DE4215053C2 - Ventiltrieb für zumindest zwei Gaswechselventile je Zylinder einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für zumindest zwei Gaswechselventile je Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Bei herkömmlichen Ventiltrieben (vgl. z. B. DE 39 01 225 A1) steuern die Nocken auf zumindest einer Nockenwelle die Öffnungs- und Schließbewe­ gungen der Ventile, wobei vorgespannte Schraubendruckfedern die Rück­ führung der Ventile in den Schließzustand bewirken. Hinsichtlich der Ventil­ beschleunigung, insbesondere im Schließsinne, sind dadurch enge Grenzen gesetzt.

Um höhere Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. größere Ventilbe­ schleunigungen verwirklichen zu können, werden desmodromische Ventil­ steuerungen bzw. Zwangssteuerungen eingesetzt (z. B. US 1,443,110), bei denen die Schließbewegungen über separate Schließnocken bewirkt werden. Derartige desmodromische Steuerungen müssen aber sehr genau gefertigt werden und sind baulich aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Teile- und Fertigungsaufwand gün­ stigen Ventiltrieb vorzuschlagen, der jedoch hinsichtlich der Drehzahlen bzw. der Ventilbeschleunigungen und insbesondere des erzielbaren Wirkungs­ grades der Brennkraftmaschine verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin­ dung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das zumindest eine Gaswechsel­ ventil - gemäß Patentanspruch 2 vorzugsweise das Einlaßventil der Brenn­ kraftmaschine - desmodromisch zu steuern, hingegen das andere Ventil, insbesondere das Auslaßventil, herkömmlich mit einer Ventilfeder und nur einem Steuernocken zu betreiben. Erfindungsgemäß wurde dabei er­ kannt, daß für das zumeist leichtere Auslaßventil die herkömmliche Steuerung ausreicht, während für das ggf. schwerere und zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine mit höheren Ventil­ beschleunigungen (= zeitlich längere Ventilöffnungen) betriebene Ein­ laßventil die desmodromische Steuerung klare Vorteile bringt. Dabei wird der Teile- und Bauaufwand des kombinierten Ventiltriebes deutlich reduziert, obwohl die Vorteile einer desmodromischen Steuerung weit­ gehendst erhalten bleiben.

Besonders vorteilhaft können dabei gemäß Anspruch 3 die Ventilsteuer-Zeiten der desmodromisch gesteuerten Einlaßventile und/oder deren Pha­ senlage zur antreibenden Kurbelwelle variabel ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Zylinderkopf einer mehrzylindri­ schen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit erfindungsgemäß kombinier­ tem Ventiltrieb;

Fig. 2 eine raumbildliche Darstellung des desmodromischen Ventiltriebes jeweils zweier Einlaßventile pro Zylinder der Brennkraftmaschine;

Fig. 3 einen Abschnitt der die Einlaßventile demodromisch betätigenden Nockenwelle mit verstellbaren Nocken zur Einstellung variabler Ventilsteuerzeiten.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Zylinderkopf einer Hubkolben-Brennkraftma­ schine bezeichnet, in dem je Zylinder zwei Einlaßventile 11 und zwei Auslaßventile 12 vorgesehen sind (auf der Querschnittszeichnung ist jeweils nur ein Ventil 11, 12 ersichtlich). Die Ventile 11, 12 steuern die Gaswechselkanäle bzw. den Auslaßkanal 13 und den Einlaßkanal 14 auf und zu.

Zur Steuerung der Ventile 11, 12 sind in dem Zylinderkopf 10 zwei paral­ lel zueinander liegende Nockenwellen 15, 16 drehbar gelagert.

Die Nockenwelle 16 für die Einlaßventile 11 trägt je Ventil einen Öff­ nernocken 18 und einen Schließnocken 20. Der Öffnernocken 18 wirkt über eine Anlauffläche 30 auf einen Öffnerhebel 22, der stirnseitig über ein Ventilspiel-Einstellelement 40 auf den Schaft 28 des Einlaßventiles 11 wirkt.

Gleichzeitig wirkt der Schließnocken 20 der Nockenwelle 16 über eine Anlauffläche 32 auf einen Nockenfolger 26, der jeweils über ein Ven­ tilspiel-Ausgleichselement 40 je Ventil 11 einen Schließerhebel 24 beaufschlagt.

Während der Öffnerhebel 22 über eine Kulissenführung 50 auf dem jewei­ ligen korrespondierenden Schließerhebel 24 schwenkbar gelagert ist, sitzt die gesamte Hebelmechanik 22, 24, 26 schwenkbar auf einer Achse 34, die an konsolenartigen Wänden 36 des Zylinderkopfes 10 befestigt ist.

Damit werden die Einlaßventile 11 (vgl. Fig. 2) über je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Öffnernocken 18 an der Nockenwelle 16 geöffnet, wobei die Nocken 18 auf die Anlaufflächen 30 der beiden Öffnerhebel 22 wirken. Der zwischen den beiden Öffner­ nocken 18 liegende Schließnocken 20 wirkt auf die Anlauffläche 32 des Nockenfolgers 26 und betätigt die Einlaßventile 11 im Schließsinne zwangsgeführt, wobei über die Ventilspiel Ausgleichselemente 40 die Schließerhebel 24 tassenförmige Anschläge 42 an den Ventilschäften 28 untergreifen. Dementsprechend sind die jeweils zwei Einlaßventile pro Zylinder desmodromisch gesteuert.

Dabei können die durch die Nockenkonturen vorgegebenen Ventilsteuerzei­ ten der Einlaßventile 11 wie in Fig. 3 abschnittsweise dargestellt verstellbar ausgeführt sein. Beispielsweise können die Öffnernocken 18 und der Schließnocken 20 für die Steuerung der Einlaßventile 11 in je zwei segmentförmige Nockenabschnitte 18a, 18b bzw. 20a, 20b unterteilt sein, wobei die einen Nockenabschnitte 18a bzw. 20a über eine Verzah­ nung 43 drehfest mit einer inneren Welle 44 verbunden sind, während die jeweils korrespondierenden Nockenabschnitte 18b, 20b mit einer drehbar auf der inneren Welle 44 angeordneten äußeren Hohlwelle 45 fest verbun­ den sind.

Durch Relativverdrehung der beiden Wellen 44, 45 zueinander über eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung können die Ventilsteuerzeiten verändert werden, indem sich die an die Nockenabschnitte 18a, 20a bzw. 18b, 20b angeformten Fortsätze 46, 48 mehr oder minder überlappen. Es versteht sich, daß die auf der Zeichnung nicht ersichtlichen zweiten Teilungsflächen gleich den dargestellten ausgeführt sind, also eben­ falls mit entsprechenden Vorsprüngen 46, 48.

Ferner kann die Nockenwelle 16 in nicht dargestellter Weise einen ggf. handelsüblichen Phasenwandler aufweisen, der zusätzlich zu der Relativ­ verstellung zwischen der inneren Welle 44 und der äußeren Welle 45 eine Phasenverstellung der gesamten Nockenwelle 16 relativ zu deren An­ triebswelle bzw. zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine bewirkt.

Die weitere Nockenwelle 15, die je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Nocken 52 aufweist, steuert in herkömmlicher Weise die Auslaßventile 12 der Brennkraftmaschine. Die Auslaßventile 12 sind dabei wie die Einlaß­ ventile 11 in den entsprechenden Ventilführungen 54 verschiebbar im Zy­ linderkopf 10 geführt. Im Schießsinne sind die Auslaßventile 12 von Schraubendruckfedern 56 belastet, die in nicht dargestellter Weise über an den Ventilschäften 58 festgelegte Ventilteller abgestützt sind. Die Nocken 52 wirken dabei mit ihrer Anlauffläche auf Tassenstößel 60, die in an sich bekannter Weise über nicht ersichtliche Ventilspiel-Aus­ gleichselemente die Stirnflächen der Ventilschäfte 58 beaufschlagen.

Wie dargestellt, werden somit die Auslaßventile der Brennkraftmaschine über die Nockenwelle 15 und die Nocken 52 gesteuert, wobei die Ventil­ steuerzeit durch die Nockenkonturen vorgegeben ist. Die Rückstellung der Auslaßventile 12 erfolgt dabei über die Schraubendruckfedern 56. Hingegen werden die Einlaßventile 11 über die vorbeschriebene desmodro­ mische Steuerung betätigt, wobei die Öffnungs- und Schließbewegung der Einlaßventile 11 über die Öffnernocken 18 und die Schließnocken 20 bewirkt wird. Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, können dabei die Ven­ tilsteuerzeiten und die Phasenlage variabel gesteuert sein.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be­ schränkt. Beispielsweise kann anstelle von zwei Nockenwellen 15, 16 nur eine Nockenwelle vorgesehen sein, die alternierend herkömmliche Ventilbetätigungen und desmodromische Ventilbetätigungen aufweisen könnte. Dabei können anstelle von Tassenstößeln als Ventilbetätigungs­ elemente auch Schwinghebel, Kipphebel oder andere Ventilbetätigungsele­ mente verwendet sein. Gleiches gilt für die desmodromische Steuerung, die für sich gesehen nicht Gegenstand der Erfindung bildet und auch andere als die dargestellten Öffner- und Schließhebel aufweisen könnte.

Claims (3)

1. Ventiltrieb für zumindest zwei Gaswechselventile (11, 12) je Zylinder einer Brennkraftmaschine, die über zumindest eine Nockenwelle (15, 16) und über Ventilbetätigungselemente betätigt sind, wobei ein Ventil (12) über einen Nocken (52) entgegen der Kraft einer Ventilschließfeder (56) betä­ tigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine andere Ventil (11) zwangsgesteuert über mindestens einen Öffnernocken (18) und ei­ nen Schließnocken (20) betätigt ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei die Gaswechselventile (11, 12) zumin­ dest ein Einlaßventil (11) und ein Auslaßventil (12) sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das mindestens eine Einlaßventil (11) zwangsgesteu­ ert ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerzeit der Einlaßventile (11) und/oder deren Phasenlage zur an­ treibenden Kurbelwelle variabel sind.