DE4300684A1

DE4300684A1 - Ventiltrieb zur variablen Steuerung von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4300684A1
Application number: DE19934300684
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Kreuter; Joachim Dr In Reinicke-Murmann
Original assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Current assignee: Meta Motoren und Energie Technik GmbH
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: DE4300684C2

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Steuerung der Ventile von Brenn kraftmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur drossel freien Laststeuerung von Ottomotoren, wobei die Gemischzumessung durch Steuerung von Hubhöhe und Öffnungsdauer der Einlaßventile realisiert wird.

In der Offenlegungsschrift DE-OS 35 19 319 wird eine solche Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine beschrieben. Der zur Führung des Schwinghebels dienende Anlenkhebel ist dort in einfacher Weise drehbar mit der festen Um gebung verbunden.

Die DE-OS 35 31 000 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur mechanischen variablen Betätigung von Ventilen für Brennkraftmaschinen mit Hilfe von zwei Wellen. Dort wird die Führung des Schwinghebels durch einen drehbar in einem ortsfesten Auflager gelagerten Führungshebel realisiert.

Die der hier beschriebenen Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen me chanischen Ventiltrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur variablen Einstel lung von Hub und Öffnungsdauer von Ventilen unter Verwendung von zwei Nockenwellen so zu gestalten, daß sich günstige Bedingungen für die kinematischen Abgriffsverhältnisse zwischen den Abgriffsgliedern und den Nockenwellen ergeben, insbesondere bei Verwen dung von Rollenabgriffen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die grundsätzliche Gestaltung der Vorrichtung ergibt sich aus Fig. 1. Die Vorrichtung besteht aus zwei mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nockenwellen (1, 2), deren Kurvenscheiben jeweils auf geeignet geformte Abgriffskörper (7, 8) wirken, welche mit einem Schwinghebel (3) verbunden sind, wobei eine der beiden Wellen die Öffnetfunktion und die jeweils andere Welle die Schließtfunktion bestimmt. Der Schwinghebel (3) überträgt seine Bewegung am Punkt (P3) auf ein in Schließrichtung feder belastetes Hubventil (10) konventioneller Bauweise. Kennzeichnendes Merkmal der hier be schriebenen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ist, daß die Führung des Schwinghebels (3) durch einen Anlenkhebel (5) erfolgt, welcher auf einer auf der Welle (4) angeordneten und mit dieser umlaufenden Exzenterscheibe (9) drehbar gelagert ist. Durch diese Art der Lage rung des Anlenkhebels (5) wird dem Schwinghebel (3) bei einer Drehbewegung der Welle (4) eine Bewegung aufgeprägt, welche zu zyklischen Roll- bzw. Gleitbewegungen der Ab griffskörper (7, 8) auf den Nockenscheiben der Nockenwellen (1, 2) führt. Diese überlagern sich der durch die Drehung der Nockenwellen (1, 2) verursachten Abtastbewegung der Ab griffskörper gegen die Nockenscheiben. Diese Bewegungsüberlagerung kann durch geeig nete Wahl des Exzenterradius (R1) und der Winkellage der Exzenterscheibe sowie der Drehzahl der Welle (4) genutzt werden, um die Abgriffsbedingungen zwischen den Ab griffskörpern (7, 8) und den jeweiligen Nockenwellen (1, 2) günstig zu beeinflussen. Bei spielsweise ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die für die Abtastung der Nockenflanken durch die Abgriffskörper erforderliche Zeitdauer zu verkürzen, um ein schnelleres Öffnen bzw. Schließen des Ventils zu erreichen. Umgekehrt ist auch eine Ver längerung dieser Zeitdauer realisierbar, beispielsweise um die dynamischen Belastungen während der Bewegung des Ventils zu verringern. Ebenso erlaubt es die erfindungsgemäße Vorrichtung, die am Punkt (P3) auftretende Querbewegung des Schwinghebels zur Ventil achse gezielt zu beeinflussen, um Reibung und Verschleiß zu verringern.

Entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 2 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Welle (4) mit der gleichen Drehzahl rotiert wie die Nockenwellen (1, 2).

Entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 kann jede der beiden Nockenwellen ent weder die Schließt- oder die Öffnetfunktion des Ventils bestimmen. Zur Erzielung einer drosselfreien Laststeuerung eignet sich der beschriebene Ventiltrieb bekannterweise insbe sondere dann, wenn die Schließzeiten des Einlaßventils variabel einstellbar sind. Hierzu muß diejenige Nockenwelle, welche die Schließtfunktion des Ventils bestimmt, durch eine geeig nete Vorrichtung gegenüber der Kurbelwelle verdrehbar sein.

Eine besonders platzsparende und daher vorteilhafte Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 3 eine der beiden Nok kenwellen (1, 2) gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) trägt und damit auch die Funktion der Welle (4) übernimmt.

Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 kann eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die Nockenwelle (2), die Schließtfunktion des Ventils be stimmen und gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) tragen, wie in Fig. 2 dargestellt. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Weise ausgeführt, so führt die Veränderung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung der Nockenwelle (2) relativ zur Kurbelwelle auch zu einer entsprechenden Verdrehung der Exzenterscheibe (9). Hierdurch verändert sich die Phasenlage der aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Anlenkhebellagerung resultie renden Bewegung des Schwinghebels (3) relativ zur Öffnungsfunktion, welche in diesem Falle von der Nockenwelle (1) bestimmt wird. Damit wird erreicht, daß der Einfluß der ex zentrischen Zusatzbewegung auf die Öffnungsfunktion des Ventils von der eingestellten Steuerzeit abhängt.

Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 3 und 5 kann auch eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die Nockenwelle (2), die Öffnetfunktion des Ventils bestimmen und gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) tragen. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Weise ausgeführt, so bewirkt in diesem Falle die Veränderung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung der Nockenwelle (1) relativ zur Kurbelwelle keine Verdrehung der Exzenterscheibe (9). Hierdurch verändert sich die Phasenlage der aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Anlenkhebellagerung resultierenden Bewegung des Schwinghebels (3) relativ zur Schließtfunktion, welche in diesem Falle von der Nockenwelle (1) bestimmt wird. Damit kann die Schließtfunktion in Abhängigkeit von der eingestellten Steuerzeit durch die zusätzliche Exzenterbewegung modifiziert werden.

Bei Verwendung von Nockenrollen für die Abgriffskörper (7, 8) kann die Verbindung des Anlenkhebels (5) mit dem Schwinghebel (3) vorteilhaft in Funktionseinheit mit der Rollenla gerung ausgeführt werden, wie in Fig. 2 gezeigt.

Claims

1. Vorrichtung zur variablen Steuerung der Ventile von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur drosselfreien Laststeuerung von Ottomotoren über die Einlaßhubfunktionen eines oder mehrerer Einlaßventile pro Zylinder, bestehend aus zwei Nockenwellen (1, 2), welche über Abgriffskörper (7, 8) und einen Schwinghebel (3) auf das oder die in Schließrichtung feder belasteten Ventile (10) wirken, wobei eine der beiden Wellen die Öffnetfunktion und die je weils andere Welle die Schließtfunktion bestimmt, so daß durch eine relative Verdrehung der Nockenwellen (1, 2) gegeneinander und/oder gegenüber der Kurbelwelle der Hub und die Steuerzeiten des oder der Ventile in weiten Bereichen verändert werden kann, dadurch ge kennzeichnet, daß die Führung des Schwinghebels (3) durch einen Anlenkhebel (5) erfolgt, welcher auf einer auf der Welle (4) angeordneten und mit dieser umlaufenden Exzenter scheibe (9) drehbar gelagert ist.

2. Vorrichtung gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) mit derselben Drehzahl wie die Nockenwellen (1, 2) rotiert.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (9) auf einer der beiden Nockenwellen angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemaß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Nockenwelle, auf welcher sich die Exzenterschei be (9) befindet, die Schließtfunktion des Ventils bestimmt, so daß sich bei einer Verände rung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung dieser Nockenwelle relativ zur Kurbel welle auch eine entsprechende Verdrehung der Exzenterscheibe (9) ergibt.

5. Vorrichtung gemaß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Nockenwelle, auf welcher sich die Exzenterschei be (9) befindet, die Öffnetfunktion des Ventils bestimmt, so daß sich bei einer Veränderung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung der jeweils anderen Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle keine Verdrehung der Exzenterscheibe (9) ergibt.