WO2003023197A1 - Ventiltrieb für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2003023197A1
WO2003023197A1 PCT/EP2002/009379 EP0209379W WO03023197A1 WO 2003023197 A1 WO2003023197 A1 WO 2003023197A1 EP 0209379 W EP0209379 W EP 0209379W WO 03023197 A1 WO03023197 A1 WO 03023197A1
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Armin Josenhans
Dietmar Schwarzenthal
Leo Spiegel
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Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L2307/00—Preventing the rotation of tappets

Definitions

  • the invention relates to a valve train for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Variable valve drives are known from the prior art, with which both the valve opening times and the valve opening cross section can be adapted to the operating state of the engine.
  • a variable valve train of an internal combustion engine in which the valve stroke can be set in two stages by means of a switchable tappet.
  • the device is supplemented by a device for adjusting the inlet and outlet times of the gas exchange valves, whereby u. a. the cylinder charge can be improved over a wide speed range.
  • the object of the invention is based on the above. State of the art to expand the two-stage valve lift of a generic valve train in order to further increase the efficiency of the internal combustion engine, adapted to the load and speed state of the engine.
  • a valve train with a rocker arm arrangement is known (so-called Honda VTEC system), in which different valve stroke combinations can be implemented by three different cams.
  • a rocker arm which does not act directly on the valves and which is arranged between the two rocker arms which act directly on the inlet valves is optionally connected to the two rocker arms via hydraulically controllable locking elements.
  • an insert is also provided in an oil channel of the rocker arm shaft, through which several separate partial oil channels are formed.
  • the object stated at the outset is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • the hub transmission elements for the Gas exchange valves can be controlled hydraulically separately, the variability for the valve opening cross section or for the valve opening times of the cylinders can be increased depending on the load or speed state. For example, it is possible to use a small valve lift on the intake side for the first intake valve, while the large valve lift is implemented for a second intake valve of the cylinder in question.
  • valve lift switch within a cylinder makes it possible to design the lift curves of the small and / or the large cam of the first intake or exhaust valve differently from the lift curves of the second intake or exhaust valve of the relevant cylinder. This further increases the variability of the possible valve stroke settings.
  • An advantageous constructive implementation is characterized in that at least some of the hydraulic supply lines for the valve lift switchover are designed as channels in a bucket tappet housing.
  • a valve train according to DE 196 30 192 AI can be easily retrofitted simply by replacing the tappet housing with the technology according to the invention.
  • molded inserts which are accommodated in corresponding bores in the tappet housing.
  • the basic shape of the cylindrical molded inserts is provided with two longitudinal grooves and radial recesses, the latter being connected to oil bores leading to the tappets.
  • a space-saving oil pressure supply for the variable valve train in the cylinder head of the internal combustion engine is provided, which requires few additional components.
  • Appropriate receptacles for the switching valves are provided in the bucket tappet housing to control the oil channels.
  • the device for changing the valve opening times is supplemented by a camshaft adjuster arranged on the inlet and / or outlet side, with the aid of which the inlet and / or outlet times of the gas exchange valves can be changed.
  • 1 is a circuit diagram for a variable valve train
  • FIG. 2 shows the schematic representation of a valve train
  • FIG. 3 shows a cross section through a stroke transmission element
  • FIG. 7 is a plan view of a bucket tappet housing
  • FIG. 8 is a section along the line Vlll-Vlll according to FIG. 7,
  • FIG. 11 shows a section along the line Xl-Xl according to FIGS. 7 and
  • FIG. 12 insert parts inserted into bores of the bucket tappet housing
  • FIG. 13 a section along the line Xlll-Xlll according to FIGS. 12 and
  • the two gas exchange valves 2 shown in FIG. 2 represent part of a valve train of a four-valve engine, in which the two gas exchange valves 2 exemplarily form the two intake valves of a cylinder; the two provided per cylinder Exhaust valves are not shown; however, in terms of their structure and operation, they are designed analogously to the inlet side described in more detail below.
  • the two gas exchange valves 2 are actuated by the cams 6, 7 of a camshaft 8 via a stroke transmission element 4 designed as a tappet.
  • the tappets 4 are inserted into a bore 9 of a cylinder head 11 and are supported by a compression spring 10.
  • the gas exchange valves 2 comprise a valve plate 14 which interacts with a valve seat 12 of the cylinder head 11 and a valve stem 16 which is provided with a valve spring plate 18.
  • a valve spring 20, which holds the gas exchange valve 2 in the closed position, is arranged between the valve spring plate 18 and the cylinder head 11.
  • the compression spring 10 is also supported on the opposite side on the valve spring plate 18.
  • the cup tappet 4 has two cup elements arranged concentrically to one another, hereinafter referred to as the outer reciprocating piston 22 and the internal reciprocating piston 23, which each interact with different cam regions (partial cams) 24 to 26 or 24 ' to 26 ' of the cams 6 and 7.
  • the two outer cam areas 24, 26 and 24 ' , 26 ' of the cams 6 and 7 are mutually identical, ie they have the same lifting height and phase position. These cam areas 24 and 26 or 24 ' and 26 ' interact with the outer reciprocating piston 22.
  • the central cam area 25 or 25 ' has a lower lifting height than the two outer cam areas 24 and 26 or 24 ' and 26 ' and interacts with the inner lifting piston 23.
  • the outer cam area 24, 26 of the cam 6 in turn has a greater lifting height than the outer cam area 24 ' , 26 ' of the cam 7; the lifting height of the central cam region 25 of the cam 6, on the other hand, is smaller than the lifting height of the central cam region 25 'of the cam 7.
  • the two reciprocating pistons 22 and 23 have a bore 27 in the bottom area, which are aligned with one another in the base circle phase of the three partial cams 24 or 24 ' , 25 or 25 ' and 26 or 26 ' (see FIG. 3) so that the outer with the inner reciprocating piston 22, 23 in this position by means of piston elements 28, 29 which are longitudinally displaceable in the bore 27 can be locked.
  • the displacement of the piston elements 28, 29 and thus the locking takes place hydraulically; For this purpose, hydraulic oil is applied to an end face of the piston 28 via an opening 33.
  • the locking mechanism is not discussed in detail; this is described in more detail, for example, in DE 196 01 587 AI or DE 195 28 505 AI.
  • the outer and inner lifting pistons 22 and 23 are locked to one another via the piston elements 28, 29 in a first working or switching position, the larger valve lift on the valve stem 16 of the valve stem 16 is via the outer cam regions 24 and 26 or 24 ' and 26 ' Transfer gas exchange valve 2. If the pressure exerted on the piston 28 is reduced to such an extent that the pistons 28, 29 are returned from their locked working position, the two lifting pistons 22 and 23 are freely movable again, by appropriately switching the control valves arranged in hydraulic feed lines (explained in more detail later) to each other, so that only the lifting movement caused by the central partial cams 25 or 25 'is transmitted via the inner lifting piston 23 to the valve stem 16 of the gas exchange valve 2.
  • the outer reciprocating piston 22 follows the course of the stroke of the two outer partial cams 24 or 24 ' and 26 or 26 ' , but without having any influence on the inner reciprocating piston 23 which is freely movable thereto.
  • the circuit diagram for the hydraulic pressure oil supply for valve lift switching is based on a cylinder bank row of a two-row 6-cylinder gasoline engine
  • the tappets 4 of the two intake valves EV1 and EV2 and the tappets 4 of the two exhaust valves AVI and AV2 of the three cylinders 30, 31 and 32 shown for locking and unlocking the two reciprocating pistons 22, 23 and thus for controlling the valve lift are separately included Hydraulic oil applied.
  • the tappets 4 of the first three inlet valves EV1 are connected to a first hydraulic line 34, which leads to an oil sump 38 of the engine via a first switching valve (2/2-way valve) 36.
  • the bucket tappets 4 assigned to the second three inlet valves EV2 are connected to a second hydraulic line 40, which likewise leads to the oil sump 38 via a second switching valve (2/2-way valve) 42.
  • the tappets are 4 of the first three Exhaust valves AVI of the three cylinders 30 to 32 are connected to a third hydraulic line 44, which also leads to the oil sump 38 via a third switching valve (2/2-way valve) 46.
  • a fourth hydraulic line 48 is connected to the bucket tappets 4, which are assigned to the three second outlet valves AV2 and which leads to the oil sump 38 via a fourth switching valve (2/2-way valve) 50.
  • the four switching valves 36, 42, 46 and 50 are connected to a pressure oil supply line 52 which can be supplied with hydraulic oil via an oil feed pump 54.
  • valve stroke combinations can be implemented.
  • the outer partial cams 24 and 26 differ from the outer partial cams 24 ' and 26 ' and the middle partial cams 25 and 25 ' with regard to their stroke and their phase position. This results in the valve lift curves shown in FIG. 5 with a small valve lift h ⁇ vi and a large valve lift HEVI for the first intake valves EV1 and with a small valve lift h ⁇ v 2 and a large valve lift HEV2 for the second intake valves EV2.
  • valve lift switching described can be used in any other engine configuration in which at least two intake or exhaust valves are provided per cylinder.
  • the options for setting the valve strokes of the internal combustion engine can be sensibly supplemented by an additional device for changing the inlet and / or outlet times of the gas exchange valves 2.
  • two camshaft adjusters 56 and 58 are provided on the intake and exhaust side, with the aid of which the valve timing on the intake and exhaust side of the internal combustion engine can be adjusted to “early” or “late” depending on the operating state.
  • the two camshaft adjusters 56 and 58 are connected to the pressure oil supply line 52 via a switching valve 60 and 62 each designed as a 3/2-way valve, each with a first control line 64, 65, while a second control line 66, 67 to the oil sump 38 of the internal combustion engine returns.
  • a switching valve 60 and 62 each designed as a 3/2-way valve, each with a first control line 64, 65, while a second control line 66, 67 to the oil sump 38 of the internal combustion engine returns.
  • the structure of such camshaft adjusters 56, 58 is described and illustrated, for example, in DE 198 34 843 AI.
  • FIGS. 7 to 14 show a constructive implementation of the oil supply for the variable valve train, which is described in more detail below.
  • Cup tappet housing 68 has openings 70 in which the individual switchable cup tappets 4 are accommodated.
  • Two longitudinal bores 72 and 74 are provided in the housing 68, in which two molded inserts 76 and 78 are used to form two partial oil channels 72a, 72b and 74a, 74b.
  • two longitudinal grooves 80a, b and 82a, b are introduced in the mold inserts 76, 78 to form the partial oil channels 72a, b and 74a, b.
  • the molded inserts 76, 78 also have groove-shaped radial recesses 84a to 84f and 86a to 86f distributed over the circumference, which are connected to the longitudinal grooves 80a, b and 82a, b.
  • the recesses 84, 86 are each connected to oil channels 88, 90 provided in the housing 68, which are used to switch the
  • the mold inserts 76, 78 preferably consist of the same material as the tappet housing 68, ie made of aluminum; however, other materials such as plastic can also be used.
  • openings 94a to 94d can also be seen, which serve to receive the four switching valves 36, 42, 46, 50, which are not shown in the cup tappet housing 68 itself for a better overview.
  • the openings 94a to 94d are each connected to one of the partial oil channels 72a, b or 74a, b, in this case opening 94a with oil channel 72b, opening 94b with oil channel 74a, opening 94c with oil channel 72a and opening 94d with oil channel 74b.
  • the external pressure lines 96a and 96b which can be seen in FIG. 7 serve to ensure that the oil pressure present at both openings 94c and 94d for switching the valves 36, 42 is also supplied in parallel to the openings 94a and 94b for switching the valves 46, 50.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Ein- und/oder Auslassventilen (EV1, EV2, AV1, AV2) pro Zylinder, die durch eine Einlass- und/oder Auslassnockenwelle (8) betätigbar sind, sowie mit zwischen den Nocken (6, 7) der Einlass- und/oder Auslassnockenwelle angeordneten Hubübertragungselementen (4) und mit Mitteln zur Änderung des Ventilhubs der Einlass- und/oder Auslassventile, wobei mindestens zwei Einlass- und/oder zwei Auslassventile pro Zylinder mit mindestens zwei verschiedene Hubkurven aufweisende Teilnocken (24, 25, 26) zusammenwirken und dass die Hubübertragungselemente (4) dieser Gaswechselventile mindestens zwei Hubelemente (22, 23) aufweisen, die jeweils mit den Teilnocken (24, 25, 26) zusammenwirken, sowie mit hydraulischen Versorgungsleitungen für die Ventilhubumschaltung. Es wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsleitungen (34, 44) für die Ventilhubumschaltung eines ersten Ein- oder Auslassventils (EV1, AV2) getrennt sind von den Versorgungsleitungen (40, 48) für die Ventilhubumschaltung eines zweiten Ein- oder Auslassventils (EV2, AV2), so dass das erste Ein- oder Auslassventil (EV1, AV1) unabhängig vom zweiten Ein- oder Auslassventil (EV2, AV2) schaltbar ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine zweistufige Ventilhubumschaltung erweitert werden.

Description

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind variable Ventiltriebe bekannt, mit denen sowohl die Ventilöffnungszeiten als auch der Ventilöffnungsquerschnitt dem Betriebszustand des Motors angepasst werden kann. So ist beispielsweise aus der DE 196 06 054 C2 ein variabler Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem mit Hilfe eines schaltbaren Tassenstößels der Ventilhub zweistufig einstellbar ist. Ergänzt wird die Vorrichtung durch eine Einrichtung zum Verstellen der Ein- und Auslasszeiten der Gaswechselventile, wodurch u. a. die Zylinderfüllung über einen großen Drehzahlbereich verbessert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf der Grundlage des o. a. Standes der Technik die Zweistufigkeit des Ventilhubs eines gattungsgemäßen Ventiltriebs auszubauen, um angepasst an den Last- und Drehzahlzustand des Motors, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine weiter zu steigern.
Aus der EP 0 259 106 AI ist ein Ventiltrieb mit einer Kipphebelanordnung bekannt (sog. Honda- VTEC- System), bei dem durch drei verschiedene Nocken unterschiedliche Ventilhubkombinationen umsetzbar sind. Dazu wird ein nicht unmittelbar auf die Ventile wirkender Kipphebel, der zwischen den beiden unmittelbar auf die Einlassventile wirkenden Kipphebeln angeordnet ist, über hydraulisch ansteuerbare Verriegelungselemente wahlweise mit den beiden Kipphebeln verbunden. Zur Ansteuerung der Verriegelungselemente ist weiterhin in einem Ölkanal der Kipphebelwelle ein Einlegeteil vorgesehen, durch das mehrere separate Teilölkanäle ausgebildet werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Hubübertragungselemente für die Gaswechselventile hydraulisch separat ansteuerbar sind, kann die Variabilität für den Ventilöffnungsquerschnitt bzw. für die Ventilöffnungszeiten der Zylinder in Abhängigkeit vom Last- bzw. Drehzahlzustand erhöht werden. So ist es beispielsweise möglich, auf der Einlassseite für das erste Einlassventil einen kleinen Ventilhub zu verwenden, während für ein zweites Einlassventil des betreffenden Zylinders der große Ventilhub realisiert ist.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Durch die separate hydraulische Ansteuerung für die Ventilhubumschaltung innerhalb eines Zylinders besteht die Möglichkeit, die Hubkurven des kleinen und/oder des großen Nockens des ersten Ein- oder Auslassventils gegenüber den Hubkurven des zweiten Ein- oder Auslassventils des betreffenden Zylinders unterschiedlich zu gestalten. Damit wird die Variabilität der möglichen Ventilhubeinstellungen weiter erhöht.
Eine vorteilhafte konstruktive Umsetzung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Teil der hydraulischen Versorgungsleitungen für die Ventilhubumschaltung als Kanäle in einem Tassenstösselgehäuse ausgebildet sind. Damit kann z.B. ein Ventiltrieb gemäß der DE 196 30 192 AI auf einfache Art und Weise lediglich durch Austausch des Tassenstösselgehäuses mit der erfindungsgemäßen Technik nachgerüstet werden.
Für die Ausbildung der für die Druckölversorgung der einzelnen Tassenstössel erforderlichen Ölkanäle wird vorgeschlagen, Formeinlegeteile zu verwenden, die in entsprechenden Bohrungen des Tassenstösselgehäuses Aufnahme finden. Die in ihrer Grundform zylinderförmigen Formeinlegeteile sind mit zwei Längsnuten sowie mit radialen Aussparungen versehen, wobei letztere mit zu den Tassenstösseln führenden Ölbohrungen verbunden sind. Damit wird insgesamt eine platzsparende und wenig zusätzliche Bauteile benötigende Öldruckversorgung für den variablen Ventiltrieb im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt. Für die Ansteuerung der Ölkanäle sind im Tassenstösselgehäuse entsprechende Aufnahmen für die Schaltventile vorgesehen.
Die Vorrichtung zur Änderung der Ventilöffnungszeiten wird ergänzt durch einen auf der Ein- und/oder Auslassseite angeordneten Nockenwellenversteller, mit dessen Hilfe die Ein- und/oder Auslasszeiten der Gaswechselventile verändert werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Schaltschema für einen variablen Ventiltrieb,
Fig. 2 die schematische Darstellung eines Ventiltriebs, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Hubübertragungselement,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Hubübertragungselement,
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung verschiedener Ventilerhebungskurven,
Fig. 6 eine tabellarische Übersicht über verschiedene Schaltzustände des Ventiltriebs,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Tassenstösselgehäuse, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie Vlll-Vlll gemäß Fig. 7,
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX - IX gemäß Fig. 7,
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X gemäß Fig. 7,
Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie Xl-Xl gemäß Fig. 7 und
Fig. 12 in Bohrungen des Tassenstösselgehäuses eingesetzte Einlegeteile, Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie Xlll-Xlll gemäß Fig. 12 und
Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV gemäß Fig. 12.
Die in Fig. 2 dargestellten zwei Gaswechselventile 2 stellen einen Teil eines Ventiltriebs eines Vierventil- Motors dar, bei dem die beiden Gaswechselventile 2 exemplarisch die beiden Einlassventile eines Zylinders bilden; die zwei pro Zylinder vorgesehenen Auslaßventile sind nicht dargestellt; sie sind jedoch hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Betätigung analog zu der im folgenden näher beschriebenen Einlassseite ausgeführt. Die beiden Gaswechselventile 2 werden über ein als Tassenstößel ausgebildetes Hubübertragungselement 4 von den Nocken 6, 7 einer Nockenwelle 8 betätigt. Die Tassenstößel 4 sind in einer Bohrung 9 eines Zylinderkopfes 11 eingesetzt und stützen sich über eine Druckfeder 10 ab. Die Gaswechselventile 2 umfassen einen mit einem Ventilsitz 12 des Zylinderkopfes 11 zusammenwirkenden Ventilteller 14 sowie einen Ventilschaft 16, der mit einem Ventilfederteller 18 versehen ist. Zwischen Ventilfederteller 18 und Zylinderkopf 11 ist eine Ventilfeder 20 angeordnet, die das Gaswechselventil 2 in der geschlossenen Stellung hält. Die Druckfeder 10 stützt sich auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls am Ventilfederteller 18 ab.
Der Tassenstößel 4 weist zwei konzentrisch zueinander angeordnete Tassenelemente auf, im folgenden als äußerer Hubkolben 22 und innerer Hubkolben 23 bezeichnet, die jeweils mit unterschiedlichen Nockenbereichen (Teilnocken) 24 bis 26 bzw. 24' bis 26' der Nocken 6 und 7 zusammenwirken. Die beiden äußeren Nockenbereiche 24, 26 und 24', 26' der Nocken 6 und 7 sind untereinander gleich ausgebildet, d. h. sie haben die gleiche Hubhöhe und Phasenlage. Diese Nockenbereiche 24 und 26 bzw. 24' und 26' wirken mit dem äußeren Hubkolben 22 zusammen. Der mittlere Nockenbereich 25 bzw. 25' hat gegenüber den beiden äußeren Nockenbereichen 24 und 26 bzw. 24' und 26' eine geringere Hubhöhe und wirkt mit dem inneren Hubkolben 23 zusammen. Der äußere Nockenbereich 24, 26 des Nockens 6 weist wiederum eine größere Hubhöhe auf als der äußere Nockenbereich 24', 26' des Nockens 7; die Hubhöhe des mittleren Nockenbereichs 25 des Nockens 6 ist dagegen kleiner als die Hubhöhe des mittleren Nockenbereichs 25 'des Nockens 7.
Die beiden Hubkolben 22 und 23 weisen im Bodenbereich eine Bohrung 27 auf, die in der Grundkreisphase der drei Teilnocken 24 bzw. 24', 25 bzw. 25' sowie 26 bzw. 26' (siehe Fig. 3) zueinander fluchten, so dass der äußere mit dem inneren Hubkolben 22, 23 in dieser Stellung durch in der Bohrung 27 längsverschiebbare Kolbenelemente 28, 29 verriegelbar ist. Die Verschiebung der Kolbenelemente 28, 29 und damit die Verriegelung erfolgt hydraulisch; zu diesem Zweck wird über eine Öffnung 33 eine Stirnfläche des Kolbens 28 mit Hydrauliköl beaufschlagt. Auf den Verriegelungsmechanismus wird nicht näher eingegangen; dieser ist beispielsweise in der DE 196 01 587 AI oder der DE 195 28 505 AI näher beschrieben. Sind in einer ersten Arbeits- bzw. Schaltstellung der äußere und innere Hubkolben 22 und 23 über die Kolbenelemente 28, 29 zueinander verriegelt, so wird über die äußeren Nockenbereiche 24 und 26 bzw. 24' und 26' der größere Ventilhub auf den Ventilschaft 16 des Gaswechselventils 2 übertragen. Wird über ein entsprechendes Umschalten der in hydraulischen Zuleitungen angeordneten Steuerventile (später noch näher erläutert) der auf den Kolben 28 ausgeübte Druck soweit reduziert, dass die Kolben 28, 29 aus ihrer verriegelten Arbeitsstellung zurückgeführt werden, sind die beiden Hubkolben 22 und 23 wieder frei beweglich zueinander, so dass lediglich die durch den mittleren Teilnocken 25 bzw. 25' verursachte Hubbewegung über den inneren Hubkolben 23 auf den Ventilschaft 16 des Gaswechselventils 2 übertragen wird. Der äußeren Hubkolben 22 folgt dem Hubverlauf der beiden äußeren Teilnocken 24 bzw. 24' und 26 bzw. 26', ohne jedoch Einfluss auf den frei dazu beweglichen inneren Hubkolben 23 zu haben.
Das Schaltschema für die hydraulische Druckölversorgung zur Ventilhubumschaltung ist anhand einer Zylinderbankreihe eines zweireihigen 6- Zylinder- Ottomotors mit
Vierventiltechnik dargestellt (siehe Fig. 1). Dazu werden die Tassenstößel 4 der beiden Einlassventile EV1 und EV2 sowie die Tassenstößel 4 der beiden Auslassventile AVI und AV2 der drei dargestellten Zylinder 30, 31 und 32 zur Ver- bzw. Entriegelung der beiden Hubkolben 22, 23 und damit zur Steuerung des Ventilhubs separat mit Hydrauliköl beaufschlagt. Weiterhin sind die Tassenstößel 4 der ersten drei Einlassventile EV1 mit einer ersten Hydraulikleitung 34 verbunden, die über ein erstes Schaltventil (2/2- Wegeventil) 36 zu einem Ölsumpf 38 des Motors führt. Die den zweiten drei Einlassventilen EV2 zugeordneten Tassenstößel 4 sind mit einer zweiten Hydraulikleitung 40 verbunden, die über ein zweites Schaltventil (2/2- Wegeventil) 42 ebenfalls zum Ölsumpf 38 führt. Auf analoge Art und Weise sind die Tassenstößel 4 der drei ersten Auslassventile AVI der drei Zylinder 30 bis 32 mit einer dritten Hydraulikleitung 44 verbunden, die über ein drittes Schaltventil (2/2- Wegeventil) 46 ebenfalls zum Ölsumpf 38 führt. Eine vierte Hydraulikleitung 48 ist mit den Tassenstößeln 4 verbunden, die den drei zweiten Auslassventilen AV2 zugeordnet sind und die über ein viertes Schaltventil (2/2 Wegeventil) 50 zum Ölsumpf 38 führt. Die vier Schaltventile 36, 42, 46 und 50 sind an eine Drucköl - Versorgungsleitung 52 angeschlossen, die über eine Ölförderpumpe 54 mit Hydrauliköl beaufschlagbar ist.
In Abhängigkeit der Stellung der Schaltventile 36, 42, 46, 50 lassen sich verschiedene Ventilhubkombinationen realisieren. Wie bereits eingangs erläutert, unterscheiden sich die äußeren Teilnocken 24 und 26 von den äußeren Teilnocken 24' und 26' sowie die mittleren Teilnocken 25 und 25' hinsichtlich ihres Hubs und ihrer Phasenlage. Damit ergeben sich die in Fig. 5 dargestellten Ventilerhebungskurven mit einem kleinen Ventilhub hεvi und einem grossen Ventilhub HEVI für die ersten Einlassventile EV1 sowie mit einem kleinen Ventilhub hεv2 und einem großen Ventilhub HEV2 für die zweiten Einlassventile EV2. Analog dazu ergeben sich verschiedene Erhebungskurven für die Auslassventile AVI und AV2: einen kleinen Ventilhub ΠAVI und einen grossen Ventilhub HAVI für die ersten Auslassventile AVI und einen kleinen Ventilhub IIAV2 und einen grossen Ventilhub HAV2für die zweiten Auslassventile AV2. So lassen sich bezogen auf das in Fig. 1 dargestellte Ausführüngsbeispiel 16 verschiedene Schaltvariationen realisieren, mit denen die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Last- und Drehzahlzustand betrieben werden kann. Die mit Hilfe der Schaltventile 36, 42, 46, 50 umsetzbaren Ventilhubkombinationen sind anhand der in Fig. 6 dargestellten Tabelle aufgezeigt. Selbstverständlich ist es auch denkbar, je nach Verwendungszweck lediglich die Einlass- oder die Auslassseite der Brennkraftmaschine mit den mehrstufigen Ventilhub - Schaltmöglichkeiten zu versehen. Darüber hinaus ist die beschriebene Ventilhubumschaltung bei beliebig anderen Motorkonfigurationen einsetzbar, bei denen je Zylinder mindestens zwei Einlass- oder Auslassventile vorgesehen sind. Die Möglichkeiten zur Einstellung der Ventilhübe der Brennkraftmaschine kann durch eine zusätzliche Einrichtung zur Änderung der Einlass- und/oder Auslasszeiten der Gaswechselventile 2 sinnvoll ergänzt werden. Dazu sind auf der Einlass- und der Auslassseite zwei Nockenwellenversteller 56 und 58 vorgesehen, mit deren Hilfe die Ventilsteuerzeiten auf der Einlass- und der Auslassseite der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Betriebszustand nach „früh" oder „spät" verstellt werden können. Dazu sind die beiden Nockenwellenversteller 56 und 58 über ein als 3/2- Wegeventil ausgebildetes Schaltventil 60 und 62 mit jeweils einer ersten Steuerleitung 64, 65 an die Drucköl - Versorgungsleitung 52 angeschlossen, während jeweils eine zweite Steuerleitung 66, 67 zum Ölsumpf 38 der Brennkraftmaschine zurückführt. Der Aufbau derartiger Nockenwellenversteller 56, 58 ist beispielsweise in der DE 198 34 843 AI beschrieben und dargestellt.
In den Figuren 7 bis 14 ist eine konstruktive Umsetzung der Ölversorgung für den variablen Ventiltrieb dargestellt, der im folgenden näher beschrieben ist. Ein
Tassenstösselgehäuse 68 weist Öffnungen 70 auf, in denen die einzelnen schaltbaren Tassenstössel 4 Aufnahme finden. Im Gehäuse 68 sind zwei Längsbohrungen 72 und 74 vorgesehen, in denen zur Ausbildung von jeweils zwei Teilölkanälen 72a, 72b und 74a, 74b zwei Formeinlegeteile 76 und 78 eingesetzt sind. In den Formeinlegeteilen 76, 78 sind zur Ausbildung der Teilölkanäle 72a, b und 74a,b jeweils zwei Längsnuten 80a,b und 82a, b eingebracht. Die Formeinlegeteile 76, 78 weisen darüber hinaus über den Umfang verteilte nutenförmige radiale Ausnehmungen 84a bis 84f und 86a bis 86f auf, die mit den Längsnuten 80a, b bzw. 82a, b verbunden sind. Wie insbesondere anhand der Schnittdarstellung in Fig. 10 erkennbar, sind die Ausnehmungen 84, 86 jeweils mit im Gehäuse 68 versehenen Ölkanälen 88, 90 verbunden, die zum Schalten der
Tassenstössel 4 zu den in Figur 3 dargestellten Öffnungen 33 führen. Zur Abdichtung der- Formeinlegeteile 76, 78 sind deren stirnseitigen Enden in den Bohrungen 72, 74 verklebt oder es werden separate Abdichtstutzen (nicht dargestellt) an den beiden Enden der Bohrungen eingepresst. Die Formeinlegeteile 76, 78 bestehen vorzugsweise aus demselben Material wie das Tassenstösselgehäuse 68, d.h. aus Aluminium; andere Materialien, wie z.B. Kunststoff sind jedoch ebenso einsetzbar.
In der Mitte des Tassenstösselgehäuses 68 sind weiterhin vier Öffnungen 94a bis 94d erkennbar, die zur Aufnahme der vier Schaltventile 36, 42, 46, 50 dienen, die zur besseren Übersicht im Tassenstösselgehäuse 68 selbst nicht eingezeichnet sind. Die Öffnungen 94a bis 94d stehen jeweils mit einem der Teilölkanale 72a, b bzw. 74 a,b in Verbindung, in diesem Fall Öffnung 94a mit Olkanal 72b, Öffnung 94b mit Olkanal 74a, Öffnung 94c mit Olkanal 72a und Öffnung 94d mit Olkanal 74b. Die in Fig. 7 erkennbaren externen Druckleitungen 96a und 96b dienen dazu, dass der an beiden Öffnungen 94c und 94d zum Schalten der Ventile 36, 42 anliegende Öldruck parallel dazu auch den Öffnungen 94a und 94b zum Schalten der Ventile 46, 50 zugeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Ein- und/oder Auslassventilen pro Zylinder, die durch eine Einlass- und/oder Auslassnockenwelle betätigbar sind, sowie mit zwischen den Nocken der Einlass- und/oder
Auslassnockenwelle angeordneten Hubübertragungselementen und mit Mitteln zur Veränderung des Ventilhubs der Einlass- und/oder Auslassventile, wobei mindestens zwei Einlass- und/oder zwei Auslassventile pro Zylinder mit mindestens zwei verschiedene Hubkurven aufweisende Teilnocken zusammenwirken und dass die Hubübertragungselemente dieser Gaswechselventile mindestens zwei Hubelemente aufweisen, die jeweils mit den Teilnocken zusammenwirken, sowie mit hydraulischen Versorgungsleitungen für die Ventilhubumschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (34, 44) für die Ventilhubumschaltung eines ersten Ein- oder Auslassventils (EVl, AVI) getrennt sind von den Versorgungsleitungen (40, 48) für die Ventilhubumschaltung eines zweiten Ein- oder Auslassventils (EV2, AV2), so dass das erste Ein- oder Auslassventil (EVl, AVI) unabhängig vom zweiten Ein- oder Auslassventil (EV2, AV2) schaltbar ist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ein- oder Auslassventil (EVl, AVI) ein erster mehrteiliger Nocken (6) zugeordnet ist, dessen
Hubkurven (IIEVI, HEVI bzw. IIAVI, HAVI) sich von den Hubkurven (hEV2, HE 2 bzw. ΓIAV2, HAV2) eines zweiten mehrteiligen Nockens (7) unterscheiden, wobei der Nocken (7) als Hubübertragungselement den zweiten Ein- oder Auslassventilen (EV2, AV2) zugeordnet ist.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Versorgungsleitungen (34, 44, 40, 48) als Kanäle (72a,b, 74a,b) in einem Tassenstösselgehäuse (68) des Zylinderkopfs ausgebildet sind.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Tassenstösselgehäuse (68) mindestens eine Bohrung (72, 74) vorgesehen ist, in der zur Ausbildung der Kanäle (72a,b, 74a, b) ein Einlegeteil (76, 78) eingesetzt ist.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (76, 78) zwei im wesentlichen über die gesamte Länge verlaufende Längsnuten (80a, b, 82a,b) sowie mit den Längsnuten verbundene radiale Ausnehmungen (84a-f, 86a-f) aufweist, die mit den zu den Tassenstösseln (4) führenden Ölkanälen (72a, b, 74a, b) verbunden sind.
6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Tassenstösselgehäuse (68) Öffnungen (94a-d) für die Aufnahme der Schaltventile (36, 42, 46, 50) vorgesehen sind, über die die Druckölzufuhr zu den Ölkanälen (72a, b, 74a, b) steuerbar ist.
7. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Ventilhubumschaltung auf der Ein- und/oder Auslassnockenwelle ein Nockenwellenversteller (56, 58) zur Änderung der Einlass- und/oder Auslasszeiten angeordnet ist.
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