DE102022111123A1

DE102022111123A1 - Gaswechselventilanordnung für Brennkraftmaschinen sowie Ventiltriebanordnung

Info

Publication number: DE102022111123A1
Application number: DE102022111123.7A
Authority: DE
Inventors: Philipp Gorontzi
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Gaswechselventilanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Gaswechselventil (22, 24), dessen Ventilschaft (28) in einer Gehäuseanordnung (30) zumindest mittels einer pneumatischen Ventilfeder (26) gedämpft geführt ist, wobei die pneumatische Ventilfeder (26) eine ausgebildete Kompressionskammer (36) in der Gehäuseanordnung (30) aufweist, die in Wirkverbindung mit einem starr mit dem Ventilschaft (28) verbundenen Federkolben (34) steht, wobei die Gehäuseanordnung (30) Wärmeisolationsmittel (38) zur Verminderung eines Wärmeverlustes aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Ventiltriebanordnung mit einer Anzahl derartiger Gaswechselventilanordnungen (18, 20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaswechselventilanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Gaswechselventil, dessen Ventilschaft in einer Gehäuseanordnung zumindest mittels einer pneumatischen Ventilfeder gedämpft geführt ist, wobei die pneumatische Ventilfeder eine ausgebildete Kompressionskammer in der Gehäuseanordnung aufweist, die in Wirkverbindung mit einem starr mit dem Ventilschaft verbundenen Federkolben steht. Die Erfindung betrifft ebenfalls Ventiltriebanordnung mit einer Anzahl derartiger Gaswechselventilanordnungen.
Gaswechselventilanordnung für Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine gattungsgemäße Gaswechselventilanordnung beziehungsweise Ventiltriebanordnung ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 787 893 B1 bekannt. Die hier vorgestellte Gaswechselventilanordnung weist ausschließlich eine pneumatische Ventilfeder auf, wobei diese flüssigkeitsgekühlt wird, um eine Veränderung der Federkennlinie zu verhindern. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hierbei ein erhöhter Energieeintrag benötigt wird, um die Kompressionsarbeit und damit den Antrieb zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gaswechselventilanordnung beziehungsweise Ventiltriebanordnung bereit zu stellen, die den oben genannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst dadurch gelöst, dass die Gehäuseanordnung Wärmeisolationsmittel zur Verminderung eines Wärmeverlustes aufweist. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass der thermodynamische Aspekt hinsichtlich der Wandwärmeverluste stark unterschätzt wurde. So geht Energie verloren, die bei jeder Kompression aufgrund der Bewegung des Gaswechselventils wieder hinzugefügt werden muss. Aufgrund der vor zu sehenden Wärmeisolationsmittel wird dieser Wandwärmeverlust wesentlich verringert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Wärmeisolationsmittel an zumindest einer zum Kompressionsraum gerichteten Innenfläche der Gehäuseanordnung vorgesehen. Hierbei muss nicht in zwingender Weise die komplette Innenfläche der Kompressionskammer mit einem Wärmeisolationsmittel versehen werden. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform einer Gaswechselventilanordnung ist es demzufolge möglich die Wärmeisolationsmittel am Federkolben und an einer Grundfläche des Gehäuseanordnung vorzusehen. Auch ist es vorteilhaft, dass die Wärmeisolationsmittel an einer zum Kompressionskammer gerichteten Seitenfläche vorgesehen sind und eine reibungsarme Schicht aufweisen. Hierdurch wird die entstehende Wandwärme durch Verringerung der Wandreibung vermindert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Wärmeisolationsmittel aus einer auf die Gehäuseanordnung aufzubringenden Wärmeisolationsschicht.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst, durch eine Ventiltriebanordnung mit einer Anzahl derartiger Gaswechselventilanordnungen, die durch mindestens eine Steuerwelle mit Steuernocken betätigt werden.
In besonders vorteilhafter Weise ist eine Steuereinheit mit unterschiedlichen Kennfeldern zur Ansteuerung der mindestens einen Steuerwelle vorgesehen. So sind Kennfelder für verschiedene Betriebssituationen zu hinterlegen. So ist bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine mit einem höheren Energieverlust zu rechnen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventiltriebanordnung mit zwei Gaswechselventilanordnungen,
2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Federkolbens einer Gaswechselventilanordnung,
3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Federkolbens einer Gaswechselventilanordnung, und
4 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Federkolbens einer Gaswechselventilanordnung.

1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventiltriebanordnung 2, die in einem Zylinderkopf 4 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Insbesondere sind zwei Steuerwellen 6, 8 mit Schiebenocken 10, 12 zu sehen, die auf bekannte Weise mit Kipphebeln 14, 16 der jeweiligen Gaswechselventilanordnungen 18, 20 in Wirkverbindung stehen.
Die Gaswechselventilanordnungen 18, 20 weisen hierbei jeweils ein als Einlassventil 22 ausgebildetes und als Auslassventil 24 ausgebildetes Gaswechselventil auf, die jeweils mittels einer pneumatischen Ventilfeder 26 bei einer Einfahrbewegung eines Ventilschaftes 28 gedämpft werden.
Der Ventilschaft 28 ist hierzu in einer Gehäuseanordnung 30 über Dichtmittel 32 abgedichtet mittels eines fest mit dem Ventilschaft 28 verbundenen Federkolben 34 geführt, wobei durch die Gehäuseanordnung 30 und den Federkolben 34 eine Kompressionskammer 36 mit Kompressionsgas eingeschlossen wird. Hierbei sollte deutlich sein, dass der Begriff „Gehäuseanordnung“ nicht auf eine einsetzbare Gehäuseform beschränkt sein sollte, sondern auch der Zylinderkopf 4 als Gehäuseanordnung, die eine Kompressionskammer 36 einschließen kann, ausgebildet sein kann.
Um nun einen Wärmeverlust der Kompressionskammer 36 und damit einen Verlust an Energie zumindest zu mindern, weist die Gehäuseanordnung 30 Wärmisolationsmittel 38 auf, die in den 2 bis 4 noch näher erläutert werden. Die hier dargestellten Ausführungsformen haben jedoch allesamt gemein, dass die Wärmeisolationsmittel 38 auf einer zum Kompressionskammer 36 gerichteten Innenfläche 40 der Gehäuseanordnung 30 vorgesehen sind.
2 zeigt nun eine erste Ausführungsform einer erfinderischen Gaswechselventilanordnung 18, wobei lediglich der Bereich der Gehäuseanordnung 30 im Detail dargestellt ist. Hierbei weisen die komplette, zur Kompressionskammer 36 gerichteten Innenfläche 40 der Gehäuseanordnung 30 zusammen mit einer zur Kompressionskammer 30 gerichteten Fläche 42 des Federkolbens 34 Wärmisolationsmittel 38 auf. Die Wärmeisolationsmittel sind hierbei als Wärmeisolationsschichten 44, 46 ausgebildet, wobei die Wärmeisolationsschicht 44 reibungsarm ausgeführt ist, um Reibungsverluste zu verringern.
Die 3 und 4 beschreiben dann Ausführungsformen von Gaswechselventilanordnungen 18, bei denen die Wärmeisolationsschicht 44 stetig verkleinert wird. So umfasst die Wärmeisolationsschicht 44 in 3 eine Grundfläche 48 und ein Teil einer Seitenfläche 50 der Kompressionskammer 36. In 4 weist neben der Fläche 42 lediglich noch die Grundfläche 48 eine Wärmeisolationsschicht 44, 46 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0787893 B1 [0002]

Claims

Gaswechselventilanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Gaswechselventil (22, 24), dessen Ventilschaft (28) in einer Gehäuseanordnung (30) zumindest mittels einer pneumatischen Ventilfeder (26) gedämpft geführt ist, wobei die pneumatische Ventilfeder (26) eine ausgebildete Kompressionskammer (36) in der Gehäuseanordnung (30) aufweist, die in Wirkverbindung mit einem starr mit dem Ventilschaft (28) verbundenen Federkolben (34) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (30) Wärmeisolationsmittel (38) zur Verminderung eines Wärmeverlustes aufweist.
Gaswechselventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsmittel (38) an zumindest einer zum Kompressionskammer (36) gerichteten Innenfläche (40) der Gehäuseanordnung (30) vorgesehen sind.
Gaswechselventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsmittel am Federkolben (34) und an einer Grundfläche des Gehäuseanordnung (30) vorgesehen sind.
Gaswechselventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsmittel (38) an einer zum Kompressionsraum (36) gerichteten Seitenfläche (40) vorgesehen sind und eine reibungsarme Schicht (44) aufweisen.
Gaswechselventilanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsmittel (38) aus einer auf die Gehäuseanordnung (30) aufzubringenden Wärmeisolationsschicht (44, 46) bestehen.
Ventiltriebanordnung mit einer Anzahl Gaswechselventilanordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die durch mindestens eine Steuerwelle (6, 8) mit Steuernocken (10, 12) betätigt werden.
Ventiltriebanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit mit unterschiedlichen Kennfeldern zur Ansteuerung der mindestens einen Steuerwelle (6, 8) vorgesehen ist.