßventil (11) zwangsgesteu­ ert ist.2. Valve train according to claim 1, wherein the gas exchange valves ( 11 , 12 ) at least one inlet valve ( 11 ) and one outlet valve ( 12 ), characterized in that the at least one inlet valve ( 11 ) is positively controlled. 3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerzeit der Einlaßventile (11) und/oder deren Phasenlage zur an­ treibenden Kurbelwelle variabel sind.3. Valve train according to claim 1 or 2, characterized in that the valve timing of the inlet valves ( 11 ) and / or their phase position to the driving crankshaft are variable.
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