DE4331977A1 - Variable Ventilsteuerung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuerung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Dank variabler Ventilsteuerungen sind nicht nur HC-Rohemissionen günstig
beeinflussbar, sondern auch NOx-Emissionen reduzierbar. Außerdem können sie den
Kraftstoffverbrauch, den stabilen Leerlauf, das Drehmoment und die Leistung einer
Brennkraftmaschine verbessern. Hierzu werden Ventilüberschneidungen - Ein- und
Auslaßventile - verändert, dergestalt, daß bei niedrigen Drehzahlen eine relativ geringe
und bei höheren Drehzahlen eine relativ große Überschneidung erfolgt.
Bekannt ist, US-SAE Paper 740 102, Seite 2 Fig. 1, eine variable Ventilsteuerung, bei
der in einer Bohrung einer Nockenwelle ein axial bewegliches Stellorgan vorgesehen
ist, das mit einem Mitnehmer in eine Verdrehung der Einlaßnocken bewirkende
bogenförmige Steuerführung eingreift. Zwar wird mit dieser Ausführung eine vage
Konstruktionsrichtung vorgegeben, jedoch ist sie von einer in die Praxis umsetzbaren
Lösung noch entfernt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von diesem Stand der Technik eine
variable Ventilsteuerung mit gegeneinander verdrehbaren Ein- und Auslaßnocken zu
schaffen, die sich problemlos verwirklichen läßt und sich durch gute Funktion
auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß das
Stellorgan mit seinen Mitnehmern, die in Nute der Einlaßnocken eingreifen, nicht nur
baulich leicht realisierbar sondern bezüglich Verdrehfunktion der Einlaßnocken
betriebssicher und hochwirksam ist. Dabei ist sowohl das Stellorgan wie auch die
Nockenwelle im Aufbau einfach, wobei letztere eine sogenannte gebaute Nockenwelle
sein kann, auf der Auslaßnocken Lagerbüchsen oder dergleichen festgesetzt und die
Einlaßnocken drehbar gelagert sind. Die Stellvorrichtung umfaßt eine
Hydraulikeinrichtung und ein Elektromagnet, ist an einer Stirnseite der Nockenwelle
räumlich günstig angeordnet und kann gegebenenfalls als zulieferfähiges Modul
aufgebaut sein, das z. B. als Variante gegenüber einer Nockenwelle mit festem Ein- und
Auslaßnocken bei Motoren gleichen Aufbaus jedoch unterschiedlichen Leistungsprofils
verwendet werden kann. Schließlich eignet sich diese Art der Nockenwellenverstellung
für sogenannte Einnockenwellen-Brennkraftmaschinen, bei denen die Ein- und
Auslaßnocken auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend
näher beschrieben ist.
Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschinen-Nockenwelle im Bereich eines
Nockenwellengehäuses mit der erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuerung,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, teilweise im Schnitt,
Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.
Eine Nockenwelle 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine -
Hubkolbenbauart mit Ein- und Auslaß-Hubventilen; fremdgezündet - ist mit einer
variablen Ventilsteuerung versehen. Die Nockenwelle 1 ist in einem
Nockenwellengehäuse 2 angeordnet, das Brennräumen von Zylindern bzw. eines
Zylinderkopfes einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine begrenzt.
Zur Lagerung der Nockenwelle 1 dienen Lagerzapfen 3, 4, 5, 6, die mit
korrespondierenden Lagerstühlen 7, 8, 9,10 des Nockenwellengehäuses 2
zusammenarbeiten.
Der Lagerzapfen 3 ist aus einem Stück mit der Nockenwelle 1 hergestellt; die
Lagerzapfen 4, 5, und 6 sind getrennt von ihr hergestellt. Es handelt sich folglich um
eine aus mehreren Bauteilen zusammengesetzte Nockenwelle, für die auch der Begriff
gebaute Nockenwelle verwendet wird. Darüber hinaus sind auf der Nockenwelle 1
angeordnet: Einlaßnocken 11, 12, 13 und Auslaßnocken 14, 15, 16, und die
Lagerzapfen 4 und 5 sind Bestandteil von die Nockenwelle 1 umgebenden
Lagerbüchsen 17, 18. Auf ihrer äußeren Umfangsfläche 19 ist die Nockenwelle 1 mit
einer sich in axialer Richtung B-B erstreckenden Verzahnung 20 versehen, auf der die
Auslaßnocken 14, 15, 16, die Lagerbüchsen 17, 18 und das die eine Stirnseite 21 der
Nockenwelle 1 begrenzende Lager 6 mit korrespondierender Ausbildung verdrehfest
festgelegt. Bei 22 ist ein Schließelement 23 in eine durchgehende Bohrung 24 der
Nockenwelle 1 eingesetzt.
Innerhalb der Bohrung 24 ist ein einer Steuervorrichtung 25 zugehöriges Stellorgan 26
angeordnet, das axial beweglich - Richtung B-B - ausgebildet ist und eine rohrförmige
Konfiguration besitzt. Das Stellorgan 26 weist als Mitnehmer ausgebildete Zapfen 27,
28, 29 auf, die schlitzartige Führungsöffnungen (Fig. 3) 30, 31, 32 in der Nockenwelle 1
durchdringen und mit Nute 33, 34, 35 von Steuerführungen 36, 37, 38 der
Einlaßnocken 11, 12, 13 zusammenarbeiten. Die Steuerführungen 36, 37, 38 sind
schräg zu einer Mittellängsebene C-C der Nockenwelle 1 angestellt (Fig. 4), wodurch
Längsbewegungen - Richtung B-B - des Stellorgans 26 im Bereich der Länge FOL der
Führungsöffnungen 30, 31, 32 zu Drehbewegungen - Winkel α (Fig. 2) - der
Einlaßnocken 11, 12, 13 führen.
Die Nute 33, 34, 35 und gegenüberliegende Nute 33′, 34′, 35′ sind von einer
Lagerbohrung 39 des jeweiligen Einlaßnockens, z. B. 13, eingebracht, wobei in die Nute
33, 34, 35 bzw. in die diesen gegenüberliegende Nute 33′, 34′, 35′ Zapfenabschnitte
40, 41 der Zapfen 27, 28, 29 eingreifen.
Das Stellorgan 26 umfaßt über seine Länge verteilt mehrere kolbenartige
Führungsabschnitte 42, 43, 44 und 45, die als örtliche Lagerverdickungen 46, 47, 48,
49 dargestellt sind und mit Zylinderabschnitten 50, 51, 52, 53 der Bohrung 24 der
Nockenwelle 1 zusammenwirken.
Im Ausführungsbeispiel sind die Zapfen 27, 28, 29, die in Öffnungen 54, 55, 56 des
Stellorgans 26 eingepreßt sein können, im Bereich der Lagerverdickungen 47, 48, 49
vorgesehen. Die Lagerverdickung 46, die benachbart der anderen Stirnseite 57 der
Nockenwelle verläuft, ist als Ölzuführeinrichtung 58 für eine Hydraulikeinrichtung 59
ausgebildet. Dabei weist die Lagerverdickung 46 eine Schiebebohrung 60 für einen
feststehenden Zylinder auf, in den ein Axialschieber 62 eingesetzt ist. Der Axialschieber
62 ist mit einem Elektromagnet 63 verbunden. Außerdem ist an der Lagerverdickung
46 ein Hydraulikkolben 64 befestigt der von einem Gehäuse 65 umgeben ist und über
einen ersten Druckraum D1 und einen zweiten Druckraum D2 mit Hydrauliköl
beaufschlagbar ist. Das Gehäuse 65 ist kreisrund und besitzt an seiner Außenseite
Übertragungsmittel 66 - Zahnkranz, Riemenkranz - für Riemen, Ketten oder
dergleichen, mit der die Nockenwelle 1 von einer Kurbelwelle angetrieben wird. Mit 67
ist ein Schließteil für das Gehäuse 65 bezeichnet, das den Druckraum D1 begrenzt. Zur
Befestigung der Hydraulikeinrichtung 59 an der Nockenwelle 1 dienen Schrauben 68,
die in axialer Richtung B-B der Nockenwelle ausgerichtet sind.
Die Nockenwelle 1 mit Hydraulikeinrichtung 59 und Stellvorrichtung 25, eventuell auch
nur Gehäuse 65, kann ein vorgefertigtes Modul sein, das in das Nockenwellengehäuse
2 einsetzbar - gegebenenfalls gegen eine Nockenwelle mit feststehenden
Einlaßnocken austauschbar - ist.
Die Schaltpunkte für die Schaltvorrichtung 25, die eine Verstellung der Einlaßnocken
11, 12, 13 bewirken, können als Funktion der Parameter Drehzahl, Last
- Gaspedalstellung - und Öltemperatur mittels eines Rechners festgelegt werden.
Claims (10)
1. Variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen der Hubkolbenbauart mit Ein- und
Auslaßventilen zur Gaswechselsteuerung, die mit Ein- und Auslaßnocken einer
Nockenwelle betätigt werden, wobei ein Teil ihrer Nocken zur Beeinflussung der
Ventilüberschneidung der Ein- und Auslaßventile gegeneinander verdrehbar sind, was
durch eine Stellvorrichtung bewerkstelligt wird, die ein in einer Axialbohrung der
Nockenwelle axialbewegliches Stellorgan umfaßt, welches Stellorgan über Mitnehmer
und Verdrehung bewirkende Steuerführungen die Einlaßnocken gegenüber den
Auslaßnocken verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer Zapfen (27, 28,
29) des Stellorgans (26) sind, die Führungsöffnungen (30, 31, 32) in der Nockenwelle
(1) durchdringen und in als Steuerführungen (36, 37, 38) ausgebildete Nute (33, 34,
35) in Lagerbohrungen (39) der drehbar auf der Nockenwelle (1) gelagerten
Einlaßnocken (11, 12, 13) eingreifen.
2. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
eine Nut (33, 34, 35 und 33′, 34′, 35′) an gegenüberliegenden Seiten der Lagerbohrung
(39) angeordnet sind, in die Zapfenabschnitte (40, 41) der Zapfen (27, 28, 29)
eingreifen.
3. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stellorgan (26) rohrartig ausgebildet ist und mehrere über seine Länge verteilte
kolbenartige Führungsabschnitte (42, 43, 44, 45) aufweist, die Zylinderabschnitten (50,
51, 52, 53) der Bohrung (24) der Nockenwelle (1) zusammenarbeiten.
4. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungsabschnitte (42, 43, 44, 45) durch örtliche Verdickungen (46, 47, 48, 49)
gebildet werden.
5. Variable Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Führungsabschnitte (43, 44, 45) im Bereich der Zapfen (27, 28, 29)
vorgesehen sind.
6. Variable Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Stirnseite (57) der Nockenwelle (1)
das Verstellorgan (26) mit einer Lagerverdickung als Ölzuführeinrichtung (58) für eine
Hydraulikeinrichtung (59) der Stellvorrichtung (25) ausgebildet ist.
7. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerverdickung (42) eine Schiebebohrung (60) für einen Axialschieber (61) aufweist.
8. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerverdickung (42) mit einem Hydraulikkolben (63) der Hydraulikeinrichtung (59)
verbunden ist.
9. Variable Ventilsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hydraulikkolben (63) in einem Gehäuse (64) untergebracht ist, das an seiner
Außenseite Übertragungsmittel (65) für Endlosglieder (65) wie Riemen, Kette oder
dergleichen aufweist.
10. Variable Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (1) und die Stellvorrichtung
(25), gegebenenfalls nur Teile davon, ein vorgefertigtes Modul bilden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8130 | Withdrawal |