EP1853797B1 - Variable mechanische ventilsteuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1853797B1
EP1853797B1 EP06723176A EP06723176A EP1853797B1 EP 1853797 B1 EP1853797 B1 EP 1853797B1 EP 06723176 A EP06723176 A EP 06723176A EP 06723176 A EP06723176 A EP 06723176A EP 1853797 B1 EP1853797 B1 EP 1853797B1
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EP
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valve
camshaft
variable mechanical
control according
mechanical valve
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Bastian Volpert
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Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
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Hydraulik Ring GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a variable mechanical valve control of an internal combustion engine for regulating the control time, opening time and / or the stroke of gas exchange valves, intake and exhaust valves and the control of fuel valves of an internal combustion engine, in particular of engines with rocker arm drives.
  • DE 103 14 683 A1 is a variable valve lift control for a internal combustion engine with a bottom camshaft known in which the valve lift of one or more intake and / or exhaust valves load and can be adjusted speed-dependent, so that simultaneously with the valve lift and the opening time of the valves is adjusted.
  • valve trains for controlling the intake and exhaust timing of gas exchange valves and the Kraftstoffansaug horrung an internal combustion engine are known.
  • a lot of effort must be made to keep the valve clearance to a certain extent constant.
  • numerous variable valve trains are known, which can adjust both the valve lift and the opening time of the valve almost infinitely.
  • variable valve trains use at least one variably adjustable transmission member to transmit the cam lift via this transmission member to a valve actuator which generates the valve lift. All of these systems are able to produce a high variability of the valve lift. However, most of these valve trains are designed for overhead camshafts.
  • a control time shift or phase shift of the maximum valve lift is not provided in these systems. In the known systems listed here, both the valve lift, the valve opening time and the control time or the phase position of the maximum lift can not be changed, although the systems listed can meet individual requirements placed on a mechanically variable valve train. However, there is no system that can adjust both the opening time and the stroke, as well as the spread of the valves. Moreover, these systems do not provide that for an engine with only one camshaft, the valve lift parameters for the intake and exhaust valves can be adjusted separately.
  • the object of the present invention is to provide a valve train for an internal combustion engine with preferably rocker arms with fully variable valve lift and variable opening and closing time, with a compact transmission gear between control shaft and inlet and outlet valves is obtained, the number of components required of the transmission gear can be reduced and in addition a mechanical fully variable valve train is obtained with an extended variability of the valve train, especially for engines with rocker arm drives.
  • an intermediate lever is connected via an axis with a control shaft roller so that a rotatably mounted on the axis crank roller is moved via a camshaft pulley and driven over the axis by the camshaft in a backdrop , wherein a contact surface on the intermediate lever, preferably reinforced by a spring, is supported on a control shaft and a working cam moves a tilting or drag lever, via which the gas exchange valves are opened and / or closed.
  • At least one of the cam or control shafts a phaser is mounted so that a phase shift between the rotating at the same speed camshaft and the control shaft is provided so that in the variable valve timing for different valve strokes either the valve opening timing or the valve closing timing for the different valve strokes equal is.
  • the camshaft may have the same direction of rotation or an opposite direction of rotation to the control shaft.
  • the levers which are mounted directly over the gas exchange valves, can be designed as a tilting or rocker arm.
  • the path of the scenery can be formed by a circular arc around the center of a lever roller and / or a first region of the working curve by a circular arc around the center of the guide roller.
  • the respective intermediate levers and levers disposed directly above the gas exchange valves may have different geometries for the valve actuation and be supported either on a common axle or on different axles.
  • the lever provided on the gas exchange valves actuated simultaneously directly via a valve bridge two gas exchange valves.
  • An advantageous embodiment is seen in that the contact surface of the intermediate lever for the control shaft is part of a rotatably mounted roller. For a low-friction operation of the transmission gear is given.
  • valve shutdown of individual valves can be done until all valves of a cylinder.
  • variable mechanical valve control in an internal combustion engine with rocker arms is seen in that depending on the Ventilhubvariation the phase position of the Ventilhubmaxima by a single adjusting element and by a permanent rotation of the control shaft, a predetermined change in the phase position and valve lifts the gas exchange valves. Furthermore, it is possible that, depending on the shift of the phase position of the two control shafts relative to the maximum deflection of the two control shafts, the valve opening times or the valve closing times are set differently, so that for example the valve opening times are the same for different valve strokes and the closing times change over the control shaft angle. For other designs of the internal combustion engine, it may be advantageous to keep the closing times of the valve strokes constant and to change the opening starts of the valve lift curves. For this purpose, the phase angle of the two control shafts to be changed by the adjusting element accordingly.
  • the camshaft may have at least one secondary cam, via which each control shaft rotation a second opening and closing of the input and / or Exhaust valves done.
  • This makes it possible in particular to control the residual gas control of engines advantageously via the variation of the secondary stroke.
  • This advantage is particularly advantageous in internal combustion engines on which no second actuating system is provided for a Sekundarhub as a means for additional independent Ventilhubö réelle and closing per camshaft rotation, wherein the valve opening of the gas exchange valves is variable and dependent on the opening of a Primärhub by the second actuation system ,
  • Fig. 1 shows an embodiment of a variable valve train, consisting of a camshaft 202, a camshaft roller 207, which rolls on a contour of the camshaft 202 and is deflected.
  • the camshaft pulley 207 is rotatably supported in an intermediate lever 210.
  • the intermediate lever 10 is supported via a link roller 204, a contact surface 209 and a lever roller 213.
  • a control shaft 208 rotates at a speed of the camshaft 202 and the intermediate lever 210 is tilted relative to the pivot point of the guide roller 204.
  • a tilting or rocking lever 215 is rotatably mounted in a fulcrum 214.
  • a gas exchange valve 201 is actuated via the lever 215.
  • the intermediate lever 210 rolls with the link roller 204 in a link 206 from.
  • the intermediate lever 210 is supported by the contact surface 209 on the control shaft 208.
  • the contact surface 209 may also be part of a rotatably mounted roller of the intermediate lever 110.
  • the intermediate lever 210 tilts, so that the lever roller 213 rotatably mounted on the tilting or oscillating lever 215 runs on a working curve 211 of the intermediate lever 210.
  • different portions of the working cam 211 come into contact with the lever roller 213.
  • the lever roller 213 is in contact with the Nullhub Scheme the working curve 211, despite pivoting of the intermediate lever 210, no movement of the tilting or rocker arm 215 is generated and thus not the gas exchange valve 201 is actuated.
  • the lever roller 213 is in contact with the stroke range of the working curve 211, the lever 215 and with it also the gas exchange valve 201 is actuated.
  • a mechanical lash adjuster 216 or a hydraulic lash adjuster mechanism may be provided.
  • a zero lift of a gas exchange valve 201 is adjustable and thus at least one gas exchange valve 201 per cylinder can be shut down.
  • the camshaft 202 can furthermore have at least one secondary elevation 217 at the base circle diameter of the cam contour of the camshaft 202, via which a second opening and closing of the inlet and / or outlet valves can take place per camshaft revolution.
  • a second actuation system for a Sekundarhub be provided, wherein the valve opening of the gas exchange valves 201 is variable and independent of the opening of a primary stroke by the second actuation system.
  • the intermediate lever 210 or the tilting or rocking lever 215 may be provided for fine adjustment to the lever roller point 212 and the fulcrum 214 of the axis 205 and the slide 206.
  • the geometries of the valvetrain actuation of the intermediate levers 210, the tilting or rocking lever 215, the cam contours of the camshaft 202 or the eccentric on the control shaft 208 may be formed such that different valve strokes of adjacent valves are adjustable.
  • Valve strokes of the variable valve train over the rotational angle of the control shafts for various embodiments of the variable valve timing and positions of the rotating camshaft 202 and the control shaft 208 are shown to each other.
  • the position of the Hubmaxima or the ⁇ ffnugs- or closing times of the valve lifts over the cam angle is.

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Abstract

Um eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine insbesondere mit einer untenliegenden Nockenwelle zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Öffnungs- und Schließzeit zu schaffen, mit der ein sehr kompaktes Übertragungsgetriebe zwischen Stoßstangenantrieb und Ein- und Auslassventilen erreichbar ist, die Anzahl der benötigten Bauteile des Übertragungsgetriebes reduziert werden und zusätzlich ein mechanischer vollvariabler Ventiltrieb mit unten liegender Nockenwelle erhalten wird, wird vorgeschlagen, dass ein Zwischenhebel (7) über eine Achse (8) mit einer Stößelstange (4) so verbunden ist, dass eine auf der Achse (8) drehbar gelagerte Kulissenrolle (6) durch die Nockenwelle (1) angetrieben in einer Kulisse (9) bewegt wird, wobei eine erste Kontaktfläche (10) am Zwischenhebel (7) sich über eine Feder (5) verstärkt an einer Exzenterwelle (11) oder an einer zweiten Kontaktfläche (12) abstützt und über eine Arbeitskurve (13) ein Hebel (16) bewegbar ist, über den die Gaswechselventile (19) geöffnet und/oder geschlossen werden, und wobei insbesondere an einem an der Stößelstange (4) vorgesehenen Stößel (3) Mittel zur zusätzlichen Verstellung der Phasenlage der Ventilerhebungen der Gaswechselventile (19) bei gleichzeitiger spielfreier Verstellung des Ventilhubs und Mittel zur zusätzlichen unabhängig steuerbaren Ventilhuböffhung und -schließung je Nockenwellenumdrehung vorgesehen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine zum Regulieren der Steuerzeit, Öffnungszeit und/oder des Hubes von Gaswechselventilen, Ein- und Auslassventilen sowie der Ansteuerung von Kraftstoffventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Motoren mit Kipphebeltrieben.
  • Bekannt sind Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle, bei denen ein von einer Steuerwelle angetriebener Nocken direkt einen Kipphebel betätigt, der entweder direkt oder über weitere Übertragungsglieder ein Gaswechselventil öffnet und schließt. Dabei wird üblicherweise jedoch weder die Steuerzeit noch der Ventilhub oder die Ventilöffnungsdauer stufenlos variiert. Haben derartige mechanisch variable Ventilhubsteuerungen nur eine Steuerwelle, auf der die Nocken für die Ein- und Auslasserhebungen der Ventile gleichzeitig vorgesehen sind, kann der Zeitpunkt des Öffnens bzw. Schließens des Einlassventils nicht unabhängig vom Zeitpunkt des Öffnens oder Schließens des Auslassventils gesteuert werden. In bekannter Weise wird für die Verschiebung der Öffnungszeitpunkte zwischen Ein- und Auslassventilen ein Phasenversteller verwendet, wobei die Nockengeometrien für den Ein- und Auslassventilhub auf verschiedenen Nockenwellen vorgesehen wird. Für die Phasenverstellung wird dann die Einlassnockenwelle relativ zur Auslassnockenwelle verschoben.
  • Aus der DE 103 14 683 A1 ist eine variable Ventilhubsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit untenliegender Nockenwelle bekannt, bei der der Ventilhub eines oder mehrerer Einlass- und/oder Auslassventile last- und drehzahlabhängig eingeregelt werden kann, so dass gleichzeitig mit dem Ventilhub auch die Öffnungszeit der Ventile eingeregelt wird. Aus DE 100 41 466 A1 und DE 43 30 913 A1 sind weiterhin Ventiltriebe zum Steuern der Ein- und Auslasssteuerzeiten von Gaswechselventilen und der Kraftstoffansaugsteuerung einer Brennkraftmaschine bekannt. Jedoch muss bei beiden Systemen ein hoher Aufwand betrieben werden, um das Ventilspiel in einem gewissen Maß konstant zu halten. Des Weiteren sind zahlreiche variable Ventiltriebe bekannt, die sowohl den Ventilhub als auch die Öffnungszeit des Ventils annähernd stufenlos verstellen können. Alle aufgeführten variablen Ventiltriebe nutzen mindestens ein variabel verstellbares Übertragungsglied, um den Nockenhub über dieses Übertragungsglied auf ein Ventilbetätigungsglied, das den Ventilhub erzeugt, zu übertragen. Alle diese Systeme sind in der Lage eine hohe Variabilität des Ventilhubes zu erzeugen. Die meisten dieser Ventiltriebe sind jedoch für oben liegende Nockenwellen ausgeführt. In der DE 101 40 635 A1 und der EP1387050 A1, wird , eine Ventilhubvorrichtung zur unabhängigen variablen Hubverstellung der Gaswechselventile einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben, bei der die Ventilhubcharakteristik durch die Geometrie der Kulissenbahn, durch die Kontur der Verstelleiste und durch eine Arbeitskurve des Kipphebels gebildet wird, so dass mit dieser Ventilhubvorrichtung die beiden Einlassventile eines 4-Ventilmotors mit unterschiedlichen Hubkurven betätigt werden. Aus DE 1 751 690 und der DE 2 256 091 sind Ventilsteuereinheiten bekannt, die den Ventilhub eines Ventils last- und drehzahlabhängig für Verbrennungsmotoren mit untenliegender Nockenwelle verändern können. Jedoch basieren beide auf Gleitkontakten und haben damit Probleme mit der Reibung und damit mit der Verlustleistung.
  • Nachteilig bei den bekannten mechanischen variablen Ventiltrieben mit untenliegender Nockenwelle oder Kipphebeln ist, dass diese Ventiltriebe einen zusätzlichen Hebel verwenden, der die Bewegung der Stoßstange auf das Zwischenglied überträgt, welches für die Variabilität der Ventilhubkurven verantwortlich ist. So ergeben sich für die gleiche Funktionalität mehr Bauteile und Gelenk- bzw. Kontaktstellen. Dadurch ergibt sich weiterhin eine größere Toleranz- sowie Steifigkeitsproblematik. Außerdem wirkt sich die Anzahl der Bauteile und Gelenk- bzw. Kontaktstellen negativ auf die Systemkosten aus. Eine Steuerzeitverschiebung bzw. Phasenverschiebung des maximalen Ventilhubes ist in diesen Systemen nicht vorgesehen. Bei den hier aufgeführten bekannten Systemen kann sowohl der Ventilhub, die Ventilöffnungszeit als auch die Steuerzeit bzw. die Phasenlage des Hubmaximums nicht verändert werden, obwohl die aufgeführten Systeme einzelne der an einen mechanisch variablen Ventiltrieb gestellten Anforderungen erfüllen können. Jedoch gibt es kein System, das sowohl die Öffnungszeit und den Hub, sowie die Spreizung der Ventile verstellen kann. Außerdem ist bei diesen Systemen nicht vorgesehen, dass man für einen Motor mit nur einer Nockenwelle die Ventilhubparameter für die Ein- und Auslassventile getrennt verstellen kann.
  • Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit vorzugsweise Kipphebeln mit voll variablem Ventilhub und variabler Öffnungs- und Schließzeit zu schaffen, mit dem ein kompaktes Übertragungsgetriebe zwischen Steuerwelle und Ein- und Auslassventilen erhalten wird, die Anzahl der benötigten Bauteile des Übertragungsgetriebes reduziert werden und zusätzlich ein mechanischer vollvariabler Ventiltrieb erhalten wird mit einer erweiterten Variabilität des Ventiltriebs, insbesondere für Motoren mit Kipphebeltrieben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1, indem ein Zwischenhebel über eine Achse mit einer Steuerwellenrolle so verbunden ist, dass eine auf der Achse drehbar gelagerte Kulissenrolle über eine Nockenwellenrolle und über die Achse durch die Nockenwelle angetrieben in einer Kulisse bewegt wird, wobei eine Kontaktfläche am Zwischenhebel sich, vorzugsweise über eine Feder verstärkt, an einer Steuerwelle abstützt und eine Arbeitskurve einen Kipp- oder Schlepphebel bewegt, über den die Gaswechselventile geöffnet und/oder geschlossen werden. An mindestens einer der Nocken- oder Steuerwellen ist ein Phasenversteller angebracht, so dass eine Phasenverschiebung zwischen der mit gleicher Drehzahl drehenden Nockenwelle und der Steuerwelle so vorgesehen ist, dass bei der variablen Ventilsteuerung für unterschiedliche Ventilhübe entweder der Ventilöffnungszeitpunkt oder der Ventilschließzeitpunkt für die unterschiedlichen Ventilhübe gleich ist. Die Nockenwelle kann zur Steuerwelle den gleichen Drehsinn oder einen entgegen gesetzten Drehsinn aufweisen.
  • Wesentliche Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen in der kompakten Gestalt des Übertragungsgetriebes, das zwischen Steuerwellenantrieb und Ventilbetätigung, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Kipp- oder Schwinghebeln, angeordnet ist. Die Systemtoleranzen des Übertragungsgetriebes können gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltrieben deutlich verbessert werden. Ein weiterer großer Vorteil der variablen mechanischen Ventilsteuerung nach der Erfindung besteht darin, dass sowohl der Ventilhub, die Ventilöffnungszeit als auch die Phasenlage des Hubmaximums mit nur einer Verstellung verändert werden können.
  • Vorteilhaft ist auch, dass die Hebel, die direkt über den Gaswechselventilen angebracht sind, als Kipp- oder Schwinghebel ausgebildet sein können. Die Bahn der Kulisse kann durch einen Kreisbogen um den Mittelpunkt einer Hebelrolle und/oder einen ersten Bereich der Arbeitskurve durch einen Kreisbogen um den Mittelpunkt der Kulissenrolle gebildet werden. Bei einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Einlass- und/oder Auslassventilen können die entsprechenden Zwischenhebel und Hebel, die direkt über den Gaswechselventilen angeordnet sind, für die Ventilbetätigung unterschiedliche Geometrien aufweisen und entweder auf einer gemeinsamen Achse oder auf unterschiedlichen Achsen gelagert sein.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der über den Gaswechselventilen vorgesehene Hebel direkt über eine Ventilbrücke gleichzeitig zwei Gaswechselventile betätigt. Eine vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass die Kontaktfläche des Zwischenhebels für die Steuerwelle Bestandteil einer drehbar gelagerten Rolle ist. Damit ist ein reibungsarmer Betrieb des Übertragungsgetriebes gegeben.
  • Dadurch, dass unter anderem mit der vorliegenden Erfindung die Variation des Ventilhubs von einem Maximalhub bis zu einem Nullhub ausführbar ist, kann eine Ventilstillegung einzelner Ventile bis zur Stillegung aller Ventile eines Zylinders erfolgen.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der variablen mechanischen Ventilsteuerung bei einer Brennkraftmaschine mit Kipphebeln wird darin gesehen, dass abhängig von der Ventilhubvariation die Phasenlage der Ventilhubmaxima durch nur ein Verstellelement und durch eine permanente Rotation der Steuerwelle eine vorgegebene Veränderung der Phasenlage und Ventilerhebungen der Gaswechselventile erfolgt. Des Weiteren ist es möglich, dass je nach Verschiebung der Phasenlage der zwei Steuerwellen zueinander, bezogen auf die maximale Auslenkung der zwei Steuerwellen, die Ventilöffnungszeitpunkte bzw. die Ventilschließzeitpunkte unterschiedlich einstellbar sind, so dass beispielsweise die Ventilöffnungszeitpunkte bei unterschiedlichen Ventilhubscharen gleich sind und die Schließzeitpunkte sich über dem Steuerwellenwinkel verändern. Für andere Auslegungen der Brennkraftmaschinen kann es vorteilhaft sein, die Schließzeitpunkte der Ventilhubscharen konstant zu halten und die Öffnungsbeginne der Ventilerhebungskurven zu verändern. Hierzu ist durch das Verstellelement entsprechend die Phasenlage der zwei Steuerwellen zu verändern.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen bestehen darin, dass die Verstellung von Ein- und Auslassventilerhebungen zueinander getrennt und unterschiedlich erfolgt. Die Nockenwelle kann mindestens einen Sekundärnocken aufweisen, über den je Steuerwellendrehung ein zweites Öffnen und Schließen der Ein- und/oder Auslassventile erfolgt. Hiermit lässt sich insbesondere die Restgassteuerung von Motoren vorteilhaft über die Variation des Sekundärhubes steuern. Dieser Vorteil wirkt sich besonders bei Brennkraftmaschinen vorteilhaft aus, an denen als Mittel zur zusätzlichen unabhängigen Ventilhuböffnung und Schließung je Steuerwellendrehung kein zweites Betätigungssystem für einen Sekundarhub vorgesehen ist, wobei durch das zweite Betätigungssystem die Ventilöffnung der Gaswechselventile veränderlich und abhängig von der Öffnung von einem Primärhub erfolgt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten, in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel eines variablen Ventiltriebs eines Gaswechselventils mit Kipphebeln in Seitenansicht;
    Fig. 2
    eine Ventilhubschar des Ausführungsbeispiels des variablen Ventiltriebs mit konstantem Ventilöffnungszeitpunkt; und
    Fig. 3
    eine Ventilhubschar eines weiteren Ausführungsbeispiels des variablen Ventiltriebs mit konstantem Ventilschließpunkt.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines variablen Ventiltriebs, bestehend aus einer Nockenwelle 202, einer Nockenwellenrolle 207, die an einer Kontur der Nockenwelle 202 abrollt und ausgelenkt wird. Die Nockenwellenrolle 207 ist drehbar in einem Zwischenhebel 210 gelagert. Der Zwischenhebel 10 stützt sich über eine Kulissenrolle 204, eine Kontaktfläche 209 und eine Hebelrolle 213 ab. Eine Steuerwelle 208 rotiert mit einer Drehzahl der Nockenwelle 202 und der Zwischenhebel 210 wird relativ zum Drehpunkt der Kulissenrolle 204 gekippt. Ein Kipp- oder Schwinghebel 215 ist in einem Hebeldrehpunkt 214 drehbar gelagert. Ein Gaswechselventil 201 wird über den Hebel 215 betätigt. Der Zwischenhebel 210 rollt mit der Kulissenrolle 204 in einer Kulisse 206 ab. Außerdem stützt sich der Zwischenhebel 210 mit der Kontaktfläche 209 an der Steuerwelle 208 ab. Die Kontaktfläche 209 kann auch Bestandteil einer drehbar gelagerten Rolle des Zwischenhebels 110 sein.
  • Ausgelenkt durch die Kontur der Nockenwelle 202 kippt der Zwischenhebel 210, so dass die am Kipp- oder Schwinghebel 215 drehbar gelagerte Hebelrolle 213 auf einer Arbeitskurve 211 des Zwischenhebels 210 abläuft. Abhängig von der Positionierung durch die rotierende Steuerwelle 208 kommen unterschiedliche Bereiche der Arbeitskurve 211 mit der Hebelrolle 213 in Kontakt. Befindet sich die Hebelrolle 213 in Kontakt mit dem Nullhubbereich der Arbeitskurve 211, wird trotz Schwenken des Zwischenhebels 210 keine Bewegung des Kipp- oder Schwinghebels 215 erzeugt und somit auch nicht das Gaswechselventil 201 betätigt. Befindet sich die Hebelrolle 213 in Kontakt mit dem Hubbereich der Arbeitskurve 211, wird der Hebel 215 und mit ihm auch das Gaswechselventil 201 betätigt. Je länger die Hebelrolle 213 durch Verstellung des Zwischenhebels 210 auf dem Nullhubbereich abrollt, desto kürzer rollt sie im Hubbereich und desto kleiner wird der Ventilhub bis hin zum Nullhub, wenn nur der Nullhubbereich der Arbeitskurve 211 während des Nockenhubes abgefahren wird. Außerdem verschiebt sich je nach Ausrichtung der Nockenwelle 202 und der Steuerwelle 208 zueinander entweder der Öffnungszeitpunkt nach spät und der Schließzeitpunkt bleibt gleich oder umgekehrt. Diese Verstellung kann vorzugsweise durch einen Phasenversteller erfolgen.
  • Um einen Kraftschluss zwischen allen Bauteilen gewährleisten zu können, können mehrere Federn in das System eingefügt werden. Die Art, Anzahl und Positionierung der Federn hängt von der Konfiguration und Auslegung des Systems ab.
  • Zum Ausgleich des Ventilspiels zwischen Ventil und den Ventiltriebskomponenten kann ein mechanisches Ventilspielausgleichselement 216 oder ein hydraulischer Ventilspielausgleichsmechanismus vorgesehen sein. Bei bestimmten geometrischen Stellungen der Bauteile des Übertragungsgetriebes ist ein Nullhub eines Gaswechselventils 201 einstellbar und damit kann mindestens ein Gaswechselventil 201 je Zylinder stillgelegt werden. Die Nockenwelle 202 kann weiterhin mindestens eine Sekundarerhebung 217 am Grundkreisdurchmesser der Nockenkontur der Nockenwelle 202 aufweisen, über die je Nockenwellenumdrehung ein zweites Öffnen und Schließen der Ein- und/oder Auslassventile erfolgen kann.
  • Weiterhin kann als Mittel zur zusätzlichen unabhängigen Ventilhuböffnung und - schließung je Nockenwellenumdrehung ein zweites Betätigungssystem für einen Sekundarhub vorgesehen sein, wobei durch das zweite Betätigungssystem die Ventilöffnung der Gaswechselventile 201 veränderlich und unabhängig von der Öffnung von einem Primarhub erfolgt. Zur Einstellung des Zwischenhebels 210 bzw. des Kipp- oder Schwinghebels 215 können Mittel zur Feineinstellung an dem Hebelrollenpunkt 212 und dem Hebeldrehpunkt 214 der Achse 205 sowie der Kulisse 206 vorgesehen sein. Die Geometrien der Ventiltriebsbetätigung der Zwischenhebel 210, der Kipp- oder Schwinghebel 215, die Nockenkonturen der Nockenwelle 202 oder die Exzenter an der Steuerwelle 208 können derart ausgebildet sein, dass unterschiedliche Ventilhübe benachbarter Ventile einstellbar sind.
  • In den Fig. 2 und 3 sind Ventilhubscharen des variablen Ventiltriebs über dem Drehwinkel der Steuerwellen für verschiedene Ausführungsbeispiele der variablen Ventilsteuerung und Stellungen der rotierenden Nockenwelle 202 und der Steuerwelle 208 zueinander dargestellt. Je nach Phasenverschiebung der Nockenwelle 202 und der Steuerwelle 208 stellt sich die Lage der Hubmaxima bzw. die Öffnugs- oder Schließzeitpunkte der Ventilerhebungen über dem Nockenwinkel dar.

Claims (20)

  1. Variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Kipp- oder Schwinghebel zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Öffnungs- und Schließzeit mindestens eines Einlass- und/oder Auslassventils (201), mit einer eine Nockenkontur aufweisenden Nockenwelle (202), bei der die Nockenkontur eine Teilkontur zum Öffnen und eine Teilkontur zum Schließen des Einlass- und/oder Auslassventils (201) aufweist, mit einem Übertragungsgetriebe, das einen Zwischenhebel (210) mit einer Arbeitskurve (211), eine Kulisse (206) zur Führung des Zwischenhebels (210), eine Kontaktfläche (209) des Zwischenhebels, die sich an einer eine Exzenterkontur aufweisenden Steuerwelle (208) abstützt, aufweist, wobei ein über das Übertragungsgetriebe mittels der Nockenwelle (202) angetriebener Kipphebel (215) das Ein- und/oder Auslassventil (201) betätigt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zwischenhebel (210) über eine Achse (205) mit einer Nockenwellenrolle (207) so verbunden ist, dass eine auf der Achse (205) drehbar gelagerte Kulissenrolle (204) durch die Nockenwelle (202) über die Nockenwellenrolle (207) und der Achse (205) angetrieben in der Kulisse (206) bewegt wird, wobei die Kontaktfläche (209) am Zwischenhebel (210) sich an der Steuerwelle (208) abstützt und über die Arbeitskurve (211) der Kipp- oder Schwinghebel (215) bewegbar ist, über den das Gaswechselventil (201) geöffnet wird und/oder schließbar ist, wobei eine Phasenverschiebung zwischen der mit gleicher Drehzahl drehenden Nockenwelle (202) und der Steuerwelle (208) so vorgesehen ist, dass bei der variablen Ventilsteuerung für unterschiedliche Ventilhübe entweder der Ventilöffnungszeitpunkt oder der Ventilschließzeitpunkt für die unterschiedlichen Ventilhübe gleich ist und wobei an der Nockenwelle (202) und/oder an der Steuerwelle (208) ein Phasenversteller zur Verstellung der Phasenlage der Ventilerhebungen des Gaswechselventils (201) vorgesehen ist.
  2. Variable mechanische Ventilsteuerung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nockenwelle (202) zur Steuerwelle (208) den gleichen Drehsinn aufweist.
  3. Variable mechanische Ventilsteuerung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nockenwelle (202) zur Steuerwelle (208) einen entgegengesetzten Drehsinn aufweist.
  4. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bahn der Kulisse (206) durch einen Kreisbogen um einen Mittelpunkt einer Hebelrolle (13) und/oder ein erster Bereich der Arbeitskurve (211) durch einen Kreisbogen um einen Mittelpunkt der Kulissenrolle (204) gebildet wird.
  5. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Einlass- und/oder Auslassventilen die entsprechenden Zwischenhebel (210) und/oder die Kipp- oder Schwinghebel (215) für die Ventilbetätigung unterschiedliche Geometrien aufweisen und auf einer gemeinsamen Achse (205) gelagert sind.
  6. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Einlass- und/oder Auslassventilen die entsprechenden Zwischenhebel (210) und/oder die Kipp- oder Schwinghebel (215) für die Ventilbetätigung unterschiedliche Geometrien aufweisen und auf unterschiedlichen Achsen (205) gelagert sind.
  7. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Phasenversteller nicht direkt an der Nockenwelle (202) oder an der Steuerwelle (208) vorgesehen ist, sondern vorzugsweise an einem Getriebe zwischen Nockenwelle (202) und Steuerwelle (208) angeordnet ist.
  8. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Erreichung einer höheren Variabilität der Ventilerhebungen ein zusätzlicher Phasenversteller entweder an der Nockenwelle (202) oder an der Steuerwelle (208) oder an dem Zwischengetriebe (210) vorgesehen ist.
  9. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass je nach Phasenlage der Nockenwelle (202) oder Steuerwelle (208) zueinander sich die Ventilöffnungszeitpunkte bzw. die Ventilschließzeitpunkte unterschiedlich einstellen.
  10. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass entweder die Nockenwelle (202) zur Steuerwelle (208) oder die Steuerwelle (208) zur Nockenwelle (202) oder beide gleichzeitig phasenverschiebbar sind.
  11. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Ausgleich des Ventilspiels zwischen Ventil und den Ventiltriebskomponenten ein mechanisches Ventilspielausgleichselement (216) oder ein hydraulischer Ventilspielausgleichsmechanismus vorgesehen ist.
  12. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kipp- oder Schwinghebel (215) über eine Verbindung, vorzugsweise eine Ventilbrücke, gleichzeitig zwei Gaswechselventile (201) betätigt.
  13. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktfläche (209) des Zwischenhebels (210) Bestandteil einer drehbar im Zwischenhebel (210) gelagerten Rolle ist.
  14. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei bestimmten geometrischen Stellungen der Bauteile des Übertragungsgetriebes der Nullhub eines Gaswechselventils (201) einstellbar ist und damit mindestens ein Gaswechselventil (201) je Zylinder stillgelegt ist.
  15. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zu der Verstellung der Einlassventile die Verstellung der Auslassventile voneinander getrennt und unterschiedlich erfolgt.
  16. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nockenwelle (202) mindestens eine Sekundärerhebung (217) am Grundkreisdurchmesser der Nockenkontur aufweist, über die je Nockenwellenumdrehung ein zweites Öffnen und Schließen des Ein- und/oder Auslassventils erfolgt.
  17. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Mittel zur zusätzlichen unabhängigen Ventilhuböffnung und Schließung je Nockenwellenumdrehung ein zweites Betätigungssystem für einen Sekundärhub vorgesehen ist, wobei durch das zweite Betätigungssystem die Ventilöffnung der Gaswechselventile (201) veränderlich und unabhängig von der Öffnung von einem Primärhub erfolgt.
  18. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Einstellung des Zwischenhebels (210) bzw. des Kipp- oder Schwinghebels (215) Mittel zur Feineinstellung an den Achsen (212, 213, 205) sowie der Kulisse (206) vorgesehen sind.
  19. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geometrien der Ventiltriebsbetätigung der Zwischenhebel (210), der Kipp- oder Schwinghebel (215), die Nockenkonturen der Nockenwelle (202) und/oder die Exzenter an der Steuerwelle (208) derart ausgebildet sind, dass unterschiedliche Ventilhübe benachbarter Ventile einstellbar sind.
  20. Variable mechanische Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zwischenhebel (210) durch mindestens eine Feder vorgespannt ist.
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