DE2037705A1

DE2037705A1 - Ventilsteuersystem fur Fahrzeugver brennungsmotoren

Info

Publication number: DE2037705A1
Application number: DE19702037705
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yokosuka City Hayashi Yoshimasa Sugihara Kunihiko Yokohama City Nakajima, (Japan)
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1971-02-04
Also published as: SE376459B; DE2037705B2; FR2053303A1; FR2053303B1; GB1291528A; DE2037705C3

Description

PATENTANWÄLTE	MÜNCHEN 2 TAL 33 TEL. 0811/226894 295051 CABLES: THOPATENT TELEX: FOLGT
Dipi.chem. Dr.D.Thomsen oipung. H.Tiedtke Dipi.-chem. G. Bühling 20377 05	FRANKFURT (MAIN) 50 FUCHSHOHL 71 TEL· 0911/514366
Dipi.-ing. W.Weinkauff

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8000 München 2 29. Juli 1970 T 3768 / case PG23-6953

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City / «Japan

Ventilsteuersystem für Fahrzeugverbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Steuerung des zeitlichen Einsatzes von Ventilen für einen Fahrzeug-Verbrennungsmotor und insbesondere auf ein Ventilsteuersystem, das in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors arbeitet..

_t Die öffnungs- und Schließbewegung von Einlaß- und'

I ν

Auslaßventilen eines Zylinders eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors wird gewöhnlich derart gesteuert, daß sie e,ine optimale Leistungsaus-

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beute des Motors während des Fahrens des Motorfahrzeuges ergibt. Wenn das Motorfahrzeug, wie beim Stadt-Fahrbetrieb, jedoch mit relativ geringen Geschwindigkeiten gefahren wird, ist die Leistungsqualität des Motors mehr oder weniger herabgesetzt, wodurch eine erhöhte Menge unverbrannter oder teilweise verbrannter Abgase ausgestoßen wird, die schädliche Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxyde enthalten, die eine ernste Verschmutzung atmosphärischer Luft in Stadtbereichen hervorrufen. Nach einer der zahlreichen zur Lösung eines derartigen Luftverschmutzungsproblems vorgeschlagenen Möglichkeiten wird in der Praxis das Auslaßventil zu einem verzögerten Zeitpunkt geöffnet, so daß die gezündeten Gase für eine verlängerte Zeitdauer bei hoher Temperatur und hohem Druck in dem Motorzylinder verbleiben, wodurch die Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxyde voll verbrannt werden. Obwohl es zu einer Verringerung der unverbrannten, giftigen Bestandteile der Abgase, insbesondere bei niedriger Drehzahl und /ode:

leichtem Belastungszustand des Motorfahrzeuges, führt, ist das öffnen des Auslaßventils in einem verzögerten Zeitpunkt von einer Leistungs abnähme 'des Motors bei hoher Drehzahl Und /oder Schwerlastzustand begleitet. Diese Schwierigkeit bleibt soweit bestehen, wie der Ventileinsatz ohne Berücksichtigung der Bedingungen, unter denen der Motor arbeitet, gesteuert oder verzögert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor mit Motorzylindern, die jeweils Einlaß- und Auslaßventile aufweisen, ein Ventilsteuersystem zu schaffen, das eine zusammen mit der Kurbelwelle des Motors drehbare

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Nockenwelle besitzt, die über ein Nockenwellen-Traglager axial beweglich ist, dag an dem Schwinghebelgehäuse jedes Motorzylinders befestigt ist; die Nockenwelle besitzt erste und zweite Nockenerhebungen, die' gegenüber dem Schwingarm des Auslaßventils angeordnet sind; die zweite Nockenerhebung ist in ihren Abmessungen größer als die erste Nockenerhebung; ein Zylinderteil ist mit dem Schwinghebelgehäuse verbunden und gegenüber dem Führungsende der Nockenwelle angeordnet; das Zyiinderteil ist mit einem Anschlag versehen, der für Arbeitsberührung mit dem Führungsende der Nockenwelle angeordnet ist; ein Kolben ist auf_fder Nockenwelle an einem Abschnitt nahe dem Führungsende fest angeordnet und sitzt Xn dem Zylinderteil, um dazwischen eine Kammer festzulegen; zwischen dem Traglager und dem Kolben sitzt eine Druckfeder, um den Kolben und die Nockenwelle zum Anschlag zu drücken; ein hydraulischer Fluid-Versorgungs— kanal steht an einem Ende mit einem hydraulischen Druckmedium und am anderen Ende mit der Kammer in Verbindung; mit der Kammer steht ein hydraulischer Fluid-Ablaßkanal in Verbindung; eine Ventileinrichtung dient zum selektiven Öffnen und Schließen des hydraulischen Fluid-Ablaßkanals, und eine Steuereinrichtung dient zum Steuern der Ventileinrichtung, um den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal normal zu öffnen und den Ablaßkanal zu schließen, wenn der Motor mit einer Drehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert betrieben wird und der Unterdruck in dem Einlaß-Ansaugrohr des Motors höher als ein vorbestimmter Wert ist; die erste Nockenerhebung liegt an dem Schwingarm durch Wirkung der Druckfeder normalerweise an, wenn die Ventileinrichtung sich in einer Stellung

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befindet, in der der hydraulische Fluid-Ablaßkanal geöffnet ist, und die zweite Nockenerhebung wird gegen den Schwingarm gedrückt, wenn die Ventileinrichtung in eine Stellung bewegt wird, in der sie den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal schließt und so den Kolben und die Nockenwelle in axialer Richtung von dem Anschlag weg gegen die Wirkung der Druckfeder bewegt. Die Steuereinrichtung umfaßt eine Solenoid-Ventilvorrichtung, die einen mit der Ventileinrichtung starr verbundenen beweglichen Kern und eine mit einer elektrischen Leistungsquelle betriebsmäßig verbundene Solenoid-Spule aufweist, einen zwischen der Solenoidspule und der elektrischen Leistungsquelle siizenden ersten Schalter, der auf die.
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors anspricht und geschlossen ist, wenn diese niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, einen mit dem ersten Schalter in Serie geschalteten zweiten Schalter, der auf de Unterdruck in dem Einlaß—Ansaugrohr des Motors anspricht und geschlossen ist, wenn der Unterdruck am Einlaß-Anaugrohr höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn gewünscht, kann die Nockenwelle einen anderen Satz erster und zweiter Nockenerhebungen besitzen, die'gegenüber dem Schwingarm des Einlaßventils angeordnet sind und von denen die letztere in ihren Abmessungen größer als die erstere ist; die dem Einlaßventil zugeordnete
erste Nockenerhebung liegt normalerweise, an dem Schwingarm des Einlaßventils durch Wirkung der Druckfeder an, wenn die Ventileinrichtung sich in einer Stellung befindet, in der sie den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal öffnet, und die zweite dem Einlaßventil zugeordnete Nockenerhebung wird gegen den Schwingarm des Einlaßventils bewegt, wenn die Ventileinrichtung in eine Stellung bewegt wird, in der sie deru b^raiais,chen Fluid-Ablaßkanal schließt

und.so den Kolben und die Nockenwelle gegen die Wirkung der Druckfeder von dem Anschlag weg bewegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungs-

form des erfindungsgemäßen Ventilstreuersystems,

Fig. 2 zeigt eine nach H-II der Fig. 1 genommene

Ansicht eines wesentlichen Teils des erfindungs· ι gemäßen Ventilsteuersyjgtems,

Fig..3 zeigt ein Schema eines vorzugsweise gewählten Beispiels einer Steuereinrichtung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Ventilsteuersystem»

Fig.Ή zeigt eine graphische Darstellung eines Beispiels des Bereichs, in welchem das erf_findungsgemäße System arbeitet,

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das den Ablaßventil-Zeitplan des erfindungsgemäßen Systems darstellt,

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen dem Ventilhub und dem Kurbelwel-

lenumdrehungswinkel bei einem das erfindungs-009886/T645

gemäßen Ventilsteuersystem aufweisenden Motor,

Fig, ? zeigt eine perspektivische Sicht wesentlicher Teile einer abgeänderten Form des erfindungsgemäßen Ventilsteuersystems,

Fig« 8 ist ein Diagramm, das den Einlaßventil-Zeitplan des Syst.ems nach Fig. .7 veranschaulicht,

Fig. 9 zeigt den gleichen Zusammenhang wie Fig. 6 jedoch bei dem System nach Fig. 7 und

Fig. 10 'zeigt Diagramme, die die Abhängigkeit zwischen Motordrehzahl, dem Unterdruck am Einlaß-Ansaugrohr und der innerhalb des Betriebsbereichs des erfindungsgemäßen Ventilsteuersystems liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen.

Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventilsteuersystem wird bei einem Motorzylinder verwendet, der ein Schwinghebelgehäuse 10 aufweist. In dem Schwinghebelgehäuse 10 ist ein Ablaßventil 12 vorgesehen, das mit einem Schwingarm 14 über einen Ventilfederteller 16 betriebsmäßig verbunden ist. Das Ablaßventil 12 ist axial verschiebbar, um eine (nicht dargestellte) Ablaßöffnung zu öffnen und zu schließen und Abgase ab zulassen, und wird normalerweise auf seinem Sitz durch Wirkung der

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Druckfeder 18 gehalten. Der Schwingarm wird durch exnen Zapfen 20 schwenkbar getragen, wie sich aus Fig. 2 klar ergibt.

Eine Nockenwelle 22 ist auf dem Zylinder über ein Nockenwellenzahnrad oder-Kettenzahnrad 24 angeordnet, mit dem die Nockenwelle 22 kerbverzahnt ist. Das Kettenzahnrad 24 wird von der (nicht dargestellten)· Kurbelwelle angetrieben, so daß die Nockenwelle 22 zusammen mit der Kurbelwelle drehbar.ist. Da die Nockenwelle 22 mit dem KettenSahnrad 24 kerbverzahnt ist,ist dieses

innerhalb des Schwinghebelgehäuses 10 axial bewegbar. Hit der Bezugsziffer 26 ist ein Einstellungsorgan bezeichnet, mit dem das Kettenzahnrad 24 in geeigneter Weise eingestellt wird. Die Nockenwelle 22 wird durch ein Nockenwellen-Traglager 28 drehbar und axial bewegbar getragen, das gegenüber dem Zylinder festliegt. In dem Traglager 20 kann ein Schmiermittelkanal 28a gebildet sein, um die Drehung und-axiale Bewegung der Nockenwelle 22 zu glätten.

Auf der Nockenwelle 22 sind eine erste Nockenerhebung 30 und eine zweite -Nockenerhebung 32 gebildet und.·gegenüber dem Schwingarm IU des Ablaßventils 12 angeordnet. Zwischen dem Führungsende der Nockenwelle 22 und der Endwand des Schwinghebelgehäuses 10 ist ein Zylinderglied 34 angeordnet, das an dem Schwinghebelgehäuse befestigt ist. Das Zylinderglied 34 ist gegenüber dem Führungs· ende der Nockenwelle 22 angeordnet und besitzt an seiner Innenwandoberfläche einenAnschlag 36 zur Begrenzung der Axialbewegung der Nockenwelle 22. Durch einen Bolzen 40 ist ein Kolben 38 auf der Nockenwelle 22 an einem Abschnitt nahe deren Führungsende befestigt.

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Der Kolben 38 sitzt in dem Zylinderglied 34, so daß eine Kammer 42 dazwischen gebildet wird. Eine Druckfeder 44 sitzt zwischen Traglager 28 und dem Kolben 38 über ein Axiallager 45, das an dem Kolben 38, wie dargestellt, angeordnet ist.

Die Kammer 42 steht mit einer Seite mit einem hydraulischen Fluid-Zuflußkanal 46 und mit der anderen Seite mit einem hydraulischen Fluidablaßkanal 48 in Verbindung. Der hydraulische Fluid-Zuflußkanal 46 steht seinerseits über eine öffnung 50 mit einem hydraulischen Fluid-Tunnel 52 in Verbindung, und der hydraulische Fluid-Ablaßkanal 48 steht seinerseits mit einer Ablaufkammer , 54 in Verbindung. Der Tunnel 52 steht mit einer (nicht dargestellten) Quelle eines hydraulischen Druckmediums in Verbindung.

Die erste Nockenerhebung 30, die bei hoher Drehzahl und /oder bei Schwerlastbetrieb des Motorfahrzeugs eingesetzt werden soll, ist in ihren Abmessungen kleiner als die zweite Nockenerhebung, 32, die bei niedriger Geschwindigkeit und /oder Leichtlastfahrt zum Einsatz kommt. Die erste Nockenerhebung 30 ist auf der Nockenwelle 22 derart angeordnet, daß sie normalerweise an dem Schwingarm 14 anliegt, wenn der Kolben 3 8 und demgemäß die Nockenwelle 22 gegen den Anschlag 36 in dem Zylinderglied 34 durch Wirkung _o der Feder 44 bei Abwesenheit eines hydraulischen Drucks in der

to Kammer 42 gedrückt wird. Die zweite Nockenerhebung 32 ist andereroo

co seits derart angeordnet, daß sie normalerweise außer Fluchtung.mit co

^ dem Schwingarm 14 gehalten wird, wenn die erste Nockenerhebung 30 ^ daran anliegt,und in Anlage an den Schwingarm 14 gebracht wird, wenn ein hydraulischer Druck in der Kammer 42 anfällt,so daß der Kolben und demgemäß die Nockenwelle 22 gegen die Wirkung.der Feder 44 von dem

Anschlag 36 wegbewegt wird.

Der in-die Kammer 44 einzuführende und aus dieser abzuleitende hydraulische Druck wird durch einen Plunger~^oder Ventilorgan gesteuert, das '. dem hydraulischen Fluid-Ablaßkanal 48 zugeordnet ist. Das Ventilorgan 56 wird seinerseits durch ein Solenoidventil gesteuert, das allgemein mit der Bezugsziffer 53 bezeichnet ist. Mit der Bezugsziffer 6o ist ein Ablaufkanal bezeichnet, der die Hindurchführung eines Fluid-Drucks ermöglichen soll, wenn das Ventilorgan 56 geschlossen ist.

Das Solenoidventil 58 besteht im wesentlichen aus einem beweglichen Kern 62, der mit dem Plunger-oder Ventilorgan 56 in einer Einheit gebildet ist, einer Feder 64, die den beweglichen Kern 66 herausdrückt, so daß das "Plunger-oder Ventilorgan 56 in einer Stellung gehalten wird, in der es den Ablaßkanal ;""-■, 48 schließt, und einer Solenoidspule 66, die den beweglichen Kern 62 bei ihrer Energierung in seine, zurückgezogene Stellung bewegt, so daß das Plunger-oder Ventilorgan 56 zum Öffnen des Ablaßkanals 48 bewegt wird. - '

Die Solenoidspule 66 wird in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebszuständen des Motorfahrzeuges energiert, so daß sich das Ventilorgan 56 nur in einer Stellung zum öffnen des Abläßkanals 48 befindet, wenn das Fahrzeug unter vorbestimmten Be*- dihgungen, wie Landfahrt,-. betrieben wird. Es können verschiedene Betriebsvariablen des Motorfahrzeuges verwendet werden,Turn die

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Betriebszustände darzustellen, die die Bewegung des Ventilorgans diktieren.Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltungsanordnung,· die vorzugsweise für die Steuerung des Solenoidventils 58 verwendet werden kann.

Die Solenoidspule 6 6 ist über eine Leitung 6 6a mit einem ersten Schalter 68 verbunden, der auf Änderungen des Unterdrucks im. Einlaß-Ansaugrohr (nicht dargestellt) des Motors anspricht (Fig. 3). Der Schalter 68.wird durch eine Hembranvorrichtung betrieben, die eine Membran 72 aufweist, mit der_der Schalter 68 starr verbunden ist. Eine Druckfeder 74 sitzt auf der Rückseite der Membran 72, die demzufolge in einer Stellung vorgespannt wird, in der der Schalter 68 offengehalten ist. Die Membran 72 wird einem Unterdruck in dem Einlaß-Ansaugrohr des Motors ausgesetzt, und die Druckfeder 70 ist derart gewählt, daß sie die Kraft durch den Unterdruck im Einlaß-Ansaugrohr überwindet, der niedriger als. ein vorbestimmter Pegel,z.B.. beispielsweise -100mm Hg ist. Wenn der Unterdruck einen derartigen vorbestimmten Pegel, beispielsweise beim Verzögern des Motorfahrzeuges, überschreitet, überwindet die Feder 71 die Kraft des Unterdrucks am Einlaß-Ansaugrohr, so daß die Membran 72 in eine Stellung bewegt wird, in der der Schalter 68 geschlossen ist. . ,

Statt der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kann der Schalter 68 vorzugsweise durch eine Unterdruckgesteuerte-Ver- · 8chiebungsvorrichtung des Zündverteilers gesteuert werden.

Der Schalter_Q68 _Qist betriebsmäßig mit einem zweiten QISKJINAL INSPECTED

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Schalter 76 über eine Leitung 78 verbunden. Der Schalter 76 kann ein Relaisschalter sein, der normalerweise offen ist und durch Ener- gierung mit einer Spannung, die niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist, geschlossen wird.Mehr im einzelnen, der Schalter 76 ist betriebsmäßig mit einem Zündverteiler 78 über eine Leitung verbunden, um die darin erzeugten Primärimpulse festzustellen. Es wird eine der Anzahl der Primärimpulse proportionale Spannung erzeugt, die dann mit einer geeigneten Bezugsspannung verglichen wird, die einer vorbestimmten Motordrehzahl entspricht - beispielsweise 3 200Upm -, worauf der Schalter 76 geschlossen wird. Vorzugsweise kann der Schalter 76 anders gesteuert werden, sofern er nur dann geschlossen wird, wenn der Motor mit einer Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Wert betrieben wird. Beispielsweise kann der Schalter 76 durch einen oder mehrere Fluid-Bwpekdruckregler einer Kraftübertragungsanlage oder eine Tachometer-Vorrichtung, soweit verfügbar, gesteuert werden. Der Schalter 76 kann auch in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit betätigt werden, die durch eine elektromagnetische Aufnahmeeinrichtung festgestellt wird, die derart angeordnet ist, daß sie von w der Umdrehung eines, auf der Kurbelwelle angordneten Räderwerks abhängt. ·

Die ersten und zweiten Schalter 68 bzw. 76 sind jeweils in Serie mit einer elektrischen Leistungsquelle 82 geschaltet j die Leistungsquelle 82 kann vorzugsweise eine Batteriereihe sein. ' .

Wenn das Motorfahrzeug auf einer Landstraße oder 0098 86/1 6A5

Schnellstraße betrieben wird und die Motordrehzahl höher als ein vorbe.stimmter Wert (z.B. 3 200Upm) ist und der Unterdruck am EinAnsaugrohr niedriger als ein vorbestimmter Wert (z.B. - 100mm Hg)-i3t, dann sind die Schalter 6 8 und 76 offengehalten und halten die Solenoidspule des Solenoidventils 58 unerregt. Das Plunger-oder Ventilelement 56 wird demzufolge durch Wirkung der Feder 64 vorgeschoben gehalten und schließt den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal 48. Dies führ.t zu einem Anwachsen des Fluid-Drueks in der Kammer 42, so daß der Kolben 38 und demzufolge die Nockenwelle 2 2 gegen die Wirkung der Feder 44 von dem Anschlag 36 wegbewegt werden, bis 'die Nockenerhebung 32 in Ausrichtung mit dem Schwingarm 14 gebracht ist. Die Öffnung- und Schließbewegungen des Ablaßventils 12 werden so durch Drehung der größeren Nockenerhebung 32 geregelt, wenn das Motorfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird.

Wenn, das Motorfahrzeug verzögert wird oder sich mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, wie beim Fahren auf städtischen Straßen bewegt, nimmt die Motordrehzahl ab und der Unterdruck am Einlaß-Ansaugrohr zu, so daß die Schalter 6 8 und 76 gleichzeitig oder nacheinander (differentiel) geschlossen werden. Wenn beide Schalter 68 und 76 gleichzeitig geschlossen gehalten sind, ist die Solenoidspule 66 des Solenoidventils 58 erregt und bewegt das Plunger-Vehtilorgan 56 gegen die Wirkung der Feder 64 in seine zurückgezogene Stellung, wodurch'es den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal 48 öffnet. Der innerhalb der Kammer 42 eingeschlossene Fluid-Druck kann nun über den Ablaßkanal 42 in die Ablaufkammer 54 gelangen. Der Kolben 38 und demgemäß die Nockenwelle 22 werden so gegen den Anschlag 36 durch Wirkung der Feder 44 bewegt,

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bis die erste Nockenerhebung 30 in Ausrichtung mit dem Schwingarm IM· gebracht ist. Die öffnungs- und Schließbewegungen des Ablaßventils 12 werden nun durch Drehung der ersten Nockenerhebung 30 diktiert. ' ·

Fig. h veranschaulicht ein Beispiel des Bereiches, in dem die beiden zusammenarbeitenden Schalter 68 und 76 zusammen geschlossen sein sollen, wobei angenommen wird, daß der erste Schalter 68 geschlossen ist, wenn der Unterdruck am Einlaß-An- ^ saugrohr z.B. höher als -100mm Hg ist, und der zweite Schalter geschlossen ist, wenn die'Motordrehzahl niedriger als beispielsweise 3 200Upm ist.

Die erste Nockenerhebung 30, die zur Regulierung des Ventileinsatzes während des Hochgeschwxndxgkeits- und /oder Schwerlastbetriebs des Motorfahrzeuges dient, ist so geformt, daß das Ablaßventil 12 vorzugsweise bei etwa 50° vor dem unteren Totpunkt (BDC) der Kolbenbewegung des Mot or Zylinders geöffnet wird und etwa£> - vorzugsweise etwa 10° - nach dem oberen Totpunkt (TDC) geschlos- ™ .' sen wird, wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich. Die zweite Nockenerhebung 32, die zur Regulierung der Bewegungen des Ablaßventils 12 bei- niedriger Geschwindigkeit und /oder Leichtlastbetrxeb des Motorfahrzeugs verwendet wird, ist derart geformt, daöwie in Fig.5 und 6 dargestellt, das Ablaßventil 12 bei vorzugsweise 50° vor dem unteren Totpunkt geöffnet wird und im oberen Totpunkt im wesentlichen geschlossen wird.Wie sich aus Fig.6 ergibt,ist der Ventilhub kleiner,wenn die zweite Nockenerhebung 32 betrieben wird,als beim Be

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weise etwa 10° - vor dem oberen Totpunkt geöffnet wird und vorzugsweise bei 50° nach dem unteren Totpunkt geschlossen wird. Die zweite Nockenerhebung 96, die bei niedriger Geschwindigkeit und /oder Leichtlastfahren ι des Motorfahrzeuges betrieben wird, ist so geformt, daß das Einlaßventil 8 6 im wesentlichen im oberen Totpunkt geöffnet und etwas vor dem Punkt geschlossen wird, bei dem das Einlaßventil geschlossen wird, wenn die Nockenerhebung 96 betrieben wird. Dies' ergibt sich aus Fig. 8. Die Fig. 9 veranschaulicht, daß der Ventilhub beim Betrieb der Nockenerhebung 9U meßbar . größer als beim Betrieb der Nockenerhebung 96 ist.

Fig. 10 zeigt, wie die Motordrehzahlen und der Unterdruck am Einlaß-Ansaugrohr - beide Größen werden als vorteilhafte Variablen zur Darstellung der Fahrbedingungen des Motorfahrzeugs bei dem erfindungsgemäßen System verwendet - sich mit den Fahrgeschwindigkeiten des Motorfahrzeuges ausgeprägt ändern, woraus sich ergibt, daß der Arbeitsbereich des Ventilsteuersystems so ausgelegt werden kann, daß die gewünschte Steuerung des Ventileinsatzes in Obereinstimmung mit den Fahrzuständen des Motorfahrzeuges erreicht wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Ablaßventil oder sowohl das Ablaß- als auch das Einlaßventil für eine zufriedenstellende Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches in dem Motorzylinder in zeitlichem Einsatz gesteuert werden kann, ohne daß ein bedeutender Leistungsverlust durch die sich ändernden Fahrzustände des Motorfahrzeuges bewirkt wird.

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Zur Erreichung der zufriedenstellenden Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonoxyde in dem Kraftstoff-Luftgemisch ist es weiterhin wichtig, daß eine ausreichende-Menge an Sauerstoff in den zu dem Motorzylinder geführten Kraftstoffgasen enthalten ist. Dazu wird ein mit einem relativ mageren Kraftstoff-Luftgemisch betreibbarer Motor vorgeschlagen und verwendet; wenn ein Motor dieser Art verwendet wird, ist es nötig, das Kraftstoff-Luftgemisch in geeigneter Weise zu jedem der Motorzylinder zu verteilen, um die Mischung durch die gesamte •Verbrennungskammer gleichmäßig auszubreiten und einen turbulenten Strom des Kraftstoff-Luftgemischs in der Verbrennungskammer aufzubauen. Dies wird durch Drosslung der Eingangsöffnung des MotorZylinders durch das Einlaßventil erreicht, um damit die hindurchzuführende Mischung "zusammenzudrücken" (squeeze'/. Die in Fig. 7 dargestellte abgeänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilsteuersysten ist vorteilhaft für diesen Zweck, da der Ventilhub bei niedriger Geschwindigkeit und /oder Leichtlast-Fahrt bedeutend begrenzt wird, wenn eine größere Menge von unverbrannnteji Abgasen gewöhnlich entladen wird, ' ' ■ ·

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Claims

Patentansprüche

.y Ventilsteuersystem für Fahrzeug-Verbrennungsiaotoren mit Motorzylindern, die jeweils Einlaß-und Auslaßventile aufweisen, ge Kennzeichnet durch eine zusammen mit der Kurbelwelle des Motors drehbare Nockenwelle (22), die über ein mit dem Motorzylinder fest verbundenes Traglager (28) axial verschiebbar ist und eine erste und zweite Nockenerhebung (30,32) aufweist, die gegenüber dem Schwingarm' CL4) des Auslaßventils (12) angeordnet sind und von denen die zweite Nockenerhebung (32) gegenüber der ersten Nockenerhebung (30) in ihren Abmessungen größer ist, wobei ein Zylinderglied gegenüber dem Motorzylinder festgelegt ist und gegenbsr dem Führungsende der Nockenwelle angeordnet ist und mit einem An3±3ag (36) versehen ist,der zur Arbeitsberührung mit dem Führungsende der Nockenwelle angeordnet ist,wobei ferner ein Kolben (38) fest auf der Nockenwelle in einem Abschnitt nahe deren Führungsende montiert ist und in dem Zylinderglied sitzt, um dazwischen eine Kammer (42) zu bilden, wobei weiterhin eine Feder (U¹O zwischen das Traglager und den Kolben gesetzt ist, um den Kolben und die Nockenwelle zu dem Anschlag zu drücken, wobei ferner ein hydraulischer Fluid-

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Zufuhrkanal (46) an einem Ende mit einer Quelle eines unter Druck stehenden hydraulischen Mediums und mit dem anderen Ende mit der Kammer verbunden ist, wobei ferner ein hydraulischer Fluid-Ablaßkanal (28) mit der Kammer in Verbindung steht, wobei eine Ventileinrichtung zum selektiven öffnen und Schließen, des.hydraulischen Fluid-Ablaßkanals vorgesehen ist, und durch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ventileinrichtung, um den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal normal geschlossen zu halten und den Ablaßkanal . zu öffnen, wenn der Motor mit einer Drehzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert betrieben wird und der Unterdruck am Einlaß-Ansaugrohi des Motors höher als ein vorbestimmter Wert ist, wobei die zweite Nockenerhebung in Anlage an dem Schwingarm gehalten wird, wenn sich die Ventileinrichtung in einer Stellung zum Schließen des hydraulischen Fluid-Ablaßkanals befindet, um den'Kolben und die Nockenwelle gegen die Druckfeder von dem Anschlag axial wegzubewegen, und die erste Nockenerhebung in Anlage an den Schwingarm bewegt wird, ;."""; wenn die Ventileinrichtung in eine Stellung zum öffnen des hydraulischen Fluid-Ablaßkanals" · bewegt wird, um den Kolben und die . Nockenwelle durch die Wirkung der Druckfeder axial· gegen den Anschlag zu bewegen. · '

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (22) einen weiteren Satz einer er.sten(94) und zweiten (96) Nockenerhebung besitzt, die gegenüber dem Schwingarm (88) des Einlaßventils (86) angeordnet sind und von denen letztere in ihren Abmessungen größer als die erstere ist, daß ferner

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die . dem Einlaßventil zugeordnete zweite Npckenerhabung an dem Schwingarm des Einlaßventils anliegt, wenn die Ventileinrichtung sich in einer Stellung befindet, in der der hydraulische Fluid-■Abläßkanal (48) geschlossen.ist, um den Kolben (38) und die Nockenwelle gegen die Druckfeder (44) axial von dem Anschlag (36) wegzubewegen» und daß die erste . . dem Einlaßventil zugeordnete Nocken-. erhebung zum Anliegen an dem Schwingarm des Einlaßventils bewegt wird, wenn die Ventileinrichtung in eine Stellung bewegt wird, in der sie den hydraulischen Fluid-Ablaßkanal öffnet, um den Kolben und die Nockenwelle durch Wirkung der Druckfeder axial ..gegen den Anschlag zu bewegen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Solefioidventil (58) mit einem mit der Ventileinrichtung starr verbundenen beweglichen Kern (62) besitzt, eine mit: einer elektrischen Leistungsquelle betriebsmäßig verbundene Solenoidspule (66) und eine Feder (64), die den beweglichen Kern in eine Stellung bewegt, in der die Ventileinrichtung . vorgeschoben ist» um den Ablaßkanal (48)zu schließen, daß ferner ein erster Schalter (76) zwischen die Solenoidspule und die* elektri sehe Leistungsquelle geschaltet ist und auf die Umdrehungs ge schwin-» digkeit des Motors anspricht, daß weiterhin dieser erste Schalter geschlossen ist, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit kleiner als eir vorhestimmter Wert ist, daß ferner ein in Serie mit dem ersten Schalter geschalteter zweiter Schalter (68) auf den Unterdruck in dem Einlaß-Ansaugrohr des Motors ansprichtund daß schließlich diese . geschlossen ist» wenn der Unterdruck am Einlaß-Ansaugrohr . '

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höher als ein vorbestimmter Wert ist.

1. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die - dem Auslaßventil (12)zugeordnete erste Nockenerhebung (30) derart geformt ist, daß sie das Auslaßventil vor dem unteren Totpunkt der Kolbenbewegung in dem Motorzylinder öffnet und dieses unmittelbar nach dem oberen Totpunkt des Kolbens in dem Motorzylinder schließt, und daß die dem Auslaßventil Abgeordnete zweite Nockenerhebung (32) derart geformt ist, daß sie Mk das Auslaßventil nach dem unteren Totpunkt des Kolbens in dem Motorzylinder'öffnet und es im wesentlichen im oberen Totpunkt des Kolbens schließt.

5. System nach einem der Ansprüche 2 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einläßventil (8b)zugeordnete erste Nockenerhebung (94) derart geformt ist, daß sie das Einlaßventil unmittelbar vor dem oberen Totpunkt des Kolbens in dem Motorzylinde: öffnet und es nach dem unteren Totpunkt des Kolbens in dem Motorzylinder schließt, und daß die dem Einlaßventil zugeordnete zweite Nockenerhebung (96) derart geformt ist, daß sie das Einlaßventil im wesentlichen im.oberen Totpunkt des Kolbens in dem Motorzylinder öffnet und dieses nach dem unteren Totpunkt des Kolbens m dem Motorzylinder wesentlich später als zu dem Zeitpunkt schließt, bei dem das Einlaßventil durch die ■ dem Einlaßventil zugeordnete erst Nockenerhebung geschlossen wird.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis b, dadurch

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gekennzeichnet, daß die erste Nockenerhebung (3OJ derart geformt ist, daß sie das Auslaßventil (12) etwa 50° vor dem unteren Totpunkt öffnet und es, etwa 10° nach dem oberen Totpunkt schließt,und daß die zweite Nockenerhebung (32) derart geformt ist, daß sie das Auslaßventil bei etwa 50 nach dem unteren Totpunkt öffnet.

7..System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die* dem Einlaßventil (86Zugeordnete erste Nockenerhebung (94) derart geformt ist, daß sie das Einlaßventil bei etwa 10° vor dem oberen Totpunkt öffnet und es bei etwa 50° nach dem unteren Totpunkt schließt, und daß die . dem Einlaßventil zugeordnete zweite Nockenerhebung (96) derart geformt ist, daß sie das Einlaßventil in einen merkbar kleineren Winkel als 50 nach dem unteren Totpunkt schließt.

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