DE4308582C2 - Ventilsteuerung zur Erhöhung der Ansaugtemperatur beim Kaltstart von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2.

Mit sinkender Außentemperatur treten bei Diesel- und Ottomotoren zunehmend Schwierigkeiten beim Kaltstart auf. Beim Dieselmotor steigen die Geräuschentwicklung und die Schadstoffemission, bis beim Unterschreiten einer bestimmten, bauartbedingten Temperatur überhaupt keine Selbstzündung mehr stattfindet. Beim Ottomotor muß das Gemisch angefettet werden, was ebenfalls zu erhöhter Schadstoffemission führt.

Es ist daher wünschenswert, beim Kaltstart die Ansaugluft, bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch während des Einströmens in den Zylinder zu erwärmen.

Nach dem DE-PS 4 85 991 ist dies mit einer Ventilsteuerung möglich, die das Einlaßventil beim Kaltstart während annähernd des gesamten Ansaughubes des Kolbens geschlossen hält und nur im Bereich des unteren Totpunktes kurz öffnet. Bei dem derart gesteuerten Ansaugvorgang kommt die Erwärmung dadurch zustande, daß während des Ansaughubes zunächst ein Vakuum im Zylinder erzeugt wird, daß die einströmende Luft eine isotherme Druckabsenkung durch Drosselung im Einlaßventilquerschnitt erfährt und daß sie schließlich im Zylinder bis auf den Außendruck verdichtet wird, der sich mit Beendigung des Einströmvorganges einstellt. Im Grenzfall eines vollständigen Vakuums im Zylinder ergibt sich nach den Gesetzen der Thermodynamik eine Temperaturerhöhung um den Faktor =c_ρ/c_ν, der für Luft bei 1,4 liegt.

Die Nachteile der bekannten Ventilsteuerung ergeben sich daraus, daß für Kaltstart und für Normalbetrieb zwei verschiedene Nocken vorgesehen sind. Diese befinden sich nebeneinander auf einer gemeinsamen Nockenwelle, die beim Übergang von der Kaltstartstellung zur Normalbetriebsstellung axial verschoben wird. Neben dem Nachteil der Herstellung zweier verschiedener Nocken besteht ein weiterer in dem durch die beiden Nocken und den axialen Verschiebeweg bedingten Bauraumbedarf und ein dritter in den Eingriffsschwierigkeiten beim Übergang von der Kaltstartstellung in die Normalbetriebsstellung.

Die genannten Nachteile werden noch wesentlich schwerwiegender, wenn ein dritter Nocken vorgesehen wird, der für den unteren Drehzahlbereich des Motors besonders geeignet ist.

Die der hier beschriebenen Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Ventilsteuerung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 zur Erhöhung der Ansaugtemperatur beim Kaltstart von Verbrennungsmotoren zu schaffen, die zusätzlich eine in Hub und Öffnungsdauer für den unteren Drehzahlbereich geeignete, verstellbare Betätigung des Ventils ermöglicht und die nur einen Nocken auf einer axial nicht zu verschiebenden Nockenwelle aufweist, so daß sich ein geringer Bauraum ergibt und Eingriffsschwierigkeiten vermieden werden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. im Kennzeichen des Anspruchs 2 gelöst.

Es können Getriebe, wie beispielsweise aus der DE 38 33 540 A1 bekannt, verwendet werden. Mit diesen ist es möglich, ein Ventil bei Nenndrehzahl des Motors mit verhältnismäßig großem Hub und über einen großen Winkelbereich der Kurbelwelle zu öffnen und im unteren Drehzahlbereich einen kleineren Ventilhub bei kleinerem Öffnungswinkel anzuwenden. Es ist jedoch bei den Getrieben nach der DE 38 33 540 A1 praktisch nicht möglich, die Phasenlage der Ventilöffnung so zu verstellen, daß eine Ventilöffnung ausschließlich im Bereich des unteren Kolbentotpunktes zustande kommt. Dazu bedarf es der im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. im Kennzeichen des Anspruchs 2 beschriebenen direkten Betätigung des Antriebsgliedes durch den Nocken.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Ventilhubkurve 1 für das Auslaßventil eines Verbrennungsmotors, sie wird im folgenden nicht mehr betrachtet, und die Ventilhubkurve 2 für das Einlaßventil bei Nenndrehzahl. Die Ventilhubkurve 3 ist für den unte­ ren Drehzahlbereich geeignet und gegenüber der Ventilhubkurve 2 um ca. 6° Kurbeldrehung phasenverschoben. Die Ventilhubkurven 2 und 3 sind mit einem Getriebe nach der DE 38 33 540 A1 realisierbar. Zusätzlich ist nun beim Kaltstart eine Ventilöffnung ausschließlich im Bereich des unte­ ren Kolbentotpunktes UT, etwa nach der Ventilhubkurve 4 notwendig.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform des Getriebes nach der DE 38 33 540 A1, bestehend aus dem Nocken 5, dem Zwischenglied 6, der Stützrolle 7, dem Abtriebsglied 8 und dem Ventilschaft 9. Die Stützrolle 7 ist in dem nicht weiter dargestellten Gehäuse horizontal verstellbar angeordnet und kann beispielsweise in die Positionen A, B und C gebracht werden. Dar­ gestellt ist die Stützrolle 7 in der Position A, die die Ventilhubkurve 2 in Fig. 1 ergibt. Das Abtriebsglied 8 ragt mit dem Teil 10 in den Nocken­ kopfkreis 11, jedoch kommt es zu keiner Berührung mit dem Nocken, da das Abtriebsglied dem Nocken ausweicht.

Fig. 3 zeigt die Stützrolle 7 in der Position B, mit der die Ventilhubkurve 3 in Fig. 1 realisiert wird. Das Ventil ist geschlossen und der Teil 10 des Abtriebsgliedes 8 ragt in den Nockenkopfkreis 11 hinein.

Fig. 4 zeigt die Stützrolle 7 ebenfalls in Position B, jedoch das Getriebe in einer Nocken- bzw. Kurbelstellung, die dem Punkt 12 auf der Kurve 3 in Fig. 1 entspricht. Infolge des Ventilhubes am Punkt 12 weicht das Abtriebsglied 8 dem Nocken 5 aus.

Fig. 5 zeigt die Stützrolle 7 nochmals in der Position B, jedoch ist das Ventil wieder geschlossen und das Abtriebsglied 8 ragt wieder in den Nocken­ kopfkreis 11 hinein.

Fig. 6 zeigt die Stützrolle 7 in der Position C, die es dem Zwischenglied 6 er­ möglicht, sich kräftefrei aus dem Nockenkopfkreis 11 zurückzuziehen. Eine Ventilöffnung über die kinematische Kette Nocken 5 - Zwischenglied 6 - Abtriebsglied 8 ist nicht mehr möglich. Das Abtriebsglied wird daher dem Nocken nicht mehr ausweichen.

Fig. 7 zeigt schließlich, wie der Nocken 5 mit dem Teil 10 des Abtriebsgliedes 8 in Eingriff kommt, so daß die Ventilhubkurve 4 in Fig. 1 erzeugt wird. Die Getriebestellung entspricht dem Punkt 13 auf der Ventilhubkurve 4. Der Teil 10 des Abtriebsgliedes 8 ist als Gegenlaufbahn des Nockens 5 ausge­ bildet, also beispielsweise einsatzgehärtet und mit einem bestimmten Radi­ us feinstbearbeitet.

Die Erfindung kann mit den verschiedensten Getrieben realisiert werden, mit deren vollständiger kinematischer Kette eine Verstellung des Ventilhubes bis auf den Wert Null möglich ist.

Beispielsweise kann das Zwischenglied statt durch ein Schubgelenk auch durch ein Drehgelenk mit dem Abtriebsglied verbunden sein. Ferner kann das Abtriebsglied statt durch ein Drehgelenk auch durch ein Schubgelenk mit dem Gehäuse verbun­ den sein. Auch kann das vom Nocken zunächst angetriebene Zwischenglied im Ge­ häuse durch ein Drehgelenk oder ein Schubgelenk geführt sein.

Schließlich können Getriebe verwendet werden, bei welchen zur Verstellung des Ventilhubes die Lage der Nockendrehmitte im Gehäuse verstellt wird.

Claims (2)

1. Ventilsteuerung zur Erhöhung der Ansaugtemperatur beim Kaltstart von Verbrennungsmotoren durch bis zur vollständigen Absperrung gesteigerte Drosselung der Luft- oder Gemischeinlaßöffnungen während des ersten Teils des Saughubes und durch darauffolgende erhöhte Luft- oder Gemischeinströmung infolge Verminderung der Drosselung während des weiteren Saughubes, mit einem Getriebe, bei dem ein Ventil (9) durch einen Nocken (5) über ein Abtriebsglied (8) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nocken (5) und dem Abtriebsglied (8) mindestens ein Zwischenglied (6) angeordnet ist und die Bewegung des mindestens einen Zwischengliedes bezüglich des Abtriebsgliedes (8) durch die Lageänderung einer gehäusefesten, gelenkigen Abstützung (7) des Zwischengliedes (6) veränderbar ist, so daß das Ventil (9) im Hub und in der Öffnungsdauer verstellbar betätigt werden kann, wobei beim Kaltstart des Verbrennungsmotors die Lage der gehäusefesten, gelenkigen Abstützung des mindestens einen Zwischengliedes (6) so eingestellt ist, daß das Zwischenglied (6) der Bewegung des Nockens (5) ausweichen kann, ohne diese Bewegung auf das Abtriebsglied (8) zu übertragen und daß das Abtriebsglied (8) dann mit einem Teil (10), das als Gegenlaufbahn des Nockens (5) ausgebildet ist, auch außerhalb der Grundkreisphase des Nockens (5) in dessen Kopfkreis (11) hineinragt und vom Nocken (5) direkt betätigt wird.

2. Ventilsteuerung zur Erhöhung der Ansaugtemperatur beim Kaltstart von Verbrennungsmotoren durch bis zur vollständigen Absperrung gesteigerte Drosselung der Luft- oder Gemischeinlaßöffnungen während des ersten Teils des Saughubes und durch darauffolgende erhöhte Luft- oder Gemischeinströmung infolge Verminderung der Drosselung während des weiteren Saughubes, mit einem Getriebe, bei dem ein Ventil (9) durch einen Nocken (5) über ein Abtriebsglied (8) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nocken (5) und dem Abtriebsglied (8) mindestens ein Zwischenglied (6) angeordnet ist und die Bewegung des mindestens einen Zwischengliedes bezüglich des Abtriebsgliedes (8) durch Lageänderung einer gehäusefesten, gelenkigen Abstützung (7) des Zwischengliedes (6) veränderbar ist, so daß das Ventil (9) im Hub und in der Öffnungsdauer verstellbar betätigt werden kann, wobei beim Kaltstart des Verbrennungsmotors die Lage der Nockenwelle so verändert wird, daß das Abtriebsglied (8) dann mit einem Teil (10), das als Gegenlaufbahn des Nockens (5) ausgebildet ist, auch außerhalb der Grundkreisphase des Nockens (5) in dessen Kopfkreis (11) hineinragt und vom Nocken (5) direkt betätigt wird.