Derartige Vorrichtungen dienen dazu, die Steuerung von Ladungswechselven- tilen so zu gestalten, dass es möglich wird, Hubkolbenmotoren ohne die sonst übliche Drosselklappe zu betreiben.

In der DE-A 101 00 173 wird ein vollvariabler mechanischer Ventiltrieb für eine Kolbenbrennkraftmaschine beschrieben, mit einem Antriebsmittel zur Erzeugung einer gegen die Kraft der Schließfeder am Ladungswechselventil wirkenden Hubbewegung und mit einem zwischen dem Antriebsmittel, beispielsweise ein Nocken, und dem Ladungswechselventil angeordneten Zwischenglied, das auf das Ladungswechselventil in Richtung seiner Bewegungsachse einwirkt und dessen Hubweg in Richtung der Bewegungsachse über ein verstellbares Führungselement veränderbar ist.

In der DE-A 100 06 018 wird ein variabler Ventiltrieb zur Laststeuerung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine beschrieben. Der Ventiltrieb wird gebil- det aus einem Nocken, einer Nockenwelle und zumindest einem Einlassventil, mit einem unmittelbaren Ventilbetätigungsglied, dem Abtriebsglied, einem Übertragungsglied und einem Verstellmittel zur Beeinflussung der Hubfunktion des Übertragungsgliedes. Das Übertragungsglied ist trieblich zwischen dem Nocken und dem Abtriebsglied eingebaut und hat eine erste, von dem Nocken beaufschlagte sowie eine zweite, auf das Abtriebsglied einwirkende Angriffs- fläche.

Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von mechanisch variablen Ventile- trieben zur Steuerung bzw. Laststeuerung von Hubkolbenmotoren. Die vorab zitierten Druckstellen sind daher lediglich als beispielhaft anzusehen. Den ge- nannten Systemen ist gemeinsam, dass durch die Drehbewegung des Nockens einer Nockenwelle über die weiteren Getriebeglieder des Ventilgetriebes eine Hubbewegung auf das Ladungswechselventil übertragen wird. Die resultie- rende Erhebungskurve dieser Ladungswechselventile ist durch Verlagerung von mindestens einem der im Kraftfluss befindlichen Getriebeglieder während des Betriebes veränderbar. Dabei werden sowohl der Ventilhub als auch der Ventil- öffnungswinkel verändert. Damit die Verlagerung realisiert werden kann, wird bei den genannten Ventilgetrieben mindestens ein Getriebeglied zwischen dem antreibenden Nocken und dem das Ladungswechselventil betätigenden Ab- triebsglied eingefügt. Dadurch entsteht mindestens ein zusätzlicher Freiheits- grad in der Bewegung, sodass die jeweils gewünschte Verlagerung möglich wird.

Die Kraft-und Momentenübertragung zwischen den Gliedern des Ventiltriebes erfolgt über Kurven-, Schub-und Drehgelenke. Die bewegten Getriebeglieder sind direkt oder indirekt im Gehäuse abgestützt. Die Verstellung der Hubbewe- gung des Ladungswechselventils erfolgt beispielsweise durch die Verlagerung von Gelenken oder Kulissenbahnen im Gehäuse, an denen sich im Kraftfluss befindliche Getriebeglieder abstützen.

Wichtige Kriterien derartiger Ventilgetriebe bestehen darin, dass mit der Verän- derung des Ventilhubes auch der Öffnungswinkel, d. h. die Dauer der Ventilrast verändert wird und dass der Kontakt zwischen Nocken und Zwischenglied ständig erhalten bleibt.

Ein bekanntes Problem, auch für nichtvariable Ventilgetriebe, besteht nun darin, dass beim Starten des Motors eine Kompression in den Zylindern erfolgt, obwohl die Anlassdrehzahl noch nicht erreicht wird. Dadurch ist ein erheblicher Mehrbedarf an Energie zum Starten des Motors erforderlich. Im Stand der Technik sind Mittel bekannt, mit deren Hilfe bis zum Erreichen der Startdrehzahl des Motors die Dekompression in den Zylindern durch Offenhalten der Ladungswechselventile erreicht wird. Nachdem die Startdrehzahl erreicht ist, werden die Ladungswechselventile normal geöffnet und geschlossen und die Zündung ausgelöst, sodass der Motor direkt startet.

In der EP 0 176 001 wird zur Lösung des Problems eine Methode vorgestellt, bei der ein zusätzlicher Hilfskipphebel den Kipphebel während der Startphase so hält, dass das Ladungswechselventil nicht geschlossen wird, wobei der Kontakt zwischen Nocken und Kipphebel verloren geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im gattungsbildenden Teil des ersten Patentanspruches beschriebene Vorrichtung dahingehend weiterzubil- den, dass eine Dekompression der Zylinder des Motors beim Starten möglich wird, ohne zusätzliche aufwändige und teure Komponenten zu verwenden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus-und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Anspruch 9 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Hubkolbenmotors unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung des variablen Ventiltriebs be- steht in der Verringerung des zusätzlichen Aufwandes für die Steuerung und der Verringerung der Anzahl Teile. Darüber hinaus kann vorteilhaft die bereits vorhandene Variabilität des Ventiltriebs dahingehend genutzt werden, die De- kompression zu erreichen.

Die prinzipielle Wirkungsweise von variablen Ventiltriebssystemen, bei denen die Verstellung der Ventilhubscharakteristik durch Verlagerung von einem oder mehrerer im Kraftfluss stehender Getriebeglieder erfolgt, lässt sich in folgender Weise charakterisieren. Der umlaufende Nocken betätigt ein erstes Zwischen- glied. Das Zwischenglied betätigt das Abtriebsglied oder ein oder mehrere wei- tere Zwischenglieder. Das Ladungswechselventil ist unmittelbar mit dem Ab- triebsglied wirkverbunden. Die Übertragung der Bewegung erfolgt dabei min- destens über zwei Kurvengelenke. Mindestens eines der Zwischenglieder kann verlagert werden, sodass eine Verstellung der Ventilerhebungskurve ermöglicht wird. Dabei durchläuft die Ventilerhebung während des Nockenumlaufes einen Steuerbereich, in dem das Ladungswechselventil mit einer entsprechend vorgegebenen Erhebungskurve geöffnet ist, und einen Rastbereich, in dem das Ladungswechselventil geschlossen ist. Das bedeutet, dass im Kraftfluss zwischen dem Kurvengelenk, das zwischen Nocken und dem mit dem Nocken in Kontakt stehenden Zwischenglied angeordnet ist, und dem Kurvengelenk, das zwischen Ladungssteuerventil und Abtriebsglied angeordnet ist, ein weiteres Kurvengelenk angeordnet ist, das einen den Rastbereich bildenden und einen den Steuerbereich bildenden Kurvenabschnitt aufweist. Dabei werden die Bereiche durch entsprechende Bereiche in der Kontaktfläche der Kurvengelenke der Getriebeglieder oder der Gehäusekurven, in denen sich die Getriebeglieder abstützen, dargestellt. Es sind dabei auch Kombinationen möglich, bei denen der Rastbereich durch einen Flächenbereich im Kurvengelenk des Zwischengliedes und der Steuerbereich durch einen Flächenbereich in der Gehäusekurve oder umgekehrt dargestellt sind. In der Regel ist im Ventilgetriebe mindestens eine Feder angeordnet, die den ständigen Kontakt aller Kurvengelenke zwischen den Zwischengliedern und dem Zwischenglied und dem Nocken sicherstellt.

Für die Auslegung derartiger Ventilgetriebe wird beispielsweise die maximale Ventilerhebungskurve vorgegeben und daraus unter anderem die Geometrien des Rast-und Steuerbereichs der Flächen des Kurvengelenks, das den Rast- bereich und den Steuerbereich bildenden Kurvenabschnitt aufweist, sowie die Verstellkurve für das verlagerbare Getriebeglied und ihre Länge, im Folgenden als s Verstettbereich bezeichnet, bestimmt. Der Verstellbereich bestimmt sich als der Bereich zwischen der Position für die größte vorgegebene Ventilerhebung und der Position, bei der kein oder der minimale Ventilhub erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung erfolgt im Wesentlichen dadurch, dass der Verstellbereich des verlagerbaren Getriebegliedes soweit er- weitert wird, dass eine Verlagerung ermöglicht wird, bei der sich das aus- schlaggebende Kurvengelenk nur oder zumindest für vordefinierte Winkelberei- che des umlaufenden Nockens, in denen beim normalen Betrieb des Hubkol- benmotors das Ladungssteuerventil geschlossen ist, in einem Bereich der Kon- taktfläche des Kurvengelenks befindet, bei dem das Ventil geöffnet ist.

Erfindungsgemäß wird hierzu ein weiterer Kurvenbereich, der Dekompressionsbereich, neben dem Steuer-und Rastbereich des Kurven- gelenks am Zwischenglied ausgebildet. Dabei ist der Dekompressionsbereich als Fortsetzung an dem Ende des Rastbereiches, an dem sich nicht der Steuerbereich anschließt, als zusätzliche Rampe angeordnet. Die Verlagerung des verlagerbaren Zwischengliedes erfolgt dann über den Punkt des minimalen Ventilhubes im Verstellbereich soweit hinaus, bis das entsprechende Kurvengelenk, zumindest zeitweise im Dekompressionsbereich in Kontakt steht. In diesem Fall muss ein elastisches Element, im einfachsten Fall eine Feder, den Kontakt zwischen den beteiligten Zwischengliedern sicherstellen, damit das Ventil in dem Bereich auch tatsächlich geöffnet wird.

Die Rampe zur Bildung des Dekompressionsbereiches kann dabei durch jede stetig differenzierbare Kurve gebildet sein. Kreisbahnen oder Geradenabschnitte sind wegen der einfachen Fertigung jedoch zu bevorzugen.

Es ist völlig klar, daß es ebenso möglich ist, den Dekompressionsbereich bzw. den Zusatzbereich auch an einer Fläche im Gehäuse auszubilden, an der sich ein verlagerbares Zwischenglied des Ventilgetriebes in einem Kurvengetenk ab- stützt.

Beim Stand der Technik wird der Bereich des Nockens, bei welchem nie ein Ventilhub erzeugt wird, durch einen zu seiner Drehmitte konzentrischen Kreis- bogen gebildet. In einer Weiterbildung der Erfindung wird dieser Bereich vor- teilhaft derart gestaltet, dass im Zusammenwirken des mit dem vom Nocken betätigten Zwischengliedes dieses ständig in Bewegung bleibt. Durch eine weitere vorteilhafte Gestaltung dieser Kontur wird erreicht, dass das Zwischenglied in diesem Bereich ständig vom Nocken weg beschleunigt wird.

Die Größe dieser Beschleunigung ist vorteilhaft so zu wählen, dass einerseits unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen die Beschleunigung tatsächlich immer vom Nocken weg gerichtet ist und andererseits der Abstand der Nockenkontur zu seiner Drehmitte immer möglichst groß bleibt, damit die Nockenwelle nicht unnötig geschwächt wird.

Durch die beschriebene Gestaltung des Nockens können die Steuerzeiten und der Verlauf des Ventilhubes für die Dekompression vorteilhaft beeinflusst wer- den.

Am Beispiel eines viergliedrigen mechanischen variablen Ventiltriebssystems soll die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert werden.

In den Figuren 1 und 2 ist ein viergliedriges Ventilgetriebe dargestellt. Figur 1 zeigt eine Stellung des Ventilgetriebes für Ventilrast und Figur 2 eine Stellung für Ventilerhebung.

In den Figuren 3 und 4 ist das gleiche Ventilgetriebe für eine Variante der Ver- stellung zur Dekompression dargestellt.

Figur 5 ist eine Vergrößerung der Darstellung in Figur 1. Hier ist der Verstellbe- reich VB und die Lage des Punktes 91 beispielhaft dargestellt.

Der Nocken 1 ist umlauffähig im Gehäuse G gelagert. AIs Zwischenglied 2 ist ein Schwinghebel drehbar im Drehpunkt 9 gelagert. Der Schwinghebel ist durch ein Kurvengelenk mit dem Abtriebsglied 6, einem Schlepphebel, wirkver- bunden. Der Schlepphebel überträgt seine Bewegung direkt auf das Ladungs- wechselventil 5. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird, durchläuft das Ladungswechselventil 5 während der Drehung des umlaufenden Nockens 1 eine Ventilerhebung, dargestellt in Figur 2, und eine Ventilrast, dargestellt in Figur 1. Die Größe der Ventilerhebung ist durch den mit 4 gekennzeichneten Pfeil veranschaulicht. Wird der Drehpunkt 9 entlang der Kurve V, im Beispiel eine Kreisbahn, verschoben, ändern sich die Größe des Ventilhubs 4 und die Winkelbereiche des umlaufenden Nockens 1, während der sich das Ladungs- wechselventil 5 in der Rast oder in der Ventilerhebung befindet. Je weiter der Drehpunkt 9 des Schwinghebels in Pfeilrichtung innerhalb des Verstellbereiches VB verschoben wird, desto kleiner ist der Maximalwert der Ventilerhebung 4. Der Winkelbereich des umlaufenden Nockens 1, während dem sich das Ladungswechselventil 5 in der Rast befindet, vergrößert sich entsprechend. Am Schwinghebel sind, an der das Kurvengelenk zwischen dem Schlepphebel und dem Schwinghebel bildenden Kontaktfläche, der Kontaktflächenabschnitt für den Rastbereich 7 und der Kontaktflächenabschnitt für den Bereich der Ventilerhebung, den Steuerbereich 10, ausgebildet.

In den Figuren 3 und 4 ist der Drehpunkt 9 des Schwinghebels in Pfeilrichtung der Kurve V über den Verstellbereich VB auf einen speziellen Punkt 91 ver- schoben, sodass die Kontaktfläche am Schwinghebel, die das Kurvengelenk zwischen Schlepphebel und Schwinghebel bildet, im Beispiel stets durch den Kontaktflächenabschnitt 8 gebildet wird. Dieser Kontaktflächenabschnitt 8 ist so gestaltet, dass das Ladungswechselventil 5 während der gesamten Umdre- hung des Nockens 1 oder zumindest während des Winkelbereiches, während der die Kompression der angesaugten Verbrennungsgase erfolgt, geöffnet ist.

Eine hier nicht dargestellte Feder sorgt dafür, dass die Getriebeglieder : Nocken 1, Schwinghebel und Schlepphebel, ständig in Kontakt gehalten werden. Diese Feder wirkt im Fall der Verstellung auf den speziellen Punkt 91 der Ventilfeder entgegen, sodass das Ventil 5 zumindest zeitweise geöffnet werden kann.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Übergang von der Dekompression, die während des Startens des Motors erfolgen soll, zum Motorstart, bei dem in der Regel kleine Ventilerhebungskurven realisiert wer- den sollen, durch eine sehr kleine Verschiebung des Drehpunkts 9 erreicht wird.

In analoger Weise kann eine Kontur im Gehäuse, an der sich ein Schwinghebel abstützt, ausgebildet sein und/oder die entsprechende Gehäusekontur entspre- chend verschoben werden.

In den Beispielen ist die Kurve V als eine Kreisbahn dargestellt. Die Erfindung kann jedoch auch bei Verstellbereichen VB, die nicht auf einer Kreisbahn, sondern beispielsweise einer Geraden, liegen, angewendet werden. Auch muss der Punkt 91 nicht unbedingt auf der Kurve V liegen.

Bezugszeichenliste 1 Nocken 2 Zwischenglied 4 Ventilhub 5 Ladungswechselventil 6 Abtriebsglied 7 Rastbereich der Kontakfläche 8 Dekompressionsbereich der Kontakfläche 9 Drehpunkt Schwinghebel 10 Steuerbereich der Kontaktfläche 91 Punkt G Gehäuse V Kurve VB Verstellbereich