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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Betrieb eines hydraulisch arbeitenden Ventilspiel-Ausgleichselementes
eines Verbrennungsmotors mit einer von dem Motorbetriebszustand
druckabhängigen
Hydraulikflüssigkeit,
insbesondere bei elektromotorischen Ventiltrieben, nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein derart zu versorgendes Ventilspiel-Ausgleichselement
ist aus
DE 198 18
893 A1 bekannt. Bei diesem Ausgleichselement ist in dem
aus dem Druckraum zu einer Drucksenke führenden Drosselkanal ein Sperrventil
vorgesehen, das lediglich oberhalb eines vorgebbaren Druckgrenzwertes
für von außen an dem
Druckraum anstehende Hydraulikflüssigkeit
geöffnet
ist. Der Grenzwert ist dabei derart ausgelegt, dass dieses Sperrventil
bei laufendem Verbrennungsmotor geöffnet ist. Als Hydraulikflüssigkeit
dient in der Regel das Motorschmieröl, das bei laufendem Verbrennungsmotor
unter Betriebsdruck steht. Bei abgeschaltetem Motor und damit grundsätzlich nicht
mehr vorhandenem Schmieröldruck schließt das Sperrventil
automatisch, so dass durch den derart gesperrten Drosselkanal kein
Schmieröl als
Hydraulikflüssigkeit
aus dem Druckraum des Ausgleichsventiles abfließen kann. Eine solche Abflusssperre
ist bei stehendem Motor erforderlich, damit Ausgleichselemente,
die im Motorstillstand geöffneten
Ventilen zugeordnet sind, ihre dem geöffneten Ventilzustand zugeordnete
Einspannlänge
nicht in Richtung einer Verkürzung
verlieren können.
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Ventilspiel-Ausgleichselemente der
vorbeschriebenen Art sind bei Nockenwellen-Ventiltrieben in der
Regel einwandfrei funktionsfähig.
Funktionsprobleme können
sich jedoch insbesondere bei elektromotorischen Ventiltrieben ergeben.
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Bei einem elektromotorischen Ventiltrieb wird
dieser beispielsweise bei Abstellen des Motors zwangsweise mit sofortiger
Wirkung stillgesetzt. Die in der Regel von der Kurbelwelle angetriebene Ölpumpe,
die für
die Schmierölversorgung
zuständig ist,
arbeitet jedoch für
den Fall, dass nach einem Abstellen des Motors noch ein Kurbelwellennachlauf
erfolgt, weiter. Damit sinkt der Schmieröldruck nicht zwangsläufig exakt
gleichzeitig mit dem Abstellen des Motors ab mit der Folge, dass
das einen Schmierölabfluss
aus dem Druckraum des Ausgleichselementes verhindernde Sperrventil
nicht rechtzeitig geschlossen wird. Damit kann während der Nachlaufphase bei
stillstehendem Ventiltrieb und damit unbewegtem Ventil ein Schmierölabfluss
aus dem Druckraum des Ausgleichselementes erfolgen, wenn auf den
Druckraum durch die gegeneinander beweglichen widerlager des Ausgleichselementes ein
Druck ausgeübt
wird. Bei einem elektromotorischen Ventiltrieb liegt bei abgestelltem
Motor die vorstehend angegebene Druckeinwirkung auf den Druckraum
zumindest immer dann vor, wenn der elektromotorische Antrieb ein üblicher
elektromagnetischer Antrieb ist. Denn in diesem Fall nehmen die Aktoren
des elektromagnetischen Ventiltriebes bei abgestelltem Motor eine
Grundstellung ein, bei der die Ventile teilweise geöffnet und
damit in Richtung eines Schließens
unter Federkraft stehen.
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Bei einem elektromotorischen Ventiltrieb
ist die Funktionsfähigkeit
eines Ventilspiel-Ausgleichselementes der vorstehend beschriebenen
Art ferner dann gefährdet,
wenn eine Störung
bei dem elektromotorischen Ventiltrieb auftritt, bei der bei laufendem Motor
einzelne Ventile nichtangetrieben sind. Denn in einem solchen Fall
ist das einen Abfluss aus dem Druckraum des Ausgleichselementes
sperrende Ventil aufgrund des in vol ler Höhe vorhandenen Schmieröldruckes
geöffnet,
wodurch Schmieröl
mit der Konsequenz einer Einspannlängenverkürzung des Ausgleichselementes
ungehindert abfließen kann.
Bei einem elektromagnetischen Ventiltrieb kann eine solche Einspannlängenveränderung
zu einer Verstellung der Ausgangslage des elektromagnetischen Aktors
führen,
durch die eine erneute Aktivierung des Aktors ohne einen Werkstatteingriff
nicht möglich
ist.
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Hiervon ausgehend beschäftigt sich
die Erfindung mit dem Problem, die Funktionstüchtigkeit des gattungsgemäßen Ventilspiel-Ausgleichselementes
zu verbessern und zwar insbesondere mit Bezug auf einen Einsatz
in elektromotorisch betriebenen Ventiltrieben.
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Eine Lösung dieses Problems zeigt
eine gattungsgemäße Einrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 auf.
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Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen
dieser Einrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5, während Anspruch
6 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben einer solchen Einrichtung beschreibt.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken,
bei einem gattungsgemäßen Ventilspiel-Ausgleichselement
dafür zu
sorgen, dass bei Motorbetriebsverhältnissen, bei denen die Druckquelle
für die
Versorgung des Druckraumes des Ausgleichselementes für einen
Versorgungsdruck sorgt, der noch kein Schließen des aus dem Druckraum führenden
Abflusskanales durch das dort vorgesehene Sperrventil erlaubt, eine
das Schließen
des Sperrventiles ermöglichende
Druckabsenkung der Hydraulikflüssigkeit
an dem Sperrventil durch zusätzliche
Maßnahmen
zu ermöglichen,
wenn das Sperrventil aus bestimmten Gründen zur Vermeidung einer Funktionsbeeinträchtigung
des Ventiltriebes an sich unabhängig
von dem tatsächlich
herr schenden Motorschmieröldruck,
mit dem das Ausgleichselement betrieben wird, schließen soll.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
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In dieser zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Einrichtung zur Versorgung eines
Ventilspiel-Ausgleichselementes eines Verbrennungsmotors mit zu dessen
Betrieb erforderlicher Hydraulikflüssigkeit,
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2 einen
Längsschnitt
durch ein bekanntes Ausgleichselement.
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Das hier behandelte Beispiel betrifft
einen elektromagnetischen Ventiltrieb.
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Ein unter der Kraft einer nicht dargestellten Feder
in Schließrichtung
beaufschlagtes Gaswechsel-Ventil 1 eines Verbrennungsmotors
wird von einem elektromagnetischen Stellmotor 2 betätigt. In dem
Stellmotor befindet sich ein nicht dargestellter Aktor, der durch
Federkraft in einer Gleichgewichtslage gegenüber dem federbelasteten Ventil 1 gehalten wird.
Bei abgestelltem Motor, das heißt
inaktivem Ventiltrieb, befindet sich der Aktor des Stellmotors 2 unter
den auf ihn einwirkenden Federkräften
in einer Grundstellung, aus der heraus er aktivierbar ist. Erhält der Aktor
in dem Stellmotor 2 durch eine Ventiltriebstörung eine
Verstellung aus seiner Grundposition, kann dies dazu führen, dass
er für
eine erneute Aktivierung zunächst
in einer Werkstatt einjustiert werden muss.
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Während
in der Zeichnung lediglich eines von mehreren Motor-Ventilen 1 gezeichnet
ist und damit auch lediglich nur ein diesem Ventil zugeordneter
Stellmotor 2, sind sämtliche
bei einem Verbrennungsmotor vorhandenen Stellmotoren einem gemeinsamen
elektronischen Ventilsteuergerät 3 zugeordnet
bzw. an dieses angeschlossen.
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Zwischen dem Stellmotor
2 und
dem Ventil
1 ist ein bei Ventiltrieben übliches hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement
4 vorgesehen.
Ein solches Ausgleichselement
4 kann beispielsweise nach
der den gattungsbildenden Stand der Technik darstellenden
DE 198 18 893 A1 ausgebildet
sein. Ein derartiges Ausgleichselement ist in
2 dargestellt und wird nachfolgend mit
Bezug auf die Verwendung bei der erfindungsgemäßen Einrichtung näher beschrieben.
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Als Hydraulikflüssigkeit für das Betätigen des Ausgleichselementes 4 wird
bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
Schmieröl
aus dem Motorschmierölkreislauf
eingesetzt. In 1 ist
der Schmierölkreislauf
symbolisch durch eine Schmieröl-Druckquelle 5 dargestellt.
Aus dieser Druckquelle 5 wird das Ausgleichselement 4 durch
den Stellmotor 2 hindurch mit Schmieröl als Hydraulikflüssigkeit
versorgt. Dabei tritt das Schmieröl über eine Leitung 6 in das
Ausgleichselement 4 ein. Druckentlastetes Schmieröl tritt
aus dem Ausgleichselement 4 über eine Leitung 7 aus.
In der Zuleitung von der Druckquelle 5 zu dem Ausgleichselement 4 hin
ist ein Druckentlastungsventil 8 vorgesehen. Von diesem
Druckentlastungsventil führt
eine Leitung 9 zu einem zumindest etwa unter Atmosphärendruck
stehenden Bereich.
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Für
den Fall, dass der Hydraulikdruck in der Zuleitung 6 zu
dem Ausgleichselement 4 motorbetriebsbedingt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung abgesenkt
werden soll, wird durch das Ventilsteuergerät 3 das Druckentlastungsventil 8 geöffnet, das heißt ein Abfluss
durch die Leitung 9 wird ermöglicht.
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Während
in
1 das Ausgleichselement
4 lediglich
schematisch dargestellt ist, zeigt
2 ein Beispiel
für ein
bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung
praktisch einsetzbares, aus
DE 198 18 893 A1 bekanntes Ventilspiel-Ausgleichselement.
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Aufbau und Funktion eines solchen
Ventilspiel-Ausgleichselementes
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Das Ventilspiel-Ausgleichselement 4 besteht aus
einem Zylinderteil 101 und einem Kolbenteil 102, die
durch eine Feder 103 gegeneinander verspannt sind. Diese
beiden Teile 101, 102 wirken als Widerlager, durch
die die Einspannlänge
L des Ausgleichselementes bestimmt ist. Die Relativbewegung zwischen
Zylinderteil 101 und Kolbenteil 102 ist durch
einen Federring 108 begrenzt. Die Hydraulikversorgung,
das heißt
die Versorgung mit beispielsweise Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf
eines Verbrennungsmotors, erfolgt durch eine Zuleitungsbohrung 119 in
einem Druckstück 107.
Die Zuleitungsbohrung 119 steht wiederum mit der in 1 gezeigten Leitung 6 in
Verbindung.
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Die Feder 103 liegt in einem
zwischen Zylinderteil 101 und Kolbenteil 102 gebildeten
Druckraum 120, der durch ein Einwegeventil 104 – bestehend aus
einem Verschlussteil 111, einer Ventilfeder 112 und
einem Ventilkäfig 113 – abgedichtet
ist.
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In Strömungsrichtung vor dem Einwegeventil 104 liegt
ein zweites Sperrventil 105, das einen Ventilkäfig 110 mit
integrierter Ventilfeder und ein Verschlussteil 109 aufweist.
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Das Verschlussteil 109 kann
gegen den Druck der Feder 103 durch einen Betätigungskolben 106 aus
dem Ventilsitz gehoben werden. Der Betätigungskolben 106 weist
auf seiner Oberseite eine größere Wirkfläche für den anstehenden Öldruck auf
als an seiner Unterseite. Die hieraus resultierende Kraft auf den
Kolben 106 steht für
die Öffnungsfunktion des
Sperrventils 105 zur Verfügung und wird über die Fläche 116 auf
das Verschlussteil 109 des Sperrventiles 5 übertragen.
Zwischen dem Kolbenteil 102 und dem Betätigungskolben 106 entweichendes
Leckageöl
strömt
durch eine Entlastungsbohrung 114 drucklos aus dem Ausgleichselement.
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Der Kolben 106 weist eine
Bohrung auf, über die
Drucköl
von der Zuleitungsbohrung 119, die über die Leitung 6 mit
der Druckquelle 5 (1)
verbunden ist, über
einen Vorratsraum 118 und den zwischen den Ventilen 105 und 104 liegenden
Raum 117 in den Druckraum 120 strömen kann.
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Um aus dem Druckraum 120 zwischen
dem Kolbenteil 102 und dem Zylinderteil 101 abfließendes Leckageöl an einem
Abfließen
aus dem Ausgleichselement 4 zu hindern, ist zwischen diesen
beiden Teilen eine Ringdichtung 115 vorgesehen. Des Weiteren ist
aus dem Zwischenraum zwischen Zylinderteil 101 und Kolbenteil 102 eine Überströmbohrung 121 in den
Raum 117 hinein vorgesehen. Durch diese Überströmöffnung 121 kann
Leckageöl
in den Raum 117 strömen
und dadurch die von der Feder 103 ausgehende Schließkraft des
Sperrventiles 105 noch zusätzlich erhöhen.
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An dem in 2 beispielhaft dargestellten Ausgleichselement 4 kann
das Sperrventil 105 auch bei vollaktiver Druckquelle 5 schließen, indem
ganz einfach durch Öffnen
des Druckentlastungsventiles 8 (1) eine für ein Schließen des
Sperrventiles 105 ausreichende Druckabsenkung des an dem
Sperrventil 105 in der Leitung 6 anstehenden Schmieröldruckes
bewirkt wird.