-
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Gaswechselventil für große langsam laufende Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotoren mit Kreuzköpfen.
-
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gaswechselventil mit einer Ventilspindel, das eine ausgeglichene Positionierung der Spindel und einen Bremsmechanismus während der Ventilöffnung bereitstellt.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Große langsam laufende Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotoren des Kreuzkopftyps, wie beispielsweise Antriebsmaschinen in Wasserfahrzeugen, werden zunehmend größer. Dementsprechend werden die Auslassventile für solche Motoren größer. Für die größeren dieser Motoren können die Auslassventile 1 bis 2 Meter hoch sein. Die Ventilspindeln solcher Auslassventile können mehrere hundert Kilo wiegen. Für jeden Motorzyklus muss das Auslassventil öffnen und schließen, um die Verbrennungskammer des Motorzylinders zu entleeren. Für einen großen Zweitakt-Dieselmotor des Kreuzkopftyps können das im normalen Betrieb von 60 bis 200 Öffnungen und Schließungen pro Minute sein. Um eine Beschädigung durch das hohe Gewicht der Ventilspindel, die an irgendwelche Flächen anstößt, muss die Öffnungsbewegung der Ventilspindel vor jeglicher Berührung mit irgendwelchen solchen Anschlagflächen gebremst und zum Halten gebracht werden. Daher wird üblicherweise ein Öffnungsphasen-Bremsmechanismus an solchen Auslassventilen bereitgestellt. Ein solcher Öffnungsphasen-Bremsmechanismus kann die Form einer kegelförmigen Fläche annehmen, die an einem Teil der Ventilspindel bereitgestellt wird, wobei die kegelförmige Fläche mit einer Seitenwand eines Abschnitts einer Spindelbohrung zusammenwirkt, um eine Hydraulikfluidzufuhr zu einer Betätigungskammer zu schließen. Ein Beispiel eines solchen Mechanismus wird in
JP 2004-084 670 A gezeigt. Eine solche kegelförmige Fläche muss eine ziemliche Ausdehnung in der Längsrichtung der Ventilspindel haben, um richtig zu arbeiten, und verliert daher an Genauigkeit beim Bremsen, falls sich die Temperatur der Ventilspindel verändert, was eine beträchtliche Veränderung bei der Länge der Ventilspindel verursachen kann. Die Temperatur eines Motor und der Auslassventilteile verändert sich z. B. auf Grund von Unterschieden bei den Motorlastbedingungen und insbesondere während des Anfahren, wenn der Motor von einem kalten Zustand aus und allmählich hin zur Betriebstemperatur läuft. Auf Grund solcher Temperaturunterschiede in dem Motor dehnt sich die Auslassventilspindel aus und zieht sich zusammen, und sie dehnt sich aus und zieht sich zusammen in einer andere Geschwindigkeit als das Gehäuse, in dem die Spindel angebracht ist. Je größer der Motor ist, desto größer ist das Auslassventil, und desto größer wird die Ventilspindel. Daher sind ebenfalls das Ausdehnen und das Zusammenziehen der Ventilspindel groß und können, wie oben erläutert, eine Auswirkung auf die Betriebsbedingungen des Auslassventils haben. Daher ist, je länger die kegelförmige Fläche ist, desto größer die Gefahr, die Genauigkeit des Bremsens der Ventilspindel während des Endes der Öffnungsphase zu beeinflussen.
-
JP 2004-084 670 A offenbart ein Auslassventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
JP S60-249 778 A und
JP H07-49 011 A offenbarten Gasaustauschventile für große Verbrennungsmotoren. Jede dieser Druckschriften sieht ein Abbremsen des Gasaustauschventils am Ende ihres Öffnungstakts vor. In beiden Druckschriften ist ein Gasaustauschventil mit einem Ölentweichungsweg vorgesehen, welcher einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, der am unteren Endabschnitt eines hydraulischen Kolbens eingeformt ist, um das Gasaustauschventil anzutreiben und dadurch das Gasaustauschventil am Ende seines Öffnungstaktes abzubremsen.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Auslassventil mit einem Bremsmechanismus zum Verlangsamen und Anhalten der Ventilspindel des Auslassventils am Ende der Ventilöffnungsphase bereitzustellen, der einfach im Aufbau und kostengünstig in der Fertigung ist und der die Probleme mit dem Stand der Technik löst. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu dem vorhandenen Auslassventil-Bremsmechanismus zum Verlangsamen und Anhalten der Ventilspindel des Auslassventils am Ende der Ventilöffnungsphase bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Bereitstellen eines Gaswechselventils für einen großen langsam laufenden Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotoren des Kreuzkopftyps nach Anspruch 1.
-
Versuche und Simulationen haben gezeigt, dass die Anordnung von Schlitzen die Genauigkeit des Bremsmechanismus zum Verlangsamen und Anhalten der Ventilspindel des Auslassventils am Ende der Ventilöffnungsphase bei allen Motorbetriebstemperaturen steigert. Ferner haben sie gezeigt, dass der verbesserte Bremsmechanismus zum Verlangsamen und Anhalten der Ventilspindel auf Grund der Verringerung von Schwingungen der Ventilspindel, wenn das Auslassventil offen ist, ebenfalls die Vibrationen verringert.
-
Bei einer Ausführungsform hat der wenigstens eine Schlitz eine in der Richtung der Längsachse der Spindel allmählich zunehmende Tiefe.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform gibt es mehrere Schlitze. Jeder der mehreren Schlitze kann die gleiche Länge in der Richtung der Längsachse der Spindel haben, oder sie können unterschiedliche Längen haben.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens eine Schlitz in einer Außenfläche an dem unteren Ende des oberen Abschnitts der Spindel geformt. Jeder von dem wenigstens einen Schlitz kann ein oberes Ende und ein unteres Ende und eine hin zu dem unteren Ende und einer nach unten zeigenden Leiste des oberen Abschnitts der Spindel, in die sich der Schlitz öffnet, zunehmende Tiefe haben.
-
Bei weiteren Ausführungsformen kann der wenigstens eine Schlitz alternativ in einer Wand des Zwischenabschnitts der mittigen Bohrung geformt sein. Jeder von dem wenigstens einen Schlitz hat ein oberes Ende und ein unteres Ende und eine hin zu seinem oberen Ende und einer oberen Kante des Zwischenabschnitts und einem ersten geweiteten Abschnitt der mittigen Bohrung, zunehmende Tiefe, wobei sich der Schlitz in den geweiteten Abschnitt öffnet.
-
Bei weiteren Ausführungsformen können Schlitze wie oben beschrieben sowohl in der Außenfläche an dem unteren Ende des oberen Abschnitts der Spindel bereitgestellt als auch in einer Wand des Zwischenabschnitts der mittigen Bohrung geformt sein.
-
Bei allen Ausführungsformen ist das Gaswechselventil besonders geeignet als Auslassventil.
-
Weitere Aufgaben, Merkmale, Vorzüge und Eigenschaften des Auslassventils nach der Erfindung werden offensichtlich aus der ausführlichen Beschreibung.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
In dem folgenden ausführlichen Abschnitt der vorliegenden Beschreibung wird die Erfindung ausführlicher beschrieben, unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen gezeigt werden, in denen:
-
1, in einer Schnittansicht, einen oberen Teil eines großen Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotors des Kreuzkopftyps zeigt,
-
2, in einer Schnittansicht, ein Auslassventil nach der Erfindung zeigt,
-
3, in Schnittansichten, Einzelheiten eines oberen Teils des Auslassventils in 2 zeigt,
-
4, in einer Schnittansicht, eine Spindelverlängerung nach der Erfindung, geformt in einem oberen Teil des Auslassventils in 2 und 3, zeigt,
-
5, in einer perspektivischen Ansicht, den oberen Teil einer Spindel nach der Erfindung zeigt,
-
6A–H, in Schnittansichten, den Strom von Hydraulikfluid in dem Stellantriebsteil des Auslassventils während unterschiedlicher Phasen der Bewegung der Spindel während eines Öffnungs- und Schließungszyklus des Auslassventils illustrieren, wobei 6A die Spindel in einer Stellung, wenn das Ventil geschlossen ist und sich darauf vorbereitet zu öffnen, zeigt, 6B die Spindel in einer Stellung während ihrer Abwärtsbewegung zeigt, 6C die Spindel in einer Stellung, wenn sie in eine Bremsphase ihrer Abwärtsbewegung eintritt, zeigt, 6D die Spindel in ihrer am weitesten ausgefahrenen Stellung, d. h., wenn das Auslassventil vollständig geöffnet ist, zeigt, 6E den Strom von Hydraulikfluid am Beginn des Schließens des Auslassventils zeigt, 6F die Spindel in einer Stellung, in der ein Ausströmen aus einer Bremskammer beginnt, zeigt, 6G die Spindel in einer Stellung, in der ein Kolben in Eingriff gebracht wird, zeigt und 6H die Spindel zurückgekehrt zu ihrer obersten Stellung zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird das Gaswechselventil nach der Erfindung in Bezug auf ein Auslassventil beschrieben. Das Gaswechselventil nach der Erfindung wird durch die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
-
1 zeigt einen Zylinder 100 des Gleichstromtyps, der in großen langsam laufenden Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotoren des Kreuzkopftyps verwendet wird. Große langsam laufende Zweitakt-Gleichstromdieselmotoren des Kreuzkopftyps haben üblicherweise 3 bis 16 solcher Zylinder. Der Zylinder 100 hat Spülluftöffnungen 102, die in einem Spülluftkasten 103 angeordnet sind, aus dem eine Spülluftaufnahme (nicht gezeigt) mit Spülluft versorgt wird, die zum Beispiel durch einen Turbolader unter Druck gesetzt wird.
-
Ein Auslassventil 1 ist mittig in dem Oberteil des Zylinders in einem Zylinderdeckel 124' angebracht. Am Ende eines Arbeitshubs öffnet sich das Auslassventil 1, bevor ein Motorkolben 105 nach unten an den Spülluftöffnungen 102 vorbeigeht, wodurch die Verbrennungsgase in einer Verbrennungskammer 106 oberhalb des Kolbens 105 durch einen Auslasskanal 107 ausströmen, der sich in eine Abgasaufnahme 108 öffnet. Das Auslassventil 1 schließt während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 105 in einem einstellbaren Moment wieder, der z. B. von dem gewünschten wirksamen Verdichtungsverhältnis für die anschließende Verbrennung abhängen kann. Während der Schließbewegung wird das Auslassventil 1 durch eine Gasfeder 123 nach oben (weg von der Verbrennungskammer 106) getrieben.
-
Das Auslassventil 1 wird mit Hilfe eines hydraulisch betriebenen Stellantriebs 109 geöffnet. Hydraulikfluid, z. B. ein Hydrauliköl, wird durch eine Druckleitung 110 zugeführt, die einen Durchlass 80 an dem Stellantrieb 109 mit einem Regeldurchlass an der oberen Fläche eines Verteilerblocks 112, der durch eine Konsole 113 getragen wird, verbindet. Die Konsole 113 ist mit einer Hochdruckleitung 114 für Hydraulikfluid verbunden, das von einer gemeinsamen Druckleitung (nicht gezeigt) bei einem Druck zugeführt wird, der zum Beispiel in dem Bereich von 200 bis 500 Bar, wie beispielsweise 300 Bar, liegt. Die gemeinsame Druckleitung kann ebenfalls als eine Quelle von Hochdruckfluid für das Kraftstoff-Einspritzsystem dienen.
-
Das Hydraulikfluid in der gemeinsamen Druckleitung kann dazu verwendet werden, den Ventil-Stellantrieb 109 direkt oder indirekt über Druckverstärker/-scheider, die das Hydraulikfluid für den Ventil-Stellantrieb 109 von dem Hydraulikfluid in der gemeinsamen Druckleitung trennen, das dann z. B. Dieselöl sein kann, anzutreiben. Der Druck in dem Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Druckleitung schwankt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors, wie beispielsweise Laufgeschwindigkeit und Lastzustand. Typischerweise schwankt der Druck in dem Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Druckleitung für einen großen Zweitakt-Dieselmotor zwischen 800 Bar und 2000 Bar.
-
Falls eine fest zugeordnete gemeinsame Druckleitung für die Ventil-Stellantriebe 109 verwendet wird, kann das Hydraulikfluid durch eine Pumpstation (nicht gezeigt) von einem Vorratstank (nicht gezeigt) zugeführt werden, und das Hydraulikfluid kann zum Beispiel ein standardmäßiges Hydrauliköl, aber vorzugsweise wird das Schmieröl des Motors als Hydraulikfluid verwendet, und das System wird aus dem Ölsumpf des Motors gespeist.
-
Die Verbrennungskraftmaschine kann ein Viertakt-Diesel- oder Gasmotor mit mittlerer Drehzahl oder ein Zweitakt-Kreuzkopf-Dieselmotor mit niedriger Drehzahl sein, der ein Antriebsmotor in einem Schiff oder eine stationäre Antriebsmaschine in einem Kraftwerk sein kann.
-
Jeder Zylinder 100 des Motors kann mit einem elektronischen Steuergerät 115 verknüpft sein, das durch Drähte 116 allgemeine Synchronisierungs- und Steuersignale empfängt und elektronische Steuersignale, z. B. durch einen Draht 118, zu einem Regelventil 117 usw. und, z. B. durch einen Draht 173, zu der Gasfeder 123 überträgt. Es kann ein Steuergerät 115 pro Zylinder geben, oder mehrere Zylinder können mit dem gleichen Steuergerät 115 verknüpft sein. Das Steuergerät 115 kann ebenfalls Signale von einem für alle Zylinder gemeinsamen Gesamtsteuergerät empfangen.
-
Alternativ dazu (nicht gezeigt) können die Gasfeder 123 und/oder das Regelventil 117 durch einen Nocken, d. h., eine mechanisch-hydraulische Steuerung, gesteuert werden.
-
Das Regelventil 117 kann von einem beliebigen üblichen Typ sein. Der Aufbau und die Funktionsweise des Regelventils 117 sind an sich gut bekannt und sollten in dem vorliegenden Zusammenhang keine weitere Erläuterung erfordern.
-
Wenn ein Öffnen des Auslassventils 1 gewünscht wird, betätigt ein Steuersignal von dem Steuergerät 115 das Regelventil 117, so dass das Hochdruck-Hydraulikfluid freien Zugang zu der Druckleitung 110 und folglich zu dem Hydraulikfluid-Zufuhrdurchlass 80 hat. Wenn das Auslassventil 1 geschlossen werden soll, wird das Regelventil 117 betätigt, so dass der Hochdruck in der Leitung 110 zu einer Rückführungsleitung 122 abgelassen wird. Dadurch wird die Gasfeder 123 das Auslassventil hin zu seiner geschlossenen Stellung drängen.
-
2 zeigt ausführlicher einen Schnitt durch den oberen Teil eines Zylinders 100 und ein Auslassventil 1. Das Auslassventil 1 ist von dem Typ, der für langsam laufende Zweitakt-Gleichstrom-Dieselmotoren des Kreuzkopftyps, wie z. B. in 1, verwendet wird.
-
Das Auslassventil 1 hat eine Spindel (oder einen Schaft) 10, die senkrecht von dem Ventilteller 3 hochsteht, mit einem Fuß- oder unteren Ende oder Teil 12, einem oberen Ende 11 und einem mittleren Abschnitt 13. Die Spindel 10 ist von länglicher Form und hat eine Längsachse A.
-
In 2 wird die offene Stellung des Auslassventils durch einen Ventilteller 3' angezeigt, der in punktierter Linie eine Strecke D unterhalb der Stellung des Ventiltellers 3 in der geschlossenen und in Berührung mit einem Ventilsitz 4 gezeigt wird.
-
Der mittlere Abschnitt 13 der Spindel 10 trägt einen Federkolben 125, der sicher an der Spindel angebracht ist, so dass er Druck abdichtend und in Längsrichtung in einem Pneumatikzylinder 126 verschiebbar ist. Unterhalb des Federkolbens 125 befindet sich eine Federkammer 127, die über geeignete Ventile 156 mit einer Druckluftzufuhr (nicht gezeigt) verbunden ist, was die Federkammer mit Druckluft bei einem vorbestimmten minimalen Druck von zum Beispiel einem Überdruck von 4,5 Bar hält. Dadurch wird eine Gasfeder 123 bereitgestellt, wobei die Gasfeder 123 eine Aufwärtsvorspannung auf die Spindel 10 bereitstellt und den Ventilteller 3 hin zu dem Ventilsitz 4 drängt. Es können ebenfalls andere Luftdrücke, wie beispielsweise von 3 bis 10 Bar, verwendet werden. Der minimale Druck wird entsprechend der gewünschten Federcharakteristik der Gasfeder 123 ausgewählt. Es ist möglich, die Federkammern 127 an mehreren unterschiedlichen Zylindern zu verbinden, aber vorzugsweise wird jede Federkammer 127 gesondert durch ein Rückschlagventil an der Druckluftzufuhr abgeschnitten. Die Druckluft in der Federkammer 127 erzeugt eine anhaltende aufwärts gerichtete Kraft auf den Federkolben 125 und dadurch auf die Spindel 10. Folglich wird der Ventilteller 3 dauerhaft hin zu dem Ventilsitz 4, d. h., in einer Aufwärtsrichtung, gedrückt. Die aufwärts gerichtete Kraft nimmt zu, wenn der Federkolben 125 durch den Ventil-Stellantrieb 109 (siehe unten) nach unten verschoben wird, und drückt die Luft in der Federkammer 127 zusammen, die durch das Rückschlagventil 156 daran gehindert wird, auszuströmen.
-
Ein Gehäuse 128 definiert einen Hohlraum 129 um die Gasfeder 123 und oberhalb derselben. Der Hohlraum ist mit einem Abzug (nicht gezeigt) verbunden, so dass der Hohlraum atmosphärischen Druck hat.
-
Der hydraulische Ventil-Stellantrieb 109 ist aus einem Stellantriebszylinder 131 und einem Stellantriebsteil 10' der Spindel 10 aufgebaut. Der Stellantriebszylinder 131 kann durch den Oberteil des Gehäuses 128 getragen werden, oder, wie gezeigt, sind der Zylinder 131 und das Gehäuse 128 in einem integralen Stück geformt.
-
Der Stellantriebsteil 10' der Spindel 10 wird in einer mittigen Bohrung 6 in dem Stellantriebszylinder 131 aufgenommen (siehe z. B. 3), wobei der Stellantriebszylinder ein feststehendes Gehäuse für den Ventil-Stellantrieb 109 bildet, wobei die mittige Bohrung 6 einen oberen Teil der Spindelbohrung 5 bildet. Die mittige Bohrung 6 ist an dem Oberteil des Stellantriebszylinders 131 durch einen oberen Verschluss 132 verschlossen und ist zum Unterteil des Stellantriebszylinders 131 offen, so dass die mittige Bohrung 6 in Verbindung mit dem Rest der Spindelbohrung 5 steht. Die mittige Bohrung 6 ist koaxial mit der Spindelbohrung 5 in dem Gehäuse 128 und ferner in den unteren Teilen des Auslassventils 1 angeordnet.
-
Nunmehr 4 zugewendet, die eine Nahaufnahme des Oberteils des Ventil-Stellantriebs 109 des Auslassventils 1 zeigt, ist die mittige Bohrung 6 des Stellantriebszylinders 131 in koaxiale Abschnitte geteilt, die unterschiedliche Durchmesser (oder Querschnittsflächen) haben: Ein oberster Abschnitt 6' hat den größten Durchmesser, ein mittlerer Abschnitt 6'' hat einen dazwischenliegenden Durchmesser, und ein unterster Abschnitt 6''' hat den schmalsten Durchmesser. Zwischen dem obersten Abschnitt 6' und dem mittleren Abschnitt 6'' ist eine erste nach oben zeigende Leiste 7 geformt. Zwischen dem mittleren Abschnitt 6'' und dem untersten Abschnitt 6''' ist eine zweite nach oben zeigende Leiste 8 geformt. Wie z. B. in 3 und 6A gezeigt, erstreckt sich der unterste Abschnitt 6''' der mittigen Bohrung 6 bis zu einem unteren Ende des Ventil-Stellantriebs 109, wo der Ventil-Stellantrieb 109 mit der Gasfeder 123 verbunden ist. Der unterste Abschnitt 6''' der mittigen Bohrung 6 wird durch einen untere Verschluss 133 verschlossen (siehe 3). Der untere Verschluss 133 hat eine Öffnung, die eine zweite Sektion 16'' mit verringertem Durchmesser eines unteren Abschnitts eines Stellantriebsteils 10' der Spindel 10 aufnimmt. Unter Bezugnahme auf 3 sind in dem untersten Abschnitt 6''' der mittigen Bohrung 6 zwei Kammern geformt. Die Kammern haben die Form eines ersten geweiteten Abschnitts 65' des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6 und eines zweiten geweiteten Abschnitts 65'' des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6 haben. Der erste geweitete Abschnitt 65' ist um den zweiten geweiteten Abschnitt 65'' geformt. Der erste geweitete Abschnitt 65' steht durch einen Durchlass 83 in Verbindung mit einem Kanal 85, wobei der Kanal 85 in dem Stellantriebszylinder 131 geformt ist. Der zweite geweitete Abschnitt 65'' steht durch einen Durchlass 80 in Verbindung mit der Druckleitung 110. Zwischen dem ersten geweiteten Abschnitt 65 und dem zweiten geweiteten Abschnitt 65'' ist ein Zwischenabschnitt 66 geformt, wobei der Zwischenabschnitt 66 ein Teil des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6 ist und den gleichen Durchmesser oder die gleiche Querschnittsfläche hat. Der Zwischenabschnitt 66 hat eine obere Kante 66' (siehe 6A) eine Wand 66'' mit einer Fläche, parallel zu einer Fläche des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6, und eine untere Kante 66'''.
-
Wie aus 5 zu erkennen ist, hat der Stellantriebsteil 10' der Spindel 10 einen oberen Abschnitt 14. Der obere Abschnitt 14 hat einen Durchmesser, d1. Der Durchmesser, d1, ist dafür eingerichtet, in dem untersten Abschnitt 6''' der mittigen Bohrung 6 zu gleiten. Der Stellantriebsteil 10' hat ferner einen unteren Abschnitt, der in drei Sektionen geteilt ist, eine erste Sektion 16' mit verringertem Durchmesser, eine Abdichtungssektion 16, die den gleichen Durchmesser, d1, wie der obere Abschnitt 14 hat, und eine zweite Sektion 16'' mit verringertem Durchmesser unterhalb der Abdichtungssektion 16. Die erste Sektion 16' mit verringertem Durchmesser und die zweite Sektion 16'' mit verringertem Durchmesser können den gleichen Durchmesser (oder die gleiche Querschnittsfläche, wenn sie nicht zylindrisch sind) haben, oder sie können unterschiedliche Durchmesser haben, aber sie sind beide kleiner als der Durchmesser des oberen Abschnitts 14 und der Abdichtungssektion 16. Die zuunterst angeordnete zweite Sektion 16'' ist mit dem mittigen Abschnitt 13 der Spindel 10 in der Gasfeder 123 verbunden.
-
Die Abdichtungssektion 16 dichtet (zusammen mit dem unteren Verschluss 133) die mittige Bohrung 6 gegenüber zu der Kammer oder dem Hohlraum 129 (wo atmosphärischer Druck vorherrscht) auslaufendem Hydrauliköl ab.
-
Eine obere ringförmige Fläche 15 ist an einem oberen Ende 14' des oberen Abschnitts 14 des Stellantriebsteils 10' der Spindel 10 geformt. Eine nach unten zeigende Leiste 18 ist zwischen einem unteren Ende 14'' des oberen Abschnitts 14 und der ersten Sektion 16' mit verringertem Durchmesser geformt. Eine nach oben zeigende Leiste 17 ist zwischen der ersten Sektion 16' mit verringertem Durchmesser und der Sektion 19 geformt. Eine nach unten zeigende Leiste 17' ist zwischen der Sektion 16 und der zweiten Sektion 16'' mit verringertem Durchmesser geformt.
-
Wenigstens ein Schlitz 19 ist in einer äußeren Fläche an dem unteren Ende 14'' des oberen Abschnitts 14 geformt. Der Schlitz oder die Schlitze 19 ist/sind länglich mit einer Längsrichtung, parallel zu einer Längsachse A der Spindel 10, und geformt als Vertiefungen oder Rillen in dem unteren Ende 14' des oberen Abschnitts 14. Jeder Schlitz 19 hat ein oberes Ende 19' und ein unteres Ende 19''. Jeder Schlitz 19 hat eine hin zu seinem unteren Ende 19'' und der nach unten zeigenden Leiste 18, in die sich der Schlitz 19 öffnet, zunehmende Tiefe. Es kann ein Schlitz bereitgestellt werden, oder es kann einen Satz von Schlitzen geben, die um einen Umfang des oberen Abschnitts 14 angeordnet sind. Vorzugsweise gibt es 3 bis 20 Schlitze 19. Wenn es mehr als einen Schlitz 19 gibt können die Schlitze alle die gleiche Länge (von dem oberen Ende 19' bis zu dem unteren Ende 19'' in der Richtung der Achse A) haben. Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) haben die Schlitze 19 unterschiedliche Längen.
-
Bei einer andere Ausführungsform (nicht gezeigt) können die Schlitze 19 alternativ in einer Wand des Zwischenabschnitts 66 geformt sein, der ein Teil des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6 ist. Der Schlitz oder die Schlitze 19 ist/sind länglich mit einer Längsrichtung, parallel zu einer Längsachse A der Spindel 10, und geformt als Vertiefungen oder Rillen in dem Zwischenabschnitt 66. Jeder Schlitz 19 hat ein oberes Ende 19' und ein unteres Ende 19''. Jeder Schlitz 19 hat eine hin zu seinem oberen Ende 19' und der oberen Kante 66' des Zwischenabschnitts 66 und dem ersten geweiteten Abschnitt 65', in den sich der Schlitz 19 öffnet, zunehmende Tiefe. Es kann ein Schlitz bereitgestellt werden, oder es kann einen Satz von Schlitzen geben, die um einen Umfang des Zwischenabschnitts 66 angeordnet sind. Vorzugsweise gibt es 3 bis 20 Schlitze 19. Wenn es mehr als einen Schlitz 19 gibt können die Schlitze alle die gleiche Länge (von dem oberen Ende 19' bis zu dem unteren Ende 19'' in der Richtung der Achse A) haben. Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) haben die Schlitze 19 unterschiedliche Längen. Bei einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Schlitze 19, wie oben beschrieben, in dem Zwischenabschnitt 66 und in dem unteren Ende 14'' des oberen Abschnitts 14 der Spindel 10 geformt.
-
In dieser Anmeldung wird unter Schlitz, Rille und Vertiefung eine Formation mit einer unteren Fläche verstanden, die vertieft in Bezug auf eine andere Fläche geformt ist. Hier ist die andere Fläche eine äußere Fläche des zylindrischen oberen Abschnitts 14 der Spindel 10. In dem Fall, dass die Schlitze 19 in dem Zwischenabschnitt 66 des untersten Abschnitts 6''' der mittigen Bohrung 6 geformt sind, ist die andere Fläche die Wand der Bohrung 6 an dieser Stelle.
-
Ein Kolben 90 ist verschiebbar in der mittigen Bohrung 6 (die den oberen Teil der Spindelbohrung 5 bildet) angeordnet. Der Kolben 90 hat einen zylindrischen Hauptteil 91 und einen Bund 92, der oberhalb des Hauptteils 91 angeordnet ist. Der Kolben 90 hat eine mittige Bohrung 90, die dafür eingerichtet ist, verschiebbar den oberen Teil 14 der Spindel 10 an einem oberen Ende 11 derselben aufzunehmen. Der Bund 92 hat einen größeren Durchmesser (oder eine größere Querschnittsfläche) als der Hauptteil 91 des Kolbens 90. Der Durchmesser des Hauptteils 91 ist dafür eingerichtet, mit einem winzigen Spielraum verschiebbar in dem mittleren Abschnitt 6'' (alternativ Zwischenabschnitt 6'' genannt) der mittigen Bohrung 6 angeordnet zu werden. Der Durchmesser des Bundes 92 ist dafür eingerichtet, mit einem winzigen Spielraum verschiebbar in dem obersten Abschnitt 6 der mittigen Bohrung 6 angeordnet zu werden. Eine nach unten zeigende innere Leiste 93 ist zwischen dem Bund 92 und dem Hauptteil 91 in der mittigen Bohrung 90' des Kolbens 90 geformt. Die innere Leiste 93 ist für einen Eingriff mit wenigstens einem äußeren Teil einer oberen ringförmigen Fläche 15 der Spindel 10 eingerichtet. Der Kolben 90 hat ferner eine nach oben zeigende obere Fläche 94, die an dem Bund 92 geformt ist. Diese obere Fläche 94 an dem Bund 92 ist ringförmig wie die obere ringförmige Fläche 15 der Spindel 10. Die Oberfläche der oberen Fläche 94 ist jedoch beträchtlich größer als die Oberfläche der oberen ringförmigen Fläche 15 der Spindel 10.
-
Eine nach unten zeigende äußere Leiste 95 ist zwischen dem Bund 92 und dem Hauptteil 91 an einer äußeren Fläche des Kolbens 90 geformt. Der Hauptteil 91 hat ferner eine untere Fläche 96. Diese untere Fläche 96 ist ringförmig oder ringartig.
-
Eine Dämpfungskammer 81 ist in dem oberen Verschluss 132 geformt, wobei sich die Dämpfungskammer 81 in einen obersten Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6 öffnet. Die Dämpfungskammer 81 stellt einen Eintritt für Hydraulikfluid während der Öffnungsphase des Auslassventils 1, einen Austritt während des Schließens des Auslassventils bereit und sie bremst die Aufwärtsbewegung der Spindel, siehe weiter unten. Die Dämpfungskammer 81 öffnet sich in die mittige Bohrung 6 in dem Stellantriebszylinder 131.
-
Der Kolben 90 kann, wie erwähnt, in Bezug auf den oberen Abschnitt 14 an dem oberen Ende 11 der Spindel 10 und in Bezug auf die Abschnitte 6', 6'' und 6''' der mittigen Bohrung 6 gleiten.
-
Eine Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen wird zwischen dem oberen Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6, einer nach unten zeigenden Fläche 132' des oberen Verschlusses 132, der Dämpfungskammer 81, der nach oben zeigenden oberen Fläche des Kolbens 90 und dem oberen Ende 11 der Spindel 10 definiert. Die Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen schließt ebenfalls die Dämpfungskammer 81 ein. Vorzugsweise stehen der obere Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6 und die Dämpfungskammer 81 über einen winzigen Freiraum zwischen dem untersten Abschnitt der kegelförmigen Fläche 32 und der Wand der Dämpfungskammer 81 in einer dauerhaften Fluidverbindung. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht ein Satz von Schlitzen 19 eine dauerhafte Fluidverbindung zwischen dem oberen Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6 und der Dämpfungskammer.
-
Wie erwähnt, wird Hydraulikfluid über einen Durchlass 80 dem Ventil-Stellantrieb 109 zugeführt und aus demselben abgelassen. Der Durchlass 80 befindet sich in Verbindung mit der Druckleitung 110, deren Ende 110' in 6A zu sehen ist. Über die Druckleitung 110 ist der Durchlass 80, durch das Regelventil 117, abwechselnd mit der Hochdruckquelle und einer Rückführungsleitung 122 verbunden.
-
Die Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen ist über Durchlässe 82 in der Dämpfungskammer 81, über Kanäle 85, siehe 6A, und Durchlässe 83 mit einer ersten Druckkammer 65 verbunden. Die erste Druckkammer 65 ist definiert zwischen
- – dem untersten Abschnitt 6''' der mittigen Bohrung 6,
- – einem Abschnitt 14 des oberen Teils 10' der Spindel 10,
- – dem ersten geweiteten Abschnitt 65' der mittigen Bohrung 6
- – dem zweiten geweiteten Abschnitt 65'' der mittigen Bohrung 6 und
- – einer Abdichtungssektion 16 der Spindel 10, der zwischen einer oberen 16' und einer unteren 16'' Sektion mit verringertem Durchmesser der Spindel 10 gebildet wird.
-
Der Zufuhrdurchlass 80 verbindet mit dem zweiten geweiteten Abschnitt 65''. Der zweite geweitete Abschnitt 65'' verbindet durch den Abschnitt 6'''' (siehe 3) der mittigen Bohrung 6 mit dem ersten geweiteten Abschnitt. Wenigstens ein Durchlass 83 verbindet den ersten geweiteten Abschnitt 65' mit den Kanälen 85 (einem Kanal 85 pro Durchlass 83). Jeder Kanal 85 verbindet durch einen Durchlass 82, zwischen den Kanälen 85 und der Dämpfungskammer 81, zu der Dämpfungskammer 81.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 ist ein Gleitstück 30 in einer Bohrung 20 in dem oberen Ende 11 der Spindel geformt, wobei das Gleitstück durch eine Feder 40 in der Aufwärtsrichtung vorgespannt wird, und in einer Längsrichtung der Bohrung 20 (parallel zu der Achse A) verschoben werden kann. Das Gleitstück 30 hat eine nach oben zeigende Fläche 31 und eine kegelförmige Fläche 32 (siehe 5), eingerichtet für ein Zusammenwirken mit der oben erwähnten Dämpfungskammer 81, um die Aufwärtsbewegung der Spindel 10 während des Schließens des Auslassventils zu bremsen. Das Gleitstück 30 wirkt als ein Spindellängen-Einstellmechanismus. Bei anderen Ausführungsformen kann das obere Ende 11 der Spindel 10 alternativ ohne einen Spindellängen-Einstellmechanismus geformt sein derart dass die Spindel eine feststehende Länge hat. In diesem Fall (nicht gezeigt) kann die nach oben zeigende Fläche 31 bündig mit der ringförmigen Fläche 15 sein, wobei eine entsprechende kegelförmige Fläche 32 unmittelbar an einem oberen Ende an dem oberen Abschnitt 14 der Spindel 10 geformt sein kann.
-
Unter Bezugnahme auf 6A–H wird ein Öffnungs- und Schließungszyklus des Auslassventils beschrieben.
-
Wenn das Auslassventil 1 geöffnet werden soll, um Verbrennungs- oder Abgas aus der Verbrennungskammer 106 zu entleeren, ist der Druck in der Verbrennungskammer 106 sehr hoch. Daher ist eine große Kraft erforderlich, um das Auslassventil 1 während der anfänglichen Abwärtsbewegung des Ventiltellers 3 und der Ventilspindel 10 zu öffnen. Der Kolben 90 hilft in dieser anfänglichen Phase durch das Steigern der wirksamen Oberfläche der Druckfläche des Ventil-Stellantriebs 109, wie weiter unten beschrieben.
-
Um das Auslassventil 1 zu öffnen, führt das Regelventil 117 dem Durchlass 80 Hochdruckfluid zu, und das Hydraulikfluid setzt die erste Druckkammer 65 und die Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen (über den Kanal 85) unter Druck. Der Strom wird durch Pfeile 301 in 6A angezeigt. In der ersten Druckkammer 65 wirkt das Hydraulikfluid auf eine nach oben zeigende Leiste 17 zwischen der Sektion 16' mit verringertem Durchmesser und der Sektion 16 der Spindel 10 ein. Mehr Einzelheiten über die erste Druckkammer 65 und ihre Funktionen werden unten bereitgestellt.
-
Das Einströmen von Hydraulikfluid durch die durch den Kanal 85 bereitgestellte Fluidverbindung wird den Druck in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen, die aus der Dämpfungskammer 81 und dem obersten Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6 besteht, steigern. Der Druck wirkt auf die Fläche 31 des Gleitstücks 30, die obere Fläche 15 der Spindel 10 und auf die obere Fläche 94 des Kolbens 90 ein, um die Spindel 10 zusammen mit dem Kolben 90 in einer Abwärtsrichtung zu bewegen.
-
Der Pfeil 302 in 6B zeigt an, dass es ein Einströmen von Hydraulikfluid in die erste Druckkammer 65 gibt, was den Druck in derselben steigert. Der Druck wirkt auf die nach oben zeigende Leiste 17 an der Sektion 16 der Spindel ein, um die Spindel in der Abwärtsrichtung zu drängen, um das Auslassventil 1 zu öffnen.
-
Das Hydraulikfluid steigert den Druck in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen, wobei der Druck auf die obere Fläche 94 des Kolbens 90, die obere ringförmige Fläche 15 und die obere Fläche 31 des oberen Teils 11 der Spindel 10 (sowie auf die nach oben zeigende Leiste 17) einwirkt. Die nach unten zeigende innere Leiste 93 stößt an einen Abschnitt der oberen ringförmigen Fläche 15 der Spindel 10 an. Dies wird die Spindel 10 und den Kolben 90 in einer Abwärtsrichtung drängen (siehe 6B).
-
Nachdem sie sich eine Strecke in der Abwärtsrichtung bewegt, wird die nach unten zeigende äußere Leiste 95 des Kolbens 90 die nach oben zeigende Leiste 7, die zwischen dem obersten und dem mittleren Abschnitt 6', 6'' der mittigen Bohrung 6 gebildet wird, erreichen und anhalten, bevor sie an dieselbe anstößt, siehe 6B. Eine Rille 99 (siehe 4), die als eine längliche Vertiefung in dem obersten Bohrungsabschnitt 6'' der mittigen Bohrung 6 und parallel zu der Längsachse B geformt ist, ermöglicht einen Durchgang von Hydraulikfluid zwischen einem Raum oberhalb des Kolbens 90 und einem Raum unterhalb des Kolbens 90. Wenn der Kolben 90 nach unten gedrängt wird (die Oberfläche der unteren Fläche 95 ist geringer als die Oberfläche der nach oben zeigenden Fläche 94), wird Hydraulikfluid von unterhalb nach oberhalb des Kolbens 90 geführt. Die Rille oder Rillen 99 endet/enden eine Strecke oberhalb der Leiste 7, die zwischen dem obersten und dem mittleren Abschnitt 6', 6'' der mittigen Bohrung 6 geformt ist. Wenn die nach unten zeigende äußere Leiste 95 des Kolbens 90 den Unterteil der Rille oder Rillen 99 passiert, wird Hydraulikfluid daran gehindert, von dem Raum unterhalb des Kolbens 90 zu dem Raum oberhalb hindurchzugehen. Dies wird einen Druckanstieg in dem Raum unterhalb des Kolbens 90 bewirken, der die Abwärtsbewegung des Kolbens 90 verlangsamen und schließlich anhalten wird. Dadurch wird eine kleine Hydraulikfluid-Druckkammer gebildet, die dazu verwendet wird, die Abwärtsbewegung des Kolbens 90 zu bremsen, wobei diese Kammer ein wenig wie eine Hydrofeder wirkt.
-
Folglich wird die Abwärtsbewegung des Kolbens 90 angehalten, während die Spindel 10 ihre Abwärtsbewegung fortsetzt, siehe 6C. Eine weitere Abwärtsbewegung des Kolbens wird verhindert. In 6C ruht der Kolben 90 noch der Druck noch an der nach oben zeigenden Leiste 7, während die Spindel 10 ihre Abwärtsbewegung fortgesetzt hat. Der obere Abschnitt 14 des Stellantriebsteils 10' hat sich im Verhältnis zu dem Kolben 90 nach unten bewegt.
-
Folglich hat der Kolben 90 eine größere Oberfläche bereitgestellt, auf die der Druck in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen während des Öffnens des Auslassventils einwirkt, wodurch er als ein Beschleunigungsmechanismus wirkt und das Öffnen des Auslassventils gegen den hohen Druck der Verbrennungskammer 106 unterstützt. Sobald der Ventilteller 3 weg von dem Ventilsitz 4 bewegt worden ist, wird der Druck in der Verbrennungskammer 106 dadurch verringert, dass die Verbrennungsgase die Kammer 106 durch den Auslasskanal 107 verlassen. Daher wird, damit sich das Auslassventil 1 weiter in der Abwärtsrichtung bewegt, um vollständig zu öffnen, eine viel kleinere Kraft benötigt als während des anfänglichen Öffnens. Folglich wird, nachdem der Kolben 90 angehalten worden ist, der Druck in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen nur auf die obere ringförmige Fläche 15 und die obere Fläche 31 des oberen Teils 11 der Spindel 10 einwirken (Hier wird die obere Fläche 31 an dem Gleitstück 30 bereitgestellt). Dadurch wird die Spindel 10 ihre Abwärtsbewegung fortsetzen, bis die nach unten zeigende Leiste 18 an dem oberen Abschnitt 14 der Spindel 10 den Hydraulikfluidstrom zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen abschneidet, und die Spindel 10 beginnt sich zu verlangsamen und anzuhalten. Dies wird unten ausführlicher erläutert werden.
-
Während der Abwärtsbewegung der Spindel 10 während der Öffnungsphase des Auslassventils 1 passiert die nach unten zeigende Leiste 18 an dem oberen Abschnitt 14 der Spindel 10 einen oberen Rand 66' an einem Zwischenabschnitt 66 der mittigen Bohrung, der zwischen dem oberen und dem unteren geweiteten Abschnitt 65' und 65'' geformt ist. Die Situation wird in 6C illustriert. Das Passieren der oberen Kante 66' wird beginnen, den Strom zu dem Kanal 85 und dadurch zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen abzuschneiden. Der/die in dem unteren Ende des oberen Abschnitts 14 der Spindel 10 geformte(n) Schlitz oder Schlitze 19 werden einen Strom zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen ermöglichen, bis das obere Ende 19' des Schlitzes 19 die obere Kante 66' an dem Zwischenabschnitt 66 der mittigen Bohrung passiert hat. Von dem unteren Ende 19'' bis zu dem oberen Ende 19' des Schlitzes 19 stellt der Schlitz 19 folglich eine allmählich verminderte Durchflussfläche zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen bereit. In 6C wird dies durch die verkürzten Pfeile 303 illustriert. Der sich allmählich verringernde Strom zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen wird ein Bremsen der Abwärtsbewegung der Spindel 10 verursachen, wenn der Druck in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen durch den durch die Gasfeder 123 bereitgestellten Druck ausgeglichen wird, der in der Aufwärtsrichtung wirkt.
-
In 6D wird gezeigt, wie das obere Ende 19' des Schlitzes die obere Kante 66' passiert hat. Es gibt keinen Strom zu der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen. Ferner hat sich die Spindel 10 eine kurze weitere Strecke nach unten bewegt derart, dass sich die nach unten zeigende Leiste 17' an der Sektion 16 der Spindel 10 nahe dem Anstoßen an dem unteren Verschluss 133 befindet. Die Spindel 10 ist gebremst und zum Halten gebracht worden. Es wirkt noch ein Druck auf die Leiste 17 (wie durch den Pfeil 304 in 6D gezeigt) und in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen, um den durch die Gasfeder 123 bereitgestellten Druck auszugleichen und um das Auslassventil 1 offenzuhalten, bis die Verbrennungskammer 106 vollständig entleert worden ist.
-
Es ist gezeigt worden, dass die Schlitze 19 eine enorme Verbesserung gegenüber den Lösungen des Standes der Technik zum Bremsen der Abwärtsbewegung der Spindel während des Öffnens es Auslassventils 1 gewährleisten. Die Anwendung von Schlitzen 19 an Stelle einer kegelförmigen Fläche hat die Vibration des Auslassventils 1, wenn es sich in der vollständig geöffneten Stellung befindet, weiter verringert.
-
Um das Auslassventil 1 zu schließen, wenn die Verbrennungskammer 106 entleert worden ist, wird der Druck der Hydraulikfluidzufuhr dadurch unterbrochen, dass das Regelventil 117 die Verbindung des Durchlasses 80 von der Hockdruckquelle zu der Rückführungsleitung 122 wechselt und ermöglicht, dass das Hydraulikfluid durch den Durchlass 80 zurückströmt. Die Gasfeder 123 wird die Spindel 10 nach oben drängen, wodurch begonnen wird, das Hydraulikfluid in der oben erwähnten die sekundären Druckkammer 65 und der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen herauszudrücken.
-
6E zeigt die Situation in dem Augenblick, da der Druck unterbrochen wird und gerade bevor die Spindel auf Grund des durch die Gasfeder 123 bereitgestellten Drucks ihre Aufwärtsbewegung beginnen wird. Der Druck auf die Leiste 17 wird verringert. Der Strom zwischen der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen und dem Durchlass 80 wird noch dadurch verhindert, dass der obere Abschnitt 14 der Spindel 10 noch die Kammer 65' sperrt.
-
Wenn die Gasfeder 123 die Spindel 10 eine kleine Strecke in der Aufwärtsrichtung bewegt hat, passiert das obere Ende 19' des Schlitzes 19 die obere Kante 66' des Zwischenabschnitts 66 der mittigen Bohrung, der zwischen dem oberen und dem unteren geweiteten Abschnitt 65' und 65'' geformt ist. Dadurch beginnt eine Fluidverbindung zwischen dem Durchlass 80 und dem Kanal 85 (und dadurch der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen) sich allmählich zu öffnen, auf Grund der hin zu der nach unten zeigenden Kante 18 zunehmenden Tiefe des Schlitzes oder der Schlitze 19. Das Öffnen dieser Fluidverbindung wird es ermöglichen, dass das Fluid in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen über den Kanal 85 hin zu dem Durchlass 80 strömt. Dies wird einen weiteren Druckabfall in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen bewirken, was das Gleichgewicht mit dem durch die Luftfeder 123 bereitgestellten Druck weiter verschieben wird, und daher wird sich die Aufwärtsbewegung der Spindel beschleunigen. In 6F wird der verhältnismäßig kleine Durchflusskanal 85, wenn sich die Fluidverbindung gerade geöffnet hat, durch die kurzen Pfeile 305 angezeigt. In 6G ist die Leiste 18 aus der Kammer 65' ausgetreten, was einen vollständigen Zugang für einen Strom aus der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen gewährleistet, wie durch die längeren Pfeile 306 in der Figur (6G) angezeigt.
-
In der in 6F gezeigten Situation bewegt sich nur die Spindel 10 selbst nach oben, der Kolben 90 ruht noch an der nach oben zeigenden Kante 7. Folglich drängen nur die obere Fläche 31 und die ringförmige Fläche 15 das Hydraulikfluid aus der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen.
-
Wenn sich die Spindel 10 nach oben bewegt und wie in 6G gezeigt, wird die obere ringförmige Fläche 15 der Spindel 10 schließlich an die nach unten zeigende innere Leiste 93 des Kolbens 90 anstoßen und den Kolben 90 zwingen, sich gemeinsam mit der Spindel 10 von seiner unteren Ruhestellung (wobei die äußere Leiste 95 des Kolbens 90 an der nach oben zeigenden Leiste 7 ruht) in einer Aufwärtsrichtung zu bewegen.
-
Da die obere Fläche 94 des Kolbens größer ist als die verbundenen Flächen 15 und 31, wird nun eine viel größere Oberfläche auf das Hydraulikfluid in der Ventilbetätigungskammer 60 mit veränderlichem Volumen einwirken. Dies wird ein Bremsen der Aufwärtsbewegung der Spindel 10 bewirken.
-
Die Aufwärtsbewegung der Spindel 10 wird bremsen und schließlich anhalten, wenn die kegelförmige Fläche 32 am Oberteil des oberen Teils 11 der Spindel 10 in die Dämpfungskammer 81 eintritt und allmählich die Fluidverbindung zwischen dem oberen Abschnitt 6' der mittigen Bohrung 6 und der Dämpfungskammer 81 schließt. Wenn die kegelförmige Fläche 32 in die Dämpfungskammer eintaucht, wird das meiste von der restlichen kinetischen Energie dadurch absorbiert, dass die Hydraulikflüssigkeit durch den Durchlass 80 aus der Dämpfungskammer gedrängt wird und eine obere Fläche 33 des oberen Teils 11 der Spindel 10 sanft an die nach unten zeigende Fläche 132' des oberen Verschlusses 132 anstößt. 6H zeigt die Situation, wenn die Spindel 10 ihre obere Stellung erreicht hat, das Auslassventil 1 geschlossen und bereit für einen neuen Öffnungs- und Schließungszyklus ist.
-
Ein Satz von Schaufeln 214 an einem Abschnitt der Ventilspindel 10, der in dem Auslasskanal 107 angeordnet ist, zwingt die Spindel 10, sich zu drehen, wenn Abgas durch den Auslasskanal 107 strömt, d. h., wenn das Auslassventil 1 offen ist. Dadurch wird sich die Spindel 10 für jede Öffnung des Auslassventils wenigstens ein wenig drehen. Dadurch wird ein gleichmäßigerer Verschleiß des Ventiltellers 3, des Ventilsitzes 4 und der Widerlagerleisten der Spindel 10 und der Spindelbohrung 5 sichergestellt.
-
Die oben beschriebene Gasfeder 123 kann durch eine Rückhub-Druckkammer und eine Kolbenoberfläche, welche den ersten Kolben zu der eingezogenen Stellung drängt, ersetzt werden. Diese Ausführungsform (nicht gezeigt) wird ein geringfügig modifiziertes Regelventil erfordern, das dazu in der Lage ist, der Rückhub-Druckkammer Hydraulikfluid zuzuführen, um den Kolben zu der eingezogenen Stellung zu drängen. Es können die gleichen Prinzipien wie oben beschrieben verwendet werden, um den Druck in der Rückhub-Druckkammer im Verhältnis zu der Stellung des ersten Kolbens zu regeln.
-
Obwohl die Lehre dieser Anmeldung zum Zweck der Illustration ausführlich beschrieben worden ist, versteht es sich dass solche Ausführlichkeit nur diesem Zweck dient und durch die Fachleute Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Lehre dieser Anmeldung abzuweichen.
-
Der Begriff ”umfassend”, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, schließt andere Elemente oder Schritte nicht aus. Der Begriff ”ein” oder ”eine”, wie er in den Ansprüchen verwendet wird, schließt eine Vielzahl nicht aus. Der einzelne Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen von mehreren in den Ansprüchen angegebenen Mitteln erfüllen.
