DE4223173A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Ventiltrieb einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brenn
kraftmaschine mit zumindest zwei parallel wirkenden, je
weils durch einen Nocken sowie ein Übertragungsglied be
tätigten Hubventilen je Zylinder, deren Ventilhubverlauf
voneinander verschiedenartig verstellbar ist.
Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise aus der DE
37 39 246 A1 bekannt. Das Übertragungsglied ist dabei als
Kipphebel ausgebildet, wobei einzelne Kipphebel der einem
einzigen Zylinder zugeordneten Hubventile über Kupplungs
elemente miteinander verbunden werden können. Indem bei
diesem bekannten Stand der Technik den einzelnen Kipphe
beln unterschiedliche Nocken zugeordnet sind, ist es
durch entsprechende Ansteuerung dieser Kipphebel-
Kupplungen somit möglich, ein bestimmtes Hubventil entwe
der direkt durch den ihm zugeordneten Nocken oder durch
den Nocken eines anderen Hubventiles zu betätigen. Der
Ventilhubverlauf dieses bestimmten Hubventiles ist somit
verschiedenartig von dem eines anderen Hubventiles
veränderbar.
Dieser bekannte Ventiltrieb ist insofern nachteilig, als
an den einzelnen Hubventilen lediglich Hubverläufe er
zeugt werden können, die durch die tatsächlich vorhan
denen Nocken vorgegeben sind. Weitere Variationen sind
dabei nicht möglich. Ferner erfahren die Kupplungsele
mente der Kipphebel bzw. Übertragungsglieder extrem hohe
mechanische Belastungen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einem Ventiltrieb
mit zumindest zwei parallel wirkenden Hubventilen je
Zylinder Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer der Ven
tilhubverlauf in vielfältiger Weise und verschiedenartig
voneinander verstellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Ab
stützpunkte der Übertragungsglieder über verdrehbare, auf
einer gemeinsamen Exzenterwelle liegende Exzenter ver
stellbar sind, wobei sich die Erhebungskurven der
zumindest zwei Exzenter je Zylinder voneinander unter
scheiden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß sind die Abstützpunkte der zwischen die
einzelnen Nocken sowie die einzelnen Ventile zwischenge
schalteten Übertragungsglieder verstellbar. Bei diesen
Übertragungsgliedern kann es sich wie im oben genannten
Stand der Technik um einen Kipphebel oder auch um einen
Schlepp- oder Schwinghebel handeln, daneben sind aber
auch andere Ausführungsformen möglich, so beispielsweise
ein eine Kulissenbahn für eine Walze aufweisendes Kulis
senelement. Wird nun der Abstützpunkt dieses Schwing-
oder Kipphebels oder des Kulissenelementes verschoben, so
ergibt sich für das jeweilig zugeordnete Hubventil ein
abgewandelter Hubverlauf, da der Nockenhub in verschie
denartiger Weise übertragen wird. Dieses Prinzip zur
Variation des Ventilhubverlaufes ist zwar an sich bekannt
(DE 38 33 540 C2), jedoch gibt diese bekannte Ausfüh
rungsform nicht an, wie der Abstützpunkt des Übertra
gungsgliedes auf einfache Weise verschoben werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt dies mit Hilfe von Exzentern, an
denen sich die Übertragungsglieder abstützen. Diese Ex
zenter sind Bestandteil einer gemeinsamen Exzenterwelle -
sind mehrere Zylinder in Reihe angeordnet, so kann sich
diese Exzenterwelle über sämtliche Zylinder erstrecken -,
die in einfacher Weise verdreht werden kann. Erfindungs
gemäß unterscheiden sich darüberhinaus die einem
einzelnen Zylinder zugeordneten Exzenter. Dadurch ist es
wie gewünscht möglich, die wiederum diesen einzelnen Ex
zentern zugeordneten Ventile verschiedenartig voneinander
zu betätigen, bzw. deren Hubverlauf verschiedenartig von
einander zu verstellen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Einen Halb-Querschnitt durch einen Brennkraft
maschinen-Zylinderkopf mit einem erfindungsge
mäßen Ventiltrieb, wobei der maximale Nocken
hub in einen maximalen Ventilhub umgesetzt
ist,
Fig. 2 die gleiche Anordnung, wobei der maximale
Nockenhub lediglich minimalen Ventilhub be
wirkt,
Fig. 3 eine Teilansicht X aus Fig. 1 sowie
Fig. 4 in einem Diagramm mehrere mögliche Ventilhub
verläufe.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Zylinderkopf einer Brenn
kraftmaschine bezeichnet. Dieser Zylinderkopf erstreckt
sich in der Darstellung gemäß Fig. 1 senkrecht zur
Zeichenebene über mehrere Zylinder. Je Zylinder sind zu
mindest zwei Einlaßkanäle 2 zu einem Brennraum 3
vorhanden, wobei je Einlaßkanal 2 in bekannter Weise ein
Hubventil 4 vorgesehen ist. Betätigt wird dieses Hubven
til durch einen Nocken 5a einer Nockenwelle 5, wobei der
Nocken 5a auf eine Walze 6 einwirkt, die ihrerseits auf
dem Stößel 7 des Hubventiles 4 abrollt.
Wie auch Fig. 3 zeigt, ist die Walze 6 stufenförmig aus
gebildet und besitzt mehrere Abrollstufen 6a, 6b, 6c. Mit
der Abrollstufe 6a liegt die Walze 6 auf dem Stößel 7
auf, während die Abrollstufe 6b mit dem Nocken 5a Kontakt
hat. Mit der Abrollstufe 6c schließlich wälzt die Walze 6
auf einer Kulissenbahn 8a eines Kulissenelementes 8 ab,
so daß die Walze 6 insgesamt durch dieses Kulissenelement
8 entsprechend der Kulissenbahn 8a geführt ist. Insgesamt
bildet somit das Kulissenelement 8 sowie die Walze 6 das
sogenannte zwischen dem Nocken 5a sowie dem Hubventil 4
liegende Übertragungsglied 9.
Wie ersichtlich stützt sich dieses Übertragungsglied 9
bzw. das Kulissenelement 8 an einem Exzenter 10a ab, der
aus einer Exzenterwelle 10 herausgearbeitet ist. Wird nun
die Exzenterwelle 10 um ihre Längsachse 10b verdreht -
zwei verschiedene Positionen sind in den Fig. 1, 2
dargestellt -, so wird der Abstützpunkt des Kulissenele
mentes 8 bzw. des Übertragungsgliedes 9 verschoben. Hier
durch verändert sich auch die Lage der Walze 6 bzw. der
Kulissenbahn 8a, die letztlich die durch den rotierenden
Nocken 5a bewegte Walze 6 führt. Mit Veränderung des Ab
stützpunktes des Übertragungsgliedes 9 ergeben sich aber
- wie ersichtlich - bei gleichem Nockenhub verschiedenen
Ventilhübe. In Fig. 1 ist der maximal erreichbare
Ventilhub h bei maximalen Nockenhub gezeigt. Bei Fig. 2
wird demgegenüber die Exzenterwelle 10 um ihre Längsachse
10b um 180° gedreht. Aus der daraus resultierenden Ver
schiebung des Übertragungsgliedes 9 ergibt sich bei maxi
malen Nockenhub ein Ventilhub nahezu vom Betrag 0, d. h.
das Hubventil 4 wird lediglich minimal geöffnet.
Zur Sicherstellung der beschriebenen Funktion ist ein
Rückstellhebel 11 erforderlich, der ebenfalls an der Ab
rollstufe 6a der Walze 6 angreift und diese Walze somit
stets gegen den Nocken 5a preßt. Dieser Rückstellhebel 11
wird in entsprechender Weise von einer Druckfeder 12a be
aufschlagt. Hierzu ist die Druckfeder 12a zwischen einem
auf den Rückstellhebel 11 einwirkenden Druckelement 12b
sowie einem in den Zylinderkopf 1 eingeschraubten
Führungselement 12c eingespannt. Lediglich prinzipiell
dargestellt ist ferner die Längsführung 13 für das Kulis
senelement 8.
Wie Fig. 3 zeigt, sind für jeden einzelnen Zylinder 14a,
14b des Brennkraftmaschinen-Zylinderkopfes 1 zwei Hubven
tile 4, 4′ vorgesehen. Jedem Hubventil 4, 4′ eines
einzelnen Zylinders 14a bzw. 14b ist ein eigener Nocken
5a, 5a′ sowie ein eigenes Übertragungsglied 9, 9′ in Form
eines eigenen Kulissenelementes 8, 8′ sowie einer eigenen
Walze 6, 6′ zugeordnet. Dabei stützt sich jedes Kulissen
element 8, 8′ an einem eigenen Exzenter 10a, 10a′ der
sich über den gesamten Zylinderkopf 1 erstreckenden Ex
zenterwelle 10 ab. Wie die Fig. 1, 2 zeigen, unter
scheiden sich die beiden einem Zylinder 14a bzw. 14b zu
geordneten Exzenter 10a, 10a′ in ihrer Geometrie.
Identisch sind die beiden Exzenter 10a, 10a′ eines Zylin
ders lediglich in den Punkten des minimalen sowie des ma
ximalen Exzenterhubes. Befindet sich somit die Exzenter
welle 10 in der in Fig. 2 gezeigten Position, so bleiben
trotz maximalen Nockenhubes die beiden Hubventile 4, 4′
eines Zylinders nahezu geschlossen. Befindet sich
hingegen die Exzenterwelle 10 in der Position gemäß Fig.
1, so werden bei maximalem Nockenhub die beiden Hubven
tile 4, 4′ maximal geöffnet (Ventilhub h). In Zwischenpo
sitionen der Exzenterwelle hingegen werden die beiden
Hubventile 4, 4′ bei maximalem Nockenhub unterschiedlich
weit geöffnet. Der Ventilhubverlauf dieser beiden
Hubventile 4, 4′ je Zylinder 14a bzw. 14b ist somit durch
Verstellen der Exzenterwelle 10 voneinander verschieden
artig veränderbar.
Ersichtlich wird dies auch aus Fig. 4, die in einer Dia
grammdarstellung verschiedene Ventilhubverläufe zeigt.
Auf der Abszisse ist der Kurbelwinkel bzw. Nockenwellen-
Winkel aufgetragen, die Ordinate gibt den erreichbaren
Ventilhub an. Dabei ist für jeden der einzelnen
exemplarisch herausgegriffenen fünf Ventilhubverläufe die
zugehörige Position der Exzenterwelle 10 angegeben. Der
am ansteigenden Ast angegebene Zahlenwert bezieht sich
dabei auf das erste Hubventil 4, während der am
abfallenden Ast angegebene Zahlenwert die erforderliche
Exzenterwellenposition für das zweite Hubventil 4′ an
gibt. Die Position der Exzenterwelle 10 ist dabei durch
Winkelgrade beschrieben, wobei die Position gemäß Fig. 2
0° entspricht und die Position gemäß Fig. 1 den Wert von
180° darstellt.
Man erkennt somit, daß wie bereits erläutert bei der Exzenterwellenposition
0° die beiden Hubventile 4, 4′
lediglich einen äußerst geringen Ventilhub ausführen,
während bei der Exzenterwellenposition 180° beide Hubven
tile 4, 4′ ihren maximalen Ventilhub h erreichen. Den
minimal möglichen Ventilhub behält das Hubventil 4′ aber
auch bei einer Exzenterwellenposition von 45° und 90°
bei, während bei diesen Positionen das Hubventil 4 be
reits deutliche Hübe ausführt.
Verschiedenartige Ventilhubverläufe zweier parallel
wirkender Hubventile je Zylinder sind erwünscht, um die
Ladungswechseldynamik sowie die Verwirbelung der in den
Brennraum 3 eingebrachten Ladung zu verbessern. Mit der
gezeigten Konstruktion ist eine derartige Ventilhubcha
rakteristik für zumindest zwei parallel wirkende
Hubventile je Zylinder auf einfache Weise erzielbar. Das
beschriebene System zeichnet sich nicht nur durch
einfache konstruktive Gestaltung, sondern auch durch
höchste Zuverlässigkeit aus. Dabei sind durchaus vielfäl
tige Abweichungen insbesondere konstruktiver Art möglich,
die weiterhin unter den Inhalt der Patentansprüche
fallen.
Claims (5)
1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest
zwei parallel wirkenden jeweils durch einen Nocken
(5a, 5a′) sowie ein Übertragungsglied (9, 9′) betä
tigten Hubventilen (4, 4′) je Zylinder (14a, 14b),
deren Ventilhubverlauf voneinander verschiedenartig
verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützpunkte der
Übertragungsglieder (9, 9′) über verdrehbare, auf
einer gemeinsamen Exzenterwelle (10) liegende Ex
zenter (10a, 10a′) verstellbar sind, wobei sich die
Erhebungskurven der zumindest zwei Exzenter (10a,
10a′) je Zylinder (14a, 14b) voneinander unter
scheiden.
2. Ventiltrieb einer mehrzylindrigen Brennkraftma
schine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine gemeinsame Exzenterwelle
(10) für die in Reihe angeordneten Zylinder (14a,
14b).
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied
(9) als eine zwischen dem Stößel (7) des Hubventi
les (4) sowie dem Nocken (5a) abwälzende Walze (6)
ausgebildet ist, die weiterhin durch ein mittels
des Exzenters (10a) verstellbares Kulissenelement
(8) geführt ist.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (6)
verschiedene mit dem Nocken (5a) oder mit dem
Stößel (7) oder mit der Kulissenbahn (8a) des Ku
lissenelementes (8) zusammenwirkende Abrollstufen
(6a, 6b, 6c) aufweist.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Walze (6) ein
Rückstellhebel (11) angreift.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=6463193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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