DE102008002582A1

DE102008002582A1 - Valve expensive device for synchronous control of two gas shuttle valves of internal combustion engine, has valve plate for opening function of two gas shuttle valves

Info

Publication number: DE102008002582A1
Application number: DE102008002582A
Authority: DE
Inventors: Frank Nitsche; Rolf Lernbecher; Stefan Woerz; Dietmar Uhlenbrock; Ralph Engelberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-24

Abstract

The valve expensive device has a valve plate (21) for opening function of two gas shuttle valves (15). Another hydraulic valve plate (22) is arranged to each shuttle valve with a closing function for the gas shuttle valve, which works over the gas shuttle valve in direction opposite to the former valve plate toward a coupling element (23).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuervorrichtung zur synchronen Steuerung von mindestens zwei Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a valve control device for synchronous Control of at least two gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Eine bekannte elektrohydraulische Ventilsteuervorrichtung zur synchronen Betätigung von mindestens zwei Gaswechselventilen im Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine ( DE 101 47 305 A1 ) weist einen einzigen, hydraulischen Ventilsteller auf, an dem die beiden Gaswechselventile über ein Koppelglied angebunden sind, wobei die Anbindungsstellen flexibel ausgebildet sind. Der gemeinsame Ventilsteller für ein Paar von Auslassventilen oder ein Paar von Einlassventilen ist als doppeltwirkender Arbeitszylinder mit einem Stufen- und/oder Differentialkolben ausgeführt, der mit dem Koppelglied verbunden ist und über zwei als 2/2-Wegemagnetventile ausgebildete Steuerventile zum Schließen und Öffnen der Gaswechselventile verschiebbar ist. Die Anbindungsstellen der Gaswechselventile an dem Koppelglied sind so ausgebildet, dass die Gaswechselventile in den Anbindungsstellen mindestens eine Pendelbewegung und eine translatorische Verschiebebewegung jeweils relativ zum Koppelglied und quer zur Hubrichtung des Stufen- oder Differentialkolbens auszuführen vermögen. Dadurch ist sichergestellt, dass die beiden Gaswechselventile bei Beaufschlagung der von der kleineren Kolbenfläche des Stufenkolbens begrenzten Druckkammer mit Fluiddruck und Druckentlastung der von der größeren Kolbenfläche des Stufenkolbens begrenzten Druckkammer zuverlässig geschlossen werden, auch wenn aufgrund von Bauteiltoleranzen und Wärmeausdehnungen die Ventilschließkörper der beiden Gaswechselventile sich nicht gleichzeitig an ihrem zugeordneten Ventilsitz im Verbrennungszylinder anlegen. Liegt der Ventilschließkörper des einen Gaswechselventils am Ventilsitz an, so wird der Stufenkolben in seiner Hubbewegung nicht blockiert und kann sich weiter bewegen, wodurch das Koppelglied eine Schwenkbewegung ausführt bis auch der Ventilschließkörper des zweiten Gaswechselventils am Ventilsitz anliegt.A known electro-hydraulic valve control device for the synchronous actuation of at least two gas exchange valves in the combustion cylinder of an internal combustion engine ( DE 101 47 305 A1 ) has a single, hydraulic valve actuator on which the two gas exchange valves are connected via a coupling member, wherein the connection points are flexible. The common valve plate for a pair of exhaust valves or a pair of inlet valves is designed as a double-acting cylinder with a stepped and / or differential piston, which is connected to the coupling member and two trained as 2/2-way solenoid valves control valves for closing and opening the gas exchange valves is displaceable. The connection points of the gas exchange valves on the coupling member are designed so that the gas exchange valves in the connection points at least a pendulum movement and a translational displacement movement are able to perform relative to the coupling member and transversely to the stroke direction of the stepped or differential piston. This ensures that the two gas exchange valves are reliably closed upon application of the pressure chamber delimited by the smaller piston surface of the stepped piston with fluid pressure and pressure relief of the pressure chamber limited by the larger piston surface of the stepped piston, even if due to component tolerances and thermal expansions, the valve closing body of the two gas exchange valves is not at the same time create their assigned valve seat in the combustion cylinder. If the valve closing body of a gas exchange valve on the valve seat, so the stepped piston is not blocked in its lifting movement and can continue to move, whereby the coupling member performs a pivotal movement until the valve closing body of the second gas exchange valve rests against the valve seat.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Aufteilung der Schließ- und Öffnungsfunktionen auf verschiedene Ventilsteller, die mit einfachwirkenden Stellkolben ausgeführt werden können, einerseits die Schließfedern an den Gaswechselventilen eingespart werden mit dem zusätzlichen Vorteil, dass anders als bei Ventilschließfedern die Schließkraft durch Variation des Fluiddrucks variiert werden kann, und andererseits ein robuster, individueller Ventilspielausgleich für die synchron betätigten Gaswechselventile möglich ist. An dem die Verbindung zwischen Ventilsteller mit Öffnungsfunktion und Ventilsteller mit Schließfunktion herstellenden Koppelglied wirken ausschließlich Druckkräfte. Dies ermöglicht einerseits den kostengünstigen Einsatz von im Großserien-Motorenbau hinlänglich bekannten und erprobten hydraulischen Ventilspielausgleichselementen, die nur Druckkräfte aufnehmen können, sowie eine kostengünstige Befestigung der Gaswechselventile über die aus dem Großserien-Motorenbau hinlänglich bekannten und erprobten Ventilkeilverbindungen, die nur in einer Richtung belastbar sind. Gegenüber bekannten Ventilsteuervorrichtungen, bei denen jedem Gaswechselventil ein als doppeltwirkender Arbeitszylinder ausgebildeter Ventilsteller zugeordnet ist, wird – da bei der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung nur zwei Steuerventile erforderlich sind – ein Einsparpotential durch Wegfall aller übrigen Streuerventile erzielt.The Valve control device according to the invention with the Features of claim 1 has the advantage that by the division the closing and opening functions on different Valve actuator designed with single-acting actuator piston on the one hand, the closing springs on the gas exchange valves can be saved with the additional Advantage that unlike valve closing springs, the closing force can be varied by varying the fluid pressure, and on the other hand a robust, individual valve clearance compensation for the synchronously actuated gas exchange valves possible is. At which the connection between valve actuator with opening function and valve actuator with closing function producing coupling member only pressure forces act. this makes possible on the one hand the cost-effective use of large-scale engine construction known and proven hydraulic lash adjusters, which can absorb only compressive forces, as well as a cost-effective attachment of the gas exchange valves over those from the large-scale engine construction sufficient known and proven valve wedge connections, which only in one direction are resilient. Compared to known valve control devices, in which each gas exchange valve designed as a double-acting cylinder Valve actuator is assigned, - as in the inventive Valve control device only two control valves are required - a Savings potential achieved by eliminating all other spreader valves.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ventilsteuervorrichtung möglich.By the measures listed in the further claims are advantageous developments and improvements in the claim 1 specified valve control device possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind als Ventilsteller einfachwirkende Arbeitszylinder mit einem eine Druckkammer begrenzenden Stellkolben eingesetzt. Die Druckkammern der zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion sind permanent mit Fluiddruck beaufschlagt, während die Druckkammer des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion über die beiden Steuerventile wahlweise mit Fluiddruck beaufschlagbar oder druckentlastbar ist. Wird die Druckkammer im ersten Ventilsteller mit Öffnungsfunktion mit Fluiddruck beaufschlagt, so verschiebt der Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion die beiden Stellkolben in den zweiten Ventilstellern mit Schließfunktion und die Gaswechselventile werden geöffnet. Wird die Druckkammer im ersten Ventilsteller mit Öffnungsfunktion druckentlastet, so stellt der permanente Fluiddruck in den Druckkammern der zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion die Stellkolben zurück, wodurch die Gaswechselventile schließen, und schieben gleichzeitig über das Koppelglied den Stellkolben im ersten Ventilsteller mit Öffnungsfunktion zurück. Zum Halten einer gewünschten Hubposition der Gaswechselventile werden beide Steuerventile geschlossen und somit der momentan in der Druckkammer des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion herrschende Fluiddruck konstant gehalten.According to one preferred embodiment of the invention are as a valve actuator single-acting cylinder with a pressure chamber limiting Control piston used. The pressure chambers of the second valve actuator with closing function are permanently subjected to fluid pressure, while the pressure chamber of the first valve actuator with opening function over the two control valves optionally acted upon by fluid pressure or relieved of pressure. If the pressure chamber in the first valve actuator with opening function pressurized with fluid pressure, so shifts the actuating piston of the first valve actuator with opening function the two control pistons in the second valve actuators with closing function and the gas exchange valves are opened. Will the pressure chamber relieved of pressure in the first valve actuator with opening function, so does the permanent fluid pressure in the pressure chambers of the second Valve actuator with closing function, the actuator piston back, causing close the gas exchange valves, and push over at the same time the coupling member the actuator piston in the first valve actuator with opening function back. For holding a desired stroke position of the gas exchange valves Both control valves are closed and thus the currently in the pressure chamber of the first valve actuator with opening function prevailing fluid pressure kept constant.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Koppelglied eine in Hubrichtung der mindestens zwei Gaswechselventile verschiebbar geführte Traverse, auf deren einer Seite der Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion angreift und auf deren davon abgekehrten anderer Seite die Stellkolben der zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion angreifen. Der erste Ventilsteller mit Öffnungsfunktion ist dabei oberhalb der Traverse und die zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion sind unterhalb der Traverse angeordnet. Die Verschieblichkeit der Traverse wird mittels eines mit der Traverse verbundenen Stegs hergestellt, der im Zylinderkopf des Verbrennungszylinders geführt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the coupling member is a displaceably guided in the stroke direction of the at least two gas exchange valves Traverse, on one side of the Stell engages piston of the first valve actuator with opening function and attack on the other side facing away from the actuating piston of the second valve actuator with closing function. The first valve actuator with opening function is above the traverse and the second valve actuator with closing function are arranged below the traverse. The displaceability of the traverse is produced by means of a web connected to the crosspiece, which is guided in the cylinder head of the combustion cylinder.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Koppelglied als ein Kipphebel ausgebildet, der um eine quer zur Hubrichtung der mindestens zwei Gaswechselventile ausgerichtete Schwenkachse kippbar ist. Der Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion greift an dem einen Hebelarm und die Stellkolben der zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion greifen an dem anderen Hebelarm jeweils auf der Hebelarmunterseite an. In diesem Fall können alle Ventilsteller um die Drehachse des Kipphelbels winkelversetzt angeordnet werden, um ein optimales Packageing zu erreichen. Die Ventilsteller können somit z. B. auch unterhalb des Kipphebels angeordnet werden, was eine kompakte Bauform der Ventilsteuervorrichtung ermöglicht.According to one alternative embodiment of the invention is the coupling member formed as a rocker arm, which is transverse to the stroke direction the at least two gas exchange valves aligned pivot axis is tiltable. The actuating piston of the first valve actuator with opening function engages the one lever arm and the adjusting piston of the second valve actuator with closing function engage on the other lever arm respectively on the lever arm base. In this case, everyone can Valve actuator arranged angularly offset about the axis of rotation of the tilting rocker to achieve optimal packageing. The valve actuators can thus z. B. also arranged below the rocker arm be what allows a compact design of the valve control device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen jedem Stellkolben der zweiten Ventilsteller mit Schließfunktion und dem Koppelglied ein Ventilspielausgleichselement, vorzugsweise ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement, angeordnet. Dadurch kann ein Ventilspielausgleich zwischen den synchron betätigten Gaswechselventilen in kostengünstiger Weise sichergestellt werden, da solche hydraulischen Ventilspielausgleichselemente im Großserien-Motorenbau schon sehr lange eingeführt sind und sich bewährt haben.According to one advantageous embodiment of the invention is between each actuator piston of the second valve actuator with closing function and the coupling member a valve lash adjuster, preferably a hydraulic valve clearance compensation element arranged. Thereby can a valve clearance compensation between the synchronously actuated Gas exchange valves ensured in a cost effective manner be since such hydraulic valve clearance compensation elements in Large-scale engine construction has been introduced for a very long time are and have proven themselves.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung greift am Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion an dessen von der Druckkammer abgekehrten Kolbenfläche eine Rückstellkraft an, die sehr viel kleiner ist als die Stellkraft des Ventilstellers. Durch diese Rückstellkraft wird der Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion bei entlasteter Druckkammer vollständig in seine Totpunktlage überführt, so dass in den Phasen, in denen die Gaswechselventile geschlossen sind, durch Entlastung der Ventilspielausgleichselemente ein sauberer Spielausgleich erhalten wird. Die Rückstellkraft kann dabei gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung durch eine am Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion sich abstützende Feder oder durch eine am Stellkolben des ersten Ventilstellers mit Öffnungsfunktion vorhanden kleine Wirkfläche in schließender Richtung, die permanent vom Hochdruck beaufschlagt ist, realisiert werden.According to one advantageous embodiment of the invention engages the actuating piston the first valve actuator with opening function at the from the pressure chamber facing away from the piston surface a restoring force on, which is much smaller than the force of the valve actuator. By this restoring force of the actuating piston of the first Valve actuator with opening function with unloaded pressure chamber completely transferred to its dead center, so that in the phases in which the gas exchange valves closed are a cleaner by relieving the lash adjuster elements Clearance compensation is obtained. The restoring force can according to alternative embodiments the invention by a on the actuating piston of the first valve actuator with opening function supporting spring or by a on the actuating piston of the first valve actuator with opening function available small effective area in the closing direction, the permanently acted upon by the high pressure can be realized.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in jedem der zweiten Ventilsteller eine Feder eingesetzt, die den Ventilschaft mit Ventilschließkopf und Stellkolben bei drucklosem Ventilsteller in Schließposition für das Gaswechselventil hält. Dadurch werden bei stillgesetzter Brennkraftmaschine die beweglichen Teile von Gaswechselventil und Ventilsteller, z. B. gegen die Schwerkraft, in geschlossener Position gehalten.According to one advantageous embodiment of the invention is in each the second valve actuator used a spring that holds the valve stem with valve closing head and actuating piston with non-pressurized valve actuator holds in closed position for the gas exchange valve. As a result, when the internal combustion engine is stopped, the movable Parts of gas exchange valve and valve actuator, z. Against gravity, held in closed position.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:The The invention is based on embodiments shown in the drawings explained in more detail in the following description. Shown schematically in each case:

1 eine Ventilsteuervorrichtung zur synchronen Steuerung zweiter Gaswechselventile, 1 a valve control device for the synchronous control of second gas exchange valves,

2 eine gleiche Darstellung wie in 1 mit einem modifizierten Koppelglied, 2 a same representation as in 1 with a modified coupling element,

3 einen Schnitt längs der Linie III-III in 2, 3 a section along the line III-III in 2 .

4 eine Ansicht des Koppelglieds in Richtung IV in 3. 4 a view of the coupling member in the direction IV in 3 ,

In 1 ist ein Zylinderkopf 11 eines Verbrennungszylinders einer Brennkraftmaschine angedeutet, in dem mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen 12 ausgebildet sind. Die Gasdurchtrittsöffnungen 12 sind von einem Ventilsitz 13 umgeben und stehen mit einem im Zylinderkopf 11 geführten Kanal 14 in Verbindung. Die Gasdurchtrittsöffnungen 12 werden von jeweils einem Gaswechselventil 15 gesteuert, wobei jedes Gaswechselventil 15 einen Ventilschaft 16 und einen am Ventilschlaftende angeordneten Ventilschließkörper 17 aufweist, der mit dem Ventilsitz 13 zum Freigeben und Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung 12 zusammenwirkt. Die Gaswechselventile 15 sind entweder Einlassventile oder Auslassventile und entsprechend die im Zylinderkopf 11 ausgebildeten Kanäle 14 Einlass- oder Auslasskanäle, über die der Gaswechsel zu einem vom Zylinderkopf 11 begrenzten Brennraum des Verbrennungszylinders erfolgt. Die beiden Gaswechselventile 15 werden von einer elektrohydraulischen Ventilsteuervorrichtung synchron gesteuert. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Zahl der synchron gesteuerten Gaswechselventile 15 zwei, jedoch können auch mehr Gaswechselventile 15 synchron gesteuert werden.In 1 is a cylinder head 11 a combustion cylinder of an internal combustion engine indicated in the at least two gas passage openings 12 are formed. The gas passage openings 12 are from a valve seat 13 surround and stand with one in the cylinder head 11 guided channel 14 in connection. The gas passage openings 12 each of a gas exchange valve 15 controlled, each gas exchange valve 15 a valve stem 16 and a valve closing body disposed on the valve closing end 17 having, with the valve seat 13 for releasing and closing the gas passage opening 12 interacts. The gas exchange valves 15 are either intake valves or exhaust valves and those in the cylinder head 11 trained channels 14 Inlet or exhaust ducts, via which the gas exchange to one from the cylinder head 11 limited combustion chamber of the combustion cylinder takes place. The two gas exchange valves 15 are synchronously controlled by an electro-hydraulic valve control device. In the described embodiment, the number of synchronously controlled gas exchange valves 15 two, but also more gas exchange valves 15 be controlled synchronously.

Die elektrohydraulische Ventilsteuervorrichtung weist einen ersten Ventilsteller 21 mit Öffnungsfunktion für die Gaswechselventile 15 und eine der Anzahl der Gaswechselventile 15 entsprechende Zahl, im Ausführungsbeispiel zwei, von zweiten Ventilsstellern 22 mit Schließfunktion für die Gaswechselventile 15 auf. Der erste Ventilsteller 21 steht über ein Koppelglied 23 mit den zweiten Ventilstellern 22 in Wirkverbindung. Alle Ventilsteller 21, 22 sind als einfachwirkende Arbeitszylinder mit einem Zylindergehäuse 24 und einem darin axial verschieblichen Stellkolben 25 ausgebildet, der eine Druckkammer 26 begrenzt. Die Druckversorgung der Druckkammern 26 der Ventilsteller 21, 22 mit unter Hochdruck stehendem Fluid, vorzugsweise Hydrauliköl, wird durch eine Hochdruckpumpe 27 sichergestellt, die Fluid aus einem Fluidreservoir 28 fördert. Dabei sind die Druckkammern 26 der zweiten Ventilsteller 22 unmittelbar an dem Ausgang der Hochdruckpumpe 27 angeschlossen, so dass die Druckkammern 26 der zweiten Ventilsteller 22 permanent mit Hochdruck beaufschlagt sind. Die Druckkammer 26 des ersten Ventilstellers 21 ist über ein erstes Steuerventil 29 mit dem Ausgang der Hochdruckpumpe 27 und über ein zweites Steuerventil 30 mit einer zum Fluidreservoir 28 führenden Rücklaufleitung 31 verbunden. Jedes der beiden Steuerventile 29, 30 ist z. B. als 3/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet.The electro-hydraulic valve control device has a first valve actuator 21 with opening function for the gas exchange valves 15 and one of the number of gas exchange valves 15 corresponding number, in the embodiment two, of second Ven tilsstellern 22 with closing function for the gas exchange valves 15 on. The first valve actuator 21 stands over a coupling link 23 with the second valve actuators 22 in active connection. All valve actuators 21 . 22 are as single-acting cylinder with a cylinder housing 24 and an axially movable adjusting piston 25 formed, which is a pressure chamber 26 limited. The pressure supply of the pressure chambers 26 the valve actuator 21 . 22 with high pressure fluid, preferably hydraulic oil, is passed through a high pressure pump 27 ensured the fluid from a fluid reservoir 28 promotes. Here are the pressure chambers 26 the second valve actuator 22 immediately at the outlet of the high pressure pump 27 connected so that the pressure chambers 26 the second valve actuator 22 permanently subjected to high pressure. The pressure chamber 26 of the first valve actuator 21 is via a first control valve 29 with the outlet of the high pressure pump 27 and a second control valve 30 with a to the fluid reservoir 28 leading return line 31 connected. Each of the two control valves 29 . 30 is z. B. formed as a 3/2-way solenoid valve with spring return.

Jeder Stellkolben 25 der zweiten Ventilsteller 22 mit Schließfunktion sitzt auf dem Ventilschaft 16 des zugeordneten Gaswechselventils 15 und ist auf diesem über eine Ventilkeilverbindung 18 festgelegt und wirkt über den Ventilschaft 16 auf das Koppelglied 23. Zur Sicherstellung eines exakten Ventilspielausgleichs ist zwischen dem Koppelglied 23 und jedem der oberen Enden der Gaswechselventile 15 der zweiten Ventilstelle 22 ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement 33 angeordnet. Solche hydraulischen Ventilspielausgleichselemente 33 sind seit langem bekannt und in bewährter Weise in Großserien-Motorenbau eingesetzt. Eine erste Beschreibung eines hydraulischen Ventilspielausgleichselements findet sich in dem deutschen Patent Nr. 25 66 41 aus dem Jahre 1911.Each actuator piston 25 the second valve actuator 22 with closing function sits on the valve stem 16 the associated gas exchange valve 15 and is on this via a valve wedge connection 18 determined and acts on the valve stem 16 on the coupling link 23 , To ensure an exact valve clearance compensation is between the coupling member 23 and each of the upper ends of the gas exchange valves 15 the second valve point 22 a hydraulic valve clearance compensation element 33 arranged. Such hydraulic valve clearance compensation elements 33 have long been known and used in a proven way in large-scale engine construction. A first description of a hydraulic lash adjuster element can be found in FIG German Patent No. 25 66 41 from the year 1911.

Der Stellkolben 25 des ersten Ventilstellers 21 mit Öffnungsfunktion ist mit einer aus dem Zylindergehäuse 24 vorstehenden Kolbenstange 34 versehen, die an der von der Druckkammer 26 abgekehrten Kolbenseite des Stellkolbens 25 befestigt ist. Mit dem stirnseitigen Ende der Kolbenstange 34 liegt der Stellkolben 25 des ersten Ventilstellers 21 an dem Koppelglied 23 an. Durch die permanente Druckbelastung der Druckkammern 26 in den zweiten Ventilstellern 22 ist diese Anlage kraftschlüssig und zwar unabhängig davon, ob die Druckkammer 26 des ersten Ventilstellers 21 mit Druck beaufschlagt oder druckentlastet ist. Dabei ist unbedeutend, dass der Kraftschluß kurzfristig aufgehoben ist, wenn die Ventilausgleichselemente 33 den „verlorenen” Hubweg noch nicht nachgestellt haben.The adjusting piston 25 of the first valve actuator 21 with opening function is with one out of the cylinder housing 24 projecting piston rod 34 provided at the from the pressure chamber 26 turned off piston side of the actuator piston 25 is attached. With the front end of the piston rod 34 is the actuator piston 25 of the first valve actuator 21 on the coupling member 23 at. Due to the permanent pressure load of the pressure chambers 26 in the second valve actuators 22 This system is non-positively and regardless of whether the pressure chamber 26 of the first valve actuator 21 pressurized or depressurized. It is insignificant that the frictional connection is temporarily canceled when the valve compensation elements 33 have not yet adjusted the "lost" stroke.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Koppelglied 23 als eine in Hubrichtung der Gaswechselventile 15 verschiebbar gerührte Traverse 35 ausgebildet. Auf der einen Seite der Traverse 35 liegt die Kolbenstange 34 des Stellkolbens 25 des ersten Ventilstellers 21 auf, und auf der davon abgekehrten anderen Seite der Traverse 35 stützen sich über die Ventilspielausgleichselemente 33 die Enden 32 der von den Stellkolben 25 der zweiten Ventilsteller 22 in Schließrichtung der Gaswechselventile 15 belasteten Ventilschäfte 16 ab. Die Traverse 35 ist mit einer Traversenführung versehen, die im Ausführungsbeispiel von einem Steg 36 und einer im Zylinderkopf 11 des Verbrennungszylinders vorhandenen Schacht 37 gebildet ist, in die der Steg 36 mit seinem von der Traverse 35 abgekehrten Ende eintaucht. Alternativ kann die Traverse 35 auch auf fest mit dem Zylinderkopf 11 verbundenen Führungsstiften laufen.In the embodiment of 1 is the coupling link 23 as one in the stroke direction of the gas exchange valves 15 movable traverse 35 educated. On one side of the crossbar 35 is the piston rod 34 of the adjusting piston 25 of the first valve actuator 21 on, and on the other side of the Traverse facing away from it 35 are supported by the lash adjusters 33 the ends 32 that of the adjusting pistons 25 the second valve actuator 22 in the closing direction of the gas exchange valves 15 loaded valve stems 16 from. The traverse 35 is provided with a truss guide, which in the embodiment of a bridge 36 and one in the cylinder head 11 the combustion cylinder existing shaft 37 is formed, in which the footbridge 36 with his from the Traverse 35 drowned out end. Alternatively, the crossbeam 35 also on firm with the cylinder head 11 connected guide pins run.

In der in 1 dargestellten Schließstellung der Gaswechselventile 15 ist das erste Steuerventil 29 gesperrt und das zweite Steuerventil 30 geöffnet, so dass die Druckkammer 26 im ersten Ventilsteller 21 druckentlastet ist. Die Druckkammern 26 der zweiten Ventilsteller 22 sind mit dem Fluidhochdruck beaufschlagt, so dass die Stellkolben 25 ihre in 1 dargestellte obere Totpunktlage einnehmen und über die Ventilschäfte 16 die Ventilschließkörper 17 der Gaswechselventile 15 dichtschließend auf die Ventilsitze 13 aufpressen. Die Schließkraft, mit welchen die Ventilschließkörper 17 auf die Ventilsitze 13 aufgepresst werden, kann durch Variation des von der Hochdruckpumpe 27 gelieferten Fluiddrucks eingestellt werden. Die Stellkolben 25 in den zweiten Ventilstellern 22 haben über die Ventilsausgleichselemente 33 die Traverse 35 in 1 nach oben verschoben, und über die Traverse 35 und die Kolbenstange 34 des Stellkolbens 26 im ersten Ventilsteller 21 ist der Stellkolben 25 im ersten Ventilsteller 21 in seine in 1 dargestellte obere Totpunktlage geschoben.In the in 1 illustrated closed position of the gas exchange valves 15 is the first control valve 29 locked and the second control valve 30 open, leaving the pressure chamber 26 in the first valve actuator 21 relieved of pressure. The pressure chambers 26 the second valve actuator 22 are pressurized with the fluid high pressure, so that the actuating piston 25 their in 1 take shown top dead center and the valve stems 16 the valve closing body 17 the gas exchange valves 15 tightly closing on the valve seats 13 Press on. The closing force with which the valve closing body 17 on the valve seats 13 can be pressed, by varying the of the high pressure pump 27 delivered fluid pressure can be adjusted. The adjusting pistons 25 in the second valve actuators 22 have over the valve compensation elements 33 the traverse 35 in 1 moved up and over the traverse 35 and the piston rod 34 of the adjusting piston 26 in the first valve actuator 21 is the actuator piston 25 in the first valve actuator 21 in his in 1 pushed shown top dead center.

Zum Öffnen der Gaswechselventile 15 werden die beiden Steuerventile 29, 30 umgeschaltet, wodurch die Druckkammer 26 des ersten Ventilstellers 21 einerseits an die Hochdruckpumpe 27 angeschlossen und andererseits von der Rücklaufleitung 31 abgetrennt wird. Der in der Druckkammer 26 sich aufbauende Fluiddruck verschiebt den Stellkolben 25 des ersten Ventilstellers 21 in 1 nach unten. Der erste Ventilsteller 21 mit Öffnungsfunktion ist dabei so ausgelegt, dass seine Stellkraft größer ist als die Summe der Schließkräfte der zweiten Ventilsteller 22 mit Schließfunktion, also größer als die Summe der auf die Stellkolben 25 der zweiten Ventilsteller 22 wirkenden Druckkräfte, zuzüglich der Summe der zum Öffnen der Gaswechselventile 15 erforderlichen Verschiebekraft. Der Stellweg des Stellkolbens 25 des ersten Ventilstellers 21 wird auf die Traverse 35 übertragen und von der Traverse 35 in eine Hubbewegung der Stellkolben 25 der zweiten Ventilstelle 22 gegen die Druckkraft des Fluids in den Druckkammern 26 umgesetzt. Durch die Verschiebung der Stellkolben 25 der zweiten Ventilsteller 22 heben die Ventilschließkörper 17 der Gaswechselventile 15 von den Ventilsitzen 13 ab, und die Gasdurchtrittsöffnungen 12 sind mehr oder weniger freigegeben. Zum Halten der eingestellten Hubposition der Gaswechselventile 15 wird das erste Steuerventil 29 umgeschaltet, so dass nunmehr beide Steuerventile 29, 30 geschlossen sind und dadurch das Fluidvolumen in der Druckkammer 26 des ersten Ventilstellers 21 konstant gehalten wird.To open the gas exchange valves 15 be the two control valves 29 . 30 switched over, reducing the pressure chamber 26 of the first valve actuator 21 on the one hand to the high pressure pump 27 connected and on the other hand by the return line 31 is separated. The one in the pressure chamber 26 build-up fluid pressure shifts the actuator piston 25 of the first valve actuator 21 in 1 downward. The first valve actuator 21 with opening function is designed so that its actuating force is greater than the sum of the closing forces of the second valve actuator 22 with closing function, ie greater than the sum of the adjusting pistons 25 the second valve actuator 22 acting compressive forces, plus the sum of the opening of the gas exchange valves 15 required displacement force. The travel of the actuator piston 25 of the first valve actuator 21 gets on the traverse 35 transferred and from the traverse 35 in a stroke movement of the actuating piston 25 the second valve point 22 against the pressure force of the fluid in the Druckkam numbers 26 implemented. By the displacement of the adjusting pistons 25 the second valve actuator 22 lift the valve closing bodies 17 the gas exchange valves 15 from the valve seats 13 from, and the gas passage openings 12 are more or less released. For holding the set stroke position of the gas exchange valves 15 becomes the first control valve 29 switched over so that now both control valves 29 . 30 are closed and thereby the fluid volume in the pressure chamber 26 of the first valve actuator 21 is kept constant.

Zum Schließen der Gaswechselventile 15 wird das zweite Steuerventil 30 umgeschaltet, so dass die Druckkammer 26 des ersten Ventilstellers 21 an die Rücklaufleitung 31 angeschlossen und dadurch druckentlastet wird, während das erste Steuerventil 29 seine Sperrstellung beibehält. Der Fluiddruck in den Druckkammern 26 der zweiten Ventilsteller 22 stellt die Stellkolben 25 wieder zurück, und die Stellkolben 25 der zweiten Ventilsteller 22 verschieben ihrerseits über die Ventilausgleichselemente 33 die Traverse 35, und die Traverse 35 stellt über die Kolbenstange 34 den Stellkolben 26 des ersten Ventilstellers 21 in die in 1 gezeigten Position zurück.To close the gas exchange valves 15 becomes the second control valve 30 switched so that the pressure chamber 26 of the first valve actuator 21 to the return line 31 connected and thereby depressurized while the first control valve 29 maintains its blocking position. The fluid pressure in the pressure chambers 26 the second valve actuator 22 represents the adjusting pistons 25 back again, and the adjusting pistons 25 the second valve actuator 22 in turn shift over the valve compensation elements 33 the traverse 35 , and the traverse 35 puts over the piston rod 34 the actuator piston 26 of the first valve actuator 21 in the in 1 shown position back.

Um in den Phasen, bei denen die Gaswechselventile 15 geschlossen sind, einen sauberen Spielausgleich zu erhalten ist vorgesehen, dass am Stellkolben 25 des ersten Ventilstellers 21 auf dessen von der Druckkammer 26 abgekehrten Kolbenfläche eine Rückstellkraft angreift, die sehr viel kleiner ist als die Stellkraft des Ventilstellers 21 und den Stellkolben 25 des ersten Ventilstellers 21 zuverlässig in seine obere Endposition zurückschiebt, wodurch die Ventilausgleichselemente 33 bei geschlossenen Gasventilen 15 entlastet werden. Im Ausführungsbeispiel der 1 wird diese Rückstellkraft von einer Feder 38 aufgebracht, die sich einerseits am Zylindergehäuse 24 und andererseits am Stellkolben 25 abstützt. Alternativ kann der Stellkolben 25 auch als Stufenkolben mit einer sehr kleinen Druckbeaufschlagungsfläche auf seiner von der Druckkammer 26 abgekehrten Rückseite ausgeführt und der in 1 die Feder 38 aufnehmende Rückraum im Zylindergehäuse 24 als eine an die Hochdruckpumpe 27 permanent angeschlossene Druckkammer ausgebildet werden.To be in the stages where the gas exchange valves 15 are closed, to get a clean clearance compensation is provided on the actuator piston 25 of the first valve actuator 21 on whose from the pressure chamber 26 abgekehrten piston surface attacks a restoring force, which is much smaller than the force of the valve actuator 21 and the actuator piston 25 of the first valve actuator 21 reliably pushes back into its upper end position, whereby the valve compensation elements 33 with closed gas valves 15 be relieved. In the embodiment of 1 This restoring force is provided by a spring 38 applied, on the one hand on the cylinder housing 24 and on the other hand on the actuator piston 25 supported. Alternatively, the actuator piston 25 also as a stepped piston with a very small pressurization surface on its from the pressure chamber 26 The reverse side is executed and the in 1 the feather 38 receiving rear space in the cylinder housing 24 as one to the high pressure pump 27 permanently connected pressure chamber can be formed.

Um im Abstellfall der Brennkraftmaschine, also wenn von der Hochdruckpumpe kein Fluiddruck erzeugt wird, die Gaswechselventile 15 zuverlässig geschlossen zu halten, sind die Ventilschließkörper 17 der Gaswechselventile 15 in Schließrichtung federbelastet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hierzu in jedem zweiten Ventilsteller 22 eine Feder 39 eingesetzt, die am Stellkolben 25 angreift. Die Federn 39 haben eine ausreichend große Federspannung, um Ventilschaft 17 mit Stellkolben 25 und Ventilschließkörper 17 z. B. gegen Schwerkraft in geschlossener Position zu halten.In the Abstellfall the internal combustion engine, so if no fluid pressure is generated by the high-pressure pump, the gas exchange valves 15 To keep reliably closed are the valve closing body 17 the gas exchange valves 15 Spring loaded in the closing direction. In the described embodiment, this is in every other valve actuator 22 a feather 39 used, the adjusting piston 25 attacks. The feathers 39 have a sufficiently large spring tension to valve stem 17 with adjusting piston 25 and valve closing body 17 z. B. to hold against gravity in the closed position.

Das in 2 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Ventilsteuervorrichtung unterscheidet sich von der zuvor beschriebene Ventilsteuervorrichtung nur durch eine andersartige Ausbildung des Koppelglieds 23. Dieses Koppelglied 23 wird hier von einem Kipphebel 40 gebildet, der um eine quer zur Hubrichtung der Gaswechselventile 15 ausgerichtete Schwenkachse 41 kippbar ist. Der Kipphebel 40 weist einen stangenförmigen Mittelsteg 42 auf, an dem drei voneinander beabstandete, quer abstehende Hebelarme 43, 44 ausgebildet sind. Der eine Hebelarm 43 ist im Ausführungsbeispiel mittig am Mittelsteg 42 angeordnet und die beiden weiteren Hebelarme 44 jeweils an einem der beiden Enden des Mittelstegs 42. Eine außermittige Anordnung des Hebelarms 43 ist ebenfalls möglich. Die beiden Hebelarme 44 einerseits und der Hebelarm 43 andererseits erstrecken sich im Ausführungsbeispiel, ausgehend vom Mittelsteg 42, rechtwinklig zu diesem und in diametrale Richtungen. Andere Winkelpositionen sind möglich. An der Unterseite des Hebelarms 43 liegt die Kolbenstange 34 des Stellkolbens 25 des ersten Ventilstellers 21 mit Öffnungsfunktion mit ihrem Stirnende an, während die Hebelarme 44 an ihrer Unterseite einen Ballen 45 tragen, mit dem sich die Hebelarme 44 jeweils an einem der hydraulischen Ventilausgleichselemente 33 abstützen. Auch bei dieser konstruktiven Gestaltung des Koppelglieds 23 wirken an den Verbindungsstellen von Koppelglied 23 und Ventilstellern 21, 22 ausschließlich Druckkräfte.This in 2 to 4 illustrated embodiment of the valve control device differs from the previously described valve control device only by a different type of design of the coupling member 23 , This coupling member 23 is here by a rocker arm 40 formed, which is transverse to the stroke direction of the gas exchange valves 15 aligned pivot axis 41 is tiltable. The rocker arm 40 has a rod-shaped central web 42 on, on the three spaced, transversely extending lever arms 43 . 44 are formed. The one lever arm 43 is in the embodiment centered on the central web 42 arranged and the two other lever arms 44 each at one of the two ends of the central web 42 , An eccentric arrangement of the lever arm 43 is also possible. The two lever arms 44 on the one hand and the lever arm 43 on the other hand extend in the embodiment, starting from the central web 42 , at right angles to this and in diametrical directions. Other angular positions are possible. At the bottom of the lever arm 43 is the piston rod 34 of the adjusting piston 25 of the first valve actuator 21 with opening function with its front end on while the lever arms 44 a bale on its underside 45 carry, with which the lever arms 44 each at one of the hydraulic valve compensation elements 33 support. Also in this constructive design of the coupling member 23 act at the joints of coupling link 23 and valve actuators 21 . 22 only pressure forces.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10147305 A1 [0002]
- DE 256641 [0018]

Claims

Valve control device for the synchronous control of at least two gas exchange valves ( 15 ) of an internal combustion engine, with one by means of two control valves ( 29 . 30 ) controllable hydraulic first valve actuator ( 21 ) and with a coupling element ( 23 ), one on the coupling member ( 23 ) transmitted travel of the first valve actuator ( 21 ) in a stroke of at least two gas exchange valves ( 15 ), characterized in that the first valve actuator ( 21 ) exclusively opening function for the at least two gas exchange valves ( 15 ) and that each of the at least two gas exchange valves ( 15 ) a hydraulic second valve actuator ( 22 ) with closing function for the gas exchange valve ( 15 ) associated with the gas exchange valve ( 15 ) in one to the first valve actuator ( 21 ) opposite direction on the coupling member ( 23 ) acts.

Valve control device according to claim 1, characterized in that the first valve actuator ( 21 ) is designed with opening function so that its actuating force is greater than the sum of the closing forces of the second valve actuator ( 22 ) with closing function plus the sum of the opening of at least two gas exchange valves ( 15 ) required opening forces.

Valve control device according to claim 1 or 2, characterized in that the valve plate ( 21 ) single-acting cylinder with a pressure chamber ( 26 ) limiting actuating piston ( 25 ) and that the pressure chambers ( 26 ) of the second valve actuator ( 22 ) are permanently acted upon with closing function with fluid pressure and the pressure chamber ( 26 ) of the first valve actuator ( 21 ) with opening function via the control valves ( 29 . 30 ) optionally acted upon by fluid pressure or pressure relieved.

Valve control device according to claim 3, characterized in that the fluid pressure at the outlet one with a fluid reservoir ( 28 ) associated high pressure pump ( 27 ) is removed.

Valve control device according to claim 3 or 4, characterized in that each actuating piston ( 25 ) of the second valve actuator ( 22 ) with closing function with a valve stem ( 16 ) of the associated gas exchange valve ( 15 ) and via the valve stem ( 16 ) on the coupling member ( 23 ) and that the actuating piston ( 25 ) of the first valve actuator ( 21 ) with opening function via one on the of the pressure chamber ( 26 ) facing away from the piston side piston rod ( 34 ) the coupling member ( 23 ) against the force by the second valve plate ( 22 ) acted upon by closing function.

Valve control device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the coupling member ( 23 ) in the stroke direction of the at least two gas exchange valves ( 15 ) movably guided traverse ( 35 ) is on one side of the actuator piston ( 25 ) of the first valve actuator ( 21 ) acts with opening function and on the other side facing away from the adjusting piston ( 25 ) of the second valve actuator ( 22 ) with closing function.

Valve control device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the coupling member ( 23 ) as a rocker arm ( 40 ) is formed, which by a transverse to the stroke direction of the at least two gas exchange valves ( 15 ) aligned pivot axis ( 41 ) is tiltable, and that the actuating piston ( 25 ) of the first valve actuator ( 21 ) with opening function on the one lever arm ( 43 ) and the adjusting piston ( 25 ) of the second valve actuator ( 22 ) with closing function on the other lever arm ( 44 attack).

Valve control device according to one of claims 5 to 7, characterized in that between the valve bodies ( 16 ) of the gas exchange valves ( 15 ) and the coupling member ( 32 ) Valve lash adjusters, preferably hydraulic lash adjusters ( 33 ) are arranged.

Valve control device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the adjusting piston ( 25 ) of the first valve actuator ( 21 ) with opening function on which of the pressure chamber ( 26 ) averted piston surface attacks a restoring force which is much smaller than the actuating force of the valve actuator ( 21 ).

Valve control device according to claim 9, characterized in that the restoring force, the spring force of the adjusting piston ( 25 ) supporting spring ( 38 ).

Valve control device according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the second valve actuators ( 22 ) Feathers ( 39 ) for holding the non-pressurized valve plate ( 22 ) in the closed position for the gas exchange valves ( 15 ) are used.