CN109790766A - 用于具有液压式可变气门机构的内燃机的液压单元 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于具有液压式可变气门机构的内燃机的液压单元，液压单元包括：‑液压壳体(4)，液压壳体具有压力室(5)、泄压室(6)和通气通道(11，11’)，其中，压力室、泄压室和通气通道彼此液压连接；‑在液压壳体中引导的主动活塞(7)，主动活塞在壳体外侧由凸轮(3)驱动，且在壳体内侧限定压力室的边界；‑在液压壳体中引导的从动活塞(8)，从动活塞在壳体外侧驱动气门(2)，且在壳体内侧限定压力室的边界；‑和液压阀(9)，液压阀在关闭状态下中断在泄压室与压力室之间的连接。通气通道在壳体内侧通过节流点(12)与泄压室连接并且通向壳体外侧。通气通道具有虹吸管，虹吸管具有分别参考重力方向和通气方向向下引导的第一通道区段和向上引导的第二通道区段，其中，虹吸管的最下方区段(17)延伸在压力室的在气门关闭时由从动活塞的限定的边界(13)的下方。

Description

用于具有液压式可变气门机构的内燃机的液压单元
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的液压单元，该液压单元具有液压式可变气门机构。该液压单元包括：
-液压壳体，该液压壳体具有压力室、泄压室和通气通道，其中，压力室、泄压室和通气通道彼此液压连接，
-在液压壳体中引导的主动活塞，该主动活塞在壳体外侧由凸轮驱动，且在壳体内侧限定压力室，
-在液压壳体中引导的从动活塞，该从动活塞在壳体外侧驱动气门，且在壳体内侧限定压力室，
-和液压阀，该液压阀在关闭状态下中断泄压室与压力室之间的连接。
通气通道在壳体内侧通过节流点与泄压室连接并且通向壳体外侧。
背景技术
DE 10 2013 213 695 A1公开了一种液压式完全可变气门控制的液压单元。液压单元安装在内燃机的气缸盖上，并且该液压单元的液压室沿重力方向向下通气到气缸盖中。
液压系统的运行式通气使得由液压介质携带引导的气泡从内部分离到液压壳体的周围环境中，并且借此防止了空气以过多的量到达压力室中并且留在该处，其中液压介质的对于液压式气门操纵所需的刚性会被损害至不容许的水平。但是，另一方面，如果内燃机停机，则通气也有助于液压介质从液压壳体中的泄漏。因为冷却的并且在这种情况下体积收缩的液压介质在液压室内产生欠压，欠压通过经由通气通道补吸空气来补偿。在该压力补偿期间，重力使得液压室的通过经由从动活塞与液压壳体之间的引导空隙引起的泄漏被排空到其周围环境中。因此，在内燃机的停机时间较长的情况下，如下风险会提高：液压室完全被排空而处在压力室的空气由于高压缩性来损害在压力室内的压力构造，使得阻碍起动内燃机所需的气门打开。
在EP 2 060 754 A2中，提出了一种具有附加的低压压力室的液压单元，该低压压力室为了通气而通过参考重力方向，即测地学上位于高位的壳体开口来与气缸盖的内部连通，并且通过测地学上位于低位的节流点与泄压室连通。低压压力室是扩展的液压储备器，该液压储备器在内燃机的起动过程期间给压力室供应足够无气的液压介质。然而，之前阐述的问题经此未被消除，而是只被缓和，因为压力室排空的时长仅仅稍微延长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于改进前述提到的类型的液压单元，使得液压从液压壳体中的泄漏减少至如此程度，使得处在压力室内的液压介质在内燃机的较长的停机时间之后也不低于对于该内燃机的起动过程关键的填充状态。
该技术问题的解决方案从权利要求1的特征得到。因此，通气通道应该具有虹吸管，该虹吸管具有分别参考重力方向和通气方向(Entlüftungsrichtung)向下方引导的第一通道区段和向上方引导的第二通道区段。虹吸管的最下方区段延伸在压力室的在气门关闭时由从动活塞限定的边界的下方。
该虹吸管具有两个功能：一方面，该虹吸管借助向上方引导的第二通道区段构成液压储备器，该液压储备器在内燃机停机的时间点填充有液压介质，并且该液压储备器随后根据储备器的体积容量部分地或完全地补偿在液压室中的液压介质的由于冷却造成的收缩。另一方面，在第二通道区段内在这种情况中下降的液位使得压在从动活塞上的液压柱或油柱(经由沟通管)相应缩短，从而在压力室内的低压理想地完全防止液压室的泄漏。
本发明的有利的扩展方案和设计方案由从属权利要求得到。因此，通气通道应该具有与第二通道区段连接到的第三通道区段，该第三通道区段(同样)参考重力方向和通气方向向下方地引导直至壳体外侧的通道口。这种具有向下方引导到内燃机的气缸盖中并且在制造技术上优选地在液压壳体的下侧开口的、钻出的通气通道的结构设计能够实现：气缸盖的上侧完全通过液压单元相对于周围环境密封。与此相应地，在液压单元的上侧开口通气的情况下，需要密封的气缸盖的盖件并且借此需要另外的构件。
通气通道的决定液压储备器的体积容量的尺寸对于如下状态也可能是重要的，在该状态下，在虹吸管的最下方区段的液位下降到不能避免通过第一通道区段对空气的回吸。只有尺寸从通道横截面的最小尺寸开始增大，气泡才能在通道中上升，而不会使在其上的油柱在前方移动并且使得油柱压入至泄压室中。因为回吸的气泡穿过处于第一通道区段内的油柱而升高并且在一定程度上重新将该油柱隔绝，所以将在液压壳体内维持阻碍泄漏的欠压。在具有粘度指数0W20的油的情况下并且在第一通道区段具有制造技术上有利的、圆形的横截面的情况下，其内径应该为至少6mm。特别好的并且具有鲁棒性的结果以大约8mm的内径来实现。
附图说明
本发明另外的特征从下面描述和附图给出，其中示意性地示出了本发明的两个实施例。除非另有说明，否则相同或功能相同的特征或部件具有相同的附图标记。附图示出：
图1示出了具有通向上方的通气通道的第一实施例；
图2示出了具有通向下方的通气通道的第二实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出了具有液压式可变气门机构的内燃机的对于理解本发明重要的局部。示出的是气缸盖1、每个气缸的两个相同的并且沿关闭方向加载弹簧力的气门2和凸轮轴的所属的凸轮3。气门机构的变化性以公知的方式借助于布置在凸轮3与气门2之间的液压单元来产生。该液压单元包括固定在气缸盖1中的液压壳体4，在该液压壳体中，每个气缸都构造有压力室5和泄压室6，并且在该液压壳体中引导主动活塞7，该主动活塞在壳体外侧由凸轮3驱动而在壳体内侧限定压力室5。此外，在液压壳体4中，每个气缸都引导有两个从动活塞8，从动活塞在壳体外侧驱动气门2并且在壳体内侧限定共同的压力室5。电磁式液压阀9分别中断泄压室6与压力室5之间的连接，液压阀在当前情况下是常开的2位2通阀。在液压阀9的打开状态下，从主动活塞7挤出的液压介质的一部分可流到泄压室6中，而不参与操纵从动活塞8和所属的气门2。在每个泄压室6上都连接有活塞式蓄压器10，用于容纳被挤出的液压介质。泄压室6通过在液压壳体4上的未示出的液压接口与内燃机的液压循环，即油循环连接。
液压式气门机构的本身公知的工作原理可以如下总结：在主动活塞7与从动活塞8之间的压力室5用作液压连杆。在此，在忽略泄漏的情况下，与凸轮3的行程成比例地从主动活塞7中挤出的液压介质根据液压阀9的打开时间点和打开时长被分成对从动活塞8进行加载的第一部分体积和流到配有活塞式蓄压器10的泄压室6中的第二部分体积。经此，主动活塞7到从动活塞8的行程传递，以及控制时间和气门2的行程大小均能完全可变地调整。
泄压室6连接在液压壳体4中的共同的通气通道11上，通气通道使运行地从液压循环输送到液压壳体4中的气泡从液压室分离到气缸盖中。通气通道11在壳体内侧通过节流点12与相应的泄压室6液压连接并且在壳体外侧通向气缸盖1的内部。通气通道11在测地学上，即参考通过箭头象征性地表示的重力g方向延伸在节流点12、泄压室6和压力室5上方，压力室由从动活塞8限定在高度方面的边界13，如果它们在气门2关闭的情况下完全被收入在液压壳体4中的话。
通气通道11具有虹吸管，该虹吸管具有在下游沿通气方向分别在测地学上引向下方的第一通道区段14和引向上方的第二通道区段15，第二通道区段在壳体外侧的通道口16处、在液压壳体4的上侧封闭。
在内燃机停机之后不久，液压壳体4处在通气状态下，在该状态下，通气通道11直至通道口16完全填满液压介质。图1示出了在明显稍后的时间点的填充状态，在该时间点，液压介质完全冷却至周围环境温度并且其体积与此相应地收缩。体积补偿通过第二通道区段15内的液压介质下降直至在虹吸管的最下方区段17上所示出的液位来完成。最下方区段17延伸在边界13的测地学上的下方，使得处在第一通道区段14内的油柱在压力室5中产生阻碍泄漏的欠压。
在一个未示出的备选实施方案中，第一通道区段和第二通道区段可以彼此倾斜地钻孔形成，其中，虹吸管的最下侧则会通过对两个通道区段的交汇处来形成。
对于因体积补偿导致所示出的液位进一步降低并且虹吸管的最下方区段17通气的情况，由于欠压而可能导致气泡18被吸到液压室中。第一通道区段14的8mm到9mm的、与气泡18的大小相比明显更大的内径能够实现：气泡18可以穿过其处于的油柱并向上移动，并且使油柱在气泡18经过之后重新隔绝。由此维持欠压，该欠压阻碍液压通过从动活塞8与液压壳体4之间的引导空隙向气缸盖1中的泄漏，并且借此除了由第二通道区段15的体积补偿还使压力室5的关键的排空延迟。
在图2中示出的实施例与之前阐述的实施方案的区别仅仅在于，通道口16’位于液压壳体4上的在测地学上的低位。在这种情况下，通气通道11’具有连接到第二通道区段15上的第三通道区段19，该第三通道区段同样参考重力方向和通气方向如同第一通道区段14在测地学上向下方引导并且其在壳体外侧的通道口16’位于液压壳体4的下侧并且在当前情况下以液压壳体的下侧封口。
在另一未示出的实施方案中，通气通道的在壳体外侧的通道口可以设在液压储备器的液位下方，该液压储备器例如在气缸盖中形成在液压壳体之上。由此，在不妨碍在液压壳体中的液压室的通气的情况下，防止在内燃机停机时，空气经由通气通道回吸到液压室中。
附图标记列表
1 气缸盖
2 气门
3 凸轮
4 液压壳体
5 压力室
6 泄压室
7 主动活塞
8 从动活塞
9 液压阀
10 活塞式蓄压器
11 通气通道
12 节流点
13 边界
14 第一通道区段
15 第二通道区段
16 通道口
17 虹吸管的最下方区段
18 气泡
19 第三通道区段

Claims (4)

1.一种用于内燃机的液压单元，所述内燃机具有液压式可变气门机构，所述液压单元包括：
-液压壳体(4)，所述液压壳体具有压力室(5)、泄压室(6)和通气通道(11，11’)，其中，所述压力室(5)、所述泄压室(6)和所述通气通道(11，11’)彼此液压连接，
-在所述液压壳体(4)中引导的主动活塞(7)，所述主动活塞在所述壳体的外侧由凸轮(3)驱动且在所述壳体的内侧限定所述压力室(5)，
-在所述液压壳体(4)中引导的从动活塞(8)，所述从动活塞在所述壳体的外侧驱动气门(2)且在所述壳体的内侧限定所述压力室(5)，
-和液压阀(9)，所述液压阀在关闭状态下中断所述泄压室(6)与所述压力室(5)之间的连接，
其中，所述通气通道(11，11’)在所述壳体的内侧通过节流点(12)与所述泄压室(6)连接并且通向所述壳体的外侧，其特征在于，所述通气通道(11、11’)具有虹吸管，所述虹吸管具有分别参考重力方向和通气方向而向下方引导的第一通道区段(14)和向上方引导的第二通道区段(15)，其中，所述虹吸管的最下方区段(17)延伸在所述压力室(5)的在所述气门(2)关闭时由所述从动活塞(8)限定的边界(13)的下方。
2.根据权利要求1所述的液压单元，其特征在于，所述通气通道(11’)具有与所述第二通道区段(15)连接的第三通道区段(19)，所述第三通道区段参考所述重力方向和所述通气方向向下方地引导直至所述壳体的外侧的通道口(16’)。
3.根据权利要求2所述的液压单元，其特征在于，所述通道口(16’)参考所述重力方向位于所述液压壳体(4)的下侧。
4.根据上述权利要求中任一项所述的液压单元，其特征在于，所述第一通道区段(14)具有圆形横截面，所述圆形横截面的内径至少为6mm。
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