DE4330913A1 - Valve gear for internal combustion engines - Google Patents

Valve gear for internal combustion engines

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DE4330913A1 DE19934330913 DE4330913A DE4330913A1 DE 4330913 A1 DE4330913 A1 DE 4330913A1 DE 19934330913 DE19934330913 DE 19934330913 DE 4330913 A DE4330913 A DE 4330913A DE 4330913 A1 DE4330913 A1 DE 4330913A1
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Hans-Juergen Schacht
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Abstract

A valve gear for controlling the inlet and exhaust timings of inlet and exhaust valves of an internal combustion engine, especially a diesel engine, is described, a control device being used which comprises an eccentric, by means of which different opening times of the valves can be controlled by way of a rocker lever kinematics and in addition the eccentrics can be rotated by 360 DEG by way of a shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb zum Steuern der Ein- und Auslaßsteuerzeiten von Gaswechsel­ ventilen und der Kraftstoffansaugsteuerung einer Brenn­ kraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors mit einem auf einer Schwenkachse gelagerten Schlepphebel, dessen einer Hebelarm auf ein Ventil einwirkt und dessen anderer Hebelarm mit einer Stoßstange verbunden ist, die endseitig mit einer Steuereinrichtung zur Änderung des Öffnungszeitpunktes verbunden ist und ein Betätigungselement mit einer Rolle aufweist, welche gegenüber einem Nocken einer Nockenwelle verstellbar ist.The invention relates to a valve train for Control gas intake and exhaust timing valves and the fuel intake control of a burner Engine, in particular a diesel engine a rocker arm mounted on a swivel axis, whose one lever arm acts on a valve and whose other lever arm is connected to a bumper is the end with a control device for Change of the opening time is connected and a Actuating element with a roller, which adjustable against a cam of a camshaft is.

Aus der DE-PS 4 08 310 ist eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der über einen Exzenter ein Ventilhebel zu einem Nocken einer Nocken­ welle verstellbar ist. Desweiteren ist aus der DE 41 33 735 C1 ein Ventiltrieb für ein Gaswechsel­ ventil einer Brennkraftmaschine bekannt, mit dem Gas­ wechselvorgänge während des Betriebes der Brennkraft­ maschine optimierbar sind, wozu ein Schlepphebel mit mindestens einem längenveränderlichen Hebelarm vorge­ sehen ist. Dieser Schlepphebel weist an einem Ende eine verschiebbare Rolle auf, welche über eine Einrichtung ihre Lage gegenüber einem Nocken einer Nockenwelle verändern kann.From DE-PS 4 08 310 is a valve control for Internal combustion engines known in the case of a  Eccentric a valve lever to a cam a cam shaft is adjustable. Furthermore, from the DE 41 33 735 C1 a valve train for a gas change valve of an internal combustion engine known with the gas change processes during the operation of the internal combustion engine machine can be optimized, which includes a rocker arm with featured at least one variable-length lever arm see is. This rocker arm has one at one end slidable roll, which over a facility their position in relation to a cam of a camshaft can change.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb und Einspritzantrieb konstruktiv einfacher und in kompakter Weise dahingehend auszubilden, daß zur Optimierung der Gaswechselvorgänge eine Anpassung eines Dieselmotors an verschiedene Lastzustände sowohl an einen schadstoff­ armen als auch an einen verbrauchsarmen Betrieb ermög­ licht wird.The object of the invention is a valve train and Injection drive is structurally simpler and more compact To train in such a way that to optimize the Gas change processes an adaptation of a diesel engine different load conditions both on a pollutant poor as well as a low-consumption operation light becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vor­ teilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.This object is inventively characterized by nenden features of claim 1 solved. More before partial claims include the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß über die aus einem Schlepphebel, einem Exzenter, einer Exzenterwelle und einer am Nocken einer Nockenwelle laufenden Rolle bestehende Stellein­ richtung, eine optimale Steuerung und Anpassung eines Dieselmotors an verschiedene Lastzustände in einfacher Weise ermöglicht wird.The main advantages achieved with the invention consist of the fact that a rocker arm, an eccentric, an eccentric shaft and one on the cam an existing camshaft roller direction, optimal control and adjustment of a Diesel engine to different load conditions in simple Way is made possible.

Es ist ein schadstoffarmer, als auch ein verbrauchs­ armer Betrieb der Brennkraftmaschine in einfacher Weise durchführbar, wobei eine Verstellung der Einlaß- und Auslaßsteuerzeiten als auch der Förderbeginn einer Kraftstoffpumpe entsprechend den Steuerzeiten für das Gaswechselventil über die Exzenter ermöglicht wird.It is a low pollutant, as well as a consumption poor operation of the internal combustion engine in a simple manner feasible, with an adjustment of the inlet and Outlet tax times as well as the start of funding  Fuel pump according to the timing for that Gas exchange valve is made possible via the eccentric.

Die Stelleinrichtung umfaßt drei auf Exzentern schwingende Schlepphebel, welche eine Verbindung zwischen der auf einem Nocken einer Nockenwelle laufen­ den Rolle und einer Exzenterwelle derart herstellen, daß durch ein Verdrehen dieser Welle eine veränderliche Position der Rolle auf dem Grundkreis der Nockenwelle erzielbar ist, was zu veränderlichen Ventilsteuerzeiten und Einspritzzeiten führt.The actuator comprises three on eccentrics swinging rocker arms, which connect between which run on a cam of a camshaft produce the roller and an eccentric shaft in such a way that by twisting this shaft a variable one Position of the roller on the base circle of the camshaft is achievable, resulting in variable valve timing and injection times leads.

Bei einem schadstoffarmen Motorbetrieb wird eine rela­ tiv späte Kraftstoffeinspritzung gefordert, während der verbrauchsarme Betrieb eine möglichst frühe Ein­ spritzung des Kraftstoffs erfordert. Diese Steuerung wird mittels des Kraftstoff-Exzenters erzielt.With a low-pollutant engine operation, a rela tiv late fuel injection required during the low-consumption operation as early as possible injection of fuel required. This control is achieved using the fuel eccentric.

Zur Steuerzeitenverstellung sowohl bei einem schad­ stoffarmen Betrieb (späte Einspritzung) als auch bei einem verbrauchsarmen Betrieb (frühe Einspritzung) wird ein mit der Stoßstange und mit der Rolle verbundener Schlepphebel verwendet. Durch die Verbindung mit der Exzenterwelle wird eine Schlepphebel-Kinematik erzielt, die um 360° verdrehbar ist. Dies gilt sowohl für den Exzenter des Kraftstoffpumpenantriebs als auch für die beiden Exzenter der Ein- und Auslaßventile.For timing adjustment both in the event of a damage low-fuel operation (late injection) as well low-consumption operation (early injection) one connected to the bumper and to the roller Rocker arm used. By connecting with the Eccentric shaft a rocker arm kinematics is achieved which can be rotated through 360 °. This applies to both Eccentric of the fuel pump drive as well two eccentrics of the intake and exhaust valves.

Die Hebel-Kinematik des Schlepphebels ist in vorteil­ hafter Weise so ausgelegt, daß in den extremen Einstel­ lungen der Exzenterwelle, wie früh und spät, der Abstand zwischen dem Kipphebel und der Rolle am Nocken möglichst groß ist. Der Abstand soll in den Mittellagen kleiner sein, d. h. der Abstand zwischen Kipphebel und Rolle am Nocken ist verkürzt. Die Hebel-Kinematik ist deshalb so ausgelegt, daß nur eine technisch unbedenkliche, sehr geringe Veränderung des Ventil­ spiels im Betrieb bewirkt wird.The rocker arm kinematics is advantageous designed so that in the extreme setting lungs of the eccentric shaft, like early and late, the Distance between the rocker arm and the roller on the cam is as large as possible. The distance should be in the middle layers be smaller, d. H. the distance between rocker arm and The roller on the cam is shortened. The lever kinematics is therefore designed so that only one technically  harmless, very little change in the valve game is effected in operation.

Eine optimale Ausrichtung und Abstimmung der drei ver­ schiedenen Exzenter für Kraftstoff sowie Ein- und Aus­ laßventil wird so vorgenommen, daß zwei wesentliche Betriebsbereiche entstehen können.Optimal alignment and coordination of the three ver various eccentrics for fuel and on and off Let valve is made so that two essential Operating areas can arise.

Bei einem schadstoffarmen Betrieb steht der Kraftstoff­ exzenter in der Extremlage spät. Um den späten Ein­ spritzpunkt kann ein relativ großer Verdrehbereich der Exzenterwelle genutzt werden, um das Ein- und Auslaß­ ventil in den Steuerzeiten zu verstellen.The fuel is at a pollutant-free operation eccentric in the extreme late. Around late one injection point can be a relatively large range of rotation Eccentric shaft can be used to the inlet and outlet valve to adjust in the timing.

Bei einem verbrauchsarmen Betrieb steht der Kraftstoff­ exzenter in der Extremlage früh. Um den frühen Ein­ spritzpunkt kann ebenfalls ein relativ großer Verdreh­ bereich der Exzenterwelle für die Verstellung der Ein- und Auslaßventile genutzt werden.The fuel is at a low-consumption operation eccentric in the extreme position early. To the early one injection point can also be a relatively large twist area of the eccentric shaft for adjusting the input and exhaust valves are used.

Diese beiden Betriebsbereiche können wahlweise zu jeder Zeit, auch während des Betriebes des Motors, einge­ stellt werden. Zweckmäßigerweise wird dazu ein positi­ onskontrollierbarer Servo-Motor benutzt.These two operating areas can be used for either Time, even while the engine is running be put. For this purpose, a positive is expediently on-controllable servo motor used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im nachfolgenden näher be­ schrieben.An embodiment of the invention is in the drawing voltage and will be described in more detail below wrote.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ventiltriebs mit Schlepphebel-Kinematik in den Positionen früh und spät sowie in den Mittellagen und Fig. 1 is a schematic representation of a valve train with rocker arm kinematics in the positions early and late and in the middle positions and

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des Ven­ tiltriebs mit Kraftstoff-Exzenter und den Ventil-Exzentern. Fig. 2 is a diagram of the Ven tiltriebs with fuel eccentric and the valve eccentric.

Der Ventiltrieb umfaßt im wesentlichen einen Kipphebel 1, der mit einem Hebelarm 2 auf ein Ventil V einwirkt und mit seinem anderen Hebelarm 3 mit einer Stoßstange 4 gelenkig verbunden ist. Diese ist mit einer Stellein­ richtung 5 in Wirkverbindung und umfaßt an einem Ende einen Schlepphebel 6, der mit einem Exzenter 7 ver­ bunden ist, der über eine Welle 9 antreibbar ist. Der Schlepphebel 6 weist am anderen Ende eine Rolle 8 auf, die an einem Nocken 10 einer Nockenwelle 11 anliegt. Sie kann über die Exzenterwelle 9 in ihrer Lage auf dem Nockengrundkreis 14 verstellt werden.The valve train essentially comprises a rocker arm 1 , which acts on a valve V with a lever arm 2 and is articulated with its other lever arm 3 with a bumper 4 . This is with a Stellein device 5 in operative connection and comprises at one end a rocker arm 6 , which is connected to an eccentric 7 , which is driven by a shaft 9 . The rocker arm 6 has a roller 8 at the other end, which abuts a cam 10 of a camshaft 11 . Its position on the cam base circle 14 can be adjusted via the eccentric shaft 9 .

Hierzu wird die Welle 9 mit dem Exzenter 7 um 360° ver­ dreht und der Schlepphebel 6 ist in die Position I, II, III und IV verstellbar. Die Lage der Stoßstange 4 ist entsprechend dieser Position mit gleichen Positions­ nummern gekennzeichnet.For this purpose, the shaft 9 with the eccentric 7 rotates 360 ° ver and the rocker arm 6 is adjustable in the positions I, II, III and IV. The position of the bumper 4 is marked according to this position with the same position numbers.

Wie aus den Zeichnungen näher zu erkennen ist, sind der Exzenter 7, der Schlepphebel 6 sowie die Stoßstange 4 in der Position I in durchgezogenen Linien dargestellt.As can be seen from the drawings, the eccentric 7 , the rocker arm 6 and the bumper 4 are shown in position I in solid lines.

Die Position II kennzeichnet bei der Drehrichtung links einen frühen Öffnungszeitpunkt und die Position IV kennzeichnet dagegen einen späten Öffnungszeitpunkt des Ventils V. Die beiden anderen Positionen I und III stellen Mittellagen dar.Position II indicates left-hand rotation an early opening time and position IV indicates a late opening of the Valve V. The other two positions I and III represent middle layers.

Die Anordnung der Nockenwelle 11 des Kipphebels 1 sowie des Schlepphebels 6 und des Exzenters 7 sowie der Exzenterwelle 9 und der Stoßstange 4 sind kinematisch in der Weise ausgelegt, daß die Exzenterwelle 9 zur Verstellung der Steuerzeiten ohne Nachstellen der Ventilspiele um 360° gedreht werden kann.The arrangement of the camshaft 11 of the rocker arm 1 and the rocker arm 6 and the eccentric 7 and the eccentric shaft 9 and the bumper 4 are designed kinematically in such a way that the eccentric shaft 9 can be rotated through 360 ° to adjust the timing without adjusting the valve clearances.

In den beiden Extremlagen der Exzenterwelle 9 wie in der frühen Position II und der späten Position IV wird eine maximal lange Verbindungslinie 12, was in einer gestrichelten Linie dargestellt ist, zwischen dem Kipp­ hebel 1 und der Rolle 8 gebildet.In the two extreme positions of the eccentric shaft 9 as in the early position II and the late position IV, a maximum long connecting line 12 , which is shown in a broken line, is formed between the rocker arm 1 and the roller 8 .

In den Mittel lagen, wie in den Positionen I und III der Exzenterwelle 9 zwischen der Position 11 (früh) und der Position IV (spät), ist die Verbindungslinie 13 zwischen Kipphebel 1 und Nockenwelle 11 geringer, weil der Schlepphebel 6 gegenüber der Stoßstange abgeknickt ist.In the middle, as in positions I and III of the eccentric shaft 9 between position 11 (early) and position IV (late), the connecting line 13 between rocker arm 1 and camshaft 11 is lower because the rocker arm 6 kinks relative to the bumper is.

Die Verkürzung der Verbindungslinie 13 zwischen dem Kipphebel 1 und der Rolle 8 in den Knicklagen (Position I und III) folgt optimal der Krümmung des Nockengrund­ kreises 14, so daß sich nur geringste Ventilspielver­ änderungen ergeben können, die im Betrieb zugelassen sind.The shortening of the connecting line 13 between the rocker arm 1 and the roller 8 in the buckling positions (positions I and III) optimally follows the curvature of the cam base circle 14 , so that only the smallest Ventilspielver changes can occur, which are permitted in operation.

Durch die 360° Verdrehmöglichkeit der Exzenterwelle 9 und somit der Exzenter 7 und 7a für die Ein- und Aus­ laßventile und einer möglichen Ausgangslage der Exzenterwelle 9 in der oberen Position I werden Steuer­ zeiten ermöglicht, mit denen ein schadstoffarmer Betrieb gefahren werden kann, während in der zweiten möglichen Ausgangslage der Exzenterwelle für die Ven­ tile (z. B. die untere Position III) solche Steuerzeiten entstehen, die den geringsten Kraftstoffverbrauch beim Betrieb der Brennkraftmaschine realisieren.Through the 360 ° rotation of the eccentric shaft 9 and thus the eccentric 7 and 7 a for the on and off lassventile and a possible starting position of the eccentric shaft 9 in the upper position I control times are made possible with which a low-pollutant operation can be carried out while In the second possible starting position of the eccentric shaft for the Ven tile (z. B. the lower position III) arise such timing that realize the lowest fuel consumption when operating the internal combustion engine.

Der Exzenter 7b für die Verstellung der Kraftstoffein­ spritzung ist so ausgerichtet, daß in der schadstoffarmen Stellung der Ventilsteuerzeiten die Einspritzung spät erfolgt, während in der gegenüber­ liegenden Stellung der Ventilsteuerzeiten für gering­ sten Kraftstoffverbrauch früh erfolgt.The eccentric 7 b for the adjustment of the fuel injection is aligned so that in the low-pollutant position of the valve timing the injection takes place late, while in the opposite position of the valve timing for low fuel consumption takes place early.

Durch Stellungen zwischen den beiden Ausgangs lagen Position II und IV wird eine Veränderung sowohl der Steuerzeiten als auch der Einspritzung bewirkt, die für einen Teillastbetrieb optimal sind.By positions between the two starting positions Positions II and IV will change both Control times as well as the injection causes for partial load operation are optimal.

Claims (8)

1. Ventiltrieb zum Steuern der Ein- und Auslaßsteuer­ zeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraft­ maschine, insbesondere eines Dieselmotors, mit einem auf einer Schwenkachse gelagerten Kipphebel, dessen einer Hebelarm auf ein Ventil einwirkt und dessen anderer Hebelarm mit einer Stoßstange ver­ bunden ist, die endseitig mit einer Stelleinrich­ tung zur Änderung des Öffnungszeitpunktes verbunden ist und an einem Ende einen Schlepphebel mit einer Rolle aufweist, welche gegenüber einem Nocken auf einer Nockenwelle verstellbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stelleinrichtung (5) einen mit einem Exzenter (7) verbundenen Schlepphebel (6) am anderen Ende aufweist, der mit einer um einen Winkel von 360° verstellbaren Welle (9) verbunden ist und ein früher und später Ventilöffnungszeit­ punkt (II und IV) sowie zwischen diesen Öffnungs­ zeitpunkten Mittellagen (I und II) einstellbar sind. 1. Valve train for controlling the intake and exhaust control times of gas exchange valves of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with a rocker arm mounted on a pivot axis, one lever arm acting on a valve and the other lever arm is connected to a bumper, the ends of which are connected with an actuating device for changing the opening time is connected and has at one end a rocker arm with a roller which is adjustable relative to a cam on a camshaft, characterized in that the actuating device ( 5 ) has a rocker arm connected to an eccentric ( 7 ) ( 6 ) at the other end, which is connected to a shaft ( 9 ) adjustable by an angle of 360 ° and an earlier and later valve opening time (II and IV) and between these opening times middle positions (I and II) are adjustable. 2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Welle (9) ein Exzenter (7) für das Einlaßventil, ein Exzenter (7a) für das Auslaß­ ventil und ein Exzenter (7b) für die Kraftstoffzu­ führung angeordnet ist.2. Valve train according to claim 1, characterized in that on the shaft ( 9 ) an eccentric ( 7 ) for the inlet valve, an eccentric ( 7 a) for the outlet valve and an eccentric ( 7 b) for the fuel supply is arranged management . 3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand (Verbindungslinie 12) zwischen dem Kipphebel (1) und der Rolle (8) bei dem frühen und späten Ventilöffnungszeitpunkt (II und IV) größer ist als der Abstand (Verbindungs­ linie 13) zwischen dem Kipphebel (1) und der Rolle (8) bei der oberen und unteren Mittellage (I und III).3. Valve train according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (connecting line 12 ) between the rocker arm ( 1 ) and the roller ( 8 ) at the early and late valve opening time (II and IV) is greater than the distance (connection line 13 ) between the rocker arm ( 1 ) and the roller ( 8 ) in the upper and lower middle position (I and III). 4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel (6) und die Stoßstange (4) im frühen und späten Öffnungszeitpunkt (II und IV) eine annähernd gestreckte Lage einnehmen.4. Valve train according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rocker arm ( 6 ) and the bumper ( 4 ) in the early and late opening times (II and IV) assume an approximately extended position. 5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstange (4) zum Schlepphebel (6) in der oberen und unteren Mittel­ lage (I und III) im Verbindungsbereich abgeknickt sind.5. Valve train according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bumper ( 4 ) to the rocker arm ( 6 ) in the upper and lower middle position (I and III) are kinked in the connection area. 6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (8) in den Mittellagen (I und III) der Exzenterwelle (9) der Krümmung des Nockengrundkreises (14) ohne Verände­ rung eines Ventilspiels folgt.6. Valve train according to one of claims 1 to 5, characterized in that the roller ( 8 ) in the central positions (I and III) of the eccentric shaft ( 9 ) follows the curvature of the cam base circle ( 14 ) without changing a valve clearance. 7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Einstellung des Schlepphebels (6) über die Exzenterwelle (9) in einer Mittellage (I) beispielsweise oben ein schad­ stoffarmer Betrieb und in der gegenüberliegenden Mittellage (III) ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit geringem Kraftstoffverbrauch durchführbar ist.7. Valve train according to one of claims 1 to 6, characterized in that when adjusting the rocker arm ( 6 ) via the eccentric shaft ( 9 ) in a central position (I), for example above, a low-pollutant operation and in the opposite central position (III) Operation of the internal combustion engine with low fuel consumption is feasible. 8. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftstoffein­ spritzung über einen Exzenter in der Weise in Abhängigkeit von der Ventilsteuerung erfolgt, daß in der schadstoffarmen (z. B. oben) Mittellage (I) des Exzenters (7) die Kraftstoffeinspritzung spät und in der unteren Mittellage (III) des Exzenters (7) der Kraftstoff früh einspritzbar ist.8. Valve train according to one of claims 1 to 7, characterized in that a fuel injection takes place via an eccentric in such a manner depending on the valve control that in the low-pollutant (z. B. above) central position (I) of the eccentric ( 7 ) the fuel injection is late and in the lower middle position (III) of the eccentric ( 7 ) the fuel can be injected early.
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