DE4002856A1

DE4002856A1 - Vorrichtung zur variablen, hydraulischen steuerung eines schliessfederbelasteten ventils, insbesondere gaswechselventil fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4002856A1
Application number: DE4002856A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mueller; Quang-Hue Vo; Herbert Clemens; Harald Hornig; Michael Dr Maurer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-08-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur variablen, hydraulischen Steuerung eines schließfeder belasteten Ventils, insbesondere Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen mit den im Oberbegriff des Patent anspruches 1 beschriebenen Merkmalen.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der DE-A-35 11 819 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung umfaßt die Steuereinrichtung einen über einen Nocken einer Nockenwelle im Arbeitsraum verlagerbaren Arbeits kolben zur hydraulischen Einwirkung auf den das schließ federbelastete Ventil öffnenden Steuerkolben. Die Steuerung des Ventils erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung somit über eine übliche Nockenwelle unter Vermittlung eines hydraulischen Gestänges, wobei eine gesteuerte Änderung des Volumens am Hydraulikmedium in diesem Gestänge der Änderung bzw. Variabilität der Öffnungsdauer des Ventiles dient. Diese abgesteuerten Volumina sowie die vom durch das schließende Ventil angetriebenen Steuerkolben aus dem Arbeitsraum ver drängten Volumina sind einem der Energierückgewinnung dienenden Federspeicher zugeführt. Schließlich dient hierbei das von einer System-Pumpe geförderte Hydraulik medium lediglich dem Ersatz der Leckverluste.

Weiter ist aus der DE-A-19 62 323 eine Vorrichtung zur variablen, hydraulischen Steuerung eines schließfeder belasteten Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der dem Arbeitsraum von einer Pumpe geför dertes Hydraulikmedium über einen Drehschieber zugeführt ist. Die für diesen Drehschieber getroffene Ausgestal tung ermöglicht weiter eine mengenmäßige Zumessung des dem Arbeitsraum zugeführten Hydraulikmediums zum Zwecke variabler Ventil-Öffnungsdauer. Das durch das schließen de Ventil über den Steuerkolben aus dem Arbeitsraum verdrängte Hydraulikmedium wird ohne Energierückgewin nung einem drucklosen, d. h. unter Umgebungsdruck stehenden Vorratsbehälter zugeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart mit einer hydraulischen Steuereinrichtung und einer Energierückgewinnungseinrichtung mit einem Drehschieber zu kombinieren, der sowohl der hydraulischen Steuerein richtung als auch der Energierückgewinnungseinrichtung dient.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung mit Funktionsabläufen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein System zur variablen Ventilsteuerung in schematischer Darstellung mit der erfindungs gemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 die Vorrichtung bei geschlossenem Gaswechselventil,

Fig. 3 die Vorrichtung bei Öffnungsbeginn des Gaswechselventils,

Fig. 4 die Vorrichtung bei Offenhaltung des Ventils,

Fig. 5 die Vorrichtung in der Anfangsphase der Ventilschließung ohne Energierückgewinnung,

Fig. 6 die Vorrichtung in der weiteren Phase der Ventilschließung mit Energierückgewinnung,

Fig. 7 die Vorrichtung in der weiteren Phase der Ventilschließung mit Energierückgewinnung, Schnitt in der dahinterliegenden Ebene,

Fig. 8 die Vorrichtung in der Bremsphase der Ventilschließung, und

Fig. 9 den teilweise gezeigten Drehschieber in perspektivischer Ansicht der Vorrichtung.

In einem System 1 zur variablen Ventilsteuerung ist eine Vorrichtung 2 zur hydraulischen Steuerung eines schließ federbelasteten Gaswechselventils 3 angeordnet, wobei die Vorrichtung 2 eine Steuereinrichtung 4 und eine Energierückgewinnungseinrichtung 5 umfaßt. Die Steuer einrichtung 4 umfaßt einen gegen eine Pumpe 6 des Systems 1 über ein Sperrventil 7 verschließbaren Ar beitsraum 8 mit einem hydraulisch das Gaswechselventil 3 öffnenden Steuerkolben 9. Die Energierückgewinnungs einrichtung 5 umfaßt einen an den Arbeitsraum 8 mittels eines Überströmkanals 10 angeschlossenen Federspei cher 11, der zur Aufnahme aus dem Arbeitsraum verdräng ten Hydraulikmediums bei vom in Schließrichtung bewegten Gaswechselventil 3 angetriebenen Steuerkolben 9 dient. In dem System 1 ist zwischen dem Sperrventil 7 und der aus einem drucklosen, d. h. dem Umgebungsdruck ausge setzten Vorratsbehälter 12 ansaugenden Pumpe 6 ein Drehschieber 13 vorgesehen, der eine angetriebene äußere Steuerhülse 14 und eine konzentrisch darin gelagerte, synchron angetriebene innere Steuerhülse 15 aufweist. Beide Steuerhülsen 14 und 15 sind zudem zur variablen Steuerung der Ventil-Öffnungsdauer relativ zueinander drehwinkelverstellbar ausgebildet. Zum Öffnen des Gaswechselventiles 3 wirken beide Steuerhülsen 14 und 15 zusammen zur Zuführung des von der Pumpe 6 unter Druck stehenden Hydraulikmediums über das Sperrventil 7 in den Arbeitsraum 8. Dagegen genügt beim Schließen des Gas wechselventiles 3 die äußere Steuerhülse 14 zur Verbin dung des Arbeitsraumes 8 über ein weiteres Sperrven til 16 mit dem Federspeicher 11.

In dem System 1 bildet die innere Steuerhülse 15 des Drehschiebers 13 einen Speicher 17 für das von der Pumpe 6 unter Druck gesetzte Hydraulikmedium. Weiter weist die innere Steuerhülse 15 eine der drehrichtungs seitigen Begrenzung einer Austrittsöffnung 18, Fig. 2, benachbart angeordnete, radial gerichtete Steuerkante 19 auf, die eine in der äußeren Steuerhülse 14 vorgesehene Steueröffnung 20 gleitbeweglich durchsetzt. Über die relativ zueinander drehwinkelverstellbar angeordneten Steuerhülsen 14 und 15 kann die Lage der Steuerkante 19 in der Steueröffnung 20 lastpunktabhängig bestimmt und somit über den damit vorgegebenen Querschnitt bzw. Zeitquerschnitt, Fig. 3, die Ventil-Öffnungsdauer gewählt werden.

Wie aus der Fig. 9 näher hervorgeht, weist die äußere Steuerhülse 14 einen am Außenumfang in Umfangsrichtung angeordneten Steuerkanal 21 auf, der mit dem zwischen dem Arbeitsraum 8 und dem Federspeicher 11 vorgesehenen Überströmkanal 10 zusammenwirkt. Der Überströmkanal 10 ist, wie Fig. 7 zeigt, mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Sperrventil 16 ausgerüstet und mündet arbeitsraumseitig in einem Anschlagbereich des arbeits raumseitig gestuft und mit einer Anschlagschulter 22 gestalteten Steuerkolbens 9. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, steht der Steuerkanal 21 der äußeren Steuerhülse 14 vorab der Aufsteuerung des Überströmkanals 10 zur Energierückgewinnung gemäß Fig. 7 mit einem Ablauf kanal 23 - Fig. 5 - des Arbeitsraumes 8 zum drucklosen Vorratsbehälter 12 in Verbindung, wobei dieser lediglich in der Anfangsphase der Schließbewegung des Gaswechsel ventils 3 wirksame Ablaufkanal 23 im weiteren vom Steuerkolben 9 abgesteuert ist. Nach der vorgenannten Absteuerung des Ablaufkanals 23 erfolgt gemäß Fig. 6 und 7 im Zuge der weiteren Schließbewegung des Gaswechsel ventiles 3 eine Ausbringung des im Arbeitsraum 8 be findlichen Hydraulikmediums durch den Überströmkanal 10 über das Sperrventil 16 und den Steuerkanal 21 der äußeren Steuerhülse 14 durch einen Abschnitt 24 des Überströmkanals 10 zum Federspeicher 11. Die vorbe schriebene Ausbringung des Hydraulikmediums aus dem Arbeitsraum 8 in den Federspeicher 11 ist mit Beginn der gedämpften Bremsung des Steuerkolbens 9 beendet.

Zur Anschlagdämpfung des Steuerkolbens 9 weist dieser in seinem Inneren eine Kammer 25 auf mit Drosselbohrun gen 26, die in einer Anschlagschulter 27 des arbeits raumseitig gestuft gestalteten Steuerkolbens 9 enden. Die Ausbringung des Hydraulikmediums aus der Arbeits kammer 8 mit Energierückgewinnung in den Federspei cher 11 gemäß Fig. 6 und 7 ist beendet und der Beginn der Bremsphase des Steuerkolbens 9 mit Dämpfung bis zum Anschlag 28 gemäß Fig. 8 ist dadurch festgesetzt, daß eine für die Kammer 25 im Steuerkolben 9 vorgesehene Ablauföffnung 29 einen Entleerungskanal 30 aufsteuert, wobei der Entleerungskanal 30 über einen weiteren Steuerkanal 31 in der äußeren Steuerhülse 14 mit dem Vorratsbehälter 12 in Verbindung steht.

Das in den Federspeicher ausgebrachte Hydraulikmedium wird ab einem bestimmten Druck durch eine Verbindungs leitung 32 über ein Sperrventil 33 in die pumpendruck seitige Zuleitung 34 des Drehschiebers 13 eingebracht.

Claims

1. Vorrichtung zur variablen, hydraulischen Steuerung eines schließfederbelasteten Ventils, insbesondere Gaswechselventil für Brennkraftmaschinen,

- umfassend eine Steuereinrichtung (4) mit einem gegen eine Pumpe (6) über ein Sperrventil (7) verschließbaren Arbeitsraum (8) mit einem hydrau lisch das Ventil (3) öffnenden Steuerkolben (9), sowie
- eine Energierückgewinnungseinrichtung (5) mit einem an den Arbeitsraum (8) angeschlossenen Federspei cher (11) zur Aufnahme verdrängten Hydraulikmediums bei vom in Schließrichtung bewegten Ventil (3) angetriebenen Steuerkolben (9),

dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Drehschieber (13) mit einer angetriebenen äußeren Steuerhülse (14) und einer konzentrisch darin gelagerten, synchron angetriebenen inneren Steuerhülse (15) vorgesehen ist, wobei
- beide, zur variablen Steuerung relativ zueinander drehwinkelverstellbar angeordnete Steuerhül sen (14, 15) den Arbeitsraum (8) über das Sperrven til (7) mit der Pumpe (6) zum Öffnen des Ven tils (3) verbinden, und
- die äußere Steuerhülse (14) der Verbindung des Arbeitsraumes (8) über ein weiteres Sperrven til (16) mit dem Federspeicher (11) beim Schließen des Ventils (3) dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die innere Steuerhülse (15) des Drehschie bers (13) einen pumpendruckseitigen Speicher (17) bildet, und
- der drehrichtungsseitigen Begrenzung einer Aus trittsöffnung (18) benachbart angeordnet eine in der äußeren Steuerhülse (14) vorgesehene Steuer öffnung (20) gleitbeweglich durchsetzende, radial gerichtete Steuerkante (19) aufweist, und
- daß die äußere Steuerhülse (14) einen am Außenum fang in Umfangsrichtung angeordneten Steuerka nal (21) aufweist zur gesteuerten Verbindung des Arbeitsraumes (8) mit dem Federspeicher (11).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Steuerkanal (21) der äußeren Steuerhül se (14) mit einem zwischen Arbeitsraum (8) und Federspeicher (11) vorgesehenen Überströmkanal (10) zusammenwirkt, der
- arbeitsraumseitig in einem Bereich eines Anschla ges (28) des arbeitsraumseitig gestuft und mit einer Anschlagschulter (22) gestalteten Steuerkol bens (9) mündet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (16) im Überströmkanal (10) ein Rückschlagventil ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Steuerkanal (21) der äußeren Steuerhül se (14) vorab der Aufsteuerung des Überströmka nals (10) mit einem Ablaufkanal (23) des Arbeits raumes (8) zu einem drucklosen Vorratsbehälter (12) in Verbindung steht, und
- daß der in der Anfangsphase der Ventilschließbewe gung wirksame Ablaufkanal (23) vom Steuerkolben (9) abgesteuert ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,

- wobei im Steuerkolben (9) zur Anschlagdämpfung eine über Drosselbohrungen (26) mit der an einer Stu fe (27) des Steuerkolbens vorgesehenen Anschlag schulter (22) verbundene Kammer (25) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Kammer (25) eine Ablauföffnung (29) auf weist, die
- über einen Entleerungskanal (30) und einen weiteren Steuerkanal (31) in der äußeren Steuerhülse (14) mit dem drucklosen Vorratsbehälter (12) verbindbar ist.