DE19642469C1

DE19642469C1 - Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung

Info

Publication number: DE19642469C1
Application number: DE19642469A
Authority: DE
Inventors: Gerd Mueller-Alander
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: ES2170313T3; EP0837226B1; EP0837226A1; DE59706288D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 0 330 638 A bekannt. Die Ver stelleinrichtung zur Verdichtungsänderung bei dieser ventilgesteuerten Brenn kraftmaschine umfaßt eine in einem Zylinderkopf schiebebeweglich geführt ge steuerte Hülse mit einer im Hülsenmantel angeordneten Durchbrechung, über die ein im Zylinderkopf verlaufender Kanalabschnitt eines Gaswechselkanals mit einem von der Hülse gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt in Verbindung steht, wobei eine von der Hülse begrenzte brennraumseitige Kanalmündung mittels eines Hubventils gesteuert ist.

Diese bekannte Verstelleinrichtung bildet im Prinzip bei durch das Hubventil ge schlossener Hülse einen Kolben, mittels dessen variabler Position ein Verdich tungsvolumen in einem Zylinder betriebspunktabhängig veränderbar ist. Nachteilig bei dieser bekannten Verstelleinrichtung ist, daß das Hubventil sowie die Hülse jeweils über zugeordnete Kurvenscheiben auf einer gemeinsamen Steuerwelle betätigt sind, wobei die jeweiligen Kurvenscheiben auf der gemeinsamen Steuer welle in einer festen Drehwinkelzuordnung drehfest angeordnet sind. Mit dieser derart gekoppelten Steuerungszuordnung von Hülsen-Bewegung und Hubventil-Be wegung kann keine der Funktionen einer betriebspunktangepaßten Verdichtung sowie einem betriebspunktangepaßten Ventilöffnungsquerschnitt gesondert realisiert werden.

Aus der DE 38 01 102 A ist eine weitere Verstelleinrichtung zur Verdichtungs änderung bei einer Brennkraftmaschine bekannt mit einer im Zylinderkopf als Ne benkolben angeordneten Hülse mit einem Gaswechselventil, bei der zwar der Ne benkolben zur Verdichtungsänderung unabhängig von der Steuerung des Gas wechselventils verstellbar ist. Jedoch ist hierbei nachteilig ein mit dem Neben kolben bzw. mit der Hülse in einer Ausnehmung des Zylinderkopfes mitbewegter Kanalabschnitt, was eine aufwendige Zylinderkopfgestaltung erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Brennkraft maschine die Verstelleinrichtung zur Verdichtungsänderung derart zu gestalten, daß beide Steuerungseinrichtungen entkoppelt sind bei einfachem Aufbau des Zylinderkopfes.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und zwar in der Weise, daß das Hubventil mit einer in' der Hülse angeordneten, als Aktuator gestalteten Hub-Be tätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht und daß die Hülse der Ver stelleinrichtung zur Verdichtungsänderung unabhängig von dem Aktuator geson dert schiebebeweglich steuerbar ist.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit einem in der Hülse angeord neten Aktuator zur Hubbetätigung des Ventils z. B. über einen variablen Hub ein dem jeweiligen Betriebspunkt angepaßter Ventilöffnungsquerschnitt erzielt ist und zwar unabhängig von der Steuerung der Hülse. Mit dem durch einen erfindungs gemäß angeordneten Aktuator gesonderten Ventiltrieb ergibt sich in weiterer vor teilhafter Weise, daß die beiden Steuerungen nicht gegeneinander wirken und somit das bekannte Prinzip eines Verdrängerkolbens im Verdichtungsraum des Zylinders einer Brennkraftmaschine jederzeit erhalten ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein durch seine kompakte Bauweise elektro magnetischer Aktuator bevorzugt, es ist aber auch ein hydraulischer oder ein pneumatischer Aktuator möglich.

Zur Erzielung eines mechanisch einfachen Aufbaus des Zylinderkopfes wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Hülse über eine betriebspunkt abhängig gesteuerte Kurvenscheibe zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylin derkopf verschiebbar ist. Mit dieser vorgeschlagenen Ausgestaltung der Steuerung der Hülse sind die auf die durch das Ventil geschlossene Hülse wirkenden Brenn raumdrücke sicher beherrschbar.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Bei spiels beschrieben.

Eine lediglich abschnittsweise dargestellte, ventilgesteuerte Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung im Brennraum 3 zwi schen dem Kolben 4 im Zylinder 5 der Brennkraftmaschine 1 und einer Brenn raumkalotte 6 in einem Zylinderkopf 7 ausgerüstet. Die Verstelleinrichtung 2 um faßt eine im Zylinderkopf 7 schiebebeweglich geführt gesteuerte Hülse 8 mit einer im Hülsenmantel 9 angeordneten Durchbrechung 10, über die ein im Zylinderkopf 7 verlaufender Kanalabschnitt 11' eines Gaswechselkanals 11 mit einem von der Hülse 8 gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt 11'' in Verbindung steht. Die von der Hülse 8 brennraumseitig begrenzte Kanalmündung 12 ist mittels eines Hubventils 13 gesteuert.

Zur Erzielung unabhängiger Steuerungen für das Hubventil 13 einerseits und für die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 andererseits wird erfindungsgemäß vorge schlagen, daß das Hubventil 13 mit einer in der Hülse 8 angeordneten, als Aktuator 14 gestalteten Hub-Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht und daß die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung unabhängig von dem Aktuaktor 14 gesondert schiebebeweglich steuerbar ist.

Vorzugsweise ist die Ventilhub-Betätigungseinrichtung ein elektromagnetischer Aktuator 14. Ein hydraulischer oder ein pneumatischer Aktuator ist ebenfalls denk bar.

Zur Erzielung einer betriebssicheren und im Aufbau einfachen Verstelleinrichtung 2 ist die Hülse 8 über eine vorzugsweise betriebspunktabhängig gesteuerte, als Ex zenter 15 gestaltete Kurvenscheibe zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylin derkopf verschiebbar.

Mit den erfindungsgemäß entkoppelten Steuerungen für das Hubventil 13 einer seits und für die Hülse 8 der Verstelleinrichtung 2 zur Verdichtungsänderung ande rerseits kann jede der Einrichtungen optimal auf den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 angepaßt werden.

Eine wirksame Verdichtungsänderung ist insbesondere dadurch erreicht, daß meh rere gleichartige Hubventile 13 je Brennraum 3 mit jeweils einer Verstelleinrichtung 2 kombiniert sind. Weiter kann die Verdichtungsänderung dadurch gesteigert sein, daß ein- und auslaßseitige Hubventile 13 jeweils mit einer Verstelleinrichtung 2 kombiniert sind.

Ferner kann der jeweilige Aktuator 14 als Betätigungseinrichtung mit variablem Ventilhub gestaltet sein, wodurch ansaugseitig betriebspunktabhängig angepaßte Ventilöffnungsquerschnitte zur vorteilhaften Einströmsteuerung möglich sind.

Claims

1. Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur Ver dichtungsänderung,

- wobei die Verstelleinrichtung (2) eine in einem Zylinderkopf (7) schiebebeweglich geführt gesteuerte Hülse (8) umfaßt mit einer im Hülsenmantel (9) angeordneten Durchbrechung (10), über die
- ein im Zylinderkopf (7) verlaufender Kanalabschnitt (11') eines Gaswechselkanals (11) mit einem von der Hülse (8) gebildeten brennraumseitigen Kanalabschnitt (11'') in Verbindung steht, wobei
- eine von der Hülse (8) begrenzte brennraumseitige Kanalmündung (12) mittels eines Hubventils (13) gesteuert ist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß das Hubventil (13) mit einer in der Hülse (8) angeordneten, als Aktuator (14) gestalteten Hub-Betätigungseinrichtung in Antriebs verbindung steht, und
- daß die Hülse (8) der Verstelleinrichtung (2) zur Verdichtungs änderung unabhängig von dem Aktuator (14) gesondert schiebe beweglich steuerbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetischer oder ein hydraulischer oder ein pneumatischer Aktua tor (14) vorgesehen ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) über eine betriebspunktabhängig gesteuerte Kurvenscheibe (Exzenter 15) zur Verdichtungsänderung gesondert im Zylinderkopf (7) ver schiebbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß mehrere gleichartige Hubventile (13) je Brennraum (3) mit jeweils einer Verstelleinrichtung (2) kombiniert sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß ein- und auslaßseitige Hubventile (13) jeweils mit einer Ver stelleinrichtung (2) kombiniert sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der jeweilige Aktuator (14) als Betätigungseinrichtung mit variablem Ventilhub gestaltet ist.