DE10205888B4 - Hydraulic valve actuator - Google Patents
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Abstract
Hydraulische
Ventilbetätigungsvorrichtung
für ein
Zylinderventil (4) einer Brennkraftmaschine mit
einer Kammer
(52), die eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss an einen Hydraulikkreis
aufweist,
einem Stößel (20)
zur Betätigung
des Zylinderventils (4), der mittels einer mit Druck beaufschlagten,
in wenigstens einem Bereich der Kammer (52) bewegten Hydraulikflüssigkeit
des Hydraulikkreises zwischen einer ersten Endposition, die einem
geschlossenen Zylinderventil (4) entspricht, und einer zweiten Endposition,
die einem geöffneten
Zylinderventil (4) entspricht, hin- und herbewegbar ist, und
einer
Flüssigkeitsdämpfervorrichtung
(24, 38, 43, 44, 46, 68, 78), mittels derer ein Fluss von Hydraulikflüssigkeit,
der mit der Bewegung des Stößels (20)
in die erste Endposition in einem vorgegebenen Bereich nahe der
erster Endposition gekoppelt ist, so begrenzbar ist, dass damit
der Stößel (20)
abbremsbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungswirkung
der Flüssigkeitsdämpfervorrichtung
(24, 38, 43, 44, 46, 68, 78) bei einer Position des Stößels (20)
in dem vorgegebenen Bereich bei Bewegung des...Hydraulic valve actuating device for a cylinder valve (4) of an internal combustion engine with
a chamber (52) having a connection device for connection to a hydraulic circuit,
a plunger (20) for actuating the cylinder valve (4), which by means of a pressurized, in at least a portion of the chamber (52) moved hydraulic fluid of the hydraulic circuit between a first end position corresponding to a closed cylinder valve (4), and a second End position corresponding to an open cylinder valve (4), is reciprocable, and
a fluid damper device (24, 38, 43, 44, 46, 68, 78), by means of which a flow of hydraulic fluid, which is coupled to the movement of the plunger (20) in the first end position in a predetermined range near the first end position, so can be limited, that the plunger (20) is braked,
characterized,
in that the damping effect of the fluid damper device (24, 38, 43, 44, 46, 68, 78) at a position of the plunger (20) in the predetermined range upon movement of the fluid damper device (20) is ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung für ein Zylinderventil einer Brennkraftmaschine.The The present invention relates to a hydraulic valve actuating device for a Cylinder valve of an internal combustion engine.
Bislang erfolgt der Ventiltrieb von Zylinderventilen von Brennkraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, über Nockenwellen. Erhöhte Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch und/oder die Motorleistung, aber auch im Hinblick auf eine Verminderung von Schadstoffemissionen erfordern jedoch in der Zukunft flexiblere Ventilsteuerungen bzw. Ventiltriebkonzepte. Insbesondere sollten Parameter einer Ventilsteuerung wie z. B. die Ventilöffnungs- und Schließzeiten und der Ventilhub vorzugsweise frei steuerbar sein. Bei entsprechenden Ventiltriebkonzepten, die im Englischen auch als "programmable-valve train" Konzepte bezeichnet werden, muss die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine durch elektronisch gesteuerte Aktuatoren bzw. Ventilbetätigungseinrichtungen ersetzt werden. Dabei kann für jedes Zylinderventil eine Ventilbetätigungsvorrichtung vorgesehen werden.So far the valvetrain of cylinder valves of internal combustion engines, especially gasoline engines, about Camshafts. Increased Requirements for fuel consumption and / or engine power, but also with regard to a reduction of pollutant emissions require in the future, however, more flexible valve controls or Valve train concepts. In particular, parameters should be a valve control such as B. the valve opening and closing times and the valve lift preferably be freely controllable. At appropriate Valve train concepts, which are also known in English as "programmable-valve train "concepts must be designated, the camshaft of an internal combustion engine by electronically controlled actuators or valve actuators be replaced. It can be for each Cylinder valve a valve actuator be provided.
Zur
Verwirklichung eines solchen Ventiltriebs können elektrohydraulisch betätigte Ventilsteuerungen
verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der
Trifft das Zylinderventil beim Schließen mit hoher Geschwindigkeit auf einen Ventilsitz in einem Zylinderkopf, in dem das Zylinderventil angeordnet ist, entstehen jedoch übermäßige Ventiltriebgeräusche. Weiter verringert sich die Lebensdauer sowohl des Zylinderventils als auch des Ventilsitzes mit zunehmender Auftreffgeschwindigkeit des Zylinderventils auf den Ventilsitz.Meets the cylinder valve when closing at high speed on a valve seat in a cylinder head, However, in which the cylinder valve is arranged, excessive valve train noises are produced. Further reduces the life of both the cylinder valve and the valve seat with increasing impact velocity of the cylinder valve on the valve seat.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung für ein Zylinderventil einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur hydraulischen Betätigung eines Zylinderventils einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei der bzw. dem übermäßige Ventiltriebgeräusche und eine frühzeitige Abnutzung im Bereich des Ventilsitzes vermieden werden.Of the present invention is based on the object, a hydraulic Valve actuator for a Cylinder valve of an internal combustion engine and a method for hydraulic activity to provide a cylinder valve of an internal combustion engine, at the or the excessive valve train noise and an early one Wear in the region of the valve seat can be avoided.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung für ein Zylinderventil einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Damit das Öffnungsverhalten des Ventils nicht negativ beeinflusst wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Fluss der Hydraulikflüssigkeit bei Bewegung innerhalb des vorgegebenen Bereichs in die erste Endposition stärker begrenzt wird als bei Bewegung innerhalb des vorgegebenen Bereichs in umgekehrter Richtung. Bei der erfindungs gemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist es dazu vorgesehen, dass die Dämpfungswirkung der Flüssigkeitsdämpfervorrichtung bei einer Position des Stößels in dem vorgegebenen Bereich bei Bewegung des Stößels in Richtung der ersten Endposition größer ist als bei Bewegung in umgekehrter Richtung.The Task is solved by a hydraulic valve actuator for a cylinder valve an internal combustion engine with the features of claim 1. Thus the opening behavior the valve is not adversely affected, it is provided according to the invention, that the flow of hydraulic fluid when moving within the predetermined range to the first end position more limited becomes in reverse within movement within the given range Direction. In the fiction, contemporary valve operating device it is intended that the damping effect of the liquid damper device at a position of the plunger in the predetermined range upon movement of the plunger in the direction of the first End position is greater as when moving in the opposite direction.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur hydraulischen Betätigung eines Zylinderventils einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15.The Task is still solved by a method of hydraulically actuating a cylinder valve an internal combustion engine having the features of claim 15.
In der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist ein Stößel zur Betätigung des Zylinderventils vorgesehen, der mittels einer mit Druck beaufschlagten, wenigstens einen Bereich der Kammer bewegten Hydraulikflüssigkeit eines Hydraulikkreises zwischen zwei Endpositionen hin- und herbewegbar ist. Die erste Endposition entspricht einem geschlossenen, die zweite Endposition einem geöffneten Zylinderventil. Die zur Bewegung des Stößels notwendige Kraft muss dabei nicht notwendigerweise allein durch die mit Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeit ausgeübt werden, sondern es kann auch beispielsweise die Kraft einer Ventilfeder des Zylinderventils zu der Bewegung des Stößels beitragen. Erfolgt insbesondere die Öffnung des Zylinderventils durch einen hohen Druck der Hydraulikflüssigkeit unter Kompression einer Ventilfeder des Zylinderventils, kann bei Abfall des Drucks der Hydraulikflüssigkeit das Zylinderventil und damit der Stößel durch die rücktreibende Kraft der Ventilfeder in Richtung der ersten Endposition getrieben werden.In the valve actuating device according to the invention is a pestle to activity the cylinder valve provided by means of a pressurized, at least a portion of the chamber moving hydraulic fluid a hydraulic circuit between two end positions back and forth is. The first end position corresponds to a closed, the second End position one open Cylinder valve. The force necessary to move the ram must not necessarily alone by the pressurized hydraulic fluid exercised but it may also, for example, the force of a valve spring contribute to the movement of the plunger of the cylinder valve. In particular the opening of the cylinder valve by a high pressure of the hydraulic fluid under compression of a valve spring of the cylinder valve, can at Drop of hydraulic fluid pressure the cylinder valve and thus the ram through the restorer Force the valve spring driven toward the first end position become.
Die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvorrichtung kann vorzugsweise noch elektrisch schaltbare Hydraulikventile zur Steuerung des Druckes der Hydraulikflüssigkeit in der Ventilbetätigungsvorrichtung bzw. deren Kammer aufweisen.The Valve operating device according to the invention can preferably still electrically switchable hydraulic valves for Control of the pressure of the hydraulic fluid in the valve actuator or their chamber.
Erfindungsgemäß wird ein mit der Bewegung des Stößels in die erste Endposition gekoppelter Fluss von Hydraulikflüssigkeit so begrenzt, dass die mit diesem Fluss gekoppelte Bewegung des Stößels abgebremst wird. Eine wesentliche Abbremsung erfolgt dabei nur in einem vorgegebenen Bereich, so dass die Bewegung des Stößels in die erste Endposition nicht über den gesamten Hub des Stößels abgebremst wird, sondern nur in dem vorgegebenen Bereich. Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilbetätigungsvorrichtung, bei der die Begrenzung des Flusses durch die Flüssigkeitsdämpfervorrichtung erfolgt, kann je nach Konstruktion der Flüssigkeitsdämpfervorrichtung ein mit der Bewegung des Stößels in die erste Endposition gekoppelter Fluss auch außerhalb des vorgegebenen Bereichs nahe der ersten Endposition in einem gewissen Umfang begrenzt werden, doch ist diese Begrenzung und eine damit verbundene Bremsung der Stößelbewegung außerhalb des vorgegebenen Bereichs geringer, bevorzugt wesentlich geringer, als in dem vorgegebenen Bereich.According to the invention, a flow of hydraulic fluid coupled to the movement of the plunger into the first end position is limited so that the movement of the plunger coupled to this flow is decelerated. A significant slowdown he follows only in a predetermined range, so that the movement of the plunger is not slowed down in the first end position over the entire stroke of the plunger, but only in the predetermined range. In the hydraulic valve operating device according to the present invention in which flow restriction is made by the liquid damper device, depending on the construction of the liquid damper device, flow coupled to movement of the plunger to the first end position may be limited to a certain extent outside the predetermined range near the first end position However, this limitation and an associated braking of the plunger movement outside the predetermined range is lower, preferably substantially lower, than in the predetermined range.
Der vorgegebene Bereich befindet sich dabei in der Nähe der ersten Endposition und wird zweckmäßigerweise durch diese begrenzt. Die Größe des vorgegebenen Bereichs kann sich insbesondere danach richten, über wie stark und über welche Strecke der Stößel abgebremst werden soll, so dass einerseits das Schließverhalten des Zylinderventils nicht stark beeinträchtigt wird, andererseits aber auch eine Schonung des Ventilsitzes erreicht wird. Darüber hinaus besteht ein Zusammenhang mit der durch die verwendete Flüssigkeitsdämpfervorrichtung erreichbare Begrenzung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit und damit der erreichbaren Verzögerung, da innerhalb des vorgegebenen Bereichs eine vorgegebene Abbremswirkung erreicht werden muss.Of the predetermined range is located near the first end position and is expediently limited by this. The size of the given In particular, the range may be determined by how much and over what route the ram braked should be, so that on the one hand, the closing behavior of the cylinder valve is not severely impaired On the other hand, but also a protection of the valve seat is achieved becomes. About that In addition, there is a connection with the fluid damper device used achievable limit on the flow of hydraulic fluid and thus the achievable delay, because within the given range a predetermined deceleration effect must be achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvorrichtung erlauben also eine sehr einfache Reduktion der Auftreffgeschwindigkeit eines Ventiltellers eines Zylinderventils auf einen Ventilsitz allein durch Ausnutzung der zur Betätigung verwendeten Hydraulikflüssigkeit.The inventive method and the valve actuating device according to the invention So allow a very simple reduction of the impact speed a valve disc of a cylinder valve on a valve seat alone by using the for the operation used hydraulic fluid.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschrieben.preferred embodiments and further developments of the invention are in the description, the Drawings and the claims described.
Die Dämpfung der Bewegung des Stößels in dem vorgegebenen Bereich nahe der ersten Endposition könnte grundsätzlich auch bei einer Bewegung des Stößels in dem vorgegebenen Bereich aus der ersten Endposition heraus erfolgen und damit das Öffnungsverhalten des Ventils beeinträch tigten. Es ist daher bevorzugt, dass der Fluss der Hydraulikflüssigkeit bei Bewegung innerhalb des vorgegebenen Bereichs in die erste Endposition stärker begrenzt wird als bei Bewegung innerhalb des vorgegebenen Bereichs in umgekehrter Richtung. Bei der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist es dazu bevorzugt, dass die Dämpfungswirkung der Flüssigkeitsdämpfervorrichtung bei einer Position des Stößels in dem vorgegebenen Bereich bei Bewegung des Stößels in Richtung der ersten Endposition größer ist als bei Bewegung in umgekehrter Richtung.The damping the movement of the plunger in the given range near the first end position could in principle also during a movement of the plunger in the predetermined range from the first end position out and thus the opening behavior of the valve impaired. It is therefore preferred that the flow of hydraulic fluid when moving within the predetermined range to the first end position stronger is limited than when moving within the specified range in the opposite direction. In the valve actuating device according to the invention it is preferable that the damping effect of the liquid damper device at a position of the plunger in the predetermined range upon movement of the plunger in the direction of the first End position is greater as when moving in the opposite direction.
Grundsätzlich kann die Flüssigkeitsdämpfervorrichtung beliebig angeordnet sein, solange sie den Fluss der Hydraulikflüssigkeit bei Bewegung in die erste Endposition innerhalb des vorgegebenen Bereichs begrenzt. Insbesondere könnte sie sich in einem Bereich der Kammer befinden, in dem keine Bewegung des Stößels stattfindet. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Kammer einen Dämpfungsabschnitt und einen Arbeitsabschnitt mit einem dauernd mit der Anschlusseinrichtung verbundenen Kopfabschnitt aufweist, dass der Dämpfungsabschnitt bei einer Position des Stößels zwischen der ersten Endposition und einer den vorgegebenen Bereich entsprechenden Abtrennposition durch den Stößel von dem Arbeitsabschnitt abgetrennt und durch Bewegung des Stößels von der Abtrennposition in Richtung auf die erste Endposition verkleinerbar ist und dass die Flüssigkeitsdämpfervorrichtung den Dämpfungsabschnitt und eine diesen mit dem Kopfabschnitt verbindende Drosseleinrichtung umfasst, mit der bei Bewegung des Stößels in die erste Endposition in dem vorgegebenen Bereich nahe der ersten Endposition der Fluss von Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Dämpfungsabschnitt und dem Kopfabschnitt begrenzbar ist.Basically the liquid damper device be arranged arbitrarily, as long as they are the flow of hydraulic fluid when moving to the first end position within the predetermined range limited. In particular, could they are located in an area of the chamber where no movement the plunger takes place. However, it is preferred that the chamber has a damping section and a Working section with one permanently with the connection device connected head portion, that the damping portion at a Position of the plunger between the first end position and a predetermined range corresponding Separation position by the plunger of separated from the working section and by movement of the plunger of the detachment position in the direction of the first end position reduced in size is and that the fluid damper device the damping section and a throttle device connecting it to the head section includes, with the movement of the plunger in the first end position in the predetermined area near the first end position of the river of hydraulic fluid between the damping section and the head portion is limited.
Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung wird also durch den Stößel ein Dämpfungsabschnitt von der Kammer abgetrennt, wenn sich der Stößel zwischen der ersten Endposition und einer dem vorgegebenen Bereich entsprechenden Abtrennposition befindet. Bei Bewegung des Stößels innerhalb des vorgegebenen Bereichs, d. h. hier zwischen Abtrennposition und erster Endposition, in Richtung auf die erste Endposition zu ist der Dämpfungsabschnitt verkleinerbar, so dass eine weitere Bewegung des Stößels nur erfolgen kann, wenn in dem dann abgetrennten Dämpfungsabschnitt vorhandene Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpfungsabschnitt herausbewegt werden kann. Da der Dämpfungsabschnitt aber von der Kammer durch den Stößel abgetrennt ist, kann in dem Dämpfungsabschnitt vorhandene Hydraulikflüssigkeit nur durch die Drosseleinrichtung in den mit der Anschlusseinrichtung verbundenen Kopfabschnitt bewegt werden. Durch die Drosseleinrichtung wird jedoch der Fluss der Hydraulikflüssigkeit von dem Dämpfungsabschnitt in den Kopfabschnitt begrenzt, so dass die mit dem Fluss der Hydraulikflüssigkeit gekoppelte Bewegung des Stößels in die erste Endposition abgebremst wird. Dabei kann insbesondere der Dämpfungsabschnitt mit dem Arbeitsabschnitt verbunden sein, wenn der Stößel sich außerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet, so dass sich bei einer Bewegung des Stößels außerhalb des vorgegebenen Bereichs keine signifikante Begrenzung der Bewegung der Hydraulikflüssigkeit in dem Dämpfungsabschnitt ergibt, die die Bewegung des Stößels und damit des Ventils dämpfen bzw. abbremsen könnte.In this embodiment of the valve actuating device according to the invention, therefore, a damping section is separated from the chamber by the plunger, when the plunger is located between the first end position and a detachment position corresponding to the predetermined area. Upon movement of the plunger within the predetermined range, ie here between Abtrennposition and first end position in the direction of the first end position to the attenuation section is reduced, so that further movement of the plunger can only take place if existing in the then separated damping portion existing hydraulic fluid from the Damping section can be moved out. However, since the damping portion is separated from the chamber by the plunger, hydraulic fluid present in the damping portion can only be moved through the throttle device into the head portion connected to the connection device. By the throttle device, however, the flow of hydraulic fluid from the damping portion is limited in the head portion, so that the coupled with the flow of the hydraulic fluid movement of the plunger is decelerated to the first end position. In this case, in particular, the damping portion may be connected to the working portion when the plunger is outside the predetermined range, so that at ei ner movement of the plunger outside the predetermined range does not result in a significant limitation of the movement of the hydraulic fluid in the damping portion, which could dampen or slow down the movement of the plunger and thus the valve or.
Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Stößel gleichzeitig zwei Funktionen übernimmt, nämlich zum einen die Betätigung des Ventils und zum anderen die Abtrennung und Verkleine rung des Dämpfungsabschnitts der Flüssigkeitsdämpfervorrichtung. Hierdurch kann der Aufbau des Ventils der Ventilbetätigungsvorrichtung wesentlich vereinfacht werden, wodurch die Ventilbetätigungsvorrichtung wesentlich einfacher herstellbar ist und zugleich deren Betriebssicherheit erhöht wird.These embodiment is characterized in particular by the fact that the plunger two at the same time Functions takes over, namely on the one hand, the operation the valve and the other the separation and reduction of the Damping section of the Liquid damper device. As a result, the structure of the valve of the valve operating device be substantially simplified, whereby the valve actuator is much easier to produce and at the same time their reliability is increased.
Bevorzugt ist der Fluss durch die Drosseleinrichtung wenigstens in einem vorgegebenen Bereich von Druckdifferenzen zwischen dem Kopfabschnitt und dem Dämpfungsabschnitt bei einem den Druck in dem Dämpfungsabschnitt um einen vorgegebenen ersten Betrag überschreitenden Druck in dem Kopfabschnitt größer als bei einem den Druck in dem Kopfabschnitt um einen vorgegebenen zweiten Betrag überschreitenden Druck in dem Dämpfungsabschnitt. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer Öffnung des Zylinderventils, bei der wenigstens zeitweise der Druck in dem Kopfabschnitt größer ist als in dem Dämpfungsabschnitt, die Öffnung des Zylinderventils nicht oder weniger stark behindert wird als die Bewegung des Zylinderventils beim Schließen.Prefers is the flow through the throttle device at least in a predetermined Range of pressure differences between the head portion and the damping section at one the pressure in the damping section by a predetermined first amount exceeding pressure in the Head section larger than at one, the pressure in the head section about a predetermined second Exceed amount Pressure in the damping section. This ensures that at an opening of the cylinder valve, wherein at least at times the pressure in the head portion is greater as in the damping section, the opening the cylinder valve is not or less hindered than the movement of the cylinder valve when closing.
Bevorzugt weist der Dämpfungsabschnitt zwei Verbindungen zu dem Kopfabschnitt auf. Die Drosseleinrichtung umfasst ein in einer der Verbindungen angeordnetes Ventil, das die Verbindung absperrt, wenn der Druck in dem Dämpfungsabschnitt um einen vorgegebenen Betrag größer als der Druck in dem Kopfabschnitt ist.Prefers the damping section has two Connections to the head section. The throttle device comprises a valve located in one of the connections, which seals the connection shuts off when the pressure in the damping section by a predetermined Amount greater than the pressure in the head section is.
Diese Ausbildung des Dämpfungsabschnitts und der Drosseleinrichtung ermöglicht also das in dem letzten Absatz geschilderte, bevorzugte Verhalten der Drosseleinrichtung, indem eine von zwei Verbindungen zu dem Kopfabschnitt durch ein Ventil absperrbar ist, wenn der Druck in dem Dämpfungsabschnitt um einen vorgegebenen Betrag größer als der Druck in dem Kopfabschnitt ist. Dies ist in der Regel bei Bewegung des Stößels in die erste Endposition innerhalb des vorgegebenen Bereichs der Fall, nicht aber bei Bewegung aus der ersten Endposition heraus. Die zweite Verbindung, in der das Ventil nicht angeordnet ist, dient als Verbindung, durch die während der Bewegung des Stößels in die erste Endposition innerhalb des vorgegebenen Bereichs Hydraulikflüssigkeit fließt. In diesem Bereich findet dann auch die Begrenzung des Flusses statt, wozu die Drosseleinrichtung entsprechende Mittel umfassen kann. Insbesondere kann die zweite Verbindung entsprechend als Drossel, d. h. hier flussbegrenzende Einrichtung ausgebildet sein.These Formation of the damping section and allows the throttle device So the described in the last paragraph, preferred behavior the throttle device by one of two connections to the Head section can be shut off by a valve when the pressure in the damping section by a predetermined amount greater than the pressure in the head section is. This is usually during exercise of the plunger in the first end position within the given range of the case, but not when moving out of the first end position. The second Connection in which the valve is not arranged, serves as a connection, through the while the movement of the plunger in the first end position within the predetermined range hydraulic fluid flows. In this area, then the limitation of the river takes place, for which the throttle device may comprise corresponding means. In particular, the second connection can be used as a throttle, d. H. here flow-limiting device may be formed.
Besonders bevorzugt ist das Ventil als Kugelventil ausgebildet, das zum einen ein robustes Schließverhalten hat und zum anderen einfach und kostengünstig herstellbar ist. Das Kugelventil wirkt in gewissem Sinne als Rückschlagventil und ermöglicht so einen besonders großen Unterschied zwischen der Begrenzung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit bei Bewegung in die erste Endposition und der Begrenzung der Bewegung aus der ersten Endposition heraus.Especially Preferably, the valve is designed as a ball valve, on the one hand a robust closing behavior and on the other hand is easy and inexpensive to produce. The Ball valve acts in a sense as a check valve and allows so a particularly big one Difference between the limitation of the flow of hydraulic fluid at Move to the first end position and limit the movement out of the first end position.
Die Drosseleinrichtung, mit der der Fluss von Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpfungsabschnitt in den Kopfabschnitt begrenzbar ist, kann sehr unterschiedlich ausgebildet sein.The Throttling device with which the flow of hydraulic fluid from the damping section can be limited in the head section can be designed very differently be.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Verbindung als Düse bzw. Drossel so ausgebildet, dass der Fluss der Hydraulikflüssigkeit in dem gewünschten Umfang begrenzt wird.at a preferred embodiment is the second connection as a nozzle or throttle designed so that the flow of hydraulic fluid in the desired Scope is limited.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist der Stößel so ausgebildet und während einer Verkleinerung des Dämpfungsabschnitts so geführt, dass zwischen dem Stößel und einem Abschnitt einer Wand der Kammer eine Verbindung des Dämpfungsabschnitts zu dem Arbeitsabschnitt ausgebildet ist, durch die Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpfungsabschnitt in den Arbeitsabschnitt pressbar ist, um eine Bewegung des Stößels in die erste Endposition abzubremsen. Die Begrenzung des Flusses von Hydraulikflüssigkeit erfolgt hier also dadurch, dass der Dämpfungsabschnitt bei Bewegung in dem vorgegebenen Bereich abgetrennt und zwischen Stößel und Führung des Stößels eine enge Verbindung ausgebildet wird, durch die bei einer Verkleinerung des Dämpfungsabschnitts Hydraulikflüssigkeit gedrückt wird. Dadurch ist dann die Bewegung des Stößels in die erste Endposition innerhalb des vorgegebenen Bereichs abbremsbar. Zusammen mit dem Abschnitt der Kammerwand übernimmt der Stößel hierbei also als weitere Funktion die Begrenzung des Flusses von Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpfungsabschnitt in den Arbeitsabschnitt, wodurch wiederum zusätzliche Teile in der erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilbetätigungsrichtung vermieden werden, was nicht nur eine kostengünstigere Herstellung erlaubt, sondern auch eine robustere Funktion ermöglicht.at a particularly preferred embodiment the valve actuating device according to the invention the plunger is so formed and while a reduction of the damping section so guided, that between the pestle and one Section of a wall of the chamber, a compound of the damping portion is formed to the working portion, by the hydraulic fluid from the damping section in the working section is pressable to a movement of the plunger in decelerate the first end position. The limitation of the flow of hydraulic fluid So here is the fact that the damping section during movement separated in the predetermined area and between plunger and guide the plunger a close Compound is formed by the case of a reduction of the damping section hydraulic fluid depressed becomes. As a result, then the movement of the plunger in the first end position can be braked within the given range. Together with the Section of the chamber wall takes over the plunger here So as another function, the limitation of the flow of hydraulic fluid the damping section in the working section, which in turn additional parts in the hydraulic inventive Valve actuation direction be avoided, which not only allows more cost-effective production, but also allows a more robust function.
Die Verbindung des Dämpfungsabschnitts mit dem Arbeitsabschnitt durch den Stößel und den Abschnitt der Kammerwand kann unterschiedlich erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein hohlzylindrisches Kopfteil vorgesehen, dessen Innenraum wenigstens einen Teil des Arbeitsabschnitts bildet, und der Stößel weist einen zylindrischen, in das Innere des hohlzylindrischen Kopfteils wenigstens teilweise einführbaren, und dann mit dem einen Kopfteil einen Spalt bildenden Bereich auf. Die Fläche und Form des Spaltes bestimmt dabei wesentlich den flussbegrenzenden Effekt der so gebildeten Verbindung zwischen Dämpfungsabschnitt und Arbeitsabschnitt. Da sowohl hohlzylindrische Bereiche als auch zylindrische Bereiche sehr kostengünstig mit hoher Präzision herstellbar sind, ist diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung besonders einfach herstellbar.The connection of the damping portion to the working portion by the plunger and the portion of the chamber wall can be done differently. In a preferred embodiment a hollow cylindrical head portion is provided, the interior of which forms at least part of the working portion, and the plunger has a cylindrical, at least partially insertable into the interior of the hollow cylindrical head portion, and then with the one head portion forming a gap area. The area and shape of the gap essentially determines the flow-limiting effect of the connection thus formed between the damping section and the working section. Since both hollow cylindrical areas and cylindrical areas can be produced very inexpensively with high precision, this embodiment of the valve actuating device according to the invention is particularly easy to produce.
Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform ist ebenfalls ein hohlzylindrisches Kopfteil vorgesehen, dessen Innenraum wenigstens einen Teil des Arbeitsabschnitts bildet. Der Stößel weist jedoch einen zylindrischen, in das Innere des hohlzylindrischen Kopfteils wenigstens teilweise einführbaren Bereich auf, wobei an der Innenfläche des Kopfteils im Bereich des Arbeitsabschnitts und/oder an der Außenfläche des zylindrischen Bereichs Ausnehmungen vorgesehen sind, über die der Dämpfungsabschnitt mit dem Arbeitsabschnitt verbunden ist, wenn der Dämpfungsabschnitt von dem Arbeitsabschnitt getrennt ist. Die Bereitstellung von Ausnehmungen kann insbesondere auch mit der Ausbildung eines Spalts kombiniert werden. Ist dies jedoch nicht der Fall, dient die Innenfläche des Kopfteils gleichzeitig als Führung für den Stößel, so dass dessen Bewegung besser geführt ist. Darüber hinaus können die Ausnehmungen sehr unterschiedlich gestaltet sein, um ein gewünschtes Drosselverhalten zu erzielen.at Another particularly preferred embodiment is also a hollow cylindrical head part provided, the interior of which at least one Part of the working section forms. However, the plunger has a cylindrical, in the interior of the hollow cylindrical head part at least partially insertable Area on, taking on the inner surface of the headboard in the area the working portion and / or on the outer surface of the cylindrical portion Recesses are provided over the the damping section is connected to the working section when the damping section is separated from the working section. The provision of recesses can be combined in particular with the formation of a gap become. However, if this is not the case, the inner surface of the Headboard at the same time as a guide for the Pestle, so that his movement performed better is. About that can out the recesses can be designed very differently to a desired one To achieve throttle behavior.
Bedingt durch unterschiedliche Betriebstemperaturen des Motors und damit des Ventils kann sich die Länge des Ventils verändern, wodurch unter Umständen die Betätigung des Zylinderventils durch die erfindungsgemäße hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung beeinträchtigt werden könnte. Es ist daher bevorzugt, dass eine Spielausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, mit der Längenänderungen des Zylinderventils ausgleichbar sind, so dass der Stößel immer die erste Endposition erreichen kann.conditioned due to different operating temperatures of the engine and thus the valve can change the length of the valve, which may cause the operation the cylinder valve by the hydraulic valve actuating device according to the invention be affected could. It is therefore preferred that a clearance compensation device be provided is, with the length changes of the cylinder valve are compensatable, so that the plunger always can reach the first end position.
Besonders bevorzugt weist dazu der Stößel einen Betätigungskörper zur Betätigung des Zylinderventils und einen damit über die Spielausgleichsvorrichtung gekoppelten Dämpfungskörper auf, mit dem der Dämpfungsabschnitt von dem Arbeitsabschnitt abtrennbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist also die Länge des Stößels zur Kompensation von Längenänderungen des Zylinderventils veränderbar, indem der Betätigungskörper und der Dämpfungskörper gegeneinander bewegbar über die Spielausgleichsvorrichtung gekoppelt sind. Dieser Aufbau erlaubt eine besonders einfache Spielausgleichsvorrichtung, die räumlich von der Hydraulikflüssigkeit und insbesondere auch dem Dämpfungsabschnitt getrennt ist und deren Funktion daher nicht direkt beeinflusst.Especially Preferably, the plunger has a Actuator body for activity the cylinder valve and thus on the play compensation device coupled damping body on, with the the damping section is separable from the working section. In this embodiment is the length the plunger to Compensation of length changes of the cylinder valve changeable by the actuator body and the damping body against each other movable over the lash adjuster are coupled. This structure allows a particularly simple clearance compensation device spatially from the hydraulic fluid and especially separated the damping section is and their function is therefore not directly influenced.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem Betätigungskörper und dem Dämpfungskörper ein Federelement angeordnet, um ein Spiel aufgrund einer Längenänderung des Zylinderventils auszugleichen. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich besonders durch ihre Einfachheit und damit Robustheit sowie eine kostengünstige Fertigung aus.Especially is preferred between the actuator body and the damping body Spring element arranged to a game due to a change in length of the cylinder valve. Such a device draws especially by their simplicity and thus robustness and a inexpensive Production off.
Betätigungskörper und Dämpfungskörper sind dabei in vorgegebenen Grenzen gegeneinander beweglich. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der Betätigungskörper und der Dämpfungskörper mittels einer Schnappverbindung gegeneinander verschiebbar gekoppelt sind, so dass die Relativbewegung von Betätigungskörper und Dämpfungskörper begrenzt ist.Operating body and Damping body are doing so within predetermined limits against each other. It is it is particularly preferred that the actuating body and the damping body means a snap connection are coupled against each other displaceable, so that the relative movement of actuator body and damping body is limited.
Dieser Aufbau ermöglicht eine besonders einfache Montage des Betätigungskörpers und des Dämpfungskörpers zu einem Stößel.This Construction possible a particularly simple assembly of the actuating body and the damping body to a pestle.
Im Hinblick auf eine besonders einfache und damit auch kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilbetätigungsvorrichtung ist es bevorzugt, dass der Außendurchmesser des Betätigungskörpers und der maximale Außendurchmesser des Dämpfungskörpers gleich groß sind und dass eine Führung für den Stößel einen hohlzylindrischen Abschnitt umfasst, in dem wenigstens teilweise der Betätigungskörper und der Dämpfungskörper geführt sind. Hierdurch wird insbesondere ohne erheblichen Aufwand eine sichere Führung des Stößels mit Spielausgleichsvorrichtung gewährleistet. Darüber hinaus ist eine solche Führung besonders einfach und daher kostengünstig herstellbar.in the With regard to a particularly simple and therefore cost-effective production the inventive hydraulic Valve actuator it is preferred that the outside diameter of the Actuator body and the maximum outside diameter equal to the damping body are big and that a leadership for the Ram a hollow cylindrical Section comprises, in which at least partially the actuating body and the damping body are guided. As a result, in particular without considerable effort a secure Leadership of Pestle with Play compensation device ensured. About that out is such a leadership particularly simple and therefore inexpensive to produce.
In dem Zwischenraum zwischen Dämpfungskörper und Betätigungskörper kann sich bedingt durch Leckstellen entlang der Führung zwischen Dämpfungskörper und Betätigungskörper Hydraulikflüssigkeit ansammeln. Ist ein Ausgleich der in den Zwischenraum vorhandenen Hydraulikflüssigkeitsmenge nicht möglich, könnte hierdurch die Funktion der oben beschriebenen Spielausgleichsvorrichtung beeinträchtigt werden. Es ist daher bevorzugt, dass ein zwischen dem Betätigungskörper und dem Dämpfungskörper vorhandener Zwischenraum mit dem Arbeits- und/oder Kopfabschnitt über eine Ausgleichsventilvorrichtung verbunden ist, mittels derer zumindest in der ersten Endposition des Stößels Hydraulikflüssigkeit aus dem Kopf- und/oder Arbeitsabschnitt in den Zwischenraum führbar ist. Dabei ist der Fluss durch die Ventilvorrichtung selbst im geöffneten Zustand vorzugsweise so gering, dass allein die Bewegung des Stößels bzw. die Druckänderung der Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Zylinderventils nicht zu einer erheblichen Änderung der Hydraulikflüssigkeitsmenge in dem Zwischenraum führt. Das Ausgleich erfolgt bevorzugt während des verglichen mit den Öffnungs- und Schließzeiten langen Zeitraums, während dessen sich der Stößel in der ersten Endposition befindet.In the intermediate space between the damping body and the actuating body, hydraulic fluid can accumulate as a result of leaks along the guide between the damping body and the actuating body. If it is not possible to compensate for the amount of hydraulic fluid present in the intermediate space, this could impair the function of the clearance compensation device described above. It is therefore preferred that a gap present between the actuating body and the damping body is connected to the working and / or head section via a compensating valve device, by means of which at least in the first end position of the plunger hydraulic fluid from the head and / or working section into the intermediate space is feasible. The flow through the valve device itself in the open state is preferably so low that only the movement of the plunger or the pressure change of the hydraulic fluid for actuating the Cylinder valve does not lead to a significant change in the amount of hydraulic fluid in the gap. The compensation is preferably made during the long compared to the opening and closing times period during which the plunger is in the first end position.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung für Zylinderventile beliebiger Brennkraftmaschinen geeignet, insbesondere also auch die von Otto- oder Dieselmotoren.Basically the inventive hydraulic Valve actuator for cylinder valves any internal combustion engine suitable, especially so that of gasoline or diesel engines.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The invention will now be described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:
In
Das
Zylinderventil
Ein
Ventilteller
In
der Bewegungsrichtung des Zylinderventils
Das
Stößelgehäuse
Das
Stößelgehäuse
Der
Zu- bzw. Abfluss von Hydraulikflüssigkeit von
bzw. in einen Hydraulikkreis zu dem Einlasskanal
Ein
in Richtung des Zylinderventils
Das
Stößelgehäuse
Der
in der Stößelführung
Das
Kopfteil
In
den
Die
Stößelführung
Das
Kopfteil
An
dem Kopfteil
Der
hohlzylindrische Bereich des Kopfteils
Die
Stirnfläche
des Kopfteils
In
dem Kopfteil
Der
Spalt
Eine
Kugel des Kugelventils
Der
Einlasskanal
Wie
zuvor beschrieben, umfasst der Stößel
Dazu
weist der Betätigungskörper
In
dem Dämpfungskörper
In
der Topfwand ist eine umlaufende Nut
Im
Inneren des rohrförmigen
Ansatzes
Zwischen
dem Dämpfungskörper
Der
Dämpfungskörper
Es
wird nun die Funktionsweise der hydraulischen Ventilbetätigungsvorrichtung
Zur
Erläuterung
der Funktion seien in der Kammer
Ein
für eine
Abbremsung des Stößels
Wie
in
Bei
Erhöhung
des Drucks der Hydraulikflüssigkeit
in der Kammer
Bewegt
sich der Stößel
Bei
dieser Bewegung des Stößel
Wird
der Druck der Hydraulikflüssigkeit
nun vermindert, drückt
die Ventilfeder
Erreicht
nun der Dämpfungskörper
Dabei
wird Hydraulikflüssigkeit
in dem Dämpfungsabschnitt
Die
Spielausgleichsfeder
Die
Dämpfung
bzw. die abbremsende Wirkung lässt
durch geeignete Wahl des Außendurchmessers
des Dämpfungskörpers
In
Die Ventilbetätigungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der soeben beschriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung in der Ausbildung der Spielausgleichsvorrichtung. Der wesentliche Unterschied besteht dabei in der Ausbildung des Dämpfungskörpers, so dass für alle anderen Teile der Ventilbetätigungsvorrichtung die gleichen Bezugszeichen wie zuvor verwendet werden können.The Valve actuator according to a second embodiment differs from the valve operating device just described in the training of the lash adjuster. The main difference consists in the formation of the damping body, so that for all others Parts of the valve actuator the same reference numerals can be used as before.
Der
Dämpfungskörper
Der
Kugelventiltopf
Der
Verschlusskörper
In
dem zwischen dem Verschlusskörper
Der
Verschlusskörper
Weiterhin
dient der Verschlusskörper
Die
Verbindung von Betätigungskörper
Der
Zwischenraum
Der
Querschnitt des Ausgleichskanals
In
der ersten Endposition presst die Spielausgleichsfeder
- 22
- Zylinderkopfcylinder head
- 44
- ZylinderventilRotary valve
- 66
- hydraulische Ventilbetätigungsvorrichtunghydraulic Valve actuator
- 88th
- Ventilschaftvalve stem
- 1010
- Ventilfedervalve spring
- 1212
- Ventiltellervalve disc
- 1414
- Ventilsitzvalve seat
- 1616
- Gehäusecasing
- 1818
- Stößelgehäusetappet housing
- 2020
- Stößeltappet
- 2222
- Betätigungskörperoperating body
- 2424
- Dämpfungskörperdamping body
- 2626
- Führungsmutterlead nut
- 2828
- zylindrische Bohrungcylindrical drilling
- 3030
- Einlasskanalinlet channel
- 3232
- Auslasskanalexhaust port
- 3434
- O-RingO-ring
- 3636
- Stößelführungtappet guide
- 3838
- Kopfteilheadboard
- 4040
- Zapfenspigot
- 4141
- Spaltgap
- 4242
- KreuzschlitzPhillips
- 4343
- erster Kanalfirst channel
- 4444
- zweiter Kanalsecond channel
- 4646
- Kugelventilball valve
- 4848
- ScheibenfederWoodruff
- 5050
- Bereich zwischen Stößelführung und GehäuseArea between tappet guide and casing
- 5252
- Kammerchamber
- 5353
- rohrförmiger Ansatztubular approach
- 5454
- Ripperib
- 5656
- Topfpot
- 5858
- Nutgroove
- 6060
- Sprengringsnap ring
- 6262
- SpielausgleichsfederClearance compensation spring
- 6464
- Zwischenraumgap
- 6666
- zylindrischer Ansatzcylindrical approach
- 6868
- Spaltgap
- 7070
- Kehlethroat
- 7272
- Kopfabschnittheader
- 7474
- Arbeitsabschnittworking section
- 7676
- Dämpfungsabschnittdamping section
- 7878
- Dämpfungskörperdamping body
- 8080
- Ausgleichskanalcompensation channel
- 8282
- KugelventiltopfBall valve pot
- 8484
- Topfpot
- 8686
- Schultershoulder
- 8888
- Verschlusskörperclosure body
- 9090
- Kugelventilball valve
- 9292
- KugelventilfederBall valve spring
- 9494
- weiterer AusgleichskanalAnother compensation channel
- 9696
- Zapfenspigot
- 9898
- Zapfenspigot
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- 2002-02-13 DE DE10205888A patent/DE10205888B4/en not_active Expired - Fee Related
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DE10205888A1 (en) | 2003-10-16 |
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