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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Steuern von Ventilen und insbesondere ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Einstellen der Zeitsteuerung von Verbrennungsmotor-Tellerventilen.
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Für eine gewisse
Zeit war bekannt, dass Drosselverluste signifikant zu einem schlechten
Motorwirkungsgrad bei geringen Leistungspegeln beitragen. 1958 veröffentlichte
die Society of Automotive Engineers (SAE) "Determination of True Engine Friction", SAE Trans., Band
66, S. 649–661,
das Drossel- und aerodynamische Pumpverluste behandelt. Drosselverluste
bleiben bei Personenkraftwagen mit Fremdzündung ein signifikantes Problem,
da die Drosselung das Hauptverfahren zum Regeln der Motorausgangsleistung
bleibt.
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Der
deutsche Automobilhersteller BMW kündigte an, dass er einen Fremdzündungsmotor
ohne Drosselung und mit einer Ausgangsleistung, die durch eine einstellbare
Ventilsteuervorrichtung gesteuert wird, entwickelt hat, welche in
Automotive Engineering International, S. 106, Mai 2001, beschrieben
ist. Laut BMW ist der Motor der erste Fremdzündungs-Kraftfahrzeugmotor ohne
Drossel, der jemals zum Verkauf angeboten wurde. Die Motorleistung wird
durch Einstellen des Hubs und der Zeitsteuerung der Einlassventile
gesteuert. Ein Problem bei dem BMW-Mechanismus besteht darin, dass die
Einlassventile den Luftstrom an den Einlasskanälen einschränken (z.B. drosseln) und folglich
Pumpverluste nur teilweise relativ zu herkömmlichen gedrosselten Motoren
verringert werden. Ein weiteres signifikantes Problem bei dem BMW-Mechanismus
ist jenes der Kosten. Wie verlautet, erhöht das System die Motorkosten
um etwa 15 Prozent. Ein weiteres Problem bei dem Mechanismus besteht
darin, dass er die Motorhöhe
vergrößert und
nicht leicht in einem breiten Bereich von Kraftfahrzeugfabrikaten
und -modellen untergebracht werden kann.
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R.
J. Saunders, T. H. Ma und andere zeigen einen Otto-Atkinson-Taktmotor
im SAE-Dokument 910451 (veröffentlicht
1991) und im IMechE-Dokument 925107 (veröffentlicht 1992), der eine
einstellbare Ventilzeitsteuerung verwendet, um die Motorleistung
zu steuern. Insbesondere weist jeder Zylinder zwei Einlassventile
auf, wobei die Zeitsteuerung von einem der zwei Ventile eine einstellbare
Phasenzeitsteuerung aufweist, um die Zeit zu steuern, zu der der
Zylinder abgedichtet und die Kompression begonnen wird. Bei leichten
Leistungspegeln wird das phasenverschobene Einlassventil spät geschlossen, was
bewirkt, dass viel der Einlassluft vor dem Beginn der Ladungskompression
innerhalb des Zylinders durch den Kolben in den Einlasskrümmer zurückgeschoben
wird. Das späte
Schließen
des Einlassventils ist zum Steuern der Motorleistung und zum fast vollständigen Beseitigen
der Drossel- und aerodynamischen Pumpverluste wirksam. weitere Beispiele von
verwandten Ventilantriebsanordnungen sind in US-A-5 235 946 und
DE 41 04 872 A zu
finden.
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Im
Hinblick auf den von Saunders et al. gezeigten Ventilsteuermechanismus
weist jeder Zylinder zwei Auslassventile und ein erstes Einlassventil, das
durch eine erste Nockenwelle angetrieben wird, ein zweites Einlassventil,
das durch eine zweite Nockenwelle angetrieben wird, und eine Phaseneinstellvorrichtung
zum Einstellen der Phasenbeziehung zwischen der ersten und der zweiten
Nockenwelle auf. Die Auslassventile und das zweite Einlassventil weisen
Stößel vom
umgekehrten Bechertyp auf, die durch die jeweiligen Nockenwellen
angetrieben werden. Das erste Einlassventil wird durch einen Kipphebelarm
angetrieben, der von der ersten Nockenwelle zum ersten Einlassventil über den
Zylinderkopf reicht, wobei sich die erste Nockenwelle direkt über den
Auslassventilen befindet. Die Nockenwellenlager für die erste
Nockenwelle befinden sich zwischen den benachbarten Auslassventilen
von jedem Zylinder und die Einlasskipphebelarm-Nockennasen liegen für benachbarte
Zylinder unmittelbar benachbart zueinander, wobei insgesamt vier
Nockennasen zwischen einigen Nockenlagern vorgesehen sind. Ein signifikantes
Problem bei dem Ventileinstellmechanismus besteht darin, dass die
Kipphebelarme lang und massiv sind, was sich auf die mechanische
Reibung und die Motordrehzahl am oberen Ende nachteilig auswirkt.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Nockenwelle für eine Biegung
anfällig
ist, was aufgrund der großen
Nockennasenanzahl zwischen den Nockenwellenlagern zu einem Ventiltriebverschleiß führt, und
ferner wobei die Kipphebelnockennasen mit der höchsten Last auf der halben
Spanne zwischen den Lagern angeordnet sind. Ein weiteres Problem
bei dem von Saunders offenbarten System besteht darin, dass das
Ventilspiel aufgrund der massiven Kipphebel in Kombination mit den
zusammengesetzten mehrteiligen Kipphebelhalterungen eine häufige Wartung
erfordert. Im Gegensatz dazu erzeugen Kraftfahrzeughersteller nun
Ventiltriebe, die für
100000 Meilen keine Wartung erfordern. Ein weiteres Problem bei
dem von Saunders offenbarten System ist jenes der Kosten aufgrund
der Kipphebelhalterungsanordnungen und aufgrund der Schwierigkeit
beim Herstellen einer Ausrichtung von Zylinder zu Zylinder.
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Eine
Hauptbegrenzung der Ausgangsleistung von modernen Fremdzündungsmotoren
ist jenes des begrenzten Raums, der für die Einlass- und Auslasskanäle zur Verfügung steht,
was zu kleinen und nicht-stromlinienförmigen Kanälen führt, was zu einem begrenzten
Luftstrom. in die Zylinder und einem begrenzten Auslassstrom aus
den Zylindern führt.
Außerdem
erfordern Zylinderköpfe
mit hoher Ausgangsleistung einen Wassermantel mit größerer Kühlkapazität über der
Brennkammer, was zusätzlichen
Raum erfordert. Das Vergrößern der äußeren Größe des Zylinderkopfs
verbessert die Kanalgröße unmittelbar über den
Ventilen, wo die Strömung
am stärksten
eingeschränkt
ist, nicht signifikant und wirkt sich auf das Zylinderkopfgewicht
und die Gesamtgröße nachteilig
aus, wobei eine geringe Größe für die Unterbringung
des Motors im Motorraum des Fahrzeugs wichtig ist. Im Allgemeinen
verhindern Raumbegrenzungen innerhalb des Zylinderkopfs die Verwendung
von Einlass- und Auslasskanälen
mit optimaler Größe, Form
und Anordnung und verhindern auch die gleichzeitige optimale Anordnung
des Wassermantels, des Zündkerzenrohrs,
der Ventilfedern, der Stößel und/oder
Kipphebel, der Nockenwellen, der Nockenwellenlagerkappen, der Lagerkappenbefestigungsvorrichtungen,
der Kopfschrauben und anderer Zylinderkopfteile.
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Das
Problem der mit Kompromissen behafteten Zylinderkopfkonstruktion,
das sich aus Raumeinschränkungen
ergibt, wird bei Motoren mit zwei Einlassventilen pro Zylinder verschlimmert,
wobei eines der zwei Einlassventile eine einstellbare Phase oder
eine einstellbare Zeitsteuerung aufweist, um die Motorleistung zu
steuern. Als ein Beispiel der nachteiligen Wirkung des begrenzten
Raums innerhalb des Zylinderkopfs steht in dem von Saunders et al. beschriebenen
System kein Raum zwischen den Einlasskipphebelarmen für eine einzelne
Kipphebelwellenhalterung zur Verfügung und folglich sind zwei Kipphebelwellenhalterungen
erforderlich, wobei die zwei Kipphebelwellenhalterungen teurer sind.
Außerdem
belegen die zwei Kipphebelwellenhalterungen den Raum innerhalb der
Auslassventile, was die Verwendung von inneren Auslasskipphebeln,
die sich zwischen den Auslass- und
Einlassventilen befinden, ausschließt und/oder kompliziert macht.
Außerdem steht
kein Raum zwischen den Kipphebeln für ein Nockenwellenlager zur
Verfügung
und folglich ist die Nockenwelle zu wenig abgestützt. Ferner sind die Zylinderkopfschrauben
ungefähr
in einer Linie mit der Auslassnockenwelle angeordnet und durch die
Einlasskipphebel weitgehend verdeckt.
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Folglich
umfassen die Ziele der vorliegenden Erfindung die annähernde Beseitigung
der Drossel- und aerodynamischen Pumpverluste, große Einlass- und
Auslasskanäle
mit starker Strömung,
einen Wassermantel mit hoher Kühlkapazität, keine
oder fast keine Zunahme der mechanischen Reibung, eine hohe maximale
Motordrehzahl, keine oder fast keine Zunahme der Motorgröße, eine
hohe Haltbarkeit und eine seltene erforderliche Wartung und geringe
Kosten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Luftstrom in einen und aus einem Motor durch
zwei Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile pro Zylinder
gesteuert, wobei die Zeitsteuerung der zwei Einlassventile phasenverschoben
ist, um die Menge an im Zylinder eingeschlossener Luft zu steuern.
Eine erste Nockenwelle betreibt die Auslassventile und eines der
Einlassventile pro Zylinder und eine zweite Nockenwelle betreibt
das zweite Einlassventil pro Zylinder. Die Phasenbeziehung zwischen
der ersten und der zweiten Nockenwelle ist durch einen Phasenschieber
zum Einstellen der Menge an im Zylinder eingeschlossener Luft einstellbar.
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden sowohl das erste Einlassventil als auch die Auslassventile
durch Kipphebelarme und eine zentral angeordnete erste Nockenwelle
betätigt.
Die einzelnen Kipphebelarme sind kurz und leichgewichtig, was eine
geringe mechanische Reibung und eine hohe maximale Drehzahlfähigkeit
vorsieht. Die erste Nockenwelle ist ferner über den Kipphebeln angeordnet,
was einen Raum für
das Zündkerzenrohr
innerhalb eines schmalen Ventilöffnungswinkels
vorsieht. Ein schmaler Ventilöffnungswinkel
wird auch verwendet, um die Kipphebellänge weiter zu minimieren, um
die Kipphebelmasse und -reibung zu minimieren und die Motordrehzahlfähigkeit
am oberen Ende zu maximieren. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden die zwei Auslassventile durch
einen einzelnen an einer Welle montierten Auslasskipphebel betätigt und
das erste Einlassventil wird durch einen an einer Welle montierten
Kipphebel betätigt,
wobei die Einlass- und Auslasskipphebel an derselben Welle montiert
sind, wobei sich die Welle im Allgemeinen auf der Kolbenseite der
ersten Nockenwelle befindet, was eine sehr kompakte Unterbringung
vorsieht und auch die verwendung eines schmalen ventilöffnungswinkels
und von kurzen Kipphebeln ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Phasenverschiebung zwischen
benachbarten Einlassventilen für
fast eine Beseitigung der Drossel- und aerodynamischen Pumpverluste
bereit und stellt auch eine hohe maximale Betriebsdrehzahl und einen
großzügigen reichlichen
Raum für
stromlinienförmige
Einlass- und Auslasskanäle
bereit, was ermöglicht,
dass hohe Moorleistungspegel erreicht werden. Die vorliegende Erfindung
ist auch kompakt und kann bei einer großen Reihe von Kraftfahrzeugfabrikaten
und -modellen integriert werden.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befinden sich die Nockenwellenlager zwischen
den Zylindern, wodurch ein Raum innerhalb des Zylinderkopfs für die Einlass- als
auch die Auslasskipphebelarme geschaffen wird und eine starre Abstützung der
ersten Nockenwelle mit einer minimalen Anzahl von Lagern vorgesehen wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung befindet sich ein Nockenlager zwischen
jedem Paar von benachbarten ersten Einlassventilkipphebeln für eine starre
Abstützung der
Nockenwelle im Allgemeinen und der ersten Einlassventilnockennasen
insbesondere. Vorzugsweise gleitet eine einzelne Kipphebelwelle
in ein Loch im Zylinderkopf, um alle Kipphebel, die zur ersten Nockenwelle
gehören,
starr abzustützen.
Die vorliegende Erfindung ist widerstandsfähig und erfordert keine häufigere
Wartung als Motoren der derzeitigen Produktion mit an der Welle
montierten Kipphebeln aufgrund der starren Abstützung und der genauen Ausrichtung
der Nockenwellen und Kipphebel und aufgrund der kurzen und leichtgewichtigen
Einlass- und Auslasskipphebel.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung befindet sich die Drehachse der ersten Nockenwelle zwischen den
Einlass- und Auslassventilen und die Zylinderkopfschrauben-Werkzeugwegachse
verläuft
frei und unbehindert von den ersten Nockenwellenlagern, wobei sich
die ersten Nockenwellelager ungefähr in derselben axialen Ebene
wie die Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtungsanordnungsachse befinden,
wodurch ein kompakter und leichtgewichtiger Zylinderkopf bereitgestellt
wird, der ferner störungsfreie
erste Nockenwellenlager aufweist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung können
die Zylinderkopfsschrauben Stutzen sein, wobei der mittlere Schraubenkopf
den Zylinderkopf am Motorblock festlegt und die Außengewinde
verwendet werden, um die Nockenlagerkappen am Zylinderkopf zu befestigen,
wodurch ein kompakter und leichtgewichtiger Zylinderkopf bereitgestellt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt leichtgewichtige Kipphebelarme bereit,
die in der Lage sind, bei hohen Motordrehzahlen und mit geringen
zugehörigen
Reibungsniveaus zu arbeiten. Die vorliegende Erfindung gefährdet die
Systemlebensdauer oder die Wartungsanforderungen nicht und von signifikanter Bedeutung
hat die vorliegende Erfindung dieselben Wartungsanforderungen wie
Motoren der modernen Produktion mit an der Welle montierten Ventilkipphebeln.
Die vorliegende Erfindung stellt eine robuste Lagerabstützung für die Nockenwellen
bereit und die ersten Nockenwellenlager sind von den Zylinderkopfschrauben
frei und unbehindert. Außerdem
ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Anwendung eines schmalen Ventilöffnungswinkels,
der für
moderne Motoren mit hohem Kompressionsverhältnis und für Motoren mit variablem Kompressionsverhältnis der zukünftigen
Produktion vorteilhaft ist. Das Zündkerzenrohr stellt einen direkten
Zugang zur Zündkerze bereit,
was von wesentlicher Bedeutung ist und mit einem schmalen Ventilöffnungswinkel
schwierig zu erreichen ist. Ein sehr signifikanter Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist jener der geringen Kosten. Die Zylinderkopfteile für die Ventilsteuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung sind kostengünstig herzustellen und die
Teile können
mit niedrigen Kosten zum Zylinderkopf zusammengesetzt werden. Die
vorliegende Erfindung stellt eine hohe Motorleistung und geringe
Reibungsniveaus zusätzlich
zu einer Phasenverschiebung der zwei Einlassventile pro Zylinder für eine Motorleistungssteuerung
mit erheblich verringerten Drosselverlusten bereit.
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KÜRZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine Vorderansichtsschnittdarstellung der vorliegenden Erfindung
mit einem an der Welle montierter ersten Einlasskipphebel, einem
an der Welle montierten Auslasskipphebel und einer ersten Nockenwelle,
die zentral zwischen den Kipphebeln angeordnet ist.
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2 ist
eine Draufsichtdarstellung auf die Ventilsteuervorrichtung und den
Zylinderkopf, die in 1 gezeigt sind, für einen
4-Zylinder-Reihenmotor.
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3 ist ähnlich zu 2,
zeigt jedoch der Deutlichkeit halber die erste und die zweite Nockenwelle
und nicht die Ventile und die Kipphebel.
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4 ist ähnlich zu 1,
zeigt jedoch Rollenschlepphebel für die Auslassventile und Zylinderkopfbefestigungsvorrichtungen,
die zu den Nockenwellenlagerkappen-Befestigungsvorrichtungen im Allgemeinen
konzentrisch sind.
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5 ist
eine Draufsichtdarstellung auf eine Kipphebelanordnung für einen
Motor mit 3 Ventilen pro Zylinder mit einem an der Welle montierten
Auslassventilkipphebel.
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6 ist
eine Draufsichtdarstellung auf eine Kipphebelanordnung für einen
Motor mit 3 Ventilen pro Zylinder, die einen Auslass-Schlepphebel
aufweist.
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7 ist
eine Vorderansichtsdarstellung einer Ventilsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
mit Einlass- und Auslasskipphebeln, die über der ersten Nockenwelle
montiert sind.
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8 ist
eine Vorderansichtsdarstellung einer Ventilsteuervorrichtung mit
einer über
die volle Länge
durchgehende Kipphebelwelle, einem schmalen Ventilöffnungswinkel
und einem einzelnen Einlasskipphebel.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1, 2 und 3 dienen
der Darstellung eines Teils einer Ventilsteuervorrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Ventilsteuervorrichtung 2 ist in einem Zylinderkopf 4 montiert,
wobei der Zylinderkopf 4 an einem Moorblock oder Zylindergehäuse 6 befestigt
ist, der eine Oberseitenfläche 7, einen
ersten Zylinder 8 und einen Kolben 10, der im Zylinder 8 für eine Hin-
und Herbewegung verschiebbar montiert ist, aufweist. Die Hin- und
Herbewegung des Kolbens 10 legt eine Kolbenwirkungslinie
fest, wobei die Kolbenwirkungslinie und die Oberseitenfläche 7 im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen senkrecht sind.
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Der
Zylinderkopf 4 weist ein erstes Einlassventil 12,
ein zweites Einlassventil 14 und mindestens einen Einlasskanal 16 für die Strömung von
Luft oder eines anderen Fluids in den Zylinderkopf 4 und in
den ersten Zylinder 8 auf. Der Zylinderkopf 4 weist ferner
mindestens ein und vorzugsweise zwei Auslassventile 18 und
mindestens einen Auslasskanal 20 für die Strömung von Abgas oder eines anderen Fluids
aus dem erster Zylinder 8 und aus dem Zylinderkopf 4 auf.
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Der
Zylinderkopf 4 umfasst ferner einen oder mehrere Auslasskipphebel 30 und
eine erste Nockenwelle 24, wobei die Nockenwelle 24 mit
mindestens einem ersten Nocken 26 und einem zweiten Nocken 28 ausgebildet
ist, die entlang ihrer Länge
beabstandet sind. Vorzugsweise ist der Auslasskipphebel 30 an
einer Kipphebelwelle 32 drehbar montiert und liegt am ersten
Nocken 26 und an den zweiten Auslassventilen 18 an,
wobei die Drehung der Nockenwelle 24 und des ersten Nockens 26 bewirkt,
dass sich der Auslasskipphebel 30 dreht, was bewirkt, dass
sich die Auslassventile 18 in Richtung des Kolbens 10 verschieben,
was bewirkt, dass sich der Auslasskanal 20 öffnet, was
die Ausströmung
von Abgas aus dem ersten Zylinder 8 ermöglicht. Der Zylinderkopf 4 umfasst
ferner eine Rückstellfeder 34 für jedes Auslasventil 18 zum
Schließen
aller Auslassventile 18 bei einer weiteren Drehung der
ersten Nockenwelle 24 und des ersten Nockens 26.
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Der
Zylinderkopf 4 umfasst ferner einen ersten Einlasskipphebel 36,
der vorzugsweise an der Kipphebelwelle 32 montiert ist.
Der erste Einlasskipphebel 36 liegt am zweiten Nocken 28 und
am ersten Einlassventil 12 an, wobei die Drehung der Nockenwelle 24 und
des zweiten Nockens 28 bewirkt, dass sich der erste Einlasskipphebel 36 dreht,
was bewirkt, dass sich das erste Einlassventil 12 in Richtung des
Kolbens 10 verschiebt, was bewirkt, dass sich der Einlasskanal 16 öffnet, was
die Einströmung
von Luft in den ersten Zylinder 8 ermöglicht. Der Zylinderkopf 4 umfasst
ferner eine weitere Rückstellfeder 34 zum
Schließen
der Einlassventile 12 bei einer weiteren Drehung der ersten
Nockenwelle 24 und des zweiten Nockens 28.
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Der
Zylinderkopf 4 umfasst ferner eine zweite Nockenwelle 38,
wobei die zweite Nockenwelle 38 einen dritten Nocken 40 aufweist,
und einen zweiten Einlasskipphebel 42. Der zweite Einlasskipphebel 42 ist
vorzugsweise drehbar an einem Sockel 44 montiert und liegt
am dritten Nocken 40 und am zweiten Einlassventil 14 an,
wobei die Drehung der zweiten Nockenwelle 38 und des dritten
Nockens 40 bewirkt, dass sich die zweiten Einlasskipphebel 42 drehen, was
bewirkt, dass sich die zweiten Einlassventile 14 in Richtung
des Kolbens 10 verschieben, was bewirkt, dass sich der
Einlasskanal 16 öffnet,
was das Einströmen
von Luft oder eines anderen Fluids in den ersten Zylinder 8 ermöglicht.
Der Zylinderkopf 4 umfasst ferner eine weitere Rückstellfeder 34 für das zweite
Einlassventil 14 zum Schließen der Einlassventile 14 bei
einer weiteren Drehung der ersten Nockenwelle 38 und des
dritten Nockens 40.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Menge an Einlassluft, die im
Zylinder 8 eingeschlossen wird, durch Einstellen der Phasenbeziehung
der zweiten Nockenwellen 38 relativ zur Kurbelwelle der
Hubkolbenmaschine und/oder relativ zur erste Nockenwelle 24 eingestellt,
um die Ausgangsleistung des Motors einzustellen, wobei es ferner
selbstverständlich
ist, dass Kraftstoff mit der Luft vermischt werden kann, bevor die
Luft in den Zylinder 8 eintritt oder nachdem die Luft in
den Zylinder 8 eintritt. Nimmt man nun auf 1 und 3 Bezug,
so weist der Zylinderkopf 4 einen Phasenschieber 62 zum
Einstellen der Phasenbeziehung der zweiten Nockenwelle 38 relativ
zur Kurbelwelle des Motors und/oder der ersten Nockenwelle 24 auf.
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Die
erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung
kann für
Hubkolbenmaschinen verwendet werden, bei denen die Steuerung der
Strömung
in einen und/oder aus einem Zylinder erwünscht ist, wie z.B. in einem
Kompressor oder Verbrennungsmotor. Die beabsichtigte Hauptanwendung
der vorliegenden Erfindung ist die Tellerventilsteuerung bei einem Fremdzündungs-Verbrennungsmotor
mit mindestens einem Zylinder 8, wobei der Zylinder im
Motorblock oder Zylindergehäuse 6 montiert
ist, und mit einem Kolben 10, der für eine Hin- und Herbewegung
im Zylinder montiert ist, und einer Kurbelwelle 45 und
einer Pleuelstange 46, die den Kolben 10 mit der
Kurbelwelle 45 verbindet. Die vorliegende Erfindung kann bei
Reihenmotoren wie z.B. I-2-, I-3-, I-4-, I-5- und I-6-Motoren sowie
V-Motoren wie z.B. V6- und V8-Motoren
sowie anderen Motor- und Nicht-Motor-Anwendungen verwendet werden.
Der Zylinderkopf 4 umfasst ein erstes Einlassventil 12 und
ein zweites Einlassventil 14, die zum Zylinder 8 gehören, für die Steuerung
der Strömung
von Luft, von mit Kraftstoff vermischter Luft oder eines anderen
Fluids in den Zylinder 8 und (ein) Auslassventil(e) 18 zur Steuerung
der Strömung
von Abgasprodukten oder eines anderen Fluids aus dem Zylinder 8.
Das erste Einlassventil 12 weist eine Einlassventil-Wirkungslinie 48 auf
und das Auslassventil 18 weist eine Auslassventil-Wirkungslinie 50 auf.
Der Ventilöffnungswinkel 22 ist
der Schnittwinkel zwischen der Einlassventil-Wirkungslinie 48 und
der Auslassventil-Wirkungslinie 50. Der Ventilöffnungswinkel 22 legt
auch einen Quadranten innerhalb des Zylinderkopfs fest, in dem der
Ort der Teile als entweder innerhalb des Ventilöffnungswinkels oder außerhalb
des Ventilöffnungswinkels
festgelegt werden kann. Die erste Nockenwelle 24 öffnet vorzugsweise
alle Auslassventile 18 pro Zylinder und öffnet die
ersten Einlassventile 12 pro Zylinder, wobei die erste
Nockenwelle 24 eine erste Nockenwellendrehachse 52 aufweist.
Die zweite Nockenwelle 38 öffnet das zweite Einlassventil 14.
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Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Nockenwelle 38 eine
Antriebsriemenscheibe 60 (in 3 gezeigt)
und einen Phasenschieber 62 zum Einstellen der Phasenbeziehung
zwischen der Antriebsriemenscheibe 60 und der zweiten Nockenwelle 38.
Ein Abtriebszahnrad 64 ist an der ersten Nockenwelle 24 befestigt
und ein Antriebszahnrad 66 ist an der Antriebsriemenscheibe 60 befestigt,
wobei die Zahnräder 64 und 66 in
Eingriff stehen. Die Antriebsriemenscheibe 60 wird vorzugsweise
durch eine Kette oder einen Riemen 68 (in 1 gezeigt)
angetrieben, wobei der Riemen 68 durch einen Kurbelzahnkranz
oder eine Riemenscheibe 70 angetrieben wird, der/die an der
Kurbelwelle 71 oder an einer anderen Welle montiert ist,
die sich mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis relativ
zur Kurbelwelle dreht. Folglich treibt der Riemen 68 die
Riemenscheibe 60 an, die das Antriebszahnrad 66 dreht,
wobei das Antriebszahnrad 66 wiederum das Abtriebszahnrad 64 antreibt
und die erste Nockenwelle 24 dreht. Die Riemenscheibe 60 dreht
die zweite Nockenwelle 38 unter Wirkung des Phasenschiebers 62.
Fachleute werden erkennen, dass andere Funktionsmittel verwendet
werden können,
um die erste Nockenwelle 24 und die zweite Nockenwelle 38 anzutreiben
und die Phasenbeziehung zwischen der ersten Nockenwelle 24 und
der zweiten Nockenwelle 38 einzustellen.
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Mit
allgemeinen Worten ist ein erstes Antriebsmittel zum Antreiben der
ersten Nockenwelle 24 vorgesehen, wobei das erste Antriebsmittel
durch die Kurbelwelle, wahlweise durch Zahnriemen und/oder (eine)
Zahnkette(n) angetrieben wird, und ein zweites Antriebsmittel ist
zum Antreiben der zweiten Nockenwelle 38 vorgesehen, wobei
das zweite Antriebsmittel einen Phasenschieber zum Einstellen der
Phasenbeziehung der zweiten Nockenwelle 38 zur ersten Nockenwelle 24 umfasst,
um die Phasenbeziehung der Öffnung
des ersten Einlassventils 12 relativ zur Öffnung des
zweiten Einlassventils 14 einzustellen, um die Fluidströmung durch
den Einlasskanal 16 in die Hubkolbenmaschine zu steuern.
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Das
erste Einlassventil 12 gehört zum ersten Einlasskipphebel 36,
der eine erste Einlasskipphebelhalterung 33 aufweist, und
der erste Einlasskipphebel 36 wird durch die erste Nockenwelle 24 angetrieben.
Der Zylinderkopf 4 weist ferner einen oder mehrere Auslasskipphebel 30 auf,
wobei jeder der Auslasskipphebel eine Auslasskipphebelhalterung 35 für eine drehbare
Abstützung
des Kipphebels im Zylinderkopf aufweist. Die Auslasskipphebelhalterung 35 und
die erste Einlasskipphebelhalterung 33 können separate
Halterungen oder eine kombinierte Halterung wie z.B. eine gemeinsame
Wellenhalterung (gezeigt) sein, wobei die Kipphebelwelle 32 den Auslasskipphebel 30 und
den ersten Einlasskipphebel 36 abstützt. Die erste Nockenwellendrehachse 52 befindet
sich innerhalb des Ventilöffnungswinkels 22, wodurch
ein kurzer Einlasskipphebel 36 und ein kurzer Auslasskipphebel 30 bereitgestellt
werden, wodurch Einlass- und Auslasskipphebel mit geringer Trägheit und
mit einem geringen Reibungsniveau und der Fähigkeit hoher Betriebsgeschwindigkeiten bereitgestellt
werden. Die Phase zwischen dem ersten Einlassventil 12 und
dem zweiten Einlassventil 14 wird zum Steuern der Fluidströmung in
die Hubkolbenmaschine eingestellt.
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Vorzugsweise
befindet sich die Auslasskipphebelhalterung 35 zwischen
dem Ventilöffnungswinkel 22 und
die erste Einlassventil-Kipphebelhalterung 33 befindet
sich zwischen dem Ventilöffnungswinkel 22 und
die erste Nockenwelle 24 befindet sich im Allgemeinen auf
der vom Kolben 10 entfernten Seite des Auslasskipphebels 30,
wodurch ein Raum für
ein Zündkerzenrohr 56 zwischen
dem Einlass- und dem Auslassventil geschaffen wird, während auch
ein schmaler Ventilöffnungswinkel 22 und
ein leichtgewichtiger Auslasskipphebel 30 bereitgestellt
werden, wobei der erste Einlasskipphebel 36 eine hohe Betriebsgeschwindigkeit
und eine kompakte Zylinderkopfgröße vorsieht.
Außerdem
befindet sich die erste Nockenwelle 24 vorzugsweise im
Allgemeinen auf der abliegenden Seite des Auslasskipphebels 30 und im
Allgemeinen auf der vom Kolben 10 entfernten Seite des
ersten Einlasskipphebels 36 zur Anordnung der Kipphebeldrehpunkte
in einem größeren Abstand
von ihren zugehörigen
Ventilen, um das Scheuern zwischen den Kipphebeln und den Ventilschäften zu
minimieren, und genauer befinden sich die Nockenstößel (wahlweise
Rollenstößel, gezeigt) der
Einlass- und Auslasskipphebel vorzugsweise zwischen den Ventilenden
und den Kipphebeldrehpunkten. Vorzugsweise befindet sich das Zündkerzenrohr 56 zwischen
der ersten Nockenwelle 24 und den Rückstellfedern 34,
die zu den Einlassventilen 12 und 14 gehören.
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Vorzugsweise
umfasst der Zylinderkopf 4 zwei Auslassventile 18 pro
Zylinder 8 und der Auslasskipphebel 30 umfasst
einen einzelnen Auslasskipphebel zur Betätigung der zwei Auslassventile
pro Zylinder, wodurch ein Raum innerhalb des Zylinderkopfs für die erste
Einlassventil- Kipphebelhalterung 33 und
das Zündkerzenrohr 56 innerhalb
eines kleinen Ventilöffnungswinkels 22 geschaffen
wird.
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Die
Kipphebelwelle 32 oder eine andere Art von Kipphebelwelle
kann zum Abstützen
der Auslasskipphebel und/oder des ersten Einlasskipphebels 36 verwendet
werden. Alternativ können
die Kipphebel eine Sockelhalterung mit einer Anordnung ähnlich zur
Sockelhalterung 44 aufweisen oder die Kipphebel können eine
andere Art von funktionaler Kipphebelhalterung sein. Wie vorher
beschrieben, kann die erste Einlasskipphebelhalterung 33 eine
Halterung vom Wellentyp (gezeigt) sein und die Auslasskipphebelhalterung 35 kann
auch eine Halterung vom Wellentyp (gezeigt) sein und die Auslasskipphebel 30 und
der erste Einlasskipphebel 36 können beide an der Kipphebelwelle 32 montiert
sein. Mit NImmt man nun auf 1 und 2 Bezug,
so weist gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der Zylinderkopf 4 eine einzelne Kipphebelwelle 32 zum
Abstützen
aller Auslasskipphebel und aller ersten Einlassventilkipphebel 36 für zwei oder
mehr Zylinder in einer Linie auf. Die Kipphebelhalterungswelle weist
vorzugsweise einen Gleitsitz im Zylinderkopf 4 zur Montage
der Kipphebel von mindestens zwei der Zylinder an der Kipphebelwelle 32 auf.
Die einzelne Kipphebelwellenbohrung kann mit niedrigen Kosten gebohrt
werden und die einzelne Kipphebelwelle sieht eine Montage und Präzisionsausrichtung
der Kipphebel von einem Zylinder zum nächsten mit niedrigen Kosten
vor. Die einzelne Kipphebelwelle für mehrere Zylinder belegt ferner
einen kleinen Raum, da abnehmbare Kappen nicht erforderlich sind,
um die Kipphebelwelle von Zylinder zu Zylinder zu befestigen. Der
geringe Raumbedarf für
die erfindungsgemäße Kipphebelwelle
ist zum Verfügbarmachen
von Raum für
andere Zylinderkopfteile wie z.B. die Ventilfedern wertvoll, was
wiederum ermöglicht,
dass ein schmälerer
Ventilöffnungswinkel
verwendet werden kann.
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Nimmt
man nun auf 1 und 2 Bezug, so
weist die zweite Nockenwelle 38 eine zweite Nockenwellendrehachse 54 auf,
wobei die zweite Nockenwellendrehachse 54 vorzugsweise
außerhalb des
Ventilöffnungswinkels 22 liegt,
wodurch ein Raum innerhalb des Zylinderkopfs 4 für die erste
Einlassventil-Kipphebelhalterung 33 und die eine oder die
mehreren Auslasskipphebelhalterungen 35 geschaffen wird.
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Das
Zündkerzenrohr 56,
der (die) Auslasskipphebelhalterung(en) 35 und die erste
Einlasskipphebelhalterung 33 liegen vorzugsweise innerhalb
des Ventilöffnungswinkels 22 und
vorzugsweise weist der Ventilöffnungswinkel 22 einen
Wert von weniger als 32 Grad auf, wodurch leichtgewichtige Auslass-
und Einlasskipphebel mit geringer Reibung und der Fähigkeit
hoher Betriebsgeschwindigkeiten bereitgestellt werden.
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Das
erste Einlassventil 12 weist eine Einlassventil-Gesamtlänge 12L auf
und der erste Einlassventilkipphebel 36 weist eine erste
Kipphebellänge 36L,
gemessen vom Ventil 12 zum Nockenkontaktpunkt des ersten
Einlasskipphebels 36 mit der ersten Einlassnockenwelle 24,
auf. Vorzugsweise ist die Kipphebellänge 36L nicht mehr
als 90 Prozent so lang wie die erste Einlassventillänge 12L,
um einen leichtgewichtigen Einlasskipphebel mit geringer Reibung
und hoher Betriebsgeschwindigkeit bereitzustellen. Der erste Einlassventilkipphebel 36 weist
einen ersten Kontaktpunkt mit der ersten Nockenwelle 24 und
einen zweiten Kontaktpunkt mit dem ersten Einlassventil 12 auf.
Vorzugsweise liegt der erste Kontaktpunkt im Allgemeinen zwischen
dem zweiten Kontaktpunkt und der Drehachse des ersten Einlassventilkipphebels 36,
um einen leichtgewichtigen Kipphebel und eine Kipphebelhalterungsstelle,
die vom Zündkerzenrohr
beabstandet ist, bereitzustellen und bedeutenderweise auch um einen
langen Abstand zwischen der Kipphebeldrehachse und dem Einlassventil 12 bereitzustellen,
um den Verschleiß zwischen
dem Kipphebel und dem Ventil zu minimieren, wobei es selbstverständlich ist,
dass das Ende des Kipphebels wahlweise eine Rolle umfassen kann.
Fachleute werden erkennen, dass Rollen bevorzugt, aber für einen
Kontakt zwischen den Kipphebeln und Nockennasen wahlfrei sind. In
jedem Fall ist der Abstand vom zweiten Kontaktpunkt zur Drehachse
des ersten Einlassventilkipphebels 36 vorzugsweise größer als
70 Prozent des Abstandes vom ersten Kontaktpunkt zum zweiten Kontaktpunkt.
Nimmt man nun auf 4 Bezug, so ist eine erste imaginäre Linie
zwischen dem ersten Kontaktpunkt und der Drehachse des ersten Einlassventilkipphebels 36 von
einer zweiten imaginären
Linie zwischen dem zweiten Kontaktpunkt und der Drehachse des ersten Einlassventilkipphebels 36 um
einen Winkel 85 getrennt. Vorzugsweise ist der Winkel 85 geringer
als 140 Grad und optimaler Weise geringer als 90 Grad, um einen
starren Kipphebel und einen kompakten Zylinderkopf bereitzustellen.
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Nimmt
man nun auf 1 bis 3 Bezug, so
umfasst der Motorblock 6 vorzugsweise eine Vielzahl von
Zylindern in einer Reihe bzw. Linie, einschließlich eines ersten Zylinders 8 und
wahlweise eines zweiten Zylinders 8b, eines dritten Zylinders 8c und
eines vierten Zylinders 8d, und der Zylinderkopf 4 umfasst
eine Vielzahl von ersten Nockenwellenlagern 72 zum Abstützen der
ersten Nockenwelle 24. Mindestens eines der ersten Nockenwellenlager 72 befindet
sich in einer Lagerebene 74, wobei die Lagerebene 74 zur
ersten Nockenwellendrehachse 52 senkrecht ist und ungefähr zwischen
dem ersten Zylinder 8 und dem zweiten Zylinder 8b verläuft (im
Gegensatz zum Verlaufen durch die Mittellinie des Zylinders 8 oder 8b),
wodurch ein Raum innerhalb des Zylinderkopfs für die erste Einlassventil-Kipphebelhalterung
und eine oder mehrere Auslasskipphebelhalterungen geschaffen wird.
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Vorzugsweise
befindet sich der erste Einlasskipphebel 36 auf der vom
zweiten Zylinder 8b entfernten Seite des ersten Zylinders 8,
wodurch ein Raum für
die Lager geschaffen wird und eine geringe Lagerzahl und ein Raum
für die
Kipphebel geschaffen werden. Vorzugsweise befindet sich auch ein
erstes Nockenwellenlager 72 zwischen dem zweiten Zylinder 8b und
dem dritten Zylinder 8c und der zweite Zylinder 8b weist
einen ersten Einlasskipphebel 36 benachbart zum dritten
Zylinder 8c auf und der dritte Zylinder 8c weist
einen ersten Einlasskipphebel 36 benachbart zum zweiten
Zylinder 8b auf, wodurch eine robuste Abstützung der
Nockenwelle 24, eine geringe Lagerzahl, ein Raum für die Kipphebel
und ein kompakter Zylinderkopf bereitgestellt werden. wahlweise
können
alle Einlasskipphebel dieselbe Form aufweisen, um die Kosten zu
verringern, anstatt dass einige nach rechts liegen und einige nach
links liegen, wobei die Lagerzahl und die Reibung jedoch ansteigen
können.
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Der
Zylinderkopf 4 umfasst eine Vielzahl von zweiten Nockenwellenlagern 76 zum
Abstützen
der zweiten Nockenwelle 38. Vorzugsweise befindet sich mindestens
eines der zweiten Nockenwellenlager 76 ungefähr in der
Lagerebene 74 und mindestens zwei der zweiten Einlasskipphebel 42 überspannnen
das zweite Nockenwellenlager 76, wodurch eine robuste Abstützung der
Nockenwelle 38, ein kompakter Zylinderkopf mit einer niedrigen
Lagerzahl und niedrige Reibungsniveaus bereitgestellt werden. Die
Nockenwellenlager 72 und 76 können im Zylinderkopf 4 ausgebildet
sein oder ein in den Zylinderkopf 4 eingesetztes Lager
sein.
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Der
Zylinderkopf 4 kann in einer Reihe einen ersten Zylinder 8,
einen zweiten Zylinder 8b und einen dritten Zylinder 8c aufweisen,
wobei er ferner eine zweite Einlassnockenwelle 38 aufweist,
die durch mindestens eines der zweiten Nockenwellenlager 76,
die sich zwischen dem ersten Zylinder 8 und dem zweiten
Zylinder 8b befinden, und durch ein weiteres zweites Nockenwellenlager 76,
das sich auf der vom zweiten Zylinder 8b entfernten Seite
des dritten Zylinders 8c befindet, abgestützt wird,
und vorzugsweise wird die zweite Nockenwelle 38 durch nicht mehr
als eines der zweiten Nockenwellenlager 76 pro Zylinder
abgestützt,
und beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die zweite Nockenwelle 38 durch
eine geringere Anzahl an Zapfenlagern als die Anzahl an Zylindern
im Motorblock 6 abgestützt.
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4 ist ähnlich zu 1,
außer
dass 4 einzelne Auslassventilkipphebel 78 für jedes
Auslassventil 18 zeigt. Der Auslasskipphebel 78 kann
ein an einem Sockel montierter Kipphebel vom Rollenschlepphebeltyp
(gezeigt), ein an einer Welle montierter Kipphebel oder eine andere
funktionale Art von Kipphebel sein. Nockenwellenlager für die erste
Nockenwelle können
wahlweise zwischen den zwei Auslasskipphebeln 78 des Zylinders 8 anstatt
zwischen den Zylindern angeordnet sein. Das Zündkerzenrohr 56 befindet
sich zwischen dem Einlassventil 12 und der ersten Nockenwellendrehachse 52,
um einen kompakten Zylinderkopf vorzusehen. Vorzugsweise befindet
sich die zweite Nockenwellendrehachse 54 außerhalb
des Ventilöffnungswinkels 22, um
einen Raum innerhalb des Zylinderkopfs für die erste Einlassventil-Kipphebelhalterung
und die Auslasskipphebelhalterungen zu schaffen.
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Nimmt
man nun auf die 1 bis 3 Bezug,
so ist die erste Nockenwelle 24 durch eine Vielzahl von
ersten Nockenwellenlagern 72 im Zylinderkopf 4 und
eine Vielzahl von Nockenwellenlagerkappen 78 abgestützt. Der
Zylinderkopf 4 umfasst eine Vielzahl von Lagerkappen-Befestigungsvorrichtungen 80 zum
abnehmbaren Befestigen von jeder Nockenwellenlagerkappe 78 am
Zylinderkopf 4 und der Zylinderkopf 4 umfasst
eine Vielzahl von Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtungen 82 zum
abnehmbaren Befestigen des Zylinderkopfs 4 am Motorblock oder
Zylindergehäuse 6.
Die Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtungen 82 weisen einen
Werkzeugwegfreiraum 84 für den Zugang zu den Befestigungsvorrichtungen
zum Installieren und Entfernen der Befestigungsvorrichtungen 82 auf.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung befindet sich mindestens eines der ersten Nockenwellenlager 72 in
der ersten Lagerebene 74, wobei die Lagerebene 74 zur
ersten Nockenwellendrehachse 52 senkrecht ist und ungefähr zwischen
dem ersten Zylinder 8 und dem zweiten Zylinder 8b verläuft, und
mindestens eine der Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtungen 82 liegt
ungefähr
in der ersten Lagerebene 74, wobei die Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtung 82 ferner
auf derselben Seite der Zylinder 8 wie die Auslassventile 18 liegt,
und der Werkzeugwegfreiraum 84 ist vom ersten Nockenwellenlager 72 frei
und unbesetzt, wodurch ein Nockenwellenlager, das nicht störend im Werkzeugweg 84 liegt,
für eine
robuste und reibungsarme Abstützung
der ersten Nockenwelle 24 bereitgestellt wird. Vorzugsweise
liegt der Werkzeugweg 84 auf der vom Nockenwellenlager 72 entfernten
Seite der benachbarten Nockenwellenlagerkappen-Befestigungsvorrichtung 80.
Nimmt man nun auf 4 Bezug, so kann der Werkzeugweg 84 wahlweise
zur Nockenwellenlagerkappen-Befestigungsvorrichtung 80 im
Allgemeinen konzentrisch sein und die Befestigungsvorrichtungen 80 und 82 können wahlweise kombiniert
werden.
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Nimmt
man nun auf die 1, 2 und 3 Bezug,
so befindet sich vorzugsweise eine zweite der Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtungen 82 unterhalb
der zweiten Nockenwelle 38. Genauer ist ein weiterer Werkzeugweg 84 im
Allgemeinen unter dem Nockenwellenlager 76, das die zweite
Nockenwelle 38 abstützt,
zentriert und die Nockenwellenlagerkappen-Befestigungsvorrichtungen 80 befinden
sich auf beiden Seiten der zweiten Nockenwelle 38. Das
Loch im Lager 76 ist aufgrund dessen annehmbar, dass die
Nockenwellenlagerlast hauptsächlich
auf der Seite der Nockenwellenlagerkappe 78 des Lagers 76 liegt.
Wahlweise kann sich der Werkzeugweg 84 innerhalb oder außerhalb
des Lagers 76 für
die zweite Nockenwelle 38 befinden, wobei der Werkzeugweg
vom Lager frei und unbesetzt ist (nicht dargestellt). 7 zeigt
einen Stößel vom Bechertyp
mit direktem Angriff, welcher eine zweite Nockenwelle aufweist,
die sich über
dem Ventil 12 befindet, wobei ein Raum außerhalb
der zweiten Nockenwelle für
den Werkzeugweg 84 geschaffen ist (nicht dargestellt).
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Die
Auslassventil-Wirkungslinie 50 und die Oberseite 7 sind
durch einen Auslassventilwinkel 86 getrennt und die Einlassventil-Wirkungslinie 48 und die
Oberseite 7 sind durch einen Einlassventilwinkel 88 getrennt.
Der Auslassventilwinkel 86 wird von der Oberseite 7 zur
Auslassventil-Wirkungslinie 50 gemessen, der Einlassventilwinkel 22 wird
von der Auslassventil-Wirkungslinie 50 zur
Einlassventil-Wirkungslinie 48 gemessen und der Einlassventilwinkel 88 wird
von der Einlassventil-Wirkungslinie 48 zur Oberseite 7 gemessen,
und der Auslassventilwinkel plus der Ventilöffnungswinkel plus der Einlassventilwinkel
addieren sich zu 180 Grad. Der Ventilöffnungswinkel 22 kann
wahlweise aus der Mitte geneigt sein, um einen Raum für Werkzeugwege 84 zu schaffen,
die von der ersten Nockenwelle 24 und den zugehörigen. Lagern 72 frei
und unbesetzt sind (gezeigt), und/oder um eine Achsenausrichtung
für einen
weiteren Werkzeugweg 84 zu schaffen, der im Allgemeinen
auf einer Achse mit der zweiten Nockenwellenachse 54 liegt
(gezeigt), und/oder für
einen weiteren Werkzeugweg 84, der von der zweiten Nockenwelle 38 und
den zugehörigen
Lagern 76 frei und unbesetzt ist (nicht dargestellt). Vorzugsweise
ist der Auslassventilwinkel 86 größer als der Einlassventilwinkel 88,
wodurch ein Werkzeugweg 84 geschaffen wird, der von der
Nockenwelle 24 frei und unbesetzt ist und vom Lager 72 frei
und unbesetzt ist, das zur Nockenwelle 24 gehört, und vorzugsweise ein
weiterer Werkzeugweg 84 geschaffen wird, der im Allgemeinen
auf einer Achse mit der zweiten Nockenwellenachse 54 liegt.
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Die
erste Nockenwellendrehachse 52 und die zweite Nockenwellendrehachse 54 legen
eine erste Nockenwellenebene 53 fest. Vorzugsweise ist das
zweite Einlassventil 14 länger als das erste Einlassventil 12,
wodurch die Ebene 53 der ersten Nockenwelle im Allgemeinen
parallel zur Oberseite 7 angeordnet wird, wodurch eine
maschinelle Bearbeitung und Montage mit niedrigeren Kosten bereitgestellt
wird, und/oder um eine höhere
Anordnung des Sockels 44, der zum Einlasskipphebel 42 gehört, für einer
aufrechteren und stromlinienförmigeren
Einlasskanal 16 vorzusehen.
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Nimmt
man nun auf die 5 und 6 Bezug,
so kann ein einzelnes Auslassventil 90, um die Ausströmung von
Abgas oder einem anderen Fluid aus dem Zylinder vorzusehen, anstelle
der in 1 und 2 gezeigten zwei Auslassventile 18 verwendet
werden. 5 zeigt einen an einer Welle
montierten Auslasskipphebel 92, der zum Auslassventil 90 gehört, und 6 zeigt
einen Auslass-Rollenschlepphebel 94, der zum Auslassventil 90 gehört. 6 zeigt
auch einen an der Welle montierten Einlasskipphebel 96,
der zum Einlassventil 12 gehört, wobei der Einlasskipphebel 96 an
einer Kipphebelwelle 97 montiert ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung hält
das Zündkerzenrohr 56 die
Kipphebelwelle 97 in Position.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung mit einer ersten Nockenwelle 98,
die im Allgemeinen unter einem Auslasskipphebel 100 und
im Allgemeinen unter einem Einlasskipphebel 102 liegt,
wobei der Einlasskipphebel 102 zum Einlassventil 12 gehört, wobei
der Ventilöffnungswinkel 108 geringfügig größer ist
als das in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Das Einlassventil 14 wird durch einen Stößel 104 mit
direktem Angriff und eine zweite Nockenwelle 106 betätigt. Das
Einlassventil 14 kann alternativ durch einen Schlepphebel,
wie in 1 gezeigt, einen an der Welle montierten Kipphebel
oder einen anderen Kipphebel vom funktionalen Typ betätigt werden.
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8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung mit Stößeln 110 mit
direktem Angriff, die zum Auslassventil 18 gehören. Nockenwellenlager
können
wahlweise zwischen den Stößeln 110 angeordnet
sein. Das Einlassventil 12 gehört zu einem Einlasskipphebel 112.
Vorzugsweise ist der Ventilöffnungswinkel 114 geringer
als 32 Grad, um eine kurze Spannweite für den Einlasskipphebel 112 vorzusehen.
Vorzugsweise stützt
eine einzelne Kipphebelwelle 32b alle ersten Einlassventilkipphebel 112 für zwei oder
mehr Zylinder in einer Linie ab. Die einzelne Kipphebelwellenbohrung
kann mit niedrigen Kosten gebohrt werden und die einzelne Kipphebelwelle
sieht eine Montage und Präzisionsausrichtung
der Kipphebel von einem Zylinder zum nächsten mit geringen Kosten
vor. Die einzelne Kipphebelwelle für mehrere Zylinder belegt ferner
einen kleinen Raum, da abnehmbare Kappen nicht erforderlich sind,
um die Kipphebelwelle von Zylinder zu Zylinder zu befestigen. Der
geringe Raumbedarf für die
erfindungsgemäße Kipphebelwelle
ist zum Verfügbarmachen
von Raum für
andere Zylinderkopfteile wie z.B. die Ventilfedern und das Zündkerzenrohr wertvoll,
was wiederum ermöglicht,
dass ein schmälerer
Ventilöffnungswinkel
verwendet wird und kurze erste Einlasskipphebel aufgrund des schmalen
Ventilöffnungswinkels
verwendet werden.