DE4229186C2 - Ventilsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ventilsteuerungen für Brennkraftmaschinen sind in den unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Weiterhin ist es auch bekannt, einlaß- und/oder auslaßseitig an Arbeitsräumen oder -zylindern einer Brennkraftmaschine mehrere, eine Ventilgruppe bildende Ventile vorzusehen, wobei die Ventile einer solchen Ventilgruppe jeweils gleichzeitig und gleich­ sinnig betätigt werden, um insbesondere für höhere Leistungen des Motors optimale Strömungsverhältnisse und eine optimale Verbrennung des Kraftstoffes sicherzustellen. Bekannt ist hierbei speziell auch (EP-OS 263 794), den für die Ventile einer Ventilgruppe gemeinsamen Steuernocken so auszubilden, daß dessen Nockenfläche eine in Achsrichtung der Nockenwelle sich ändernde Nockenhöhe besitzt. Zum Umschalten der Brennkraftmaschine zwischen verschiedenen Betriebsarten mit unterschiedlichem, für sämtliche Ventile der Ventilgruppe jeweils gleichem Ventilhub ist der Steuernocken axial zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar.

Bekannt ist weiterhin eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine (DE-AS 20 37 705), bei der die Ventile jeweils über einen Schlepphebel durch eine Nockenfläche eines auf einer umlaufenden Nockenwelle vorgesehenen Steuernockens betätigbar sind. Jeder Steuernocken besitzt zwei axial zueinander versetzte, jeweils eine Nockenfläche mit unterschiedlicher Umfangskontur bildende Bereiche, die über einen dazwischenliegenden Übergangsbereich ineinander übergehen. Durch axiales Verschieben der Nockenwelle ist die Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart mit unterschiedlichen Öffnungs- bzw. Schließzeiten umschaltbar, um sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Drehzahlen eine optimale Verbrennung und eine Verringerung des Abgasausstoßes zu erreichen. In beiden Betriebsarten sind sämtliche durch die Nockenwelle angesteuerten Ventile wirksam. Lediglich die Öffnungs- und Schließzeiten dieser Ventile werden beim Umschalten geändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilsteuerung aufzu­ zeigen, die sowohl bei niedrigen Leistungen bzw. Drehzahlen, als auch bei hohen Leistungen bzw. Drehzahlen einer Brenn­ kraftmaschine optimale Verhältnisse sicherstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Ventilsteuerung ent­ sprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß eine Brennkraftmaschine bei einfacher und betriebssicherer Konstruktion auch während des Betriebes zwischen einem ersten Betriebszustand für höhere Leistung, bei dem sämtliche Ventile der Gruppe von Ventilen wirksam sind, und einem zweiten Betriebszustand für reduzierte Leistung umschaltbar ist, in welchem nur ein Teil der Ventile der Ventilgruppe wirksam ist. Bei einer bevorzug­ ten Ausführungsform weist die Ventilgruppe zwei Ventile auf, so daß Brennkraftmaschinen dann von einem Doppelventiler auf einen Einventiler umschaltbar sind.

Gleichartige Ventile im Sinne der Erfindung sind die Ventile einer Ventilgruppe, die entweder als Einlaßventil oder als Auslaßventil vorgesehen sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine Ventilsteuerung gemäß der Erfindung, in einer ersten Stellung des Steuernockens;

Fig. 2 eine Darstellung wie Fig. 1, jedoch in einer zweiten Stellung des Steuernockens;

Fig. 3 die Nockenwelle sowie den auf dieser vorgesehenen Steuernocken in perspektivischer Darstellung.

In den Figuren sind 1 und 2 zwei gleichartige Ventile, beispielsweise zwei Auslaßventile oder zwei Einlaßventile eines Arbeitszylinders einer ansonsten nicht dargestellten Brennkraftmaschine.

Die beiden Ventile 1 und 2 sind jeweils durch eine gesonder­ te, nicht dargestellte Ventilfeder in ihre geschlossene Stellung vorgespannt und wirken mit einem gemeinsamen, auf einer umlaufenden Nockenwelle 3 vorgesehenen Steuernocken 4 zusammen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform über jeweils einen eigenen Schlepphebel 5 und 6, von denen der Schlepphebel 5 dem Ventil 1 und der Schlepphebel 6 dem Ventil 2 zugeordnet ist.

Der Steuernocken 4 ist so ausgebildet, daß während des Betriebes der Brennkraftmaschine durch axiales Verschieben dieses Steuernockens die Brennkraftmaschine von einem Einventiler, d. h. von einer Brennkraftmaschine, bei der die Einlaßventile oder Auslaßventile jeweils nur von dem Ventil 1 gebildet sind, auf einen Zweiventiler umgeschaltet werden kann, bei dem die Einlaßventile und/oder Auslaßventile jeweils von den beiden Ventilen 1 und 2 gebildet sind. Die Betriebsart als Zweiventiler ist in der Fig. 1 und die Betriebsart als Einventiler in der Fig. 2 dargestellt. Um diese Umschaltung der Betriebsart zu ermöglichen, besitzt der Steuernocken 4 bei der dargestellten Ausführungsform drei Bereiche, und zwar die Bereiche 4′, 4′′ und 4′′′, die in der vorstehenden Reihenfolge in Achsrichtung der Nockenwelle 3 aneinander anschließen.

Im Bereich 4′ bildet der Steuernocken 4 an seiner mit den Schlepphebeln 5 und 6 zusammenwirkenden Umfangsfläche die das Öffnen der Ventile 1 und 2 bewirkende Nockenfläche 7 mit zunehmendem und wieder abnehmendem radialem Abstand von der Achse der Nockenwelle 3 sowie einen Flächenbereich 8, der im wesentlichen kreisförmig um die Achse der Nockenwelle 3 verläuft, geringsten radialen Abstand von dieser Achse aufweist und dem geschlossenen Zustand der Ventile 1 und 2 entspricht.

Im Bereich 4′′′ besitzt der Steuernocken 4 eine kreiszylin­ derförmige Umfangsfläche 9, deren Radius gleich dem Radius des Flächenbereiches 8 ist und die somit dem geschlossenen Ventilzustand entspricht.

In dem zwischen den Bereichen 4′ und 4′′′ liegenden Bereich 4′′ ist die Umfangsfläche des Steuernockens 4 teilkegelartig derart ausgebildet, daß sich ein kontinuierlicher Übergang vom Bereich 4′ zum Bereich 4′′ und vom Bereich 4′′ zum Bereich 4′′′ ergibt, und zwar mit dem teilkegelartigen Flächenbereich 10, der sich an die Nockenfläche 7 anschließt.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Steuernocken 4 relativ zur Nockenwelle 3 axial verschiebbar, und zwar zwischen einer ersten, dem Doppelventil entsprechenden Stellung (Fig. 1), in der beide Schlepphebel 5 und 6 mit dem Bereich 4′ zusammenwirken, und der dem Einventiler entspre­ chenden Stellung der Fig. 2, in der nur der Schlepphebel 5 und damit das Ventil 1 mit dem Bereich 4′ zusammenwirkt, während der Schlepphebel 6 gegen den Bereich 4′′′ des Steuernockens 4 anliegt.

Die axiale Breite des Bereiches 4′ entspricht somit dem Abstand der Schlepphebel 5 und 6. Die axiale Breite des Abschnittes 4′′ ist kleiner als der Mittelabstand der Schlepphebel 5 und 6 bzw. der Achsabstand der Ventile 1 und 2.

Die Form der Nockenfläche 7 kann dem jeweiligen Anwendungs­ fall entsprechend optimal gewählt sein. In Abhängigkeit von dieser Form ergibt sich dann auch die Form für den Flächenbereich 10.

Die Arbeitsweise der Ventilsteuerung läßt sich, wie folgt, beschreiben:

Befindet sich der Steuernocken 4 in der in der Fig. 1 wiedergegebenen Stellung, so wirken beide Ventile 1 und 2 über ihre Schlepphebel 5 und 6 mit den Bereich 4′ zusammen, d. h. die Ventile werden gleichsinnig durch den Steuernocken 4 betätigt und öffnen mit gleichem Ventilhub.

Beim axialen Verschieben des Steuernockens 4 in Richtung des Pfeiles A, d. h. bei der für die Fig. 1 gewählten Darstellung nach links, gleitet der Schlepphebel 6 zunächst über den Bereich 4′′ des Steuernockens 4 bzw. über die dortige Umfangsfläche und liegt schließlich gegen den Bereich 4′′′ bzw. gegen die dortige Umfangsfläche 9 an, deren radialer Abstand von der Achse der Nockenwelle 3 so gewählt ist, daß auf den Schlepphebel 6 keine Öffnungsbewegung ausgeübt wird, das Ventil 2 also in der geschlossenen Stellung verbleibt und die Brennkraftmaschine als Einventiler arbeitet.

Durch die Ausbildung des Bereiches 4′′ und insbesondere durch den dortigen Flächenbereich 10 läßt sich dieser Zustand kontinuierlich, d. h. ohne abrupte Sprünge auch bei laufender Brennkraftmaschine erreichen. Das axiale Verschieben des Steuernockens 4 kann auf die unterschiedlichste Art und Weise realisiert werden, beispielsweise dadurch, daß auf den Steuernocken 4 über ein mit der Nockenwelle 3 umlaufendes Stellglied eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise eine pneumatische Betätigungseinrichtung einwirkt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Steuernocken 4 fest auf der Nockenwelle 3 vorzusehen und diese dann axial verschiebbar anzuordnen, und zwar mit dem für das vorbeschriebene Umschal­ ten der Betriebsart notwendigen Bewegungshub.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Ventile 1 und 2 mit ihren Achsen in einer Ebene angeordnet, in der entweder auch die Achse der Nockenwelle 3 liegt oder die parallel zu der Achse dieser Nockenwelle verläuft. Weiterhin liegen die Ventile 1 und 2 mit ihren Achsen, auf denen auch das Ver­ schieben der Ventile beim Öffnen und Schließen erfolgt, senkrecht zur Achse der Nockenwelle 3.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke ver­ lassen wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugsziffern

1, 2 Ventil
3 Nockenwelle
4 Steuernocken
4′, 4′′, 4′′′ Bereich
5, 6 Schlepphebel
7 Nockenfläche
8, 9, 10 Flächenbereich

Claims (5)

1. Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei gleichartigen, eine Ventilgruppe an einem Arbeitsraum einer Brennkraftmaschine bildenden Ventilen (1, 2), die durch eine Nockenfläche (7) eines auf einer umlaufenden Nockenwelle (3) vorgesehenen Steuernockens (4) zum Öffnen jeweils gegen die Wirkung wenigstens einer Rückstellfeder betätigbar sind, wobei der für die Ventile (1, 2) der Ventilgruppe gemeinsame Steuernocken (4) einen die Nockenfläche (7) aufweisenden wirksamen Bereich (4′) besitzt und zum Umschalten der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sämtliche Ventile (1, 2) der Ventilgruppe wirksam sind und mit dem wirksamen Bereich (4′) zusammenwirken, und einer zweiten Betriebsart der Steuernocken (4) axial zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuernocken (4) einen zum wirksamen Bereich (4′) axial versetzten unwirksamen Bereich (4′′′) aufweist, der die Nockenfläche (7) nicht besitzt und dessen Umfangskontur dem geschlossenen Zustand wenigstens eines der Ventile (1, 2) entspricht, daß zwischen dem wirksamen Bereich (4′) und dem unwirksamen Bereich (4′′′) ein Übergangsbereich (4′′) gebildet ist, an welchem die Umfangsfläche des Steuernockens (4) kontinuierlich aus dem wirksamen Bereich (4′) in den unwirksamen Bereich (4′′′) übergeht, und daß in der zweiten Betriebsart nur eine reduzierte Anzahl von Ventilen (1) der Ventilgruppe wirksam ist, während der restliche Teil (2) der Ventilgruppe mit dem unwirksamen Bereich (4′′′) des Steuernockens (4) zusammenwirkt.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schlepphebel (5, 6), die mit dem Steuernocken (4) zusammenwirken bzw. gegen diesen anliegen und die Ventile (1, 2) betätigen.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (1, 2) jeder Ventilgruppe in der ersten Stellung des Steuernockens (4) gleichsinnig und mit gleichem Hub betätigt werden.

4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (1, 2) der Ventilgruppe und/oder die zugehörigen Schlepphebel (5, 6) in Achsrichtung der Nockenwelle (3) einen Abstand voneinander aufweisen und daß die axiale Breite des wirksamen Bereichs (4′) wenigstens gleich diesem Abstand und die axiale Breite des Übergangsbereichs (4′′) kleiner, höchstens aber gleich diesem Abstand ist.

5. Ventilsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilgruppe (1, 2) aus Einlaßventilen oder Auslaßventilen des gemeinsamen Arbeitszylinders gebildet wird.