EP1510663A1 - Variable Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1510663A1
EP1510663A1 EP03102601A EP03102601A EP1510663A1 EP 1510663 A1 EP1510663 A1 EP 1510663A1 EP 03102601 A EP03102601 A EP 03102601A EP 03102601 A EP03102601 A EP 03102601A EP 1510663 A1 EP1510663 A1 EP 1510663A1
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EP
European Patent Office
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control
variable valve
cam
control device
camshaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03102601A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Schick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to EP03102601A priority Critical patent/EP1510663A1/de
Publication of EP1510663A1 publication Critical patent/EP1510663A1/de
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/06—Timing or lift different for valves of same cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/13—Throttleless

Definitions

  • the invention relates to a variable valve control device for a Internal combustion engine, esp. For a four-stroke gasoline engine, comprising of a Majority of control cam one or more camshafts esp. About Valve tappet operable valves and comprising means for at least reducing throttle losses of the internal combustion engine esp. Under partial load operation, this Means for reducing efficiency losses essentially means for include continuous adjustment of valve lift and opening duration.
  • variable valve control devices are known in the art for an internal combustion engine, esp.
  • a four-stroke gasoline engine known. It stands basically the problem in the foreground that the efficiency of Four-stroke gasoline engines in the partial load range significantly by the throttle losses the throttle are affected. It leads thereby a reduction or Minimizing these losses automatically improves engine efficiency and thus to a lower fuel consumption.
  • variable valve actuator known, which is intended for use in carrying out a variable Valve control for the intake and exhaust valves of an internal combustion engine, wherein this arrangement comprises a hollow shaft with at least one through a cylindrical wall defined slot.
  • a movable cam element arranged so that it projects through the slot and relative to the Hollow shaft is rotatable in a channel, that of the inner surfaces of the hollow shaft is defined.
  • a base carrier tape extends circumferentially around the outer surface the hollow shaft between the end walls of the slot.
  • the outermost surface of the Hollow shaft may define grooves, which are front or rear ear-like Pick up areas of the cam element.
  • the outermost surface of the hollow shaft can continue to define receptacles which in some embodiments bottom-side Surfaces, in other embodiments partially bottom side Have surfaces or no bottom-side surfaces. These shots can accommodate tongue-like elements formed on the cam elements are.
  • the cam elements can be attacked by a cam follower which includes a roller for engaging the cam surface. If the Length of the roller exceeds the width of the cam surface can curved Basic carrier areas to be provided on the outermost surface of the hollow shaft, to carry the roll along the freestanding area of the slot, the between the end wall of the slot and the free end of the cam member consists.
  • An inner shaft extends through an opening in the transverse direction is defined by the cam member, and engages the same non-rotatably.
  • cam element Of the Front portion of the cam element can be defined by a rotatable roller be. Furthermore, double cam elements with identical Cam surface profiles are provided opposite each other, wherein a Cam element protrudes through the slot and the other cam element on the Outside surface of the hollow shaft is secured. Furthermore, a single cam follower be provided as a plunger having a circular, cylindrical surface defined, which acts on both cam elements and not rotatable is held.
  • variable Valve control device in a simple and cost-effective manner continue to respect. A Reduction or minimization of efficiency losses to improve a to achieve further improvement of engine efficiency.
  • variable Valve train for an internal combustion engine known in which a lift valve of a Control cam of a camshaft is actuated by means of a one-piece rocker arm, over a arranged in its valve distal end portion curved path under Interposition of a controlled shiftable role with the control cam cooperates such that the transverse to the camshaft axis of rotation against and in Direction of rotation of the control cam discontinuously displaceable role of change the opening and closing times of the lift valve at constant opening angles in combination with variable valve strokes as a result of the change in the roller-related Rocker arm ratios is used.
  • variable Valve opening angle proposed for particularly small valve strokes that with the camshaft rotation axis substantially parallel tilting axis of the rocker arm controlled in a dynamically displaceable manner relative to the camshaft along a path, that with displaced tilt axis along the transverse to a connecting line of the Roller center with the rocker arm support at the shaft end of the lift valve directed Trajectory of the rocker arm on the only about the beginning of the area to about To the end portion of the cam tip of the control cam controlled role to Valve actuation is activated.
  • a cylinder head with two intake valves per combustion chamber assigned Rocker arm with displaceable tilting axis arranged separately controllable are such that one of the lift valves with a constant valve opening angle with respect an intake / Auslrawüberschneidung and a valve lift is variably controlled, and that the other variable valve opening angle ⁇ 100 ° with respect to Crankshaft with valve strokes ⁇ 1.1 mm is controlled.
  • the second variable valve opening valve in the lower load range the internal combustion engine, esp. In low idle part load range is controlled.
  • variable valve control device in a simple and cost-effective manner in addition with respect to a reduction or minimization of throttle losses to improve to achieve a further improvement in engine efficiency.
  • a valve control device for a Internal combustion engine with an intake camshaft having at least one Inlet cam member for opening and closing an intake valve and a Exhaust camshaft with at least one exhaust cam member for opening and Closing an exhaust valve, wherein at least one of said intake and Exhaust cam elements comprise a variable cam element, with a variable Cam area with different valve operating characteristics, these being in the direction of the rotation axis of the intake camshaft or Change the exhaust camshaft to allow opening and closing of the intake valve or valve Exhaust valve depending on the different valve operating characteristics perform.
  • a variable cam element with different valve operating characteristics, these being in the direction of the rotation axis of the intake camshaft or Change the exhaust camshaft to allow opening and closing of the intake valve or valve Exhaust valve depending on the different valve operating characteristics perform.
  • the variable cam element is on the intake camshaft or the exhaust camshaft arranged to move in the direction of the respective Sliding axis of rotation.
  • the valve control device further comprises a Control mechanism for moving the variable cam element in the direction this axis of rotation depending on the engine operating conditions for Changing the valve operating characteristics of the intake valve or the exhaust valve.
  • the control mechanism comprises a movable element, the like is driven to reciprocate along a central axis
  • the control mechanism comprises arms extending from the movable Element to the intake camshaft or the exhaust camshaft out, the Have contact areas with both side surfaces of the variable Cam element in the direction of the axis of rotation in contact.
  • the central Axis of the movable element is closer to a central axis of a Cylinder of the internal combustion engine arranged as the said axis of rotation of the Intake camshaft or exhaust camshaft.
  • variable cam member when the variable cam member is in the direction of Rotation axis of the camshaft is moved to the valve operating characteristics of the intake valve or the exhaust valve becomes the control mechanism the variable cam member provided on the camshaft for sliding is to move in the direction of the axis of rotation of the camshaft, so that the movable cam area with different valve operating characteristics, the changing in the direction of the axis of rotation, the intake valve or the exhaust valve Open or close.
  • the weight of the variable cam element, that of the Control mechanism is moved, compared with the total weight of the Control cam and the camshaft of the previously known solutions very low, As a result, large control forces are not necessary and therefore the Control mechanism can be downsized.
  • variable cam element with light weight moves when the valve operating characteristics of the intake valve or the Exhaust valve change, the movement is in the direction of the axis of rotation done quickly, and it will be the answer to a change Valve operating characteristics improved so that the operating range at which the Engine with the most appropriate valve operating characteristics is working, extended, and thereby engine operation such. B. the output should be improved. Furthermore, by the fact that the control mechanism is reduced, the Valve operating mechanism and thereby the internal combustion engine itself be downsized.
  • variable cam element touches the driving force of the movable member to the variable Cam element to be provided on the arm, which is of the movable Element to the intake camshaft or the exhaust camshaft extends can the control mechanism within a width of the camshaft in the direction in straight line perpendicular to the axis of rotation of the camshaft.
  • the width of the valve operating mechanism in the direction of the straight Line not very big.
  • the contact areas are the corresponding ones Touch side surfaces of the variable cam element, these contact areas the Rotation of the variable cam elements do not influence, which together with the Rotate intake camshaft or exhaust camshaft.
  • the control mechanism between the intake camshaft and the Exhaust camshaft arranged and the width of the valve operating mechanism in Direction of a straight line perpendicular to the axis of rotation of the two Camshaft is not very large, causing the valve actuation mechanism and so that the internal combustion engine itself can be downsized. Furthermore, because the contact areas contact the side surfaces of the variable cam element to not to affect the rotation of the variable cam element, the inlet and the exhaust valve is securely opened and closed by the variable cam element become.
  • variable valve control device to simple and cost-effective manner in addition with respect to a reduction or minimization of Throttle losses to improve further Motor efficiency to achieve.
  • variable valve control device Based on these known variable valve control devices is the Invention the task is based, the known devices while maintaining improve or develop the previous advantages in such a way that the Disadvantages of the previously discussed solutions are avoided, in particular the variable valve control device in a simple and cost-effective manner additionally with respect to a reduction or minimization of throttling losses should be improved to further improve engine efficiency achieve.
  • the desired arrangement is not only simple and inexpensive be produced, but also with regard to their functional properties safe and to be reliable.
  • the object is achieved in that the means for stepless Adjustment of valve lift and opening duration essentially by means of radial displacement of the cam base circle relative to the camshaft center are formed.
  • the arrangement according to the invention is not only simple and inexpensive produced, but also in terms of their functional properties safe and reliable. With the arrangement according to the invention is thereby a possibility created, a charge change z. B. in a four-stroke gasoline engine without Throttle valve by the stepless adjustment of the invention Ventilhubes and the opening duration to realize so that the throttle losses below Part load operation can be minimized.
  • the plurality of control cam as non-integral, separate components of Camshaft are formed.
  • An internal combustion engine can do more than one Camshaft, which is designed according to this invention.
  • the connection of the plurality of Control cam with the camshaft formed at least one guide device is.
  • the at least one Guide means for connecting the plurality of control cam with the Camshaft be designed as a guide rail, in a preferred embodiment it is advisable, the guide means for connecting the plurality of Control cam with the camshaft form a dovetail guide.
  • This arrangement allows for a rotational movement of the control cam with the camshaft and on the other hand, this arrangement allows a superimposed Movement of the control cam in the radial direction, resulting in a shift of the cam base circle relative to the camshaft center. To this Way takes place, for example, when emergence of the control cam on the valve lifter a deflection of the control cam in the radial direction, without which the plunger is actuated (zero stroke).
  • feature of the present invention is the Achieving a defined stroke of the valve stem of the valves means for continuous, stepless control of the radial movement of the control cams educated.
  • This device for continuous, stepless control of Radial movement of the control cam can have different design, in the preferred embodiment, the device is for continuous, stepless control of the radial movement of the control cams as a mechanical, adjustable eccentric trained. About this mechanical, adjustable eccentric a stepless adjustment can be made in the way that a setting takes place according to the required (desired) size of the valve.
  • the Device for continuous, stepless control of the radial movement of the Control cam be designed as a hydraulic adjusting device, or it may be the Device for continuous, stepless control of the radial movement of the Control cam be designed as an electric linear actuator.
  • the means for continuous, stepless control of Radial movement of the control cams as a combination of a mechanical, adjustable eccentric, a hydraulic adjusting device and / or a electric linear actuator is formed. In the operation of these facilities should a signal from the engine control are fed, which according to a appropriate tax strategy is defined.
  • the opening duration of the valve correlates with the size of the valve lift. A small valve lift is automatic connected with a short opening time and vice versa.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the Positioning of the cam or via one or more levers takes place at the one or more paragraphs integral with the cam or cams he follows.
  • the paragraph or paragraphs are preferably cylindrical, wherein the Diameter of the cylinder preferably the diameter of the base circle of the corresponding cam corresponds.
  • variable valve control means for providing a sufficient radial Adjustment for the achievement of a zero stroke is formed, thereby a to cause complete cylinder shutdown, if this on all inputs and / or Outlets of any cylinder rests.
  • the invention also relates to one which comprises at least one of those previously described identifies variable valve control devices.
  • an internal combustion engine one or more identically constructed and / or differently constructed Have valve control devices.
  • the valve control device is generally designated 10.
  • the Valve control device 10 is provided for an internal combustion engine, in particular for a four-stroke gasoline engine, and comprises of a plurality of control cam 12 a Specified with 11 camshaft esp. Via valve tappet actuated, in the figures the drawing not shown separately valves.
  • the inventive Valve control device 10 further comprises means 13 at least for reduction throttle losses of the internal combustion engine esp. Under partial load operation, this Means 13 for reducing throttle losses essentially means 14 to include continuous adjustment of valve lift and opening duration.
  • variable valve control device 10 in that the means 14 for stepless adjustment of valve lift and opening duration in essentially by means 15 for radial displacement of the cam base circle are formed relative to the camshaft center.
  • a variable valve control device 10 to simple and cost-effective manner in addition with respect to a reduction or minimization of Throttle losses to improve further Motor efficiency to achieve.
  • the arrangement according to the invention is also simple and inexpensive to produce, as well as in terms of their Functional characteristics safe and reliable. With the invention Arrangement while creating a possibility, a charge change z. B.
  • Valve control device 10 are the plurality of control cams 12 formed as non-integral, separate components of the camshaft 11. It is for connecting the plurality of control cam 12 with the camshaft 11th at least one, not shown separately guide means formed, the may be formed as a guide rail in an advantageous embodiment, and in preferred embodiment as a dovetail guide.
  • This arrangement allows for a rotational movement of the control cam 12 with the camshaft 11 and on the other hand, this arrangement allows a superimposed movement of the control cam 12 in the radial direction, resulting in a Displacement of the cam base circle relative to the camshaft center results. In this way, for example, occurs at the emergence of the control cam 12 the valve stem an escape of the control cam 12 in the radial direction, without that the plunger is actuated (zero stroke).
  • valve control device 10 is also to achieve a defined stroke of the valve tappets of the valves a device for continuous, stepless control of the radial movement of the control cam 12 is formed.
  • the esp Limiting its radial motion can be different Embodiment, in the preferred embodiment, the device for continuous, stepless control of the radial movement of the control cams 12 designed as a mechanical, adjustable eccentric.
  • this mechanical, adjustable eccentric can be made a stepless adjustment in the way that a setting according to the required (desired) size of Ventilhubes done.
  • the device for continuous, stepless control of Radial movement of the control cam 12 as a hydraulic adjusting device be formed, or it may be the means for continuous, stepless Control of the radial movement of the control cam 12 as a linear electric actuator be educated.
  • this device for continuous, stepless control of the radial movement of the control cams 12 as a combination of a mechanical, adjustable eccentric, hydraulic Adjustment and / or an electric linear actuator is formed.
  • a signal is supplied from the engine control, which is defined according to a suitable control strategy.
  • the opening duration of the Valve correlates with the size of the valve.
  • a small valve lift is included automatically connected with a short opening time and vice versa.
  • variable valve control device 10 is finally to provide a sufficient radial adjustment designed to achieve a zero stroke, thereby causing a complete cylinder deactivation, if this at all Inlets and outlets of any cylinder rests.
  • the inventive variable valve control device 10 thus offers a total of one particularly advantageous possibility, a charge exchange z. B. in a four-stroke gasoline engine without throttle by the stepless inventively designed To realize adjustment of the valve lift and the opening duration, so that the Throttle or throttle losses are minimized under partial load operation. This results a significantly improved engine efficiency, which z. B. also results in lower fuel consumption.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilsteuereinrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine, insb. für einen Viertakt- Ottomotor, umfassend von einer Mehrzahl von Steuernocken 12 einer Nockenwelle 11 insb. über Ventilstößel betätigbare Ventile und umfassend Mittel 13 wenigstens zur Reduzierung von Drosselverlusten der Brennkraftmaschine insb. unter Teillastbetrieb, wobei diese Mittel 13 zur Reduzierung von Drosselverlusten im wesentlichen Mittel 14 zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer umfassen. Es ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Mittel 14 zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer im wesentlichen durch Mittel 15 zur radialen Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt gebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insb. für einen Viertakt- Ottomotor, umfassend von einer Mehrzahl von Steuernocken einer oder mehrerer Nockenwellen insb. über Ventilstößel betätigbare Ventile und umfassend Mittel wenigstens zur Reduzierung von Drosselverlusten der Brennkraftmaschine insb. unter Teillastbetrieb, wobei diese Mittel zur Reduzierung von Wirkungsgradverlusten im wesentlichen Mittel zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer umfassen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene variable Ventilsteuereinrichtungen für eine Brennkraftmaschine, insb. für einen Viertakt- Ottomotor, bekannt. Es steht dabei grundsätzlich das Problem im Vordergrund, daß der Wirkungsgrad von Viertakt- Ottomotoren im Teillastbereich maßgeblich durch die Drosselverluste an der Drosselklappe beeinflußt werden. Es führt dabei eine Reduzierung bzw. Minimierung dieser Verluste automatisch zu einem verbesserten Motorwirkungsgrad und damit zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch. Es sind dazu verschiedene Lösungen bekannt mit Mitteln wenigstens zur Reduzierung von Wirkungsgradverlusten einer Brennkraftmaschine insb. unter Teillastbetrieb, wobei die bekannten Lösungen zumeist Mittel zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer umfassen.
Es ist z. B. aus der US 5 161 429A eine variable Ventilbetätigungseinrichtung bekannt, die vorgesehen ist für eine Verwendung zur Durchführung einer variablen Ventilsteuerung für die Ein- und Auslaßventile einer Brennkraftmaschine, wobei diese Anordnung eine hohle Welle umfaßt mit wenigstens einem durch eine zylindrische Wand definierten Schlitz. Dabei ist ein bewegbares Nockenelement derart angeordnet, daß es durch den Schlitz hindurch vorsteht und relativ zu der Hohlwelle rotierbar in einem Kanal ist, der von den Innenflächen der Hohlwelle definiert ist. Ein Grundträgerband erstreckt sich umfangsseitig um die äußere Fläche der Hohlwelle zwischen den Endwänden des Schlitzes. Die äußerste Fläche der Hohlwelle kann Nuten definieren, welche vorderseitige oder rückwärtige ohrenartige Bereiche des Nockenelementes aufnehmen. Die äußerste Fläche der Hohlwelle kann weiterhin Aufnahmen definieren, welche in einigen Ausführungsformen bodenseitige Oberflächen, in anderen Ausführungsformen bereichsweise bodenseitige Oberflächen oder keine bodenseitige Oberflächen aufweisen. Diese Aufnahmen können zungenartige Elemente aufnehmen, die an den Nockenelementen angeformt sind. Die Nockenelemente können von einem Nockenfolgeelement angegriffen werden, das eine Rolle für ein Angreifen an der Nockenoberfläche umfaßt. Wenn die Länge der Rolle die Weite der Nockenoberfläche übersteigt, können gewölbte Grundträgerbereiche auf der äußersten Oberfläche der Hohlwelle vorgesehen sein, um die Rolle entlang des freistehenden Bereiches des Schlitzes zu tragen, der zwischen der Endwand des Schlitzes und dem freien Ende des Nockenelementes besteht. Eine innere Welle erstreckt sich durch eine Öffnung, die in Querrichtung durch das Nockenelement definiert ist, und greift dasselbe nicht rotierbar an. Der vordere Bereich des Nockenelementes kann durch eine rotierbare Rolle definiert sein. Weiterhin können doppelte Nockenelemente mit identischen Nockenoberflächenprofilen einander gegenüberliegend vorgesehen sein, wobei ein Nockenelement durch den Schlitz hervorragt und das andere Nockenelement an der Außenfläche der Hohlwelle gesichert ist. Weiterhin kann ein einzelner Nockenfolger wie ein Stößel vorgesehen sein, der eine kreisförmige, zylindrische Oberfläche definiert, wobei dieser an beiden Nockenelementen angreift und nicht rotierbar gehalten ist.
Mit der in dieser Schrift beschriebenen Anordnung soll insbesondere eine variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen, insb. solche unter Verwendung von Rollenelementen geschaffen werden, bei der eine Reduzierung des Pegels der Reibung in einer zyklischen Steuereinrichtung mit einer oder mehrerer Nocken erreicht wird, und zwar ohne eine Erzeugung von diskontinuierlichen Bewegungen während der Steuerbewegung eines einzelnen Steuerzyklus, wie dies bei zuvor bekannten Lösungen der Fall war. Das Nockenelement ist dabei in einer solchen Weise angeordnet, daß eine relative Rotationsbewegung in Bezug auf die Hohlwelle möglich ist, wobei über miteinander zusammenwirkende Verkeilungselemente eine relative Rotationsbewegung zwischen der inneren Welle und dem bewegbaren Nockenelement verhindert wird. Die relative Rotationsbewegung des Nockenelementes in Bezug auf die Hohlwelle wird dabei bevorzugt unter Ausbildung von zueinander gleitbaren Anlageflächen erzielt.
Mit der hier beschriebenen Anordnung wird also eine variable Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine hinsichtlich einer Reduzierung des Pegels der Reibung verbessert, und zwar im wesentlichen ohne eine Erzeugung von diskontinuierlichen Bewegungen. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform aber insbesondere der hohe konstruktive Aufwand, wünschenswert ist es außerdem, die variable Ventilsteuereinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise weiterhin bzgl. einer Reduzierung bzw. Minimierung von Wirkungsgradverlusten zu verbessern, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen.
Aus dem Stand der Technik ist ferner aus der US 6 145 485 A ein variabler Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Hubventil von einem Steuernocken einer Nockenwelle mittels eines einteiligen Kipphebels betätigbar ist, der über eine in seinem ventilfernen Endbereich angeordnete Kurvenbahn unter Zwischenschaltung einer gesteuert verlagerbaren Rolle mit dem Steuernocken zusammenwirkt derart, daß die quer zur Nockenwellen- Drehachse gegen und in Drehrichtung des Steuernockens diskontinuierlich verlagerbare Rolle der Änderung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Hubventils bei konstanten Öffnungswinkeln in Kombination mit variablen Ventilhüben infolge der Änderung der rollenbedingten Kipphebelübersetzungen dient. Bei diesem variablen Ventiltrieb mit bei konstanten Öffnungswinkeln erzielbaren variablen Ventilhüben wird zur Erzielung variabler Ventilöffnungswinkel bei besonders kleinen Ventilhüben vorgeschlagen, daß die mit der Nockenwellendrehachse im wesentlichen parallele Kippachse des Kipphebels relativ zur Nockenwelle längs einer Bahn derart gesteuert dynamisch verlagerbar ist, daß mit verlagerter Kippachse längs der quer zu einer Verbindungsgeraden der Rollenmitte mit der Kipphebelauflage am Schaftende des Hubventils gerichteten Bahn der Kipphebel über die lediglich etwa vom Anfangsbereich bis etwa zum Endbereich der Nockenspitze des Steuernockens gesteuerte Rolle zur Ventilbetätigung aktiviert ist.
Mit der hier beschriebenen Anordnung sollen insb. im niederen Lastbereich der Brennkraftmaschine besonders kleine Ventilhübe bei variabel angepaßtem Ventilöffnungswinkel zusätzlich erzielbar sein. Mit der vorgesehenen Ausbildung soll dabei erreichbar sein, daß mit einer unter der gesteuert fix positionierten Rolle hinwegbewegten Öffnungsflanke und Schließflanke des Steuernockens über den durch die verlagerbare Kippachse ausweichenden Kipphebel zunächst keine Ventilbetätigung erfolgt und diese erst gegeben ist, wenn die Rolle lediglich etwa vom Anfangsbereich bis zum Endbereich der Nockenspitze des Steuernockens gesteuert den Kipphebel zur Ventilbetätigung aktiviert.
Nach einem Ausgestaltungsmerkmal dieser Anordnung kann vorgesehen sein, daß bei einem Zylinderkopf mit zwei Einlaßhubventilen je Brennraum die zugeordneten Kipphebel mit verlagerbarer Kippachse jeweils gesondert ansteuerbar angeordnet sind derart, daß eines der Hubventile mit konstantem Ventilöffnungswinkel bezüglich einer Ein-/ Auslaßüberschneidung und eines Ventilhubes variabel gesteuert ist, und daß das andere Hubventil mit variablem Ventilöffnungswinkel < 100° in Bezug auf die Kurbelwelle mit Ventilhüben < 1,1 mm gesteuert ist. Dabei ist weiterhin vorgesehen, daß das zweite Hubventil mit variablem Ventilöffnungswinkel im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine, insb. im leerlaufnahen Teillastbereich angesteuert ist.
In Ausgestaltung dieser Anordnung kann die in einem Gelenkstein des Kipphebels festgelegte Kippachse entsprechend dem drehenden Steuernocken zwischen den Enden eines Langloches hubbeweglich geführt werden, wobei mit Erreichen des unteren Endes des Langloches die freie Schwenkbewegung des Kipphebels um seine Kipphebelauflage am Schaftende des Hubventils beendet ist und somit die Rolle am Ende der Öffnungsflanke vom Anfangsbereich bis zum Endbereich der Nockenspitze des Steuernockens den Kipphebel zur Betätigung des Hubventils aktiviert und anschließend im Bereich der Schließflanke bezüglich einer Ventilhubbetätigung wieder wirkungslos ist.
Diese Anordnung eignet sich also insb. zur Erzielung variabler Ventilöffnungswinkel bei besonders kleinen Ventilhüben, wobei auch in diesem Falle nachteilig insb. der hohe konstruktive Aufwand ist. Wünschenswert ist es auch in diesem Falle, die variable Ventilsteuereinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise zusätzlich bzgl. einer Reduzierung bzw. Minimierung von Drosselverlusten zu verbessern, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen.
Schließlich ist aus der US 6 425 359 B2 eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Einlaßnockenwelle mit wenigstens einem Einlaßnockenelement zum Öffnen und Schließen eines Einlaßventils und einer Auslaßnockenwelle mit wenigstens einem Auslaßnockenelement zum Öffnen und Schließen eines Auslaßventils, wobei wenigstens eines der besagten Einlaß- und Auslaßnockenelemente ein variables Nockenelement umfassen, mit einem variablen Nockenbereich mit unterschiedlichen Ventilbetriebseigenschaften, wobei sich diese in der Richtung der Rotationsachse der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle ändern, um ein Öffnen und Schließen des Einlaßventils oder des Auslaßventils in Abhängigkeit der unterschiedlichen Ventilbetriebseigenschaften durchzuführen. Dabei werden sowohl der Hubweg als auch die Winkelstellung berücksichtigt. Das variable Nockenelement ist dabei auf der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle angeordnet, um in Richtung der jeweiligen Rotationsachse zu gleiten. Die Ventilsteuereinrichtung umfaßt ferner einen Steuermechanismus zum Bewegen des variablen Nockenelementes in Richtung dieser Rotationsachse in Abhängigkeit der Motorbetriebsbedingungen zum Wechseln der Ventilbetriebseigenschaften des Einlaßventils oder des Auslaßventils. Dabei umfaßt der Steuermechanismus ein bewegbares Element, das derart angetrieben ist, um sich entlang einer zentralen Achse hin- und herzubewegen, weiterhin umfaßt der Steuermechanismus Arme, die sich von dem bewegbaren Element zu der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle hin erstrecken, die Kontaktbereiche aufweisen, die mit beiden Seitenflächen des variablen Nockenelementes in Richtung der Rotationsachse in Berührung stehen. Die zentrale Achse des bewegbaren Elementes ist dabei näher an einer zentralen Achse eines Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet als die besagte Rotationsachse der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle.
Wenn bei dieser Anordnung das variable Nockenelement in Richtung der Rotationsachse der Nockenwelle bewegt wird, um die Ventilbetriebseigenschaften des Einlaßventils oder des Auslaßventils zu ändern, wird der Steuermechanismus das variable Nockenelement, welches auf der Nockenwelle zum Gleiten vorgesehen ist, in Richtung der Rotationsachse der Nockenwelle bewegen, so daß der bewegbare Nockenbereich mit unterschiedlichen Ventilbetriebseigenschaften, die sich in Richtung der Rotationsachse ändern, das Einlaßventil oder das Auslaßventil Öffnen oder Schließen. Das Gewicht des variablen Nockenelementes, das von dem Steuermechanismus bewegt wird, ist im Vergleich mit dem gesamten Gewicht des Steuernocken und der Nockenwelle der zuvor bekannten Lösungen sehr gering, woraus sich ergibt, daß große Steuerkräfte nicht notwendig sind und daher der Steuermechanismus verkleinert werden kann.
Wenn der Steuermechanismus das variable Nockenelement mit leichtem Gewicht bewegt, wenn die Ventilbetriebseigenschaften des Einlaßventils oder des Auslaßventils sich ändern, wird die Bewegung in Richtung der Rotationsachse schnell durchgeführt, und es wird die Antwort auf einen Wechsel der Ventilbetriebseigenschaften verbessert, so daß der Betriebsbereich, an dem der Motor mit am besten geeigneten Ventilbetriebseigenschaften arbeitet, erweitert wird, und dadurch der Motorbetrieb wie z. B. die Ausgangsleistung verbessert werden soll. Weiterhin kann dadurch, daß der Steuermechanismus verkleinert wird, der Ventilbetätigungsmechanismus und dadurch die Brennkraftmaschine selbst verkleinert werden.
Wenn das bewegbare Element dabei näher an einer zentralen Achse eines Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet ist als die Einlaßnockenwelle oder die Auslaßnockenwelle, und der Kontaktbereich, der das variable Nockenelement berührt, um die Antriebskraft des bewegbaren Elementes zu dem variablen Nockenelement zu geben, auf dem Arm vorgesehen ist, der von dem bewegbaren Element zu der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle sich erstreckt, kann der Steuermechanismus innerhalb einer Weite von der Nockenwelle in Richtung in gerader Linie senkrecht zu der Rotationsachse der Nockenwelle gehalten werden. Dadurch wird die Weite des Ventilbetätigungsmechanismus in Richtung der geraden Linie nicht sehr groß. Ferner werden, weil die Kontaktbereiche die entsprechenden Seitenflächen des variablen Nockenelementes berühren, diese Kontaktbereiche die Rotation der variablen Nockenelemente nicht beeinflussen, die zusammen mit der Einlaßnockenwelle oder der Auslaßnockenwelle rotieren.
Im Ergebnis ist der Steuermechanismus zwischen der Einlaßnockenwelle und der Auslaßnockenwelle angeordnet und die Weite des Ventilbetätigungsmechanismus in Richtung einer geraden Linie senkrecht zu der Rotationsachse der beiden Nockenwellen wird nicht sehr groß, wodurch der Ventilbetätigungsmechanismus und damit die Brennkraftmaschine selbst verkleinert werden kann. Ferner können, weil die Kontaktbereiche die Seitenflächen des variablen Nockenelementes berühren, um nicht die Rotation des variablen Nockenelementes zu beeinflussen, das Einlaß- und das Auslaßventil sicher durch das variable Nockenelement geöffnet und geschlossen werden.
Die hier beschriebene Anordnung dient also insb. dazu, auf Änderungen der Ventilbetriebseigenschaften besser zu reagieren und die einzelnen Komponenten der Brennkraftmaschine und damit die Brennkraftmaschine selbst zu verkleinern. Nachteilig ist auch hier der große konstruktive Aufwand, wobei es auch in diesem Falle wiederum wünschenswert ist, die variable Ventilsteuereinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise zusätzlich bzgl. einer Reduzierung bzw. Minimierung von Drosselverlusten zu verbessern, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen.
Ausgehend von diesen bekannten variablen Ventilsteuereinrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen unter Beibehaltung der bisherigen Vorteile in der Weise zu verbessern bzw. weiterzuentwickeln, daß die Nachteile der zuvor diskutierten Lösungen vermieden werden, wobei insbesondere die variable Ventilsteuereinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise zusätzlich bzgl. einer Reduzierung bzw. Minimierung von Drosselverlusten verbessert werden soll, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen. Die gewünschte Anordnung soll dabei nicht nur einfach und kostengünstig herstellbar sein, sondern auch hinsichtlich ihrer Funktionseigenschaften sicher und zuverlässig sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer im wesentlichen durch Mittel zur radialen Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt gebildet sind. Auf diese Weise wird erstmalig mit einfachen Mitteln die Möglichkeit geschaffen, eine variable Ventilsteuereinrichtung auf einfache und kostengünstige Weise hinsichtlich der Reduzierung bzw. Minimierung von Drosselverlusten zu verbessern, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dabei nicht nur einfach und kostengünstig herstellbar, sondern auch hinsichtlich ihrer Funktionseigenschaften sicher und zuverlässig. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dabei eine Möglichkeit geschaffen, einen Ladungswechsel z. B. bei einem Viertakt- Ottomotor ohne Drosselklappe durch die stufenlose erfindungsgemäß ausgebildete Verstellung des Ventilhubes und der Öffnungsdauer zu realisieren, so daß die Drosselverluste unter Teillastbetrieb minimiert werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Mehrzahl von Steuernocken als nicht integrale, separate Bauteile der Nockenwelle ausgebildet sind. Eine Brennkraftmaschine kann dabei mehr als eine Nockenwelle enthalten, die entsprechend dieser Erfindung ausgestaltet ist. Z. B. ist eine Nockenwelle für die Betätigung der Einlaßventile und eine weitere Nockenwelle für die Betätigung der Auslaßventile eine sehr gebräuchliche Konfiguration. Erfindungsgemäß empfiehlt es sich, daß zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken mit der Nockenwelle wenigstens eine Führungseinrichtung ausgebildet ist. In vorteilhafter Ausgestaltung kann dabei die wenigstens eine Führungseinrichtung zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken mit der Nockenwelle als Führungsschiene ausgebildet sein, in bevorzugter Ausführung empfiehlt es sich dabei, die Führungseinrichtung zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken mit der Nockenwelle als Schwalbenschwanzführung auszubilden.
Diese Anordnung ermöglicht zum einen die Rotationsbewegung des Steuernockens mit der Nockenwelle und zum anderen erlaubt diese Anordnung eine überlagerte Bewegung des Steuernockens in radialer Richtung, woraus sich eine Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt ergibt. Auf diese Weise erfolgt beispielsweise beim Auflaufen des Steuernockens auf den Ventilstößel eine Ausweichen des Steuernockens in radialer Richtung, ohne das der Stößel betätigt wird (Nullhub).
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung ist zur Erzielung eines definierten Hubes der Ventilstößel der Ventile eine Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken ausgebildet. Diese Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken kann unterschiedliche Ausgestaltung aufweisen, bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken als mechanischer, justierbarer Exzenter ausgebildet. Über diesen mechanischen, justierbaren Exzenter kann eine stufenlose Justierung in der Weise erfolgen, das eine Einstellung entsprechend der geforderten (gewünschten) Größe des Ventilhubes erfolgt. Bei davon abweichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken als hydraulische Verstelleinrichtung ausgebildet sein, oder es kann die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken als elektrischer Linearbetätiger ausgebildet sein. Schließlich ist auch vorgesehen, daß die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken als Kombination eines mechanischen, justierbaren Exzenters, einer hydraulischen Verstelleinrichtung und/oder eines elektrischen Linearbetätigers ausgebildet ist. Bei dem Betrieb dieser Einrichtungen sollte ein Signal von der Motorsteuerung zugeführt werden, das gemäß einer geeigneten Steuerstrategie definiert ist. Die Öffnungsdauer des Ventils korreliert dabei mit der Größe des Ventilhubes. Ein kleiner Ventilhub ist dabei automatisch verbunden mit einer kurzen Öffnungsdauer und umgekehrt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Positionierung des oder der Nocken über einen oder mehrere Hebel erfolgt, die an einem oder mehreren mit dem oder den Nocken einstückig verbundenen Absätzen erfolgt. Der oder die Absätze sind bevorzugt zylindrisch ausgebildet wobei der Durchmesser des Zylinders bevorzugt dem Durchmesser des Grundkreises des jeweiligen Nockens entspricht.
Es empfiehlt sich nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung, daß zur Reduzierung der Beschleunigungen der Ventilstößel und der Ventile zwischen der Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken und den Steuernocken wenigstens ein Federelement und/oder Feder-/Dämpferelement ausgebildet ist. Zweckmäßig ist es dabei in bevorzugter Ausführungsform, daß zur Reduzierung der Beschleunigungen der Ventilstößel und der Ventile zwischen dem mechanischen, justierbaren Exzenter und den Steuernocken wenigstens ein Federelement und/oder Feder/Dämpferelement ausgebildet ist.
Nach einem letzten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die variable Ventilsteuereinrichtung zur Bereitstellung einer ausreichenden radialen Verstellung für die Erzielung eines Nullhubes ausgebildet ist, um dadurch eine vollständige Zylinderabschaltung zu bewirken, wenn dieser an allen Ein- und/oder Auslässen irgendeines Zylinders anliegt.
Die Erfindung betrifft auch eine, die mindestens eine der zuvor beschriebenen variablen Ventilsteuereinrichtungen ausweist. Dabei kann eine Brennkraftmaschine eine oder mehrere identisch aufgebaute und/oder auch unterschiedlich aufgebaute Ventilsteuereinrichtungen aufweisen.
Die Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische, vereinfachte Oberansicht eines Teilbereiches der erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuereinrichtung,
Fig. 2
die schematische, vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuereinrichtung gemäß Fig. 1 in Schnittansicht,
Fig. 3
die schematische, vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuereinrichtung gemäß Fig. 1 mit relativ zum Nockenwellenmittelpunkt verschobenem Nockengrundkreis,
Fig.4
die schematische, vereinfachte Darstellung der erfindungsgemäßen variablen Ventilsteuereinrichtung gemäß Fig. 3 in Schnittansicht.
Die erfindungsgemäße Ventilsteuereinrichtung ist generell mit 10 bezeichnet. Die Ventilsteuereinrichtung 10 ist vorgesehen für eine Brennkraftmaschine, insb. für einen Viertakt- Ottomotor, und umfaßt von einer Mehrzahl von Steuernocken 12 einer mit 11 bezeichneten Nockenwelle insb. über Ventilstößel betätigbare, in den Figuren der Zeichnung nicht separat dargestellte Ventile. Die erfindungsgemäße Ventilsteuereinrichtung 10 umfaßt im weiteren Mittel 13 wenigstens zur Reduzierung von Drosselverlusten der Brennkraftmaschine insb. unter Teillastbetrieb, wobei diese Mittel 13 zur Reduzierung von Drosselverlusten im wesentlichen Mittel 14 zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer umfassen.
Bei der variablen Ventilsteuereinrichtung 10 ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Mittel 14 zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer im wesentlichen durch Mittel 15 zur radialen Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt gebildet sind. Auf diese Weise ist es erstmalig mit einfachen Mitteln möglich, eine variable Ventilsteuereinrichtung 10 auf einfache und kostengünstige Weise zusätzlich bzgl. einer Reduzierung bzw. Minimierung von Drosselverlusten zu verbessern, um eine weitere Verbesserung des Motorwirkungsgrades zu erzielen. Die erfindungsgemäße Anordnung ist dabei auch einfach und kostengünstig herstellbar, sowie auch hinsichtlich ihrer Funktionseigenschaften sicher und zuverlässig. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird dabei eine Möglichkeit geschaffen, einen Ladungswechsel z. B. bei einem Viertakt- Ottomotor ohne Drosselklappe durch die stufenlose erfindungsgemäß ausgebildete Verstellung des Ventilhubes und der Öffnungsdauer zu realisieren, so daß die Drossel- bzw. Wirkungsverluste unter Teillastbetrieb minimiert werden. Es ist dazu in den Figuren der Zeichnung in den Fig. 1 und 2 jeweils ein Teilbereich einer erfindungsgemäßen Ventilsteuereinrichtung 10 in ihrem Grundzustand, und in den Fig. 3 und 4 dieser Teilbereich der erfindungsgemäßen Ventilsteuereinrichtung 10 mit relativ zum Nockenwellenmittelpunkt verschobenem Nockengrundkreis dargestellt. Es ist dabei, siehe die Fig. 3 und 4, die Nockenwellenmittelachse mit 16 und die Nockengrundkreismittelachse mit 17 bezeichnet.
Bei der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuereinrichtung 10 sind die Mehrzahl von Steuernocken 12 als nicht integrale, separate Bauteile der Nockenwelle 11 ausgebildet. Dabei ist zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken 12 mit der Nockenwelle 11 wenigstens eine, hier nicht separat dargestellte Führungseinrichtung ausgebildet, die in vorteilhafter Ausgestaltung als Führungsschiene ausgebildet sein kann, sowie in bevorzugter Ausführung als Schwalbenschwanzführung.
Diese Anordnung ermöglicht zum einen die Rotationsbewegung des Steuernockens 12 mit der Nockenwelle 11 und zum anderen erlaubt diese Anordnung eine überlagerte Bewegung des Steuernockens 12 in radialer Richtung, woraus sich eine Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt ergibt. Auf diese Weise erfolgt beispielsweise beim Auflaufen des Steuernockens 12 auf den Ventilstößel eine Ausweichen des Steuernockens 12 in radialer Richtung, ohne das der Stößel betätigt wird (Nullhub).
Bei der erfindungsgemäßen Ventilsteuereinrichtung 10 ist ferner zur Erzielung eines definierten Hubes der Ventilstößel der Ventile eine Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 ausgebildet. Diese in den Figuren der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12, die insb. zur Begrenzung von dessen Radialbewegung dient, kann unterschiedliche Ausgestaltung aufweisen, bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 als mechanischer, justierbarer Exzenter ausgebildet. Über diesen mechanischen, justierbaren Exzenter kann eine stufenlose Justierung in der Weise erfolgen, das eine Einstellung entsprechend der geforderten (gewünschten) Größe des Ventilhubes erfolgt. Bei davon abweichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 als hydraulische Verstelleinrichtung ausgebildet sein, oder es kann die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 als elektrischer Linearbetätiger ausgebildet sein. Schließlich ist auch vorgesehen, daß diese Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 als Kombination eines mechanischen, justierbaren Exzenters, einer hydraulischen Verstelleinrichtung und/oder eines elektrischen Linearbetätigers ausgebildet ist. Bei dem Betrieb dieser Einrichtungen wird ein Signal von der Motorsteuerung zugeführt, das gemäß einer geeigneten Steuerstrategie definiert ist. Die Öffnungsdauer des Ventils korreliert dabei mit der Größe des Ventilhubes. Ein kleiner Ventilhub ist dabei automatisch verbunden mit einer kurzen Öffnungsdauer und umgekehrt.
Zur Reduzierung der Beschleunigungen der Ventilstößel und der Ventile ist weiterhin zwischen der Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12 und den Steuernocken 12 wenigstens ein Federelement ausgebildet, wobei dieses Federelement in bevorzugter Ausgestaltung zwischen dem mechanischen, justierbaren Exzenter und den Steuernocken 12 ausgebildet ist.
Die variable Ventilsteuereinrichtung 10 ist schließlich zur Bereitstellung einer ausreichenden radialen Verstellung für die Erzielung eines Nullhubes ausgebildet, um dadurch eine vollständige Zylinderabschaltung zu bewirken, wenn dieser an allen Ein- und Auslässen irgendeines Zylinders anliegt.
Die erfindungsgemäße variable Ventilsteuereinrichtung 10 bietet also insgesamt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, einen Ladungswechsel z. B. bei einem Viertakt-Ottomotor ohne Drosselklappe durch die stufenlose erfindungsgemäß ausgebildete Verstellung des Ventilhubes und der Öffnungsdauer zu realisieren, so daß die Drossel- bzw. Drosselverluste unter Teillastbetrieb minimiert werden. Dadurch ergibt sich ein deutlich verbesserter Motorwirkungsgrad, wodurch sich z. B. auch ein geringerer Kraftstoffverbrauch ergibt.
Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, diese ist nicht darauf beschränkt, es sind vielmehr noch mancherlei Abänderungen und Ausbildungen möglich. So können insb. die dargestellten Steuernocken 12 und die Nockenwelle 11 eine von den dargestellten Ausführungsformen abweichende Ausbildung und Anordnung aufweisen, weiterhin denkbar ist eine abweichende Ausbildung der Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken 12.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
Variable Ventilsteuereinrichtung
11
Nockenwelle
12
Steuernocken
13
Mittel zur Reduzierung von Drosselverlusten
14
Mittel zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer
15
Mittel zur radialen Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt
16
Nockenwellenmittelachse
17
Nockengrundkreismittelachse

Claims (16)

  1. Variable Ventilsteuereinrichtung (10) für eine Brennkraftmaschine, insb. für einen Viertakt- Ottomotor, umfassend von einer Mehrzahl von Steuernocken (12) einer Nockenwelle (11) insb. über Ventilstößel betätigbare Ventile und umfassend Mittel (13) wenigstens zur Reduzierung von Drosselverlusten der Brennkraftmaschine insb. unter Teillastbetrieb, wobei diese Mittel (13) zur Reduzierung von Drosselverlusten im wesentlichen Mittel (14) zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer umfassen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Mittel (14) zur stufenlosen Verstellung von Ventilhub und Öffnungsdauer im wesentlichen durch Mittel (15) zur radialen Verschiebung des Nockengrundkreises relativ zum Nockenwellenmittelpunkt gebildet sind.
  2. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Mehrzahl von Steuernocken (12) als nicht integrale, separate Bauteile der Nockenwelle (11) ausgebildet sind.
  3. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken (12) mit der Nockenwelle (11) wenigstens eine Führungseinrichtung ausgebildet ist.
  4. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die wenigstens eine Führungseinrichtung zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken (12) mit der Nockenwelle (11) als Führungsschiene ausgebildet ist.
  5. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die wenigstens eine Führungseinrichtung zur Verbindung der Mehrzahl von Steuernocken (12) mit der Nockenwelle (11) als Schwalbenschwanzführung ausgebildet ist.
  6. Variable Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       zur Erzielung eines definierten Hubes der Ventilstößel der Ventile eine Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) ausgebildet ist.
  7. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) als mechanischer, justierbarer Exzenter ausgebildet ist.
  8. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) als hydraulische Verstelleinrichtung ausgebildet ist.
  9. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) als elektrischer Linearbetätiger ausgebildet ist.
  10. Variable Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) als Kombination eines mechanischen, justierbaren Exzenters, einer hydraulischen Verstelleinrichtung und/oder eines elektrischen Linearbetätigers ausgebildet ist.
  11. Variable Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) über einen oder mehrere Hebel auf einen oder mehrere mit dem Nocken einstückig verbundenen Absätze wirkt.
  12. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       der oder die Absätze zylinderförmig ausgebildet sind und bevorzugt in ihrem Durchmesser dem Grundkreisdurchmesser des jeweiligen Nockens entspricht.
  13. Variable Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       zur Reduzierung der Beschleunigungen der Ventilstößel und der Ventile zwischen der Einrichtung zur kontinuierlichen, stufenlosen Steuerung der Radialbewegung der Steuernocken (12) und den Steuernocken (12) wenigstens ein Federelement ausgebildet ist.
  14. Variable Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       zur Reduzierung der Beschleunigungen der Ventilstößel und der Ventile zwischen dem mechanischen, justierbaren Exzenter und den Steuernocken (12) wenigstens ein Federelement ausgebildet ist.
  15. Variable Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       die variable Ventilsteuereinrichtung (10) zur Bereitstellung einer ausreichenden radialen Verstellung für die Erzielung eines Nullhubes ausgebildet ist, um dadurch eine vollständige Zylinderabschaltung zu bewirken.
  16. Brennkraftmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, daß
       sie eine oder mehrere variable Ventilsteuereinrichtungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 enthält.
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