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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlüftung einer Steuerdruckleitung
zwischen einem hydraulisch betätigten
Koppelelement eines schaltbaren Ventiltriebbauteils, das zur variablen Übertragung eines
von einer oder mehreren Nockenerhebungen erzeugten Hubes auf wenigstens
ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine dient, und einem elektromagnetischen
Hydraulikventil, das einen mit einer Druckmittelversorgung verbundenen
Druckanschluss und einen mit der Steuerdruckleitung verbundenen
Arbeitsanschluss aufweist sowie den Druckanschluss und den Arbeitsanschluss
während
einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine zumindest nahezu
vollständig
voneinander trennt und während
einer zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine miteinander verbindet,
so dass das Koppelelement einen der jeweiligen Betriebsart entsprechenden
Schaltzustand einnimmt, in welchem zueinander bewegliche Übertragungsglieder
des Ventiltriebbauteils entweder voneinander getrennt oder mittels
des Koppelelements in Übertragungsrichtung
formschlüssig
miteinander verbunden sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Schaltbare
Ventiltriebbauteile mit hydraulisch betätigten Koppelelementen sind
im Stand der Technik als wirksame Mittel bekannt, des Kraftstoffverbrauchs-Leistungs- und Abgasemissionsverhalten
von Brennkraftmaschinen gezielt zu optimieren. Zu diesen Ventiltriebbauteilen
zählen
zunächst
die im Kraftfluss zwischen einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine
und den Gaswechselventilen angeordneten schaltbaren Nockenfolger.
Mit diesen können
diskrete, auf den Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgestimmte
Nockenerhebungen selektiv auf ein Gaswechselventil übertragen
oder zur Stilllegung des Gaswechselventils vollständig ausgeblendet
werden. Einen guten Überblick über schaltbare
Nockenfolger kann sich der Fachmann beispielsweise mit dem Handbuch „Verbrennungsmotor", das als erste Auflage
im April 2002 im Vieweg-Verlag erschien, verschaffen. Dort sind
im Kapitel 10.4.2, Seite 357 ff. für den Serieneinsatz ausgeführte Systeme
mit stufenweiser Hub- und Öffnungsdauervariation
des Gaswechselventils beschrieben. Dargestellt sind schaltbare Schwing-
und Kipphebel sowie ein schaltbarer Tassenstößel, die sämtlich über hydraulisch betätigte Koppelelemente
zur Verriegelung der Übertragungsglieder
verfügen
und zur Umschaltung oder Abschaltung des Gaswechselventilhubs dienen.
Weiterhin ist in der WO 2004/094791 A1 ein schaltbarer Schlepphebel
sowie in der
DE 102 04
673 A1 ein schaltbarer Rollenstößel für einen Stößelstangen-Ventiltrieb – beide
mit hydraulisch betätigten
Koppelelementen – vorgeschlagen.
Unter einem schaltbaren Nockenfolger versteht der Fachmann schließlich auch
ein in der Brennkraftmaschine ruhend gelagertes Abstützelement,
wie es beispielsweise in der
DE 44 04 145 A1 vorgeschlagen ist.
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Zu
den gattungsgemäßen Ventiltriebbauteilen
gehören
weiterhin auch die Steuerzeiten von Gaswechselventilen verändernden
Nockenwellenversteller, die ein oder mehrere hydraulisch betätigte Koppelelemente
zur Verriegelung eines Stators als antriebseitiges Übertragungsglied
mit einem Rotor als abtriebseitiges Übertragungsglied aufweisen.
Ein solches Koppelelement hält
bei hydraulisch betätigten
Nockenwellenverstellern vorrangig die für den Startvorgang der Brennkraftmaschine
erforderlichen Steuerzeiten aufrecht, da in diesem Betriebszustand noch
kein ausreichender Hydraulikmitteldruck zur Versorgung des Nockenwellenverstellers
zur Verfügung
steht. Weitere Details und Ausführungen
sind beispielsweise in dem Buch „Nockenwellenverstellungen
für Ottomotoren" auf Seite 44 ff.
beschrieben. Dieses Buch erschien im Jahr 2002 im Verlag Moderne
Industrie.
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Schließlich sind
schaltbare Nockenwellen zu nennen, die über Nocken mit gegeneinander
verstellbaren und mittels hydraulisch betätigter Koppelelemente miteinander
verriegelbaren Nockensegmenten als Übertragungsglieder verfügen. Eine
derartige Nockenwelle geht unter anderem aus der WO 2004/109068
A1 hervor.
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Allen
genannten Ventiltriebbauteilen liegt das Prinzip zugrunde, deren Übertragungsglieder
betriebspunktabhängig
durch Verlagerung der hydraulisch betätigten Koppelelemente entweder
in Übertragungsrichtung
formschlüssig
miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Da der mit
dem Schaltzustand der Koppelelemente veränderte Hub der Gaswechselventile
einen erheblichen Einfluss auf das instationäre Motorbetriebsverhalten während dieser
Schaltzustandsänderung
hat, werden an deren Reproduzierbarkeit höchste Anforderungen gestellt.
So muss ein Umschaltvorgang von schaltbaren Nockenfolgern oder schaltbaren
Nockenwellen auch bei höchsten
Drehzahlen der Brennkraftmaschine innerhalb der hubfreien Nockengrundkreisphase
abgeschlossen sein, damit weder die thermodynamischen Prozesse während des
Ladungswechsels und der Verbrennung beeinträchtigt werden noch die Gefahr einer
unkontrollierten Fehlschaltung des Ventiltriebbauteils besteht.
Unter einer solchen Fehlschaltung ist insbesondere ein unbeabsichtigtes
Entriegeln der Übertragungsglieder
während
einer Erhebung des Gaswechselventils zu verstehen, welches in der
Regel zu einem vorzeitigen Schließen des Gaswechselventils mit
einer unkontrollierten und den Ventiltrieb mechanisch erheblich
beanspruchenden Aufsetzgeschwindigkeit führt.
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Der
Erfolg und die Reproduzierbarkeit der Schaltzustandsänderung
des Koppelelements hängen
bekanntlich im wesentlichen von der Qualität des vorge schalteten Hydrauliksystems
und dessen Ansteuerung ab. Zu den Einflussfaktoren, die sich auf den
Beginn, die Dauer und den Verlauf der Schaltzustandsänderung
veränderlich
auswirken, zählen
unter anderem die Drehzahl und die Temperatur der Brennkraftmaschine,
die Viskosität
des Hydraulikmittels, der Verschleißzustand des Ventiltriebs sowie elektrische
und mechanische Toleranzen der beteiligten Komponenten. Ein besonders
bedeutsamer Einflussfaktor seitens des Hydrauliksystems ist jedoch die
hydraulische Steifigkeit der Steuerdruckleitung zwischen dem Hydraulikventil
und dem Koppelement, welche aufgrund von Gasblaseneinschlüssen infolge
eines teilweisen Leerlaufens der Steuerdruckleitung oder einer betriebsbedingten
Verschäumung des
Hydraulikmittels erheblich beeinträchtigt wird.
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Zu
den bekannten Lösungsvorschlägen, die eine
Entschärfung
dieser Problematik durch Entlüften
der Steuerdruckleitung zum Ziel haben, zählt unter anderem das in der
US 4,537,164 offenbarte
Hydraulikventil. Dieses verfügt über eine
den Arbeitsanschluss mit dem Druckanschluss verbindende Spülbohrung,
die bei druckentlasteter Steuerdruckleitung einen entlüftenden
Spülstrom
zulässt,
ohne den Schaltzustand nachgeordneter Koppelelemente zu ändern. Weiterhin
ist in der
DE 101
19 366 A1 ein Hydrauliksystem vorgeschlagen, bei welchem
die Steuerdruckleitung über
eine in der Nähe
der Koppelelemente ausgebildete Drosselstelle zwischen einer nicht
druckmodulierten Hydraulikmittelleitung und der Steuerdruckleitung
entlüftet
werden soll. Obwohl diese Lösungsvorschläge als Einzelmaßnahme bereits vorteilhaft
anwendbar sind, ist deren Wirkungsweise dennoch in erheblichem Maße von der
Viskosität
des Hydraulikmittels abhängig.
So ist es zur Vermeidung eines unzulässig hohen Hydraulikmitteldruckes
in der Steuerdruckleitung bei kalter Brennkraftmaschine und hochviskosen
Hydraulikmittel erforderlich, die Drosselstelle möglichst
querschnittsarm auszubilden. Dies führt jedoch einerseits bei betriebswarmer Brennkraftmaschine
und niedrigviskosem Hydraulikmittel zu einem für die Entlüftung unzureichenden Spüldruck in
der Steuerdruckleitung und andererseits, je nach Ausbildung der
Drosselstelle, zu deren erhöhter
Empfindlichkeit gegenüber
Verstopfung durch Schmutzpartikel im Hydraulikmittel. Dieser Konflikt
bestünde
auch im Falle von in die Steuerdruckleitung integrierten Entlüftungsdü sen, die
darüber
hinaus auch den Bauaufwand und die Herstellkosten der Brennkraftmaschine
erheblich erhöhen würden.
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Aufgabe
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Entlüftung der
Steuerdruckleitung zu schaffen, durch das einerseits die zuvor genannten Einschränkungen
und Nachteile beseitigt sind und bei dem andererseits auf die Herstellung
und Montage zusätzlicher
Komponenten verzichtet werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Hydraulikventil während
der ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine elektrisch derart
angesteuert wird, dass der Arbeitsanschluss und der Druckanschluss
innerhalb eines oder mehrerer Kurzzeitintervalle bei unverändertem
Schaltzustand des Koppelelements zur Erzeugung mindestens eines
Druckstoßes
in der Steuerdruckleitung vorübergehend
miteinander verbunden werden. Dadurch, dass der Zeitpunkt, die Dauer
und die Anzahl der Kurzzeitintervalle weitestgehend frei einstellbar sind,
kann die Steuerdruckleitung unter Mitberücksichtigung der aktuellen
Viskosität
des Hydraulikmittels mittels der Druckstöße gleichbleibend wirksam entlüftet werden.
Zudem erschöpft
sich auch die Implementierung des Verfahrens in einer geeigneten Ansteuerung
des Hydraulikventils, so dass die Erfindung vorteilhafterweise ohne
oder zumindest ohne nennenswerte Zusatzkosten einsetzbar ist.
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In
zweckmäßiger Fortbildung
der Erfindung soll die Dauer jedes Kurzzeitintervalls derart bemessen
sein, dass der Hydraulikmitteldruck in der Steuerdruckleitung stets
unterhalb eines Grenzdrucks zwischen den beiden Schaltzuständen des
Koppelelements verbleibt. Obwohl es, wie nachfolgend erläutert, auch
möglich
ist, diesen Grenzdruck kurzzeitig zu überschreiten, ergibt sich durch
einen Abstand des Hydraulikmitteldrucks vom schaltkritischen Grenzdruck
ein besonders betriebssicheres Verfahren zur Entlüftung der
Steuerdruckleitung.
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Zu
diesem Zweck kann es weiterhin vorgesehen sein, dass zur Ansteuerung
des Hydraulikventils eine pulsweitenmodulierte Spannungssteuerung
vorgesehen ist. Dadurch, dass in diesem Fall der Arbeitsanschluss
und der Druckanschluss mehrmalig aufeinander folgend miteinander
verbunden und voneinander getrennt werden, ist es möglich, den
Hydraulikmitteldruck in der Steuerdruckleitung auch über einen
vergleichsweise langen Zeitraum unterhalb des Grenzdrucks zu halten.
Unter bestimmten Vorraussetzungen ist es dennoch auch möglich, dass der
Hydraulikmitteldruck in der Steuerdruckleitung den Grenzdruck kurzzeitig überschreitet,
ohne eine Schaltzustandsänderung
des Koppelelements zu bewirken. Hierzu bedarf es jedoch einer exakten,
in Bezug auf den Nockenwellen- oder Kurbelwellenwinkel getriggerten
Ansteuerung des Hydraulikventils derart, dass die Schaltzustandsänderung
genau während
einer auf das Gaswechselventil einwirkenden Nockenerhebung stattfinden
würde.
Eine solche Schaltzustandsänderung
wird jedoch dadurch ausgeschlossen, dass entweder im verriegelten
Zustand des Ventiltriebbauteils das Koppelelement zwischen den Übertragungsgliedern
verspannt ist oder dass im entriegelten Zustand des Ventiltriebbauteils
die mit dem Koppelement zusammenwirkenden Ausnehmungen in den Übertragungsgliedern
nicht miteinander fluchten. Während
dieses alternative Verfahren aufgrund des höheren Druckniveaus des Druckstoßes eine
noch wirksamere Entlüftung
der Steuerdruckleitung verspricht, sind dessen Einsetzbarkeit aufgrund
der erhöhten
Anforderungen an die Genauigkeit der zeitlichen Ansteuerung des
Hydraulikventils Grenzen gesetzt. Dies gilt insbesondere dann, wenn
die Steuerdruckleitung zur Ansteuerung einer Vielzahl von schaltbaren
Ventiltriebbauteilen dient, so dass das für die Triggerung des Hydraulikventils zur
Verfügung
stehende Zeitfenster auf die Größenordnung
der sich aus mechanischen, elektrischen und hydraulischen Toleranzen
ergebenden Unschärfe
reduziert ist.
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Als
Hydraulikventil soll schließlich
ein 3/2-Wegeschaltventil vorgesehen sein, welches einen mit einer
Rücklaufleitung
verbundenen Tankanschluss aufweist, der während der ersten Betriebsart der
Brennkraftmaschine zur Druckentlastung der Steuerdruckleitung mit
dem Arbeitsanschluss verbunden ist. Gegen über im Stand der Technik bekannten
Lösungen,
bei denen beispielsweise eine Reihenschaltung von zwei 2/2-Wegeschaltventilen
vorgesehen ist, kann bei der Verwendung eines einzigen 3/2-Wegeschaltventils
für das
erfindungsgemäße Verfahren
auf eine aufwändige
Synchronisation mehrerer Schaltventile verzichtet werden.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
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1 ein
Hydrauliksystem in schematischer Darstellung mit einem als schaltbarer
Rollenstößel ausgebildeten
Ventiltriebbauteil;
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2 den
Verlauf des Gasblasengehalts in der Steuerdruckleitung mit und ohne
erfindungsgemäßes Verfahren;
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3 den
Druckverlauf beim Entlüften
der Steuerdruckleitung ohne Überschreitung
des Grenzdrucks und
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4 den
Druckverlauf beim Entlüften
der Steuerdruckleitung mit Überschreitung
des Grenzdrucks.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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1 offenbart
in einer schematischen Darstellung ein Hydrauliksystem zur Versorgung
eines schaltbaren Ventiltriebbauteils 1, das hier als Rollenstößel 2 eines
Stößelstangen-Ventiltriebs
einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dargestellt ist ein elektromagnetisches
Hydraulikventil 3 in Form eines 3/2-Wegeschaltventils 4 mit einem
mit einer Druckmittelversorgung 5 verbundenen Druckanschluss
P, einem mit einer Steuerdruckleitung 6 verbundenen Arbeitsanschluss
A sowie einem mit einer Rücklaufleitung 7 verbundenen
Tankan schluss T. Druckseitig einer die Druckmittelversorgung 5 symbolisierenden
Schmiermittelpumpe 8 der Brennkraftmaschine zweigt ein
weiterer Hydraulikkanal 9 ab, der zu einer hydraulischen
Ventilspielausgleichsvorrichtung 10 des Rollenstößels 2 führt. Der
Rollenstößel 2 weist
mit einem in einem Gehäuse
teleskopierbaren Innenteil zueinander bewegliche Übertragungsglieder 11 bzw. 12 auf,
die mittels Koppelelementen 13 in Übertragungsrichtung formschlüssig miteinander
verbunden sind. Dieser Schaltzustand der Koppelelemente 13 entspricht
einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine, in der eine auf
eine Nockenrolle 14 des Rollenstößels 2 einwirkende
Nockenerhebung vollständig
auf ein nicht dargestelltes Gaswechselventil übertragen wird. Ein davon abweichender
Schaltzustand stellt sich dann ein, wenn die Koppelelemente 13 durch
Hydraulikmitteldruck in der Steuerdruckleitung 6 außen beaufschlagt
und gegen die Kraft einer Druckfeder 15 in das Innenteil 12 verlagert
werden. Dieser Schaltzustand, bei dem die formschlüssige Verbindung
des Gehäuses 11 zum Innenteil 12 aufgehoben
ist, entspricht einer zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine.
Die Übertragung
der Nockenerhebung auf das Gaswechselventil ist dabei unterbrochen
und das Gaswechselventil stillgelegt.
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Das
Hydraulikventil 3 befindet sich während der ersten Betriebsart
der Brennkraftmaschine in der dargestellten Schaltstellung, in welcher
der Arbeitsanschluss A zur Druckentlastung der Steuerdruckleitung 6 mit
dem Tankanschluss T verbunden ist. Hierbei kann es optional vorgesehen
sein, die Steuerdruckleitung 6 mit einem -gepunktet dargestellten- Drosselkanal 16 mit
dem Hydraulikkanal 9 zu verbinden, um mittels eines Spülstroms
einen Mindestdruck in der Steuerdruckleitung 6 aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig
kann in der Rücklaufleitung 7 ein
-ebenfalls gepunktet dargestelltes- Druckregelventil 17 zur Maximalbegrenzung
des Mindestdruckes angeordnet sein. Dabei können sowohl der Drosselkanal 16 als
auch das Druckregelventil 17 intern im Hydraulikventil 3 angeordnet
sein.
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Zur
Umstellung auf die zweite Betriebsart der Brennkraftmaschine mit
stillgelegtem Gaswechselventil wechselt das Hydraulikventil 3 infolge
elektrischer Bestromung in seine zweite Schaltstellung, in der die
Steuerdruckleitung 6 durch Verbinden des Arbeitsanschlusses
A mit dem Druckanschluss P druckbeaufschlagt wird. Gleichzeitig
wird die druckentlastende Verbindung der Steuerdruckleitung 6 zum
Tankanschluss T unterbrochen. Eine erneuter Wechsel in die erste
Betriebsart der Brennkraftmaschine erfolgt durch Abschalten der
Bestromung des Hydraulikventils 3, das dann wieder die
dargestellte Schaltstellung einnimmt.
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Selbst
dann, wenn der optionale Drosselkanal 16 sowie das optionale
Druckregelventil 17 zur Aufrechterhaltung des Mindestdruckes
in der Steuerdruckleitung 6 vorgesehen sind, kann ein allmähliches
Ansammeln von Gasblasen in der Steuerdruckleitung 6 während der
ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine nicht vollständig ausgeschlossen
werden. Dies liegt im wesentlichen darin begründet, dass der Spülstrom durch
den Drosselkanal 16 so zu begrenzen ist, dass auch bei
kaltem und somit hochviskosem Hydraulikmittel die Entstehung eines
unzulässig
hohen Hydraulikmitteldrucks in der Steuerdruckleitung 6 sicher
verhindert wird. Zu diesem Zweck muss der Drosselkanal 16 jedoch
einen engen und insofern verschmutzungsempfindlichen Querschnitt aufweisen,
so dass der bei betriebswarmem und somit niedrigviskosem Hydraulikmittel
dann unter Umständen
unzureichende Spülstrom
ein teilweises Leerlaufen der Steuerdruckleitung 6 nicht
verhindern kann.
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Insbesondere
in den Fällen,
in denen auf den Drosselkanal 16 und das Druckregelventil 17 aus Gründen des
verschmutzungsbedingten Ausfallrisikos und der Herstellkosten des
Hydrauliksystems verzichtet wird, kann es in der druckentlasteten
Steuerdruckleitung 6 zu einer verstärkten Ansammlung von Gasblasen
kommen. Hierdurch wird die hydraulische Steifigkeit der Steuerdruckleitung 6 soweit
beeinträchtigt,
dass eine reproduzierbare Änderung
des Schaltzustands der Koppelelemente 13 nicht mehr gewährleistet
ist. Dies ist jedoch insbesondere dann von höchster Bedeutung, wenn das
Ventiltriebbauteil 1 als schaltbarer Rollenstößel 2 gemäß 1 ausgebildet
ist und zur Zylinderabschaltung der Brennkraftmaschine mit vollständiger Stilllegung
sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile eingesetzt wird.
Denn für
einen funktionierenden Ladungswechsel während des Ab- und Zuschaltens
der Zylinder ist es wesentliche Vorraussetzung, dass stets die Auslassventile
vor den Einlassventilen stillgelegt bzw. reaktiviert werden.
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In
Bezug auf das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel
ist in 2 der zeitliche Verlauf eines volumetrischen Befüllungsgrades
V/Vmax der Steuerdruckleitung 6,
wie er sich nach dem Wechsel von der zweiten in die erste Betriebsart
der Brennkraftmaschine nach Abschalten der Bestromung i des Hydraulikventils 3 mit
anschließender
Druckentlastung der Steuerdruckleitung 6 einstellen kann,
vereinfacht aufgetragen. Dabei ist unter dem Befüllungsgrad V/Vmax das
Verhältnis
des Hydraulikmittelvolumens in der Steuerdruckleitung 6 zu
deren Volumen als Maß für den Gasblasengehalt
oder die hydraulische Steifigkeit der Steuerdruckleitung 6 zu
verstehen. Für den
Fall, dass die gestrichelt dargestellte Bestromung i des Hydraulikventils 3 permanent
abgeschaltet bliebe, würde
der dann ebenfalls gestrichelt dargestellte Befüllungsgrad V/Vmax der
allmählich
leer laufenden Steuerdruckleitung 6 unter Zunahme des Gasblasengehalts
kontinuierlich absinken. Gemäß der durchgezogen
dargestellten Verläufe
für Befüllungsgrad
V/Vmax und Bestromung i wird dies jedoch dadurch
verhindert, dass das Hydraulikventil 3 mehrfach zwischenbestromt
wird, so dass der Arbeitsanschluss A und der Druckanschluss P als
Reaktion auf das Zwischenbestromen in Kurzzeitintervallen 18 jeweils
vorübergehend
miteinander verbunden werden.
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Wie
es aus unter Einbeziehung der nachfolgend beschriebenen 3 und 4 hervorgeht, werden
dabei Druckstöße 19 erzeugt,
durch welche die Gasblasen aus der Steuerdruckleitung 6 bei gleichzeitigem
Anstieg des Befüllungsgrades
V/Vmax teilweise oder vollständig verdrängt werden.
Ausgehend von einem Hydraulikmitteldruck p in der Steuerdruckleitung 6 resultiert
die damit einhergehende Erhöhung
von deren hydraulischer Steifigkeit in einem steilen und für die Schaltzustandsänderung
der Koppelelemente 13 vorteilhaften Druckgradienten dp, wie
er sich nach erneuter Bestromung i des Hydraulikventils 3 beim
Umschalten in die zweite Betriebsart der Brennkraftmaschine einstellt.
Als Referenz ist jeweils ein gestrichelt dargestellter Hydraulikmitteldruck
p' aufgetragen,
der mangels des erfindungsgemäßen Zwischenbestromens
des Hydraulikventils 3 einen vergleichsweise flachen Druckgradienten
dp' aufweist.
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In
den Diagrammen der 3 und 4 ist weiterhin
ein Grenzdruck pS aufgetragen. Unter diesem
Grenzdruck pS ist derjenige Hydraulikmitteldruck in
der Steuerdruckleitung 6 zu verstehen, dessen Durchlaufen
im stationären
Fall zu einer Schaltzustandsänderung
der Koppelelemente 13 führt.
Die jeweilige Dauer der Kurzzeitintervalle 18 ist in 3 so bemessen,
dass die Druckstöße 19 stets
unterhalb des Grenzdrucks pS verbleiben.
Hierzu kann das Hydraulikventil 3 auf zweierlei Arten elektrisch
angesteuert werden. Wie es anhand des ersten Kurzzeitintervalls 18 links
im Diagramm veranschaulicht ist, kann die Ansteuerung einerseits
mit einer ungeregelten Bestromung i erfolgen, die nach sehr kurzer
Zeit wieder abgeschaltet wird. Zur Erzeugung eines länger andauernden
Druckstoßes 19 besteht
andererseits auch die Möglichkeit,
die Bestromung iPWM mittels einer pulsweitenmodulierten
Spannungssteuerung pulsieren zu lassen. Dies führt zu den im Diagramm rechts
dargestellten Kurzzeitintervallen 18, bei denen der Hydraulikmitteldruck
p in der Steuerdruckleitung 6 durch mehrmalig aufeinander
folgendes Verbinden und Trennen des Arbeitsanschlusses A und des
Druckanschlusses P ebenfalls unterhalb des Grenzdruckes pS verbleibt.
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Im
Gegensatz zu 3 erfolgt die Bestromung i des
Hydraulikventils 3 in 4 derart,
dass die Spitzendrücke
der Druckstöße 19 den
Grenzdruck pS überschreiten. Eine Änderung
des Schaltzustands der Koppelelemente 13 wird jedoch dadurch verhindert,
dass die elektrische Ansteuerung des Hydraulikventils 3 getriggert
in Relation zum Nockenwellen- oder Kurbelwellenwinkel °CA der Brennkraftmaschine
erfolgt. Dies sei mit dem unteren Diagrammteil der 4 veranschaulicht,
in denen die Gaswechselventile während
der ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine noch öffnen und
mit dem Wechsel in die zweite Betriebsart gemäß der gestrichelt dargestellten
Hubverläufe
stillgelegt werden. Die getriggerte Bestromung i des Hydraulikventils 3 erfolgt
jeweils zu einem solchen Zeitpunkt, bei dem eine Schaltzustandsänderung
der Koppelelemente 13 trotz der den Grenzdruck pS überschreitenden Druckspitze
des Druckstoßes 19 ausgeschlossen
ist. Voraussetzung hierfür
ist es, dass die Druckspitze dann auf die Koppelelemente 13 einwirkt,
wenn sich diese während
der Erhebung des zugehörigen
Gaswechselventils in verspanntem Zustand zwischen den Übertragungsgliedern 11 und 12 befinden,
oder dass die Zeitspanne zwischen der Druckspitze und der darauf
folgenden Erhebung des Gaswechselventils kleiner als die für die Änderung
des Schaltzustands benötigte
Reaktionszeit der Koppelelemente 13 auf die Druckspitze
ist.
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Es
sei abschließend
noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung unabhängig von
der Schaltcharakteristik des Koppelelements einsetzbar ist. Zum
einen kann das Koppelelement die Übertragungsglieder des Ventiltriebbauteils
bei druckentlasteter Steuerdruckleitung verbinden, während eine Druckbeaufschlagung
der Steuerdruckleitung zu einer Trennung der Übertragungsglieder führt. Dies
ist bei dem Rollenstößel gemäß 1 der
Fall. Zum anderen sind auch schaltbare Ventiltriebbauteile bekannt,
deren Übertragungsglieder
bei druckentlasteter Steuerdruckleitung voneinander getrennt und
bei Druckbeaufschlagung der Steuerdruckleitung miteinander verbunden
sind.
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Außerdem kann
das Hydraulikventil alternativ zu dem in 1 gezeigten
auch so ausgebildet sein, dass der Arbeitsanschluss A im nicht bestromten
Zustand des Hydraulikventils mit dem Druckanschluss P verbunden
und im bestromten Zustand von dem Druckanschluss P getrennt ist.
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- 1
- Ventiltriebbauteil
- 2
- Rollenstößel
- 3
- Hydraulikventil
- 4
- 3/2-Wegeschaltventil
- 5
- Druckmittelversorgung
- 6
- Steuerdruckleitung
- 7
- Rücklaufleitung
- 8
- Schmiermittelpumpe
- 9
- Hydraulikkanal
- 10
- Ventilspielausgleichsvorrichtung
- 11
- Übertragungsglied
- 12
- Übertragungsglied
- 13
- Koppelelement
- 14
- Nockenrolle
- 15
- Druckfeder
- 16
- Drosselkanal
- 17
- Druckregelventil
- 18
- Kurzzeitintervall
- 19
- Druckstoß
- P
- Druckanschluss
- A
- Arbeitsanschluss
- T
- Tankanschluss
- V/Vmax
- Befüllungsgrad
- i
- Bestromung
- p,
p'
- Hydraulikmitteldruck
- dp,
dp'
- Druckgradient
- pS
- Grenzdruck
- °CA
- Nockenwellen-
oder Kurbelwellenwinkel