DE69302047T2 - Hubventilsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Steuern von Ventilen in Brennkraftmaschinen.
• Beim Entwurf derartiger Einrichtungen ist es notwendig, zwei gegensätzliche Anforderungen zu berücksichtigen. Bei Brennkraftmaschinen ist die Füllung der Zylinder und damit auch die spezifische von der Maschine erreichbare Leistung in hohem Maße vom Drehwinkel der Antriebswelle, der der Schließbewegung des Ansaugventiles entspricht, beeinflußt. Insbesondere sollte der Winkel bei Motoren mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit, wenn die Trägheit des Fluids, das durch den Ansaugkanal strömt, gering ist und die Füllung des Zylinders deshalb weitgehend statisch verläuft, eher klein sein. Unter diesen Umständen sollte das Schließen der Ansaugventile unmittelbar nach Erreichen des unteren Totpunktes durch den Kolben erfolgen, um ein Zurückfließen der Füllung durch das Ansaugventil zu verhindern.
• Bei einem Motor mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit sollte jedoch aus mehreren Gründen der Drehwinkel der Antriebswelle, der dem Verschlußpunkt in der Ansaugphase entspricht, deutlich größer sein als jener Winkel, bei dem der Kolben den unteren Totpunkt erreicht (180º vom oberen Totpunkt).
• Diese Anforderung ist insbesondere bei Motoren bedeutsam, die für Hochleistung und hohe Umdrehungszahlen entwickelt wurden.
• Deshalb sollte bei maximaler Drehmomentbelastung der optimale Winkel für das Schließen des Ansaugventiles bei dazwischenliegender Umdrehungsgeschwindigkeit innerhalb eines Intervalles zwischen dem optimalen Winkel für volle Leistung und dem optimalen Winkel für niedere Geschwindigkeiten gehalten werden.
• Bei herkömmlichen Motoren mit mechanisch gesteuerten Ventilen und feststehendem Zeitablauf ist die Auswahl des Winkels zum Schließen des Ansaugventiles ein Kompromiß, der von den Anforderungen, die an den Motor gestellt werden, abhängt.
• Dies bringt normalerweise die Aufgabe eines Teiles der Füllung bei maximaler Leistung zugunsten einer akzeptablen Drehmomentkurve mit sich. Bei Hochleistungsmotoren ist jedoch die Geometrie der Ansaugkanäle (im besonderen ihre Längen und Durchmesser) derart, daß die Füllung bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten bevorzugt wird. Bei niederen Geschwindigkeiten tendiert die vom einlaßseitigen Verteiler kommende Rückschlagwelle chronisch dazu, deutlich früher als zum geplanten Zeitpunkt des Schließens der Ansaugventile aufzutreten.
• Dies trägt zu einem bemerkenswerten Drehmomentverlust innerhalb des nutzbaren Geschwindigkeitsintervalles bei.
• Um die zuvor erwähnten Probleme zu überwinden, sind bis heute viele Einrichtungen untersucht worden, um die Gesetzmßigkeit der Steuerung des Ventilhubes bei Brennkraftmaschinen zu variieren, insbesondere mit Bezug auf die Notwendigkeit, den Schließwinkel des Ansaugventiles zu verkleinern, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors sinkt.
• Eine erste Gruppe von Einrichtungen sieht Anordnungen vor, die durch mechanische, hydraulische oder elektrische Mittel die kinematischen Gesetze der Ventilsteuerung verändern.
• Eine zweite Gruppe von Einrichtungen arbeitet im wesentlichen dadurch, daß bei unverändert gelassenen kinematischen Gesetzen, die das Ventil steuern, vorgesehen ist, Öl zu einem geeigneten Zeitpunkt von einem hydraulischen Zwischenstück, das zwischen dem Stößel und dem Ventil untergebracht ist, abzuführen, wodurch ein früheres Schließen des Ventiles als es das Nockenprofil erlauben würde, ermöglicht wird.
• Generell ist es in jedem Fall so, daß die Einrichtungen, die bis jetzt vorgeschlagen wurden, recht aufwendig und teuer sind und zeitweise den Verbrauch von beträchtlichen Mengen an Energie mit sich bringen. Speziell im Fall von Motoren für Rennautos stellen sich durch die Notwendigkeit, die Einrichtung extrem schnell zu regulieren, Probleme, die schwierig zu lösen sind.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung zum Steuern eines Ventils in einer Brennkraftmaschine von jenem Typ, der umfaßt:
• - ein Ventil, welches zwischen einer Stellung in der ein Kanal geschlossen ist, und einer Stellung, in der der Kanal offen ist, bewegbar ist,
• - Federmittel zum Vorbelasten des Ventils zur Verschlußstellung hin,
• - Ventilbetätigungsmittel zum zyklischen Steuern der Bewegung des Ventils zur Offenstellung hin gegen die Wirkung der Federmittel, wobei die Betätigungsmittel eine drehbare Nocke mit einem asymmetrischen Profil umfassen, welches einen ersten Abschnitt mit einem exzentrischen Profil zum Steuern der Bewegung zu seiner Offenstellung hin und einen zweiten Abschnitt mit einem exzentrischen Profil umfaßt, das steiler als das exzentrische Profil des ersten Abschnittes ist, um die Bewegung des Ventils zu seiner Verschlußstellung hin zu steuern, und einen Stößel umfassen, der funktionell zwischen der Nocke und dem Ventil angeordnet ist und eine aktive Oberfläche aufweist, die zur Nocke hin weist, wobei die aktive Oberfläche durch das Profil der Nocke zumindest während der Bewegung des Ventils zu einer Offenstellung hin beaufschlagt ist, sodaß die aktive Oberfläche des Stößels den Kontakt mit dem Profil der Nocke verliert, falls die Rotationsgeschwindigkeit der Nocke einen Schwellwert überschreitet, und daher die Schließbewegung des Ventils mit der Drehung der Nocke nicht in Beziehung steht und in einer im wesentlichen festen Zeitspanne unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Nocke vervollständigt wird.
• Eine Einrichtung der oben definierten Art ist aus FR 1357151 bekannt. Die Einrichtung, die in diesem Patent vorgeschlagen wird, ermöglicht eine begrenzte automatische Anpassung des Drehwinkels der Nocke, bei dem das Schließen des Ansaugventiles erfolgt in Abhängikeit von der Drehfrequenz des Motors und damit der Nocke, aber sie erlaubt nicht, daß das Ventil bei niederer Betriebsgeschwindigkeit schnell genug schließt, und sie ermöglicht deshalb keine optimale Regulierung der Füllung der Zylinder unter diesen Betriebsbedingungen des Motors.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen im Anhang zeigt der Graph von Fig. 1 eine Kurve des Ventilhubes als Funktion des Drehwinkels der Nocke gemäß dem Stand der Technik.
• Die durchgehend gezeichnete Kurve A stellt den Ventilhub dar, der mit einem konventionellen symmetrischen Nockenprofil erreicht werden kann, und die strichliert gezeichnete Linie B stellt den Teil der Schließphase des Ventilhubes dar, der einer Umdrehungszahl des Motors entspricht, die gleich oder kleiner jenem Schwellenwert ist, der durch eine Einrichtung, welche gemäß der Lehre des vorher erwähnten französischen Patentes hergestellt wurde, erreicht werden kann. Wie ersichtlich ist in diesem Fall das Intervall der automatischen Anpassung, die erreicht werden kann, nämlich jene zwischen den Kurven A und B, begrenzt auf ein Intervall des Drehwinkels der Nocke von etwas mehr als 10º, gekennzeichnet mit C.
• Dieses Ventil mit automatischer Anpassung ist nicht ausreichend, um eine gute Füllung der Zylinder bei allen Drehgeschwindigkeiten des Motors zu ermöglichen.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Steuern eines Ventils in einer Brennkraftmaschine anzubieten, mit der eine im Vergleich zu bis jetzt bekannten Systemen größere automatische Anpassung des Ventilschließwinkels erreicht wird, und damit eine optimale Füllung der Zylinder bei allen Drehgeschwindigkeiten des Motors ermöglicht wird.
• Dieses Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die aktive Oberfläche des Stößels einen ersten flachen Abschnitt, im wesentlichen senkrecht zur Bewegungslinie des Stößels, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt aufweist, der mit dem ersten flachen Abschnitt verbunden ist und einen gleichförmigen Krümmungsradius aufweist, um einen konvexen Bereich zu haben, der zur Nocke weist.
• Aufgrund dieses Kennzeichens erreicht die Einrichtung gemäß der Erfindung eine sehr breite automatische Modulation des Ventilschließwinkels und maximiert dadurch die Füllung der Zylinder bei allen Betriebsgeschwindigkeiten des Motors, wobei gute volumetrische Effizienz erreicht und die spezifische Leistung des Motors bei allen Betriebsgeschwindigkeiten optimiert wird.
• Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf die Zeichnungen im Anhang bezieht. Diese Zeichnungen betreffen nur ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel, wobei:
• Fig. 1 ein Graph ist, der die Betriebskennlinien einer Einrichtung zeigt, die nach dem Stand der Technik gebildet ist;
• Fig. 2 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in jenem Zustand, in dem das Ventil geschlossen ist, zeigt;
• Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 zeigt, in der das Ventil sich in offener Position befindet;
• Fig. 4 ein Detail zeigt, das durch den Pfeil IV in Fig. 2 gekennzeichnet ist;
• Fig. 5 eine Aufsicht auf ein Detail zeigt, das durch den Pfeil V in Fig. 4 gekennzeichnet ist und
• Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Kennlinien einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Bezugnehmend auf die Fig. 2 bis 5 wird ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine (nur teilweise in den Zeichnungen gezeigt) mit 1 bezeichnet.
• Ein Einlaßkanal, mit 2 bezeichnet, ist mit einem der Zylinder verbunden und sein Auslaß wird von einem Ventil 3 gesteuert, das in seiner geschlossenen Position an einem Sitz 3a aufliegt. Das Ventil 3 hat einen Stiel 4, der axial beweglich entlang der Achse D ist, um den Kanal 2 zu öffnen und zu schließen.
• Der Stiel 4 wird von einer Buchse 4a bekannter Art geführt, welche mit dem Kopf 1 verbunden ist. Das Ventil 3 wird zyklisch durch eine Nocke 5 bewegt, die an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist und im Gegenuhrzeigersinn um die Achse F der Nockenwelle (mit Bezug zu den Zeichnungen) rotiert, wie durch den Pfeil E angezeigt.
• Zwischen der Nocke 5 und jenem Ende des Stiels 4, das der Nocke am nächsten kommt, befindet sich ein Stößel 6 mit einem im wesentlichen becherförmigen Körper. Der Stößel 6 ist axial verschieblich in einer Buchse 8 gelagert, die koaxial mit der Achse D ist und fest mit dem Kopf 1 verbunden ist.
• Am Ventilstiel 4 ist ein tellerartiges Element 10 bekannter Art axial fixiert, in das ein Paar konzentrischer Spiralfedern 11 und 12 eingreift, deren Funktion es ist, das Ventil 3 in Richtung jener Position, in der es den Kanal 2 schließt, vorzuspannen.
• Der Stößel 6 umfaßt einen Kopf 14, der zur Nocke 5 weist und eine aktive Oberfläche 15 hat, die mit dem Profil der Nocke 5 zusammenwirkt. Der Kopf 14, der in den Stößel 6 integriert ist, wird von einem "bügelförmigen" Führungselement 16 daran gehindert, sich relativ zur Buchse 8 zu drehen, wobei das Element im Grundriß im wesentlichen bogenförmig und von einer Form ist, die mit dem angrenzenden Rand des Kopfes 14 korrespondiert. Das Element 16 ist durch eine Schraube 17, die auch die Funktion hat, die Buchse 8 festzuklammern, starr mit dem Kopf 1 verbunden.
• Zwischen dem Ende des Stiels 4, das zur Nocke 5 weist, und dem Kopf 14 des Stößels 6 befindet sich ein Unterlagselement 18, das entfernt werden kann, um eine Feinanpassung der Relativposition der Nocke 5 zum Stößel 6 (des Stößelspielraumes) zu ermöglichen.
• Der Kopf 1 weist einen Kanal 20 auf, der mit unter Druck stehendem Öl, das für die Schmierung des Motors verwendet wird, versorgt wird. Der Kanal 20 ist mit einer ringförmigen Kammer 22 verbunden, die die Buchse 8 umrundet, und deren Funktion aus der folgenden Be-Schreibung verständlicher werden wird.
• Die Nocke 5 weist ein asymmetrisches Profil auf, das den Basisabschnitt 25 mit einem gleichförmigen Krümmungsradius RO und am gegenüberliegenden Ende einen Kopfabschnitt 27 mit einem ebenfalls gleichförmigen Krümmungsradius R1, dessen Mittelpunkt exzentrisch im bezug auf die Drehachse F der Nockenwelle liegt, um-
• Zwischen dem Basisprofilabschnitt 25 und dem Kopfprofilabschnitt 27 der Nocke 5 liegen die Abschnitte 29 mit einem "weniger steilen" Profil, das die Bewegung des Ventils steuert, wenn es sich in Richtung zur offenen Position hin bewegt, und einem Abschnitt 31 mit einem "steileren" Profil, das die Bewegung des Ventils in Richtung zur Verschlußposition hin steuert.
• Der Ausdruck "steiles Profil", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen ver wendet wird, soll ein Profil beschreiben, das in einem Polarkoordinatensystem eine ausgeprägtere Änderung der radialen Koordinate bei einem gegebenen Anstieg der Winkelkoordinate aufweist. Aufgrund der Form der Profile 29 und 31 führt die öffnungsphase des Ventils, das ist jene Phase, in der sich das Ventil von Null-Hub zu maximalem Hub bewegt, zu größerer Winkelbewegung der Nocke als jener, die notwendig ist, um das Ventil in seine geschlossene Position zurückzuführen.
• Im speziellen wird ein wesentlicher Teil des Abschnittes 31 von einem geradlinigen Profil gebildet, das tangential an einem Kreis anliegt, der einen Krümmungsradius R2, der kleiner ist als der Krümmungsradius R0 des Basisprofilabschnittes 25, aufweist, aber der seinen Mittelpunkt ebenfalls bei F hat.
• Der gerade geadlinige Profilabschnitt ist somit an einem Ende mit dem Profilabschnitt 25 und am anderen Ende mit dem Profilabschnitt 27 verbunden.
• Die Nocke 5 wirkt mit dem aktiven Profil 15 des Stößels 6 zusammen, der einen ersten flachen Abschnitt 33 aufweist, der im wesentlichen rechtwinklig zur Achse D verläuft, entlang der sich der Ventilstiel 4 bewegt. Das Profil 33 ist mit einem gekrümmten Profil 35 verbunden, das einen konvexen Bereich, der zur Nocke 5 weist, und einen konstanten Krümmungsradius hat, der mit R3 bezeichnet ist.
• Die Längen der Kurvenradien R0, R1, R2 und R3 stehen vorzugsweise in einem numerischen Verhältnis, in dem die Dimensionen der Einrichtung dessen Wirkungsweise optimieren:
• - das Verhältnis zwischen dem Kurvenradius R1, des Kopfprofiles 27 und dem Kurvenradius R0 des Basisprofiles 25 zwischen 0,1 und 0,4 liegt,
• - das Verhältnis zwischen dem Kurvenradius R2 des Kreises, zu dem das "steilere" geradlinige Profil des Profilabschnittes 31 der Nocke 5 tangential verläuft, und dem Krümmungsradius R0 des Basisprofiles 25 zwischen 0,5 und 0,8 liegt,
• - das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius R3, des gekrümmten Abschnittes 35, des aktiven Profils 15, des Stößels 6 und dem Radius R1 des Kopfprofiles der Nocke 5 zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
• Die oben beschriebene Einrichtung ist so ausgebildet, daß die Nocke 5 und der Stößel 6 während des Schließens des Ventils den Kontakt verlieren, wenn die Geschwindigkeit des Motors einen kritischen Schwellenwert übersteigt.
• Wenn die Umdrehungszahl des Motors unter oder gleich dem Schwellenwert ist, bleibt der Stößel 6 und im besonderen seine aktive Oberfläche 15 jedoch in dauerndem Kontakt mit dem Profil der Nocke 5.
• Wenn die Geschwindigkeit des Motors den Schwellenwert überschreitet, verliert das aktive Profil 15 des Stößels 6 den Kontakt mit dem Profilabschnitt 31 der Nocke 5 während des Schließens des Ventils aufgrund der "Steilheit" des Profils 31 und der Geschwindigkeit der Nocke, welche natürlicher Weise direkt von der Geschwindigkeit des Motors abhängt, da die Nockenwelle von der Antriebswelle angetrieben wird. Unter diesen Umständen wird das Schließen des Ventils allein durch die Masse der beweglichen Teile, den Druck der Federn 11 und 12 und jene Trägheit und Dämpfungseffekte, denen das Ventil 3 unterworfen ist, bestimmt.
• Da alle vorher erwähnten Effekte unabhängig von der Motorgeschwindigkeit sind, folgt, daß von jenem Moment an, an dem der Stößel und die Nocke den Kontakt verlieren, die Gesetzmäßigkeit der Rückkehr des Ventils zu seiner geschlossenen Position unabhängig von der Motorgeschwindigkeit ist, und das Schließen innerhalb eines Zeitraumes stattfinden wird, der im wesentlichen für jede Motorgeschwindigkeit überhalb der Schwellengeschwindigkeit konstant ist.
• Der Stößel 6 weist eine Ausnehmung 38 in dem Abschnitt an der Basis seines Kopfes 14 auf. Die Ausnehmung 38 ermöglicht die Entfernung und Einführung des Unterlagselementes 18 mittels eines geeigneten Werkzeuges (nicht gezeigt in den Zeichnungen).
• Die Einrichtung gemäß der Erfindung weist auch eine hydraulische Bremseinrichtung auf, deren Funktion es ist, die Bewegung des Ventiles während des letzten Abschnittes der Schließphase zu verlangsamen, um einen schlagartigen Kontakt zwischen dem Stößel 6 und dem Nockenprofil 5 zu verhindern.
• Die hydraulische Bremseinrichtung umfaßt eine Kammer 40 mit variablen Volumen, die sich zwischen dem Stößel 6 und der Buchse 8 erstreckt und axial durch einen Abschnitt 6a des Stößels 6 mit größerem Durchmesser und am gegenüberliegenden Ende durch einen Abschnitt 8a der Buchse 8 mit geringerm Durchmesser definiert ist. Das Volumen der Kammer 40 variiert in Abhängigkeit von der Relativposition des Stößels 6 und der Buchse 8.
• Die Kammer 40 hat eine ringförmige Grundfläche, die konzentrisch zur Achse D liegt und die innenseitig durch einen Kreis mit Radius R4 und außenseitig durch einen Kreis mit Radius R5 definiert ist.
• Auf gleicher Höhe mit der ringförmigen Kammer 22 weist die Buchse 8 zwei Gruppen radialer Öffnungen auf, um die Kammer 22, die durch den Kanal 20 mit unter Druck stehendem Öl versorgt wird, mit der in ihrem Volumen variablen Kammer 40 in Verbindung zu setzen.
• Im speziellen sind Auslaßöffnungen 46 und hydraulische Bremslöcher 48 vorgesehen, wobei die Durchmesser der Löcher 48 deutlich kleiner sind, als jene der Öffnungen 46. Die Längen der Öffnungen 46 sind kleiner als ihre Durchmesser, das heißt, sie erfüllen die Bedingungen für Öffnungen in dünnen Wänden, sodaß wie weiter unter erklärt werden wird, der Durchfluß eines Fluids durch sie einen dämpfenden Effekt hat, der unabhängig von der Viskosität des verwendeten Fluids ist. Wäre dies nicht der Fall, würde der dämpfende Effekt von der Temperatur des Öls beeinflußt werden, das durch die Öffnungen fließt und das mit der Motortemperatur variiert.
• Die Gesamtfläche der Löcher 48 und die Gesamtfläche der Öffnungen 46 stehen vorzugsweise zu den Dimensionen der Radien R4 und R5 in einem numerischen Verhältnis, sodaß die Dimensionen der hydraulischen Bremseinrichtung ihre funktionalen Charakteristiken optimieren; im speziellen:
• - das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche der Löcher 48 und der Grundfläche der Kammer 40 mit variablem Volumen zwischen 0,002 und 0,016 liegt;
• - das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche der Öffnungen 46 und der Grundfläche der Kammer 40 mit variablem Volumen zwischen 0,3 und 1 liegt.
• Beim Betrieb, wenn das Ventil 3 sich aus einer Position, in der es den Kanal 2 abschließt (Fig. 2), in eine Position, in der es den Kanal 2 freigibt (Fig. 3), bewegt, fließt unter Druck stehendes Fluid von der ringförmigen Kammer 22 in die Kammer 40 mit variablem Volumen als Ergebnis der Veränderung des Volumens der Kammer 40, die auf einer Relativbewegung des Stößels und daher seines erweiterten Abschnittes 6a bezüglich der Buchse 8 und im speziellen ihres Abschnittes 8a beruht. In diesem Zustand kann das unter Druck stehende Öl durch die Öffnungen 46 und 48 fließen und die Kammer füllen. Wenn das Ventil in seine geschlossene Position zurückkehrt, verringert sich das Volumen der Kammer 40 bis ihr erweiterter Abschnitt 6a die Öffnungen 46 blockiert. Während der verbleibenden Schließbewegung des Ventils kann das Fluid in der Kammer 40 nur durch die Löcher 48 entweichen, wobei ein Dämpfungseffekt entsteht, der die Schließbewegung des Ventils während seiner letzten Phase verlangsamt, sodaß der Stoß des Stößels 6 gegen die Nocke 5 sowohl bei Betriebsbedingungen, in denen die Nocke 5 vom Stößel 6 getrennt ist als auch unter langsam laufenden Bedingungen, bei denen die Nocke 5 und der Stößel 6 dauernd in Kontakt stehen, verringert wird.
• Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Hub des Ventiles 3 als Funktion des Drehwinkels der Nocke 5 zeigt. Die Kurve GO stellt den Ventilhub bei niederer Motorgeschwindigkeit dar, die jenen Betriebsbedingungen entspricht, bei denen der Stößel 6 dauerhaft in Kontakt mit dem Profil der Nocke 5 bleibt, und daher einer minimalen möglichen Anpassung an das Schließen des Ventils 3. Diese Kurve hat einen im wesentlichen flachen Abschnitt, bezeichnet mit H, der der maximalen Öffnung des Ventils 3 entspricht und unmittelbar nachher einen sehr steilen Abschnitt, der der nach oben gerichteten Rückwärtsbewegung des Ventils 3 entspricht. Diese Kurve kann mit der Kurve B verglichen werden, die in diesem Diagramm abermals mit einer strichlierten Linie gezeichnet ist, und die der minimalen Anpassung beim Schließen des Ventils entspricht, die mit einer Einrichtung, die nach dem Stand der Technik, der im Patent FR 1357151, das oben zitiert wurde, gebaut wurde, erreichbar ist. Das Diagramm zeigt auch die schon in Fig. 1 gezeigte Kurve A, die sich auf einen Ventilhub bezieht, der mit einer normalen Nocke, die konventionelles symmetrisches Profil aufweist, erreichbar ist. Wie ersichtlich ermöglicht eine Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein weit größeres Intervall automatischer Anpassung des Schließens des Ventils als dies durch den Stand der Technik erreicht wurde, wobei die Differenz, gekennzeichnet mit M, in der Anpassung des Schließens des Ventiles 3 ein, im Vergleich zum Stand der Technik, um 20º des Nockenwinkels früheres Schließen, ermöglicht. Der minimale zu erreichende Schließwinkel, gekennzeichnet mit 1, ist etwa 30º von der Stellung mit maximalen Ventilhub entfernt. Der Bereich des Ventilhubes innerhalb dessen das Ventil dem Bremseffekt aufgrund der hydraulischen Bremseinrichtung ausgesetzt ist, ist mit L gekennzeichnet. Das Diagramm zeigt auch eine Serie von Kurven G1, G2, G3 und G4, die mit verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten des Motors korrespondieren, speziell mit zunehmenden Umdrehungszahlen. Es wird deutlich, daß der gesamte, mögliche automatische Anpas sungsbereich, gekennzeichnet mit N, sehr weit ist, und mit einer automatischen Anpassung der Verzögerung des Schließens des Ventils im Bereich eines Nockenwinkels von mehr als 30º korrespondiert, mit automatischer Variation zwischen langsamer und maximaler Motorgeschwindigkeit.
• Die Einrichtung gemäß der Erfindung gibt so eine effektive und einfache Antwort auf die Anforderung nach geringem Ventilschlußwinkel bei niederer Motorgeschwindigkeit einerseits und auf die Notwendigkeit großer Ventilschlußwinkel bei hoher Motorgeschwindigkeit andererseits bei einem automatischen Anstieg des Schließwinkels bei steigender Motorgeschwindigkeit über einem Schwellenwert.
• Die Erfindung kann sowohl für ein Ansaugventil oder ein Ausstoßventil verwendet werden. Darüberhinaus kann die Gestalt und die Zahl der Löcher der hydraulischen Bremseinrichtung von jener in der vorliegenden Beschreibung abweichen.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Steuern eines Ventils in einer Brennkraftmaschine von jenem Typ, der umfaßt:

- ein Ventil (3), welches zwischen einer Stellung in der ein Kanal (2) geschlossen ist, und einer Stellung, in der der Kanal (2) offen ist, bewegbar ist,

- Federmittel (11,12) zum Vorbelasten des Ventils (3) zur Verschlußstellung hin,

- Ventilbetätigungsmittel zum zyklischen Steuern der Bewegung des Ventils (3) zur Offenstellung hin gegen die Wirkung der Federmittel (11,12), wobei die Betätigungsmittel eine drehbare Nocke (5) mit einem asymmetrischen Profil umfassen, welches einen ersten Abschnitt (29) mit einem exzentrischen Profil zum Steuern der Bewegung zu seiner Offenstellung hin und einen zweiten Abschnitt (31) mit einem exzentrischen Profil umfaßt, das steiler als das exzentrische Profil des ersten Abschnittes (29) ist, um die Bewegung des Ventils (3) zu seiner Verschlußstellung hin zu steuern, und einen Stößel (6) umfassen, der funktionell zwischen der Nocke (5) und dem Ventil (3) angeordnet ist und eine aktive Oberfläche (15) aufweist, die zur Nocke (5) hin weist, wobei die aktive Oberfläche (15) durch das Profil der Nocke (5) zumindest während der Bewegung des ventils (3) zu einer Offenstellung hin beaufschlagt ist, sodaß die aktive Oberfläche (15) des Stößels (6) den Kontakt mit dem Profil der Nocke (5) verliert, falls die Rotationsgeschwindigkeit der Nocke (5) einen Schweliwert überschreitet, und daher die Schließbewegung des Ventils (3) mit der Drehung der Nocke (5) nicht in Beziehung steht und in einer im wesentlichen festen Zeitspanne unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Nocke (5) vervollständigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Oberfläche (15) des Stößels (6) einen ersten, flachen Abschnitt (33) im wesentlichen senkrecht zur Bewegungslinie (D) des Stößels (6) und einen Zweiten, gekrümmten Abschnitt (25) aufweist, der mit dem ersten, flachen Abschnitt (33) verbunden ist und einen gleichförmigen Krümmungsradius (R3) aufweist, um einen konvexen Bereich zu haben, der zur Nocke (5) weist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine hydraulische Bremseinrichtung zum Abbremsen der Bewegung des Ventiles (3) während der letzten Phase seiner Schließbewegung um-

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (6) ein becherförmiges Element (6) aufweist, das axial in einer fixen Buchse (8) verschieblich ist, und daß die hydraulische Bremseinrichtung eine Kammer (40) mit variablem Volumen umfaßt, welche zwischen dem becherförmigen Element (6) und der Buchse (8) definiert ist, wobei die Kammer (40) mit variablem Volumen ständig mit einer Quelle von unter Druck stehendem Öl über mindestens ein hydraulisches Bremsloch (48) in Verbindung steht, das sich radial durch die Buchse (8) erstreckt, und zumindest eine Auslaßöffnung (46) umfaßt, die die Kammer (40) mit variablem Volumen in Kommunikation mit der Druckölquelle nur dann bringt, wenn das Ventil (3) von seiner Schließstellung beabstandet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei der die asymmetrische Nocke (5) einen Basisprofilabschnitt (25) und einen Kopfprofilabschnitt (27) umfaßt, die jeweils gleichförmige Krümmungsradien (RO,Rl) aufweisen und an die sich die ersten und zweiten exzentrischen Abschnitte (29,31) zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils (3) auf gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse (F) der Nocke (5) anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius (Rl) des Kopfprofilabschnittes (27) und dem Krümmungsradius (RO) des Basisprofilabschnittes (25) zwischen ungefähr 0,1 und 0,4 liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite exzentrische Profilabschnitt (31) einen Abschnitt mit einem geradlinigen Profil aufweist, das tangential an einem Kreis liegt, der einen Krümmungsradius (R2) aufweist, der kleiner ist als der Krümmungsradius (R0) des Basisprofilabschnittes (25) der Nocke (5), wobei das Verhältnis zwischen dem kleineren Radius (R2) und dem Basisradius (R0) zwischen ungefähr 0,5 und 0,8 liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius (R3) des gekrümmten Abschnittes (35) der aktiven Oberfläche (15) des Stößels (6) und dem Krümmungsradius (R1) des Kopfprofilabschnittes (27) der Nocke (5) zwischen ungefähr 0,8 und 1,2 liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kammer (40) mit variablem Volumen entlang der Bewegungslinie des Ventiles (3) gleichförmig ist und daß das Verhältnis zwischen der gesamten Fläche der mindestens einen Auslaßöffnung (46) und der Basisfläche der Kammer (40) mit variablem Volumen zwischen ungefähr 0,3 und 1 liegt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche des zumindest einen hydraulischen Bremsloches (48) und der Basisfläche der Kammer (40) mit variablem Volumen zwischen ungefähr 0,002 und 0,016 liegt.