DE4109805A1 - Regelbares hydraulisch gesteuertes ventil fuer verbrennungsmotore - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Anwendungsgebiet der Erfindung sind Verbrennungsmotore, Objekte der Anwendung sind Steuerungen von Ein- und Auslaßventilen an Motoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Steuerung der Ein- und Auslaßventile von Verbrennungs­ motoren kommen meistens bekannte mechanische Ventilsteuerungen zum Einsatz, deren Steuerzeiten konstant sind, wodurch über dem gesamten Drehzahlbereich kein optimaler Füllungsgrad des Motors erreicht wird. Weiterhin gibt es in Abhängigkeit von der Dreh­ zahl verstellbare Nockenwellen, deren aufwendige Verstellein­ richtung aber nur begrenzt eine variable Steuerzeit ermöglicht. Bei den in der DE-OS 37 36 595 und DE-OS 39 07 699 beschriebenen Lösungen unabhängig von der Drehzahl eine variable Steuerzeit und somit ein optimaler Füllungsgrad erreicht, die aber den Nachteil aufweisen, daß deren Herstellungskosten sehr hoch sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Betätigung von Ein- und Auslaßventilen so zu gestalten, daß ein niedriger Fertigungs- und somit Kostenaufwand erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein regelbares hy­ draulisches Ventil zu schaffen, das eine geringe Anzahl von Betätigungselementen aufweist. Erfindungsgemäß wird das in den Zylinderkopfgehäuseteil hineinragende Ende des Motorventils, welches über eine Ventilfeder in Schließstellung gehalten wird, von einem Hydraulikgehäuse umgeben, in welchem dieses während des Öffnungsvorganges verschoben wird.

Erreicht wird das, indem von einem zentralen und stetig för­ dernden Druckerzeuger das entsprechende Druckmedium über eine Zuströmleitung zum Hydraulikgehäuse gelangt, wodurch ständig an diesen ein Druck anliegt. Das Einströmen des Druckmediums in das Hydraulikgehäuse, das an einer Hydraulikgehäuseaufnahme, die mit dem Zylinderkopfgehäuseteil in Verbindung steht, befe­ stigt ist, wird über einen in ihm befindlichen Drehkolben ge­ steuert, der seitlich einen Verbindungskanal aufweist. Wird der Drehkolben mit seinem Verbindungskanal zur Anschlußstelle der Zuströmleitung zum Hydraulikgehäuse gedreht, so gelangt das Druckmedium über die im Drehkolben vorhandene Drehkolbenkammer in die Hydraulikkammer und wirkt auf das Motorventil, wodurch die am Motorventil anliegende Federkraft, welche dieses in der Schließstellung hält, überwunden wird. Das Motorventil wird soweit verschoben, bis der mit ihm verbundene Anschlagring am Hubbegrenzer anliegt und somit der Hub des Motorventils be­ grenzt wird. Wird jetzt der Drehkolben mit seinem Verbindungs­ kanal zu der am Hydraulikgehäuse angeschlossenen Rückströmlei­ tung gedreht, so erfolgt in dieser Drehkolbenstellung der Rückfluß des Druckmediums, indem durch die Wirkung der Ventil­ feder das Motorenventil in das Hydraulikgehäuse zurückgeschoben wird. Durch das stetige Verdrehen des Drehkolbens wird das Ein- und Ausfließen des Druckmediums im Hydraulikgehäuse und somit die Bewegung des Motorventils gesteuert.

Das Verdrehen erfolgt über ein elektromagnetisches Stellglied, welches über eine Drehkolbenwelle mit dem Drehkolben verbunden ist. Dieses elektromagnetische Stellglied wird wiederum von einem Impulsgeber gesteuert, durch den die Polarität des Stromflusses geregelt wird, in deren Folge die Drehbewegung hervorgerufen wird. Der Impulsgeber erhält seine Signale zur Regelung des Stromflusses in bekannter Weise über die Drehbe­ wegung der Kurbelwelle, wodurch stets ein definierter Öff­ nungszeitpunkt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl für das Motorventil gewährleistet ist.

Des weiteren ist es vorteilhaft, das Druckmedium in seiner Zu­ sammensetzung so zu wählen, daß es gleichzeitig für die Schmierung des Motors genutzt werden kann. Hierzu wird das über die Rückströmleitung zurückfließende Druckmedium in den Öl­ kreislauf des Motors geleitet, wodurch die für einen separaten Ölkreislauf erforderliche Pumpe entfällt.

Ein weiterer Vorteil dieser Ventilbetätigung besteht darin, daß das Einstellen des Ventilspiels nicht mehr erforderlich ist bzw. hydraulische Stößel zum Ventilspielausgleich entfallen und durch den Wegfall der Nockenwelle eine Minderung der mecha­ nischen Geräusche erreicht wird. Ebenfalls werden durch die geringe Anzahl von Betätigungselementen die Fertigungskosten niedrig gehalten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 das regelbare hydraulisch gesteuerte Ventil im Schnitt,

Fig. 2 das Hydraulikgehäuse im Schnitt mit der Drehkol­ benstellung bei Zufluß des Druckmediums und in

Fig. 3 das Hydraulikgehäuse im Schnitt mit der Drehkol­ benstellung bei Rückfluß des Druckmediums.

Das regelbare hydraulisch gesteuerte Ventil in einem Zylinder­ kopfgehäuseteil 1 in der Form angeordnet, daß das Ende des Mo­ torventils 2 von einem Hydraulikgehäuse 6 umschlossen ist, welches in einer mit dem Zylinderkopfgehäuseteil 1 in Verbin­ dung stehenden Hydraulikgehäuseaufnahme 12 gelagert ist. In­ nerhalb des Hydraulikgehäuses 6 befindet sich ein Drehkolben 8, der an seiner Außenseite einen Anschlagfreiraum 13 hat, in den ein mit dem Hydraulikgehäuse 6 verbundener Drehkolbenanschlag 9 hineinragt. Durch diesen Drehkolbenanschlag 0 wird die Drehbe­ wegung des Drehkolbens 8 begrenzt, nachdem dieser innerhalb des Anschlagfreiraumes 13 zur Anlage kommt. Der Drehkolben 8 weist innen eine Drehkolbenkammer 14 auf, von der seitlich nach außen ein Verbindungskanal 15 führt. Durch Drehung des Drehkolbens 8 wird über dessen Verbindungskanal 15 der Zugang zu der am Hy­ draulikgehäuse 6 angeschlossenen Zuströmleitung 16 und der Rückströmleitung 17 hergestellt, wodurch das Ein- oder Aus­ strömen des Druckmediums in die oder aus der Hydraulikkammer 7 des Hydraulikgehäuses 6 erfolgt. Beim Einströmen des Druckme­ diums in die Hydraulikkammer 7 wird das Motorventil 2 soweit nach außen verschoben, bis dieses über dem an ihm angeordneten Anschlagring 5 am Hubbegrenzer 4 zur Anlage kommt, der mit dem Zylinderkopfgehäuseteil 1 verbunden und unterhalb des Hydrau­ likgehäuses 6 angeordnet ist.

Um das Motorventil 2 wieder in Schließstellung zu bringen, wird der Drehkolben 8 durch ein elektromagnetisches Stellglied 19 zum Eingang der Rückströmleitung verdreht, welches mit dem Drehkolben 8 über eine Drehkolbenwelle 10 verbunden ist, die aus dem Hydraulikgehäuse 6 hinausragt. Die Drehkolbenwelle 10 ist im Hydraulikgehäuse 6 gegen eine Lageverschiebung durch einen Arretierungsring 11 gesichert. Die Steuerung des elektromagnetischen Stellgliedes 19 erfolgt über einen Impuls­ geber 20, der seine Signale in bekannter Weise von der Kurbel­ welle des Motors erhält. In dieser Stellung des Drehkolbens 8 erfolgt der Rückfluß des Druckmediums, indem das Motorventil 2 auf Grund der auf dieses wirkenden Ventilfeder 3 in das Hy­ draulikgehäuse 6 zurückgeschoben wird und hierdurch das Druck­ medium aus der Hydraulikkammer 7 verdrängt.

Vorzugsweise ist die Zusammensetzung des Druckmediums so zu wählen, daß durch das von der Öl-Druck-Pumpe 18 erzeugte Druckmedium gleichzeitig eine Schmierung des Motors erfolgen kann, weshalb die Rückströmleitung 17 mit dem Ölkreislauf des Motors verbunden wird. Durch den hierdurch möglich gewordenen Entfall der separaten Ölpumpe für den Motorölkreislauf und den einfachen Aufbau der Betätigung des Motorventils 2 wird eine wesentliche Kostensenkung gegenüber vergleichbaren Systemen erreicht.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Zylinderkopfgehäuseteil
 2 Motorventil
 3 Ventilfeder
 4 Hubbegrenzer
 5 Anschlagring
 6 Hydraulikgehäuse
 7 Hydraulikkammer
 8 Drehkolben
 9 Drehkolbenanschlag
10 Drehkolbenwelle
11 Arretierungsring
12 Hydraulikgehäuseaufnahme
13 Anschlagfreiraum
14 Drehkolbenkammer
15 Verbindungskanal
16 Zuströmleitung
17 Rückströmleitung
18 Öl-Druck-Pumpe
19 Elektromagnetisches Stellglied
20 Impulsgeber

Claims (4)

1. Regelbares hydraulisch gesteuertes Ventil für Verbrennungsmotore, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Zylinderkopfgehäuseteil (1) hineinragende Ende des Motorventils (2) von einem Hydraulikgehäuse (6) umschlossen wird, das in der Hydraulikgehäuseaufnahme (12) gelagert ist und in welchem sich ein Drehkolben (8) befindet, der an seiner Au­ ßenseite einen Anschlagfreiraum (13) aufweist, in den ein mit dem Hydraulikgehäuse (6) verbundener und die Drehbewegung des Drehkolbens (8) begrenzender Drehkolbenanschlag (9) hineinragt und der innen eine Drehkolbenkammer (14) aufweist, die über den seitlich am Drehkolben (8) befindlichen Verbindungskanal (15) mit der an dem Hydraulikgehäuse (6) angeschlossenen Zuström­ leitung (16) und Rückströmleitung (17) sowie zur Hydraulikkam­ mer (7) bei entsprechender Verdrehung in Verbindung steht.

2. Regelbares Ventil, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (8) mit einer Drehkolbenwelle (10) , die aus dem Hydraulikgehäuse (6) hinausragt und gegen eine Lage­ verschiebung durch einen Arretierungsring (11) gesichert, ver­ bunden ist und über die der Drehkolben (8) durch ein elektro­ magnetisches Stellglied (19) verdrehbar ist.

3. Regelbares Ventil, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Hydraulikgehäuses (6) ein mit dem Zylinder­ kopfgehäuseteil (1) verbundener Hubbegrenzer (4) sich befindet, an dem das Motorventil (2) während des Öffnungsvorganges über dem an ihm angeordneten Anschlagring (5) zur Anlage kommt.

4. Regelbares Ventil, gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das über die Öl-Druck-Pumpe (18) auf das Motorventil (2) wirkende Druckmedium nach Betätigung des Motorventils (2) über die Rückströmleitung (17) in den Motorölkreislauf gelangt.