DE3911955A1 - Einrichtung zur variablen ventilsteuerung von hubkolbenmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur variablen Ventilsteuerung von Hubkolbenmotoren.

Es sind Einrichtungen bekannt geworden, die eine variable Phasenverstellung von Nockenwellen bei Hubkolbenmotoren ermöglichen.

Von der Motorenelektronik angesteuert, arbeiten diese Einrichtungen meist in 2-Stufen-Schaltung, das heißt, daß im unteren Drehzahlbereich die Einlaß-Nockenwelle eine vorgegebene Phasenstellung zur Kurbelwelle ein­ nimmt, während im oberen Drehzahlbereich binär auf die zweite Stufe umgeschaltet wird. Die Umschaltung erfolgt in der Regel über elektrohydraulische Ventile.

Diese Einrichtungen sind sowohl im mechanischen, wie auch im hydraulischen Aufbau sehr aufwendig und teuer; ferner erlauben sie keine analoge, drehzahlproportio­ nale, gleich- und gegensinnige Phasenverstellung der Nockenwellen über den vollen Leistungsbereich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur variablen Ventilsteuerung von Hubkolben­ motoren zu schaffen, die

• a) überragend einfach im Aufbau ist,
• b) absolut zuverlässig arbeitet, und
• c) eine analoge, drehzahlproportionale gleich- und gegen­ sinnige Phasenverstellung der Ein- und Auslaßnocken­ wellen über den vollen Leistungsbereich erlaubt.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merk­ malen gelöst.

Weitere erfinderische Merkmale gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

Fig. 1 zeigt schematisch den Ketten- oder Zahnriemenan­ trieb 3, 3′ einer Nockenwelle 2 mit einem Verstell- Spannrad 4, 5.

Fig. 2 zeigt schematisch den gemeinsamen Ketten- oder Zahnriemenantrieb 3, 3′ von Einlaß-Nockenwelle 2 und Auslaß-Nockenwelle 8, mit zwei Verstell- Spannrädern 4, 5 und 9, 10.

Im wesentlichen besteht die erfindungsgemäße Einrich­ tung aus dem Verstell-Spannrad 4 mit Hubstange 5, sowie dem Verstell-Spannrad 9 mit Hubstange 10 und dem Spannrad 6 mit Feder 7 .

Dreht sich gemäß Fig. 1 das mit der Kurbelwelle ver­ bundene Zahnrad 1 im Uhrzeigersinn, bewirkt der Zug des Zahnriemens 3, ebenso eine Drehung des Verstell- Spannrades 4, ferner des Zahnrades 2 und der damit verbundenen, nichtgezeigten, Nockenwelle der Einlaß­ ventile, sowie des Spannrades 6.

Das Spannrad 6 stützt sich mit einer Feder 7 gegen das Motorengehäuse ab und hält so den nicht zugbela­ steten Teil des Zahnriemens 3′ immer auf Zugspannung zu den Zahnrädern 1 und 2.

Fordert, aufgrund von Last- und Drehzahländerungen, der elektronische Regler des Motors eine frühere Öff­ nung der Eintrittsventile, so wird, über einen nicht­ gezeigten elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Servomotor die Hubstange 5 mit dem Verstell-Spannrad 4 in Pfeilrichtung B bewegt, mit der Wirkung, daß der zugbelastete Teil des Zahnriemens 3 verlängert wird. Damit erhält das Zahnrad 2 und damit die Einlaß- Nockenwelle eine positive Phasenverstellung zur Kurbel­ welle, das heißt, die Einlaßventile öffnen bei gleicher Kolbenstellung des Motors früher.

Eine Hubverstellung in Pfeilrichtung A bewirkt eine negative Phasenverstellung und damit eine verzögerte Öffnung der Einlaßventile.

Die Einrichtung gem. Fig. 2 wurde gegenüber der vorher beschriebenen Einrichtung um eine weitere Verstellvari­ ante erweitert, indem zusätzlich die, nichtgezeigte, Nockenwelle der Auslaßventile phasenverstellt wird.

Bei Drehung des Kurbelwellenrades 1 in Pfeilrichtung, werden Zahnrad 2 der Einlaß-Nockenwelle sowie Zahn­ rad 8 der Auslaß-Nockenwelle gleichförmig und gleich­ sinnig durch den zugbelasteten Teil des Zahnriemens 3, 11 angetrieben.

Eine Verstellung der Hubstange 5 mit Verstell-Spannrad 4 in Pfeilrichtung B, bewirkt hier eine parallele, gleich­ zeitige und gleichsinnige Phasenverstellung der Einlaß­ und Auslaßventile, das heißt, Einlaß- und Auslaßven­ tile öffnen bei gleicher Kurbelwellenstellung früher.

Eine Hubbewegung in Pfeilrichtung A führt zu einer um­ gekehrten, negativen Phasenverstellung und damit zu ei­ ner verzögerten Öffnung der Ein- und Auslaßventile.

Um alle Betriebspunkte des Motors optimal einstellen zu können, wurde eine zusätzliche Verstelleinrichtung, be­ stehend aus Verstell-Spannrad 9 mit Hubstange 10 in den zugbelasteten Teil des Zahnriemens 11 eingefügt.

Durch rechnergesteuerte Verstellung der Hubstange 10 in Pfeilrichtung C oder D und damit des Verstell-Spannra­ des 9, wird der zugbelastete Zahnriementeil 11 in seiner wirksamen Länge zwischen Zahnrad 2 und Zahnrad 8 verän­ dert, mit der Wirkung, daß Ein- und Auslaßventile zu­ sätzlich zueinander, positiv oder negativ, phasenverstellt werden.

Es ist selbstverständlich, daß die Anordnung der Einlaß- und Auslaß-Nockenwellen auch umgekehrt werden kann, so daß Zahnrad 2 die Nockenwelle der Auslaßventile und Zahnrad 8 die Nockenwelle der Einlaßventile antreiben.

Claims (2)

1. Einrichtung zur variablen Ventilsteuerung von Hub­ kolbenmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß bei ketten- oder zahnriemengetriebenen Nockenwellen, jeweils im zugbelasteten Strang 3, 11, ein Verstell- Spannrad 4, 9 angeordnet ist, das bei Hubverstellung in Richtung A-B, C-D, die wirksame Länge der Kette oder des Zahnriemens 3 zwischen Kurbelwellen­ rad 1 und Einlaß-Nockenwellenrad 2 oder zwischen Kurbelwellenrad 1 und Auslaß-Nockenwellenrad 2 und/oder zwischen Einlaß-Nockenwellenrad 2 und Auslaß-Nockenwellenrad 8 und umgekehrt, verändert.

2. Einrichtung zur variablen Ventilsteuerung von Hub­ kolbenmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Strang 3′ der Kette oder des Zahnriemens ein federbelastetes Spannrad 6, 7 an­ geordnet ist, das bei allen Verstellbewegungen der Verstell-Spannräder 4, 9 die notwendige Ketten- oder Zahnriemenspannung aufrecht erhält.