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EP0576768A1 - Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP0576768A1
EP0576768A1 EP92710025A EP92710025A EP0576768A1 EP 0576768 A1 EP0576768 A1 EP 0576768A1 EP 92710025 A EP92710025 A EP 92710025A EP 92710025 A EP92710025 A EP 92710025A EP 0576768 A1 EP0576768 A1 EP 0576768A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever
coupling
actuating
valve
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP92710025A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0576768B1 (de
Inventor
Christoph Dipl.-Ing. Reckzügel
Rolf Ohlendorf
Mario Dipl.-Ing. Mürwald
Jürgen Dipl.-Ing. Frey
Gerhard Doll
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.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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 Daimler Benz AG, Mercedes Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of EP0576768A1 publication Critical patent/EP0576768A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0576768B1 publication Critical patent/EP0576768B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations

Definitions

  • the invention relates to a valve drive system for a multi-cylinder internal combustion engine according to the features specified in the preamble of claim 1.
  • a valve drive system with two intake valves and one exhaust valve for each cylinder is known from EP 0 267 687 B1.
  • the rocker arm arrangement for these valves is composed of two actuating levers and a coupling lever, each actuating lever being drivable by a low-speed cam and the coupling lever by a high-speed cam. Both actuating levers and the coupling lever of each cylinder can be coupled and result in a unit driven by the high-speed cam for actuating both inlet valves.
  • the invention has for its object to provide a valve drive system of the type specified in the preamble of claim 1, with which the various opening and closing times while largely maintaining a compact design and using only a single camshaft for a row of cylinders for the valve drive of each cylinder display more flexibly.
  • the valve drive system allows separate actuation of the rocker arm pair on the intake and exhaust side of each cylinder, or two rocker arm pairs on the intake side or of these rocker arm pairs and the rocker arm pair on the exhaust side, and thus any determination of the switching times for the inlet and outlet valve or only for two inlet valves or for these and the outlet valve with regard to the opening and closing times.
  • the special design for each cylinder thus results in switching options through which only the actuating levers or only the coupling levers take effect, or a circuit is possible in which only the actuation lever for one inlet valve and the coupling lever for the other inlet valve of the same cylinder or vice versa.
  • variable control times can be achieved with the exhaust valve in connection with variable control times of at least one intake valve.
  • a valve drive system with two intake valves per cylinder is also known, in which two separate couplings are provided on a rocker arm arrangement for each cylinder, but which, depending on the coupling, only permit joint control of both intake valves of a cylinder.
  • valve drive system in which the cams actuate only one camshaft all the rocker arms for the intake and exhaust valves of a row of cylinders, there is a minimization of the manufacturing and assembly expenditure of the control parts connected to the cylinder head.
  • the rocker arm arrangement 6 comprises a fork-like actuation or exhaust rocker arm 7 for the two exhaust valves 2 and four rocker arms for the actuation of the two intake valves 3, 4. Of the four rocker arms, two act as actuation levers 8, 9 and the other two as coupling levers 10, 11.
  • an actuating lever 8 or 9 and a respective coupling lever 10 or 11 are rotatably mounted on a common rocker arm axis 12, of which the actuating levers 8, 9 are directly adjacent to the exhaust rocker arm 7 rotatably mounted on another rocker arm shaft 13 .
  • the actuating lever and associated coupling lever form a detachable unit or a pair of rocker arms.
  • Both pairs of rocker arms 14, 15 of each cylinder are each provided with a coupling device 16, 17, each of which consists of a pressurizable locking bolt 16a, 17a and a spring-loaded guide cup 16b, 17b.
  • the locking pin is mounted in a longitudinally displaceable manner in the coupling lever, while the guide cup with the spring 16c, 17c is guided in a slowly displaceable manner in the actuating lever, or vice versa.
  • cams 18, 19, 20, 21 for the actuating levers 8.9 and coupling levers 10, 11 have basic circles of the same diameter, while the cams 20, 21 assigned to the coupling levers 10, 11 have larger cam elevations than the cams 18 assigned to the actuating levers 8.9 , 19th
  • the valves of a cylinder can be controlled separately, that is to say that depending on the actuation of the coupling devices 16, 17 different inlet start and inlet end times can be driven.
  • Fig. 3a is a schematic representation of a valve drive system with six cams 18,19; 7,7a; 20,21, which cooperate with actuating and coupling levers for the intake and exhaust valves.
  • the coupling lever 10 is assigned to the cam 18, the actuating lever 8 intended for the intake valve 3 to the cam 19, the actuating lever 7 for the exhaust valve 2 to the cam 23, the coupling lever 7a to the cam 24, the actuating lever 9 to the intake valve 4 to the cam 20 and the coupling lever 11 the cam 21.
  • a version with only one actuating lever 9 can be used for the inlet valve 4 without a coupling lever 11.
  • 3b consists of four cams 18, 19, 7, 7 a, which interact with at least one inlet valve 3 and outlet valve 2.
  • the rocker arm pair 15 shown in FIG. 3a is omitted.
  • the actuating lever 8 is connected to only one inlet valve 3 or to two inlet valves 3a, 3b.
  • the actuating levers 7, 8 are designed like a fork for actuating two valves.
  • FIG. 3c corresponds to that of FIG. 1, only the actuating lever 9, that is to say without a coupling lever 11, being able to actuate the inlet valve 4 here.
  • the switching options can e.g. be load, speed, flow and exhaust gas recirculation dependent.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einlaßventil (3,4) und mindestens einem Auslaßventil (2) für jeden Zylinder, mit einer Nockenwelle (5) für die Betätigung aller Ventile über eine drehbar gelagerte Kipphebelanordnung, welche Koppelhebel (10,11) und mindestens einen Betätigungshebel (8,9) für das Einlaßventil (3,4) und Auslaßventil (2) sowie eine Koppelvorrichtung (16,17,22) zur Koppelung von Betätigungs- und Koppelhebel umfaßt, wobei mindestens einem Betätigungshebel (8,9) für das Einlaßventil oder mindestens einem Betätigungshebel (7) für das Auslaßventil oder mindestens einem Betätigungshebel (8,9,7) für das Einlaß- und Auslaßventil ein Koppelhebel (10,11,7a) je Zylinder derart zugeordnet ist, daS jeweils aus Betätigungshebel und Koppelhebel bestehende Kipphebelpaare (14,15,7) eines jeden Zylinders unabhängig voneinander koppelbar sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Aus der EP 0 267 687 B1 ist ein Ventilantriebssystem mit zwei Einlaßventilen und einem Auslaßventil für jeden Zylinder bekannt. Die Kipphebelanordnung für diese Ventile setzt sich aus zwei Betätigungshebeln und einem Koppelhebel zusammen, wobei jeder Betätigungshebel von einem Niedrigdrehzahlnocken und der Koppelhebel von einem Hochdrehzahlnocken antreibbar ist. Beide Betätigungshebel und der Koppelhebel eines jeden Zylinders sind koppelbar und ergeben eine von dem Hochdrehzahlnocken angetriebene Einheit für die Betätigung beider Einlaßventile.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ventilantriebssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung vorzusehen, mit dem sich unter weitgehender Beibehaltung einer kompakten Bauweise und unter Verwendung nur einer einzigen Nockenwelle für eine Zylinderreihe für den Ventilantrieb eines jeden Zylinders die verschiedenen öffnungs- und Schließzeiten flexibler darstellen lassen.
  • Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Ventilantriebssystem erlaubt bei der Anordnung nur einer Nockenwelle im Zylinderkopf eine separate Ansteuerung des jeweils aus Betätigungs- und Koppelhebel bestehenden einlaß- und auslaßseitigen Kipphebelpaares eines jeden Zylinders oder zweier einlaßseitiger Kipphebelpaare oder dieser Kipphebelpaare und des auslaßseitigen Kipphebelpaares und damit eine beliebige Festlegung der Schaltzeitpunkte für das Einlaß- und Auslaßventil oder nur für zwei Einlaßventile oder für diese und das Auslaßventil hinsichtlich der Öffnungs- und Schließzeiten. Es ergeben sich durch die besondere Ausführung für jeden Zylinder somit Schaltmöglichkeiten, durch die nur die Betätigungshebel oder nur die Koppelhebel wirksam werden, oder es ist eine Schaltung möglich, bei der nur der Betätigungshebel für das eine Einlaßventil und der Koppelhebel für das andere Einlaßventil desselben Zylinders oder umgekehrt in Funktion tritt. Außerdem sind variable Steuerzeiten mit dem Auslaßventil in Verbindung mit variablen Steuerzeiten zumindest eines Einlaßventiles erreichbar.
  • Aus der DE 36 13 945 C2 ist noch ein Ventilantriebssystem mit zwei Einlaßventilen je Zylinder bekannt, bei dem für jeden Zylinder zwei getrennte Koppelungen an einer Kipphebelanordnung vorgesehen sind, die aber je nach Koppelung nur eine gemeinsame Steuerung beider Einlaßventile eines Zylinders zulassen.
  • In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung beansprucht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Ventilantriebssystem, bei dem die Nocken nur einer Nockenwelle alle Kipphebel für die Einlaß- und Auslaßventile einer Zylinderreihe betätigen, ergibt sich eine Minimierung des Fertigungs- und Montageaufwandes der mit dem Zylinderkopf verbundenen Steuerungsteile.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Auslaßkipphebel sowie mit Betätigungs- und Koppelhebeln für die Einlaßventile und Koppelvorrichtungen je Zylinder in Draufsicht und
    Fig. 2
    die Brennkraftmaschine im Querschnitt.
    Fig. 3a-c
    schematische Darstellungen verschiedener Kipphebelanordnungen, von denen die Kipphebelanordnung gemäß Fig. 3c derjenigen nach Fig.1 entspricht.
  • Im Zylinderkopf 1 einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine sind zwei Auslaßventile 2 und zwei Einlaßventile 3,4 für jeden Zylinder vorgesehen, die allesamt von einer einzigen im Zylinderkopf 1 gelagerten Nockenwelle 5 über eine Kipphebelanordnung 6 angetrieben werden.
  • Die Kipphebelanordnung 6 umfaßt einen gabelartigen Betätigungs- bzw. Auslaßkipphebel 7 für die beiden Auslaßventile 2 sowie vier Kipphebel für die Betätigung der beiden Einlaßventile 3,4. Von den vier Kipphebeln wirken zwei als Betätigungshebel 8,9 und die weiteren zwei als Koppelhebel 10,11.
  • Auf beiden Seiten des mittig angeordneten Auslaßkipphebels 7 sind jeweils ein Betätigungshebel 8 oder 9 und jeweils ein Koppelhebel 10 oder 11 auf einer gemeinsamen Kipphebelachse 12 drehbar gelagert, von denen die Betätigungshebel 8,9 dem auf einer anderen Kipphebelwelle 13 drehbar gelagerten Auslaßkipphebel 7 unmittelbar benachbart liegen.
  • Betätigungshebel und zugehöriger Koppelhebel bilden eine lösbare Einheit bzw. ein Kipphebelpaar. Beide Kipphebelpaare 14, 15 eines jeden Zylinders sind mit jeweils einer Koppelvorrichtung 16,17 versehen, von denen jede aus einem druckbeaufschlagbaren Arretierbolzen 16a, 17a und einer federbelasteten Führungstasse 16b, 17b besteht. Der Arretierbolzen ist in dem Koppelhebel längsverschiebbar gelagert, während die Führungstasse mit der Feder 16c, 17c in dem Betätigungshebel langsverschiebbar geführt ist, oder umgekehrt.
  • Pro Zylinder sind für jedes Einlaßventil 3,4 zwei unterschiedlich große Nockenerhebungen vorgesehen, das bedeutet, daß bei zwei Einlaßventilen 3,4 vier Nockenwellenerhebungen pro Zylinder vorliegen. Die Nocken 18,19,20,21 für die Betätigungshebel 8,9 und Koppelhebel 10,11 haben Grundkreise gleichen Durchmessers, während die den Koppelhebeln 10,11 zugeordneten Nocken 20,21 größere Nockenerhebungen aufweisen als die den Betätigungshebeln 8,9 zugeordneten Nocken 18,19.
    Durch eine derartige Kipphebelanordnung sind die Ventile eines Zylinders getrennt steuerbar, d.h., daS je nach Ansteuerung der Koppelvorrichtungen 16,17 verschiedene Einlaßbeginn- und Einlaßendezeiten gefahren werden können.
  • In Fig. 3a ist in schematischer Darstellung ein Ventilantriebssystem mit sechs Nocken 18,19;7,7a;20,21 gezeigt, die mit Betätigungs- und Koppelhebeln für die Einlaß- und Auslaßventile zusammenarbeiten.
  • Im einzelnen sind zugeordnet der Koppelhebel 10 dem Nocken 18, der für das Einlaßventil 3 bestimmte Betätigungshebel 8 dem Nocken 19, der Betätigungshebel 7 für das Auslaßventil 2 dem Nocken 23, der Koppelhebel 7a dem Nocken 24, der Betätigungshebel 9 für das Einlaßventil 4 dem Nocken 20 und der Koppelhebel 11 dem Nocken 21.
  • Mit 16, 17 und 22 sind die Koppelvorrichtungen der einzelnen Kipphebelpaare 14,15 und 22 bezeichnet.
  • Gegebenenfalls ist eine Ausführung mit nur einem Betätigungshebel 9 für das Einlaßventil 4 ohne Koppelhebel 11 einsetzbar.
  • Das Ventilantriebssystem in Fig. 3b besteht aus vier Nocken 18,19;7,7a, die mit mindestens einem Einlaßventil 3 und Auslaßventil 2 zusammenwirken.
  • Bei dieser Ausführung entfällt das in Fig. 3a gezeigte Kipphebelpaar 15. Hier ist der Betätigungshebel 8 mit nur einem Einlaßventil 3 oder mit zwei Einlaßventilen 3a, 3b verbunden. Das gleiche gilt für das Kipphebelpaar 22, dessen Betätigungshebel entweder nur mit einem Auslaßventil 2 oder mit zwei Auslaßventilen 2a, 2b in Wirkverbindung steht. Die Betätigungshebel 7,8 sind für die Betätigung jeweils zweier Ventile gabelartig ausgebildet.
  • Das in Fig. 3c dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht demjenigen nach Fig. 1, wobei hier für die Betätigung des Einlaßventiles 4 nur der Betätigungshebel 9 also ohne Koppelhebel 11, vorgesehen sein kann.
  • Die in den Fig. 3 a-c gezeigten Ausführungsbeispiele lassen folgende Schaltmöglichkeiten für jeden Zylinder zu:
    • a) Es sind nur die Betätigungshebel für mindestens ein Auslaßventil und mindestens ein Einlaßventil wirksam
    • b) Es sind nur die Koppelhebel für mindestens ein Auslaßventil und mindestens ein Einlaßventil wirksam
    • c) Es ist nur ein Betätigungs- und nur ein Koppelhebel der Kipphebelpaare für die Einlaßventile und entweder der Betätigungshebel oder der Koppelhebel für mindestens ein Auslaßventil wirksam.
  • Die Schaltmöglichkeiten können z.B. last-, drehzahl-, strömungs- und abgasrückführabhängig sein.

Claims (5)

  1. Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit mindestens einem Einlaßventil und mindestens einem Auslaßventil für jeden Zylinder, mit einer Nocken aufweisenden Nockenwelle für die Betätigung dieser Ventile über eine auf einer Kipphebelachse drehbar gelagerten Kipphebelanordnung` welche Koppelhebel und mindestens einen Betätigungshebel für das Einlaß- und Auslaßventil sowie eine Koppelvorrichtung zur Koppelung von Betätigungs- und Koppelhebel umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens einem Betätigungshebel (8,9) für das Einlaßventil (3;4) oder mindestens einem Betätigungshebel (7) für das Auslaßventil (2) oder mindestens einem Betätigungshebel (8;9;7) für das Einlaß- und Auslaßventil (3;4;2) ein Koppelhebel (10;11;7a) je Zylinder derart zugeordnet ist, daß jeweils aus Betätigungshebel und Koppelhebel bestehende Kipphebelpaare (14,15,7') eines jeden Zylinders (1) unabhängig voneinander koppelbar sind.
  2. Ventilantriebssystem nach Anspruch 1, mit zwei Einlaßventilen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß nur der Betätigungshebel (7) für die Betätigung mindestens eines Auslaßventiles (2) oder dieser Betätigungshebel (7) und der zugeordnete Koppelhebel (7a) zwischen jeweils aus Betätigungs- und Koppelhebel bestehenden Kipphebelpaaren (14,15) für die Einlaßventile (3,4) eines jeden Zylinders angeordnet sind.
  3. Ventilantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Betätigungshebel (8;9) jedes für die Einlaßventile bestimmten Kipphebelpaares (14,15) unmittelbar neben dem Betätigungshebel (7) für das Auslaßventil (2) oder dem aus diesem Betätigungshebel (7) und Koppelhebel (7a) bestehenden Kipphebelpaar (7') liegt.
  4. Ventilantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kipphebelpaare (14,15,7') eines Zylinders getrennt ansteuerbare Koppelvorrichtungen (16,17,22) aufweisen, von denen ein druckbeaufschlagbarer Arretierbolzen (16a,17a,22a) im Betätigungskoppelhebel (10,11,7a) und eine den Arretierbolzen federbelastende Führungstasse (16b,17b,22b) im Betätigungshebel (8,9,7) längsverschiebbar geführt ist, oder umgekehrt.
  5. Ventilantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens zwei von den mit den Betätigungs- und Koppelhebeln zusammenarbeitenden Nocken eines jeden Zylinders unterschiedliche Nockenprofile aufweisen.
EP92710025A 1992-06-27 1992-08-20 Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0576768B1 (de)

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DE4221134 1992-06-27

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EP0576768A1 true EP0576768A1 (de) 1994-01-05
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EP (1) EP0576768B1 (de)
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DE (2) DE4221134C1 (de)
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