DE4244374A1 - Ventilsteuerung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuerung zum Steuern der Schließ- und Öffnungszeiten eines von einem Ventilsteuernocken einer Nockenwelle über einen axial verschiebbaren Ventilstößel betätigten Motorventils einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Haupt­ anspruches. Eine derartige Ventilsteuerung ist bekannt (DE 35 32 549 A1).

Bei einer solchen bekannten Ventilsteuerung ist für jedes Ein- oder Auslaßventil ein eigenes Magnetventil erforderlich. Das ergibt, besonders bei den modernen Vierventil-Motoren einen beträchtlichen Aufwand, der sehr teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu ver­ meiden und eine Ventilsteuerung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei Vierventilmotoren keine umständliche und teure Konstruktion erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden Merk­ malen der Unteransprüche sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema einer herkömmlichen hydraulischen Einlaßventilsteuerung, Fig. 2 eine Zusammenstellung der Druckver­ läufe bei miteinander verbundenen Stößelhubkammern und bei voneinan­ der getrennten Stößelhubkammern, Fig. 3 eine erste Magnetventil- Ausführung der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung, Fig. 4 und 5 je ein Schnittbild nach den Schnitten IV-IV und V-V in der Fig. 3, Fig. 6 eine zweite Magnetventil-Ausführung und Fig. 7 eine Abwandlung der Bauart nach der Fig. 6.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 schematisiert dargestellte Ventilsteuerung ist für ein Einlaßventil einer Brennkraftmaschine bestimmt. Die Ventil­ steuerung ist zwischen einem von einer Nockenwelle 1 angetriebenen Ventilsteuernocken 2 und einem Ventilstößel 3 eines Einlaßventils 4 angeordnet. Der Ventilstößel 3 ist in einem Ventilgehäuse 5 axial verschieblich geführt und sitzt mit einem Schließkörper 6 unter der Wirkung einer Feder 7 auf einem Ventilsitz 8 im Ventilgehäuse 5 auf, wobei der Ventilsitz 8 eine Ventileinlaßöffnung 9 umgibt.

Die Ventilsteuerung weist zwei Kolben 10 und 11 auf, von denen der eine 10 am Ventilsteuernocken 2 anliegt und der andere 11 auf ein Schaftende 12 des Ventilstößels 3 aufgesetzt ist. Zwischen den beiden Kolben 10 und 11 ist eine Hubübertragungskammer 13 vorge­ sehen, die mit Flüssigkeit (Öl) gefüllt ist und in der eine Feder 14 vorgesehen ist, die sich an beiden Kolben 10 und 11 abstützt. Der Abstand der beiden Kolben 10 und 11 kann durch Veränderung der Füllung der Hubübertragungskammer 13 vergrößert oder verkleinert werden, um die Öffnungs- und Schließzeiten und den Öffnungshub des Ventils zu verändern.

Die Hubübertragungskammer 13 ist an eine Leitung 5′ angeschlossen, die über ein Magnetventil 15 zu einem Federspeicher 16 führt, um das Flüssigkeitsvolumen der Kammer 13 entweder aufzunehmen oder zu er­ gänzen. Leckverluste im Ölvolumen werden über eine nicht darge­ stellte Förderpumpe und ein Rückschlagventil 17 aus dem Ölkreislauf des Motors ersetzt.

Das Magnetventil 15 dient zum Steuern des Ölvolumens in der Hubüber­ tragungskammer 13. Es ist durch eine Bypassleitung 18 überbrückt, in welcher ein Rückschlagventil 19 derart angeordnet ist, daß Öl aus dem Federspeicher 16 unter Umgehung des Magnetventils 15 in die Hub­ übertragungskammer 13 strömen kann.

In der Fig. 2 oben ist die Problematik dargestellt, die entsteht, wenn zwei Ventile einzelgesteuert, d. h. parallel geschaltet werden. Als erstes sind Stößel-Druck, Stößel-Hub und Schaltung des Magnet­ ventils bei verbundenen Hubübertragungskammern gezeigt und als zweites (unten) sind Stößel-Druck, Stößel-Hub und Schaltung des Magnetventils bei getrennten Hubübertragungskammern abgebildet.

Es ist zu erkennen, daß in der oberen Darstellung, insbesondere durch toleranzbedingte Unterschiede in der Vorspannung der Ventil­ federn, unterschiedliche Öffnungszeiten auftreten, die speziell im Leerlauf zu erheblichen Füllungsunterschieden im Zylinder führen.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Magnetventil so aus zu­ bilden, daß die Hubübertragungskammern von zwei Ventilen direkt im Magnetventil getrennt werden.

Ein solches Magnetventil ist in der Fig. 3 dargestellt und hat im Unterschied zum Stand der Technik die Bezugszahl 20. Ein Gehäuse 21 des Magnetventils 20 trägt einen nicht dargestellten Magneten, an dem über einen Stößel 22 eine Ventilnadel 23 befestigt ist. Die Ventilnadel 23 ist in einem oberen Gehäuseteil 24 geführt und hat eine Ringkante 25 als Schließkörper, die mit dem unteren Gehäuse 28 einen Flachsitz bildet. Es ist auch zu sehen, daß im Bereich des Ventilsitzes zwei Gehäuseaussparungen 30 oder 31 gleicher kreis­ bogenartiger Konfiguration vorgesehen sind und daß jede dieser Gehäuseaussparungen 30 oder 31 jeweils an einem auch in der Fig. 3 dargestellten Kanal 32 bzw. 33 angeschlossen ist. Jeder Kanal 32 bzw. 33 ist mit einer Hubübertragungskammer eines Ventilstößels verbunden. Zwischen den beiden Gehäuseaussparungen 30 oder 31 ist je ein Steg 34 oder 35 vorgesehen, der zur Führung der Ventilnadel 23 dient.

In einer von der Ebene 29 einen Abstand aufweisenden zweiten Ebene 36 sind, wie der in Fig. 5 dargestellte Schnitt V-V aus der Fig. 3 zeigt, zwei mit den Gehauseaussparungen in der ersten Ebene 29 flächengleiche Gehäuseaussparungen 37 und 38 zu erkennen, die über Kanäle 39 und 40 jeweils mit der gegenüberliegenden, im Bereich des Ventilsitzes angeordneten Gehäuseaussparungen 30 und 31 verbunden sind. Auf diese Weise sind Querkräfte auf die Ventilnadel ausge­ glichen.

Unter der Ventilnadel 23 ist eine Feder 41 angeordnet, welche die Ventilnadel 23 bei stromlosem Magneten gegen eine obere Gehäuse-An­ schlagplatte 21′ drückt. Dabei ist das Magnetventil 20 geöffnet. Zum Schließen des Magnetventils 20 wird sein Magnet bestromt. Bei geschlossenem Magnetventil 20 sind die beiden Kanäle 32 oder 33 und damit die beiden Hubübertragungskammern voneinander getrennt. Ein Störeffekt kann nicht auftreten. Und beim Öffnen des Magnetventils 20 werden die Flachsitz-Ventilsitze 26 und 27 von der Ringkante 25 der Ventilnadel 23 in gleicher Weise und mit gleichem Öffnungs­ querschnitt freigegeben, so daß die Druckverläufe absolut gleich sind.

Die Fig. 6 zeigt eine andere Bauart eines Magnetventils 42. Das Magnetventil 42 hat eine Ventilnadel 43, die zwei in einem Axial­ abstand angeordnete Schließhänger 44 und 45 in Kegelstumpfform auf­ weist. In einem Gehäuse 46 des Magnetventils 42 sind zwei Ventil­ sitze 47 oder 48 vorgesehen, die voneinander den gleichen Axial­ abstand haben wie die Schließkörper 44 oder 45. Auch haben die beiden Ventilsitze 47 und 48 die gleichen wirksamen Durchmesser. Von jedem Ventilsitz 47 bzw. 48 nimmt ein Kanal 49 bzw. 50 seinen Anfang, der zu je einer Hubübertragungskammer führt. Die Ventilnadel 43 ist in Längsrichtung dadurch druckausgeglichen, so daß auf ihre Unterseite der gleiche Druck einwirkt, wie auf ihre Oberseite, d. h. daß der Magnet des Magnetventils 42 von Öl durchflossen ist. Auf Unter- und Oberseite wirkt der Druck im Federspeicher 16, der durch die hohle Ventilnadel 43 abgeleistet wird.

Auch bei einer derartigen Bauweise werden die beiden Hubüber­ tragungskammern an den beiden Ventilstößeln mit gleichen Drücken beschickt.

Wenn nun aber ein "trockener" Magnet gefordert wird, bietet sich eine Konstruktion an, wie sie in der Fig. 7 dargestellt ist. Hier ist ein Magnetventil 52 gezeigt, das eine Ventilnadel 53 hat, an derer dargestellter Unterseite 54 ein Druckentlastungsbund 55 ange­ bracht ist. Dieser Druckentlastungsbund 55 hat eine Ringfläche 56, deren Flächeninhalt gleich ist mit der Sitzfläche des Ventils und der mit dem Inneren des Gehäuses eine Ringkammer 57 bildet, von der über einen Gehäuseeinschluß 58 eine Verbindung zum Federspeicher 16 führt. Auf diese Weise können dann Oberseite und Unterseite der Ventilnadel 53 mit dem drucklosen Kurbelgehäuse verbunden sein.

Schließlich ist es auch möglich, nach diesem Prinzip ein Schieber­ ventil mit hintereinanderliegenden Steuerkanten auszubilden.

Claims (10)

1. Ventilsteuervorrichtung zum Steuern der Schließ- und Öffnungs­ zeiten eines von einem Ventilsteuernocken einer Nockenwelle über einen axial verschiebbaren Ventilstößel betätigten Motorventils einer Brennkraftmaschine, mit einer zwischen dem Ventilsteuernocken und dem Ventilstößel angeordneten, flüssigkeitsgefüllten Hubüber­ tragungskammer, die zur Änderung ihrer zwischen Ventilsteuernocken und Ventilstößel wirksamen Axialausdehnung einen durch ein Magnet­ ventil steuerbaren Kanal zum Ablassen und Zuführen der Flüssigkeit aufweist, der anderen Endes in einen Flüssigkeitsspeicher mündet, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilstößel (3) eines Zylinders der Brennkraftmaschine zusammengefaßt und von einem gemeinsamen Magnetventil (20, 42, 52) geschaltet sind und daß eine Trennung der beiden Hubübertragungskammern (13) innerhalb des Magnetventils (20, 42, 52) durchgeführt ist.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilnadel (23) des Magnetventils (20) einen Schließkörper (Ringkante 25) aufweist, der mit dem Gehäuse einen Ventilsitz bildet.

3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schließkörper eine Ringkante (25) als Schließglied aufweist und daß der Ventilsitz als Flachsitz in einer gemeinsamen Ebene (29) an einer Gehäuseschulter (28) ausgebildet ist.

4. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Ventilsitzes zwei der beiden Hubübertragungskammer-An­ schlüsse (Kanäle 32 und 33) zugeordnete Gehäuseaussparungen (30 und 31) gleicher Konfiguration vorgesehen sind.

5. Ventilsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gehäuseaussparungen (30 und 31) beidseitig ein Steg (34, 35) vorgesehen ist, der die Ventilnadel (23) mit geringem Spiel führt.

6. Ventilsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Ebene (36) zwei mit den ersten Gehäuseaus­ sparungen (30 und 31) flächengleiche Gehäuseaussparungen (37 und 38) vorgesehen sind, die über Kanäle (39, 40) jeweils mit dem gegenüber­ liegenden, im Bereich des Ventilsitzes angeordneten Gehäuseaus­ sparungen (30 und 31) verbunden sind.

7. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilnadel (43, 53) das Magnetventils (42, 52) zwei in einem Axial­ abstand voneinander angeordnete Schließkörper (44, 45) aufweist, daß ferner jeder Schließkörper (44 bzw. 45) mit einem Ventilsitz (47, 48) zusammenarbeitet und daß die beiden Ventilsitze (47, 48) den gleichen Axialabstand wie die Schließkörper (44 und 45) haben.

8. Ventilsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsitze (47, 48) die gleichen wirksamen Durchmesser haben.

9. Ventilsteuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich der Ventilnadel (43) eine dem Magneten des Magnetventils (42) zugekehrte Oberseite der Ventilnadel (43) unter Rücklaufspeicherdruck steht (Fig. 6).

10. Ventilsteuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich der Ventilnadel (53) eine dem Magneten des Magnetventils (52) abgekehrte Unterseite der Ventilnadel (53) mit einem Druckentlastungs-Bund versehen ist (Fig. 7).