DE4407585C2 - Variable Ventilsteuerung - Google Patents

Variable Ventilsteuerung

Info

Publication number
DE4407585C2
DE4407585C2 DE4407585A DE4407585A DE4407585C2 DE 4407585 C2 DE4407585 C2 DE 4407585C2 DE 4407585 A DE4407585 A DE 4407585A DE 4407585 A DE4407585 A DE 4407585A DE 4407585 C2 DE4407585 C2 DE 4407585C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
fuel
pressure
valves
gas exchange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4407585A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4407585A1 (de
Inventor
Dieter Dipl Ing Schoenfeld
Guenther Dipl Ing Schmidt
Martin Dr Ing Freitag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH, MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Priority to DE4407585A priority Critical patent/DE4407585C2/de
Publication of DE4407585A1 publication Critical patent/DE4407585A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4407585C2 publication Critical patent/DE4407585C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025Common rails
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34446Fluid accumulators for the feeding circuit

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydraulischen Betätigung von federvorgespannten Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 4 genannten Merkmalen.
Eine solche Ventilsteuerung ist aus dem JP-Abstract 62-10 409 bekannt. Dort werden die Betätigungen eines Gaswechselventils und die Kraftstoffeinspritzung mit einer gemeinsamen Hydraulikdruckquelle bewerkstelligt. Druckfluid wird über eine Regelventileinheit aus der als Akkumulatorspeicher ausgebildeten Hydraulikdruckquelle dem Gaswechselventil zugesteuert. Über eine zweite Regelventileinheit wird Druckfluid außerdem einer Hochdruck-Trennkolbenpumpe aufgeschaltet, deren Hochdruckseite von einem Kraftstoffördersystem gespeist wird. Bei Druckbeaufschlagen des Trennkolbens wird der Kraftstoff entsprechend der vorgesehenen Druckübersetzung über eine Einspritzventileinrichtung eingespritzt. Die Regelventilstellungen werden von der Drehwinkellage zugeordneter Nocken vorgegeben und sind an die Kurbelwellenstellung gekoppelt.
Nachteilig bei dieser hydraulischen Ventileinrichtung ist der starr an den Kurbeltrieb gekoppelte Betätigungsverlauf der Gaswechselventile. Damit sind auf spezielle Betriebszustände des Motors ausgerichtete Schaltzustände der Gaswechselventile nicht möglich. Ferner bedingt die ventilindividuelle Zu- und Ableitung von hochkomprimiertem Hydraulikfluid einen erheblichen Energieaufwand des Motors, der sich in einem niedrigen Motorgesamtwirkungsgrad auswirkt.
In der DE 39 09 822 A1 ist eine Einrichtung zur Betätigung und Steuerung von Gaswechselventilen mittels einer Einspritzpumpe offenbart, bei der Hub und Öffnungszeiten der Ventile in Abhängigkeit der Regelstangenstellung verändert werden können. Allerdings sind auch bei dieser Einrichtung die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile starr an den Kurbeltrieb gekoppelt. Darüber hinaus kann dieser Druckschrift kein Hinweis auf Art und Weise einer Ventilbetätigung bei Brennkraftmaschinen mit Druckspeicher-Einspritzsystem entnommen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Betätigung hydraulischer Gaswechselventile aufzuzeigen, mittels welchen der motorinterne Leistungsverbrauch reduziert und folglich der Gesamtwirkungsgrad gesteigert werden kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem verfahrensmäßig mit den Merkmalen der in Anspruch 1 gegebenen technischen Lehre erreicht; eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete vorrichtungsmäßige Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 gegeben.
Wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Hintereinanderschaltung von Auslaß- und Einlaßventilen, bei der der im Druckspeicher unter Hochdruck stehende Kraftstoff durch entsprechende Schaltung der Steuerventile zunächst dem Auslaßventil zugesteuert wird, bevor beim Schließvorgang des Auslaßventils dieselbe Kraftstoffmenge zur Betätigung des Einlaßventils weitergeleitet wird. Bei geeigneter Auslegung der Hydraulik und akzeptabler Ventilüberschneidung ermöglichen der kurze Öffnungs- bzw. Schließvorgang hydraulisch betätigter Ventile so eine Mehrfachnutzung des im hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff gespeicherten Arbeitsvermögens. Durch diese Mehrfachnutzung muß erfindungsgemäß für den gesamten Gaswechselvorgang deutlich weniger Hydraulikenergie aufgebracht werden als vergleichsweise beim bisherigen direkten Einzelöffnen sowohl des Auslaß- als auch des Einlaßventils mit jeweils dem im Hydrauliksystem vorliegenden Systemdruck.
Eine weitere Möglichkeit, um die für den gesamten Gaswechselvorgang von der Motorleistung abgezweigte Energie zur Erzeugung des Hydraulikdrucks zu minimieren, wird erfindungsgemäß in Weiterbildung der Erfindung dadurch realisiert, daß jeweils zwischen dem Betätigen des Auslaßventils und der darauffolgenden Beaufschlagung des nachgeordneten Einlaßventils eine Druckzwischenspeicherung für die ventilbetätigende Kraftstoffmenge vorgesehen wird. Bei entsprechender Schaltung der jeweiligen Steuerventile wird damit die beim schnellen Öffnen des Auslaßventils durch unmittelbares Zusteuern des hohen Systemdrucks in der Schließfeder dieses Ventils gespeicherte potentielle Energie zumindest teilweise wieder in Kraftstoffdruck zurückgewandelt und so lange zwischengespeichert, bis dieser im Druckzwischenspeicher unter Hochdruck abrufbereitstehende Kraftstoff dem Einlaßventil zugeschaltet wird. Beim Schließen bzw. Entlasten des Einlaßventils wird der Kraftstoff mittels der Einlaßventilschließfeder in den Kraftstofftank gefördert und damit wieder in den Systemkreislauf rückgeführt.
Neben dieser sich hieraus ergebenden günstigen Energiebilanz des Gaswechselventilspiels schafft der erfindungsgemäße Druckzwischenspeicher die Voraussetzung für voneinander unabhängige Öffnungs- und Schließvorgänge der Auslaß- und Einlaßventile. Die einzelnen Ventile können dadurch nun zur Verbrauchsoptimierung in der Brennkraftmaschine zu jeder beliebigen kennfeldabhängigen Steuerzeit, auch ohne Ventilüberschneidung, betätigt werden. Insbesondere kann es beim Betrieb einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine ferner vorteilhaft sein, die Kraftstoffentnahme zur Betätigung der Ventile und die Kraftstoffeinspritzzeiten aufeinander abzustimmen, um damit störende Pulsationen im Hochdruckspeicher aufgrund einer wiederkehrenden Entnahme verhältnismäßig großer Kraftstoffmengen zu minimieren. Bei Hintereinanderschaltung von Aus- und Einlaßventilen mit Druckzwischenspeicherung und entsprechend abgestimmter Steuerung der Gaswechselventile werden jeweils wesentlich kleinere Kraftstoffmengen aus dem Hochdruckspeicher abgeleitet. Folglich sind auch die sich daraus ergebenden Druckschwankungen geringer, so daß das zur Druckschwingungsdämpfung vorgesehene Volumen des Hochdruckspeichers auf ein Minimalmaß verkleinert werden kann.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist auf wenige Teile begrenzt, da die wesentlichen Teile des Hydraulikkreislaufs bereits in Form des Akkumulator-Einspritzsystems an der Brennkraftmaschine vorhanden sind. Der Kraftstoff kann als Hydraulikfluid vom Akkumulator aus, je nach Schaltung der Steuerventile, zum Öffnen der Ventile abgezweigt werden. Der aufgebaute und unabhängig von der Kraftstoffbemessung in die Brennräume der Brennkraftmaschine ständig verfügbare, hohe Kraftstoffdruck ermöglicht es ferner, daß die Abmessungen der Druckraumvolumina der Hydraulikventile klein dimensioniert werden können. Der bauliche Aufwand beschränkt sich somit auf die Ausbildung der Hydraulik-Gaswechselventilbaugruppen und das diese Baugruppen verbindende Leitungssystem. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher einfach aufgebaut und kann kostengünstig hergestellt und montiert werden.
Der einfache Aufbau und die geringe Zahl erforderlicher Vorrichtungsteile schaffen die Voraussetzung für den Einsatz kostensparender Herstellungsverfahren. So ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, das Leitungssystem gegebenenfalls zusammen mit dem Druckzwischenspeicher in die Ventilgehäuseabdeckung einzugießen.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die unterschiedliche Dimensionierung der Ventilfedern. Die Ventilfeder des Auslaßventils ist wesentlich stärker ausgebildet als die Ventilfeder des Einlaßventils. So können in der Zwischendruckleitung auftretende Druckverluste ausgeglichen und unabhängig von den jeweiligen Steuerzeiten der Gaswechselventile ein gleichbleibend gutes Öffnungs- und Schließverhalten beider Ventile sichergestellt werden. Insbesondere dient die stark dimensionierte Ventilfeder des Auslaßventils in Ausführungsformen mit Druckzwischenspeicherung dazu, den Kraftstoff beim Schließvorgang des Auslaßventils in möglichst kurzer Zeit aus dem Ventildruckraum in den Druckzwischenspeicher zu fördern. Einerseits wird damit ein zuverlässiges Schließen des Auslaßventils in kurzer Zeit erreicht, andererseits kann damit ein relativ hoher Zwischendruck erzeugt werden, was sich wiederum günstig auf das Öffnungsverhalten des Einlaßventils auswirkt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den übrigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Darin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur variablen, hydraulischen Betätigung der Gaswechselventile eingebunden in ein Hochdruckeinspritzsystem einer nicht bzw. nur in Form eines Ventilgehäuseausschnitts andeutungsweise dargestellten Brennkraftmaschine.
Das Einspritzsystem liegt als sogenanntes "Common-Rail-Einspritzsystem" vor, bei dem eine Hochdruckpumpe 23 den Kraftstoff kontinuierlich in einen für mehrere Einspritzdüsen 7 gemeinsamen Hochdruckspeicher 21 fördert, und aus welchem die elektronisch geregelten Einspritzdüsen wiederum kontinuierlich Kraftstoff ableiten. Das wesentliche Merkmal eines "Common-Rail-Einspritzsystems" ist die bauliche Trennung der Funktionen "Druckerzeugung" und "Kraftstoffzumessung". Diese Trennung ermöglicht es nämlich, daß der Kraftstoff in einem Hochdruckspeicher 21 ständig unter einem konstanten Druck von ca. 1000 bar gehalten werden kann und bei entsprechender Dimensionierung des Hochdruckspeichervolumens dadurch als Hydraulikfluid zur Verfügung steht.
Bei dem dargestellten System saugt die Hochdruckpumpe 23 den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 27 über einen Kraftstoffilter 26 an und fördert diesen durch eine Zuleitung 28 in den Hochdruckspeicher 21 des dargestellten Hochdruck-Hydrauliksystems 1. Die Hochdruckpumpe 23 wird über einen hier nicht näher dargestellten Antrieb 25 von der Brennkraftmaschine angetrieben und elektronisch geregelt. Die Hochdruckpumpe 23 ist so dimensioniert, daß ihre Förderleistung den Kraftstoff in dem Hochdruckspeicher 21 konstant auf einem Druckniveau von ca. 1000 bar hält. Der Druck im Hochdruckspeicher 21 wird ständig von einer Steuereinheit 24 gemessen, welche in Abhängigkeit dieses Druckes den Pumpenbetrieb steuert, um den Systemdruck auf den konstanten Wert auszuregeln.
Von dem Hochdruckspeicher 21 zweigen zwei Leitungssysteme ab. Das erste Kraftstoffeinspritzsystem leitet Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 8 mittels elektronisch geregelter Einspritzventile 7 aus dem Hochdruckspeicher 21 ab und führt den überschüssigen Kraftstoff über die Kraftstoffrückleitung 9 zurück in den Kraftstofftank 27. Das Leitungssystem 12 bildet das zweite System und bindet das Auslaßventil 3 und das Einlaßventil 4 in das Hochdruck-Hydrauliksystem 1 mit ein.
Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Leitungssystems 12 mit einem Auslaßventil 3 und einem Einlaßventil 4 beschrieben wird, ist die Erfindung nicht nur auf die Betätigung eines Auslaß- und eines Einlaßventils beschränkt, sondern es können sowohl mehrere Auslaß- und Einlaßventile pro Zylinder in einem Hydraulikleitungssystem 12 zusammengefaßt sein, als auch mehrere derartige Hydraulikleitungssysteme,der Zahl der Zylinder einer Brennkraftmaschine entsprechend, jeweils parallelgeschaltet an den Hochdruckspeicher angeschlossen werden.
Die Ventile 3, 4 sind jeweils mit ihrem Ventilschaft 29, 30 im Ventilgehäuse 5 geführt und liegen in der Ruhephase zwischen zwei Ventilspielen mit dem Ventilteller 31, 32 auf dem Ventilsitz im Zylinderkopf 2 an. In dieser Stellung werden sie unter der Kraft der Ventilfedern 10, 11 gehalten, welche sich ihrerseits gegen den Zylinderkopf 2 abstützen. Das rückseitige Ende der Ventile 3, 4 endet jeweils in einem Druckraum, in welchen wahlweise das Hydraulikfluid, der Kraftstoff, zur Ventilbetätigung zugeschaltet und/oder abgeleitet wird. Die hierin schematisch dargestellten Hydraulikventile können in unterschiedlichen Bauformen ausgebildet sein, ohne daß sich dadurch das Wesen der Erfindung ändert. Erfindungswesentlich dagegen ist, daß das Auslaßventil 3 unmittelbar über eine Hochdruckleitung 13 mit dem Hochdruckspeicher 21 verbunden ist und daß sowohl die Beaufschlagung der Ventile 3, 4 mit dem druckbeaufschlagten Kraftstoff als auch deren Entlastung über unabhängig steuerbare Steuerventile 17, 18, 19, 20 gesteuert werden kann. Diese jedem Ventil 3, 4 jeweils in der kraftstoffzuführenden und in der kraftstoffableitenden Leitung zugeordneten Steuerventile 17, 18, 19, 20 sind vorzugsweise als elektronisch steuerbare Magnetventile ausgebildet, die in Abhängigkeit der Kurbelwellenstellung und/oder anderen Motorparametern (z. B. pe, n) von der Steuereinheit 24 angesteuert und geschaltet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind ein Auslaßventil 3 und ein Einlaßventil 4 in Reihe hintereinander geschaltet und über eine Zwischendruckleitung 14 miteinander verbunden. Vom Einlaßventil 4 führt eine Niederdruckleitung 15 zu dem Kraftstofftank 27 und damit wieder in dem Einspritzsystemkreislauf zurück.
In der Zwischendruckleitung 14 ist ein Druckzwischenspeicher 16 vorgesehen, welcher bevorzugt ebenso wie die Hochdruckleitung 13, die Zwischendruckleitung 14 und Teile der Niederdruckleitung 15 in den Ventilgehäusedeckel eingegossen ausgebildet ist. Bedingt durch die Anordnung des Zwischendruckspeichers 16 in der Zwischendruckleitung 14 kann die Zu- bzw. Abführung von Kraftstoff in den bzw. vom Zwischendruckspeicher 16 mittels entsprechender Schaltung der Steuerventile 18, 19 gesteuert werden.
Der Druckzwischenspeicher 16 selbst umschließt ein Speichervolumen, welches mittels eines Trennkolbens 35 in zwei Teilräumen, die Kraftstoffkammer 38 und die Federkammer 39, mit variablen Volumina unterteilt ist. Dazu ist der Trennkolben 35 axial verschieblich in den Druckzwischenspeicher 16 eingesetzt und bildet die verschiebbare Begrenzung zwischen der Kraftstoffkammer 38 und der Federkammer 39.
Die Federkammer 39 ist auf der dem Trennkolben 35 in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseite durch einen in den Ventildeckel eingeschraubten Gewindestopfen 37 begrenzt, in den eine Entlüftungsbohrung 40 eingeformt ist. In die Federkammer 39 ist eine Druckfeder 36 eingesetzt, welche sich mit einem Ende am Gewindestopfen 37 abstützt, während ihr anderes Ende in axialer Richtung auf dem Trennkolben 35 aufliegt und diesen axial in Richtung Kraftstoffraum 38 vorspannt. Die Kraftstoffkammer 35 ist einlaßseitig und auslaßseitig in die Zwischendruckleitung 14 geschaltet und bildet das eigentliche Aufnahmevolumen für den Kraftstoff.
Anstelle der Druckfeder 36 kann auch ein bestimmtes Luftvolumen oder jedes andere Medium mit ausreichender Kompressibilität in die Federkammer 39 eingeschlossen werden, um ein viskoelastisches oder gasförmiges Druckpolster für die Belastung des Trennkolbens 35 zu schaffen. Ferner kann der Trennkolben 39 durch eine Membrane ersetzt werden, die das Druckzwischenspeichervolumen in die Federkammer 39 und die Kraftstoffkammer 35 dicht unterteilt.
Ist darüber hinaus die Entlüftungsbohrung 40 über entsprechende Flansche mit einem Versorgungssystem verbunden, mittels welchem die Menge des in der Federkammer 39 eingeschlossenen Mediums verändert werden kann, dann lassen sich dadurch der Zwischenspeicherdruck pzw und abhängig davon die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Ventile 3, 4 beeinflussen.
Nachfolgend wird die Funktion der zuvor beschriebenen Vorrichtung über den Verlauf eines vollständigen Ventilspiels ausgehend von dem mit unter einem Druck von ca. 1000 bar stehenden Kraftstoff gefüllten Hochdruckspeichers 21 beschrieben.
In der Ruhelage der Gaswechselventile 3, 4 sitzen deren Ventilteller 31, 32 auf ihrem Sitz im Zylinderkopf 2 auf. In dieser Ruhephase sind sämtliche Steuerventile 17, 18, 19, 20 in ihrer Schließstellung. Zur Betätigung des Auslaßventils 3 wird zunächst das Steuerventil 17 geöffnet, wodurch der unter Hochdruck stehende Kraftstoff zur Betätigung des Auslaßventils 3 zugeleitet wird. Da das Steuerventil 18 nach wie vor geschlossen ist, verdrängt der mit hohem Druck zuströmende Kraftstoff das Auslaßventil 3 in Pfeilrichtung 33 gegen die Vorspannung der Ventilfeder 10 nach unten. Ist das Auslaßventil 3 nach einer vorgegebenen Zeit ausreichend weit geöffnet, schließt das Steuerventil 17, und das Steuerventil 18 wird von seiner geschlossenen Stellung in Durchlaßstellung geschaltet. Dadurch kann der das Auslaßventil betätigende Kraftstoff durch das Steuerventil 18 über die Zwischendruckleitung 14 aus dem Druckraum des Auslaßventils 3 in die Kraftstoffkammer 38 des Druckzwischenspeichers 16 überströmen. Durch diese Ansteuerung wird der Schließvorgang des Auslaßventils 3 eingeleitet, und das Ventil 3 wird unter Wirkung der Rückstellkraft der Ventilfeder 10 in Pfeilrichtung 33 nach oben in seine Ausgangslage zurückbewegt. Da das Steuerventil 19 geschlossen ist, wird sämtlicher Kraftstoff aus dem Druckraum des Auslaßventils 3 in die Kraftstoffkammer 38 gepreßt, und dort unter der Wirkung der Schließfederkraft des Auslaßventils 3 mit einem bestimmten Zwischendruck pzw beaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung des zwischengespeicherten Kraftstoffs wird mit Hilfe des vorgespannten Trennkolbens 35 erreicht, welcher von dem in die Kraftstoffkammer 38 einströmenden Kraftstoff entweder gegen die Kraft der Druckfeder 36 oder des komprimierten, oben erwähnten Druckpolsters nach oben verdrängt wird und dadurch den Kraftstoff unter entsprechend hohen Druck setzt. Ein hierfür erforderliches Abstimmen der hydraulischen Druckverhältnisse kann durch entsprechende Gestaltung bzw. Dimensionierung der Federstärken und Wirkflächen erreicht werden.
Ist nun das Auslaßventil 3 in seiner Ausgangsstellung angelangt, wird das Steuerventil 18 geschlossen und der unter Druck stehende Kraftstoff ist im Druckzwischenspeicher 16 gespeichert. Entsprechend der Einlaßventilsteuerzeiten wird nun das Steuerventil 19 geöffnet und dadurch das Einlaßventil 4 mit dem zwischengespeicherten Kraftstoff beaufschlagt. Auch das Einlaßventil 4 wird nun unter Einwirkung des Kraftstoffs gegen die Kraft der Ventilschließfeder 11 in Pfeilrichtung 34 nach unten bewegt und dadurch der Ventilteller 32 aus seinem Sitz angehoben, um so den Einlaßkanal zu öffnen.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es erfindungswesentlich, daß die Kraft der Schließfeder 11 und das Arbeitsvermögen des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffs derart exakt aufeinander abgestimmt sind, daß das Einlaßventil 4 in der gewünschten Weise geöffnet werden kann. Zum Schließen des Einlaßventils 4 wird das Steuerventil 19 geschlossen und das Steuerventil 20 geöffnet, so daß der Kraftstoff durch die Niederdruckleitung 15 nunmehr unter der Wirkung der Rückstellkraft der Ventilfeder 11 zurück in den Kraftstofftank 27 gefördert wird. Ist das Einlaßventil 4 schließlich wieder in seiner Schließstellung angelangt, wird das Steuerventil 20 geschlossen und das Ventilspiel beginnt von neuem.
Bezugszeichenliste
 1 Hochdruck-Hydraulik-System
 2 Zylinderkopf
 3 Auslaßventil
 4 Einlaßventil
 5 Ventilgehäuse
 6 Ventilgehäusedeckel
 7 Einspritzventil
 8 Kraftstoffzuleitung
 9 Kraftstoffrückleitung
10 Ventilfeder
11 Ventilfeder
12 Leitungssystem
13 Hochdruckleitung
14 Zwischendruckleitung
15 Niederdruckleitung
16 Zwischendruckspeicher
17 Steuerventil
18 Steuerventil
19 Steuerventil
20 Steuerventil
21 Hochdruckspeicher
22 Rückschlagventil
23 Hochdruckpumpe
24 Steuereinheit
25 Antrieb
26 Kraftstoffilter
27 Kraftstofftank
28 Zuleitung
30 Ventilschaft
31 Ventilteller
32 Ventilteller
33 Pfeilrichtung
34 Pfeilrichtung
35 Trennkolben
36 Druckfeder
37 Gewindestopfen
38 Kraftstoffkammer
39 Federkammer
40 Entlüftungsbohrung

Claims (9)

1. Verfahren zur hydraulischen Betätigung von in ihrer Schließstellung federvorgespannten (10, 11) Gaswechselventilen (3, 4) einer Brennkraftmaschine, bei dem unter im wesentlichen konstanten Hochdruck stehender Kraftstoff eines aus einem Hydraulik-System mit Hochdruckspeicher (21) bestehenden Kraftstoff-Einspritzsystems der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Kurbelwellenstellung und weiterer kennfeldabhängiger Parameter mittels Steuerventilen (17 bis 20) auf die Gaswechselventile (3, 4) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Hochdruckspeicher (21) kommende Kraftstoff (12, 13) nacheinander zunächst dem Auslaßventil (3) zugeleitet wird, um dieses zu öffnen, und dann beim Schließen des Auslaßventils (3) unter Wirkung seiner Schließfeder (10) dem Einlaßventil (4) zugeleitet (18, 19) wird und dieses so lange geöffnet hält, bis eine Niederdruckleitung (15) freigegeben (20) und das Einlaßventil (4) mittels seiner Ventilfeder (11) geschlossen wird, wobei der Kraftstoff beim Schließen des Einlaßventils (4) auf eine Zuleitung (15) zum Kraftstofftank (27) abgesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Auslaßventil (3) betätigende Kraftstoff beim Schließen des Auslaßventils (3) in einen Druckzwischenspeicher (16) geleitet, dort zwischengespeichert und von dort zum Einlaßventil (4) hin entladen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere Zylinder mit jeweils mindestens zwei hintereinandergeschalteten Gaswechselventilen (3, 4) in Abhängigkeit der Kurbelwellenstellung und weiterer kennfeldabhängiger Parameter betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffentnahme aus dem Hochdruckspeicher (21) zur Betätigung des jeweiligen Auslaßventils (3) auf die Einspritzzeiten der Brennkraftmaschine abgestimmt ist und der Kraftstoff zu Zeiten entnommen wird, wenn keine Einspritzung erfolgt.
4. Vorrichtung zur variablen, hydraulischen Steuerung von durch Schließfedern (10, 11) belasteten Gaswechselventilen (3, 4) einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mit:
  • - einem Kraftstoff-Einspritzsystem mit Hochdruckpumpe (23) und Hochdruckspeicher (21),
  • - einem geschlossenen Leitungssystem (12), welches die Gaswechselventile (3, 4) mit dem Kraftstoffkreislauf des Einspritzsystems verbindet, und
  • - mit Steuerventilen (17, 18, 19, 20), mittels welchen die Gaswechselventile (3, 4) in Abhängigkeit der Kurbelwellenstellung und weiterer kennfeldabhängiger Parameter zum Öffnen mit dem Kraftstoffdruck beaufschlagt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Auslaßventil (3) und ein Einlaßventil (4) desselben Zylinders über eine Zwischendruckleitung (14) bezüglich der Kraftstoffströmungsrichtung in Reihe miteinander verbunden sind, wobei in der Zwischendruckleitung (14) mindestens ein Steuerventil (18) vorgesehen ist, welches wahlweise schaltbar ist, um ein Überströmen des Kraftstoffs vom stromaufwärts gelegenen Auslaßventil (3) zum stromabwärtigen Einlaßventil (4) zu ermöglichen, und daß die Ventilfeder (10) des Auslaßventils (3) stärker dimensioniert ist als die Ventilfeder (11) des Einlaßventils (4).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischendruckleitung (14) zwischen den Gaswechselventilen (3, 4) ein Zwischendruckspeicher (16) vorgesehen ist, wobei der Zu- und Ablauf des Kraftstoffs zu bzw. vom Zwischendruckspeicher (16) jeweils mittels eines Steuerventils (18, 19) steuerbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Gaswechselventile (3, 4) in einem Ventilgehäuse (5) angeordnet sind, welches mittels eines Ventilgehäusedeckels (6) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (12) in den Ventilgehäusedeckel (6) integriert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischendruckspeicher (16) in den Ventilgehäusedeckel (6) integriert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (17, 18, 19, 20) als elektronisch gesteuerte Magnetventile ausgebildet sind.
DE4407585A 1994-03-08 1994-03-08 Variable Ventilsteuerung Expired - Fee Related DE4407585C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4407585A DE4407585C2 (de) 1994-03-08 1994-03-08 Variable Ventilsteuerung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4407585A DE4407585C2 (de) 1994-03-08 1994-03-08 Variable Ventilsteuerung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4407585A1 DE4407585A1 (de) 1995-09-21
DE4407585C2 true DE4407585C2 (de) 1996-09-19

Family

ID=6512091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4407585A Expired - Fee Related DE4407585C2 (de) 1994-03-08 1994-03-08 Variable Ventilsteuerung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4407585C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013011340A1 (de) 2013-07-04 2015-01-08 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Pneumatische Ventilsteuerung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19514116A1 (de) * 1995-04-14 1996-10-17 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine komprimierter Luft
DE19542561C1 (de) * 1995-11-15 1996-11-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Hydraulische Ventilsteuerung
DE19831848A1 (de) * 1998-07-16 2000-01-20 Bosch Gmbh Robert Verbrennungskraftmaschine
DE19910976B4 (de) * 1999-03-12 2004-08-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit mehrstufiger Hochdruckpumpe und zwei Druckspeichern
DE19910971A1 (de) * 1999-03-12 2000-09-21 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe und zwei Druckspeichern
DE19934354C1 (de) * 1999-07-22 2000-12-07 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
DE10024268B4 (de) * 2000-05-17 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Benzindirekteinspritzung in einer Kolbenbrennkraftmaschine
ITBO20000548A1 (it) 2000-09-22 2002-03-22 Magneti Marelli Spa Motore a scoppio per autoveicoli e similari
DE10138881A1 (de) * 2001-08-08 2003-02-27 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, Computerprogramm sowie Steuer- und Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10230478A1 (de) 2002-07-06 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen
DE102006034242A1 (de) * 2006-07-21 2008-01-31 Ricardo Deutschland Gmbh Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und zur Betätigung eines Gaswechselventils
US8631688B1 (en) * 2012-09-05 2014-01-21 GM Global Technology Operations LLC System and method for detecting a fault in a pressure sensor that measures pressure in a hydraulic valve actuation system
DE102016205910A1 (de) * 2016-04-08 2017-10-12 Mtu Friedrichshafen Gmbh Ventiltrieb zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils und Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904497C1 (de) * 1989-02-15 1990-01-25 Man Nutzfahrzeuge Ag, 8000 Muenchen, De
DE3909822A1 (de) * 1989-03-25 1990-09-27 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur betaetigung und steuerung der ventile einer brennkraftmaschine
DE4238036A1 (de) * 1992-11-11 1994-05-19 Didier Werke Ag Einrichtung zum endabmessungsnahen Gießen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013011340A1 (de) 2013-07-04 2015-01-08 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Pneumatische Ventilsteuerung
DE102013011340B4 (de) * 2013-07-04 2015-11-26 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Pneumatische Ventilsteuerung

Also Published As

Publication number Publication date
DE4407585A1 (de) 1995-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1125046B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Druckübersetzungseinheit
DE69738153T2 (de) Hydraulisch-betätigtes Kraftstoffeinspritzventil mit direkt gesteuerter Ventilnadel
CH668621A5 (de) Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine.
DE4407585C2 (de) Variable Ventilsteuerung
DE3904497C1 (de)
DE19832287A1 (de) Nadelgesteuerte Kraftstoffinjektoreinheit
EP0328602B1 (de) Einrichtung zur einbringung des kraftstoffes in den brennraum einer brennkraftmaschine
DE4118236C2 (de) Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen
DE112006003076T5 (de) Brennstoffsystem mit mehreren Quellen für Einspritzung mit variablem Druck
EP0779949A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen
DE10024268B4 (de) Vorrichtung zur Benzindirekteinspritzung in einer Kolbenbrennkraftmaschine
DE19939418A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
DE19528792C1 (de) Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine
DE3844365A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE602004011229T2 (de) Common-rail-kraftstoffpumpe
EP0898059A2 (de) Dekompressionsventil-Motorbremse
DE3802161A1 (de) Dieseleinspritzung durch elektrohydraulisch betriebene zylinderfoermige schieber
DE10139055A1 (de) Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät sowie Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine
EP1185785B1 (de) Einspritzsystem
EP3483420B1 (de) Brennstoffeinspritzdüse und brennstoffeinspritzverfahren für einen grossdieselmotor, sowie grossdieselmotor
DE19939425A1 (de) Kraftstoffeinspritzverfahren und -systeme für eine Brennkraftmaschine
EP0670424B1 (de) Einspritzanlage für die Einspritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit in die Brennräume einer Brennkraftmaschine
DE102007021326A1 (de) Druckverstärkungssystem für mindestens einen Kraftstoffinjektor
EP1392965B1 (de) Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE19542561C1 (de) Hydraulische Ventilsteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee