DE102016208471A1

DE102016208471A1 - Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs

Info

Publication number: DE102016208471A1
Application number: DE102016208471.2A
Authority: DE
Inventors: Volker Schmidt; Wolfgang Christgen; Frank Himsel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung (1) eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors, bei dem der Ventilhub der Gaswechselventile durch Nocken mindestens einer Nockenwelle vorgegeben und mittels zugeordneter Hubübertragungselemente mechanisch auf die Gaswechselventile (EV1, EV2, AV1, AV2) übertragbar ist, und mit Schaltdruckleitungen (9, 10) zur Beaufschlagung von zwischen Bauteilen von schaltbaren Hubübertragungselementen des Ventiltriebs angeordneten Koppelelementen mit einem Schaltdruck, wobei zwei Gruppen von Gaswechselventilen (EV1; EV2 oder AV1; AV2) mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen sind, die über jeweils ein Schaltventil (11, 12) durch eine wechselweise Verbindung der jeweils zugeordneten Schaltdruckleitung (9, 10) mit einer druckführenden Druckölleitung (6, 6’) oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung (8, 8’) hinsichtlich ihres übertragbaren Ventilhubs selektiv abschaltbar oder umschaltbar sind. Zur Realisierung einer internen Abgasrückführung ist vorgesehen, dass bei einem Vierventil-Verbrennungskolbenmotor (20) zwei Gruppen von Gaswechselventilen mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen sind, mit denen durch eine Hubumschaltung der ersten Gruppe von Gaswechselventilen (AV1; EV1) mittels dann wirksamer Zweithubnocken mit kleinerem Zweithub (28) und/oder durch eine Hubumschaltung der zweiten Gruppe von Gaswechselventilen (AV2; EV2) mittels dann wirksamer Zweithubnocken mit größerem Zweithub (29) eine dreifach abgestufte interne Abgasrückführung (AGR) aktivierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors, bei dem der Ventilhub der Gaswechselventile durch Nocken mindestens einer Nockenwelle vorgegeben und mittels zugeordneter Hubübertragungselemente mechanisch auf die Gaswechselventile übertragbar ist, und mit Schaltdruckleitungen zur Beaufschlagung von zwischen Bauteilen von schaltbaren Hubübertragungselementen des Ventiltriebs angeordneten Koppelelementen mit einem Schaltdruck, wobei zwei Gruppen von Gaswechselventilen mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen sind, die über jeweils ein Schaltventil durch eine wechselweise Verbindung der jeweils zugeordneten Schaltdruckleitung mit einer druckführenden Druckölleitung oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung hinsichtlich ihres übertragbaren Ventilhubs selektiv abschaltbar oder umschaltbar sind.
Schaltbare Ventiltriebe von Verbrennungskolbenmotoren sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt. So können Ventiltriebe einzelner Zylinder oder Gruppen von Zylindern eines Verbrennungskolbenmotors durch eine Abschaltung des übertragbaren Ventilhubs deaktiviert und damit in Verbindung mit einer Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung für die betreffenden Zylinder der Kraftstoffverbrauch sowie die CO₂-Emissionen sowie anderer Schadstoffemissionen des Verbrennungskolbenmotors im Teillastbetrieb gesenkt werden. Andererseits können die durch Ventiltriebe von Einlassventilen und/oder Auslassventilen eines Verbrennungskolbenmotors übertragbaren Hubverläufe durch eine Hubumschaltung geändert und damit in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, an den aktuellen Betriebszustand des Verbrennungskolbenmotors angepasst werden, wodurch die Motorleistung und das Drehmoment erhöht sowie der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungskolbenmotors verringert werden können.
Bei abschaltbaren Ventiltrieben sind üblicherweise jeweils zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit dem zugeordneten Nocken einer Nockenwelle und das andere Bauteil mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils in Stellverbindung steht. Beide Bauteile sind über ein zumeist als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Im gekoppelten Zustand wird der Ventilhub des zugeordneten Nockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im entkoppelten Zustand dagegen nicht, so dass das Gaswechselventil dann geschlossen bleibt. Der Koppelbolzen ist üblicherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Gegenbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten und durch die Beaufschlagung mit einem hydraulischen Stelldruck gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort gehalten. Bei abschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens zumeist dem gekoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem entkoppelten Zustand der Bauteile. Bei den abschaltbaren Hubübertragungselementen kann es sich um abschaltbare Tassenstößel, Rollenstößel, Kipphebel, Schlepphebel oder Abstützelemente handeln.
Bei umschaltbaren Ventiltrieben sind jeweils mindestens zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit einem zugeordneten ersten Nocken einer Nockenwelle mit kleinerem Ventilhub sowie mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils und das andere Bauteil mit einem zugeordneten zweiten Nocken der Nockenwelle mit größerem Ventilhub in Stellverbindung steht. Beide Bauteile sind über ein zumeist als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Im entkoppelten Zustand wird der Ventilhub des ersten Nockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im gekoppelten Zustand wird dagegen der Ventilhub des zweiten Nockens auf das Gaswechselventil übertragen. Auch hier ist der Koppelbolzen üblicherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Gegenbohrung des anderen Bauteils hinein verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten und durch die Beaufschlagung mit einem hydraulischen Stelldruck gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort gehalten. Bei umschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens zumeist dem entkoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem gekoppelten Zustand der Bauteile. Bei den umschaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich zumeist um umschaltbare Tassenstößel, Kipphebel oder Schlepphebel.
Die Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs umfasst mindestens eine Schmierölleitung zur Schmierung von beweglichen Bauteilen des Ventiltriebs und Schaltdruckleitungen zur Beaufschlagung von zwischen Bauteilen von schaltbaren Hubübertragungselementen des Ventiltriebs angeordneten Koppelelementen. Zur Deaktivierung oder Aktivierung abschaltbarer Hubübertragungselemente und zur Hubumschaltung umschaltbarer Hubübertragungselemente sind die Schaltdruckleitungen üblicherweise mittels zugeordneter Magnetschaltventile wechselweise mit einer druckführenden Druckölleitung oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung verbindbar.
Aus der US 4 800 850 A ist eine Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors bekannt, bei der eine Schaltdruckleitung und eine Schmierölleitung über eine Drossel seriell miteinander verbunden und über ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil wechselweise mit einer druckführenden Druckölleitung verbindbar oder absperrbar sind. Die Schaltdruckleitung führt zu einem Koppelbolzen, über den zwei auf jeweils ein Gaswechselventil wirksame erste Kipphebel, die jeweils mit einem Niedrighubnocken einer Nockenwelle in Gleitkontakt stehen, mit einem zwischen diesen angeordneten zweiten Kipphebel, der mit einem Hochhubnocken der Nockenwelle in Gleitkontakt steht, verbindbar sind. Bei druckloser Schaltdruckleitung wird der Koppelbolzen über ein Federelement in seiner Ruhestellung gehalten, in der die Kipphebel voneinander entkoppelt sind, so dass die Gaswechselventile über die Niedrighubnocken betätigt werden. Bei druckführender Schaltdruckleitung wird der Koppelbolzen gegen die Rückstellkraft des Federelementes in seine Betätigungsstellung verschoben, in der die Kipphebel miteinander gekoppelt sind, so dass die Gaswechselventile dann über den Hochhubnocken betätigt werden. Die Schmierölleitung ist in zwei parallele Leitungszweige verzweigt, von denen der erste Leitungszweig zu Schmierstellen der ersten Kipphebel und der Niedrighubnocken und der zweite Leitungszweig zu Schmierstellen des zweiten Kipphebels und des Hochhubnockens führt. Eingangsseitig und ausgangsseitig sind die Leitungszweige jeweils mit einer Drossel versehen, die derart unterschiedliche Drosselquerschnitte aufweisen, dass die Schmierstellen der jeweils lastführenden Kipphebel und Nocken mit einem größeren Schmierölstrom versorgt werden. Die Drossel zwischen der Schaltdruckleitung und der Schmierölleitung ist derart dimensioniert, dass bei druckloser Schaltdruckleitung der Druck des aus der Schmierölleitung in die Schaltdruckleitung strömenden Öls unterhalb des Schaltdruckes des Koppelbolzens liegt.
In der DE 101 19 366 A1 ist eine Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors beschrieben, bei der eine zu schaltbaren Hubübertragungselementen einiger Zylinder führende Schaltdruckleitung mittels eines 3/2-Wege-Magnetschaltventils wechselweise mit einer druckführenden Druckölleitung oder einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung verbindbar ist. Bei den schaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich bevorzugt um schaltbare Tassenstößel oder um schaltbare Rollenstößel. An die Druckölleitung ist eine zu Schmierstellen der schaltbaren und der nicht schaltbaren Hubübertragungselemente führende Schmierölleitung angeschlossen. An den schaltbaren Hubübertragungselementen stehen die Zweige der Schmierölleitung über jeweils eine als Engstelle ausgeführte Drossel mit den Zweigen der Schaltdruckleitung in Verbindung. Hierdurch strömt bei druckloser Schaltdruckleitung Öl aus den Zweigen der Schmierölleitung gedrosselt in die Zweige der Schaltdruckleitung und weiter in die Rücklaufleitung, wodurch Luftblasen aus den Zweigen der Schaltdruckleitung ausgespült werden und somit die Schaltdruckleitung entlüftet wird.
Bei einem Vierventil-Verbrennungskolbenmotor mit jeweils zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen pro Zylinder gemäß der DE 102 12 327 A1 sind die schaltbaren Hubübertragungselemente des betreffenden Ventiltriebs, die den ersten Einlassventilen, den zweiten Einlassventilen, den ersten Auslassventilen und den zweiten Auslassventilen zugeordnet sind, jeweils mittels eines 3/2-Wege-Magnetschaltventils umschaltbar. Bei den schaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich bevorzugt um schaltbare Tassenstößel. Wenn die zugeordneten Nocken der vier Ventilgruppen wie vorgesehen unterschiedliche Hubhöhen und Hubverläufe aufweisen, dann ist dieser bekannte Ventiltrieb in insgesamt sechzehn Stufen umschaltbar, wodurch eine optimale Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungskolbenmotors im Hinblick auf eine hohe Motorleistung und einen geringen spezifischen Kraftstoffverbrauch möglich ist.
Zur Erzielung kurzer Umschaltzeiten sollten bei einer gattungsgemäßen Hydraulikanordnung die zugeordneten Schaltventile möglichst nahe an den schaltbaren Hubübertragungselementen angeordnet sein, und es sollte eine interne Abgasrückführung möglich sein. Außerdem sollten die zugeordneten Schaltdruckleitungen wirkungsvoll entlüftbar sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikanordnung eines vierstufig schaltbaren Ventiltriebs der eingangs genannten Bauart so auszubilden, dass mit dieser auf einfache Weise eine interne Abgasrückführung mit drei Abgasrückführungsraten möglich ist. Bevorzugt soll auch eine wirkungsvolle Entlüftung der Schaltdruckleitungen möglich sein.
Diese erste Aufgabe ist durch eine Hydraulikanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Die Erfindung geht demnach von einer an sich bekannten Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors aus, bei dem der Ventilhub der Gaswechselventile durch Nocken mindestens einer Nockenwelle vorgegeben und mittels zugeordneter Hubübertragungselemente mechanisch auf die Gaswechselventile übertragbar ist. Diese Hydraulikanordnung weist hierzu Schaltdruckleitungen zur Beaufschlagung von zwischen Bauteilen von schaltbaren Hubübertragungselementen des Ventiltriebs angeordneten Koppelelementen auf. Es sind zwei Gruppen von Gaswechselventilen mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen, die über jeweils ein Schaltventil durch eine wechselweise Verbindung der jeweils zugeordneten Schaltdruckleitung mit einer druckführenden Druckölleitung oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung hinsichtlich ihres übertragbaren Ventilhubs selektiv abschaltbar oder umschaltbar sind. Bei den beiden Gruppen von Gaswechselventilen kann es sich auch um zwei einzelne Gaswechselventile mit jeweils einem schaltbaren Hubübertragungselement handeln. Bei den schaltbaren Hubübertragungselementen kann der übertragbare Ventilhub entweder abgeschaltet oder auf die Hubkurve eines zugeordneten zweiten Nockens umgeschaltet werden.
Zur Realisierung einer internen Abgasrückführung sieht die Erfindung vor, dass bei einem als Vierventil-Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Dieselmotor zwei Gruppen von Auslassventilen mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorhanden sind, mit denen durch eine Hubumschaltung der ersten Gruppe von Auslassventilen mittels dann wirksamer Nachhubnocken mit kleinerem Nachhub und/oder durch eine Hubumschaltung der zweiten Gruppe von Auslassventilen mittels dann wirksamer Nachhubnocken mit größerem Nachhub eine dreifach abgestufte interne Abgasrückführung aktivierbar ist.
Eine interne Abgasrückführung eines Verbrennungskolbenmotors mittels Hubumschaltung eines Auslassventils auf ein mit einem Nachhubnocken versehenen zweiten Nocken einer Nockenwelle ist prinzipiell aus der DE 10 2005 003 611 A1 bekannt und vermeidet die Verwendung eines Abgasrückführ-Ventils sowie eine entsprechende Abgasrückführleitung. Bei Dieselmotoren kann eine Abgasrückführung zur Reduzierung der Stickoxyde (NO_X) im Abgas beitragen. Speziell die heiße, interne Abgasrückführung kann beispielsweise aber auch als wirkungsvolle Heizstrategie für die Abgasnachbehandlung dienen. Durch die erfindungsgemäße dreistufige Steuerung des resultierenden Öffnungsquerschnitts der Auslassventile im Nachhub ist eine optimale Anpassung der rückgeführten Abgasmenge eines Dieselmotors an aktuelle Betriebsparameter, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, möglich.
Neben der beschriebenen Möglichkeit eines Auslassventil-Zusatzhubes zur Abgasrücksaugung bietet auch ein alternativer Einlassventil-Zusatzhub die Möglichkeit einer internen Abgasrückführung durch eine einlasskanalseitige Zwischenspeicherung
Die Schaltventile und die Rückschlagventile sind bevorzugt in einem vormontierbaren Ventilmodul zusammengefasst und somit einfacher sowie wirkungsvoller gegen eindringende Flüssigkeiten, wie Motoröl, Kühlwasser und/oder Spritzwasser, wie auch gegen eine mechanische Beschädigung zu schützen. Zudem wird dadurch auch die Montage des Verbrennungskolbenmotors vereinfacht.
Zur Entlüftung der Schaltdruckleitungen kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Schaltdruckleitungen ausgangsseitig, also an ihrem von dem zugeordneten Schaltventil entfernten Ende, über jeweils eine Drossel mit einer an die Druckölleitung angeschlossenen Schmierölleitung in Verbindung stehen, und dass in den Rücklaufleitungen der Schaltventile jeweils ein Rückschlagventil angeordnet ist.
Die Schmierölleitung kann zum Beispiel zu Schmierstellen der mit nicht schaltbaren Hubübertragungselementen versehenen Teilventiltriebe führen. Somit strömt bei abgeschalteten Schaltventilen Öl aus der betreffenden Schmierölleitung über die Drosseln in die Schaltdruckleitungen und über die Schaltventile weiter in die Rücklaufleitungen, wodurch gegebenenfalls vorhandene Luftblasen und Ölschaum aus den Schaltdruckleitungen ausgespült werden. Bei nur einem umgeschalteten Schaltventil wird auf entsprechende Weise die Schaltdruckleitung des nicht umgeschalteten Schaltventils entlüftet.
Durch die Drosseln zwischen der Schmierölleitung und den Schaltdruckleitungen wird der bei abgeschalteten Schaltventilen in den Schaltdruckleitungen wirksame Druck des einströmenden Öls unter den Schaltdruck der Koppelelemente abgesenkt, so dass diese nicht aus ihrer Ruhestellung verschoben werden. Durch die Rückschlagventile in den Rücklaufleitungen der Schaltventile wird einerseits der Druck in den Schaltdruckleitungen auf einem Mindestwert gehalten, wodurch eine ausreichende Versorgung der Schmierstellen der betreffenden Teilventiltriebe sichergestellt ist, und andererseits wird das Leerlaufen der Schaltdruckleitungen in Verbindung mit einem Eindringen von Luftblasen verhindert.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt
1 eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung eines schaltbaren Ventiltriebs eines Vierventil-Verbrennungskolbenmotors in einer schematischen Ansicht, und
2 eine tabellarische Übersicht der Schaltungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung gemäß 1 am Beispiel eines Dieselmotors mit interner Abgasrückführung mittels Hubumschaltung der Auslassventile auf unterschiedliche Nachhubnocken.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Hydraulikanordnung 1 eines schaltbaren Ventiltriebs in einer beispielhaften Anwendung bei einem als Vierventil-Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Dieselmotor 20 schematisch abgebildet. Jeder der vorliegend vier Zylinder 21, 22, 23, 24 des Verbrennungskolbenmotors 20 weist ein erstes Einlassventil EV1, ein zweites Einlassventil EV2, ein erstes Auslassventil AV1 und ein zweites Auslassventil AV2 auf. Die Hubübertragungselemente der Einlassventile EV1, EV2 sind nicht schaltbar ausgebildet. Dagegen sind die Auslassventile AV1, AV2 mittels schaltbarer Hubübertragungselemente, wie umschaltbare Tassenstößel, Kipphebel oder Schlepphebel, zur Übertragung unterschiedlicher Hubhöhen und/oder Hubverläufe umschaltbar. Die ersten Auslassventile AV1 und die zweiten Auslassventile AV2 sind gruppenweise durch eine wechselweise Verbindung der jeweils zugeordneten ersten beziehungsweise zweiten Schaltdruckleitung 9, 10 mit einer druckführenden Druckölleitung 6, 6’ oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung 8, 8’ hinsichtlich ihres übertragbaren Ventilhubs selektiv umschaltbar.
In die Druckölleitung 6 wird von einer durch den Verbrennungskolbenmotor angetriebenen Ölpumpe 3 aus einem Ölsumpf 2 über einen Ölfilter 4 und einen Ölkühler 5 Motoröl gefördert. Mittels eines zu der Ölpumpe 3 parallel geschaltetes Druckbegrenzungsventil 7 wird der in der Druckölleitung 6, 6’ herrschende Öldruck auf einen vorgegebenen Maximaldruck begrenzt.
Relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile der schaltbaren Hubübertragungselemente der beiden Gruppen von Auslassventilen AV1, AV2 sind jeweils über ein Koppelelement, das von einem Federelement in einer Ruhestellung haltbar und durch die Beaufschlagung mit einem Stelldruck aus der zugeordneten Schaltdruckleitung 9, 10 in eine Schaltstellung verschiebbar ist, miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Zur selektiven Umschaltung der Koppelelemente der beiden Gruppen von Auslassventilen AV1, AV2 sind zwei Schaltventile 11, 12 vorgesehen, mittels denen jeweils eine der Schaltdruckleitungen 9, 10 selektiv mit der Druckölleitung 6, 6’ oder der Rücklaufleitung 8, 8’ verbindbar ist.
Die Schaltventile 11, 12 sind jeweils als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil mit einem Arbeitsanschluss A1, A2 für jeweils eine der Schaltdruckleitungen 9, 10, mit einem Pumpenanschluss P1, P2 für die Druckölleitung 6, 6’, und mit einem Tankanschluss T1, T2 für die zugeordnete Rücklaufleitung 8, 8’ ausgebildet. In der Ruhestellung des ersten Schaltventils 11 ist der Arbeitsanschluss A1 für die erste Schaltdruckleitung 9 mit dem Tankanschluss T1 verbunden und der dortige Pumpenanschluss P1 abgesperrt, so dass die Koppelelemente der schaltbaren Hubübertragungselemente der ersten Auslassventile AV1 in ihrer Ruhestellung verbleiben. In der Schaltstellung des ersten Schaltventils 11 ist der Arbeitsanschluss A1 für die erste Schaltdruckleitung 9 mit dem Pumpenanschluss P1 verbunden und der Tankanschluss T1 abgesperrt, so dass die Koppelelemente der schaltbaren Hubübertragungselemente der ersten Auslassventile AV1 in ihre Schaltstellung umgeschaltet werden.
In der Ruhestellung des zweiten Schaltventils 12 ist der Arbeitsanschluss A2 für die zweite Schaltdruckleitung 10 mit dem Tankanschluss T2 verbunden und der Pumpenanschluss P2 abgesperrt, so dass die Koppelelemente der schaltbaren Hubübertragungselemente der zweiten Auslassventile AV2 in ihrer Ruhestellung verbleiben. In der Schaltstellung des zweiten Schaltventils 12 ist der Arbeitsanschluss A2 für die zweite Schaltdruckleitung 10 mit dem Pumpenanschluss P2 verbunden und der Tankanschluss T2 abgesperrt, so dass die Koppelelemente der schaltbaren Hubübertragungselemente der zweiten Auslassventile AV2 in ihre Schaltstellung umgeschaltet werden.
Der Ventiltrieb des Verbrennungskolbenmotors ist somit mittels der beiden Schaltventile 11, 12 dreistufig umschaltbar. In der ersten Schaltstufe, die durch die Schaltstellung des ersten Schaltventils 11 erreicht wird, werden nur die schaltbaren Hubübertragungselemente der ersten Auslassventile AV1 umgeschaltet. In der zweiten Schaltstufe, die durch die Schaltstellung des zweiten Schaltventils 12 erreicht wird, werden nur die schaltbaren Hubübertragungselemente der zweiten Auslassventile AV2 umgeschaltet. In der dritten Schaltstufe, die durch die Schaltstellung beider Schaltventile 11, 12 erreicht wird, werden die schaltbaren Hubübertragungselemente beider Auslassventile AV1, AV2 umgeschaltet.
In der Tabelle von 2 sind die drei Schaltstufen der Hydraulikanordnung 1 beispielhaft für die Steuerung einer internen Abgasrückführung eines entsprechenden Dieselmotors über die Umschaltung auf unterschiedliche Nachhubnocken der Auslassventile AV1, AV2 zusammengefasst. Bei nicht aktivierter Hubumschaltung weisen beide Auslassventile AV1, AV2 denselben, jeweils über einen ersten Nocken einer Nockenwelle gesteuerten Haupthub 27 auf (Stufe 0), welches durch die dargestellten Kurvenverläufe veranschaulicht ist. Demzufolge findet keine Öffnung der Auslassventile AV1, AV2 in einem Nachhub statt, so dass der resultierende Öffnungsquerschnitt A₀ der Auslassventile AV1, AV2 im Nachhub gleich Null ist (A₀ = 0).
Bei über das erste Schaltventil 11 aktivierter Hubumschaltung nur der ersten Auslassventile AV1 führen diese zusätzlich zu dem Haupthub 27 jeweils einen über einen Nachhubnocken einer zweiten Nocke der Nockenwelle erzeugten Nachhub 28 aus, wogegen die nicht umgeschalteten zweiten Auslassventile AV2 nur den Haupthub 27 ausführen (Stufe 1). Demzufolge ergibt sich ein erster resultierender Öffnungsquerschnitt A₁ der Auslassventile AV1, AV2 im Nachhub, der größer als Null ist (A₁ > A₀).
Bei über das zweite Schaltventil 12 aktivierter Hubumschaltung nur der zweiten Auslassventile AV2 führen diese zusätzlich zu dem Haupthub 27 jeweils einen über einen Nachhubnocken einer zweiten Nocke der Nockenwelle gesteuerten Nachhub 29 aus, wogegen die nicht umgeschalteten ersten Auslassventile AV1 nur den Haupthub 27 ausführen (Stufe 2). Aufgrund unterschiedlicher Ausgestaltung der Nachhubnocken ist der Nachhub der zweiten Auslassventile AV2 größer als der Nachhub 28 der ersten Auslassventile AV1. Demzufolge stellt sich nun ein zweiter resultierender Öffnungsquerschnitt A₂ der Auslassventile AV1, AV2 im Nachhub ein, der größer ist als der erste Öffnungsquerschnitt A₁ (A₂ > A₁).
Bei über das erste Schaltventil 11 und das zweite Schaltventil 12 aktivierter Hubumschaltung beider Gruppen von Auslassventilen AV1, AV2 führen diese zusätzlich zu dem Haupthub 27 jeweils den über die zugeordneten Nachhubnocken gesteuerten Nachhub 28, 29 aus (Stufe 3). Demzufolge ergibt sich dann ein dritter resultierender Öffnungsquerschnitt A₃ der Auslassventile AV1, AV2 im Nachhub, der größer ist als der zweite Öffnungsquerschnitt A₂ (A₃ > A₂). Durch die dreistufige Steuerung des resultierenden Öffnungsquerschnitts A₁, A₂, A₃ der Auslassventile AV1, AV2 im Nachhub ist eine optimale Anpassung der rückgeführten Abgasmenge des Dieselmotors an aktuelle Betriebsparameter, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, möglich.
Zur Entlüftung der Schaltdruckleitungen 9, 10 ist bei der erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung 1 vorgesehen, dass die Schaltdruckleitungen 9, 10 ausgangsseitig, also an ihrem von dem zugeordneten Schaltventil 11, 12 fernen Ende, über jeweils eine Drossel 13, 14 mit einer an die Druckölleitung 6, 6’ angeschlossenen Schmierölleitung 15 in Verbindung stehen, und dass in den Rücklaufleitungen 8, 8’ der Schaltventile 11, 12 jeweils ein Rückschlagventil 16, 17 angeordnet ist. Die Schmierölleitung 15 führt vorliegend beispielhaft zu Schmierstellen der mit nicht schaltbaren Hubübertragungselementen versehenen Teilventiltriebe der Einlassventile EV1, EV2. Somit strömt bei abgeschalteten Schaltventilen 11, 12 Öl aus der betreffenden Schmierölleitung 15 über die Drosseln 13, 14 in die Schaltdruckleitungen 9, 10 und über die Schaltventile 11, 12 weiter in die Rücklaufleitungen 8, 8’, wodurch gegebenenfalls vorhandene Luftblasen und Ölschaum aus den Schaltdruckleitungen 9, 10 ausgespült werden.
Bei nur einem umgeschalteten Schaltventil 11 oder 12 wird auf entsprechende Weise die Schaltdruckleitung 10 oder 9 des nicht umgeschalteten Schaltventils 12 oder 11 entlüftet. Durch die Drosseln 13, 14 zwischen der Schmierölleitung 15 und den Schaltdruckleitungen 9, 10 wird der bei abgeschalteten Schaltventilen 11, 12 in den Schaltdruckleitungen 9, 10 wirksame Druck des einströmenden Öls unter den Schaltdruck der Koppelelemente abgesenkt, so dass diese nicht aus ihrer Ruhestellung verschoben werden.
Durch die Rückschlagventile 16, 17 in den Rücklaufleitungen 8, 8’ der Schaltventile 11, 12 wird einerseits der Druck in den Schaltdruckleitungen 9, 10 auf einem Mindestwert gehalten, wodurch eine ausreichende Versorgung der Schmierstellen der betreffenden Teilventiltriebe sichergestellt ist, und andererseits das Leerlaufen der Schaltdruckleitungen 9, 10 in Verbindung mit einem Eindringen von Luftblasen verhindert.
Die Schaltventile 11, 12 und die Rückschlagventile 16, 17 sind beispielsweise in einem vormontierbaren Ventilmodul 25 zusammengefasst. Hierdurch sind diese Ventile 11, 12, 16, 17 einfacher und wirkungsvoller gegen eindringende Flüssigkeiten, wie Motoröl, Kühlwasser und/oder Spritzwasser, wie auch gegen eine mechanische Beschädigung zu schützen. Zudem wird dadurch auch die Montage des Verbrennungskolbenmotors vereinfacht.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikanordnung
2: Ölsumpf
3: Ölpumpe
4: Ölfilter
5: Ölkühler
6, 6’: Druckölleitung
7: Druckbegrenzungsventil
8, 8’: Rücklaufleitung
9: Erste Schaltdruckleitung
10: Zweite Schaltdruckleitung
11: Erstes Schaltventil
12: Zweites Schaltventil
13: Erste Drossel
14: Zweite Drossel
15: Schmierölleitung
16: Erstes Rückschlagventil
17: Zweites Rückschlagventil
20: Verbrennungskolbenmotor, Dieselmotor
21: Erster Zylinder
22: Zweiter Zylinder
23: Dritter Zylinder
24: Vierter Zylinder
25: Ventilmodul
27: Haupthub
28: Kleinerer Nachhub
29: Größerer Nachhub
A₀: Öffnungsquerschnitt = 0
A₁: Erster Öffnungsquerschnitt
A₂: Zweiter Öffnungsquerschnitt
A₃: Dritter Öffnungsquerschnitt
A1: Erster Arbeitsanschluss
A2: Zweiter Arbeitsanschluss
AV1: Erstes Auslassventil, Gaswechselventil
AV2: Zweites Auslassventil, Gaswechselventil
EV1: Erstes Einlassventil, Gaswechselventil
EV2: Zweites Einlassventil, Gaswechselventil
P1: Erster Pumpenanschluss
P2: Zweiter Pumpenanschluss
T1: Erster Tankanschluss
T2: Zweiter Tankanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4800850 A [0006]
DE 10119366 A1 [0007]
DE 10212327 A1 [0008]
DE 102005003611 A1 [0014]

Claims

Hydraulikanordnung (1) eines schaltbaren Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors, bei dem der Ventilhub der Gaswechselventile durch Nocken mindestens einer Nockenwelle vorgegeben und mittels zugeordneter Hubübertragungselemente mechanisch auf die Gaswechselventile (EV1, EV2, AV1, AV2) übertragbar ist, und mit Schaltdruckleitungen (9, 10) zur Beaufschlagung von zwischen Bauteilen von schaltbaren Hubübertragungselementen des Ventiltriebs angeordneten Koppelelementen mit einem Schaltdruck, wobei zwei Gruppen von Gaswechselventilen (EV1; EV2 oder AV1; AV2) mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen sind, die über jeweils ein Schaltventil (11, 12) durch eine wechselweise Verbindung der jeweils zugeordneten Schaltdruckleitung (9, 10) mit einer druckführenden Druckölleitung (6, 6’) oder mit einer weitgehend drucklosen Rücklaufleitung (8, 8’) hinsichtlich ihres übertragbaren Ventilhubs selektiv abschaltbar oder umschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vierventil-Verbrennungskolbenmotor (20) zwei Gruppen von Gaswechselventilen (EV1; EV2 oder AV1; AV2) mit schaltbaren Hubübertragungselementen vorgesehen sind, mit denen durch eine Hubumschaltung der ersten Gruppe von Gaswechselventilen (AV1; EV1) mittels dann wirksamer Zweithubnocken mit kleinerem Zweithub (28) und/oder durch eine Hubumschaltung der zweiten Gruppe von Gaswechselventilen (AV2; EV2) mittels dann wirksamer Zweithubnocken mit größerem Zweithub (29) eine dreifach abgestufte interne Abgasrückführung (AGR) aktivierbar ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (11, 12) und die Rückschlagventile (16, 17) in einem vormontierbaren Ventilmodul (25) zusammengefasst sind.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlüftung der Schaltdruckleitungen (9, 10) vorgesehen ist, dass die Schaltdruckleitungen (9, 10) ausgangsseitig über jeweils eine Drossel (13, 14) mit einer an einer Druckölleitung (6, 6’) angeschlossenen Schmierölleitung (15) in Verbindung stehen, und dass in den Rücklaufleitungen (8, 8’) der Schaltventile (11, 12) jeweils ein Rückschlagventil (16, 17) angeordnet ist.