DE3604233C2 - - Google Patents

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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilsteuereinrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß ein Rücklauf von verschäumter Flüssigkeit in den Druckraum vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine hat dabei 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 der Figur 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, das Rückschlagventil 25 und des geöff­ nete 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-Brennkraftmaschine mit mindestens einer zwischen einem Brennkammerventil der Brennkraftmaschine und einem Brennkammerventil-Antriebsnocken angeordneten mechanisch- hydraulischen Bewegungsübertragungs-Baugruppe, die einen mit einer Flüssigkeit füllbaren und über eine Entlastungsleitung entlastbaren Druckraum aufweist, mit einem in der Entlastungsleitung angeordneten Schaltventil zum Sperren und Freigeben der Entlastungsleitung und mit einem an der Entlastungsleitung angeschlossenen Federspeicher, der einen einen Speicherraum begrenzenden Verschiebekolben und eine den Verschiebekolben im Sinne einer Speicherraumverkleinerung beaufschlagende Ausschiebefeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (30) in einen mit einer Entlüftungsöffnung (32) versehenen Zuströmraum (35) und einen mit diesem in Verbindung stehenden Abströmraum (36) unterteilt ist, daß die Entlastungsleitung (22) in dem Zuströmraum (35) mündet, daß der Abströmraum (36) über eine Fülleitung (23) mit dem Druckraum (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 gekennzeichnet, 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, dadurch 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung in der Entlastungsleitung (22) von einem Rückschlagventil (25) gebildet ist, dessen Sperrichtung zum Druckraum (21) hin weist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung in der Entlastungsleitung (22) von dem während der Druckraum-Füllphase in seine Sperrstellung überführten Schaltventil (26) gebildet ist.