EP1561011A1 - Schwenkaktor-vorrichtung zur hubsteuerung eines gaswechselventils im zylinderkopf einer brennkraftmaschine - Google Patents

Schwenkaktor-vorrichtung zur hubsteuerung eines gaswechselventils im zylinderkopf einer brennkraftmaschine

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EP1561011A1
EP1561011A1 EP03750715A EP03750715A EP1561011A1 EP 1561011 A1 EP1561011 A1 EP 1561011A1 EP 03750715 A EP03750715 A EP 03750715A EP 03750715 A EP03750715 A EP 03750715A EP 1561011 A1 EP1561011 A1 EP 1561011A1
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EP
European Patent Office
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stroke
gas exchange
area
actuating element
exchange valve
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EP03750715A
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Rudolf Seethaler
Johannes Meyer
Axel Knaut
Karlheinz Gaubatz
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • F01L1/02—Valve drive
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • Swivel actuator device for stroke control of a gas exchange valve in the cylinder head of an internal combustion engine
  • the invention relates to a swivel actuator device for stroke control of a gas exchange valve in a cylinder head of an internal combustion engine according to the features in the preamble of claim 1.
  • the forces of the valve spring and additional spring are such that during the periodic operation of the rotary actuator device, the kinetic energy is stored either in the valve spring or in the additional spring, depending on the position of the gas exchange valve. This measure reduces the current requirement when the rotary actuator device is in operation.
  • the control cam is controlled alternately by an electric motor and has a single one, between a cam tip and a base circle, for opening and closing serving, with a ramp formed cam flank, to which the control cam has in a diametrical area a base circle section elongated in the circumferential direction, to which a stop face essentially directed radially to the cam-tip area is connected for a first rotary stop arranged on the engine or cylinder head side.
  • a disadvantage of the rotary actuator device described is the high power requirement at low speeds.
  • the object of the present invention is to reduce the power consumption at low speeds for a generic rotary actuator device.
  • a second actuating element with a second control track is arranged on the first actuating element.
  • This invention extends the existing swivel actuator device by a second actuating element in the opposite direction of rotation with a smaller stroke compared to the main cam.
  • This second actuation element does not open the valve completely and is only used for small strokes in the range of low engine speeds.
  • the swivel actuator device is energized in such a way that the shaft swivels only in the direction of the second actuating element, while at high speeds it is swiveled exclusively in the direction of the first actuating element. Due to the short stroke, the swivel actuator device advantageously consumes less power at low speeds.
  • the two actuating elements form a double cam which can be actuated in two directions without jolts.
  • the production of a double control path designed in this way, the zero stroke ranges of which are arranged next to one another, is simple and inexpensive.
  • the current consumption at low speeds is low. Furthermore, valve noises generated by the gas exchange valve being hit on the valve seat by the inventive reduced design.
  • the second actuating element balances the moments of the spring element, an actuator spring, against the moments of the valve spring.
  • the resulting torque on the camshaft is thus almost zero, depending on tolerances, and the camshaft can thus be kept almost currentless in any angular position of the second actuating element.
  • Such a system has a low dynamic, since this is built up solely by the momentary structure of the swivel motor (by energizing).
  • Another advantage is the improvement in gas dynamics when changing the charge, since the small valve lift enables supersonic speeds to be generated in the valve gap, which make a significant positive contribution to good mixture preparation.
  • system overshoots have no effect, since the valve lift is not changed in these areas.
  • the second control track is designed according to claims 8 to 10.
  • the control path is divided into two areas.
  • the first stroke range from zero stroke or a defined value (e.g. from 0.6 mm to 1.5 mm stroke height)
  • the kinematic moment of the spring element is only compensated to a small extent so that a spring-related acceleration is imparted to the swivel actuator device
  • the second stroke range e.g. from 1.5 mm to approx. 3.5 mm
  • the kinematic moment of the spring element is overcompensated so that the swivel actuator is subjected to spring-related braking over this stroke range.
  • the two actuating elements either radially on the outer circumference of the shaft, whereby several gas exchange valves can be operated by a swivel actuator device or to attach a slide track on the front face of the shaft with which a single gas exchange valve can be controlled.
  • the swivel actuator device according to the invention can be arranged in the cylinder head of the internal combustion engine both on the intake side and on the exhaust side. This principle of identical parts enables cost-effective production.
  • the swivel actuator device 1 shows a schematic illustration of a swivel actuator device 1 according to the invention in the installed position in a cylinder head 3.
  • the swivel actuator device 1 essentially consists of a swivel motor 4 with a stator (not shown) and a rotor (not shown).
  • the rotor is fixedly connected to a shaft 5 with a common axis of rotation 5a.
  • the shaft 5 has an actuating element 6 with a control track 7, half a cam, radially on its circumference.
  • the control path 7 is divided into three individual areas, a zero stroke area 7a, a stroke area 7b and a full stroke area 7c.
  • a second actuating element 8 with a second control path 9 adjoins the zero stroke region 7a in the opposite direction of rotation.
  • the second control path 9 is also divided into three areas, a second zero stroke area 9a, a second stroke area 9b and a partial stroke area 9c.
  • the second stroke area 9b is in turn subdivided into an acceleration stroke area 9b ', which adjoins the second zero stroke area 9a, followed by a deceleration stroke area 9b ".
  • the first zero stroke area 7a and the adjoining second zero stroke area 9a have the same constant radius" R1 " based on the axis of rotation 5a.
  • the distance of the control path 7 in the stroke area 7b increases according to a cam contour over an angle of rotation in the direction of the full stroke area 7c.
  • the full stroke area 7c adjoining the stroke area 7b in turn has a constant radius “R2”.
  • the radius difference between R2 and R1 corresponds to a height “h 1 , corresponding to a maximum gas exchange valve stroke.
  • the second stroke area 9b adjoining the second zero stroke area 9a also has has a cam contour, that is to say the distance of the control path 9 from the axis of rotation 5a increases in the stroke region 9b via an angle of rotation in the direction of the partial stroke region 9c.
  • the acceleration stroke region 9b ' has a degressive, the deceleration stroke region 9b " progressive radius increase.
  • the partial stroke area 9c adjoining the deceleration stroke area 9b " has a constant radius" R3 "with respect to the axis of rotation 5a.
  • the radius difference between R3 and R1 corresponds to a height “h 2 ”, an average gas exchange valve stroke.
  • the acceleration stroke range 9b ′ starts from a stroke of 0.6 mm and extends to a stroke height of 1.5 mm
  • Deceleration stroke range 9b starts from a lifting height of 1.5 mm and extends up to a lifting height of 3.5 mm.
  • the acceleration stroke area 9b ' only compensates for the kinematic moment of the spring element to a small extent and thus impresses the system with a spring-related acceleration
  • the kinematic moment of the spring element 12 is overcompensated in the deceleration stroke area 9b "and thus a spring-related braking over this stroke area is impressed on the system.
  • the acceleration stroke area 9b 'and the deceleration stroke area 9b can occupy different angular sections of the control path 9 or can be omitted entirely in favor of a normal cam contour.
  • the second zero stroke range 9a is operatively connected to a roller element 10a of a force transmission element 10, a roller rocker arm.
  • the power transmission element 10 is supported on the one hand on a lash adjuster 14, a hydraulic valve lash adjuster, which is arranged in a stationary manner in the cylinder head 3 and on the other hand on a valve stem end of a gas exchange valve 2 which is held in the closed position by a valve spring 11.
  • a stationary support element 13 on which a spring element 12, a leg spring, is supported on the one hand, while on the other hand it is fixed in position on the cylinder head 3.
  • the swivel motor 4 swivels in the direction of the full-stroke region 7c at a high requested load or speed and in the direction of the partial-stroke regions 9c at a low requested load or speed.
  • the gas exchange valve 2 is opened in accordance with the control tracks 7 and 9.
  • the pivoting movement of the pivoting motor 4 is supported by the spring element 12 when opening and the energy stored in the spring element 12 is released to the valve spring 11 during the opening process.
  • the valve spring 11 When closing, when swiveling in rieh device zero stroke range 7a, 9a, the valve spring 11 largely releases the energy stored in it to the spring element 12.
  • This spring-mass-spring oscillation system means that the energy requirement of the swivel motor 4 is very low, in particular with a small valve lift.
  • the partial stroke area 9c arranged in the connection is a torque-neutral cam area, in which current-free holding of the gas exchange valve 2 in the open position is made possible with a maximum partial stroke, especially at low engine speeds and high loads.
  • the height h 2 of the partial stroke range 9c is designed in accordance with parameters dependent on the internal combustion engine. For the intake side of an internal combustion engine, the amount of acceleration stroke area 9b 'of second actuating element 8 can be made smaller than the area of deceleration stroke area 9b ".
  • the acceleration stroke area 9b 'and the deceleration stroke area 9b can have the same amount of work in order to achieve the highest possible dynamic of the partial stroke movement, and thus to expand the operating range of the partial stroke operation from idling to the highest possible speeds.
  • a further advantage of the swivel actuator device 1 according to the invention is the lower power requirement at low speeds with small valve strokes compared to full valve strokes.
  • the small air gap with a small valve lift of the intake valve allows supersonic intake flow speeds to be achieved which improve the mixture preparation and thus reduce the emissions of the internal combustion engine.
  • a further improvement results from opening the intake valve twice, a first time for drawing in the combustion air and a second time for swirling the combustion air with fuel. This leads to a significantly improved mixing of air and fuel and thus to more even combustion.
  • the opening speed of the valve movement on the exhaust side of the internal combustion engine can be reduced, thus reducing the exhaust emissions in the exhaust system. be reduced.
  • the acoustic excitation of the exhaust system can thus be reduced and the overall noise level of the internal combustion engine can also be reduced.
  • Second actuating element a second zero stroke range b second stroke range b 'acceleration stroke range b "deceleration stroke range c partial stroke range 0 force transmission element 0a roller element 1 valve spring 2 spring element 3 support element 4 backlash compensation element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Schwenkaktor-Vorrichtung zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine Schwenkaktor-Vorrichtung (1) zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils (2) in einem Zylinderkopf (3) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Schwenkmotor (4) mit einer Welle (5), an die ein Betätigungselement (6) mit einer Steuerbahn (7) zum Öffnen des Gaswechselventils (2) angeordnet ist, wobei an das erste Betätigungselement (6) ein zweites Betätigungselement (8) mit einer zweiten Steuerbahn (9) angeordnet ist. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Schwenkaktor-Vorrichtung wird bei niedrigen Drehzahlen weniger Strom benötigt, sowie die Gemischaufbereitung verbessert.

Description

Schwenkaktor-Vorrichtung zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils im Zy- iinderkopf einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Schwenkaktor-Vorrichtung zur Hubsteuerung eines Gas- wechselventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 101 40 461 aus. In dieser ist eine Drehaktor-Vorrichtung zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Hubsteuerung erfolgt über einen kennfeldgesteuerten Elektromotor, an dessen Rotor eine Welle mit einer drehfest verbundenen Steuernocke angeordnet ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine schwenkt, bzw. pendelt der Motor hin und her und der Steuernocken drück über einen Schwenkhebel periodisch das Gaswechselven- til in seine Öffnungsstellung. Geschlossen wird das Gaswechselventil durch die Federkraft einer Ventilfeder. Damit der Elektromotor nicht die gesamte Federkraft der Ventilfeder beim Öffnen des Gaswechselventils überwinden muss, ist an die Welle eine zusätzliche Feder angebracht. Die Kräfte von Ventilfeder und zusätzlicher Feder sind dergestalt, dass beim periodischen Betrieb der Drehaktor-Vorrichtung ent- sprechend der Stellung des Gaswechselventils die kinetische Energie entweder in der Ventilfeder oder in der zusätzlichen Feder gespeichert ist. Durch diese Maßnahme wird der Strombedarf beim Betrieb der Drehaktor-Vorrichtung reduziert. Der Steuernocken ist elektromotorisch alternierend gesteuert und weist eine einzige, zwischen einer Nockenkuppe und einem Grundkreis zum öffnen und Schließen dienende, mit einer Rampe ausgebildete Nockenflanke auf, zu der der Steuernocken in einem diametralen Bereich einen in Umfangsrichtung verlängerten Grundkreisabschnitt aufweist, an den eine im Wesentlichen radial zum Nocken- Kuppenbereich gerichtete Anschlagfläche für einen motor- oder zylinderkopfseitig angeordneten ersten Drehanschlag anschließt.
Nachteilig bei der beschriebenen Drehaktor-Vorrichtung ist der hohe Strombedarf bei niedrigen Drehzahlen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine gattungsgemäße Drehaktor-Vorrichtung den Stromverbrauch bei niedrigen Drehzahlen zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein zweites Betätigungselement mit einer zweiten Steuerbahn an das erste Betätigungselement angeordnet ist. Diese Erfindung erweitert die bestehende Schwenkaktor-Vorrichtung durch ein zweites Betätigungselement in gegenläufiger Drehrichtung mit einem geringeren Hub gegenüber der Hauptnocke. Dieses zweite Betätigungselement öffnet das Ventil nicht komplett und wird nur für kleine Hübe im Bereich niedriger Motordrehzahlen verwendet. Bei nied- rigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine wird die Schwenkaktor-Vorrichtung derart bestromt, dass die Welle nur in Richtung des zweiten Betätigungselementes schwenkt, während bei hohen Drehzahlen ausschließlich in Richtung des ersten Betätigungselementes geschwenkt wird. Durch den geringen Hub verbraucht die Schwenkaktor-Vorrichtung bei niedrigen Drehzahlen in vorteilhafter Weise weniger Strom.
Durch die Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 2 und 3 bilden die zwei Betätigungselemente einen Doppelnocken, der stoßfrei in zwei Richtungen betätigbar ist. Darüber hinaus ist die Fertigung einer derart gestalteten doppelten Steuerbahn, deren Nullhubbereiche aneinandergeordnet sind, einfach und kostengünstig.
Mit einer Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 4 bis 7 ist die Stromaufnahme bei niedrigen Drehzahlen gering. Ferner werden durch Aufschlagen des Gaswechselventils auf dem Ventilsitz generierte Ventilgeräusche durch die erfindungsgemä- ße Ausgestaltung reduziert. Das zweite Betätigungselement gleicht die Momente des Federelementes, einer Aktorfeder, gegen die Momente der Ventilfeder aus. Damit ist das resultierende Moment an der Nockenwelle nahezu Null, abhängig von Toleranzen, und somit kann die Nockenwelle in jeder Winkelstellung des zweiten Betätigungselementes nahezu stromlos gehalten werden. Ein derartiges System hat eine geringe Dynamik, da diese allein von dem Momentaufbau des Schwenkmotors (durch Bestromung) aufgebaut wird. Als weiterer Vorteil ist die Verbesserung der Gasdynamik beim Ladungswechsel zu nennen, da aufgrund des kleinen Ventilhubs Überschallgeschwindigkeiten im Ventilspalt erzeugbar sind, die wesentlich zu einer guten Gemischaufbereitung positiv beitragen. Insbesondere bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 wirken sich Systemüberschwinger nicht aus, da der Ventilhub in diesen Bereichen nicht verändert wird.
Um die geringe Dynamik des zweiten Betätigungselementes zu verbessern, ist die zweite Steuerbahn gemäß der Patentansprüche 8 bis 10 ausgestaltet. Hierzu ist die Steuerbahn in zwei Bereiche aufgeteilt. Im ersten Hubbereich, ab Nullhub oder einem definierten Wert (z. B. ab 0,6 mm bis 1 ,5 mm Hubhöhe), wird das Kinematikmoment des Federelementes nur zu einem geringen Teil kompensiert, damit der Schwenkaktor-Vorrichtung eine federbedingte Beschleunigung aufgeprägt wird. Im zweiten Hubbereich (z. B. ab 1 ,5 mm bis ca. 3,5 mm) wird das Kinematikmoment des Federelementes überkompensiert, damit der Schwenkaktor-Vor chtung eine federbedingte Abbremsung über diesen Hubbereich aufgeprägt wird. Durch diese Ausgestaltung ist es in einfacher Weise möglich, die Dynamik der Schwenkaktor- Vorrichtung, insbesondere für kleine Ventilhübe positiv zu beeinflussen.
Gemäß Patentanspruch 11 ist es möglich, die zwei Betätigungselemente entweder radial am Außenumfang der Welle anzuordnen, wodurch von einer Schwenkaktor- Vorrichtung mehrere Gaswechselventile betrieben werden können bzw. an der stirnseitigen Fläche der Welle eine Kulissenbahn anzubringen, mit der ein einzelnes Gaswechselventil steuerbar ist.
Bei Anordnung eines Kraftübertragungselementes zwischen Betätigungselement und Gaswechselventil gemäß Patentanspruch 12 und 13 wird die innere Reibung des Systems verringert. In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Schwenkaktor-Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14 sowohl einlassseitig als auch auslassseitig im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet werden. Dieses Gleichteileprinzip ermöglicht eine kostengünstige Fertigung.
Im Folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer einzigen Figur näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schwenkaktor- Vorrichtung 1 in Einbaulage in einem Zylinderkopf 3. Die Schwenkaktor- Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Schwenkmotor 4 mit einem nicht dargestellten Stator und einem nicht dargestellten Rotor. Der Rotor ist mit einer Welle 5 mit einer gemeinsamen Drehachse 5a ortsfest verbunden. Die Welle 5 weist radial an ihrem Umfang ein Betätigungselement 6 mit einer Steuerbahn 7, eine halbe Nocke, auf. Die Steuerbahn 7 teilt sich in drei Einzelbereiche, einen Nullhubbereich 7a, einen Hubbereich 7b und einen Vollhubbereich 7c auf. An den Nullhubbereich 7a schließt sich in entgegengesetzter Drehrichtung ein zweites Betätigungselement 8 mit einer zweiten Steuerbahn 9 an. Die zweite Steuerbahn 9 ist ebenfalls in drei Bereiche, einen zweiten Nullhubbereich 9a, einen zweiten Hubbereich 9b und einen Teilhubbereich 9c unterteilt. Der zweite Hubbereich 9b ist wiederum unterteilt in einen Beschleunigungshubbereich 9b', der sich an den zweiten Nullhubbereich 9a anschließt, daran schließt sich ein Verzögerungshubbereich 9b" an. Der erste Nullhubereich 7a und der daran angrenzende zweite Nullhubbereich 9a weisen den selben konstanten Radius „R1" bezogen auf die Drehachse 5a auf. Der Abstand der Steuerbahn 7 im Hubbereich 7b nimmt entsprechend einer Nockenkontur über einen Verdrehwinkel in Richtung Vollhubbereich 7c zu. Der an den Hubbereich 7b anschließende Vollhubbereich 7c weist wiederum einen konstanten Radius „R2" auf. Die Radiusdifferenz zwischen R2 und R1 entspricht einer Höhe „h 1, entsprechend einem maximalen Gaswechsel-Ventilhub. Der an den zweiten Nullhubbereich 9a anschließende zweite Hubbereich 9b weist ebenfalls eine Nockenkontur auf, das heißt, der Abstand der Steuerbahn 9 von der Drehachse 5a vergrößert sich im Hubbereich 9b über einen Verdrehwinkel in Richtung Teilhubbereich 9c. Der Beschleunigungshubbereich 9b' weist eine degressive, der Verzögerungshubbereich 9b" eine progressive Radiuszunahme auf. Der an den Verzögerungshubbereich 9b" anschließende Teilhubbereich 9c weist einen konstanten Radius „R3" in Bezug auf die Drehachse 5a auf. Die Radiusdifferenz zwischen R3 und R1 entspricht einer Höhe „h2", einem mittleren Gaswechsel-Ventilhub. Der Beschleunigungshubbereich 9b' beginnt im vorliegenden Beispiel ab einem Hub von 0,6 mm und erstreckt sich bis zu einer Hubhöhe von 1 ,5 mm. Der Verzögerungshubbereich 9b" beginnt ab einer Hubhöhe von 1 ,5 mm und reicht bis zu einer Hubhöhe von 3,5 mm. Während der Beschleunigungshubbereich 9b' das Kinematikmoment des Federelementes nur zu einem geringen Teil kompensiert, und somit dem System eine federbedingte Be- schleunigung aufprägt, wird im Verzögerungshubbereich 9b" das Kinematikmoment des Federelementes 12 überkompensiert und damit dem System eine federbedingte Abbremsung über diesen Hubbereich aufgeprägt. Der Beschleunigungshubbereich 9b' und der Verzögerungshubbereich 9b" können abhängig von der Brennkraftmaschine unterschiedliche Winkelabschnitte der Steuerbahn 9 einnehmen oder ganz entfallen zugunsten einer normalen Nockenkontur.
In der Darstellung ist der zweite Nullhubbereich 9a mit einem Rollenelement 10a eines Kraftübertragungselementes 10, einem Rollenschlepphebel, in Wirkverbindung. Das Kraftübertragungselement 10 stützt sich einerseits auf einem Spielaus- gleichselement 14, einem hydraulischem Ventilspielausgleichselement, ab, das ortsfest im Zylinderkopf 3 angeordnet ist und andererseits an einem Ventilschaftende eines Gaswechselventils 2, das von einer Ventilfeder 11 in Schließstellung gehalten wird. Weiter ist an der Welle 5 ein ortsfestes Abstützelement 13, an dem ein Federelement 12, eine Schenkelfeder, einerseits abgestützt ist, während es andererseits am Zylinderkopf 3 lagefixiert ist.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine schwenkt der Schwenkmotor 4 bei hoher angeforderter Last, bzw. Drehzahl in Richtung Vollhubbereich 7c und bei niedriger angeforderter Last, bzw. Drehzahl in Richtung Teilhubbereiche 9c. Bei der periodi- sehen Schwenkbewegung in die eine oder andere Richtung wird entsprechend der Steuerbahnen 7 bzw. 9 das Gaswechselventil 2 geöffnet. Die Schwenkbewegung des Schwenkmotors 4 wird hierbei beim Öffnen vom Federelement 12 unterstützt und die im Federelement 12 gespeicherte Energie wird bei dem Öffnungsvorgang an die Ventilfeder 11 abgegeben. Beim Schließvorgang, beim Schwenken in Rieh- tung Nullhubbereich 7a, 9a, gibt die Ventilfeder 11 die in ihr gespeicherte Energie weitestgehend an das Federelement 12 ab. Durch dieses Feder-Masse-Feder- Schwingsystem ist der Energiebedarf des Schwenkmotors 4, insbesondere bei kleinem Ventilhub, sehr gering.
Der im Anschluss angeordnete Teilhubbereich 9c ist ein momentneutraler Nockenbereich, in dem ein stromloses Halten des Gaswechselventils 2 in der Offenstellung, bei maximalem Teilhub, besonders bei niedrigen Motordrehzahlen und hohen Lasten ermöglicht wird. Die Höhe h2 des Teilhubbereiches 9c wird entsprechend brenn- kraftmaschinenabhängiger Parameter ausgelegt. Für die Einlassseite einer Brennkraftmaschine kann der Beschleunigungshubbereich 9b' des zweiten Betätigungs- , elementes 8 vom Betrag her kleiner ausgeführt werden, als der Bereich des Verzögerungshubbereiches 9b". Auf diese Weise kann eine Variabilität der zweiten Steuerbahn 9 und damit eine bessere Gemischsteuerung der Brennkraftmaschine er- reicht werden. Für die Auslassseite einer Brennkraftmaschine können der Beschleunigungshubbereich 9b' und der Verzögerungshubbereich 9b" den gleichen Arbeitsbetrag haben, um eine möglichst hohe Dynamik der Teilhubbewegung zu erreichen, und damit den Betriebsbereich des Teilhubbetriebes vom Leerlauf bis zu möglichst hohen Drehzahlen zu erweitern.
Durch die kleinen, variablen Hübe ist die Laststeuerung der Brennkraftmaschine einfacher und ermöglicht verbrauchsgünstigere Betriebspunkte im unteren Lastbereich. Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schwenkaktor-Vorrichtung 1 ist der geringere Strombedarf bei niedrigen Drehzahlen bei kleinen Ventilhüben gegen- über vollen Ventilhüben zu erwähnen. Durch den kleinen Luftspalt bei geringem Ventilhub des Einlassventils lassen sich Überschalleinlassströmungsgeschwindig- keiten erreichen, welche die Gemischaufbereitung verbessern und somit die Emissionen der Brennkraftmaschine reduzieren. Eine weitere Verbesserung ergibt sich beim zweimaligen Öffnen des Einlassventils, ein erstes Mal zum Ansaugen der Verbrennungsluft und ein zweites Mal zum Verwirbeln der Verbrennungsluft mit Kraftstoff. Dies führt zu einer wesentlich verbesserten Vermischung von Luft und Treibstoff und somit zu einer gleichmäßigeren Verbrennung. Auf der Auslassseite der Brennkraftmaschine kann die Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilbewegung auf Wunsch reduziert werden und damit der Vorlassausstoß in der Abgasanlage ver- mindert werden. Somit kann die akustische Anregung der Abgasanlage reduziert und der Gesamtgeräuschpegel der Brennkraftmaschine ebenfalls reduziert werden.
Bezuαszeichenliste
1 Schwenkaktor- Vorrichtung
2 Gaswechselventil
3 Zylinderkopf
4 Schwenkmotor
5 Welle
5a Drehachse
6 Betätigungselement
7 Steuerbahn
7a Nullhubbereich b Hubbereich c Vollhubbereich
Zweites Betätigungselement a Zweiter Nullhubbereich b Zweiter Hubbereich b' Beschleunigungshubbereich b" Verzögerungshubbereich c Teilhubbereich 0 Kraftübertragungselement 0a Rollenelement 1 Ventilfeder 2 Federelement 3 Abstützelement 4 Spielausgleichselement

Claims

Patentansprüche
1. Schwenkaktor-Vorrichtung (1 ) zur Hubsteuerung eines Gaswechselventils (2) in einem Zylinderkopf (3) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Schwenkmotor (4) mit einer Welle (5), an die ein Betätigungselement (6) mit einer Steuerbahn (7) zum Öffnen des Gaswechselventils (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an das erste Betätigungselement (6) ein zweites Betätigungselement (8) mit einer zweiten Steuerbahn (9) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , wobei die Steuerbahn (7) in einen Nullhubbereich (7a) und einen Hubbereich (7b) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerbahn (9) in zumindest einen zweiten Nullhubbereich (9a) und einen zweiten Hubbereich (9b) unterteilt ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nullhubbereich (9a) an den Nullhubbereich (7a) der Steuerbahn (7) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbahn (7) einen Vollhubbereich (7c) und/oder die zweite Steuerbahn (9) einen Teilhubbereich (9c) aufweist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vollhubbereich (7c) an den ersten Hubbereich (7b) und der Teilhubbereich (9c) an den zweiten Hubbereich (9b) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubhöhe (h2) des Teilhubbereichs (9c) kleiner als eine Hubhöhe (h,) des Vollhubbereichs (7c) ist.
7. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubhöhe (h,) des Vollhubbereichs (7c) die maximale Hubhöhe des Gaswechselventils (2) ist.
8. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hubbereich (9b) ausgehend von dem zweiten Nullhubbereich (9a) in einen Beschleunigungshubbereich (9b') und daran anschließend in einen Verzögerungshubbereich (9b") unterteilt ist.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, wobei die Welle (5) um eine Drehachse (5a) schwenkt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Steuerbahn (9) im Beschleunigungshubbereich (9b') zur Drehachse (5a) über einen Verdrehwinkel in Richtung Teilhubbereich (9c) degressiv zunimmt.
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Steuerbahn (9) im Verzögerungshubbereich (9b") zur Drehachse (5a) über einen Verdrehwinkel in Richtung Teilhubbereich (9c) progressiv zunimmt.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) und das zweite Betätigungselement (8) radial oder axial an der Welle (5) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Betätigungselement (6, 8) und dem Gaswechselventil (2) ein Kraftübertragungselement (10) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) ein
Schlepphebel oder ein Rollenschlepphebel oder ein Kipphebel ist.
14. Vorrichtung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei die Brennkraftmaschine Einlass-Gaswechselventile und Auslass-Gaswechselven- tile aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkaktor-Vorrichtung (1 ) an Einlass- Gaswechselventilen und/oder Auslass-Gaswechselventilen anordenbar ist.
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