DE19511880A1 - Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechsel-Ventilen - Google Patents
Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechsel-VentilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechsel-Ventilen
einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruches 1.
Eine derartige Vorrichtung zeigt der japanische Patentabstract 3-185207 A, wo
bei zwei Einlaßventile über eine kombinierte elekromagnetische Stelleinheit mit
zwei beweglichen Stellankern unmittelbar betätigt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine für Mehrventilmotoren geeignete Vorrichtung
der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei verringertem baulichen Aufwand
ausreichend große Ventilhübe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspru
ches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren
Patentansprüchen entnehmbar.
Es wird also vorgeschlagen, die Ventile - z. B. zwei oder drei Einlaßventile -
unter Zwischenschaltung zumindest eines schwenkbar gelagerten Ventilbetäti
gungselementes mit einem Hubübersetzungsverhältnis i < 1 mittels einer einzi
gen, einfachen Stelleinheit zu betätigen.
Es hat sich gezeigt, daß unter Berücksichtigung des knappen Einbauraumes
insbesondere bei Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer einfachen
Stelleinheit mit nur einem Stellanker großen Volumens höhere Leistungen
steuerbar sind als mit zwei oder drei entsprechend kleineren Stelleinheiten.
Ferner kann durch die Hebelübersetzung ein ausreichender Ventilhub bei hin
sichtlich der Einbauhöhe noch günstigen Stelleinheiten verwirklicht werden. Zu
dem ist die Summe der bewegten Massen deutlich kleiner als bei einer Kon
stuktion, bei der je Ventil eine Stelleinheit verwendet ist; dies ist auch dadurch
begründet, daß die Stelleinheitsmasse nicht direkt auf die Gaswechselventile
wirkt, sondern zum Schwenkpunkt des Ventilbetätigungselementes hin orientiert
ist. Schließlich können bei der vorgeschlagenen Lösung die Federkräfte der
einzelnen am System schwingenden Federn auslegungsmäßig verteilt werden,
so daß die Stelleinheit sehr kompakt ausgelegt werden kann.
Bevorzugt wird in Weiterbildung der Erfindung ein einziges, einstückiges Ven
tilbetätigungselement je zu betätigender Ventilgruppe vorgeschlagen, wobei
dieses Ventilbetätigungselement ein Schlepphebel sein kann, der zudem mit
hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementen als Lagerböcke zusammenwirkt.
Dies ergibt eine baulich einfache und funktionell zuverlässige Konstruktion, bei
der die Ausgleichselemente vorteilhaft eine ruhende Masse bilden.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind nur die Einlaßventile elek
tromagnetisch und damit absolut variabel betätigbar, während die Auslaßventile
mechanisch über eine herkömmliche Nockensteuerung gesteuert sind und
damit starr oder mittels eines herkömmlichen Phasenwandlers begrenzt varia
bel steuerbar sind. Dabei ist berücksichtigt daß für die Steuerung der Auslaß
ventile höhere Leistungen erforderlich sind (öffnen der Ventile gegen noch vor
handenem Innendruck im Zylinder) und daß über die Verstellung der Einlaß
ventile ein weit höherer Einfluß auf das Drehmoment und die Leistung der
Brennkraftmaschine sowie auf deren günstiges Abgasverhalten erzielbar sind.
Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelhei
ten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2 durch einen Zylinder
kopf einer mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zwei
Auslaß- und zwei Einlaßventilen;
Fig. 2 eine Ansicht X des Zylinderkopfes nach Fig. 1 bei entfernter Zylinder
kopf; und
Fig. 3 einen weiteren Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 durch die elek
tromagnetische Stelleinheit für die Auslaßventile.
Der in den Figuren dargestellte Zylinderkopf 10 einer wassergekühlten mehrzy
lindrigen Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine weist je Zylinder zwei Einlaß
ventile 12 und zwei Auslaßventile 14 als Gaswechselventile auf, die korre
spondierende Einlaßkanäle 16 bzw. Auslaßkanäle 18 steuern.
Die in Ventilführungen 20 geführten Auslaßventile 14 werden über eine drehbar
in Nockenwellenlagern 26 aufgenommene Nockenwelle 22 mit Nocken 24 betä
tigt, wobei die Nocken 24 an ebenfalls verschiebbar gelagerten Tassenstößeln
28 anlaufen und die Auslaßventile 14 gegen die Kraft von Ventilfedern 30 öff
nen. Die so beschriebene, mechanische Ventilsteuerung der Auslaßventile 14
ist mit ihren gleitenden Teilen an das Schmiersystem der Brennkraftmaschine
(z. B. Kanal 32) angeschlossen und mittels eines Ventildeckels 34 nach außen
abgedichtet.
Die ebenfalls in Führungen 20 verschiebbar geführten Einlaßventile 12 werden
durch eine erste Ventilfeder 36 in Schließstellung gehalten und mittels einer
noch zu beschreibenden elektromagnetischen Stelleinheit 38 betätigt, wobei
der Stößel 40 der elektromagnetischen Stelleinheit 38 auf einen einstückigen
Schlepphebel 42 als Ventilbetätigungselement wirkt.
Der Schlepphebel 42 besteht aus zwei Hebelarmen 44, 46 (vgl. Fig. 2), die
durch zwei angeformte Brückenglieder 48, 50 miteinander verbunden sind. Da
bei sind in dem einen Brückenglied 48 zwei sphärische Lagerflächen 52 einge
arbeitet, mittels denen der Schlepphebel 42 auf zwei hydraulischen Ventilspiel-
Ausgleichselementen 54 mit sich automatisch in der Höhe einstellenden Kugel
köpfen 56 schwenkbar gelagert ist.
Der Stößel 40 der Stelleinheit 38 greift symetrisch zwischen den beiden Hebel
armen 44, 46 an einer konvex gekrümmten Anlauffläche 58 (vgl. Fig. 3) des an
deren Brückengliedes 50 an. Die Berührungslinie 60 (vgl. wieder Fig. 1) liegt
dabei zwischen der Schwenkachse 62 und den Angriffspunkten 64 der Hebel
arme 44, 46 an den Ventilschäften der Einlaßventile 12, woraus sich ein Über
setzungsverhältnis i < 1 von Stößelhub zu Ventilhub ergibt bzw. der Ventilhub
größer als der Stößelhub ist.
Die hydraulischen Ausgleichselemente 54 sind wie die Führungsbüchsen 66 für
den Stößel 40 (vgl. Fig. 3) an das Schmierölsystem der Brennkraftmaschine
angeschlossen (z. B. Kanäle 78, 80). Hingegen ist das Gehäuse 68 der elektro
magnetischen Stelleinheit 38 dicht auf dem die Ventilbetätigung enthaltenden
Zylinderkopfabschnitt mittels Schrauben 70 befestigt und beinhaltet den mit
dem Stößel 40 verbundenen Stellanker 72, der zwischen zwei elektrischen
Wicklungen mit Magnetkernen 74, 76 zur Öffnungssteuerung der Einlaßventile
14 angeordnet ist, wobei zwei Schwingfedern 82, 84 in Verbindung mit den
Ventilfedern 36 der Einlaßventile 12 das entsprechend auszulegende Federsy
stem bilden.
Zur Kühlung der elektromagnetischen Stelleinheiten 38 ist eine ein Kühlmedium
zuführende Leitung 86 vorgesehen, die in Verbindung mit einer am Gehäuse 68
der Stelleinheit 38 vorgesehenen Ringkammer 88 und einer Rückführleitung 92
eine termische Überbelastung der Stelleinheiten 38 ausschließt. Ferner sind
nicht dargestellte elektrische Leitungen vorgesehen, die zur Steuerung und zur
Stromversorgung der Stelleinheiten 38 dienen. Die beschriebenen Leitungen
und die Stelleinheiten 38 sind zur Vermeidung von Beschädigungen und zur
Verminderung von Geräuschabstrahlungen innerhalb einer gemeinsamen Zy
linderkopfhaube 90 angeordnet.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechsel-Ventilen einer Hubkolben-
Brennkraftmaschine, mit je Zylinder mehreren in einem Zylinderkopf ange
ordneten Einlaß- und/oder Auslaßventilen, die von einer elektromagneti
schen Stelleinheit betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile
(12) unter Zwischenschaltung zumindest eines schwenkbar gelagerten
Ventilbetätigungselementes (42) mit einem Hubübersetzungsverhältnis i < 1
mittels einer einzigen Stelleinheit (38) betätigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstücki
ges Ventilbetätigungselement (42) alle Einlaß- oder Auslaßventile je Zylin
der der Brennkraftmaschine beaufschlagt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennezeichnet, daß
das Ventilbetätigungselement (42) mit zumindest einem hydraulischen Ven
tilspiel-Ausgleichselement (54) zusammenwirkt.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilbetätigungselement ein Schlepphebel (42) ist, der auf zwei im Zylin
derkopf (10) angeordneten Ventilspiel-Ausgleichselementen (54) sphärisch
gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektromagnetische Stelleinheit (38) im wesentlichen
symetrisch oberhalb der Ventile (12) und innerhalb einer gemeinsamen Zy
linderkopfhaube (90) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein im Gehäuse (68) der Stelleinheit (38) linear geführter
Stößel (40), der mit dem Stellanker (72) der Stelleinheit (38) zusammen
wirkt, eine gekrümmte Anlauffläche (58) des Ventilbetätigungselementes
(42) beaufschlagt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (12) elektromagnetisch und
die Auslaßventile (14) mechanisch über eine herkömmliche Nockensteue
rung (22, 24) betätigt sind.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HANNIBAL, WILHELM, PROF. DR., 58675 HEMER, DE |
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