DE1264857B - Hydraulic device for actuating the gas exchange valves for internal combustion engines and motor compressors - Google Patents
Hydraulic device for actuating the gas exchange valves for internal combustion engines and motor compressorsInfo
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Description
Hydraulische Einrichtung zum Betätigen - der Gaswechselventile für Brennkraftmaschinen und Motorkompressoren Die Erfindung betrifft eine hydraulische Einrichtung zum Betätigen der Gaswechselventile für Brennkraftmaschinen und Motorkompressoren, bei denen ein jeweils jedem Gaswechselventil zugeordneter Betätigungskolben von einem von der Nockenwelle betätigten Geberkolben'gegen eine Rückstellkraft über eine Flüssigkeitssäule in einer Steuerleitung bewegt wird.Hydraulic means for operating - the gas exchange valves for internal combustion engines and compressors, the invention relates to a hydraulic device for actuating the gas exchange valves for internal combustion engines and compressors, where a in each case each gas exchange valve associated actuating piston of an actuated by the camshaft Geberkolben'gegen a restoring force via a liquid column in a Control line is moved.
Bei einer bekannten Einrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen dieser Bauart (französische Patentschrift 1114 193) wird in der Steuerleitung durch eine Förderpumpe über ein Rückschlagventil ein konstanter Vordruck aufrechterhalten. Zur Änderung der Steuerzeit des Gaswechselventils wird ein Teil der in der Steuerleitung eingeschlossenen Hydraulikflüssigkeit beim Betätigen des Geberkolbens in einen Speicherzylinder verdrängt, in welchem sie gegen einen unter Federspannung stehenden Kolben arbeitet, dessen Hub über einen Exzenter einstellbar ist, so daß man durch-Einstellen dieses Exzenters die Öhnenge einstellen kann, die jedesmal in dem Speicherzylinder verdrängt wird, ehe der in ihm enthaltene Kolben anstößt und der Druck in der Steuerleitung so weit steigt, daß der Ventilbetätigungskolben das Ventil öffnet. Nfit dieser Anordnung sind große Änderungen der Steuerzeiten möglich, sie setzt aber je einen Speicherzylinder für jede Steuerl#eitung voraus.In a known device for actuating gas exchange valves of this type (French patent specification 1 114 193) , a constant pre-pressure is maintained in the control line by a feed pump via a check valve. To change the control time of the gas exchange valve, part of the hydraulic fluid enclosed in the control line is displaced into a storage cylinder when the master piston is actuated, in which it works against a spring-loaded piston, the stroke of which is adjustable via an eccentric, so that you can adjust this Eccentric can set the Öhnenge, which is displaced each time in the storage cylinder before the piston contained in it hits and the pressure in the control line rises so far that the valve actuating piston opens the valve. NFit this arrangement, large changes in timing are possible, but it is ever a storage cylinder for each Tax class # Zeitung ahead.
Bei einer anderen bekannten hydraulischen Einrichtung, zum Betätigen der Gaswechselventile, von Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Bauart (USA.-Patentschrift 1876 795) mündet die von der Förderpumpe über ein Rückschlagventil kommende Speiseleitung über eine vom Geberkolben gesteuerte Öffnung in die Steuerleitung. Bei dieser hydraulischen Ventilbetätigungseinrichtung ist an der höchsten Stelle der Steuerleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, welches bei dem Förderdruck der von einer Pumpe Über die vom Geberkolben gesteuerte öffnung in die Steuerleitung geförderten Steuerflüssigkeit von einer Feder offengehalten wird, bis es durch den beim Anheben des Geberkolbens. auftretenden plötzlichen Druckanstieg in der Steuerleitung geschlossen wird. In der geschlossenen Stellung des Gaswechselventils wird die Steuerflüssigkeit also von der Förderpumpe durch die Steuerleitung hindurch, über das an ihrer höchsten Stelle befindliche Rückschlagventil und eine Rücklaufleitung im Kreislauf in den Vorratsbehälter zurückgefördert.In another known hydraulic device for actuating the gas exchange valves of internal combustion engines of the type mentioned at the beginning (U.S. Patent 1876 795) , the feed line coming from the feed pump via a check valve opens into the control line via an opening controlled by the master piston. In this hydraulic valve actuation device, a non-return valve is provided at the highest point of the control line, which is held open by a spring at the delivery pressure of the control fluid delivered by a pump via the opening controlled by the master piston until it is opened when the master piston is lifted. occurring sudden pressure increase in the control line is closed. In the closed position of the gas exchange valve, the control fluid is thus returned by the feed pump through the control line, via the non-return valve located at its highest point and a return line in the circuit to the reservoir.
Bei dieser bekannten hydraulischen Steuereinrich-# tung herrscht also in der Steuerleitung in der Ruhestellung ein vom Förderdruck der Pumpe unabhängiger und nur durch den Durchflußwiderstandin dem Rückschlagventil gegebener, nicht einstellbarer geringer konstanter Vordruck, so daß die Steuerzeit des Gaswechselventils nicht veränderbar ist. Es ist aber für den wirtschaftlichen Betrieb von Brennkraftmaschinen von großer Bedeutung, die Steuerzeiten der Gaswechselventile während --des Betriebes ändern zu können.In this known hydraulic control device, there is therefore in the control line in the rest position, it is independent of the delivery pressure of the pump and only given by the flow resistance in the check valve, not adjustable low constant pre-pressure, so that the control time of the gas exchange valve is not is changeable. But it is for the economical operation of internal combustion engines of great importance, the control times of the gas exchange valves during operation to be able to change.
Bei einer anderen bekannten hydraulischen Ventilbetätigung (USA.-Patentschrift 2 816 533), bei der, wie bei der vorhergehend besprochenen, die Steuerleitung über eine von dem Geberkolben gesteuerte Öffnung mit der Förderpumpe- verbunden ist, liegt die Förderpumpe in einem mit der öffnung in Verbindung stehenden VorraÜflüssigkeitskreislauf, in welchem ein einstellbarer Vordruck aufrechterhalten wird. Zur Veränderung der Steuerzeiten dient ein in dem Geberkolben vorgesehener, gegen die Wirkung einer Feder nachgebender kleiner Kolben, der eine Lecköffnung aufweist. Je nach der Höhe des Vordrucks hat dieser kleine Kolben in der Ruhestellung der hydraulischen Ventilbetätigung seine ihn be- lastende Feder mehr oder minder zusammengedrückt, so daß vom Zeitpunkt an, an welchem der Steuernocken den Geberkolben anzuheben beginnt, mehr öder weniger Zeit vergeht, bis der kleine Kolben einen festen Anschlag erreicht und der- Druck in der Steuerleitung über den Vordruck anzusteigen beginnt.In another known hydraulic valve actuation (US Pat. No. 2,816,533), in which, as in the case of the one discussed above, the control line is connected to the feed pump via an opening controlled by the master piston, the feed pump is located in one with the opening in Connected supply circuit in which an adjustable pre-pressure is maintained. A small piston which is provided in the master piston and yields against the action of a spring and which has a leakage opening is used to change the control times. Depending on the level of the admission pressure, this small piston has compressed its loading spring more or less in the rest position of the hydraulic valve actuation, so that from the point in time at which the control cam begins to lift the master piston, more or less time elapses until the small piston reaches a firm stop and the pressure in the control line begins to rise above the admission pressure.
Durch die Anordnung der Lecköffnungim kleinen Kolben herrscht in dem Zylinder des Geberkolbens nach jedem Ventilschluß emi geringerer Druck als bei- Beginn der Hubbewegung des Geberkolbens, da durch die Lecköffnung und andera'unvermeidliche Leckstellen der Einrichtung ständig Hydraulikflüssigkeit abfließt. Diese für die Einstellung der Ventilsteuerzeiten notwendigen Lecköffnungen haben aber auch schon während der Drucksteigerung in der Steuerleitung und während der öffnungszeit des Gaswechselventils einen Leckverlust zur Folge, mit dem Ergebnis, daß der Beginn des öffnens des Gaswechselventils und seine, Öffnungszeit nicht genau vorherbestimnibar sind.Due to the location of the leak opening in the small piston, there is a After each valve closure, the cylinder of the master piston emi lower pressure than Beginning the stroke movement of the master piston, because of the leak opening and other unavoidable Leakage of the device constantly drains hydraulic fluid. This for the Setting the valve timing, however, already have leak openings that are necessary during the pressure increase in the control line and during the opening time of the Gas exchange valve result in a leakage, with the result that the beginning the opening of the gas exchange valve and its opening time cannot be precisely determined in advance are.
Es ist bereits bekannt (E. B 1 a u m, Das Einspritzgesetz der schnellaufenden Diesehnaschine, S. 151 und deutsche Patentschrift 633 860), die Veränderung des Vordrucks in den Einspritzleitungen von Dieselmotoren dazu zu benutzen, um den Zeitpunkt der öffnung der Einpritzventile für die KTaftstoffeinspritzung und damit des Spritzbeginns zu ändern. Die Volumenänderung der Flüssigkeitssäule in der Steuerleitung sowie dem Geberzylinder und dem Betätigungszylinder einer hydraulischen Ventilsteuerung infolge der Flüssigkeitspressung hat man auch schon bei der Untersuchufig der Ventilbewegung in Ab- hängigkeit der Bewegung des Geberkolbens berücksichtigt (A. Pischinger, Die Steuerung der Verbrennungskraftmaschinen, S.-103, 104).It is already known (E. B 1 aum, Das Einspritzgesetz der Schnellaufenden Diesehnaschine, p. 151 and German patent specification 633 860) to use the change in the pre-pressure in the injection lines of diesel engines to determine the point in time when the injection valves for fuel injection are opened and thus to change the start of injection. Has the volume change of the fluid column in the control line and the master cylinder and the operating cylinder of a hydraulic valve control as a result of the liquid pressure is also already in the Untersuchufig of the valve movement in the absence of movement of the master piston dependence taken into account (A. Pischinger, the control of internal combustion engines, S.- 103, 104).
Die Erfindung geht von einer hydraulischen Einrichtung zum Betätigen der Gaswechselventile für Brennkraftmaschinen und Motorkompressoren aus, bei denen, wie bei der zuletzt beschriebenen, ein jeweils jedem Gaswechselventil zugeordneter Betätig -u ngskolben von einem von der Nockenwelle betätigten Geberkolben gegen eine Rückstellkraft über eine Flüssigkeitssäule in einer Steuerleitung bewegt wird, welche über eine von dem Geberkolben gesteuerte öffnung mit einem Vorratsflüssigkeitskreislauf "verbunden ist, in welchem ein einstellbarer Vordruck aufrechterhalten wird, wobei in Abhängigkeit vom Vordruck eine Steuerzeitenänderung der Gaswechselventile durch elastisch nachgiebige Mittel im Bereich der Steuerleitung erzielbar ist.The invention is based on a hydraulic device for actuation the gas exchange valves for internal combustion engines and motor compressors, where, as in the case of the last described, one assigned to each gas exchange valve Actuation piston from a master piston actuated by the camshaft against a restoring force is moved via a column of liquid in a control line, which via an opening controlled by the master piston with a storage fluid circuit "is connected, in which an adjustable pre-pressure is maintained, where changes the valve timing of the gas exchange valves depending on the admission pressure elastically resilient means can be achieved in the area of the control line.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung dieser Gattung zu schaffen, mit welcher die Veränderbarkeit der Ventilsteuerzeiten auf eine einfache, wirtschaftliche und dennoch genaue Weise erreicht werden kann.The invention is based on the object of a device for this Generate to create with which the changeability of the valve timing can be achieved in a simple, economical, yet accurate manner.
Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung ist in an sich bekannter Weise die Steuerleitung mit Ausnahme der vom Geberkolben gesteuerten öffnung zum Vorratsflüssigkeitskreislauf vollständig geschlossen und sind in ebenfalls bekannter Weise die elastisch nachgiebigen Mittel lediglich durch die Flüssigkeitssäule und/oder die Steuerleitung gebildet.In the device formed according to the invention is in itself as is known, the control line with the exception of the opening controlled by the master piston completely closed to the storage liquid circuit and are also known Way the resilient means only through the liquid column and / or the control line formed.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist bei der Ventilbetätigung die Steuerleitung vollständig abgeschlossen, so daß sie praktisch keine Druckver-Itiste erleidet, so daß allein die Volumenänderung infolge der Flüssigkeitspressung und der Elastizität der Wände der Steuerleitung und die zur überwindung der am Ventil wirkenden Rückstellkraft notwendige Drucksteigerung über den einstellbaren Vordruck der hydraulischen Steuerflüssigkeit die Verzögerung der öffnung des Ventil& bestimmt. Diese Faktoren sind aber leicht beherrschbar. Zwar wird mit der Anordnung gemäß der Erfindung, bei der die Änderung der Ventilsteuerzeiten ohne zusätzliche elastische Glieder allein durch die Änderung des Vordruckes erreicht wird, ein kleinerer, aber ausreichender Regelbereich erhalten als bei den zuletzt genannten bekannten SteueTeinrichtungen, dafür ist aber die Steuerung des öffnungszeitpunkts der Ventile wesentlich genauer. Die Anordnung hat außerdem gegenüber der vorher beschriebenen den Vorzug, daß die Ab- hängigkeit der Ventilöffnungszeiten vom Vordruck praktisch bei allen Drehzahlen, also auch bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine gleich#leibt.In this design according to the invention, the control line is completely closed when the valve is actuated, so that it suffers practically no pressure loss, so that only the change in volume due to the liquid pressure and the elasticity of the walls of the control line and the pressure increase necessary to overcome the restoring force acting on the valve the adjustable pre-pressure of the hydraulic control fluid determines the delay in opening the valve &. However, these factors are easy to control. With the arrangement according to the invention, in which the change in valve control times is achieved without additional elastic members simply by changing the admission pressure, a smaller but sufficient control range is obtained than with the last-mentioned known control devices, but the control of the opening time is required the valves much more precisely. The arrangement has also with respect to the previously described preferred that the dependence of the valve opening times of the inlet pressure practically at all speeds, and therefore at low speeds of the internal combustion engine is equal # leibt.
Vorteilhafterweise wird ein einstellbarer konstanter Vordruck dadurch erhalten, daß in dem Vorratsflüssigkeitskreislauf ein Druckspeicher und ein in der Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter angeordnetes Druckregelventil angeordnet werden. Mit dieser Anordnung kann der öffnungszeitpunkt des Ventils leicht durch Änderung der Einstellung des Druckregelventils erhalten werden.Advantageously, this results in an adjustable, constant pre-pressure obtained that in the storage liquid circuit a pressure accumulator and one in the Return line to the reservoir arranged pressure control valve are arranged. With this arrangement, the opening timing of the valve can be easily changed by changing the setting of the pressure regulating valve can be obtained.
Die Erfindung wird iin. folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is iin. following on the basis of a schematic drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.
Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils umfaßt einen Geberkolben 1, der vermittels eines Nockens 2 in einem Geberzylinder 3 verschiebbar ist und bei seiner Verschiebung eine Flüssigkeitssäule verschiebt, die in der den Geberzylinder 3 mit einem Betätigungszylinder 4 verbindenden Steuerleitung 15 enthalten ist und aus öl oder einer anderen Hydraulikflüssigkeit bestehen kann. Der Zylinder 4 ist über dem zu steuernden Gaswechselventil angeordnet, und der im Zylinder bewegliche Betätigungskolben 5 wirkt unmittelbar auf den Ventilschaft. Eine Rückstellfeder 6 hält das Ventil in seiner geschlossenen Stellung. Beim Vorschieben der Flüssigkeitssäule in der Steuerleitung 15 wird auch der Betätigungskolben 5 verschoben, so daß dieser das Ventil entgegen der Wirkung der Feder 6 öffnet. Sobald die Rolle am Geberkolben 1 vom Nocken 2 abgelaufen ist (dargestellte Stellung), kehrt das Ventil unter der Wirkung der Feder 6 in seine Schließstellung zurück, wobei der Betätigungskolben 5, die Flüssigkeitssäule in der Steuerleitung 15 und der Kolben 1 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.The device shown in the drawing for actuating a gas exchange valve comprises a master piston 1 which is displaceable by means of a cam 2 in a master cylinder 3 and, when it is displaced, displaces a column of liquid which is contained in the control line 15 connecting the master cylinder 3 to an actuating cylinder 4 and can consist of oil or another hydraulic fluid. The cylinder 4 is arranged above the gas exchange valve to be controlled, and the actuating piston 5, which is movable in the cylinder, acts directly on the valve stem. A return spring 6 holds the valve in its closed position. When the liquid column is advanced in the control line 15 , the actuating piston 5 is also displaced so that it opens the valve against the action of the spring 6. As soon as the roller on the master piston 1 has expired from the cam 2 (position shown), the valve returns to its closed position under the action of the spring 6 , the actuating piston 5, the liquid column in the control line 15 and the piston 1 returning to their starting position .
Der Geberzylinder 3 ist über ein Rückschlagventil 7 mit einem Druckspeicher 8 verbunden, wobei die vom Rückschlagventil 7 in den Geberzylinder 3 mündende öffnung in der Ruhestellung des Geberkolbens 1 von diesem freigegeben ist, beim Anheben des Kolbens 1 jedoch sofort geschlossen wird. Der Druckspeieber 8 sorgt in der Ruhestellung des Geberkolbens 1 für eine vollständige Füllung der Steuerleitung 15 mit Geberzylinder 3 und Betätigungszylinder 4 mit Hydraulikflüssigkeit, um Leckverluste auszugleichen und die Flüssigkeitssäule in ihnen auf einem bestimmten Vordruck zu halten.The master cylinder 3 is connected via a check valve 7 with a pressure accumulator 8, wherein the opening out from the check valve 7 in the master cylinder 3 opening is released in the rest position of the master piston 1 of this, but is closed during lifting of the piston 1 immediately. In the rest position of the master piston 1, the pressure regulator 8 ensures that the control line 15 with master cylinder 3 and actuating cylinder 4 is completely filled with hydraulic fluid in order to compensate for leakage losses and to keep the liquid column in them at a certain pre-pressure.
Sobald der Kolben 1 angehoben wird, wird der den Druckspeicher 8 enthaltende Vorratskreislauf von der Steuerleitung 15 getrennt, und zwar einerseits durch das Rückschlagventil 7 und andererseits dadurch, daß der Geberkolben 1 die Verbindungsöffnung vom Geberzylinder zum Druckspeicher 8 sofort verschließt, Es ist zu beachten, daß sich der Betätigungskolben 5 im Zylinder 4 und somit das Gaswechselventil erst dann bewegen, wenn in der Flüssigkeitssäule in der Steuerleitung 15 ein solcher Druck erreicht ist, daß der Kolben 5 die Rückstellkraft der Feder 6 überwindet. Da dieser Druck wegen der - wenn auch nur geringen - Kompressibilität der Steuerflüssigkeit und Elastizität der Steuerleitung nicht sofort bei Beginn des Anhebens des Geberkolbens 1 erreicht wird, führt dieser Kolben zunächst einen bestimmten geringen Leerhub aus. Dieser Leerhub des Geberkolbens 1 entspricht der Volumendifferenz der Flüssigkeitssäule in der Steuerleitung beim übergang vom Ruhedruck oder Vordruck auf den Druck, bei welchem der Betätigungskolben 5 und damit das Gasw,echselventil entgegen der Rückstellkraft der Feder 6 bewegt wird. Diese Volumendifferenz ist der Druckdifferenz zwischen Vordruck und Betätigungsdruck proportional, so daß es möglich ist, den Leerhub des Geberkolbens 1 und somit die Verzögerung der Ventilöffnung einzustellen, indem der Vordruck in der Flüssigkeitssäule durch Einregelung des Druckes im Druckspeicher 8 geändert wird.As soon as the piston 1 is raised, the supply circuit containing the pressure accumulator 8 is separated from the control line 15 , on the one hand by the check valve 7 and on the other hand by the fact that the master piston 1 immediately closes the connection opening from the master cylinder to the pressure accumulator 8. that the actuating piston 5 in the cylinder 4 and thus the gas exchange valve only move when such a pressure is reached in the liquid column in the control line 15 that the piston 5 overcomes the restoring force of the spring 6. Since this pressure is not reached immediately at the beginning of the lifting of the master piston 1 because of the compressibility of the control fluid - albeit only slight - and the elasticity of the control line, this piston first executes a certain small idle stroke. This idle stroke of the master piston 1 corresponds to the volume difference of the liquid column in the control line during the transition from idle pressure or pre-pressure to the pressure at which the actuating piston 5, and thus the gas valve, is moved against the restoring force of the spring 6 . This volume difference is proportional to the pressure difference between the admission pressure and the actuation pressure, so that it is possible to adjust the idle stroke of the master piston 1 and thus the delay in valve opening by changing the admission pressure in the liquid column by regulating the pressure in the pressure accumulator 8.
Zum Einstellen und Aufrechterhalten eines gewünschten Vordruckes im Druckspeicher 8 wird mittels einer Förderpumpe 10 aus einem VorTatsbehälter 14 über eine Leitung 9 der Druckspeicher 8 mit Hydrauliköl gespeist und das im überschuß geförderte Hydrauliköl über eine Rücklaufleitung 12 zum Behälter 14 zurückgeführt, in die ein Druckregelventil 13 eingeschaltet ist, mit welchem der Druck im Speicher 8 beliebig eingestellt werden kann.For adjusting and maintaining a desired supply pressure in the accumulator 8 is fed by means of a feed pump 10 from a VorTatsbehälter 14 via a line 9, the pressure accumulator 8 with hydraulic oil and the pumped in excess hydraulic oil returned through a return line 12 to tank 14, into which a pressure control valve 13 switched is, with which the pressure in the memory 8 can be set as desired.
Wenn die Förderpumpe 10 unmittelbar vom Motor angetrieben wird, so daß ihre Fördermenge der Motordrehzahl proportional ist, kann an Stelle eines solchen einstellbaren Druckregelventils in der Rücklaufleitung 12 auch eine einfache Drossel mit konstantem Querschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Druck im Speicher 8 selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors verändert, so daß eine von der Motordrehzahl abhängige Öffnungsverzögerung des Gaswechselventils erhalten ist.If the feed pump 10 is driven directly by the engine so that its delivery rate is proportional to the engine speed, instead of such an adjustable pressure control valve in the return line 12, a simple throttle with a constant cross section can also be provided. In this case, the pressure in the accumulator 8 is automatically changed as a function of the speed of the engine, so that an opening delay of the gas exchange valve that is dependent on the engine speed is obtained.
Claims (3)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1264857B (en) |
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