DE4300684C2 - Ventiltrieb zur variablen Steuerung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Ventiltrieb zur variablen Steuerung von Brennkraftmaschinen

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Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur variablen Steuerung der Ventile von Brennkraftmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur drosselfreien Laststeuerung von Ottomotoren, wobei die Gemischzumessung durch Steuerung von Hubhöhe und Öffnungsdauer der Einlaßventile realisiert wird.
In der Offenlegungsschrift DE-OS 35 19 319 wird eine solche Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine beschrieben. Der zur Führung des Schwinghebels dienende Anlenkhebel ist dort in einfacher Weise drehbar mit der festen Umgebung verbunden.
Die DE-OS 35 31 000 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur mechanischen variablen Betätigung von Ventilen für Brennkraftmaschinen mit Hilfe von zwei Wellen. Dort wird die Führung des Schwinghebels durch einen drehbar in einem ortsfesten Auflager gelagerten Führungshebel realisiert.
Die der hier beschriebenen Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur variablen Einstellung von Hub und Öffnungsdauer von Ventilen unter Verwendung von zwei Nockenwellen so zu gestalten, daß sich günstige Bedingungen für die kinematischen Abgriffsverhältnisse zwischen den Abgriffsgliedern und den Nockenwellen ergeben, insbesondere bei Verwendung von Rollenabgriffen.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die grundsätzliche Gestaltung der Vorrichtung ergibt sich aus Fig. 1. Die Vorrichtung besteht aus zwei mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nockenwellen (1, 2), deren Kurvenscheiben jeweils auf geeignet geformte Abgriffskörper (7, 8) wirken, welche mit einem Schwinghebel (3) verbunden sind, wobei eine der beiden Wellen die Öffnetfunktion und die jeweils andere Welle die Schließfunktion bestimmt. Der Schwinghebel (3) überträgt seine Bewegung am Punkt (P3) auf ein in Schließrichtung federbelastetes Hubventil (10) konventioneller Bauweise. Kennzeichnendes Merkmal der hier beschriebenen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ist, daß die Führung des Schwinghebels (3) durch einen Anlenkhebel (5) erfolgt, welcher auf einer auf der Welle (4) angeordneten und mit dieser umlaufenden Exzenterscheibe (9) drehbar gelagert ist. Durch diese Art der Lagerung des Anlenkhebels (5) wird dem Schwinghebel (3) bei einer Drehbewegung der Welle (4) eine Bewegung aufgeprägt, welche zu zyklischen Roll- bzw. Gleitbewegungen der Abgriffskörper (7, 8) auf den Nockenscheiben der Nockenwellen (1, 2) führt. Diese überlagern sich der durch die Drehung der Nockenwellen (1, 2) verursachten Abtastbewegung der Abgriffskörper gegen die Nockenscheiben. Diese Bewegungsüberlagerung kann durch geeignete Wahl des Exzenterradius (R1) und der Winkellage der Exzenterscheibe auf der Welle (4) sowie der Drehzahl der Welle (4) genutzt werden, um die Abgriffsbedingungen zwischen den Abgriffskörpern (7, 8) und den jeweiligen Nockenwellen (1, 2) günstig zu beeinflussen. Beispielsweise ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die für die Abtastung der Nockenflanken durch die Abgriffskörper erforderliche Zeitdauer zu verkürzen, um ein schnelleres Öffnen bzw. Schließen des Ventils zu erreichen. Umgekehrt ist auch eine Verlängerung dieser Zeitdauer realisierbar, beispielsweise um die dynamischen Belastungen während der Bewegung des Ventils zu verringern. Ebenso erlaubt es die erfindungsgemäße Vorrichtung, die am Punkt (P3) auftretende Querbewegung des Schwinghebels zur Ventilachse gezielt zu beeinflussen, um Reibung und Verschleiß zu verringern.
Entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 2 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Welle (4) mit der gleichen Drehzahl rotiert wie die Nockenwellen (1, 2).
Entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 kann jede der beiden Nockenwellen entweder die Schließt- oder die Öffnetfunktion des Ventils bestimmen. Zur Erzielung einer drosselfreien Laststeuerung eignet sich der beschriebene Ventiltrieb bekannterweise insbesondere dann, wenn die Schließzeiten des Einlaßventils variabel einstellbar sind. Hierzu muß diejenige Nockenwelle, welche die Schließtfunktion des Ventils bestimmt, durch eine geeignete Vorrichtung gegenüber der Kurbelwelle verdrehbar sein.
Eine besonders platzsparende und daher vorteilhafte Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 3 eine der beiden Nockenwellen (1, 2) gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) trägt und damit auch die Funktion der Welle (4) übernimmt.
Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 kann eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die Nockenwelle (2), die Schließtfunktion des Ventils bestimmen und gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) tragen, wie in Fig. 2 dargestellt. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Weise ausgeführt, so führt die Veränderung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung der Nockenwelle (2) relativ zur Kurbelwelle auch zu einer entsprechenden Verdrehung der Exzenterscheibe (9). Hierdurch verändert sich die Phasenlage der aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Anlenkhebellagerung resultierenden Bewegung des Schwinghebels (3) relativ zur Öffnungsfunktion, welche in diesem Falle von der Nockenwelle (1) bestimmt wird. Damit wird erreicht, daß der Einfluß der exzentrischen Zusatzbewegung auf die Öffnungsfunktion des Ventils von der eingestellten Steuerzeit abhängt.
Entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 kann auch eine der beiden Nockenwellen, beispielsweise die Nockenwelle (2), die Öffnetfunktion des Ventils bestimmen und gleichzeitig die Exzenterscheibe (9) tragen. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in dieser Weise ausgeführt, so bewirkt in diesem Falle die Veränderung der Schließzeit des Ventils durch Verdrehung der Nockenwelle (1) relativ zur Kurbelwelle keine Verdrehung der Exzenterscheibe (9). Hierdurch verändert sich die Phasenlage der aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Anlenkhebellagerung resultierenden Bewegung des Schwinghebels (3) relativ zur Schließtfunktion, welche in diesem Falle von der Nockenwelle (1) bestimmt wird. Damit kann die Schließtfunktion in Abhängigkeit von der eingestellten Steuerzeit durch die zusätzliche Exzenterbewegung modifiziert werden.
Bei Verwendung von Nockenrollen für die Abgriffskörper (7, 8) kann die Verbindung des Anlenkhebels (5) mit dem Schwinghebel (3) vorteilhaft in Funktionseinheit mit der Rollenlagerung ausgeführt werden, wie in Fig. 2 gezeigt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur variablen Steuerung der Ventile von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur drosselfreien Laststeuerung von Ottomotoren über die Einlaßhubfunktionen eines oder mehrerer Einlaßventile pro Zylinder, bestehend aus zwei Nockenwellen (1, 2), welche über Abgriffskörper (7, 8) und einen Schwinghebel (3) auf das oder die in Schließrichtung federbelasteten Ventile (10) wirken, wobei eine der beiden Wellen die Öffnetfunktion und die jeweils andere Welle die Schließtfunktion bestimmt, so daß durch eine relative Verdrehung der Nockenwellen (1, 2) gegeneinander und/oder gegenüber der Kurbelwelle der Hub und die Steuerzeiten des oder der Ventile in weiten Bereichen verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Schwinghebels (3) durch einen Anlenkhebel (5) erfolgt, welcher auf einer auf einer Welle (4) angeordneten und mit dieser umlaufenden Exzenterscheibe (9) drehbar gelagert ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) mit derselben Drehzahl wie die Nockenwellen (1, 2) rotiert.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterscheibe (9) auf einer der beiden Nockenwellen angeordnet ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Nockenwelle, auf welcher sich die Exzenterscheibe (9) befindet, die Schließtfunktion des Ventils bestimmt.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Nockenwelle, auf welcher sich die Exzenterscheibe (9) befindet, die Öffnetfunktion des Ventils bestimmt.
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