DE3604233A1 - Ventilsteuervorrichtung fuer eine hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents
Ventilsteuervorrichtung fuer eine hubkolben-brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuervorrichtung
für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei einer bekannten Ventilsteuervorrichtung dieser Art
(DE-OS 31 35 650) besteht die mechanisch-hydraulische
Bewegungsübertragungsbaugruppe aus einem an dem Antriebs
nocken anliegenden oberen Kolben und einem mit dem Ein
laßventil der Brennkammer verbundenen unteren Kolben,
der von einer Ventilschließfeder belastet ist. Beide
Kolben sind in einer Gehäusekammer axial verschieblich
geführt und begrenzen einen flüssigkeitsgefüllten Druck
raum. Zum Öffnen des Einlaßventils nimmt während des An
triebsnockenhubs das Schaltventil seine die Entlastungs
leitung sperrende Schaltstellung ein, so daß das im
Druckraum vorhandene Flüssigkeitsvolumen abgeschlos
sen ist. Die von dem Antriebsnocken verursachte Hub
bewegung des oberen Kolbens wird damit über das volu
menkonstante Flüssigkeitspolster auf den unteren Kolben
übertragen, dessen Hubbewegung zum Öffnen des Einlaß
ventils führt. Zum Schließen des Einlaßventils wird das
Schaltventil in seine Öffnungsstellung überführt und
damit die Entlastungsleitung freigegeben. Der untere
Kolben führt infolge der an ihm angreifenden Ventil
schließfeder eine zu dem oberen Kolben hin gerichtete
Aufwärtsbewegung aus, wobei die Flüssigkeit im Druck
raum über die geöffnete Entlastungsleitung in den Rück
lauf- oder Federspeicher ausgeschoben wird. Dabei wird
im Federspeicher der Verschiebekolben entgegen der Kraft
der Ausschiebefeder gespannt. Bewegt sich der obere
Kolben der Bewegungsübertragungsbaugruppe wieder in
seine obere Totpunktlage zurück, so strömt infolge des
entstehenden Saugdruckes im Druckraum und infolge des
gespannten Verschiebekolbens im Federspeicher die im
Federspeicher vorübergehend gespeicherte Flüssigkeit
wieder in den Druckraum zurück.
Während der Entlastung bzw. Absteuerung des Druckraums
besteht durch die infolge der hohen Strömungsgeschwindig
keit auftretenden Turbulenzen die Gefahr, daß in der
Flüssigkeit gebundene Luft frei wird und die Flüssig
keit verschäumt. Gelangt die verschäumte Flüssigkeit
aus dem Rücklauf- oder Federspeicher wieder in den Druck
raum, so verschlechtern sich die dynamischen Eigenschaften
der Bewegungsbaugruppe.
Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung für eine
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß evtl.
verschäumte Flüssigkeit in dem Feder- oder Rücklauf
speicher entlüftet wird, bevor sie beim Entlastungs
hub der Bewegungsbaugruppe wieder in den Druckraum
zurückgesaugt wird. Die beim Ventilschließvorgang aus
dem Druckraum ausgeschobene Flüssigkeit füllt zunächst
im Federspeicher den Zuströmraum, wobei die mitgeführte
Luft durch die Entlüftungsöffnung entweicht. Die beruhigte
Flüssigkeit strömt dann beim Entlastungshub der Bewegungs
baugruppe aus dem Abströmraum des Federspeichers über die
Fülleitung in den Druckraum zurück. Ein Abströmen von
Flüssigkeit aus dem Druckraum über die Fülleitung unmit
telbar in den Abströmraum des Federspeichers wird durch
das in der Fülleitung angeordnete Rückschlagventil unter
bunden.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maß
nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse
rungen der im Anspruch 1 angegebenen Ventilsteuervorrich
tung möglich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt
sich dabei aus Anspruch 2. Durch diese Maßnahme läßt
sich die erfindungsgemäße Aufteilung des Federspeichers
in Zu- und Abströmraum konstruktiv einfach realisieren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt
sich auch aus Anspruch 5. Durch diese Maßnahme läßt sich
die für die Dauer des Entlastungs- oder Saughubs der Be
wegungsbaugruppe wirksame Sperrvorrichtung auf einfache
Weise realisieren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich auch aus
Anspruch 6. Durch die Verwendung des Schaltventils zu
gleich als Sperrvorrichtung läßt sich das Rückschlag
ventil in der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ein
sparen. In diesem Fall muß sichergestellt werden, daß
das Schaltventil während des Entlastungs- bzw. Saughubs
der Bewegungsübertragungsbaugruppe, bei welcher die
Füllung des Druckraums mit dem im Federspeicher zwischen
gespeicherten Flüssigkeitsvolumen erfolgt, in seiner
Sperrstellung befindlich ist.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung
einen teilweise schematischen Längsschnitt einer im
Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten
Ventilsteuervorrichtung.
In Fig. 1 ist teilweise schematisch im Längsschnitt ein
Zylinderkopf 10 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine zu
sehen. Im Zylinderkopf 10 ist ein Ventilstößel 14 eines
Einlaßventils 11 axial verschieblich geführt, das von
einem Antriebsnocken 12 gesteuert wird, der auf einer
Nockenwelle 13 der Brennkraftmaschine sitzt. Zwischen
Antriebsnocken 12 und Ventilstößel 14 ist eine mechanisch-
hydraulische Bewegungsübertragungs-Baugruppe 15 angeord
net. Diese Baugruppe 15 weist einen oberen Kolben 16 und
einen unteren Kolben 17 auf, die in einer gemeinsamen,
zum Ventilstößel 14 koaxialen Gehäusekammer 18 axial ver
schieblich geführt sind. Der untere Kolben 17 ist von ei
ner Ventilschließfeder 19 belastet, die sich am Boden der
Gehäusekammer 18 abstützt. Der obere Kolben 16 wird
durch eine am unteren Kolben 17 sich abstützende Druck
feder 20 an den Antriebsnocken 12 der Nockenwelle 13
angelegt. Der obere und der untere Kolben 16, 17 begren
zen einen Druckraum 21, der sowohl über eine Entlastungs
leitung 22 als auch über eine Fülleitung 23 mit einem
Rücklauf- oder Federspeicher 24 verbunden ist. In der
Entlastungsleitung 22 ist ein Rückschlagventil 25 und
ein Schaltventil 26 angeordnet. Das Rückschlagventil 25
ist derart ausgebildet, daß seine Durchflußrichtung vom
Druckraum 21 zum Federspeicher 24 hin gerichtet ist. Das
Schaltventil 26 ist als 2/2-Wege-Magnetventil mit Feder
rückstellung ausgebildet, das in seiner einen Schaltstel
lung, die vorzugsweise die unerregte Grundstellung ist,
öffnet und damit die Entlastungsleitung für den Flüssig
keitsfluß durchgängig macht und in seiner anderen Schalt
stellung, vorzugsweise in der erregten Arbeitsstellung,
die Entlastungsleitung sperrt, so daß der Druckraum 21
und der Federspeicher 24 voneinander getrennt sind. In
der Fülleitung 23 ist ein Rückschlagventil 27 angeordnet,
das derart ausgebildet ist, daß seine Durchflußrichtung
vom Federspeicher 24 zum Druckraum 21 weist.
Der Federspeicher 24, der vorzugsweise in einer Gehäuse
bohrung 28 des Zylinderkopfes 10 untergebracht ist, weist
einen in der Gehäusebohrung 28 axial verschieblich ge
führten Verschiebekolben 29 auf, der in der Gehäuseboh
rung 28 einen Speicherraum 30 begrenzt. Eine als Druck
feder ausgebildete Ausschiebefeder 43 stützt sich einer
seits an der vom Speicherraum 30 abgekehrten Rückseite des
Verschiebekolbens 29 und andererseits an einem die Gehäuse
bohrung 28 verschließenden Deckel 31 ab. Etwa mittig wird
der Verschiebekolben 29 von einer als Entlüftungsöffnung
dienenden Drosselbohrung 32 durchdrungen.
Der Speicherraum 30 ist mittels einer Trennwand 33, die
eine zentrale Durchflußöffnung 34 aufweist, in einen
oberen, an dem Verschiebekolben 29 angrenzenden Zuström
raum 35 und in einen unteren, von Trennwand und Bohrungs
wand begrenzten Abströmraum 36 unterteilt. In dem Zu
strömraum 35 mündet die Entlastungsleitung 22, und zwar
mit einem Mündungsstutzen 37, der den Abströmraum 36
durchdringt und durch die Durchflußöffnung 34 bis etwa
mittig in den Zuströmraum 35 hineinragt. An einer Abfluß
öffnung 38 im Abströmraum 36 ist die Fülleitung 23 ange
schlossen. Im Deckel 31 ist eine axiale Rücklaufbohrung
39 vorgesehen, während in der Gehäusebohrung 28 in der
Führungswand für den Verschiebekolben 29 eine radiale
Rücklaufbohrung 40 mündet. Beide Rücklaufbohrungen sind
an einer Rücklaufleitung 41 angeschlossen, die in einem
nicht dargestellten Vorratsbehälter mündet. Die über die
Rücklaufleitung 41 in den Vorratsbehälter gelangenden
Leckverluste des in dem beschriebenen System vorhandenen
Flüssigkeitsvolumens werden von dem Vorratsbehälter wie
der über ein Rückschlagventil 42 ersetzt. Das Rückschlag
ventil 42 ist ausgangsseitig an die Fülleitung 23 ange
schlossen, und zwar zwischen dem Rückschlagventil 27 und
dem Federspeicher 24. Seine Durchflußrichtung weist zur
Fülleitung 23 hin. Die Verbindungen der Rücklaufleitung
41 und des Rückschlagventils 42 zu dem nicht dargestellten
Vorratsbehälter sind in der Zeichnung durch Strömungs
pfeile symbolisiert.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ventil
steuervorrichtung ist wie folgt:
Ist das Schaltventil 26 durch Bestromung in seine Sperr
stellung überführt, so ist das im Druckraum 21 einge
schlossene Flüssigkeitsvolumen vom Federspeicher 24 ab
gesperrt. Dreht sich der Antriebsnocken 12 im Uhrzei
gersinn, so führt der obere Kolben 16 einen abwärts
gerichteten Hub aus. Diese Hubbewegung wird durch das
volumenkonstante Flüssigkeitspolster im Druckraum 15
auf den unteren Kolben 17 übertragen, der seinerseits
den Ventilstößel 14 in Öffnungsrichtung verschiebt. Das
Einlaßventil 11 öffnet.
Zum Schließen des Einlaßventils 11 wird das Schaltven
til 26 entregt, so daß es unter der Wirkung seiner
Rückstellfeder wieder die in der Zeichnung dargestellte
Durchflußstellung einnimmt. Damit ist der Druckraum 21
mit dem Federspeicher 24 verbunden. Unter der Wirkung
der Ventilschließfeder 19 führt der untere Kolben 17
eine zum oberen Kolben 16 hin gerichtete Aufwärtsbewe
gung durch, und zwar unabhängig davon, ob sich der obere
Kolben 16 noch weiter nach unten bewegt oder nicht. Durch
die Aufwärtsbewegung des unteren Kolbens 17, ggf. auch
noch durch die Abwärtsbewegung des oberen Kolbens 16,
wird Flüssigkeit aus dem Druckraum 21 über die Entla
stungsleitung 22, dem Rückschlagventil 25, dem geöff
neten Schaltventil 26 in den Federspeicher 24 ausgescho
ben und strömt dort zunächst in den oberen Zuströmraum
35 ein. Die zuströmende Flüssigkeitsmenge füllt zunächst
den Zuströmraum 35, wobei der Verschiebekolben 29 ent
gegen der Kraft der Ausschiebefeder 43 verschoben wird.
Die von der einströmenden Flüssigkeit mitgeführte Luft
entweicht über die Drosselbohrung 32, so daß die durch
Turbulenzen beim Absteuervorgang des unteren Kolbens 17
aufgeschäumte Flüssigkeit beruhigt wird und über die
Durchflußöffnung 34 auch den unteren Abströmraum 36 füllt.
Bewegt sich der obere Kolben 16 nach Durchlaufen seines
unteren Totpunktes unter der Wirkung der Druckfeder 20
wieder aufwärts, so entsteht im Druckraum 21 ein Unter-
bzw. Saugdruck. Unter der Wirkung dieses Saugdruckes
und der gespannten Ausschiebefeder 43 im Federspeicher
24 wird die im Speicherraum 30 gespeicherte Flüssigkeits
menge durch den Verschiebekolben 29 aus dem Abströmraum
36 ausgeschoben und gelangt über die Abflußöffnung 38,
die Fülleitung 23, das Rückschlagventil 27 wieder in
den Druckraum 21. Das zwischengespeicherte Flüssigkeits
volumen ist vollständig aus dem Federspeicher 24 ausge
schoben, sobald der obere Kolben 16 seine obere Tot
punktlage erreicht hat.
Das Rückschlagventil 25 in der Entlastungsleitung 22
kann dann eingespart werden, wenn sichergestellt wird,
daß das Schaltventil 26 während der zuletzt beschrie
benen Füllphase des Druckraums 21 erregt wird und da
mit seine Sperrstellung einnimmt, so daß ein Ausschie
ben der gespeicherten Flüssigkeitsmenge aus dem Speicher
raum 30 über die Entlastungsleitung 22 ebenso wie durch
das Rückschlagventil 25 unterbunden ist.
Claims (6)
1. Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolben-Brenn
kraftmaschine mit mindestens einer zwischen einem
Brennkammerventil der Brennkraftmaschine und einem
Brennkammerventil-Antriebsnocken angeordneten me
chanisch-hydraulischen Bewegungsübertragungs-Bau
gruppe, die einen mit einer Flüssigkeit füllbaren
und über eine Entlastungsleitung entlastbaren Druck
raum aufweist, mit einem in der Entlastungsleitung
angeordneten Schaltventil zum Sperren und Freigeben
der Entlastungsleitung und mit einem an der Entla
stungsleitung angeschlossenen Federspeicher, der
einen einen Speicherraum begrenzenden Verschiebe
kolben und eine den Verschiebekolben im Sinne einer
Speicherraumverkleinerung beaufschlagende Ausschie
befeder aufweist, dadurch gekennzeich
net, daß der Speicherraum (30) in einen mit einer
Entlüftungsöffnung (32) versehenen Zuströmraum (35)
und einen mit diesem in Verbindung stehenden Abström
raum (36) unterteilt ist, daß die Entlastungsleitung
(22) in dem Zuströmraum (35) mündet, daß der Abström
raum (36) über eine Fülleitung (23) mit dem Druck
raum (21) verbunden ist, daß in der Fülleitung (23)
ein Rückschlagventil (27) mit zum Druckraum (21)
hin weisender Durchflußrichtung angeordnet ist und
daß in der Entlastungsleitung (22) eine während der
Druckraum-Füllphase wirksame Sperrvorrichtung (25)
angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Unterteilung des
Speicherraums (30) in diesem eine Trennwand (33) mit
einer Durchflußöffnung (34) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zuströmraum
(35) am Verschiebekolben (29) angrenzt und daß die
Entlüftungsöffnung als den Verschiebekolben (29)
durchdringende Drosselbohrung (32) ausgebildet ist,
die den Zuströmraum (35) mit einem Flüssigkeits-
Rücklaufkanal (41) verbindet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, da
durch gekennzeichnet, daß die
Entlastungsleitung (22) an einem Mündungsstutzen
(37) angeschlossen ist, der den Abströmraum (36)
durchdringt und in dem Zuströmraum (35) frei endet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Sperrvorrichtung in der Entlastungsleitung (22)
von einem Rückschlagventil (25) gebildet ist, des
sen Sperrichtung zum Druckraum (21) hin weist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, da
durch gekennzeichnet, daß die
Sperrvorrichtung in der Entlastungsleitung (22)
von dem während der Druckraum-Füllphase in seine
Sperrstellung überführten Schaltventil (26) ge
bildet ist.
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Family
ID=6293846
Family Applications (1)
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