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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein System für variablen Ventilhub (Variabler-Ventilhub-System; WL-System) in einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) und insbesondere eine Technologie zum Steuern eines hydraulischen VVL-Mechanismus unter Verwendung eines Ölsteuerungsventils (OCV).
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Hintergrund
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Ein herkömmlicher Mechanismus für variablen Ventilhub (VVL-Mechanismus), an welchen die vorliegende Offenbarung angepasst ist, ist in 1 und 2 gezeigt. Der herkömmliche VVL-Mechanismus weist einen Innenarm 504 auf, welcher eine drehbare Rolle 502 zum in Kontakt kommen mit einer Nieder(hub)nocke 500 hat und welcher einen Niederhub (z.B. von einem Verbrennungsmotor-Einlass/Auslassventil) verursacht. Ein Totganghebel (Lost-Motion-Hebel) 510 deckt den Innenarm 504 ab (bzw. umgibt diesen) und hat einen (gleichen) Gelenkschaft 506 wie der Innenarm 504. Der Totganghebel 510 ist gestaltet, um mit einer Hoch(hub)nocke 508 in Kontakt zu kommen und verursacht einen Hochhub (z.B. von einem Verbrennungsmotor-Einlass/Auslassventil). Ein Verriegelungszapfen (z.B. ein Mitnehmerzapfen) 512 bewegt sich im Innenarm 504 hin und her, um einen Verriegelungszustand zwischen dem Totganghebel 510 und dem Innenarm 504 zu schalten (z.B. ein/auszuschalten). Eine hydraulische (Ventil-) Spieleinstellungsvorrichtung (HLA) 515 ist installiert, um eine Seite des Innenarms 504 abzustützen, und stellt dem Verriegelungszapfen 512 Hydraulikdruck bereit.
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Wenn ein Ölsteuerungsventil (OCV) eingeschaltet wird/ist, wird der Verriegelungszapfen 512 hydraulisch betätigt und erstreckt sich/fährt nach außen gegen eine Elastikkraft einer Rückstellfeder 520, welche im Innenarm 504 angebracht ist. Deshalb gestattet/ermöglicht es der Verriegelungszapfen 512 dem Totganghebel 510 sich zusammen mit dem Innenarm 504 zu bewegen und vergrößert eine Ventilhubbewegung. Wenn das OCV ausgeschaltet wird/ist, wird der Verriegelungszapfen 512 mittels der Elastikkraft der Rückstellfeder 520 in den Innenarm 504 hinein zurückbewegt, um eine Bewegung des Totganghebels 510 aufzuheben/einzustellen, was den Innenarm 504 betrifft. Die Ventilhubbewegung wird durch den Innenarm 504 relativ (gesehen) reduziert, wenn die Nieder(hub)nocke 500 auf die drehbare Rolle 502 einwirkt.
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3 und 4 zeigen jeweilig einen Ein/An- und einen Aus-Zustand eines Hydraulikkreises, welcher ein OCV 514 aufweist, um den Verriegelungszapfen 512 zu betätigen. In den Figuren, wenn ein Magnetspulenventil des OCV 514 eingeschaltet ist/wird, wird Hydraulikdruck, welcher von einem Ölkanal eines Zylinderblocks (z.B. eines Zylinderkopfs) bereitgestellt wird, auf den Verriegelungszapfen 512 ausgeübt, um einen Hochhubzustand (z.B. von einem Ventil) zu erzielen. Darüber hinaus, wenn das OCV 514 ausgeschaltet wird/ist, wird auf den Verriegelungszapfen 512 kein Hydraulikdruck ausgeübt, um einen Niederhubzustand (z.B. von einem Ventil) zu erzielen.
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Eine Drossel 516 im Hydraulikkreis stellt in einem Deaktivierungszustand des OCV 514 einen Minimumhydraulikdruck sicher, um eine Funktion des HLA 515 und eine Schmierung von Teilen, die miteinander in Kontakt sind, beizubehalten. Die Größe der Drossel 516 ist eingestellt, um den Minimumhydraulikdruck sicherzustellen.
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Jedoch kann die Größe der Drossel 516 nicht aktiv eingestellt/reguliert werden. Deshalb hat, wenn die (Drosselöffnungs-)Größe relativ (gesehen) größer ist, um bei einem Hochtemperatur-Leerlaufzustand, welcher der am wenigsten wünschenswerte Hydraulikdruck-Versorgungszustand ist, einen notwendigen Minimumhydraulikdruck sicherzustellen, ein Niedertemperatur-Mitteldrehzahlbereich, welcher der am wünschenswerteste Hydraulikdruck-Versorgungszustand ist, im Wesentlichen einen (zu) hohen Hydraulikdruck, sogar wenn sich das OCV 514 im Aus-Zustand befindet.
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Um wie in den 3 und 4 gezeigt ein Problem des hohen Hydraulikdrucks im Aus-Zustand des OCV 514 zu verbessern, ist ein Druckbegrenzungsventil (bzw. ein Entlastungsventil) 518 zusätzlich angebracht, um nur (dann) mit dem Hydraulikkreis verbunden zu sein, wenn sich das OCV 514 im Aus-Zustand befindet, um einen relativ (gesehen) niedrigen Hydraulikdruck beizubehalten.
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Jedoch ist bei Ölzuständen mit sehr hoher Viskosität, wie z.B. bei niedrigen Temperaturen inklusive Raumtemperatur, oder wenn Ölverschlechterungsfaktoren existieren, wie z.B. exzessiv Ruß im Öl, ein Ölablass durch das Druckentlastungsventil 518 beschränkt. Bei diesen Bedingungen ist im Aus-Zustand des OCV 514 der Verriegelungszapfen 512 unbeabsichtigt ausgefahren (bzw. steht hervor), was den Hochhubzustand verursacht.
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Als ein herkömmliches Verfahren zum Verhindern eines solchen unbeabsichtigten Hochhubzustands gibt es ein Verfahren des Erhöhens der Elastikkraft der Rückstellfeder 520. Jedoch ist es im Niederhubzustand schwierig in den Hochhubzustand (bzw. den Hochhubbereich) zu schalten/wechseln, und es wird der durchführbare Hochhubbetriebsbereich reduziert, wodurch die Anwendung des VVL zunichte gemacht wird.
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Das vorhergehend Beschriebene ist nur dazu gedacht, um beim Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung zu helfen, und ist nicht dazu gedacht, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich der bezogenen Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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Den oben beschriebenen in der bezogenen Technik auftretenden Problemen wird mit den Merkmalten der selbstständigen Patentansprüche begegnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beispielsweise ist aus
DE 10 2005 056 415 A1 ein Variabler-Ventilhub-System für einen Verbrennungsmotor bekannt, welches ein Ölsteuerungsventil, einen Verriegelungszapfen, der eingerichtet ist, um durch ein Steuern des Ölsteuerungsventils hydraulisch gegen eine Elastikkraft einer Rückstellfeder betätigt zu werden, und eine Drossel aufweist, durch welche ein Öl hindurch passiert, um dem Ölsteuerungsventil und dem Verriegelungszapfen Hydraulikdruck zuzuführen. Weiter ist aus
DE 10 2010 005 297 A1 eine Zylinderabschaltungsanordnung bekannt, welche einen Öldrucksensor zum Steuern der Zylinderabschaltung verwendet. Weiter ist aus
JP 2010 - 038 013 A eine Vorrichtung zur Umsetzung eines variablen Ventilhubs bekannt. Zudem ist aus
US 6 758 175 B2 eine Vorrichtung zum Entlüften einer Hydraulikanordnung bekannt und ist aus
US 2013 / 0 068 182 A1 ein Hydraulikventil bekannt.
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Erläuterung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen in der bezogenen Technik auftretenden Probleme ausgeführt. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt ein System für variablen Ventilhub (Variabler-Ventilhub-System; WL-System) in einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) bereit, welches ohne abnormales Erhöhen der Elastikkraft einer Rückstellfeder, die einen Verriegelungszapfen eines VVL-Mechanismus dazu zwingt zu seiner Ausgangsposition zurückzukehren, einen unbeabsichtigten Hochhubzustand (z.B. von einem Verbrennungsmotor-Einlass/Auslassventil) verhindern kann, sogar in Ölzuständen mit sehr hoher Viskosität wie z.B. bei niedrigen Temperaturen inklusive Raumtemperatur, oder wenn Ölverschlechterungsfaktoren existieren, wie z.B. exzessiv Ruß im Öl. Das VVL-System gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einen stabilen und ordentlichen Betrieb des VVL-Mechanismus über den gesamten Betriebsbereich des Motors hinweg sicherstellen und kann eine stabile Funktion einer hydraulischen (Ventil-) Spieleinstellungsvorrichtung (HLA) und eine sanfte Schmierung von Teilen, welche miteinander in Kontakt sind, und ein Steuerungsverfahren davon sicherstellen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts weist ein System für variablen Ventilhub (VLL-System) in einem Motor ein Ölsteuerungsventil (OCV) auf. Ein Verriegelungszapfen (bzw. ein Mitnehmerzapfen) ist eingerichtet, um hydraulisch gegen eine Elastikkraft einer Rückstellfeder mittels/durch einer/eine Steuerung des OCV betätigt zu werden. Eine Drossel, durch welche Öl hindurch passiert, ist geformt, um dem OCV und dem Verriegelungszapfen Hydraulikdruck bereitzustellen. Ein Öldrucksensor misst den dem OCV und dem Verriegelungszapfen bereitzustellenden/zuzuführenden Hydraulikdruck. Eine Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, um ein Signal vom Öldrucksensor zu empfangen und um das OCV gemäß dem Signal zu steuern. Die Drossel (bzw. deren Öffnung) hat eine Größe, welche Drossel(öffnungs)größe in der Lage ist einen Minimumhydraulikdruck sicherzustellen, der notwendig ist, um eine Funktion einer hydraulischen Spieleinstellungsvorrichtung und eine Schmierung von Reibteilen in einem Motor-Betriebsbereich umzusetzen, in welchem es dem Hydraulikdruck ermöglicht ist/wird, mit einer Maximal(druck)rate bereitgestellt/zugeführt zu werden. Die Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, um das OCV einzuschalten, falls eine Hydraulikdruckeingabe (bzw. ein Hydraulikdruckeingabewert) vom Öldrucksensor nicht ein (bestimmtes) Druckniveau erreicht, sodass, wenn der Hydraulikdruck auf den Verriegelungszapfen ausgeübt wird, der Verriegelungszapfen in der Lage ist die Elastikkraft der Rückstellfeder zu überwinden.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Erfindungskonzepts weist ein Verfahren des (zum) Steuerns eines System für variablen Ventilhub (VVL-System) auf Messen eines einem Öldrucksteuerventil (OCV) und einem Verriegelungszapfen eines Mechanismus für variablen Ventilhub (VVL-Mechanismus) bereitzustellenden/zuzuführenden Öldrucks. Falls der gemessene Öldruck, welcher auf den Verriegelungszapfen einwirkt, niedriger als eine Elastikkraft einer Rückstellfeder ist, wird der Verriegelungszapfen elastisch abgestützt, und das OCV wird erzwungen eingeschaltet.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das System für variablen Ventilhub (VVL-System) im Motor einen unbeabsichtigten Hochhubzustand verhindern, sogar in Ölzuständen mit sehr hoher Viskosität, wie z.B. bei niedrigen Temperaturen inklusive Raumtemperatur, oder wenn Ölverschlechterungsfaktoren existieren, wie z.B. exzessiv Ruß im Öl. Das WL-System gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einen stabilen und ordentlichen Betrieb des VVL-Mechanismus über den gesamten Betriebsbereich des Motors hinweg sicherstellen. Weiter kann das WL-System gemäß der vorliegenden Offenbarung eine stabile Funktion der hydraulischen Spieleinstellungsvorrichtung (HLA) und eine sanfte Schmierung von Teilen sicherstellen, welche miteinander in Kontakt sind, ohne abnormal die Elastikkraft der Rückstellfeder zu erhöhen, welche den Verriegelungszapfen des VVL-Mechanismus zwingt zu seiner Ausgangsposition zurückzukehren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die oben genannten und anderen Ziele und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher werden, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
- Die 1 und 2 sind Ansichten, welche die Struktur eines herkömmlichen Mechanismus für variablen Ventilhub (VVL-Mechanismus) darstellen, an welchen das Erfindungskonzept angepasst ist.
- Die 3 ist eine Ansicht, welche einen Hydraulikkreis des herkömmlichen WL-Systems darstellt, und welche zeigt, dass sich ein Ölsteuerungsventil (OCV) in einem Ein-Zustand befindet.
- Die 4 ist eine Ansicht, welche einen Hydraulikkreis des herkömmlichen WL-Systems darstellt, und welche zeigt, dass sich ein Ölsteuerungsventil (OCV) in einem Aus-Zustand befindet.
- Die 5 ist eine Ansicht, welche ein System für variablen Ventilhub (VVL-System) in einem Motor gemäß einer Ausführungsform des Erfindungskonzepts zeigt.
- Die 6 ist eine Ansicht, welche ein Flussdiagramm eines Steuerungsverfahrens eines WL-Systems gemäß einer Ausführungsform des Erfindungskonzepts zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Nachfolgend ist eine beispielhafte Ausführungsform des Erfindungskonzepts im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Bezugnehmend auf die 5 weist ein System für variablen Ventilhub (VVL-System) in einem Motor (z.B. einem Verbrennungsmotor) gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Ölsteuerungsventil (OCV) 1 und einen Verriegelungszapfen 5, welcher gestaltet ist, um hydraulisch gegen eine Elastikkraft einer Rückstellfeder 3 mittels eines Steuerns des OCV 1 betätigt zu werden. Eine Drossel 7, durch welche Öl hindurch passiert, ist geformt, um dem OCV 1 und dem Verriegelungszapfen 5 Hydraulikdruck bereitzustellen/zuzuführen. Ein Öldrucksensor 9 misst den dem OCV 1 und dem Verriegelungszapfen 5 bereitzustellenden/zuzuführenden Hydraulikdruck. Eine Steuerungsvorrichtung 11 ist eingerichtet, um ein Signal vom Öldrucksensor 9 zu empfangen und steuert das OCV 1 gemäß dem empfangenen Signal.
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Die Drossel 7 hat eine Größe, welche in der Lage ist einen Minimumhydraulikdruck sicherzustellen, welcher notwendig ist, um eine Funktion einer hydraulischen Spieleinstellungsvorrichtung ((HLA) mit Bezug auf Bezugszeichen 515 in der 2) und eine Schmierung von Reibteilen in einem Motor-Betriebsbereich umzusetzen, in welchem Hydraulikdruck mit einer Maximalrate bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist die Steuerungsvorrichtung 11 eingerichtet, um das OCV 1 einzuschalten, falls eine Hydraulikdruckeingabe (z.B. ein Hydraulikdruckeingabewert) vom Öldrucksensor 9 nicht ein (bestimmtes) Druckniveau erreicht, sodass, wenn der Hydraulikdruck dem Verriegelungszapfen 5 bereitgestellt wird, der Verriegelungszapfen 5 die Elastikkraft der Rückstellfeder 3 überwindet.
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Das heißt, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Größe der Drossel(öffnung) 7 verglichen mit dem herkömmlichen System reduziert, sodass die Drossel einen Minimumhydraulikdruck bei/mit der Maximalrate bereitstellen kann. Falls ermittelt wird, dass der Hydraulikdruck, der von einer Ölpumpe (nicht gezeigt) erzeugt wird und vom Öldrucksensor 9 gemessen wird, niedriger als der Hydraulikdruck ist, der den Verriegelungszapfen 5 betätigen kann, schaltet die Steuerungsvorrichtung 11 das OCV 1 ein, um der HLA und einigen Reibungsteilen sanft Hydraulikdruck bereitzustellen, ohne den Verriegelungszapfen 5 zu betätigen.
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Dementsprechend, ohne abnormal die Elastikkraft der Rückstellfeder 3 zu erhöhen und den Verriegelungszapfen 5 des WL-Mechanismus zum Zurückkehren zu seiner Ausgangsposition zu zwingen, kann das System für variablen Ventilhub (VVL-System) einen unbeabsichtigten Hochhubzustand (z.B. von einem Ventil) verhindern, sogar in Ölzuständen mit sehr hoher Viskosität, wie z.B. bei niedrigen Temperaturen inklusive Raumtemperatur, oder wenn Ölverschlechterungsfaktoren existieren, wie z.B. wenn exzessiv Ruß im Öl vorliegt. Das WL-System gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einen stabilen und ordentlichen Betrieb des VVL-Mechanismus über den gesamten Betriebsbereich des Motors hinweg sicherstellen. Weiter kann das VVL-System gemäß der vorliegenden Offenbarung eine stabile Funktion der HLA und eine sanfte Schmierung von Reibteilen sicherstellen, wodurch ein ausreichender Betriebsbereich des VVL-Mechanismus sichergestellt ist und die Haltbarkeit der HLA verbessert ist.
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Der Betriebsbereich des Motors, in welchem Hydraulikdruck bei/mit der Maximalrate bereitgestellt werden kann, gehört zu einem Niedertemperatur-Mitteldrehzahlbereich des Motors, in welchem der Motor bei einer ausreichend niedrigen Temperatur und einer mittleren Drehzahl arbeitet (bzw. betrieben wird), sodass der Motor keine relativ (gesehen) hohe/starke Ölversorgung benötigt und eine Ölpumpe, welche in Übereinstimmung mit dem Motor betrieben wird, bei/mit einer (Druckausgabe-)Rate arbeitet, welche ausreichend ist, um eine notwendige/benötigte Ölmenge zu pumpen.
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Bezugnehmend auf die 6 stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren des Steuerns eines Systems für variablen Ventilhub (VVL-System) bereit. Das Verfahren weist auf ein Messen (S10) eines Drucks von für das (zu dem) Ölsteuerungsventil (OCV) 1 und den (dem) Verriegelungszapfen 5 eines Mechanismus für variablen Ventilhub (VVL-Mechanismus) bereitzustellenden (zuzuführenden) Öl. Als ein Ergebnis des Schritts S10, falls der gemessene Öldruck, welcher auf den Verriegelungszapfen 5 einwirkt, niedriger als eine Elastikkraft der Rückstellfeder 3 ist, welche elastisch den Verriegelungszapfen 5 abstützt, wird das OCV 1 erzwungen eingeschaltet (S20).
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Das heißt, in einem Normalzustand, nach dem Empfangen einer Motordrehzahl (RPM) und einer Motorlast und dementsprechenden Ermitteln eines WL-Betriebsbereichs für jeden Motor-Betriebsbereich, falls eine Hochhub-Ventilbetätigung notwendig ist, schaltet die Steuerungsvorrichtung 11 das OCV 1 ein. Falls eine Niederhub-Ventilbetätigung notwendig ist, schaltet die Steuerungsvorrichtung das OCV 1 aus. Darüber hinaus, falls eine mittels Hydraulikdrucks auf den Verriegelungszapfen 5 ausgeübte und vom Öldrucksensor 9 gemessene (Druck-)Kraft niedriger als die Elastikkraft der Rückstellfeder 3 ist, schaltet die Steuerungsvorrichtung das OCV 1 ein, um Teilen, wie z.B. einer HLA und dergleichen, einen ausreichenden Hydraulikdruck bereitzustellen.
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Das heißt, bei Schritt S20 steuert die Steuerungsvorrichtung 11 unabhängig das OCV 1 ungeachtet der Motordrehzahl oder der Motorlast, sodass der ausreichende Hydraulikdruck der HLA und dergleichen in Situationen bereitgestellt werden kann, in welchen eine Ölversorgung nur mittels der Drossel 7 nicht ausreichend sein kann.
