DE4415046A1

DE4415046A1 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4415046A1
Application number: DE19944415046
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Speil
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-11-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftma schine mit innerer Verbrennung, deren Steuernocken über als Kipp- oder Schlepphebel ausgebildete Nockenfolger im Öffnungs- und Schließsinn Gaswechselventile betätigen, wobei der jeweilige Nockenfolger mit einem Hebelende auf das betreffende Gaswechselventil einwirkt und über mit einem hydraulischen Spielausgleichselement versehene Abstützmittel an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist.

Ein derartiges Verfahren ist dem Fachmann auf dem Gebiet des Moto renbaus hinreichend aus dem Stand der Technik vorbekannt und gattungs bildend in dem Fachbuch Bosch: "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch" (1987), S. 298 u. 318, beschrieben. Bei diesem ist der Nockenfolger während eines gesamten Hubzyklusses des ihn beaufschlagenden Steuer nockens in Kontakt mit dem Steuernocken gehalten. Dieser Kontakt, insbesondere in einer Grundkreisphase des Steuernockens, in der dieser keine Hubbewegung dem Nockenfolger übermittelt, bewirkt unerwünschte Reibungsverluste zumindest während dieser Grundkreisphase. Zusätzliche Grundkreisfehler des Steuernockens können zu einer unerwünschten Entlastung, d. h. Öffnung, des Gaswechselventils während eines Grund kreiskontakts des Steuernockens mit dem Nockenfolger führen. Hierdurch ist mit Leerlauf- und Kaltstartproblemen sowie einer unerwünschten Abgasemission zu rechnen. Der Kraftstoffverbrauch steigt. Bei einer Applikation eines hydraulisch wirkenden Spielausgleichselements am Abstützelement kann es beim Auftreten der obengenannten Grundkreis fehler zu einem ebenfalls unerwünschten "Aufpumpen" des Spielaus gleichselements kommen. Dieses Aufpumpen erhöht zusätzlich die Reibung in der Grundkreisphase des Steuernockens.

Für Ventiltriebe, bei denen ein tassenförmiger Stößel als Nockenfolger unmittelbar von einem Steuernocken einer Nockenwelle beaufschlagt wird, wurde versucht, die oben beschriebenen Nachteile durch einen nockenwellenseitigen Endanschlag für den Stößel zu eliminieren. Durch diesen Endanschlag bleibt während einer Grundkreisphase des Steuer nockens in bezug auf den Stößel zwischen beiden Elementen ein Rest spiel bestehen, welches den Grundkreis des Steuernockens entlastet. Nachteilig bei derartigen Ausführungen ist es, das dieser feste End anschlag einem Verschleiß unterworfen ist. Dieser Verschleiß sowie der Verschleiß des Steuernockens gemeinsam mit einem Verschleiß am Boden des Stößels, aber auch thermische Längenänderungen, können unerwünscht das Spiel zwischen beiden Elementen und damit die Ventilsteuerzeiten verändern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine zu entwickeln, bei dem ein Teil des Grundkreiskontaktes des Steuernockens mit dem Nockenfolger mit ein fachen Mitteln eliminiert ist.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch ge löst, daß in einer ersten Betriebslage der Nockenfolger durch eine zwangsweise gezielte Belastung seines Abstützmittels in nockenferne Richtung um ein definiertes Maß außer Kontakt mit dem Steuernocken gebracht bzw. von diesem wegbewegt wird und eine darauffolgende Be triebslage, bei der der Nockenfolger durch eine gezielte Entlastung seines Abstützmittels in Kontakt mit dem Steuernocken gebracht wird. Dieses zumindest teilweise Entkuppeln des Nockenfolgers, welcher auch als tassenförmiger Stößel ausgebildet sein kann, der unmittelbar von dem Steuernocken beaufschlagt ist, vom Steuernocken, welches in Ausge staltung der Erfindung zumindest während eines ersten Teilbereiches eines möglichen Grundkreiskontaktes des Steuernockens mit dem Nocken folger, welcher auf seine Ablaufflanke folgt, hergestellt sein kann, eliminiert die in dieser Grundkreisphase auftretende Reibung. Somit können sich auch die im Grundkreisbereich ansonsten auftretenden Ungenauigkeiten nicht mehr nachteilig auf den Gaswechselzyklus aus wirken. Auch ist das ansonsten nachteilig aus dem Stand der Technik vorbekannte "Aufpumpen" des jeweiligen hydraulischen Spielausgleichs elements vermieden.

Ein unmittelbarer Nockenkontakt wird nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren erst in einer zweiten Betriebslage des Nockenfolgers, während eines weiteren Teilbereiches eines möglichen Grundkreiskontaktes des Steuernockens mit dem Nockenfolger, welcher vor bis unmittelbar auf einen Anfangsbereich seiner Nockenflanke angeordnet und dem ersten Teilbereich unmittelbar angeschlossen ist, realisiert. Hierdurch ist sichergestellt, daß das im Ventiltrieb auftretende Ventilspiel in an sich bekannter Art und Weise ausgeglichen werden kann.

Schließlich kann es auch vorgesehen sein, die erste Betriebslage des Nockenfolgers mit beginnender Anlaufflanke des Steuernockens bis unmittelbar vor seine zweite Betriebslage zu verwirklichen. Wird der Nockenfolger bzw. das Abstützmittel bei unmittelbar mit seiner begin nenden Anlaufflanke anlaufendem Steuernocken belastet, kann bei Ver wendung des hydraulischen Spielausgleichselements eine gewisse Vorkom pression auf dieses und damit eine erhöhte Grundsteifigkeit im Ventil trieb zum Öffnungszeitpunkt des jeweiligen Gaswechselventils erzielt werden. Dadurch wird das dynamische Verhalten des Ventiltriebs deut lich verbessert. Ein vollständiges triebliches Trennen des Nockenfol gers vom Steuernocken ist bei dieser Variante nicht vorgesehen.

Die erste Betriebslage des Nockenfolgers kann durch nicht näher be schriebene und auf ihn einwirkende Belastungsvorrichtungen, mittels Drucköl, Elektromagnet, Bolzen mit Federvorspannung, Exzentermechanis mus, sowie Kombinationen aus diesen und anderen hergestellt werden. Eine Ansteuerung der nicht näher beschriebenen Verstellmittel am Abstützmittel ist durch ein Motormanagement oder Nockenwinkelsignal denkbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1a bis d eine schematisierte Schlepphebelanordnung und

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die möglichen Betriebslagen des Nocken folgers während eines Hubzyklusses des Steuernockens ersichtlich sind.

Ein Ventiltrieb 1 besteht aus einem als Schlepphebel ausgebildeten Nockenfolger 2. Der Nockenfolger 2 ist einenends über ein Abstütz mittel 3 gegenüber einem Zylinderkopf 4 einer Brennkraftmaschine abgestützt. Anderenends kommuniziert der Schlepphebel 2 mit einem Gaswechselventil 5. Zwischen beiden Enden 6, 7 des Schlepphebels 2 wirkt ein Steuernocken 8 auf diesen im Hubsinn ein. Dieser Steuernoc ken 8 weist geometrisch bedingt einen Grundkreisbereich α auf. Dem Grundkreisbereich α schließt sich eine Anlaufflanke β an. Die Anlauf flanke β wird gefolgt von einer Hubflanke γ. Nach der Hubflanke γ, vor Beginn des Grundkreisbereiches α, verläuft eine Ablaufflanke δ.

In Fig. 1a ist der Nockenfolger 2 in einer Betriebslage zum Steuer nocken 8 gezeigt, in welcher sein Abstützmittel 3 derart entlastet ist, daß ein Kontakt zwischen beiden Elementen 2, 8 hergestellt ist. Dieser Kontakt wird während eines vor der Anlaufflanke β befindlichen Teilbereiches des Grundkreisbereiches α des Steuernockens 8 reali siert. Aus Fig. 1b geht es hervor, daß der Schlepphebel 2 über die Abstützmittel 3 während der Ablaufflanke δ belastet wird, so daß er im unmittelbar darauffolgenden Grundkreisbereich α in eine Betriebslage gebracht wird, in welcher er außer Kontakt zu dem Steuernocken 8 ist. Dies wird durch auf die Abstützmittel 3 einwirkende, und nicht näher beschriebene, Verstellmittel realisiert. In Fig. 1c ist der Steuer nocken 8 mit seinem Grundkreisbereich α vollkommen außer Kontakt zum Schlepphebel 2 gezeigt. Hierdurch sind die in der Beschreibungsein leitung aufgezeigten Nachteile eliminiert, insbesondere ist die anson sten auftretende Grundkreisreibung vermieden. Kurz vor Beginn der Anlaufflanke β wird, wie aus Fig. 1d ersichtlich, der Schlepphebel 2 durch Entlastung des Abstützmittels 3 wieder in Kontakt mit dem Steuernocken 8 gebracht. Somit kann bei Verwendung eines hydraulischen Spielausgleichselementes 9 auf der Seite der Abstützmittel 3 dieses einen Spielausgleich, notwendig durch thermische Längenänderungen und Verschleiß im Ventiltrieb 1, herstellen.

Bezugszeichenliste

1 Ventiltrieb
2 Schlepphebel, Nockenfolger
3 Abstützmittel
4 Zylinderkopf
5 Gaswechselventil
6 Ende
7 Ende
8 Steuernocken
α Grundkreisbereich
β Anlaufflanke
γ Hubflanke
δ Ablaufflanke
9 Spielausgleichselement

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit innerer Ver brennung, deren Steuernocken (8) über als Kipp- oder Schlepphebel ausgebildete Nockenfolger (2) im Öffnungs- und Schließsinn Gaswechsel ventile (5) betätigen, wobei der jeweilige Nockenfolger (2) mit einem Hebelende (7) auf das betreffende Gaswechselventil (5) einwirkt und über mit einem hydraulischen Spielausgleichselement (9) versehene Abstützmittel (3) an einem Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine gelagert ist, gekennzeichnet durch zwei Betriebslagen des Nockenfol gers (2) in bezug auf einen Hubzyklus des Steuernockens (8) während des Betriebs der Brennkraftmaschine:
eine erste Betriebslage, bei der der Nockenfolger (2) durch eine zwangsweise gezielte Belastung seines Abstützmittels (3) in nocken ferne Richtung um ein definiertes Maß außer Kontakt mit dem Steuer nocken (8) gebracht bzw. von diesem wegbewegt wird und
eine darauffolgende Betriebslage, bei der der Nockenfolger (2) durch eine gezielte Entlastung seines Abstützmittels (3) in Kontakt mit dem Steuernocken (8) gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betriebslage des Nockenfolgers (2) zumindest während eines ersten Teilbereiches eines möglichen Grundkreiskontaktes α des Steuernockens (8) mit dem Nockenfolger (2), welcher auf seine Ablaufflanke δ folgt, oder gemeinsam mit einem Endbereich der Ablaufflanke δ, hergestellt ist, und
daß die darauffolgende Betriebslage des Nockenfolgers (2) während eines weiteren Teilbereiches eines möglichen Grundkreiskontaktes α des Steuernockens (8) mit dem Nockenfolger (2), welcher vor bis unmittel bar auf einen Anfangsbereich seiner Anlaufflanke β angeordnet und dem ersten Teilbereich unmittelbar angeschlossen ist, realisiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betriebslage des Nockenfolgers (2) mit beginnender Anlaufflanke β des Steuernockens (8) bis unmittelbar vor seine zweite Betriebslage ver wirklicht ist.