DE4244374C2 - Ventilsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einer Ventilsteuervorrichtung zum Steuern der Schließ- und Öffnungszeiten von Motorventilen gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.

Eine solche Ventilsteuervorrichtung ist durch die DE 38 01 363 A1 bekannt. Dort wird durch ein einziges Magnetventil das Volumen der Hubübertragungskammern zweier Ventile gesteuert. Dabei sind die Hubübertragungskammern dieser beiden Ventile jeweils durch ein Rückschlagventil vom Magnetventil und voneinander abgekoppelt. Die durch das einzige Magnetventil angesteuerten Gaswechselventile sind jedoch verschiedenen Motorzylindern zugeordnet und werden entsprechend der Steuerung durch die Nockenwelle nacheinander betätigt.

Demgegenüber besteht die Forderung, auch bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Einlaßventilen bzw. Auslaßventilen pro Zylinder das durch den obengenannten Stand der Technik bekannte Prinzip der Motorventilsteuerung zu verwenden.

Dabei ergibt sich als Aufgabe, eine solche Ventilsteuer­ vorrichtung mit möglichst einfachen Mitteln zu verwirklichen und eine gewünschte simultane Ventilöffnungsbewegung der Ventile zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß durch die Trennung der Hubübertragungskammern in Schließstellung des Magnetventils vermieden wird, daß es zu einem Überströmen von Hydraulikflüssigkeit von der einen Hubübertragungskammer zur anderen kommen kann, was zu unterschiedlichen Öffnungsgraden der Ventile führen würde. Dennoch ist die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung einfach aufgebaut und benötigt auch keine zusätzlichen Rück­ schlagventile wie beim Stand der Technik.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema einer herkömmlichen hydraulischen Einlaßventilsteuerung,

Fig. 2 eine Zusammenstellung der Druckverläufe bei miteinander verbundenen Hubübertragungskammmern (Stößelhubkammern) und bei voneinander getrennten Hubübertragungskammern (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.

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 11 am Ventilsteuernocken 2 anliegt und der andere 10 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 mit einem einzigen, in üblicher Weise ausgebildeten Magnetventil gesteuert werden und zu diesem Zweck deren Hubübertragungskammern 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 erfindungsgemäß ausgebildeten 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 auszu­ 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 Magnetventil gemäß Fig. 1 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 Gehäuseteil 28 einen Flachsitz bildet. Es ist auch zu sehen, daß im Bereich des Ventilsitzes zwei Gehäuseaussparungen 30 und 31 gleicher kreis­ bogenartiger Konfiguration vorgesehen sind und daß jede dieser Gehäuseaussparungen 30 und 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 und 31 ist je ein Steg 34 oder 35 vorgesehen, der zur Führung der Ventilnadel 23 dient.

In einer von der ersten Ebene 29 (Schnitt IV-IV in Fig. 3) 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 den 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 und 33 und damit die beiden Hubübertragungskammern voneinander getrennt. Ein Störeffekt kann nicht auftreten. Beim Öffnen des Magnetventils 20 wird der Flachsitz des Ventils von der Ringkante 25 der Ventilnadel 23 so geöffnet, daß zu jeder der Hubübertra­ gungskammern hin ein gleicher Öffnungsquerschnitt freigegeben wird, 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 Schließkörper 44 und 45 in Kegelstumpfform auf­ weist. In einem Gehäuse 46 des Magnetventils 42 sind zwei Ventil­ sitze 47 und 48 vorgesehen, die voneinander den gleichen Axial­ abstand haben wie die Schließkörper 44 und 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 durch diese Ausgestaltung in Schließstellung druckausgeglichen.

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 deren 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 Gehäuseanschluß 58 eine Verbindung zum Federspeicher 16 führt. Auf diese Weise können dann Oberseite und Unterseite der Ventilnadel 53 mit dem drucklosen Kurbelgehäuse verbunden sein.

Claims (7)

1. Ventilsteuervorrichtung zum Steuern der Schließ- und Öffnungszeiten der von jeweils einem Ventilsteuernocken einer Nockenwelle über jeweils einen axial verschiebbaren Ventilstößel (10, 3) betätigten Motorventile einer Brennkraftmaschine, mit jeweils einer zwischen einem Ventilsteuernocken und dem zugehörigen Ventilstößel angeordneten, flüssigkeitsgefüllten Hubüber­ tragungskammer (13), die zur Änderung ihrer zwischen Ventilsteuernocken und Ventilstößel wirksamen Axialausdehnung einen durch ein Magnetventil (20, 42, 52) steuerbaren Kanal (5′) zum Ablassen und Zuführen der Flüssigkeit aufweist, der anderen Endes in einen Flüssigkeitsspeicher (16) mündet, wobei jeweils zwei der Hubübertragungskammern (13) der Ventilstößel (3) durch ein einziges Magnetventil (20, 42, 52) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die die zwei Hubübertragungskammern (13) begrenzenden Ventilstößel (10, 3) zugleich Motorventile desselben Motorzylinders betätigen und die Hubübertragungskammern (13) jeweils für sich unmittelbar mit dem Magnetventil (20, 42, 52) verbunden sind, durch dessen Ventilnadel (23) in der Schließstellung des Magnetventils zugleich beide Hubübertragungskammern (13) voneinander getrennt und in der Offenstellung des Magnetventils beide Hubübertragungskammern (13) zum jeweiligen Kanal (5′) hin geöffnet sind.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (23) einen Schließkörper mit einer Ringkante (25) aufweist, die mit einem an einer Schulter des unteren Gehäuse­ teils (28) des Magnetventilgehäuses (21) vorgesehenen Flachsitz zusammenwirkt, in dessen Bereich zwei durch zwei Stege (34, 35) und die Ventilnadel (23) begrenzbare Gehäuseaus­ sparungen (30, 31) vorgesehen sind, die jeweils mit einer der Hub­ übertragungskammern direkt verbunden sind, wobei die Ventilnadel (23) zwischen den Stegen (34, 35) geführt ist und in Schließstellung die Gehäuseaussparungen (30, 31) voneinander trennt und in Öffnungsstellung deren Verbindung mit dem jeweiligen Kanal (5′) herstellt (Fig. 3, 4).

3. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Ebene (36) des Magnetventilgehäuses (21), die parallel zur ersten, die Gehäuseaussparungen (30, 31) aufweisenden Ebene (39) ist, zwei mit den genannten Gehäuseaussparungen (30, 31) flächengleiche zusätzliche Gehäuse­ aussparungen (37, 38) vorgesehen sind, die über Kanäle (39, 40) jeweils mit den gegenüberliegenden, im Bereich des Ventilsitzes angeord­ neten Gehäuseaussparungen (30, 31) verbunden sind (Fig. 3 bis 5).

4. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilnadel (43, 53) des Magnetventils (42, 52) zwei in einem Axialabstand voneinander angeordnete Schließkörper (44, 45) aufweist, daß jeder Schließkörper (44, 45) mit einem Ventilsitz (47, 48) zusammenarbeitet, wobei die beiden Ventilsitze (47, 48) den gleichen Axialabstand voneinander wie die Schließkörper (44, 45) haben und daß jeder der Schließkörper die Verbindung zwischen einer der Hubübertragungskammern (13) und dem jeweiligen Kanal (5′) steuert (Fig. 6, 7).

5. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsitze (47, 48) die gleichen wirksamen Durch­ messer haben.

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

7. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß zum Druckausgleich der Ventilnadel (53) eine dem Magneten des Magnetventils abgekehrte Unterseite der Ventilnadel (53) mit einem Druckentlastungsbund versehen ist (Fig. 7).