DE102011003022A1 - Method for achieving uniform rate of filling of cylinders of combustion engine, involves selecting valve clearance compensation elements having equal dropping times, from amount of elements for which dropping times are measured - Google Patents

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Abstract

The method involves supporting hydraulic valve clearance compensation elements (10) by rocker arms (6) for valve operation, where the compensation elements are associated with an individual internal combustion engine. Dropping times of the compensation elements are measured. The compensation elements having equal dropping times corresponding to valves of an individual motor are selected and constructed, from amount of the compensation elements for which the dropping times are measured.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung eines gleichmäßigen Füllungsgrades bei den Zylindern eines Verbrennungsmotors mit die Kipphebel für die Ventilbetätigung abstützenden hydraulischen Ventilspielausgleichselementen.The invention relates to a method for achieving a uniform degree of filling in the cylinders of an internal combustion engine with the rocker arm for the valve actuation supporting hydraulic valve clearance compensation elements.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Hydraulische Ventilspielausgleichselemente dienen dazu, Spiel zwischen dem Ventilschaft oder Ventilstößel und einem auf diesen einwirkenden Antriebselement, welches sich beispielsweise infolge unterschiedlicher Betriebstemperaturen oder auch infolge eines Verschleißes einstellt, automatisch auszugleichen. Weit verbreitet sind Ventilantriebe, bei denen das Ventil über einen zweiarmigen Kipphebel betätigt wird, dessen einer Arm am Ventilstößel anliegt und dessen anderer Arm durch ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement abgestützt wird. Derartige Anordnungen sowie der Aufbau und die Funktion von Ventilspielausgleichselementen sind allgemein bekannt und brauchen deshalb hier nicht im Einzelnen beschrieben zu werden.Hydraulic lash adjusters serve to automatically compensate for play between the valve stem or valve stem and a force acting on this drive element, which occurs for example due to different operating temperatures or due to wear, automatically. Valve actuators are widely used in which the valve is actuated via a two-armed rocker arm, one arm of which rests against the valve lifter and whose other arm is supported by a hydraulic valve play compensation element. Such arrangements and the structure and function of valve lash adjusters are well known and therefore need not be described in detail here.

Kennzeichnend für die bauliche und funktionstechnische Qualität von Ventilspielausgleichselementen ist deren Absinkzeit. Die Absinkzeit ist diejenige Zeit, in der das hydraulische Ventilspielausgleichselement unter Beaufschlagung mit einer definierten Kraft um eine definierte Strecke absinkt. Durch fertigungsbedingte Toleranzen ergibt sich üblicherweise ein großer Streubereich der Absinkzeiten, der aus technischen und wirtschaftlichen Gründen mit einem vertretbaren Aufwand nicht ohne weiteres verkleinert werden kann.Characteristic of the constructional and functional quality of lash adjusters is their settling time. The Absinkzeit is the time in which the hydraulic valve clearance compensation element falls under the action of a defined force by a defined distance. Due to manufacturing tolerances usually results in a large range of settling times, which can not be easily reduced for technical and economic reasons with a reasonable cost.

Stark unterschiedliche Absinkzeiten der in einem individuellen Verbrennungsmotor verbauten Ventilspielausgleichselemente haben einen entsprechenden Unterschied des Ventilhubverlustes an den Ventilen der einzelnen Zylinder zur Folge, d. h. die Differenz zwischen dem Soll-Hub und dem Ist-Hub der Ventile ist bei den einzelnen Zylinder unterschiedlich. Damit ergeben sich ungleichmäßige Füllungsgrade in den einzelnen Zylindern, was zu einem unruhigen Lauf des Motors führen kann.Very different decay times of the valve lash adjusters installed in an individual engine result in a corresponding difference in valve lift loss on the valves of the individual cylinders, i. H. the difference between the desired stroke and the actual stroke of the valves is different for each cylinder. This results in uneven fill levels in the individual cylinders, which can lead to a restless running of the engine.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, zumindest annähernd gleiche Ventilhubverluste und damit gleiche Füllungsgrade bei den einzelnen Zylindern eines Verbrennungsmotors sicherzustellen.The invention has for its object to provide a method which makes it possible to ensure at least approximately the same valve lift losses and thus the same fill levels in the individual cylinders of an internal combustion engine.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nicht in erster Linie die Absinkzeiten an sich für die Laufruhe des Motors maßgebend sind, sondern vielmehr eine weitgehende Gleichheit der Absinkzeiten aller bei einem individuellen Verbrennungsmotor verbauten Ventilspielausgleichselemente.The invention is based on the finding that not only the sinking times per se are decisive for the smooth running of the engine, but rather a substantial equality of the sinking times of all valve clearance compensation elements installed in an individual internal combustion engine.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzielung eines gleichmäßigen Füllungsgrades der Zylinder eines Verbrennungsmotors mit die Klpphebel für die Ventilbetätigung abstützenden hydraulischen Ventilspielausgleichselementen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Absinkzeiten zu verbauender Ventilspielausgleichselemente gemessen werden, und dass aus der Menge der gemessenen Ventilspielausgleichselemente jeweils eine der Anzahl der Ventile eines bestimmten Motors entsprechende Anzahl von Ventilspielausgleichselementen mit im wesentlichen gleichen Absinkzeiten ausgewählt und verbaut wird.The invention is based on a method for achieving a uniform degree of filling of the cylinders of an internal combustion engine with the valve lever for supporting the valve actuation hydraulic valve lash adjusters. It is provided according to the invention that the Absinkzeiten be measured to be installed lash adjuster elements, and that from the amount of the measured valve lash adjusters each one of the number of valves of a particular engine corresponding number of valve lash adjusters selected with substantially equal Absinkzeiten and installed.

Damit wird sichergestellt, dass die Ventilhubverluste der einzelnen Ventile eines Verbrennungsmotors und damit der Füllungsgrad der einzelnen Zylinder im wesentlichen gleich sind, welches wie oben bereits beschrieben wurde zu einem gleichmäßigen Lauf des Motors führt.This ensures that the Ventilhubverluste the individual valves of an internal combustion engine and thus the degree of filling of the individual cylinders are substantially equal, which as already described above leads to a smooth running of the engine.

Es hat sich gezeigt, dass eine akzeptable Laufruhe eines Verbrennungsmotors schon erreichbar ist, wenn die Streuung der Absinkzeiten aller in dem Verbrennungsmotor verbauten Ventilspielausgleichselemente einen bestimmten engen Bereich nicht überschreitet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass einem Verbrennungsmotor jeweils Ventilspielausgleichselemente zugeordnet werden, deren Absinkzeiten in einem durch einen unteren und einen oberen Grenzwert definierten Bereich liegen. Gegenüber einer Forderung nach absolut gleichen Absinkzeiten aller in einem Verbrennungsmotor verbauten Ventilspielausgleichselemente ist auf diese Weise die Ausbeute an verwendbaren Ventilspielausgleichselementen erheblich höher, ohne dass eine merkliche Verschlechterung der Laufruhe in Kauf genommen werden müsste.It has been shown that an acceptable running smoothness of an internal combustion engine is already achievable if the scattering of the sinking times of all valve lash adjusters installed in the internal combustion engine does not exceed a certain narrow range. According to a preferred embodiment of the invention, it is therefore provided that an internal combustion engine each valve clearance compensation elements are assigned, the Absinkzeiten lie in a defined by a lower and an upper limit range. Compared to a demand for absolutely equal Absinkzeiten all built in an internal combustion engine valve clearance compensation elements, the yield of usable valve clearance compensation elements is considerably higher in this way, without a significant deterioration of smoothness would have to be accepted.

Es hat sich weiter gezeigt, dass eine ausreichende Laufruhe auch dann erreicht wird, wenn die Lage des durch einen unteren und einen oberen Grenzwert definierten Bereiches auf der Skala der Absinkzeiten verändert wird, solange der Bereich selbst nicht überschritten wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb vorgesehen, dass die Menge der gemessenen Ventilspielausgleichselemente in Gruppen mit unterschiedlichen, jeweils durch einen unteren und einen oberen Grenzwert der Absinkzeiten definierten Bereichen sortiert werden. Diese Bereiche können jeweils aneinander anschließen oder sich auch überlappen.It has also been shown that sufficient smoothness is achieved even if the position of the region defined by a lower and an upper limit value on the scale of the sinking times is changed as long as the range itself is not exceeded. In accordance with a further embodiment of the method according to the invention, it is therefore provided that the quantity of the measured valve clearance compensation elements is defined in groups with different, respectively lower and upper limit values of the sinking times Be sorted areas. These areas can each connect to each other or overlap.

Unterschiedliche Absinkzeiten der Ventilspielausgleichselemente entsprechen unterschiedlichem Kinematiken während des Ventilhubs und damit unterschiedlichen Ventilhubverlusten, die letztlich für den Füllungsgrad der zugeordneten Zylinder maßgeblich sind. Es ist deshalb vorgesehen, dass die unteren und oberen Grenzwerte der Absinkzeiten in Abhängigkeit von zugeordneten, maximal zulässigen unteren bzw. oberen Ventilhubverlusten definiert werden.Different sinking times of the valve lash adjuster elements correspond to different kinematics during the valve lift and thus different valve lift losses, which are ultimately decisive for the degree of filling of the associated cylinders. It is therefore provided that the lower and upper limit values of the sinking times are defined as a function of assigned, maximum permissible lower or upper valve lift losses.

Die Bereiche der Absinkzeiten werden dann in einer Weise bestimmt, dass die Differenz zwischen einem unterem und einem oberem Ventilhubverlust einen vorgegebenen, beispielsweise empirisch oder rechnerisch ermittelten Wert nicht überschreitet.The ranges of the sinking times are then determined in such a way that the difference between a lower and an upper valve lift loss does not exceed a predetermined, for example empirically or computationally determined value.

Bei der Öffnungsbetätigung eines Ventils durch die Ventilsteuerung wird auch das jeweils zugeordnete Ventilspielausgleichselement mit einer Kraft Fa beaufschlagt Abhängig von den unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der einzelnen Ventilspielausgleichselemente ergeben sich dabei unterschiedliche Ventilhubverluste IH, wie weiter vorne erläutert wurde. Den unterschiedlichen Ventilhubverlusten IH entsprechen die jeweils ebenfalls schon weiter vorne erläuterten Absinkzeiten t der einzelnen Ventilspielausgleichselemente, die sich mit einem geeigneten Messaufbau ermitteln lassen. Diese Absinkzeiten t können demnach für die erfindungsgemäß vorgeschlagene Auswahl jeweils gemeinsam in einem Verbrennungsmotor zu verbauender Ventilspielausgleichselemente als Auswahlkriterium verwendet werden.During the opening operation of a valve by the valve control, the respectively associated valve clearance compensation element is subjected to a force F a. Depending on the different manufacturing tolerances of the individual valve clearance compensation elements, different valve lift losses I H result , as explained earlier. The different valve lift losses I H correspond to the respective sinking times t of the individual valve lash adjusters, which are also explained earlier on, which can be determined with a suitable test setup. Accordingly, these sinking times t can be used as a selection criterion for the selection proposed according to the invention, in each case jointly in a combustion engine to be installed valve clearance compensation elements.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings of some embodiments. It shows

1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Ventilsteuerung mit einem Ventilspielausgleichselement, 1 in a perspective partial view of a valve control with a lash adjuster element,

2 schematisch einen Messaufbau zur Ermittlung der Absinkzeit bei einem Ventilspielausgleichselement, und 2 schematically a measurement setup for determining the Absinkzeit at a valve clearance compensation element, and

3 ein Diagramm, in welchem der Verlauf einer Absinkgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von einer auf das Ventilspielausgleichselement wirkenden Kraft F dargestellt ist. 3 a diagram in which the course of a rate of descent v as a function of a force acting on the lash adjuster element F is shown.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt einen Ventilsteuerungsmechanismus zum Betätigen eines Ventils, bei dem ein von einer Nockenwelle 2 betätigter Zwischenhebel 4 über den ersten Arm 6a eines zweiarmigen Kipphebels 6 den Ventilschaft 8 gegen die Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder in seine Öffnungsstellung bewegt, wobei sich der Kipphebel 6 mit seinem zweiten Arm 6b auf einem Ventilspielausgleichselement 10 abstützt. Es gelten die folgenden Beziehungen:

Figure 00050001
mit:

  • nKW[U/min] = Kurbelwellendrehzahl
  • nNW[U/min] = Nockenwellendrehzahl
  • LHEBNO [mm] = wirksame Länge Arm 6b des Kipphebels
  • LHEBVE [mm] = wirksame Länge Kipphebel 6
  • Figure 00050002
    = Hebelverhältnis
  • NHB [Grad] = Nockenhub-Winkelbereich
  • Fa[N] = Kraft am Ventilspielausgleichselement
1 shows a valve control mechanism for actuating a valve in which one of a camshaft 2 operated intermediate lever 4 over the first arm 6a a two-armed rocker arm 6 the valve stem 8th moved against the force of a return spring, not shown, in its open position, wherein the rocker arm 6 with his second arm 6b on a valve clearance compensation element 10 supported. The following relationships apply:
Figure 00050001
With:
  • n KW [rpm] = crankshaft speed
  • n NW [rpm] = camshaft speed
  • LHEBNO [mm] = effective length arm 6b of the rocker arm
  • LHEBVE [mm] = effective length of rocker arm 6
  • Figure 00050002
    = Lever ratio
  • NHB [degree] = cam lift angle range
  • F a [N] = force on the valve clearance compensation element

Daraus ergibt sich die Hubzeit tH:This results in the stroke time t H :

Figure 00060001
Figure 00060001

2 dient der Erläuterung eines Messaufbaus zur Ermittlung einer Absinkzeit, wobei auf das Ventilspielausgleichselement 10 eine Prüfkraft Fp aufgebracht wird, woraus sich das Kraftverhältnis kF wie folgt ergibt.

Figure 00060002
2 serves to explain a measurement setup for determining a sinking time, wherein the valve clearance compensation element 10 a test force F p is applied, resulting in the force ratio k F results as follows.
Figure 00060002

Die Absinkzeit t für einen vorgegebenen Prüfweg Sp wird gemessen. Daraus ergibt sich die Absinkgeschwindigkeit v wie folgt:

Figure 00060003
The sinking time t for a given test path S p is measured. This results in the sinking velocity v as follows:
Figure 00060003

Die weiter oben genannten Grenzwerte des erlaubten Absinkzeitenbereiches werden jeweils durch ein Ventilspielausgleichselement mit schneller Absinkzeit ts bzw. hoher Absinkgeschwindigkeit vs und ein Ventilspielausgleichselement mit langsamer Absinkzeit tl bzw. langsamer Absinkgeschwindigkeit vl repräsentiert. Es gilt:

Figure 00060004
The above-mentioned limit values of the allowed sinking time range are represented in each case by a valve lash adjuster with a fast sinking time t s or high sinking speed v s and a lash adjuster with a slow sinking time t l or slow sinking speed v l . The following applies:
Figure 00060004

3 zeigt ein Diagramm mit dem Verlauf der Absinkgeschwindigkeiten Vl und Vs in Abhängigkeit von der am Ventilspielausgleichselement wirkenden Betriebskraft Fa einerseits sowie der (vorzugsweise größeren) Prüfkraft Fp andererseits. 3 shows a diagram with the course of Absinkgeschwindigkeiten V l and V s as a function of acting on the valve clearance compensation element operating force F a on the one hand and the (preferably larger) test load F p on the other hand.

Aus der Hubzeit tH, der Absinkgeschwindigkeit v und dem bekannten Kraftverhältnis kF berechnet sich eine Absinkstrecke: sa = tH·v·kF From the stroke time t H , the sinking velocity v and the known force ratio k F a descending distance is calculated: s a = t H · v · k F

Aus der Absinkstrecke sa und dem Hebelverhältnis kH berechnet sich der Ventilhubverlust:From the descending path s a and the lever ratio k H , the valve lift loss is calculated:

Figure 00070001
Figure 00070001

Der erlaubte Bereich des Ventilhubverlustes bei einem individuellen Verbrennungsmotor zwischen einem schnell absinkenden und einem langsam absinkenden Ventilspielausgleichselement ist dann:

Figure 00070002
The permitted range of valve lift loss in an individual combustion engine between a rapidly decreasing and a slowly decreasing valve clearance compensation element is then:
Figure 00070002

Um für die Verbrennungsmotoren der dieser Erfindung zugrunde liegenden Art einen ruhigen Lauf zu garantieren, darf die Verteilung des Füllungsgrades der Zylinder mit Luft nicht deutlich vom Mittelwert abweichen. Ein Unterschied der geöffneten Ventile von 3 μm bedeutet beispielsweise (je nach Ausführung) 1% Differenz bei der Verteilungsmessung. Die Ventilspielausgleichselemente sollen nach ihren Absinkzeiten so gruppiert werden, dass die Differenz des Hubverlustes zwischen der Position mit einem schnellen Element und der Position mit einem langsamen Element 3 μm nicht überschreitet. Dazu muss aus der gewünschten maximalen Differenz des Hubverlustes die korrespondierende Absinkzeit ermittelt werden. Dazu wird die nachfolgende Berechnung angestellt:

Figure 00070003
Figure 00080001
In order to guarantee a smooth running for the internal combustion engines of this invention, the distribution of the degree of filling of the cylinders with air must not deviate significantly from the mean value. For example, a difference of 3 μm open valves means (depending on the version) 1% difference in the distribution measurement. The lash adjusters shall be grouped according to their sinking times such that the difference in stroke loss between the fast element position and the slow element position does not exceed 3 μm. For this purpose, the corresponding sinking time must be determined from the desired maximum difference of the stroke loss. For this purpose, the following calculation is made:
Figure 00070003
Figure 00080001

Hiermit kann für eine gewählte langsame Absinkzeit tl die korrespondierende schnelle Absinkzeit ts ermittelt werden, um einen bestimmten Bereich des Ventilhubverlustes nicht zu überschreiten. Alternativ dazu ist es möglich, die schnelle Absinkzeit ts zu wählen und die langsame Absinkzeit tl zu bestimmen. Die Berechnung kann im Gegensatz zu einer konstanten Kraft Fa aber auch mit dem Integral der Kraft Fa über den Nockenhub-Winkelbereich NHB durchgeführt werden.Hereby, for a selected slow sinking time t 1, the corresponding fast sinking time t s can be determined in order not to exceed a certain range of the valve lift loss. Alternatively, it is possible to choose the fast sinking time t s and to determine the slow sinking time t l . The calculation can be carried out in contrast to a constant force F a but also with the integral of the force F a over the cam lift angle range NHB.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Nockenwellecamshaft
44
Zwischenhebelintermediate lever
66
Kipphebelrocker arm
6a6a
erster Armfirst arm
6b6b
zweiter Armsecond arm
88th
Ventilschaftvalve stem
1010
VentilspielausgleichselementLash adjuster
NHBNHB
Nockenhub-WinkelbereichCam lift-angle range
nnw n nw
NockenwellendrehzahlCamshaft speed
LHEBNOLHEBNO
wirksame Länge Arm 6b des Kipphebelseffective length arm 6b of the rocker arm
LHEBVELHEBVE
wirksame Länge Kipphebel 6 effective length rocker arm 6

Claims (5)

Verfahren zur Erzielung eines gleichmäßigen Füllungsgrades der Zylinder eines Verbrennungsmotors mit die Kipphebel (6) für die Ventilbetätigung abstützenden hydraulischen Ventilspielausgleichselementen (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Absinkzeiten (tl, ts) zu verbauender Ventilspielausgleichselemente (10) gemessen werden, und dass aus der Menge der gemessenen Ventilspielausgleichselemente (10) jeweils eine der Anzahl der Ventile eines individuellen Motors entsprechende Anzahl von Ventilspielausgleichselementen (10) mit im wesentlichen gleichen Absinkzeiten ausgewählt und verbaut wird.Method for achieving a uniform degree of filling of the cylinders of an internal combustion engine with the rocker arms ( 6 ) for the valve actuation supporting hydraulic valve clearance compensation elements ( 10 ), characterized in that the sinking times (t l , t s ) to be installed Valve clearance compensation elements ( 10 ) and that from the set of measured valve clearance compensation elements ( 10 ) each have a number of valve clearance compensation elements corresponding to the number of valves of an individual engine ( 10 ) is selected and installed with substantially the same sinking times. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem individuellen Verbrennungsmotor jeweils Ventilspielausgleichselemente (10) zugeordnet werden, deren Absinkzeiten in einem durch einen unteren Grenzwert (tl) und einem oberen Grenzwert (ts) definierten Bereich liegen.A method according to claim 1, characterized in that an individual internal combustion engine each valve lash adjusters ( 10 ) whose sinking times lie in a range defined by a lower limit value (t l ) and an upper limit value (t s ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der gemessenen Ventilspielausgleichselemente (10) in Gruppen mit unterschiedlichen, jeweils durch einen unteren Grenzwert (tl) und einen oberen Grenzwert (ts) der Absinkzeit definierten Bereichen sortiert werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the quantity of the measured valve clearance compensation elements ( 10 ) are sorted into groups with different ranges defined by a lower limit value (t l ) and an upper limit value (t s ) of the absorption time, respectively. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Grenzwerte (tl) und die oberen Grenzwerte (ts) der Absinkzeitbereiche in Entsprechung zu zugeordneten, maximal zulässigen unteren bzw. oberen Ventilhubverlusten (IH) definiert werden.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the lower limit values (t l ) and the upper limit values (t s ) of the sinking time ranges are defined in correspondence with assigned, maximum permissible lower and upper valve lift losses (I H ). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absinkzeitbereiche in einer Weise definiert wenden, dass die Differenz zwischen unterem und oberem Ventilhubverlust einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.A method according to claim 4, characterized in that the sinking time ranges are defined in a way that the difference between lower and upper valve lift loss does not exceed a predetermined value.
DE102011003022A 2011-01-24 2011-01-24 Method for achieving uniform rate of filling of cylinders of combustion engine, involves selecting valve clearance compensation elements having equal dropping times, from amount of elements for which dropping times are measured Ceased DE102011003022A1 (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014202241A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-24 Pierburg Gmbh Method for producing equal valve lifts on variable valvetrains
DE102015220349A1 (en) 2014-10-23 2016-04-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for achieving a uniform degree of filling of the cylinders of internal combustion engines
DE102016220399A1 (en) * 2016-10-18 2017-09-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Intermediate lever of a variable valve train
CN112302754A (en) * 2019-07-29 2021-02-02 舍弗勒技术股份两合公司 Intermediate rocker arm and valve rocker arm system

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