DE2008668C3

DE2008668C3 - Vorrichtung zum Steuern eines Einlaß- oder Auslaßventils einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2008668C3
Application number: DE2008668A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Links
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-02-25
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1980-08-21
Also published as: SE399739B; DE2008668A1; DE2008668B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Ein- und Auslaßventils einer Brennkraftmaschine mit einem auf den Ventilschaft wirkenden, in einem Zylinder verschiebbar geführten Arbeitskolben, der an einer Stirnfläche gegen die Wirkung einer Schließfeder in ölfnungsrichtung des Ventils von einer Flüssigkeit beaufschlagbar ist, die im wesentlichen kontinuierlich zugeführt sowie in den und aus dem Zylinder über einen Vor- und Rücklauf mittels eines Magnetventils intermittierend ein- und abgeleitet wird, das in Ruhestellung den Zulauf sperrt und den Rücklauf mit dein Zylinder verbindet und in Arbeitsstellung den Rücklauf ;perrt und den Zulauf mit dem Zylinder verbindet.

Durch die deutsehe Patentschrift 4 21 390 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Dort wird zur Betätigung eines Ventils einer Kolbendampfmaschine eine Druckflüssigkeit verwendet, deren Zufluß zum Ventilbetätigungskolbcn durch ein Magnetventil gesteuert wird. Dabei wird mit dem Magnetventil zunächst eine Entlastungsöffnung geschlossen, so daß sich ein Hydraulikdruck aufbaut, durch den wiederum ein Schieber betätigbar ist, der in der einen Stellung den Arbeitsraum des Ventilbetätigungskolbens entlastet und in der anderen Stellung eine Verbindung zwischen Arbeitsraum und Druckmittelquelle herstellt.

Diese für langsam laufende Dampfmaschinen vorgesehene Einrichtung arbeitet sehr träge, da nicht nur die Schaltzeit des Magnetventils abzuwarten ist, bis der eigentliche Öffnungsvorgang des Ventils einsetzt, sondern auch der Zeitverzug bis zum Aufbau des Schaltdrucks und weiterhin zum Aufbau des Arbeitsdrucks im Arbeitsraum des Ventilbetätigungskolbens hinzunehmen ist. Die dort gezeigte Einrichtung ist deshalb für schnell laufende Brennkraftmaschinen nicht

t5 geeignet, wo ein hoher MeriiV"durchs;uz in einer sehr geringen /.ur Verfügung iitrcnden Zeit für die Betätigung der G jswechseh entile erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Steuerung für Ein- und Auslaßventile zu entwickeln, die einen hohen Durchsatz an Flüssigkeit pro Zeiteinheit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. daß der Zylinder einen vom Arbeiiskolber 'ibersleuerten und das Magnetventil umgehenden Kanal aufweist.

-^K> der in der Ausgangslage des Arheitskolbens gesperrt und nach Zurücklegen eines bestimmten Hubes des Arbeitskolbens geöffnet ist und über einen .Steuerschieber mit dem Vor- und Rücklauf verbunden ist und daß der SlcuerM-hieber gegen die Wirkung einer Feder

i" durch den Druck der im Rücklauf zurückgeführten und mittels einer Drosselstelle aulgesiaiiten Flüssigkeit betätigbar is; und den Kanal in Ruhestellung mit dem Zulauf und nach dc"¹ I leraiislieucgen aus der Ruhestellung mit dem Rücklauf verbir.dei.

^J5 Sobald also der Arheiiskolben einen bestimmten I lub zurückgelegt hat. strömt nahe/u iingedr(is\eli die Flüssigkeit über den als Hilfsventil wirkenden Steuerschieber zum Arbeitsraum ties Arbcilskolbens. Sobald dann das Magnetventil wieder auf die Ruhestellung

■tu umschaltet und das Hilfsventil ebenfalls aufgrund ties Steuerdrucks umgeschaltet hat. kann die vor dem Arbeitskolben befindliche Flüssigkeitsmenge ungetlrosselt abfließen. Die Einrichtung hat insbesondere den Vorteil, daß das Magnetvenlil-Schließglied nur geringe Hübe auszuführen braucht, da die Ilaupimenge der betätigenden Flüssigkeil über das I lilfsvcni.il fließen kann. Dies wirkt sich sehr günstig auf die Auslegung der zur Betätigung notwendigen elektrischen Energie aus. Auch die Schallgeschwindigkeit des Magnetventils kann beträchtlich erhöht werden.

Damit der Arbeitskolben in seiner Ausgangslage nicht radial einseitig durch die unter Druck /ugeführte Flüssigkeit beaufschlagt wird und möglicherweise klemmt, hat der Arbeitskolben eine Ringnut, die in der Ausgangslage düs Arbeitskolbens mit dem das Magnetventil umgehenden Kanal in ^verbindung steht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchcn zu entnehmen und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

bo Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung im Längsschnitt, teilweise vercinfachl dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel in Ruhestellung, bei dem das Schließen des Motorventils durch eine Feder bi -Airkt wird und

ι ι g. 2 einen entsprechenden Teilsclmiti durch das gleiche Ausführungsbeispiel in Arbeitsstellung.

In einem nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 1

einer Brennkraftmaschine arbeitet ein Ein- oder Auslaßventil 2. das mit seinem Ventilschaft 3 in einer Buchse 4 axial verschiebbar geführt ist. Am einen Ende des Ventilschaftes ist ein Federteller 5 angeordnet. Zwischen Federteller 5 und Kopf 1 ist eine Schließfeder 6 eingespannt. Am Kopf 1 ist ein Gehäuse 7 befestigt, das ein Magnetventil 8 und einen hydraulisch betätigten Arbeitskolben 9 aufnimmt. Der Arbeitskolben 9 Kt außerdem in einer an das Gehäuse 7 geschraubten Buchse 10 muglichst dicht geführt. Die eine Stirnseite des Arbeitskolbens 9 ist während der Venti'bewegiing mit dem Ventilschaft 3 in kraftschlüssiger Verbindung. Das andere Ende des Arbeitskolbens 9 taucht in einem zylindrischen Kaum oder Zylinder Il ein. der /um Magnetventil 8 hin offen ist.

Über eine Saugleitung 12 wird aus einem Flüssigkeitsbehälter 13 mittels einer Förderpumpe 14 Flüssigkeit, die Kraftstoff sein kann, angesaugt und dem Magnetventil 8 durch eine Druckleitung 15 unter Druck. /. B. 100 aiii, zugeführt. Von der Leitung 15 zweigt eine Leitung 16 ab, in die ein Drucksteuerventil 17 (Druckbegrenzungsventil) geschaltet ist und die zurück /um Behälter 13 führt.

Außerdem zweigen von der Leitung 15 Leitungen 18 ab, die zu den nicht dargestellten Ventilsteuereinheilcn der Brennkraftmaschine führen und durch die Druck förderpumpe 14 versorgt werden.

Die Flüssigkeit gelangt aus tier Leitung 15 im einen im (ieliiiiise 7 verlaufenden Zukiufkanal 19. dessen eine Abzweigung 20 in einem Steuerratim 21 ties Magne'-ventiKS mündel. Die Mündung der Abzweigung 20 w ird durch eine Kugel 22 gesteuert, die im Sleuerraiim 21 beweglich angeordnet ist. Vom Stciicrraum 21 führ! eine Bohrung 25 /um Raum I I vor dem Arbeitskolben 9. Weiterhin zweigt vein Steiierraiini 21 eine Bohrung 24 ab. von tier eine Abzweigung 25 eines Rücklaiifkanals 26 und daran anschließend eine Rückkiiilleiiung 26' /ur Sauglciuing 12 fuhrt. Die Öffnung ties Stcuerraums 21 zur Bohrung 24 ist ebenfalls als Ventilsitz für die Kugel 22 ausgebildet. Die Kugel 22 wird durch eine Feder 27 in einer Lage gehaUen. in tier sie die Abzweigung 20 schließt, wobei zwischen Feder 27 und Kugel 22 ein Anker 28 (mit Dorn 28') eines Elektromagneten angeordnet ist, der fest mit der Kugel 22 verbunden ist.

Steuerraum 21, Bohrung 24 und Anker 28 sind in einem Ventileinsatz 29 gelagert, der im Gehäuse 7 «ngcordnet ist und durch das Gehäuse 30 des Elektromagneten in seiner Einbaulage gehalten wird. Der die Keder 27 aufnehmende Raum im Elektromagneten sowie die Abzweigung 20 am Eingang des Magnetventils sind durch einen Kanal 31 miteinander verbunden, so daß in beiden Räumen der gleiche Druck herrscht. Weilerhin ist der Durchmesser des Ankers 28 im Bereich seiner Führung in der Bohrung 24 gleich dem Durchmesser der beiden Ventilsitze der Kugel 22. Solange also die Kugel 22 die in der Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt, ist die an ihr in Öffnungsrichlung aufgrund des in der Abzweigung 20 herrschenden Drucks wirkende Kraft gleich der in Schlicßrichtung der Kugel über den Anker wirkte;..-.; Kraft. Zusätzlich wirkt noch die Feder 27 in Schließrichtung, so daß die Kugel 22 auf ihrem Sitz verharrt. Sobald die Spule 33 des Elektromagneten erregt wird. /.. B. durch ein elektronisches Steuergerät, wird die Kraft der Feder 27 überwunden und der Anker 28 verschoben. Durch die über die Abzweigung 20 nachströmende Flüssigkeit wird die Kugel auf den gegenüberliegenden Sitz gepreßt, wobei die Kugel die Bohrung 24 verschließt, so daß die unter Druck zugeführte Flüssigkeit über die Bohrung 23 in den zylindrischen Raum 11 gelangen kann. Hierdurch wirü der Arbeitskolben 9 verschoben, was ein Öffnen des Motorventils 2 zur Folge hat. Sobald die Spule 33 abgeschaltet wird, wird durch die Feder 27 Anker 28 und Kugel 22 zurückgeschoben, bis wiederum die Abzweigung 20 gesperrt ist. Durch das Öffnen der Bohrung 24 kann die Flüssigkeit aus dem zylindrischen Raum 11 über die Bohrung 24 die Abzweigung 25 und in von dort über den Rücklaufkanal 26 und die Rücklaufleitung 26' zur Saugseite der Pumpe 14 gelangen, was ein Schließen des Motorveniils 2 zur Folge hat. In der Saugleitimg 12 ist in Siromrichtung vor der Einmündung der Rücklaufleitung 26' ein Rückis schla//ventil 36 angeordnet, so daß sich durch den rückströmenden Kraltstoff ein Druck aiii der Pumpen saugseite aufbaut und dadurch ein besserer ,v'irkungsi;nd Leistungsgrad der Pumpe bew irkt wird.

Bei dem <\usführungsbeispiel kann die Verstellbewe-

-Ό gung des Arbeilskolhens 9 gegen Ende ties |cw eiligen Hubes hydraulisch gebremst werden. Hierfür ist am Mantel des Arbeitskolbens 9 ein Bund 34 ang .-ordne!.

tier zur Dämpfung tier Ste;:hewegung icweils in Ausnehmungen 35, 35 taucht, the nahe/u den gleichen

Ji Durchmesser haben wie der Bund. Sobald tier Bund 34 in eine tier Ausnehmungen 35, 35 taucht. \erdrani.'l er die in der Ausnehmung befindliche Flüssigkeit durch den /wischen ihm tititl tier Wandung tier Ausnehmung gebildeten radialen Dr.isselspalt. was eine Dampfung

>o zur Folge hat.

Damit das Magnetventil bei hohen Motordrci/ahleM die erforderliche Schalthäufigkeii aufbringen kann, ist der Hub seines Ankers 2K sowie entsprechend tier von der Kugel 22 zurückzulegende Weg sehr klein gewählt. )·'■ Einsprechend dem kleinen Hub sind auch die am Magnetventil jeweils freigelegten Durchgangsc|iiersehnitie klein, so daß bei größeren Moloron ei'ie /η starke Drosselung entstehen vv ürtle. Aus diesem Grunde wird tlas Magnetventil von einem direkt /um zvjintlri 4() sehen Raum Il führenden Kanal 40 umgangen, der über einen Steuerschieber 37 mil dem Rücklauf- und /.ulaufkanal 26, 29 verbunden ist. Der Schieber 37 hai eine Ringnut 38. die in stetiger Verbindung mit dem /ulaufkanal 19 ist. und eine Ringnut 39. die in stetiger ■f> Verbindung mit dem Rücklaufkanal 26 ist. |e nach Stellung des Schiebers wird eine der Ringnuten 38 oder 39 mit dem Kanal 40 verbunden, der bei offenem Motorventil 2 in den Raum Il mündet. Diese Mündung ties Kanals 40 wird durch den Arbeitskolben 9 gesteuert. der erst nach Zurücklegen eines bestimmten Weges des Arbeitshubes den Kanal 40 aufstellen und der zu seiner radialen Druckentlastung im Bereich der Mündung eine Ringnut 41 hat.

Wenn das Magnetventil die Abzweigung 20 öffnet

M und der Arbeitskolben 9 infolge der zuströmenden Flüssigkeit einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, wird durch den Arbeitskolben der Kanal 40 aufgesteuert. Sobald der Kanal 40 aufgesteuert ist, kann die Flüssigkeit ungcdrossclt in den zylindrischen Raum 11

bo strömen und den Arbeitskolben 9 entsprechend schnell verschieben. Sobald das Magnetventil 8 umgeschaltet wird, strömt die Flüssigkeit, die einesteils durch den Arbeit..kolben 9 verdrängt und anderenteils durch die Pumpe 14 übe den Kanal 40 gefördert wird, über das

b^r> Magnetventil 8 in die Abzweigung 25 und von dort zur Saugseite der Pumpe 14. In der Abzweigung 25 ist eine Drosselstelle 43 vorgesehen, durch die die Flüssigkeit gestaut wrd. Der Steuerschieber 37 arbeitel in einer

Bohrung 44, die durch einen Kanal 45 mit der Abzweigung 25 verbunden ist. Der Kanal 45 mündet stromauf der Drosselstelle 43 in die Abzweigung 25. Sobald durch d Drosselstelle 43 die Flüssigkeit in der Abzweigung 25 gestaut wird, strömt Flüssigkeit unter Druck über diesen Kanal 45 in die Bohrung 44 und verschiebt den Steuerschieber 37 entgegen der Kraft einer Feder 46, bis er an einer Stufe 47 der Bohrung 44 zum Anschlag kommt (Fig. 2). Nach Zurücklegung dieses Weges ist der Zulaufkanal 19 vom Kanal 40 getrennt und der Rücklaufkanal 26 mit dem Kanal 40 verbunden. Die Flüssigkeit kann danach also ungedrosselt aus dem zylindrischen Raum ti über den Kanal 40. die Ringnut 39 und den Rücklaufkanal 26 bzw. die Rücklaufleitung 26' zur Saugseite der Pumpe 14 gelangen.

Kurz bevor das Motorventil 2 geschlossen hat, wird durch den Arbeitskolben 9 der Kanal 40 gesperrt. Während der gesamten Rücklaufzeit des Arbeitskolbens 9, die durch die Feder 6 des Motorvenlils bestimmt wird, herrscht in der Abzweigung 25 ein durch die Drossel 43 bewirkter Druck, der ausreicht, den Steuerschieber 37 in der Endstellung zu halten (F i g. 2). Sobald jedoch der Arbcitskolben 9 in seine Ausgangslage gelangt, fällt der Flüssigkeitsdruck in der Abzweigung 25 ab. so daß die Feder 46 den Steuerschieber 37 zurück in dessen Ausgangslage schieben kann, in der wie in Fig. I gezeigt, wieder der Zulaufkanal 19 mit dem Kanal 40 in Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern eines bin- oder Auslaßventils einer Brennkraftmaschine mit einem auf den Ventilschaft wirkenden, in einem Zylinder verschiebbar geführten Arbeitskolben, der an einer Stirnfläche gegen die Wirkung einer Schließfeder in Öffnungsrichtung des Ventils von einer Flüssigkeit beaufschlagbar ist, die im wesentlichen kontinuierlich zugeführt sowie in den und aus dem Zylinder über einen Vor- und Rücklauf mittels eines Magnetventils intermittierend ein- und abgeleitet wird, das in Ruhestellung den Zulauf sperrt und den Rücklauf mit dem Zylinder verbindet und in Arbeitsstellung den Rücklauf sperrt und den Zulauf mit dem Zylinder verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (II) einen vom Arbeitskolben (9) übersteuerten und das Magnetventil (8) umgehenden Kanal (40) aufweist, der in der Ausgangslage des Arbcilskolbens (9) gesperrt Lind nach Zurücklegen eines bestimmten Hubes des Arbeitskülbens (9) geöffnet ist und über einen Steuerschieber (37) mit dem Vor- und Rücklauf (19; 25, 26) verbunden ist, und daß der Steuerschieber (37) gegen die Wirkung einer Feder (46) durch den Druck der im Rücklauf (25) zurückgeführten und mittels einer Drosselstelle (43, 56) aufgespulten Flüssigkeil betätigbar ist und den Kanal (40) in Ruhestellung mit dem Zulauf (19) und nach dem Herausbewegen aus der Ruhestellung mit dem Rücklauf (26) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (9) eine Kingmil (41) aufweist, die in der Ausgangslage des Arbeilskolbens (9) mit dem das Magnetventil (8) umgehenden Kanal (40) in Verbindung stein.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule (43) im Rücklauf (26) durch eine Drossel oder ein Rückschlagventil gebildet ist.

4. Voi richtung nach einem der Ansprüche I bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkeit fördernde Pumpe (14) zwischen die Leitungen für Vor-und Rücklauf(19,26)geschaltet ist.