DE4202499A1 - Variabler ventiltrieb fuer ein hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Ventiltriebe, wie sie aus den DE-OS 35 32 549 und 38 15 668, F01L 1/12, bekannt sind, bieten die vorteilhafte Möglich­ keit, die Ventilbetätigungszeitpunkte auch während des Betriebs der mit dem Hubventil ausgerüsteten Maschine, insbesondere einer Kraftfahrzeug-Brenn­ kraftmaschine, in Abhänigkeit von Betriebsparametern derselben zu variieren bzw. zu optimieren. Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, nämlich als Ventiltrieb für ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, so kann durch variable Ventilsteuerzeiten und variable Ventilhübe auf die Drehmomentenkennlinie (Zylinderfüllung), auf die Abgasrohemissionen (z. B. durch gezielte innere Abgasrückführung), auf den Verbrauch (durch Beeinflussung der Verbrennung über den Restgasgehalt oder durch Verminderung der Gaswechsel­ arbeit) sowie auf das Bremsverhalten (durch Ventilabschaltung, z. B. gemäß DE-OS 37 38 556, F02D 13/02) Einfluß genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, einen gattungsgemäßen variablen Ventiltrieb zu schaffen, der mit robusten Mitteln praktisch beliebige Hub­ kurven für das Hubventil zu erzeugen gestattet und auch bei Druckölmangel oder Eindringen von Luft in das Hydrauliksystem eine einwandfreie Funktion der mit dem Hubventil ausgerüsteten Maschine sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Bei der Erfindung wird dem durch den Nocken, der direkt oder unter Zwischen­ schaltung von Stangen oder Hebeln auf die Kraftübertragungsvorrichtung ein­ wirkt, erzeugten Hub des Hubventils ein weiterer Hub überlagert, der in Abhängigkeit von der Stellung des Regelventils von der hydraulischen Pumpen­ kolben-Zylinder-Anordnung in die Kraftübertragungsvorrichtung übertragen wird. Die Pumpenkolben-Zylinder-Anordnung wird mittels eines weiteren Nockens betätigt, der auf derselben Nockenwelle wie der erstgenannte Nocken sitzen kann, jedoch auch Bestandteil einer weiteren Nockenwelle sein mag, die im Synchronismus mit der ersten Nockenwelle betrieben wird. Dabei kann die Form desweiterenNockens beliebig gestaltet sein, so daß sich praktisch beliebige Hubkurven des Hubventils duch Überlagerung der von den beiden Nocken initiierten Hubbewegungen erzielen lassen.

Zwar offenbart die DE-OS 30 04 396, F01L 1/16, bereits einen variablen Ventil­ trieb, bei dem zusätzlich zu dem die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung betätigenden Nocken ein Stellnocken vorhanden ist, der zur Einstellung eines Drosselelements dient, das Bestandteil einer hydraulischen Druckstellvorrichtung ist. Dieser Stellnocken stellt jedoch ein Analogon zum Regelventil und nicht einen weiteren, mit dem ersten Nocken synchronisierten Nocken dar, der einen zusätzlichen Hub des Hubventils zur Folge hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Ausführungsform des variablen Ventiltriebs,

Fig. 2 die bei verschiedenen Stellungen des Regelventils erzielten Hubver­ läufe h über dem Nockenwinkel NW und

Fig. 3 den in diesem Ausführungsbeispiel durch den weiteren Nocken erzielten Zusatzhub h′, ebenfalls über dem Nockenwinkel NW.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so sitzt auf der von der hier angenommenen Brennkraftmaschine her angetriebenen Nockenwelle 1 der Nocken 2, der zur Be­ tätigung der allgemein mit 3 bezeichneten Kraftübertragungsvorrichtung dient. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Nocken 2 unmittelbar auf der in Fig. 1 nach oben weisenden Krafteinleitungsfläche 4 des Tassenstößels 5 auf, der als weiteren wesentlichen Bestandteil den hubventilseitigen Kolben 6 enthält, der zur Abstützung des freien Endes des Schafts 7 des Hubventils gegen die Kraft ei­ ner nicht dargestellten, da üblichen Ventilschließfeder dient. Zwischen den bei­ den Teilen 5 und 8 befindet sich der Druckraum 8, dessen in Kraftübertragungs­ richtung, d. h. in Richtung der Achse 9 gemessene Länge demgemäß die Länge der Kraftübertragungsvorrichtung 3 und den Ventilhub einschließlich Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Hubventils bestimmt.

Zur Einstellung der Länge des Druckraums 8 über den Druck des Druckmediums in ihm dient die Anordnung 10 mit dem von dem weiteren Nocken 11, der hier auf der­ selben Nockenwelle 1 wie der ersterwähnte Nocken 2 drehfest sitzt, betätigten Pumpenkolben 12 in dem ortsfesten Zylinder 13; in der von beiden gebildeten Druckammer 14 erstreckt sich die Spreizfeder 15. Über die Leitung bzw. den Ka­ nal 16 steht der Ausgang der Anordnung 10 in Dauerverbindung mit dem Druckraum 8 der hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtung 3. Die Leitung 16 ist über das Regelventil 17 mit einem Hydrauliksystem 18 niedrigeren Drucks verbindbar, so daß bei der in Fig. 1 angenommenen Stellung des Regelventils 17 der Ausgangs­ druck der Anordnung 10 beispielsweise in die Ausgleichskammer 19 mit der hier durch den federbelasteten Kolben 20 gebildeten nachgiebigen Wand und ggf. direkt über die Leitung 21 in ein Niederdrucksystem der Maschine abgeleitet wird. Bei 22 erkennt man eine mit dem Rückschlagventil 23 bestückte Leitung, die das Re­ gelventil 17 gleichsam umgeht und für einen Leckageausgleich sorgt.

In der dargestellten Lage des Regelventils 17 ist die Anordnung 10 hinsichtlich des Ventilhubs wirkungslos. Es stellt sich dann die in Fig. 2 bei a angedeutete Ventilhubkurve ein, die praktisch identisch ist mit der Hubkurve des Nockens 2. Wird das Regelventil 17 jedoch in seine Absperrstellung verschwenkt, so überla­ gert sich diesem Hubverlauf a der in Fig. 3 mit b bezeichnete zusätzliche Hubverlauf, so daß sich die in Fig. 2 bei c angedeutete resultierende Hub­ kurve für Hubventil ergibt. Sie ist abhängig von der Hubkurve des weiteren Nockens 11; auch lassen sich durch Zwischenstellungen des Regelventils 17 zwi­ schen den Kurven a und c liegende Hubverläufe einstellen.

In der Kraftübertragungsvorrichtung 3 erkennt man ein übliches, mit einem Rückschlagventil ausgerüstetes Ventilspielausgleichselement 24, das in üblicher Weise so funktioniert, daß während der Grundkreisphase des Nockens 2 über das Rückschlagventil in die Ausgleichskammer 25 Öl nachgesaugt wird, bis sich dort ein vorgegebener Druck eingestellt hat. Die Belieferung dieses Ausgleichsele­ ment 24 erfolgt letztlich aus der Verbindungsleitung 16 über die Drosselbohrung 26 und die Nut 27 im Tassenstößel 5. Das bedeutet, daß bei in seiner dargestellten geöffneten Lage befindlichem Regelventil 17 am Ausgleichselement 24 praktisch Motoröldruck anliegt, während bei geschlossenem Regelventil 17 der Druck am Tassenstößel 5 erheblich höher ist. Zur Druckreduzierung dient die Drossel­ bohrung 26, überschüssiges Öl wird durch den Ölrücklaufkanal 28 abgeführt.

Je nach Ausbildung des weiteren Nockens 11 läßt sich eine Vorverlegung des Ven­ tilöffnungszeitpunkts mit oder ohne Hubvergrößerung, ein späteres Ventilschließen mit oder ohne Hubvergrößerung sowie eine Verlegung des Schließzeitpunktes des Hubventils in Richtung früher oder später mit und ohne Hubvergrößerung erzielen. Der durch die Kraftübertragungsvorrichtung 3 stets sichergestellte mechanische Hub stellt in jedem Fall die Motorfunktion sicher, d. h. auch bei Ölmangel oder bei im Hydrauliksystem befindlicher Luft.

Mit der Erfindung ist demgemäß mit robusten Mitteln ein gattungsgemäßer variabler Ventiltrieb geschaffen, der betriebssicher ist und große Freiheit hinsichtlich der Einstellung von Ventilhubkurven gibt.

Claims (9)

1. Variabler Ventiltrieb für ein Hubventil, insbesondere ein Ladungswechsel­ ventil einer Brennkraftmaschine, das zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder durch einen Nocken periodisch bewegbar ist, mit einer zwischen diesem und dem Hubventil ange­ ordneten hydraulichen Kraftübertragungsvorrichtung, die einen vom Nocken kraftbeaufschlagten Stößel und einen ventilseitigen Kolben sowie zwischen diesen einen Druckraum enthält, der in Strömungsverbindung mit einer ein Regelventil enthaltenden hydraulichen Druckstellvorrichtung zur Einstellung der in Kraftübertragungsvorrichtung gemessenen wirksamen Länge der Kraft­ übertragungsvorrichtung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstell­ vorrichtung eine von einem weiteren Nocken (11), der mit dem Nocken (2) syn­ chronisiert ist, angetriebene hydraulische Pumpenkolben-Zylinder-Anordnung (10) enthält, deren Fördermenge in Abhängigkeit von der Stellung des Regel­ ventils (17) in den Druckraum (18) übertragen oder abgeleitet wird.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nocken (2) und weiterer Nocken (11) Bestandteile von verschiedenen Nockenwellen sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anord­ nung (10) eine Spreizfeder (15) zugeordnet ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Anordnung (10) in Dauerverbindung (16) mit dem Druckraum (8) steht und über das Regelventil (17) mit einem System (18) niedrigeren Druckes verbind­ bar ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System niedrigeren Drucks (18) eine Ausgleichskammer (19) mit einer nach­ giebigen Wand (20) enthält.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine das Regel­ ventil (17) umgehende, mit einem Rückschlagventil (23) bestückte Leitung (23) zum Leckageausgleich.

7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kraftübertragungsvorrichtung (3) ein hydraulisches Ven­ tilspielausgleichselement (24) enthält, das über eine Drossel (26) mit der Dauerverbindung (16) kommuniziert.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgleichs­ element (24) ein Ölrücklauf (28) zugeordnet ist.

9. Ventiltrieb nach einem der Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstellvorrichtung den hydraulischen Kraftübertragungsvorrichtungen (3) mehrerer Hubventile zugeordnet ist.