DE102020101580A1

DE102020101580A1 - VALVE DRIVE FOR A PISTON PISTON ENGINE

Info

Publication number: DE102020101580A1
Application number: DE102020101580.1A
Authority: DE
Inventors: Jeroen Slotman; Christoph Müller
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-03-12
Also published as: DE102019102304A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventiltrieb für einen Hubkolbenmotor umfassend einen Ventilschaft mit einem nockenwellenseitig angeordneten Stößel und einem brennkammerseitig angeordneten Ventilteller, weiterhin umfassend eine Ventilfeder und einen Federsitz, wobei ein Verstellmittel vorgesehen ist mit dem die Position des Federsitzes axial entlang des Ventilschafts verstellbar ist.

The invention relates to a valve train for a reciprocating piston engine comprising a valve stem with a tappet arranged on the camshaft side and a valve disk arranged on the combustion chamber side, further comprising a valve spring and a spring seat, an adjustment means being provided with which the position of the spring seat can be adjusted axially along the valve stem.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für einen Hubkolbenmotor, umfassend einen Ventilschaft mit einem nockenwellenseitig angeordneten Stößel und einem brennkammerseitig angeordneten Ventilteller, weiterhin umfassend eine Ventilfeder und einen Federsitz.The invention relates to a valve train for a reciprocating piston engine, comprising a valve stem with a tappet arranged on the camshaft side and a valve plate arranged on the combustion chamber side, further comprising a valve spring and a spring seat.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ventiltriebe steuern in Hubkolbenmotoren den Ladungswechsel der Brennkammern durch Öffnen und Schließen der Lufteinlass- und Abgasaustrittskanäle. Üblicherweise werden die Ventile von einer Nockenwelle über Stößel, Schlepp- oder Kipphebel geöffnet und durch Schraubenfedern geschlossen. Bei den diversen Bauarten moderner Ventiltriebe bestehen wesentliche konstruktive Unterschiede hinsichtlich der Ventilanordnung, der Ventilbetätigung, der Nockenwellenanordnung und des Nockenwellenantriebs. Der Aufbau der Ventile selbst ist im Gegensatz dazu überwiegend einheitlich und soll im Folgenden dargestellt werden.Valve drives control the gas exchange in the combustion chambers in reciprocating engines by opening and closing the air inlet and exhaust gas outlet channels. The valves are usually opened by a camshaft via tappets, rocker arms or rocker arms and closed by coil springs. In the various types of modern valve train, there are significant design differences with regard to the valve arrangement, valve actuation, camshaft arrangement and camshaft drive. In contrast, the structure of the valves themselves is largely uniform and will be shown below.

Insbesondere bei modernen Viertaktmotoren werden fast ausschließlich Tellerhubventile verwendet. Ein solches Ventil besteht aus einem Ventilteller, der den Ein- oder Auslasskanal im geschlossenen Zustand gegen den passend geschliffenen Ventilsitz im Zylinderkopf abdichtet. Der Ventilteller geht parabelförmig in den Ventilschaft über, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand für vorbeiströmende Gase zu bieten. Der Ventilschaft weist ein dem Ventilteller gegenüberliegendes Ende zum Öffnen des Ventils mit einer axialen Kraft beaufschlagt wird. Die Krafteinleitung vollzieht sich entweder direkt über einen am Ende des Ventilschafts angeordneten Tassenstößel, auf welchem ein Nocken umläuft, oder aber unter Verwendung von Kipp- oder Schlepphebeln, welche als Übertragungsglieder zwischen Nockenwelle und Ventil dienen. Zum Schließen des Ventils dient eine Ventilfeder in Gestalt einer den Ventilschaft umschließenden Schraubenfeder, deren Kraft über einen Federteller, welcher in eine Ringnut an einem oberen Abschnitt des Ventilschaft eingreift, übertragen wird. Das untere, brennkammerseitige Ende der Ventilfeder wird von einem Federsitz aufgenommen, welcher in einer passend dimensionierten Aussparung am Motorblock sitzt.In particular with modern four-stroke engines, diaphragm globe valves are used almost exclusively. Such a valve consists of a valve disk, which seals the inlet or outlet channel in the closed state against the appropriately ground valve seat in the cylinder head. The valve disc merges into the valve stem in a parabolic shape in order to offer the lowest possible flow resistance for gases flowing past. The valve stem has an end opposite the valve disk to which an axial force is applied to open the valve. The force is applied either directly via a bucket tappet at the end of the valve stem, on which a cam rotates, or using rocker arms or rocker arms, which serve as transmission elements between the camshaft and valve. A valve spring in the form of a helical spring enclosing the valve stem serves to close the valve, the force of which is transmitted via a spring plate which engages in an annular groove in an upper section of the valve stem. The lower end of the valve spring on the combustion chamber side is held by a spring seat, which sits in a suitably dimensioned recess on the engine block.

Im Betrieb des Motors spielt die Kinetik der Ventilfeder eine wichtige Rolle, da durch sie gewährleistet sein muss, dass ein ununterbrochener Kontakt zwischen umlaufendem Nocken und Ventilstößel besteht. Insbesondere bei hoher Motorendrehzahl ist dazu die Verwendung einer Ventilfeder mit großer effektiver Federsteifigkeit vonnöten.The kinetics of the valve spring play an important role in the operation of the engine, since they must ensure that there is uninterrupted contact between the rotating cam and the valve tappet. In particular at high engine speeds, the use of a valve spring with great effective spring stiffness is necessary.

Der Gebrauch sehr steifer Ventilfedern bzw. starker Ventilfedervorspannung in Ventiltrieben nach dem Stand der Technik ist überaus nachteilig hinsichtlich des Wirkungsgrades des Motors. So führt die durch die hohe Federspannung verursachte hohe Anpresskraft zwischen Stößel und Nocken zu hohen Gleitreibungsverlusten beim Umlauf des Nockens. Die Energiedissipation durch Wärmeentwicklung im Gleitreibungskontakt zwischen Nocken und Stößel stellt den wesentlichen Verlustmechanismus im Betrieb des Ventils dar. Diese Verluste sind besonders ausgeprägt bei Ventiltrieben mit direkter Betätigung, das heißt bei solchen Ventiltrieben, bei denen die Nocken einer obenliegenden Nockenwelle direkt auf dem Tassenstößel des Ventils umlaufen. Im Motorbetriebszustand mit niedrigen Umdrehungszahlen tragen die Reibungsverluste im Ventiltrieb mit direkter Betätigung typischerweise mehr als 15 % zu den inneren Reibungsverlusten des gesamten Motors bei.The use of very rigid valve springs or strong valve spring preload in valve drives according to the prior art is extremely disadvantageous with regard to the efficiency of the engine. The high contact pressure between the tappet and the cam caused by the high spring tension leads to high sliding friction losses when the cam rotates. The energy dissipation due to heat development in the sliding friction contact between the cam and tappet represents the main loss mechanism in the operation of the valve. These losses are particularly pronounced in valve actuators with direct actuation, that is to say in valve actuators in which the cams of an overhead camshaft directly on the tappet of the valve circulate. In the engine operating state with low engine speeds, the friction losses in the valve train with direct actuation typically contribute more than 15% to the internal friction losses of the entire engine.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb zu schaffen, mit dem die nachteilig hohen Reibungsverluste von Ventiltrieben nach dem Stand der Technik reduziert werden und somit der Gesamtwirkungsgrad des Hubkolbenmotors gesteigert wird.It is the object of the present invention to create a valve train with which the disadvantageously high friction losses of valve trains according to the prior art are reduced and thus the overall efficiency of the reciprocating piston engine is increased.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 in Verbindung mit den jeweiligen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a valve train according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 5 in conjunction with the respective characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Verstellmittel vorhanden ist, mit dem der Federsitz des Ventils axial entlang des Ventilschafts verstellbar ist, sodass die Vorspannung der Ventilfeder bedarfsangepasst, das heißt abhängig vom Motorbetriebszustand, justiert werden kann. Die Erfindung basiert auf der grundlegenden Idee, den Anpressdruck zwischen Stößel und Nocken in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand derart zu optimieren, dass einerseits während des gesamten Umlaufzyklus der Nockenwelle Kontakt zwischen Stößel und Nocken besteht, andererseits aber die dabei auftretenden Gleitreibungsverluste auf ein Mindestmaß reduziert werden. Bei niedrigen Motordrehzahlen ist eine geringere Anpresskraft, das heißt eine geringer Federvorspannung als bei hohen Drehzahlen vonnöten, um beim Ventilschließvorgang einen Abriss des Kontaktes zwischen Stößel und Nocken zu verhindern. Bei einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb wird das Verstellmittel also derart eingesetzt, dass bei hoher Motorendrehzahl der Federsitz axial entlang des Ventilschaftes in Richtung des Stößels verstellt wird, woraus eine Kompression und Vorspannung der Ventilfeder resultiert, während bei geringer Motorendrehzahl der Federsitz in Richtung auf einen unteren Anschlag am Motorblock abgesenkt wird, was zu einer Entspannung der Ventilfeder führt.The invention includes the technical teaching that an adjusting means is provided with which the spring seat of the valve can be adjusted axially along the valve stem, so that the preload of the valve spring can be adjusted as required, that is to say depending on the engine operating state. The invention is based on the basic idea of optimizing the contact pressure between the tappet and the cam as a function of the engine operating state in such a way that there is contact between the tappet and the cam during the entire revolving cycle of the camshaft, but on the other hand the resulting sliding friction losses are reduced to a minimum. At low engine speeds, a lower contact pressure, i.e. a lower spring preload than at high speeds, is required to prevent the contact between the tappet and the cam from breaking off during the valve closing process. In the case of a valve train according to the invention, the adjusting means is thus used in such a way that at high engine speed the spring seat is adjusted axially along the valve stem in the direction of the tappet, resulting in compression and preload the valve spring results, while at low engine speed the spring seat is lowered towards a lower stop on the engine block, which leads to a relaxation of the valve spring.

In erster vorteilhafter Ausführungsform umfasst das Verstellmittel eine den Federsitz umschließende Ölkartusche, die eine Ölkammer aufweist, und mit Mitteln zur Variation des Öldrucks innerhalb der Ölkammer verbunden ist. Der Federsitz schließt dabei öldicht mit der Innenwand der Ölkammer ab und wird bei Erhöhung des Ölfüllstandes bzw. Öldrucks in der Ölkammer axial in Richtung auf den Stößel angehoben.In a first advantageous embodiment, the adjusting means comprises an oil cartridge which encloses the spring seat, which has an oil chamber and is connected to means for varying the oil pressure within the oil chamber. The spring seat closes oil-tight with the inner wall of the oil chamber and is raised axially in the direction of the tappet when the oil level or oil pressure in the oil chamber increases.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform umfasst als Verstellmittel eine um den Ventilschaft angeordnete Gewindespindel und eine Zahnstange, wobei brennkammerseitig unterhalb des Federsitzes eine auf der Gewindespindel umlaufende Spindelmutter angeordnet ist, welche von der Zahnstange angetrieben wird. Die Verstellbarkeit des Federsitzes wird bei dieser Ausführungsform also dadurch realisiert, dass die Linearbewegung der Zahnstange in eine Rotation der Spindelmutter überführt wird, wodurch über die Steigung der Gewindespindel die gewünschte translatorische Bewegung des Federsitzes axial entlang des Ventilschafts resultiert.A second advantageous embodiment comprises as adjusting means a threaded spindle arranged around the valve stem and a toothed rack, wherein a spindle nut which runs around the threaded spindle and which is driven by the toothed rack is arranged on the combustion chamber side below the spring seat. The adjustability of the spring seat is realized in this embodiment in that the linear movement of the rack is converted into a rotation of the spindle nut, which results in the desired translational movement of the spring seat axially along the valve stem via the pitch of the threaded spindle.

Bei einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs umfasst das Verstellmittel einen Hebelarm, welcher brennkammerseitig unterhalb des Federsitzes im Wesentlichen radial zum Ventilschaft angeordnet ist, wobei der erste Endabschnitt des Hebelarms in der Ebene des Ventilschaftes kippbar gelagert ist und der zweite Endabschnitt des Hebelarms auf einem Exzenter angeordnet ist. Hier führt eine Rotation des Exzenters zu einem Heben oder Absenken des zweiten Endabschnitts des Hebelarms, womit eine entsprechende Verschiebung des Federsitzes axial entlang des Ventilschaftes verbunden ist.In a third advantageous embodiment of the valve drive according to the invention, the adjusting means comprises a lever arm which is arranged essentially radially to the valve stem on the combustion chamber side below the spring seat, the first end section of the lever arm being tiltably mounted in the plane of the valve stem and the second end section of the lever arm on an eccentric is arranged. Here, a rotation of the eccentric leads to a raising or lowering of the second end section of the lever arm, which is associated with a corresponding displacement of the spring seat axially along the valve stem.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Ventiltriebs bedient sich vorzugsweise einer der drei vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventiltriebs oder eine Kombination hieraus.The method according to the invention for controlling a valve train preferably uses one of the three aforementioned embodiments of the valve train according to the invention or a combination thereof.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verstellung des Federsitzes in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gesteuert.In the method according to the invention, the adjustment of the spring seat is preferably controlled as a function of the engine speed.

FigurenlisteFigure list

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1a und 1b schematische Ansichten einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs,
2a eine schematische Ansicht einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs,
2b eine schematische Ansicht eines Details der zweiten vorteilhaften Ausführungsform,
3a und 3b schematische Ansichten einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs,
4 eine schematische Darstellung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Further measures improving the invention are described in more detail below together with the description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. It shows:

1a and 1b schematic views of a first advantageous embodiment of the valve train according to the invention,
2a 2 shows a schematic view of a second advantageous embodiment of the valve train according to the invention,
2 B 2 shows a schematic view of a detail of the second advantageous embodiment,
3a and 3b schematic views of a third advantageous embodiment of the valve train according to the invention,
4th is a schematic representation to illustrate the method according to the invention.

1a und 1b zeigen schematische Ansichten einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs 100. Das jeweils dargestellte Ventil 10 umfasst den Stößel 3 über dem Ventilschaft 2, welcher an seinem unteren Ende parabelförmig in den Ventilteller 4 übergeht. Die für den Ventilschließvorgang zuständige Ventilfeder 5 ist schraubenförmig um den Ventilschaft 2 angeordnet und wird zwischen Unterseite 3b des Stößels 3 und Oberseite 6a des Federsitzes 6 fixiert. Der Federsitz 6 weist eine ringscheibenförmige Gestalt auf mit einer zentralen Öffnung, durch welche der Ventilschaft 2 verläuft. Die Oberseite 3a des Stößels 3 kann zur direkten Ventilbetätigung mit einem Nocken in Kontakt gebracht werden. Im geschlossenen Zustand des Ventils 10 schließt der Ventilteller 4 in einem Ventilsitz die Brennkammer des Zylinders luftdicht ab. Bei Betätigung des Stößels 3 durch einen Nocken stößt der Ventilteller 4 in die Brennkammer des Zylinders vor, sodass ein Kraftstoffluftgemisch eindringen bzw. Abgas die Brennkammer verlassen kann. 1a and 1b show schematic views of a first advantageous embodiment of the valve train according to the invention 100 . The valve shown in each case 10th includes the pestle 3rd over the valve stem 2nd , which is parabolic at its lower end in the valve plate 4th transforms. The valve spring responsible for the valve closing process 5 is helical around the valve stem 2nd arranged and is between bottom 3b of the pestle 3rd and top 6a of the spring seat 6 fixed. The feather seat 6 has an annular disc shape with a central opening through which the valve stem 2nd runs. The top 3a of the pestle 3rd can be brought into contact with a cam for direct valve actuation. When the valve is closed 10th the valve disc closes 4th the combustion chamber of the cylinder in an airtight manner in a valve seat. When the plunger is actuated 3rd the valve disc pushes through a cam 4th into the combustion chamber of the cylinder so that a fuel / air mixture can penetrate or exhaust gas can leave the combustion chamber.

Als erfindungsgemäßes Verstellmittel 7 ist eine Ölkartusche 71 um den Federsitz 6 herum angeordnet. Die Ölkartusche 71 umfasst eine Ölkammer 71a, welche durch eine Ölkammerwand 71c begrenzt wird, mit einer Öleinlassöffnung 71b sowie einen Hubbegrenzer 71d. Die Ölkammer 71a weist eine zylinderförmige Gestalt auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Federsitzes 6 nahezu entspricht, sodass der Federsitz 6 im Inneren der Ölkammer 71a axial entlang des Ventilschafts 2 auf- und abgleiten kann, dabei aber eine im Wesentlichen ölundurchlässige Dichtung mit der Innenseite der Ölkammerwand 71c erzeugt. Zur Verbesserung dieser Dichtung kann der Federsitz umfangseitig vorzugsweise mit einer geeigneten umlaufenden Dichtlippe versehen sein. Die Grundfläche der zylinderförmigen Ölkartusche 71 weist eine zentrale Öffnung auf, welche zur Durchführung des Ventilschafts 2 dient. Zur Abdichtung der Ölkammer 71a ist diese Öffnung geeignet dimensioniert und ebenfalls mit einer Dichtlippe versehen.As an adjusting means according to the invention 7 is an oil cartridge 71 around the feather seat 6 arranged around. The oil cartridge 71 includes an oil chamber 71a passing through an oil chamber wall 71c is limited, with an oil inlet opening 71b as well as a stroke limiter 71d . The oil chamber 71a has a cylindrical shape, the diameter of which is the outer diameter of the spring seat 6 almost corresponds, so that the spring seat 6 inside the oil chamber 71a axially along the valve stem 2nd can slide up and down, but thereby an essentially oil-impermeable seal with the inside of the oil chamber wall 71c generated. To improve this seal, the spring seat can preferably be provided on the circumference with a suitable circumferential sealing lip. The base of the cylindrical oil cartridge 71 has a central opening, which leads to the valve stem 2nd serves. For sealing the oil chamber 71a this opening is suitably dimensioned and also provided with a sealing lip.

Die Beaufschlagung der Ölkammer 71a mit Öl erfolgt durch die brennkammerseitig an der Ölkartusche 71 angeordnete Öleinlassöffnung 71b, welche gleichfalls zum Auslassen des Öls verwendet wird, wobei alternativ eine Öleinlassöffnung auch an bzw. in der Seitenwand der Ölkartusche 71 vorhanden sein kann. Das in die Ölkammer 71a eintretende Öl erzeugt eine Hubbewegung des Federsitzes 6 axial entlang des Ventilschaftes 2. Dieser Hub wird stößelseitig limitiert durch den Hubbegrenzer 71d. Dieser stellt eine fest mit der Ölkammerwand 71c verbundene Ringscheibe dar, gegen welche der Federsitz 6 mit seiner Oberseite 6a anstößt. The application of the oil chamber 71a with oil takes place through the combustion chamber on the oil cartridge 71 arranged oil inlet opening 71b , which is also used to discharge the oil, alternatively an oil inlet opening also on or in the side wall of the oil cartridge 71 can be present. That in the oil chamber 71a Oil entering creates a stroke movement of the spring seat 6 axially along the valve stem 2nd . This stroke is limited on the ram side by the stroke limiter 71d . This fixes one with the oil chamber wall 71c connected ring disc against which the spring seat 6 with its top 6a triggers.

Erfindungsgemäß wird nun in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, insbesondere abhängig von der Motorendrehzahl, der Ölfüllstand in der Ölkammer 71a variiert, woraus eine entsprechende Translation des Federsitzes 6 und damit eine Vorspannung der Ventilfeder 5 resultiert. Da bei hohen Motordrehzahlen ein großer Anpressdruck zwischen Oberseite 3a des Stößels 3 und dem darauf umlaufenden Nocken herrschen muss, ist in diesem Fall ein hoher Ölfüllstand in der Ölkammer 71a und somit eine hohe Vorspannung der Ventilfeder 5 einzustellen. Im entgegengesetzten Fall geringer Motorendrehzahl kann der Ölstand und damit die Position des Federsitzes 6 abgesenkt werden, wodurch ein geringerer Anpressdruck und geringere Gleitreibungsverluste zwischen Stößeloberseite 3a und Nocken realisiert werden. Letzterer Fall ist in 1a dargestellt, 1b zeigt den Zustand mit maximaler Vorspannung der Ventilfeder 5.According to the invention, the oil level in the oil chamber is now dependent on the operating state of the engine, in particular depending on the engine speed 71a varies, from which a corresponding translation of the spring seat 6 and thus a preload on the valve spring 5 results. Because at high engine speeds there is a large contact pressure between the top 3a of the pestle 3rd and the cam rotating on it must prevail in this case is a high oil level in the oil chamber 71a and thus a high preload of the valve spring 5 adjust. In the opposite case, low engine speed can change the oil level and thus the position of the spring seat 6 can be lowered, resulting in a lower contact pressure and lower sliding friction losses between the top of the ram 3a and cams can be realized. The latter case is in 1a illustrated 1b shows the state with maximum preload of the valve spring 5 .

2a zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs 100. Die Variation der axialen Position des Federsitzes 6 und damit der Vorspannung der Ventilfeder 5 wird hier durch die translatorische Bewegung einer Zahnstange 73 gesteuert. Die Zahnstange 73 treibt eine Spindelmutter 74, welche entlang ihres Umfangs mit geeigneten Zähnen versehen ist, zur Rotation an. Die Spindelmutter 74 rotiert um eine Gewindespindel 72, welche um den Ventilschaft 2 angeordnet und innerhalb der schraubenförmigen Ventilfeder 5 angeordnet ist. 2a shows a second possible embodiment of the valve train according to the invention 100 . The variation in the axial position of the spring seat 6 and thus the preload of the valve spring 5 is here through the translational movement of a rack 73 controlled. The rack 73 drives a spindle nut 74 , which is provided with suitable teeth along its circumference, for rotation. The spindle nut 74 rotates around a threaded spindle 72 which around the valve stem 2nd arranged and inside the helical valve spring 5 is arranged.

Die Gewindespindel ist mit besonderem Vorteil fest im Zylinderkopf montiert, und wird die Spindelmutter 74 mit der Zahnstange 73 in Rotation versetzt, so kann die Spindelmutter 74 entlang des Ventilschaftes 2 auf und ab bewegt werden, und mit der Bewegung wird auch der Federsitz 6 auf und ab bewegt, wodurch die gewünschte Verstellung der Vorspannung der Ventilfeder 5 erzeugt wird. Die Ventilführung kann dabei insbesondere baueinheitlich mit der im Zylinderkopf aufgenommenen Gewindespindel 72 ausgeführt werden. Beispielsweise besteht vorteilhaft die Möglichkeit, die Ventilführung mit einem Außengewinde auszuführen, die damit zugleich die Gewindespindel 72 bildet.The threaded spindle is particularly advantageously fixedly mounted in the cylinder head and becomes the spindle nut 74 with the rack 73 set in rotation, so the spindle nut 74 along the valve stem 2nd be moved up and down, and with the movement also the spring seat 6 moves up and down, causing the desired adjustment of the bias of the valve spring 5 is produced. The valve guide can, in particular, have the same construction as the threaded spindle accommodated in the cylinder head 72 be carried out. For example, there is advantageously the possibility of executing the valve guide with an external thread, which at the same time thus the threaded spindle 72 forms.

Die Gewindesteigung der Gewindespindel führt zu einer Auf- bzw. Abwärtsbewegung der rotierenden Spindelmutter 74. Die Spindelmutter 74 ist unterhalb des Federsitzes 6 angeordnet, welcher dementsprechend an der translatorischen Bewegung der Spindelmutter 74 teilnimmt. Um den Federsitz 6 von der rotatorischen Bewegung der Spindelmutter 74 zu entkoppeln, sind vorzugsweise geeignete Mittel, beispielsweise ein zwischenliegendes Kugellager, integriert. Die weiteren Bezugszeichen entsprechen den in Zusammenhang mit den 1a und 1b genannten Bezugszeichen.The thread pitch of the threaded spindle leads to an upward or downward movement of the rotating spindle nut 74 . The spindle nut 74 is below the spring seat 6 arranged, which accordingly on the translational movement of the spindle nut 74 participates. Around the feather seat 6 from the rotational movement of the spindle nut 74 to decouple, suitable means are preferably integrated, for example an intermediate ball bearing. The other reference numerals correspond to those in connection with the 1a and 1b mentioned reference numerals.

2b zeigt ein Detail der zweiten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1. Dargestellt ist eine Aufsicht entlang der Ventilachse auf die Zahnstange 73, welche in das auf dem Umfang der Spindelmutter 74 eingeprägte Zahnmuster eingreift. 2 B shows a detail of the second advantageous embodiment of the valve train according to the invention 1 . A view of the rack along the valve axis is shown 73 which in the on the circumference of the spindle nut 74 embossed tooth pattern engages.

3a und 3b zeigen schematische Ansichten einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1. Zur Justage der Position des Federsitzes 6 entlang der Achse des Ventilschaftes 2 dient hier die Kippbewegung des Hebelarms 75. Diese Kippbewegung vollzieht sich in der Ebene des Ventilschaftes 2 um das am ersten Endabschnitt des Hebelarms 75 angeordnete Drehlager 77, so dass ein translatorischer Bewegungsimpuls im Wesentlichen axial entlang des Ventilschaftes 2 auf den Federsitz 6 übertragen wird. Erzeugende der Kippbewegung des Hebelarms 75 ist eine Rotation des Exzenters 76 um eine vertikal zur Figurenebene gerichtete Drehachse. Der auf dem Exzenter 76 angeordnete zweite Endabschnitt des Hebelarms 75 folgt der Rotation des Exzenters 76, wodurch die Kippbewegung des Hebelarms 75 um den durch das Drehlager 77 dargestellten Auflagerpunkt erfolgt. 3a and 3b show schematic views of a third advantageous embodiment of the valve train according to the invention 1 . For adjusting the position of the spring seat 6 along the axis of the valve stem 2nd serves the tilting movement of the lever arm 75 . This tilting movement takes place in the plane of the valve stem 2nd around that at the first end portion of the lever arm 75 arranged pivot bearings 77 , so that a translational movement pulse essentially axially along the valve stem 2nd on the spring seat 6 is transmitted. Generating the tilting movement of the lever arm 75 is a rotation of the eccentric 76 about an axis of rotation directed vertically to the plane of the figure. The one on the eccentric 76 arranged second end portion of the lever arm 75 follows the rotation of the eccentric 76 , causing the lever arm to tilt 75 around the through the pivot bearing 77 shown support point takes place.

Der Hebelarm 75 weist vorzugsweise eine Ausnehmung zur Durchführung des Ventilschafts 2 auf, so dass eine achssymmetrische Auflagefläche für die Ausgleichsscheibe 78, an welche der Federsitz 6 anschließt, vorgehalten ist. Die Ausgleichsscheibe 78 besteht vorteilhaft aus einem elastomeren Werkstoff, welcher sich bei der Kippbewegung des Hebelarms 75 derart verformt, dass die mit der Kippbewegung verbundenen Impulskomponenten radial zum Ventilschaft 2 von der Ausgleichsscheibe 78 aufgenommen und nicht auf den Federsitz 6 übertragen werden. Dadurch sollen unerwünschte, dem Wirkungsgrad und der Lebensdauer des Ventils abträgliche Querkräfte minimiert werden.The lever arm 75 preferably has a recess for the passage of the valve stem 2nd on, so that an axially symmetrical contact surface for the shim 78 to which the spring seat 6 connects, is held. The shim 78 consists advantageously of an elastomeric material, which is in the tilting movement of the lever arm 75 deformed such that the pulse components associated with the tilting movement are radial to the valve stem 2nd from the shim 78 recorded and not on the spring seat 6 be transmitted. This is intended to minimize undesirable transverse forces that are detrimental to the efficiency and service life of the valve.

3a zeigt eine Stellung des Exzenters 76, die über die Verkippung des Hebelarms 75 zu einem maximalen Hub des Federsitzes 6 in Richtung auf den Stößel 3 und damit zu einer maximalen Vorspannung der Ventilfeder 5 führt, wodurch ein maximaler Anpressdruck der Oberseite 3a des Stößel gegen einen mit hoher Drehzahl rotierenden Nocken resultiert. 3a shows a position of the eccentric 76 that about the tilting of the lever arm 75 to a maximum stroke of the spring seat 6 towards the pestle 3rd and thus to a maximum preload of the valve spring 5 leads, creating a maximum contact pressure of the top 3a of the tappet against a cam rotating at high speed.

3b zeigt die entgegengesetzte Extremstellung des Exzenters 76, welche eine minimale Vorspannung der Ventilfeder 5 bedingt und somit zum gleitreibungsverlustarmen Ventilbetrieb bei geringen Motordrehzahlen geeignet ist. 3b shows the opposite extreme position of the eccentric 76 which have a minimal preload on the valve spring 5 limited and is therefore suitable for low sliding friction valve operation at low engine speeds.

4 zeigt eine Darstellung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Betriebszustand des Hubkolbenmotors wird durch das Motorsteuergerät 8 geregelt und überwacht. Das Motorsteuergerät 8 kommuniziert mit der Ventiltriebsteuerung 9, welche die erfindungsgemäße Anpassung des Ventiltriebs 100 an den Motorbetriebszustand steuert. Insbesondere bei einer Variation der Motordrehzahl ergeht von der Motorsteuerung 8 ein Befehl an die Ventiltriebsteuerung 9 eine Anpassung des Verstellmittelhubs 7a am Ventil 10 vorzunehmen. 4th shows a representation to illustrate the method according to the invention. The operating state of the reciprocating engine is determined by the engine control unit 8th regulated and monitored. The engine control unit 8th communicates with the valve train control 9 which the inventive adjustment of the valve train 100 controls the engine operating state. In particular when the engine speed varies, the engine control system issues 8th a command to the valve train control 9 an adjustment of the adjustment means stroke 7a on the valve 10th to make.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types. All of the features and / or advantages resulting from the claims, the description or the drawings, including structural details or spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the most varied of combinations.

BezugszeichenlisteReference list

11: VentiltriebValve train
1010th: VentilValve
22nd: VentilschaftValve stem
33rd: StößelPestle
3a3a: StößeloberseiteTappet top
3b3b: StößelunterseitePlunger underside
44th: VentiltellerValve plate
55: VentilfederValve spring
66: FedersitzFeather seat
6a6a: FedersitzoberseiteTop of spring seat
6b6b: FedersitzunterseiteUnderside of spring seat
77: VerstellmittelAdjusting means
7a7a: VerstellmittelhubAdjustment stroke
7171: ÖlkartuscheOil cartridge
71a71a: ÖlkammerOil chamber
71b71b: EinlaßöffnungInlet opening
71c71c: ÖlkammerwandOil chamber wall
71d71d: HubbegrenzerStroke limiter
7272: GewindespindelThreaded spindle
7373: ZahnstangeRack
7474: SpindelmutterSpindle nut
7575: HebelarmLever arm
7676: Exzentereccentric
7777: DrehlagerPivot bearing
88th: MotorsteuergerätEngine control unit
99: VentiltriebsteuerungValve train control

Claims

Valve train (100) for a reciprocating piston engine comprising a valve stem (2) with a tappet (3) arranged on the camshaft side and a valve plate (4) arranged on the combustion chamber side, further comprising a valve spring (5) and a spring seat (6), characterized in that an adjusting means ( 7) is provided with which the position of the spring seat (6) can be adjusted axially along the valve stem (2).

Valve train (100) after Claim 1 , characterized in that the adjusting means (7) comprises an oil cartridge (71) surrounding the spring seat (6), which has an oil chamber (71a) and is connected to means for varying the oil pressure within the oil chamber (71a).

Valve train (100) after Claim 1 characterized in that the adjusting means (7) comprises a threaded spindle (72) arranged around the valve stem (2) and a toothed rack (73), with a spindle nut (74) running around the threaded spindle (72) on the combustion chamber side below the spring seat (6). is arranged, which can be driven by the rack (73).

Valve train (100) after Claim 1 , characterized in that the adjusting means (7) comprises a lever arm (75) which is arranged on the combustion chamber side below the spring seat (6) essentially radially to the valve stem (2), the first end section of the lever arm (75) being in the plane of the valve stem (2) is tiltably mounted and the second end section of the lever arm (75) is arranged on an eccentric (76).

Method for controlling a valve train (100) for a reciprocating piston engine comprising a valve stem (2) with a tappet (3) on the camshaft side and a combustion chamber side Existing valve plate (4), further comprising a valve spring (5) and a spring seat (6), characterized in that the position of the spring seat (6) is adjusted axially along the valve stem (2) by means of an adjusting means (7) depending on the operating state of the reciprocating piston engine becomes.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the position of the spring seat (6) is adjusted depending on the speed of the reciprocating piston engine.

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that the position of the spring seat (6) is adjusted by means of an adjusting means (7) which comprises an oil cartridge (71) surrounding the spring seat (6) and which has an oil chamber (71a) in which an oil pressure is changed.

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that the position of the spring seat (6) is adjusted by means of an adjusting means (7) which comprises a threaded spindle (72) arranged around the valve stem (2) and a toothed rack (73), with the combustion chamber side below the spring seat (6) a spindle nut (74) rotating on the threaded spindle (72) is arranged, the toothed rack (73) being moved back and forth and thus driving the spindle nut (74).

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that the adjusting means (7) comprises a lever arm (75) which is arranged on the combustion chamber side below the spring seat (6) essentially transversely to the valve stem (2), the first end section of the lever arm (75) transversely to the valve stem axis of the valve stem (2) is mounted fixed in space and the second end section of the lever arm (75) is arranged running on an eccentric (76) so that the position of the spring seat (6) is adjusted by rotating the eccentric (76).