DE19914909A1 - Nockenwelle für eine Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents
Nockenwelle für eine Viertakt-BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine insbesondere mit einem variablen Ventiltrieb ausgestattete Viertakt-Brennkraftmaschine, deren die Einlaßventile (oder die Auslaßventile) der Brennkraftmaschinen-Brennräume betätigende Nocken derart ausgebildet sind, daß die Einlaßventile (oder die Auslaßventile) nicht nur im jeweiligen Ansaugtakt) geöffnet werden können. Erfindungsgemäß sind die die Einlaßventile im Ausschiebetakt (oder die die Auslaßventile im Ansaugtakt) öffnenden sogenannten Zusatz-Nocken derart ausgebildet, daß der Öffnungszeitpunkt und/oder die Öffnungsdauer des jeweiligen Einlaßventiles während des Ausschiebetaktes (oder des jeweiligen Auslaßventiles während des Ansaugtaktes) veränderbar ist. Bevorzugt ist der Zusatz-Nocken gegenüber dem sog. Haupt-Nocken um die Längsachse der Nockenwelle verdrehbar und ferner derart positionierbar, daß er das Einlaßventil (oder das Auslaßventil) nicht öffnet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine insbesondere mit einem va
riablen Ventiltrieb ausgestattete Viertakt-Brennkraftmaschine, deren die
Einlaßventile (oder die Auslaßventile) der Brennkraftmaschinen-Brennräume
betätigende Nocken derart ausgebildet sind, daß die Einlaßventile (oder die
Auslaßventile) nicht nur im jeweiligen Ansaugtakt (oder im Ausschiebetakt),
sondern auch im Ausschiebetakt (oder Ansaugtakt) geöffnet werden können.
Zum technischen Umfeld wird neben der DE 195 09 604 A1 sowie der DE-
OS 2125368 insbesondere auf die deutsche Patentschrift 5 20 975 verwie
sen.
Es sind eine Vielzahl von variablen Ventiltrieben für Brennkraftmaschinen
bekannt. Bei diesen variablen Ventiltrieben ist es möglich, den Öffnungszeit
punkt bzw. Schließzeitpunkt und/oder den Ventilhub und/oder die Öffnungs
dauer der den Ladungswechsel in den Brennräumen der Brennkraftmaschi
ne steuernden Einlaßventile und/oder Auslaßventile zu verändern. Daß der
artige Variabilitäten grundsätzlich für den Brennkraftmaschinen-Betrieb er
hebliche Vorteile bringen, ist bekannt. Ein wesentlicher Vorteil variabler Ven
tiltriebe in Verbindung mit einer (an sich üblichen) Nockenwelle zur Betäti
gung der Brennkraftmaschinen-Gaswechselventile, für welche die eingangs
genannte DE 195 09 604 A1 ein Beispiel zeigt, liegt dabei in der weiterhin
mechanischen und somit zuverlässigen sowie wirkungsgradgünstigen Ven
tilbetätigung.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit externer Gemischbildung, d. h.
mit Kraftstoff-Einspritzung in die das Frischgas den Brennräumen zuführen
den Saugrohre, kann jedoch bei relativ geringen Ventilhüben der Brenn
raum-Einlaßventile eine ansich unerwünschte Auftragung von Kraftstoff auf
die Wände der Saugrohre stattfinden. In den Brennräumen selbst findet hin
gegen zumeist eine optimale Gemischbildung statt. Im übrigen kann dieses
Problem zumindest in geringem Umfang auch bei mit Kraftstoff-
Direkteinspritzung arbeitenden gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen
auftreten.
Eine Abhilfemaßnahme für diese Problematik ist aus der eingangs letztge
nannten deutschen Patentschrift 5 20 975 bekannt. In dieser Schrift wird vor
geschlagen, ein Brennraum-Einlaßventil auch im Ausschiebetakt, während
dessen die im Brennraum verbrannte Ladung durch das geöffnete Auslaß
ventil in Folge einer Aufwärtsbewegung des Kolbens der Hubkolben-Brenn
kraftmaschine und somit in Folge einer Verringerung des Zylindervolumens
des jeweiligen Brennraum-Zylinderes ausgeschoben wird, geringfügig zu
öffnen. Dies hat zur Folge, daß ein geringer Teil der verbrannten und somit
heißen Ladung in das jeweilige Zylinder-Saugrohr gelangt, wodurch die
Saugrohr-Wand bzw. der Saugrohr-Innenraum erwärmt wird/werden. Als
Folge hiervon verdampft der zuvor an der Saugrohr-Wand abgelagerte
Kraftstoff bzw. es wird auf diese Weise überhaupt jegliche Wandauftragung
von Kraftstoff vermieden, so daß der in das Saugrohr eingebrachte Kraftstoff
mit einem (nachfolgenden und üblichen) Öffnen des Einlaßventiles während
des Ansaugtaktes der Brennkraftmaschine vollständig in den jeweiligen
Brennraum mitgenommen wird.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß ein derarti
ges kurzzeitiges bzw. geringes Öffnen eines Brennraum-Einlaßventiles auch
während des Ausschiebetaktes einer Viertakt-Brennkraftmaschine auch bei
mit Kraftstoffdirekteinspritzung in die Brennräume arbeitenden Brennkraft
maschinen vorteilhaft sein kann, da hiermit eine besonders effiziente Version
einer sog. inneren Abgasrückführung umgesetzt werden kann.
In der bereits genannten deutschen Patentschrift 5 20 975 ist zwar nicht fi
gürlich dargestellt, auf welche Weise das Einlaßventil eines Zylinder-
Brennraumes auch während des Ausschiebetaktes geringfügig geöffnet
werden kann, jedoch ist es naheliegend, hierfür auf der das (oder die) Ein
laßventil(e) betätigenden Nockenwelle einen zusätzlichen Nocken vorzuse
hen, so wie dies in der eingangs zweitgenannten DE-OS 21 25 368 in Ver
bindung mit der Betätigung eines Brennkraftmaschinen-Auslaßventiles ge
zeigt ist. Die aus dieser Schrift bekannte Lösung ermöglicht im übrigen
ebenfalls eine im vorhergehenden Absatz genannte innere Abgasrückfüh
rung.
Diese bekannte Lösung besitzt jedoch auch systemimmanente Nachteile.
Aufgrund des auf der Nockenwelle fest vorgesehenen zusätzlichen (insbe
sondere kleineren) Nockens, der im weiteren als Zusatz-Nocken bezeichnet
wird und der eine Öffnungsbewegung des Einlaß-Hubventiles auch während
des Ausschiebetaktes bewirkt, erfolgt diese Öffnungsbewegung unveränder
bar bei jedem Ausschiebetakt, auch wenn dies so überhaupt nicht erforder
lich bzw. erwünscht ist. Gleiches gilt im übrigen bezüglich einer zusätzlichen
Betätigung bzw. Öffnungsbewegung des Auslaß-Hubventiles während des
Ansaugtaktes durch einen Zusatz-Nocken, der neben dem sog. Haupt-
Nocken, welcher das Auslaßventil während des Ausschiebetaktes öffnet,
vorgesehen sein kann.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist
Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Einlaß
ventile im Ausschiebetakt (oder die die Auslaßventile im Ansaugtakt) öffnen
den, im weiteren sogenannten Zusatz-Nocken derart ausgebildet sind, daß
der Öffnungszeitpunkt und/oder die Öffnungsdauer des jeweiligen Einlaß
ventiles während des Ausschiebetaktes (oder des jeweiligen Auslaßventiles
während des Ansaugtaktes) veränderbar ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbil
dungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist der sog. Zusatz-Nocken, der neben dem sog. Haupt-
Nocken, welcher ein Einlaßventil während des Ansaugtaktes bzw. ein Aus
laßventil während des Ausschiebetaktes öffnet, an einer erfindungsgemäßen
Nockenwelle vorgesehen ist, derart gestaltet, daß die Öffnungsbewegung
des von diesem Zusatz-Nocken betätigten Brennkraftmaschinen-Gas
wechselventiles hinsichtlich des Öffnungszeitpunktes und/oder der Öff
nungsdauer veränderbar ist. Hierdurch kann die Wirkung der zusätzlichen
Öffnungsbewegung des Einlaßventiles (während des Ausschiebetaktes)
bzw. des Auslaßventiles (während des Ansaugtaktes) im Hinblick auf den
jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in nahezu optimaler Weise
abgestimmt werden.
Bevorzugt ist hierzu der Zusatz-Nocken gegenüber dem Haupt-Nocken ver
drehbar, da hiermit auf besonders einfache Weise eine besonders wirkungs
volle Veränderung der Öffnungsbewegung erreicht werden kann. Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn der Zusatz-Nocken derart positioniert werden
kann, daß er das jeweilige Gaswechselventil überhaupt nicht betätigt, da
dann eine zusätzliche Öffnungsbewegung des Einlaßventiles im Ausschie
betakt bzw. eine zusätzliche Öffnungsbewegung des Auslaßventiles im An
saugtakt vollständig unterbunden werden kann, was insbesondere im
Vollastbetrieb oder im vollastnahen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine
erwünscht ist.
Umsetzbar ist eine letztgenannte Ausführungsform beispielsweise dadurch,
daß der Zusatz-Nocken in Richtung der Nockenwellen-Längsachse betrach
tet schmäler als der Haupt-Nocken ist und derart innerhalb des Haupt-
Nockens angeordnet ist, daß er mit seinem Nockenspitzen-Abschnitt durch
eine in der Nockenoberfläche des Haupt-Nockens vorgesehene Aussparung
hindurchragen kann. Ist dabei der Zusatz-Nocken im Querschnitt signifikant
kleiner als der im Hinblick auf die Aufnahme des Zusatz-Nockens hohl aus
gebildete Haupt-Nocken, so kann der Zusatz-Nocken vollständig innerhalb
des Haupt-Nockens quasi versenkt werden.
Dies geht auch aus dem im folgenden erläuterten bevorzugten Ausführungs
beispiel der Erfindung hervor, von welchem (vereinfacht) ein entsprechend
gestalteter Haupt-Nocken sowie ein Zusatz-Nocken in den beiden beigefüg
ten Figuren dargestellt sind. Im Falle einer mehrzylindrigen Brennkraftma
schine sind dabei die Haupt-Nocken auf einer sog. Haupt-Nockenwelle und
die Zusatz-Nocken auf einer sog. Zusatz-Nockenwelle angeordnet, wobei
sich letztere konzentrisch innerhalb der erstgenannten befindet. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen, hier aus einer soeben
genannten Haupt-Nockenwelle sowie einer Zusatz-Nockenwelle bestehen
den Nockenwelle einer Viertakt-Brennkraftmaschine, während Fig. 2 den
Schnitt A-A aus Fig. 1 zeigt.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein sog. Haupt-Nocken bezeichnet, der ein (nicht
gezeigtes) Einlaß-Hubventil einer Viertakt-Brennkraftmaschine (wie an sich
üblich) betätigt, d. h. der Haupt-Nocken 1 rotiert um die Nockenwellen-
Längsachse 3 und veranlaßt damit aufgrund seiner Formgebung direkt oder
indirekt eine entsprechende Hubbewegung des Einlaßventiles. Dabei kann
zwischen diesem Haupt-Nocken 1 und dem Einlaßventil eine (bekannte) Ki
nematik vorgesehen sein, mit Hilfe derer der Hubverlauf der Öffnungsbewe
gung des Einlaßventiles veränderbar ist; der Haupt-Nocken 1 kann jedoch
auch direkt auf das Einlaßventil einwirken. Alternativ kann es sich im übrigen
bei diesem Haupt-Nocken 1 auch um den ein Auslaß-Hubventil der Brenn
kraftmaschine betätigenden Nocken handeln.
Der Haupt-Nocken 1 ist auf einer sog. Haupt-Nockenwelle 2 angeordnet und
- wie ersichtlich - in seinem in Richtung der Nockenwellen-Längsachse 3 be
trachtet mittleren Bereich, durch den der Schnitt A-A gelegt ist, hohl ausge
bildet, so daß ein hohler Innenraum-Abschnitt 1d vorliegt. Ferner ist auf der
Nockenoberfläche 1a des Haupt-Nockens 1, auf welcher ein den Nockenhub
auf das Brennkraftmaschinen-Gaswechselventil übertragendes (ebenfalls
nicht gezeigtes) Zwischenglied abwälzt, zumindest eine Aussparung 1b vor
gesehen, d. h. bei dieser Aussparung 1b handelt es sich um einen Durch
bruch in der Nockenoberfläche 1a, die eine Verbindung zwischen dem hoh
len Innenraum-Abschnitt 1d des Haupt-Nockens 1 und der Außenseite der
Nockenoberfläche 1a ermöglicht. Beim hier gezeigten Haupt-Nocken 1 ist
dabei linksseitig sowie rechtsseitig des Nocken-Spitzenabschnittes 1c des
Haupt-Nockens 1 jeweils eine derartige Aussparung 1b vorgesehen, was
jedoch nicht unbedingt erforderlich ist.
Im bereits genannten hohlen Innenraum-Abschnitt 1d ist ein Zusatz-Nocken
4 vorgesehen. Dieser Zusatz-Nocken 4 ist auf einer Zusatz-Nockenwelle 5
angeordnet und besitzt eine Querschnittsfläche, die selbstverständlich gerin
ger als diejenige des Haupt-Nockens 1 ist. Dabei ist der Zusatz-Nocken 4
(mit der bzw. über die Zusatz-Nockenwelle 5) gegenüber dem Haupt-Nocken
1 (bzw. gegenüber der Haupt-Nockenwelle 2) um die Längsachse 3 der
Nockenwelle(n) verdrehbar. Wie ersichtlich ist nämlich die Zusatz-
Nockenwelle 5 konzentrisch innerhalb der (selbstverständlich hohlen) Haupt-
Nockenwelle 2 angeordnet, so daß die Haupt-Nockenwelle 2 und die Zusatz-
Nockenwelle 5 die gemeinsame Nockenwellen-Längsachse 3 besitzen und
zusammen die erfindungsgemäße Nockenwelle bilden. Somit rotiert im übli
chen Betrieb der Brennkraftmaschine die Haupt-Nockenwelle 2 gemeinsam
mit der Zusatz-Nockenwelle 5 um die Nockenwellen-Längsachse 3.
Der Zusatz-Nocken 4 ist (durch Verdrehen der Zusatz-Nockenwelle 5) derart
positionierbar, daß er mit seinem Nockenspitzen-Abschnitt 4c durch die Aus
sparung 1b des Haupt-Nockens 1 hindurchragt. Dieser Zustand ist in Fig. 2
figürlich dargestellt. Der Zusatz-Nocken 4 ist (durch Verdrehen der Zusatz-
Nockenwelle 5) aber auch derart positionierbar, daß er vollständig innerhalb
des Haupt-Nockens 1 liegt, d. h. der Nockenspitzen-Abschnitt 4c des Zusatz-
Nockens 4 kommt dann (in Fig. 2) quasi unterhalb des Nockenspitzen-
Abschnittes 1c des Haupt-Nockens 1 zum Liegen.
Nimmt der Zusatz-Nocken 4 die letztgenannte Position ein, so betätigt er das
dem Haupt-Nocken 1 zugeordnete Gaswechselventil der Brennkraftmaschi
ne bei einer Rotation der gesamten Nockenwelle nicht. Nimmt hingegen der
Zusatz-Nocken 4 die in Fig. 2 gezeigte Position ein, so wird das dem Haupt-
Nocken 1 zugeordnete Gaswechselventil der Brennkraftmaschine auch vom
Zusatz-Nocken 4 betätigt. Dabei erfolgt diese zusätzliche Betätigung bzw.
Öffnungsbewegung des Gaswechselventiles hier zeitlich vor derjenigen Be
tätigung bzw. Öffnungsbewegung, die vom Haupt-Nocken 1 initiiert wird,
nachdem die gesamte Nockenwelle, bestehend aus der Haupt-Nockenwelle
2 und der Zusatz-Nockenwelle 5 in der Darstellung nach Fig. 2 gegen den
Uhrzeigersinn betrachtet rotiert. Handelt es sich somit beim betätigten Gas
wechselventil um das Einlaßventil der Brennkraftmaschine, so wird dieses
Einlaßventil vom Zusatz-Nocken 4 in dessen figürlich dargestellter Position
somit während des Ausschiebetaktes geringfügig geöffnet, wohingegen die
Betätigung durch den Haupt-Nocken 1 dann wie üblich während des dar
auffolgenden Ansaugtaktes erfolgt.
Daß auf diese Weise die Art bzw. der Umfang einer neben der üblichen Öff
nungsbewegung eines Gaswechselventiles zusätzlichen Betätigung bzw.
Öffnungsbewegung desselben, die durch den besagten Zusatz-Nocken 4
ausgelöst werden kann, über einen äußerst weiten Bereich variierbar ist, ist
offensichtlich. Zu den damit verbundenen Vorteilen wird ausdrücklich auf die
Beschreibungseinleitung verwiesen. Dabei kann die Verdrehbewegung des
Zusatz-Nockens 4 gegenüber dem Haupt-Nocken 1 bzw. diejenige der Zu
satz-Nockenwelle 5 gegenüber der Haupt-Nockenwelle 2 auf unterschied
lichste Weise realisiert werden. Im Übrigen können selbstverständlich eine
Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend
vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa
tentansprüche zu verlassen.
1
Haupt-Nocken
1
a Nockenoberfläche (von
1
)
1
b Aussparung (in
1
a)
1
c Nockenspitzen-Abschnitt (von
1
)
1
d hohler Innenraum-Abschnitt (von
1
)
2
Haupt-Nockenwelle
3
Nockenwellen-Längsachse
4
Zusatz-Nocken
4
c Nockenspitzen-Abschnitt (von
4
)
5
Zusatz-Nockenwelle
Claims (6)
1. Nockenwelle für eine insbesondere mit einem variablen Ventiltrieb
ausgestattete Viertakt-Brennkraftmaschine, deren die Einlaßventile
der Brennkraftmaschinen-Brennräume betätigende Nocken derart
ausgebildet sind, daß die Einlaßventile nicht nur im jeweiligen An
saugtakt, sondern auch im Ausschiebetakt geöffnet werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Einlaßventile im Ausschiebetakt
öffnenden Nocken (4) derart ausgebildet sind, daß der Öffnungszeit
punkt und/oder die Öffnungsdauer des jeweiligen Einlaßventiles wäh
rend des Ausschiebetaktes veränderbar ist.
2. Nockenwelle für eine insbesondere mit einem variablen Ventiltrieb
ausgestattete Viertakt-Brennkraftmaschine, deren die Auslaßventile
der Brennkraftmaschinen-Brennräume betätigende Nocken derart
ausgebildet sind, daß die Auslaßventile nicht nur im jeweiligen Aus
schiebetakt, sondern auch im Ansaugtakt geöffnet werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Auslaßventile im Ansaugtakt
öffnenden Nocken (4) derart ausgebildet sind, daß der Öffnungszeit
punkt und/oder die Öffnungsdauer des jeweiligen Auslaßventiles wäh
rend des Ansaugtaktes veränderbar ist.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei für das Einlaßventil (oder
für das Auslaßventil) neben einem Haupt-Nocken (1), der das Einlaß
ventil während des Ansaugtaktes (oder das Auslaßventil während des
Ausschiebetaktes) öffnet, ein Zusatz-Nocken (4) vorgesehen ist, der
das Einlaßventil während des Ausschiebetaktes (oder das Auslaßven
til während des Ansaugtaktes) öffnet,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz-Nocken (4) gegenüber dem
Haupt-Nocken (1) um die Längsachse (3) der Nockenwelle verdrehbar
ist.
4. Nockenwelle nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz-Nocken (4) derart positio
nierbar ist, daß er das Einlaßventil (oder das Auslaßventil) nicht öffnet.
5. Nockenwelle nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz-Nocken (4) in Richtung der
Nockenwellen-Längsachse (3) betrachtet schmäler als der Haupt-
Nocken (1) ist und derart innerhalb des Haupt-Nockens (1) angeord
net ist, daß er mit seinem Nockenspitzen-Abschnitt (4c) durch eine in
der Nockenoberfläche (1a) des Haupt-Nockens (1) vorgesehene Aus
sparung (1b) hindurchragen kann.
6. Nockenwelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Nocken (4) auf einer ge
meinsamen Zusatz-Nockenwelle (5) angeordnet sind, die sich kon
zentrisch innerhalb der die Haupt-Nocken (1) tragenden Haupt-
Nockenwelle (2) befindet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914909A DE19914909A1 (de) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | Nockenwelle für eine Viertakt-Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914909A DE19914909A1 (de) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | Nockenwelle für eine Viertakt-Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19914909A1 true DE19914909A1 (de) | 2000-10-05 |
Family
ID=7903277
Family Applications (1)
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DE19914909A Withdrawn DE19914909A1 (de) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | Nockenwelle für eine Viertakt-Brennkraftmaschine |
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