DE3115424C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Einrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen, Hubkolbenkompressoren oder dergleichen, die einen Geber zylinder, in dessen Zylinderraum ein mit einem Nocken der Nockenwelle in Wirkverbindung stehender Geberkolben angeordnet ist, und einen Stellzylinder, in dessen Zylinderraum ein Gaswechselventil betätigender Kolben angeordnet ist, aufweist, wobei der Geber- und der Stellzylinder über ein dazwischen liegendes Übertragungsglied gekoppelt sind, in dessen oberen Punkt Mittel zur Entgasung der Arbeitsflüssigkeit angebracht sind.The invention relates to a hydraulic device for actuating a gas exchange valve for internal combustion engines, Reciprocating compressors or the like that have an encoder cylinder, in the cylinder chamber one with a cam of Camshaft arranged in operative connection with the master piston is, and an actuating cylinder in the cylinder space Piston actuating gas exchange valve is arranged, the master cylinder and the actuating cylinder having an intermediate one lying transmission link are coupled, in the upper Point means for degassing the working fluid attached are.
Bei Brennkraftmaschinen, Motorkompressoren oder dergleichen ist es bekannt, die Bewegung des Hubgliedes am Nockenantrieb unter Zwischenschaltung eines Übertragungsgliedes, beispiels weise auch unter Verwendung eines Kipphebels, auf das Ventil zu übertragen. Dabei kann die Bewegung des Hubgliedes am Nockenantrieb dem Kipphebel mechanisch oder aber auch über hydraulisch arbeitende Zwischenglieder aufgedrückt werden.In internal combustion engines, motor compressors or the like it is known the movement of the lifting member on the cam drive with the interposition of a transmission element, for example also using a rocker arm on the valve transferred to. The movement of the lifting member on Cam drive mechanically or via the rocker arm hydraulically operating links are pressed on.
Aus DE-OS 28 40 455 ist es bekannt, zur Erzielung gleich mäßiger Hubbewegungen des Ventils eine als Hydraulikgestänge wirkende Baueinheit aus einem Geberkolben einem Betätigungskolben und einer die Zylinder dieser Kolben verbindenden Steuerleitung an seinem höchsten Punkt ständig zu entlüften. Der Öffnungshub des Motorventils kann bei dem dort beschriebenen "Hydraulikgestänge" dadurch eingestellt werden, daß mit Hilfe einer im Zuge der hydraulischen Übertragung angeordneten Drossel der auf das Ventil zu übertragende Druck und damit die Ventilauslenkung mehr oder weniger begrenzt wird.From DE-OS 28 40 455 it is known to achieve the same moderate stroke movements of the valve as a hydraulic linkage Acting unit from a master piston an actuating piston and one of the cylinders of these pistons connecting control line at its highest point vent. The opening stroke of the engine valve can be there described "hydraulic linkage" can be adjusted that with the help of a hydraulic transmission arranged throttle the pressure to be transmitted to the valve and thus the valve deflection is more or less limited becomes.
Durch eine Verkleinerung des Ventilhubes kann das Start- und Teillastverhalten des Motors günstig beeinflußt werden. Die bei der Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik hierzu notwendige Einstellung der Drossel ermöglicht naturgemäß nur eine mehr oder weniger träge Anpassung des Ventilhubes an die jeweiligen Gegebenheiten. Eine präzise Beeinflussung der Ventilbewegung über die Einstellung der Drossel ist ohnehin nicht möglich.By reducing the valve stroke, the start and Part load behavior of the engine can be influenced favorably. The in the embodiment according to the prior art necessary adjustment of the throttle naturally only allows a more or less sluggish adjustment of the valve lift to the respective circumstances. A precise influence on the Valve movement via the throttle setting is anyway not possible.
Aus US-PS 42 24 906 ist es ferner bekannt, eine von der Bewegung einer Nockenwelle über einen Kipphebel abgeleitete Ventilbewegung zusätzlich dadurch zu beeinflussen, daß der Drehpunkt des Kipphebels mittels eines Hydraulikkolbens höhenverstellbar ist. Mit einer solchen Einrichtung ist es nicht möglich, den Ventilhub in weiten Grenzen zu beein flussen, da dieser aufgrund der mechanischen Betätigung des Ventilhubes durch die Geometrie des Nockens zwangsläufig vorgegeben ist.From US-PS 42 24 906 it is also known one of the Movement of a camshaft derived via a rocker arm To additionally influence valve movement in that the Pivot point of the rocker arm by means of a hydraulic piston is adjustable in height. With such a facility it is not possible to influence the valve stroke within wide limits flow because of the mechanical actuation of the Valve stroke inevitably due to the geometry of the cam is specified.
Ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Ventilhub rhythmisch und taktrichtig und mit großer Präzision einstellbar zu machen, wobei ein taktrichtiger Ventilhub auch zusätzlich zum normalen Ventilhub möglich sein soll. Starting from a facility according to the generic term is the object of the invention, the valve lift rhythmically and in time, and adjustable with great precision to make, with a clockwise valve stroke also additionally at normal valve lift should be possible.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung nach den kenn zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird dabei das Übertragungsmaß der Auslenkung des Hubgliedes auf den Nockenantrieb auf das Ventil selbst steuerbar beeinflußt.This task is carried out with a facility according to the Drawing features of claim 1 solved. In the Device according to the invention is the measure of transmission the deflection of the lifting member on the cam drive on the Valve itself controllably influenced.
Diese Veränderung des Übertragungsmaßes kann gemäß vorteil hafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens grundsätzlich auf zweierlei Weise erfolgen, nämlich einmal bei Vorhandensein eines mechanischen Übertragungsgliedes, wie beispielsweise eines Kipphebels, mechanisch durch Beeinflussung des Anlenk punktes und/oder Hebelarmes oder unmittelbar durch Beein flussung des Hydraulikgestänges.This change in the transmission dimension can be advantageous fundamentally further development of the inventive concept take place in two ways, namely once when available a mechanical transmission member, such as a rocker arm, mechanically by influencing the linkage point and / or lever arm or directly by leg flow of the hydraulic linkage.
In beiden Fällen wird die Beeinflussung abhängig von einem Nockenantrieb erfolgen, der phasenstarr mit dem Nockenantrieb für den üblichen Ventilhub gekuppelt ist, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Nockenantrieb für die Beein flussung des Übertragungsmaßes mit auf der Nockenwelle ange ordnet ist.In both cases, the influencing becomes dependent on one Cam drive take place, the phase locked with the cam drive is coupled for the usual valve stroke, whereby according to one advantageous embodiment of the cam drive for the legs flow of the transmission dimension with on the camshaft is arranged.
Einzelheiten einer Einrichtung nach der Erfindung werden im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.Details of a device according to the invention are in following using two exemplary embodiments in conjunction explained with the accompanying drawings.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Kombination eines Hydraulikgestänges mit einem Kipphebel zur Steuerung des Ventilhubes, Fig. 1 is a combination of a hydraulic linkage to a rocker arm for controlling the valve stroke,
Fig. 1a eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem einfach wirkenden Kolben und Fig. 1a shows a modification of the embodiment of FIG. 1 with a single-acting piston and
Fig. 2 eine Ausführung mit einem Hydraulikgestänge und hydraulischer Überlagerung der Steuerung. Fig. 2 shows an embodiment with a hydraulic linkage and hydraulic superimposition of the control.
Bei beiden Ausführungsformen ist einheitlich mit 1 der Nocken bezeichnet, von welchem abhängig über einen Geberkolben 2, einen Zylinder 3, die Leitung 4 mit permanenter Entlüftung 5, Betätigungskolben 6 und Ventilzylinder 7 das Ventil 12 be tätigt wird. Das auf diese Weise realisierte Hydraulikgestänge wird über ein Rückschlagventil 8 aus einer Pumpe 9 mit Druck halteventil 10 und Speicher 11 jeweils mit Öl nachgefüllt.In both embodiments, 1 is the cam, depending on which, depending on a master piston 2 , a cylinder 3 , the line 4 with permanent ventilation 5 , actuating piston 6 and valve cylinder 7, the valve 12 is actuated. The hydraulic linkage realized in this way is refilled with oil via a check valve 8 from a pump 9 with pressure holding valve 10 and accumulator 11 .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wirkt der Betätigungs kolben 6 nicht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 direkt auf das Ventil 12, sondern er betätigt einen Kipphebel 13, welcher im Anlenkpunkt 14 gelagert ist.In the embodiment according to FIG. 1, the actuating piston 6 does not act directly on the valve 12 as in the embodiment according to FIG. 2, but rather actuates a rocker arm 13 which is mounted in the pivot point 14 .
Zur Beeinflussung des Hubes des Ventils 12 kann der Anlenk punkt 14 taktrichtig verstellt werden, wodurch sich die Bewegung des Anlenkpunktes 14 zusammen mit der Bewegung des Betätigungskolbens 6 im Sinne einer Veränderung der Auslenkung des Ventiles 12 auswirkt.In order to influence the stroke of the valve 12 , the articulation point 14 can be adjusted in time, whereby the movement of the articulation point 14 together with the movement of the actuating piston 6 has the effect of changing the deflection of the valve 12 .
Zu diesem Zweck ist der Anlenkpunkt 14 an einem Bock 15 montiert, welcher durch einen Kolben 16 mit Zylinder 17 von einem Anschlag 18 abgehoben und gegen die Kraft einer Feder 19 bewegt werden kann.For this purpose, the articulation point 14 is mounted on a bracket 15 which can be lifted from a stop 18 by a piston 16 with cylinder 17 and moved against the force of a spring 19 .
Der Kolben 16 wird durch den Druck des Öles im Zylinder 17 betätigt, der seinerseits über eine Leitung 20 und ein Nach füllventil 21 entgegen Ölverlusten aufrechterhalten wird, wobei das Nachfüllventil 21 am bereits vorhandenen Speicher 11 anschließen kann. Dieses hydraulische System hat ebenfalls eine permanente Entlüftung 22.The piston 16 is actuated by the pressure of the oil in the cylinder 17, which is in turn connected via a line 20 and a filling valve 21 After maintained against oil leaks, the refill valve 21 can connect the existing memory. 11 This hydraulic system also has a permanent vent 22 .
Das derart aufgebaute zusätzliche Hydraulikgestänge ermög licht, wie erwähnt, der Ventilbewegung eine zusätzliche Bewegung zu überlagern. Dies kann sowohl vorteilhaft sein während des Kompressionshubes zum Zweck der Auspuffbremsung, zur Änderung der Steuerzeiten und Verringerung des Ventilhubes beim Kaltstart, wobei zu berücksichtigen ist, daß durch eine dem Hub des Betätigungskolbens 6 gegenläufige Bewegung des Kolbens 16 mit entsprechender Anordnung des Anschlages 18 der durch den Betätigungskolben 6 erzeugte Öffnungshub des Ventiles 12 ganz oder teilweise kompensiert werden und damit auch kleinere Ventilhübe bewirkt werden können als der Betätigungskolben 6 für sich allein erzeugt.The additional hydraulic linkage constructed in this way enables light, as mentioned, to superimpose an additional movement on the valve movement. This can be advantageous both during the compression stroke for the purpose of exhaust braking, to change the valve timing and to reduce the valve stroke during a cold start, whereby it must be taken into account that through a stroke of the actuating piston 6 opposite movement of the piston 16 with a corresponding arrangement of the stop 18 by the opening stroke of the valve 12 generated in the actuating piston 6 can be compensated for in whole or in part, and thus smaller valve lifts can also be effected than the actuating piston 6 generates on its own.
Die zusätzliche taktrichtige Steuerung kann aber auch mit Vorteil eingesetzt werden, um Ein- und/oder Auslaßventile zu bestimmten, vorzugsweise im Versuch zu ermittelnden Zeiten kurz zu öffnen, um beispielsweise ein Rücksaugen von Abgas zu erzielen, was für die Verbesserung der Abgasqualität und zur Erzielung besserer Kaltstarteigenschaften vorteilhaft ist.The additional clockwise control can also be used Advantage can be used to intake and / or exhaust valves certain times, preferably to be determined in the experiment to open briefly, for example, to suck back exhaust gas achieve what for the improvement of exhaust gas quality and Achieving better cold start properties is advantageous.
In jedem Fall muß der Kolben 16 taktrichtig und periodisch in sehr exakt dosierter und zeitlich genau festliegender Weise bewegt werden und diese zusätzliche Bewegung muß nach Belieben zu- und abschaltbar sein.In any case, the piston 16 must be moved in time and periodically in a very precisely metered and precisely timed manner and this additional movement must be able to be switched on and off as desired.
Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung erfolgt dies über einen zusätzlichen ersten Geberzylinder 26, in welchem ein erster Kolben 24 abhängig von einem ersten Nocken 23 betätigt wird. Dabei erfolgt die An- und Abschaltbarkeit des ersten Geber zylinders 26 gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung dadurch, daß der erste Kolben 24 mittels einer durchgehenden Kolben stange 25 doppelt wirkend ausgeführt wird. Weiter ist ein Absperrventil 27 vorgesehen, das die beiden Zylinderräume miteinander verbindet, wobei es zur Steuerung genügt, das Absperrventil 27 zu öffnen bzw. zu schließen, um unter geringsten Stoßerscheinungen den ersten Geberzylinder 26 wirksam oder unwirksam zu machen. According to the proposal according to the invention, this takes place via an additional first master cylinder 26 , in which a first piston 24 is actuated as a function of a first cam 23 . The first master cylinder 26 can be switched on and off in accordance with the proposal according to the invention in that the first piston 24 rod 25 is double-acting by means of a continuous piston. Furthermore, a shut-off valve 27 is provided which connects the two cylinder spaces to one another, it being sufficient for the control to open or close the shut-off valve 27 in order to make the first master cylinder 26 effective or ineffective with the slightest impact.
Der erste Nocken 23 zur zusätzlichen überlagerten Betätigung des Ventils 12 in der beschriebenen Weise ist, wie schematisch dargestellt, auf der Welle des Nockens 1 mit angeordnet, so daß der Geberkolben 2 und der erste Kolben 24 absolut takt richtig zueinander betätigt werden. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß dies gleichzeitig oder aber auch phasenver schoben zueinander erfolgen kann. Weiter ist für den Fachmann ersichtlich, daß der erste Nocken 23 natürlich auch auf einer vom Nocken 1 getrennten Welle angeordnet sein kann, wobei lediglich dafür zu sorgen ist, daß beide Nocken mit gleicher Umlaufgeschwindigkeit betätigt werden. Dabei kann die gegen seitige Phasenlage starr oder aber auch einstellbar gemacht werden.The first cam 23 for the additional superimposed actuation of the valve 12 in the manner described is, as shown schematically, also arranged on the shaft of the cam 1 , so that the master piston 2 and the first piston 24 are actuated in an absolutely clocked manner with respect to one another. It is easy to see that this can be done simultaneously or phasenver pushed to each other. It is also apparent to the person skilled in the art that the first cam 23 can of course also be arranged on a shaft separate from the cam 1 , it only being necessary to ensure that both cams are actuated at the same rotational speed. The mutual phase position can be made rigid or adjustable.
Die Fig. 1a zeigt in einem Ausschnitt eine Abwandlungsform zur steuerbaren Beeinflussung des Anlenkungspunktes 14 über ein Hydraulikgestänge, wobei in diesem Fall ein einfach wirkender erster Kolben 28 anstelle des doppeltwirkenden ersten Kolben 24 vorgesehen ist. Dieser Kolben 28, der als Hubglied mit dem ersten Nocken 23 zusammenarbeitet, ist in einem ersten Geberzylinder 29 geführt. Durch das beispiels weise elektrisch betätigbare Absperrventil 30 wird die Wirkung des Zylinders 29 gegebenenfalls unwirksam gemacht. In diesem Fall pumpt der erste Kolben 28 laufend Öl aus der Nachfüllei tung 20 über das Druckhalteventil 31 ab, welches auf den höchsten Arbeitsdruck eingestellt sein muß. FIG. 1 a shows a detail of a modification for controllably influencing the articulation point 14 via a hydraulic linkage, in which case a single-acting first piston 28 is provided instead of the double-acting first piston 24 . This piston 28 , which works as a lifting member with the first cam 23 , is guided in a first master cylinder 29 . By the example, electrically actuated shut-off valve 30 , the action of the cylinder 29 may be rendered ineffective. In this case, the first piston 28 pumps oil continuously from the refill device 20 via the pressure control valve 31 , which must be set to the highest working pressure.
Auch bei dieser Ausführungsform kann also wahlweise, nämlich durch Öffnen des Absperrventils 30 der durch den Betätigungs kolben 6 hervorgerufenen Bewegung des Ventiles 12 eine Bewe gung durch Veränderung des Anlenkpunktes 14 im Sinne einer Verringerung des Ventilhubes überlagert werden.In this embodiment too, a movement can be superimposed by changing the articulation point 14 in the sense of reducing the valve lift, namely by opening the shut-off valve 30 of the movement of the valve 12 caused by the actuating piston 6 .
In der Fig. 2 ist anschaulich in einer ebenfalls schema tischen Darstellung eine Ausführungsmöglichkeit der Einrich tung nach der Erfindung gezeigt, bei welcher das Hydraulikgestänge unmittelbar auf das Ventil 12, also ohne Zwischenschaltung eines Kipphebels arbeitet. Dabei sind in der Ausführungsform nach Fig. 2 die den Funktionsteilen des Hydraulikgestänges in Fig. 1 entsprechenden Teile des Hydrau likgestänges mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1.In Fig. 2, a possible embodiment of Einrich device according to the invention is shown in a likewise schematic representation, in which the hydraulic linkage works directly on the valve 12 , that is, without the intermediary of a rocker arm. In the embodiment according to FIG. 2, the parts of the hydraulic linkage corresponding to the functional parts of the hydraulic linkage in FIG. 1 are designated with the same reference numerals as in FIG. 1.
Die Überlagerung zum Auslösen zusätzlicher Ventilerhebungs funktionen erfolgen aber bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform durch rein hydraulische Addition. Hierzu sind zweite und dritte Nocken 32 und 33 vorgesehen, die auch in dieser Ausführungsform auf der gleichen Achse sitzen, wie der Nocken 1.The overlapping for triggering additional valve lift functions, however, take place in the embodiment shown in FIG. 2 by purely hydraulic addition. For this purpose, second and third cams 32 and 33 are provided, which also sit on the same axis as cam 1 in this embodiment.
Es sei aber darauf hingewiesen, daß für weitere Funktionen auch noch weitere Nocken vorgesehen werden können und daß auch in dieser Ausführungsform die Nocken 32, 33 auf einer getrenn ten phasenstarr mit der Nockenwelle umlaufenden Welle ange ordnet sein können.However, it should be noted that further cams can also be provided for further functions and that also in this embodiment the cams 32 , 33 can be arranged on a separate phase-locked shaft with the camshaft rotating shaft.
Zu den zweiten und dritten Nocken 32 und 33 gehören zweite und dritte Geberzylinder 34 und 35 mit zweiten und dritten Kolben 36 und 37, die ebenso doppeltwirkend ausgeführt sind, wie der erste Kolben 24 in Fig. 1. Jedem doppeltwirkenden Zylinder ist ein Absperrventil 38 bzw. 39 zugeordnet. Sofern die Absperrventile 38 bzw. 39 geschlossen sind, wird in das Hydraulikgestänge über die Speiseleitungen 40 und 41 zusätz liches Antriebsmedium, z. B. Öl, gedrückt und hierdurch eine zusätzliche Auslenkung des Betätigungskolbens 6 und damit des Ventils 12 erreicht. Dabei sind die Speiseleitungen 40 und 41 vorzugsweise im Sinne der Druckübertragung steigend ang eordnet, um auch für diesen Bereich die permanente Entlüftung 5 wirksam werden zu lassen. The second and third cams 32 and 33 include second and third master cylinders 34 and 35 with second and third pistons 36 and 37 , which are designed to be double-acting, like the first piston 24 in FIG. 1. Each double-acting cylinder has a shut-off valve 38 and 39 assigned. If the shut-off valves 38 and 39 are closed, in the hydraulic linkage via the feed lines 40 and 41 additional Lich drive medium, for. As oil, pressed and thereby an additional deflection of the actuating piston 6 and thus the valve 12 is reached. In this case, the feed lines 40 and 41 are arranged in an increasing manner, preferably in the sense of pressure transmission, so that the permanent ventilation 5 can also be effective for this area.
Eine derart aufgebaute Ausführungsform besitzt gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. Fig. 1a den Vorteil, daß mechanische Teile, wie insbesondere ein Kipphebel eingespart werden können und daß über die Anordnung mehrerer paralleler Kolben zu dem zweiten Kolben 36 und dem dritten Kolben 37, die zu unterschiedlichen Zeiten gesteuert und wirksam gemacht werden können, entsprechend viele beliebige Zusatzfunktionen eingeführt werden können.An embodiment constructed in this way has the advantage over the embodiment according to FIG. 1 or FIG. 1a that mechanical parts, such as, in particular, a rocker arm can be saved, and that by arranging a plurality of pistons parallel to the second piston 36 and the third piston 37 , which can be controlled and made effective at different times, accordingly any number of additional functions can be introduced.
Außerdem ist das Feder-Masse-System, in dem die Ölleitungen bekanntlich als Federn eingesetzt werden müssen, in Fig. 2 erheblich weniger eigenschwingungsanfällig als eine Ausführungs form nach Fig. 1, in der sich die Massen 6, 13, 15, 16 frei aufgehängt zwischen Federn befinden.In addition, the spring-mass system, in which the oil lines are known to be used as springs, is considerably less susceptible to natural vibration in Fig. 2 than an embodiment according to Fig. 1, in which the masses 6 , 13 , 15 , 16 are freely suspended between springs.
Umgekehrt ist bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 nicht zu vermeiden, daß Lecköl aus dem Zylinder 7 unmittelbar auf das Ventil 12 und den Motorblock austritt und dort verkokt oder im Brennraum verbrennt.Conversely, in one embodiment according to FIG. 2, it is unavoidable that leak oil leaks from the cylinder 7 directly onto the valve 12 and the engine block and cokes there or burns in the combustion chamber.
Bei Anordnung eines Kipphebels 13 hingegen kann das gesamte Lecköl vom Motorblock weggehalten werden.With the arrangement of a rocker arm 13, however, the entire leak oil can be kept away from the engine block.
Bei Einsatz eines Kipphebels kann selbstverständlich die Übertragung der Bewegung des vom Nocken gesteuerten Hubgliedes auf den Kipphebel in anderer Weise als in Fig. 1 dargestellt erfolgen, insbesondere, wenn, wie an sich bekannt, ein zwei armiger Hebel verwendet wird, wobei auch in diesem Fall der Anlenkungspunkt des Hebels selbst zur Beeinflussung des Ventilspieles in der einen oder anderen Richtung gesteuert werden kann. Derartige Abwandlungen liegen im Bereich fach männischem Könnens.When using a rocker arm, the transmission of the movement of the cam-controlled lifting member to the rocker arm can of course be carried out in a different way than shown in Fig. 1, especially if, as is known per se, a two-armed lever is used, and in this case too the articulation point of the lever itself can be controlled in one direction or the other in order to influence the valve clearance. Such modifications are in the area of male skill.
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