DE102013015499A1

DE102013015499A1 - Device and method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine

Info

Publication number: DE102013015499A1
Application number: DE102013015499.5A
Authority: DE
Inventors: Georg MAGET; Heribert Möller; Robert WIEMANN; Rainer Kalass
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Also published as: BR102014013204B8; EP2851525B1; CN104454064A; RU2014131263A; CN104454064B; EP2851525A1; RU2661921C2; BR102014013204B1; BR102014013204A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement (6), insbesondere eines von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebels als Betätigungselement, wobei im Kraftfluss zwischen einem Nocken (4) der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil (2) eine erste, vorzugsweise hydraulisch beaufschlagte, Kolben-Zylinder-Einheit (15) eingeschaltet ist, mittels der wenigstens ein Auslassventil (2) bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist und mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit (11), die als, vorzugsweise hydraulisches, Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken (4) und dem Auslassventil (2) wenigstens eine Fixiereinrichtung (23; 24) zur Fixierung des Betätigungselements (6) vorgesehen, wobei die Fixiereinrichtung (23; 24) so ausgebildet und/oder so ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens (4) aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement (6) lagefixiert ist und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens (4) deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes (6) aufgehoben ist.The invention relates to a device and a method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, with a camshaft driven actuator (6), in particular a camshaft driven rocker arm as an actuating element, wherein in the power flow between a cam (4) of Camshaft and at least one exhaust valve (2) a first, preferably hydraulically acted on, piston-cylinder unit (15) is turned on by means of at least one exhaust valve (2) in an engine braking operation with exhaust gas backlog in a non-closed intermediate position and a second Piston-cylinder unit (11), which is designed as, preferably hydraulic, valve clearance compensation element (HVA). According to the invention, at least one fixing device (23, 24) for fixing the actuating element (6) is provided in the force flow between the cam (4) and the outlet valve (2), wherein the fixing device (23, 24) is designed and / or controlled such that that in the engine braking operation when passing through the cam base circle of the cam (4) is activated and accordingly the actuating element (6) is fixed in position and that in the engine braking operation when passing through the cam portion of the cam (4) is deactivated and accordingly the positional fixation of the actuating element (6) is repealed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The present invention relates to a device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1 and to a method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine according to the preamble of claim 11.

Es ist zum Beispiel durch die gattungsbildende US 2010/319657 A1 bekannt, die Bremswirkung einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb dadurch zu steigern, dass dem Abgasrückstau mittels einer Stauklappe im Abgastrakt eine Dekompressionswirkung (EVB bzw. Exhaust valve brake) überlagert wird, bei der zumindest ein Auslassventil pro Zylinder der Brennkraftmaschine im Bremsbetrieb in einer Zwischenstellung offengehalten wird. Dies erfolgt im Ventiltrieb der Brennkraftmaschine mittels einer hydraulisch beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit im Kraftfluss zwischen dem antreibenden Nocken der Nockenwelle und dem das Auslassventil beaufschlagenden Betätigungselement bzw. einem Kipphebel. Ferner ist in dem Betätigungselement eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet, die als an sich bekanntes, hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA) ausgelegt ist.It is for example through the generic US 2010/319657 A1 known to increase the braking effect of an internal combustion engine in overrun by the exhaust backpressure by means of a damper in the exhaust system a decompression (EVB or Exhaust valve brake) is superimposed, is kept open at least one exhaust valve per cylinder of the internal combustion engine in braking mode in an intermediate position. This is done in the valve train of the internal combustion engine by means of a hydraulically acted piston-cylinder unit in the power flow between the driving cam of the camshaft and the exhaust valve acting on the actuator or a rocker arm. Further, a second piston-cylinder unit is arranged in the actuating element, which is designed as known per se, hydraulic valve clearance compensation element (HVA).

Problematisch kann bei solchen Vorrichtungen das HVA-Element im Motorbremsbetrieb sein, weil hier durch indifferente Bewegungsabläufe und durch auftretendes Ventilspringen, bedingt durch den Abgasrückstau, gegebenenfalls ein „Aufpumpen” des HVA-Elements eintreten kann, bei dem ein sicheres Schließen des Auslassventils im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine nicht sofort gewährleistet ist.The problem may be in such devices, the HVA element in engine braking operation, because here by indifferent movements and by occurring valve jump, due to the back pressure, possibly a "pumping" of the HVA element can occur, in which a safe closing of the exhaust valve in the fired operation the internal combustion engine is not guaranteed immediately.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren mit baulich einfachen Mitteln derart weiterzubilden, dass sowohl im regulären Betrieb als auch im Motorbremsbetrieb bzw. EVB ein funktionssicherer und störungsfreier Ventiltrieb erzielbar ist.The object of the invention is therefore to develop the generic device and a generic method with structurally simple means such that both in regular operation and in engine braking operation or EVB a functionally reliable and trouble-free valve train can be achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution of this problem is achieved with the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement, das bevorzugt durch einen von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebel gebildet wird. Weiter ist in den Kraftfluss zwischen einem Nocken der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil eine erste Kolben-Zylinder-Einheit, vorzugsweise eine hydraulisch beaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit, eingeschaltet, mittels der wenigstens ein Auslassventil bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist. Zudem ist eine zweite Kolben-Zylindereinheit vorgesehen, die als Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA), vorzugsweise als hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA), ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken und dem Auslassventil wenigstens eine Fixiereinrichtung zur Fixierung, insbesondere zur stufenlosen Fixierung, des Betätigungselements vorgesehen, wobei die Fixiereinrichtung so ausgebildet und/oder zum Beispiel so mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement lagefixiert ist und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes aufgehoben ist.According to claim 1, an apparatus for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles is proposed, with a camshaft driven actuator, which is preferably formed by a camshaft driven rocker arm. Further, in the power flow between a cam of the camshaft and at least one exhaust valve, a first piston-cylinder unit, preferably a hydraulically acted piston-cylinder unit, powered by the at least one exhaust valve in an engine braking operation with exhaust gas backlog in a non-closed intermediate position preserved is. In addition, a second piston-cylinder unit is provided, which is designed as a valve clearance compensation element (HVA), preferably as a hydraulic valve clearance compensation element (HVA). According to the invention, at least one fixing device for fixing, in particular for stepless fixing, of the actuating element is provided in the force flow between the cam and the outlet valve, wherein the fixing device is designed and / or controlled by a control device, for example, in the engine braking mode when passing through the cam base circle the cam is activated and accordingly the actuating element is fixed in position and that it is deactivated in the engine braking operation when passing through the cam portion of the cam and, accordingly, the positional fixation of the actuating element is canceled.

Die Fixierung erfolgt somit erfindungsgemäß nur im Motorbremsbetrieb, während sich das Betätigungselement, zum Beispiel eine Kipphebelrolle eines Kipphebels als Betätigungselement, am Grundkreis des Nockens befindet. Diese Fixierung wird kurz vor dem Nockenhub aufgehoben und danach sofort wieder aktiviert. Mit der erfindungsgemäßen Lösung, das heißt einer zeitlich steuerbaren Fixierung des Betätigungselementes, insbesondere eines Kipphebels, gelingt es das unerwünschte Aufpumpen der Ausgleichselemente und somit das unerwünschte Offenhalten der Auslassventile zuverlässig zu verhindern. Insbesondere ist eine Auslegung der Fixiereinrichtung dergestalt, dass mittels dieser das zum Beispiel durch einen Kipphebel gebildete Betätigungselement „stufenlos” bzw. positionsunabhängig fixiert werden kann, von besonderem Vorteil, weil hier dann das Betätigungselement in jeder beliebigen Betätigungselement-Position sofort fixiert werden kann, ohne dass es zu Verzögerungen bei der Fixierung kommt, wie dies zum Beispiel bei formschlüssigen Einrastverbindungen der Fall sein kann. Damit ist dann vorteilhaft auch eine Anpassung der Fixierposition an veränderte Bedingungen innerhalb des Ventiltriebs auf einfache Weise möglich.The fixation is thus carried out according to the invention only in engine braking operation, while the actuating element, for example a Kipphebelrolle a rocker arm as an actuator, is located at the base circle of the cam. This fixation is canceled shortly before the cam lift and then reactivated immediately. With the solution according to the invention, that is, a time-controllable fixation of the actuating element, in particular a rocker arm, it is possible to reliably prevent the unwanted inflating the compensation elements and thus the unwanted keeping open the exhaust valves. In particular, a design of the fixing is such that by means of this, for example, by a rocker arm formed actuator "continuously" or position can be fixed independently of position, particularly advantageous because here then the actuator can be fixed immediately in any actuator position, without that there are delays in the fixation, as may be the case, for example, in form-locking snap-in connections. This then advantageously also an adjustment of the fixing position to changing conditions within the valve train in a simple manner possible.

Es versteht sich, dass die Wirkung der wenigstens einen Fixiereinrichtung im vollständig aktivierten Zustand dann bevorzugt so ist, dass damit die Nachstellwirkung des HVA-Elements zumindest im Motorbremsbetrieb vollständig außer Kraft gesetzt ist, das heißt, das Betätigungselement in seiner Position starr bzw. „eingefroren” festgehalten ist und die wenigstens eine Fixiereinrichtung somit eine Haltekraft auf das Betätigungselement ausübt, die größer ist als die durch das HVA-Element wirkende Verstellkraft.It is understood that the effect of the at least one fixing device in the fully activated state is then preferably such that the adjustment effect of the HVA element is completely disabled, at least during engine braking operation, ie, the actuating element is rigidly locked in its position Is held and the at least one fixing device thus exerts a holding force on the actuating element, which is greater than the adjusting force acting through the HVA element.

Während es bei einem Ventiltrieb mit zwei integrierten, hydraulisch wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten insbesondere im EVB-Betrieb durch Überlagerung von dynamischen Bewegungen zu komplexen und indifferenten Bewegungsabläufen kommen kann, die eine gewünschte Spielfreiheit im Ventiltrieb nicht sicherstellen und daraus resultierend die EVB-Funktion beeinträchtigen können, wird dieser Mangel durch die erfindungsgemäße Lösung abgestellt, ohne jedoch im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine die Funktion des HVA zu beeinträchtigen. While it can come in a valve train with two integrated, hydraulically acting piston-cylinder units, especially in EVB operation by superimposition of dynamic movements to complex and indifferent movements that do not ensure a desired backlash in the valve train and as a result affect the EVB function can, this deficiency is turned off by the solution according to the invention, but without affecting the function of the HVA in the regular operation of the internal combustion engine.

Besonders bevorzugt kann das Betätigungselement durch einen zweiteiligen Kipphebel mit einem nockenseitigen Nockenhebel und einem auslassventilseitigen Betätigungshebel gebildet sein, wobei die Fixiereinrichtung dann mit dem Betätigungshebel und/oder mit dem Nockenhebel zusammenwirken kann.Particularly preferably, the actuating element can be formed by a two-part rocker arm with a cam-side cam lever and an exhaust valve-side operating lever, wherein the fixing device can then interact with the actuating lever and / or with the cam lever.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Fixiereinrichtung durch wenigstens einen Elektromagneten gebildet sein, der entsprechend angesteuert bei Motorbremsbetrieb und bei Durchlaufen des Nockengrundkreises des Betätigungselementes bzw. Kipphebels aktiviert ist. Eine derartige, insbesondere elektronische Steuerung (dies kann ein modifiziertes Motorsteuergerät sein) ist präzise auf Last- und Betriebszustände der Brennkraftmaschine einstellbar, zum Beispiel auf die Motordrehzahl, Betriebszyklen, etc.. Damit ist auch eine besonders vorteilhafte stufenlose Fixierung möglich. Das Betätigungselement kann insgesamt oder aber auch lediglich bereichsweise aus einem magnetisch anziehbaren Material hergestellt sein bzw. mit einem solchen beschichtet sein.In a first advantageous embodiment of the invention, the fixing device may be formed by at least one electromagnet, which is activated in accordance with activated during engine braking operation and when passing through the cam base circle of the actuating element or rocker arm. Such, in particular electronic control (this may be a modified engine control unit) is precisely adjustable to load and operating conditions of the internal combustion engine, for example, on the engine speed, operating cycles, etc .. Thus, a particularly advantageous stepless fixation is possible. The actuator can be made entirely or in part only from a magnetically attractable material or be coated with such.

Dabei kann der Elektromagnet mit seiner Magnetkraft den Kipphebel gegen die Nachstellwirkung des HVA-Elements beaufschlagen bzw. bewegungsstabilisieren, um wirksam indifferenten Bewegungsabläufen entgegenzuwirken. Vorzugsweise ist dazu der Elektromagnet zum Beispiel gehäuseseitig der Brennkraftmaschine im Bewegungsbereich des als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes und außerhalb dessen Schwenkachse angeordnet. Auch eine ventiltriebseitige Anordnung ist möglich. Es versteht sich, dass die Anordnung für eine stufenlose bzw. positionsunabhängige Verstellbarkeit so zu erfolgen hat, dass dies gewährleistet ist, somit also zum Beispiel der Elektromagnet seitlich des Betätigungselementes bzw. Kipphebels angeordnet ist.In this case, the electromagnet with its magnetic force act on the tilting lever against the adjusting action of the HVA element or stabilize the movement to effectively counteract indifferent movement sequences. For this purpose, the electromagnet is preferably arranged, for example, on the housing side of the internal combustion engine in the movement region of the actuating element designed as a rocker arm and outside its pivot axis. A valve-train-side arrangement is possible. It is understood that the arrangement for a stepless or position-independent adjustability has to be made so that this is ensured, thus thus, for example, the electromagnet is arranged laterally of the actuating element or rocker arm.

Die Begrifflichkeit Elektromagnet ist hier ausdrücklich in einem umfassenden Sinne zu verstehen und soll selbstverständlich alle zur Realisierung eines elektromagnetischen Wirkprinzipes erforderlichen Bauteile umfassen.The term solenoid is here to be understood in a comprehensive sense and should of course include all necessary for the realization of an electromagnetic action principle components.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Fixiereinrichtung durch wenigstens eine Reibungsbremse gebildet sein, die mit dem Betätigungselement zusammenwirkt, insbesondere durch eine um eine Kipphebelachse eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes herum angeordnete Reibungsbremse gebildet sein. Damit wird eine mechanische Ausführungsvariante geschaffen, die das Betätigungselement bzw. den Kipphebel abbremsen und damit bewegungsstabilisieren kann.In an alternative embodiment of the invention, the fixing device may be formed by at least one friction brake, which cooperates with the actuating element, in particular be formed by a about a Kipphebelachse formed as a rocker arm actuating element around friction brake. Thus, a mechanical embodiment is created, which can decelerate the actuator or the rocker arm and thus stabilize movement.

Bevorzugt kann die als Reibungsbremse ausgebildete Fixiereinrichtung zumindest eine Reibscheibe aufweisen, die auf eine definierte Bremsfläche des Betätigungselementes, insbesondere auf eine als Bremsfläche ausgebildete Nabenstirnseite eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes wirkt.Preferably, the fixing device designed as a friction brake may comprise at least one friction disc, which acts on a defined braking surface of the actuating element, in particular on a trained as a braking surface hub front side designed as a rocker arm actuating element.

Die Betätigung der Reibungsbremse kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weise erfolgen, wobei eine hydraulische Betätigung der Reibungsbremse bevorzugt ist. Zum Beispiel kann dazu ein hydraulisches Steuerventil verwendet sein, das zum Beispiel abhängig von der Nockenwellendrehung bei Motorbremsbetrieb eine auf die Reibscheibe wirkende Kolben-Zylinder-Einheit entsprechend beaufschlagt.The actuation of the friction brake can basically be done in different ways, with a hydraulic actuation of the friction brake is preferred. For example, a hydraulic control valve may be used for this purpose, which, for example, acts on a piston-cylinder unit acting on the friction disk as a function of the camshaft rotation during engine braking operation.

Bevorzugt sind im Ventiltrieb mehrere, zum Beispiel zwei, Auslassventile je Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen, die über eine Ventilbrücke gemeinsam von dem Betätigungselement betätigt sind, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit in der Ventilbrücke angeordnet ist und auf wenigstens einen Teil der Auslassventile, insbesondere nur auf eines der Auslassventile wirkt.Preferably, several, for example two, exhaust valves per cylinder of the internal combustion engine are provided in the valve train, which are actuated jointly by a valve bridge of the actuating element, wherein the first piston-cylinder unit is arranged in the valve bridge and at least a portion of the exhaust valves, in particular only on one of the exhaust valves acts.

Schließlich können die erste Kolben-Zylinder-Einheit und das HVA bevorzugt gemeinsam von einem Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine mit Drucköl versorgt sein, wobei in der Zuführleitung zur ersten Kolben-Zylinder-Einheit ein Rückschlagventil angeordnet ist, wobei ferner der Druckraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit eine im geschlossenen Zustand des zumindest einen Auslassventils eine über einen ortsfesten Gegenhalter gesteuerte Ablassleitung aufweist und die Kolben-Zylinder-Einheit sowie die Ventilfeder des Auslassventils so abgestimmt sind, dass im Motorbremsbetrieb bei entsprechend geschlossener Abgasklappe im Abgassystem der Brennkraftmaschine das Auslassventil definiert geöffnet bleibt.Finally, the first piston-cylinder unit and the HVA may preferably be jointly supplied with pressurized oil from a pressure-circulation lubricating oil system of the internal combustion engine, wherein a check valve is arranged in the supply line to the first piston-cylinder unit, wherein the pressure chamber of the first piston Cylinder unit one in the closed state of the at least one exhaust valve controlled via a stationary counter-holder discharge line and the piston-cylinder unit and the valve spring of the exhaust valve are tuned so that opens the exhaust valve defined in the engine braking with appropriately closed exhaust valve in the exhaust system of the internal combustion engine remains.

Die sich mit der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden Vorteile gelten analog für die erfindungsgemäße Verfahrensführung und das erfindungsgemäße Fahrzeug. Insofern wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.The advantages resulting from the solution according to the invention apply analogously to the method according to the invention and the vehicle according to the invention. In this respect, reference is made to the above statements.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail below with further details.

In der einzigen Figur (1) ist nur soweit zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ein Zylinderkopf 1 einer ventilgesteuerten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine (Dieselmotor) dargestellt, in dem neben den nicht ersichtlichen Einlassventilen hier beispielhaft zwei Auslassventile 2, 3 (es sind nur die Ventilschäfte ersichtlich) verschiebbar geführt sind. Die die Ventile 2, 3 in bekannter Weise geschlossen haltenden Ventilfedern sind nicht eingezeichnet.In the single figure ( 1 ) is only to the understanding of the present invention required a cylinder head 1 a valve-controlled four-stroke reciprocating internal combustion engine (diesel engine) shown in the next to the not apparent intake valves here, for example, two exhaust valves 2 . 3 (Only the valve stems are visible) are guided displaceably. The valves 2 . 3 in a known manner keeping closed valve springs are not shown.

Der auf die Auslassventile 2, 3 wirkende Ventiltrieb setzt sich zusammen aus einem antreibenden Nocken 4 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 1, einem auf einer festen Kipphebelachse 5 gelagerten Kipphebel 6 und einer Ventilbrücke 7, die die beiden Auslassventile 2, 3 bzw. deren Ventilschäfte überspannt.The on the exhaust valves 2 . 3 acting valve train is composed of a driving cam 4 a camshaft of the internal combustion engine 1 one on a fixed rocker shaft 5 mounted rocker arm 6 and a valve bridge 7 holding the two exhaust valves 2 . 3 or their valve stems spans.

Der funktionell zweiarmige Kipphebel 6 ist hier beispielhaft zweiteilig ausgeführt, mit einem Nockenhebel 6a und einem auf die Ventilbrücke 7 wirkenden Betätigungshebel 6b, die von der Lagerung auf der Kipphebelachse 5 nach beiden Seiten abragen.The functionally two-armed rocker arm 6 is here exemplified in two parts, with a cam lever 6a and one on the valve bridge 7 acting operating lever 6b that is from the storage on the rocker shaft 5 protrude to both sides.

Der Nockenhebel 6a ist mittels einer separaten Schwenkachse 8 an dem Betätigungshebel 6b gelagert und trägt eine auf einer Achse 9 drehbar gelagerte Rolle 10, die an der Nocke 4 zum Antrieb des Kipphebels 6 anläuft.The cam lever 6a is by means of a separate pivot axis 8th on the operating lever 6b stored and carries one on an axle 9 rotatably mounted roller 10 at the nock 4 for driving the rocker arm 6 starts.

Zwischen dem Nockenhebel 6a und dem Betätigungshebel 6b ist außerhalb der Schwenkachse 8 liegend ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement bzw. HVA-Element 11 angeordnet, das bekannter Bauart sein kann und deshalb nicht weiter erläutert ist.Between the cam lever 6a and the operating lever 6b is outside the pivot axis 8th lying a hydraulic valve clearance compensation element or HVA element 11 arranged, which may be of known type and therefore not further explained.

Der Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 beaufschlagt über eine Einstellschraube 12 (mit Kontermutter) und eine sphärisch daran gelagerte Verbindungstasse 13 die Ventilbrücke 7 an einer zwischen den beiden Auslassventilen 2, 3 positionierten Stelle.The operating lever 6b of the rocker arm 6 acted upon by an adjusting screw 12 (with lock nut) and a spherically mounted connection cup 13 the valve bridge 7 at one between the two exhaust valves 2 . 3 positioned position.

Ferner ist oberhalb der Ventilbrücke 7 ein ortsfester Gegenhalter 14 vorgesehen, dessen Funktion noch erläutert wird.Furthermore, above the valve bridge 7 a stationary counterpart 14 whose function will be explained.

Innerhalb der Ventilbrücke 7 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 15 angeordnet, mit einem begrenzt verschiebbar in einem Druckraum 16 geführten Kolben 17, der auf das eine Auslassventil 2 wirkt. Der Druckraum 16 ist über einen Zuführkanal 18 mit einem integrierten Kugel-Rückschlagventil 19 und über nicht weiter dargestellte, allgemein mit 20 bezeichnete Zuführkanäle in der Verbindungstasse 13, der Einstellschraube 12, im Kipphebel 6 und schließlich über die Kipphebelachse 5 an das Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen. Es versteht sich, dass im Kipphebel 6 auch weitere Kanäle 20 zur Schmierung der beweglichen Teile des Ventiltriebs vorgesehen sind.Inside the valve bridge 7 is a piston-cylinder unit 15 arranged, with a limited displaceable in a pressure room 16 guided piston 17 that on the one exhaust valve 2 acts. The pressure room 16 is via a feed channel 18 with an integrated ball check valve 19 and not shown, generally with 20 designated feed channels in the connecting cup 13 , the adjusting screw 12 , in the rocker arm 6 and finally on the rocker shaft 5 connected to the pressure circulation lubricating oil system of the internal combustion engine. It is understood that in the rocker arm 6 also other channels 20 are provided for lubrication of the moving parts of the valve train.

In der Ventilbrücke 7 ist zudem ein Ablasskanal 21 definierten Querschnitts vorgesehen, der in den Druckraum 16 der Kolben-Zylinder-Einheit 15 mündet und der über den ortsfesten Gegenhalter 14 gesteuert ist.In the valve bridge 7 is also a drainage channel 21 defined cross-section provided in the pressure chamber 16 the piston-cylinder unit 15 flows and the over the stationary counterhold 14 is controlled.

Mittels des HVA 11 kann in bekannter Weise ein zum Beispiel durch Verschleiß auftretendes Ventilspiel in der Übertragungskette zwischen dem Nocken 4 und den Auslassventilen 2, 3 bzw. der Ventilbrücke 7 eliminiert werden, wobei der Stößel 22 des HVA Elements 11 entsprechend aus- oder einfährt und den Abstand s zwischen dem Nockenhebel 6a und dem Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 entsprechend verändert.By means of the HVA 11 can in a known manner, for example due to wear valve clearance in the transmission chain between the cam 4 and the exhaust valves 2 . 3 or the valve bridge 7 be eliminated, the plunger 22 of the HVA element 11 correspondingly extends or retracts and the distance s between the cam lever 6a and the operating lever 6b of the rocker arm 6 changed accordingly.

Im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Motorbremsung werden die beiden Auslassventile 2, 3 über den Kipphebel 6 und die Ventilbrücke 7 bei Nockendurchlauf geöffnet und bei Erreichen des Nockengrundkreises wieder geschlossen. Über die bei Nockendurchlauf freie Ablassöffnung 21 kann aus dem Druckraum 16 Öl entweichen, das jedoch sofort bei Grundkreisdurchlauf über die Zuführkanäle 20 und das Rückschlagventil 19 wieder ersetzt wird.In regular operation of the internal combustion engine without engine braking, the two exhaust valves 2 . 3 over the rocker arm 6 and the valve bridge 7 opened during cam pass and closed again when the cam base circle is reached. About the cam opening free drain hole 21 can from the pressure room 16 Escape oil, but immediately at Grundkreisdurchlauf via the feed channels 20 and the check valve 19 is replaced again.

Dieses dynamische Gleichgewicht verändert sich im Falle einer Motorbremsung, bei der eine Abgasklappe im Abgastrakt der Brennkraftmaschine geschlossen wird und damit auf die vom Brennraum abgewandte Seite der Auslassventile ein beträchtlicher Abgasrückstau bzw. Abgasdruck wirkt, der bei entsprechender Abstimmung der Ventilfeder des Auslassventils 2 und der Auslegung der Kolben-Zylinder-Einheit 15 das Auslassventil 2 in einer Zwischenstellung geöffnet hält. Dabei ist zu gewährleisten, dass die Steuerwirkung zwischen der Ventilbrücke 7 (Ablasskanal 21) und dem Gegenhalter 14 nicht durch gegebenenfalls auftretendes, zu großes Ventilspiel gestört wird.This dynamic equilibrium changes in the case of engine braking, in which an exhaust flap in the exhaust tract of the internal combustion engine is closed and thus acts on the side facing away from the combustion chamber side of the exhaust valves, a considerable exhaust back pressure or exhaust pressure, with appropriate tuning of the valve spring of the exhaust valve 2 and the design of the piston-cylinder unit 15 the outlet valve 2 keeps open in an intermediate position. It must be ensured that the control effect between the valve bridge 7 (Drain channel 21 ) and the counterpart 14 is not disturbed by possibly occurring, too large valve clearance.

Deshalb ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken 4 und den Auslassventilen 2, 3 eine Fixiereinrichtung 23 und/oder eine Fixiereinrichtung 24 vorgesehen, die im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens 4 aktiviert ist und dementsprechend den Kipphebel 6 lagefixiert, während sie (die Fixiereinrichtung) im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens 4 deaktiviert ist und dementsprechend die Lagefixierung des Kipphebels 6 aufgehoben ist, was nachfolgend noch beispielhaft näher erläutert wird:
Die Fixiereinrichtung 23 ist zum Beispiel ein ansteuerbarer, gehäusefester Elektromagnet 23 (nur schraffiert angedeutet), der im Bewegungsbereich des Betätigungshebels 6b derart angeordnet ist, dass er im aktivierten Zustand (während der Nockengrundkreisphase) den Betätigungshebel 6b mittels Magnetkraft bevorzugt stufenlos lagefixiert. Der Elektromagnet 23 ist hier lediglich aus Gründen der Darstellbarkeit oberhalb des Kipphebels 6 angeordnet. Zur Umsetzung und Realisierung einer stufenlosen Verstellbarkeit liegt dieser bevorzugt seitlich des Kipphebels 6, das heißt man hat sich die konkrete Lage des Elektromagneten 23 so vorzustellen, dass dieser ausgehend von der Prinzipskizze der 1 letztendlich um 90 Grad in die Bildebene hinein oder aus dieser heraus gedreht ist und dort angeordnet ist.Therefore, in the power flow between the cam 4 and the exhaust valves 2 . 3 a fixing device 23 and / or a fixing device 24 provided in the engine braking operation when passing through the cam base circle of the cam 4 is activated and accordingly the rocker arm 6 fixed in position during engine braking operation while passing through the cam portion of the cam (the fixing device) 4 is deactivated and accordingly the positional fixation of the rocker arm 6 is canceled, which is explained in more detail below by way of example:
The fixing device 23 is, for example, a controllable, fixed housing electromagnet 23 (indicated only hatched), in the range of motion of the operating lever 6b is arranged such that it in the activated state (during the cam base circle phase) the actuating lever 6b Preferably fixed in position continuously by means of magnetic force. The electromagnet 23 is here only for reasons of representability above the rocker arm 6 arranged. To implement and realize a stepless adjustability of this is preferably the side of the rocker arm 6 , that is, one has the concrete position of the electromagnet 23 to imagine that this starting from the outline of the 1 ultimately rotated 90 degrees into or out of the image plane and is located there.

Dies hat zur Folge, dass ein gegebenenfalls auftretendes „Aufpumpen” des HVA-Elements 11 (Vergrößerung des Abstands s) vermieden ist und bei Beendung des Motorbremsbetriebs sofort wieder ein spielfreier Ventiltrieb mit zuverlässig schließenden Auslassventilen 2, 3 vorliegt.This has the consequence that an optionally occurring "pumping" of the HVA element 11 (Increase of the distance s) is avoided and immediately upon completion of the engine braking operation again a backlash-free valve train with reliably closing exhaust valves 2 . 3 is present.

Der Elektromagnet 23 wird dabei bevorzugt in nicht dargestellter Weise über eine elektronische Steuerung (zum Beispiel ein entsprechend modifiziertes Motorsteuergerät) so angesteuert, dass dessen Fixierwirkung auf den Kipphebel 6 nur bei Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens 4 und nur bei Motorbremsbetrieb anliegt, während er beim Nockenhub bzw. im regulären, befeuerten Motorbetrieb inaktiv geschaltet ist.The electromagnet 23 is thereby preferably in a manner not shown via an electronic control (for example, a correspondingly modified engine control unit) so controlled that its fixing effect on the rocker arm 6 only when passing through the cam base circle of the cam 4 and only applies during engine braking operation while it is inactive during the cam lift or in regular, fired engine operation.

Anstelle des Elektromagneten 23 kann zusätzlich oder alternativ auch eine Reibungsbremse 24 als Fixiereinrichtung zum Fixieren des Kipphebels 6 eingesetzt werden. Hier kann dann um die Kipphebelachse 5 wenigstens eine unverdrehbar gelagerte Reibscheibe 25 angeordnet sein, die an einer der Stirnflächen 6c des Betätigungshebels 6b des Kipphebels 6 anläuft.Instead of the electromagnet 23 may additionally or alternatively also a friction brake 24 as a fixing device for fixing the rocker arm 6 be used. Here can then around the Kipphebelachse 5 at least one non-rotatably mounted friction disc 25 be arranged on one of the end faces 6c of the operating lever 6b of the rocker arm 6 starts.

Über die Reibungsbremse 24 kann der Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 entsprechend abgebremst und fixiert werden.About the friction brake 24 can the operating lever 6b of the rocker arm 6 be braked and fixed accordingly.

Die Reibungsbremse 24 ist zum Beispiel hydraulisch derart betätigbar, dass die Reib- und damit letztendlich die Fixierwirkung nur bei Durchlaufen des Grundkreises des Nockens 4 und bei Motorbremsbetrieb auftritt, während diese bei Durchlaufen des Nockenbereichs und im befeuerten Motorbetrieb inaktiv ist.The friction brake 24 For example, hydraulically actuated such that the friction and thus ultimately the fixing effect only when passing through the base circle of the cam 4 and occurs during engine brake operation while inactive during passage through the cam region and in fired engine operation.

Dazu kann auf die Reibscheibe 25 eine hier lediglich schematisch durch die Kraftpfeile 26 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit wirken, die hydraulisch über ein Steuerventil druckbeaufschlagt ist, wobei das Steuerventil die Kolben-Zylinder-Einheit nur wie vorstehend angeführt bei Durchlaufen des Nockengrundkreises und bei Motorbremsbetrieb mit einer Druckmittelquelle (zum Beispiel dem Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine) verbindet.This can be done on the friction disc 25 one here only schematically by the force arrows 26 act piston-cylinder unit, which is hydraulically pressurized via a control valve, the control valve, the piston-cylinder unit only as stated above when passing through the cam base circle and during engine braking operation with a pressure medium source (for example, the pressure circulation lubricating oil system of the internal combustion engine) connects ,

Gegebenenfalls kann anstelle des zweiteiligen Kipphebels 6 auch ein einteiliger Kipphebel oder Schwinghebel mit oder ohne Rollenkontakt zur Nocke 4 und mit entsprechender Anordnung des HVA-Elements 11 im Kraftfluss zwischen Nocke 4 und Auslassventil 2 vorgesehen sein.Optionally, instead of the two-part rocker arm 6 also a one-piece rocker arm or rocker arm with or without roller contact to the cam 4 and with appropriate arrangement of the HVA element 11 in the power flow between the cam 4 and exhaust valve 2 be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zylinderkopfcylinder head
22: Auslassventiloutlet valve
33: Auslassventiloutlet valve
44: Nockecam
55: Kipphebelachserocker shaft
66: Kipphebelrocker arm
6a6a: Nockenhebelcam lever
6b6b: Betätigungshebelactuating lever
6c6c: NabenstirnflächeHub face
77: Ventilbrückevalve bridge
88th: Schwenkachseswivel axis
99: Achseaxis
1010: Rollerole
1111: Hydraulisches Ventilspielausgleichselement (HVA-Element)Hydraulic valve clearance compensation element (HVA element)
1212: Einstellschraubeadjustment
1313: Verbindungstasseconnection cup
1414: Gegenhalterbackstop
1515: Kolben-Zylinder-EinheitPiston-cylinder unit
1616: Druckraumpressure chamber
1717: Kolbenpiston
1818: Zuführkanalfeed
1919: Kugel-RückschlagventilBall check valve
2020: Zuführkanälesupply channels
2121: Ablasskanaldrain channel
2222: Stößeltappet
2323: Elektromagnetelectromagnet
2424: Reibungsbremsefriction brake
2525: Reibscheibefriction
2626: Druckbeaufschlagungpressurization

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2010/319657 A1 [0002]

Claims

Device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, with an actuating element driven by a camshaft ( 6 ), in particular of a camshaft driven rocker arm as an actuating element, wherein in the power flow between a cam ( 4 ) of the camshaft and at least one exhaust valve ( 2 ) a first, preferably hydraulically acted, piston-cylinder unit ( 15 ) is switched on, by means of at least one outlet valve ( 2 ) is durable in an engine brake operation with exhaust gas backflow in a non-closed intermediate position and with a second piston-cylinder unit ( 11 ), which is designed as a, preferably hydraulic, valve clearance compensation element (HVA), characterized in that in the force flow between the cam ( 4 ) and the outlet valve ( 2 ) at least one fixing device ( 23 ; 24 ) for fixing the actuating element ( 6 ) is provided, wherein the fixing device ( 23 ; 24 ) is designed and / or controlled so that these in the engine braking operation when passing through the cam base circle of the cam ( 4 ) and accordingly the actuating element ( 6 ) is fixed in position and that these in the engine braking mode when passing through the cam portion of the cam ( 4 ) and accordingly the position fixing of the actuating element ( 6 ) is canceled.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one fixing device is designed such that by means of this, the actuating element is infinitely and / or position independent fixed.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating element ( 6 ) by a two-part rocker arm with a cam-side cam lever ( 6a ) and an exhaust valve side operating lever ( 6b ) is formed, wherein the fixing device ( 23 ; 24 ) then with the operating lever ( 6b ) and / or the cam lever ( 6a ) cooperates.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing device ( 23 ) is formed by at least one electromagnet.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the fixing device formed by the electromagnet ( 23 ), preferably on the housing side on the cylinder head ( 1 ), in the range of movement of the preferably designed as a rocker arm actuator ( 6 ) and outside the pivot axis ( 5 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fixing device ( 24 ) is formed by at least one friction brake, in particular by one about a rocker arm axis ( 5 ) of a rocker arm formed as an actuating element ( 6 ) arranged around friction brake is formed.

Device according to claim 6, characterized in that the fixing device designed as a friction brake ( 24 ) at least one friction disc ( 25 ), which on a defined braking surface of the actuating element ( 6 ), in particular on a hub face designed as a braking surface ( 6c ) of a rocker arm formed as an actuating element ( 6 ) acts.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the friction brake ( 24 ) is hydraulically actuated.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the valvetrain several, in particular two, exhaust valves ( 2 . 3 ) are provided per cylinder of the internal combustion engine, which via a valve bridge ( 7 ) together by the actuating element ( 6 ) are actuated, wherein the first piston-cylinder unit ( 15 ) in the valve bridge ( 7 ) is arranged on at least a part of the exhaust valves ( 2 ), in particular only to an outlet valve ( 2 ) acts.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first piston-cylinder unit ( 15 ) and the HVA ( 11 ) are jointly supplied by a pressure-circulation lubricating oil system of the internal combustion engine with pressurized oil, wherein in the supply line ( 18 ) to the first piston-cylinder unit ( 15 ) a check valve ( 19 ) is arranged that the pressure chamber ( 16 ) of the first piston-cylinder unit ( 15 ) further, in the closed state of the at least one exhaust valve ( 2 . 3 ), via a fixed counter-holder ( 14 ) controlled drain line ( 21 ), and that the piston-cylinder unit ( 15 ) and the valve spring of the exhaust valve ( 2 ) are tuned so that in the engine braking operation with appropriately closed exhaust flap in the exhaust system of the internal combustion engine, the exhaust valve ( 2 ) remains open.

Method for actuating at least one outlet valve ( 2 ) of a valve-controlled internal combustion engine, in particular by means of a device according to one of the preceding claims, with a driven by a camshaft actuator ( 6 ), in particular of a camshaft driven rocker arm as an actuating element, wherein in the power flow between a cam ( 4 ) of the camshaft and at least one Exhaust valve ( 2 ) a first, preferably hydraulically acted, piston-cylinder unit ( 15 ) is switched on, by means of at least one outlet valve ( 2 ) is held in an engine brake operation with exhaust gas backpressure in a non-closed intermediate position and with a second piston-cylinder unit ( 11 ), which is designed as a, preferably hydraulic, valve clearance compensation element (HVA), characterized in that in the force flow between the cam ( 4 ) and the outlet valve ( 2 ) at least one fixing device ( 23 ; 24 ) for fixing the actuating element ( 6 ) is provided, wherein the fixing device ( 23 ; 24 ) is designed and / or controlled so that these in the engine braking operation when passing through the cam base circle of the cam ( 4 ) and accordingly the actuating element ( 6 ) is fixed in position and that this in the engine braking operation when passing through the cam portion of the cam ( 4 ) and accordingly the position fixing of the actuating element ( 6 ) will be annulled.

Vehicle, in particular commercial vehicle, with a device according to one of the device claims 1 to 10 and / or for carrying out a method according to claim 11.