DE60318363T2 - Hydraulisches Ventilbetätigungssystem - Google Patents

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Scott A. Leman
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    • 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
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00Methods of operation using a variable valve timing mechanism

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein Motorventilbetätigungssystem und insbesondere auf ein hydraulisches Dual-Druck-Motorventilbetätigungssystem gerichtet.
  • Hintergrund
  • Ein Verbrennungsmotor weist typischerweise eine Vielzahl von Motorventilen auf. Diese Motorventile steuern den Einlass und den Auslass von Gasen relativ zu der Brennkammer (den Brennkammern) des Motors. Ein typischer Motor wird mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil für jede Brennkammer des Motors aufweisen. Das Öffnen von jedem Ventil ist zeitgesteuert, um bei einem speziellen Nocken- oder Kurbelwellenwinkel im Betriebszyklus des Motors aufzutreten. Beispielsweise kann ein Einlassventil geöffnet sein, wenn ein Kolben sich von einer oberen Totpunktposition zu einer unteren Totpunktposition in seinem Zylinder bewegt, um Luft in die Brennkammer zu leiten. Das Auslassventil kann während der Bewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt hin geöffnet werden, um ein Abgas aus der Brennkammer auszustoßen.
  • Die Betätigung oder das Öffnen und Schließen der Motorventile kann auf eine Anzahl von Arten erreicht werden. Beispielsweise kann der Motor eine Kurbelwelle antreiben, die drehbar mit einer Nockenwelle verbunden ist. Jedes Motorventil kann mechanisch durch diese Nockenwelle betätigt werden. Zusätzlich kann die Drehung der Kurbelwelle auch die Hin- und Herbewegung des Brennkammerkolbens steuern. Somit steuert die Drehung der Kurbelwelle mechanisch die Betätigung von jedem Motorventil und koordiniert die Zeitsteuerung dieser Betätigung von jedem Motorventil mit den erwünschten Bewegungen des Kolbens der jeweiligen Brennkammer.
  • Das mechanische Betätigen der Motorventile sieht jedoch keine Flexibilität bezüglich der Zeitsteuerung der Ventilbetätigung vor. Es ist herausgefunden worden, dass Motorbetriebscharakteristika, beispielsweise der Wirkungsgrad, durch Variieren der Zeitsteuerung der Ventilbetätigung basierend auf den Betriebsparametern des Fahrzeugs verbessert werden können. Bei einer mechanischen Betätigung werden die Motorventile mit dem gleichen Timing- bzw. Zeitsteuerwinkel der Kurbelwellendrehung, ungeachtet der Fahrzeugbetriebsparameter, betätigt. Somit können diese Arten von unflexiblen Systemen nicht die Motorleistung optimieren.
  • Ein weiterer Ansatz weist auf, die Motorventile unabhängig von der Kurbelwellendrehung zu betätigen. Dies kann beispielsweise mit einem Hydrauliksystem erreicht werden. Wie im US-Patent Nr. 6 263 842 von De Ojeda u. a. gezeigt, das auf den 24. Juli 2001 datiert ist, kann ein hydraulisch angetriebener Kolben verwendet werden, um ein Motorventil zu betätigen. Bei diesem Ansatz ist ein Hydraulikkolben mit jedem Motorventil verbunden und wird durch das Einleiten von unter Druck gesetztem Strömungsmittel betätigt. Die Betätigung des Motorventils kann daher unabhängig von der Kurbelwellendrehung gesteuert werden und kann eine zusätzliche Flexibilität bei der Ventilzeitsteuerung bieten.
  • Um weitere Verbesserungen des Motorwirkungsgrades zu erhalten, können die Motorventile betätigt werden müssen, wenn das Gas innerhalb der Brennkammer unter Druck ist. Ein hydraulisch betätigtes Motorventil, wie oben besprochen, wird eine beträchtliche Kraft zum Öffnen des Motorventils unter diesen Bedingungen ausüben müssen. Dies kann ein stark unter Druck gesetztes Strömungsmittel oder einen Ventilbetätigungskolben mit einer größeren Oberfläche erfordern. Eine zusätzliche Pumpe kann erforderlich sein, um das stark unter Druck gesetzte Strömungsmittel zu liefern.
  • Zusätzlich kann das oben offenbarte hydraulisch betätigte Motorventil nicht genau die Größe der Motorventilbewegung während der Betätigung steuern. In einer Situation, wo das Motorventil betätigt wird, wenn der Kolben der Brennkammer in der Kolbenkammer vorläuft, kann das Ausmaß, um welches das Motorventil sich anheben kann, eingeschränkt sein, um eine Kollision zwischen dem Kolben der Brennkammer und dem Motorventil zu verhindern. Eine solche Kollision kann das Motorventil beschädigen und verhindern, dass das Motorventil ordnungsgemäß den Gasdurchlassweg abdichtet. Dieser Schaden kann den Betrieb des Motors unterbrechen.
  • Weiterhin kann das oben besprochene hydraulisch betätigte Ventil eventuell nicht die Geschwindigkeit des Motorventils während der Motorventilbetätigung steuern. Das Aufsetzen eines Motorventils mit hoher Geschwindigkeit kann hohe Aufsetzkräfte zur Folge haben, die das Motorventil oder den Ventilsitz schädigen können, wodurch verhindert wird, dass das Motorventil ordnungsgemäß abdichtet und der effiziente Betrieb bzw. Wirkungsgrad des Motors verringert wird.
  • Wenn ein mit hoher Kraft hydraulisch betätigtes Motorventil einen Ventilbetätigungskolben mit einer großen Oberfläche erfordert, könnte zusätzlich eine wesentliche Menge von stark unter Druck gesetztem Strömungsmittel jedes Mal dann erforderlich sein, wenn das Motorventil betätigt wird. Dies könnte beträchtlich die Menge des Strömungsmittels verringern, die für andere Hochdrucksysteme im Fahrzeug verfügbar ist. Darüber hinaus wäre es vorteilhaft, zumindest einen Teil dieses stark unter Druck gesetzten Strömungsmittels wieder zu verwenden, sodass ein Teil der Hydraulikenergie wiedergewonnen werden kann, die verwendet wurde, um dieses Strömungsmittel unter Druck zu setzen, wodurch der Motorwirkungsgrad vergrößert wird und parasitäre Verluste verringert werden.
  • US-A-5 497 736 beschreibt eine Motorventilanordnung mit einem elektrohydraulischen Ventil(antriebs)strang, der mit einem Hydrauliksystem mit einem Niederdruckzweig und einem Hochdruckzweig zusammenarbeitet, um selektiv ein Motorventil zu öffnen und zu schließen. Das Motorventil ist an einem Ventilkolben in einer Kolbenkammer angebracht. Ein erstes Volumen unter dem Kolben ist mit dem Hochdruckzweig verbunden, und ein zweites Volumen über dem Kolben ist selektiv mit dem Hochdruckzweig oder dem Niederdruckzweig über ein Drehventil verbunden, um das Öffnen und Schließen des Motorventils zu bewirken.
  • Das Ventilbetätigungssystem der vorliegenden Erfindung löst eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Motorventilbetätigungssystem nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Motorventilbetätigungssystem gerichtet. Das System kann eine Betätigungsanordnung mit einem Körper aufweisen, weiter einen Kolben, der relativ zum Körper verschiebbar ist, und erste, zweite und dritte Kammern, die zwischen dem Kolben und dem Körper definiert sind. Das System kann auch Niederdruck- und Hochdruckströmungsmittelquellen aufweisen. Ein erster Strömungsmitteldurchlass kann die Niederdruckströmungsmittelquelle mit der zweiten Kammer verbinden. Ein zweiter Strömungsmitteldurchlass kann die Hochdruckströmungsmittelquelle mit der zweiten Kammer verbinden, und ein dritter Strömungsmitteldurchlass kann die Hochdruckströmungsmittelquelle mit der dritten Kammer verbinden. Ein Steuerventil kann mit der Niederdruckströmungsmittelquelle, mit der Hochdruckströmungsmittelquelle und mit der ersten Kammer verbunden sein. Das Steuerventil kann konfiguriert sein, um sich zwischen einer ersten Position, in der die Hochdruckströmungsmittelquelle mit der ersten Kammer verbunden ist, und einer zweiten Position bewegen, in der die Niederdruckströmungsmittelquelle mit der ersten Kammer verbunden ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betrieb eines Hydraulikventilbetätigungssystems vorgesehen. Das Hydraulikventilbetätigungssystem kann einen Kolben, einen Körper, erste, zweite und dritte Kammern, die zwischen dem Kolben und dem Körper definiert sind, eine Niederdruckströmungsmittelquelle, die selektiv mit den ersten und zweiten Kammern verbunden ist, und eine Hochdruckströmungsmittelquelle aufweisen, die selektiv mit den ersten und zweiten Kammern verbunden ist und mit der dritten Kammer verbunden ist. Das Verfahren kann aufweisen, den Kolben in einer ersten Position vorzusehen bzw. anzuordnen, sodass das Volumen der zweiten Kammer minimiert ist. Strömungsmittel kann von der Hochdruckströmungsmittelquelle zur ersten Kammer geleitet werden, und der Kolben kann in der ersten Richtung bewegt werden. Strömungsmittel von der dritten Kammer kann zu der Hochdruckströmungsmittelquelle ansprechend darauf geleitet werden, dass der Druck der dritten Kammer den Druck in der Hochdruckströmungsmittelquelle überschreitet. Das Verfahren kann auch aufweisen, Strömungsmittel von der Niederdruckströmungsmittelquelle zur zweiten Kammer ansprechend darauf zu leiten, dass der Druck in der zweiten Kammer geringer als der Druck in der Niederdruckströmungsmittelquelle ist.
  • Gemäße einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Energie in einem Motorventilbetätigungssystem vorgesehen, welches mit einer Hochdruckströmungsmittelquelle verbunden ist. Das Motorventilbetätigungssystem kann einen Körper aufweisen, einen Kolben, der sich relativ zum Körper bewegen kann, und erste und zweite Volumen, die zwischen dem Kolben und dem Körper definiert sind. Das Verfahren weist auf, den Kolben relativ zum Körper in einer ersten Richtung ansprechend auf das Leiten von Strömungsmittel von der Hochdruckströmungsmittelquelle zum ersten Volumen zu bewegen. Das Verfahren weist weiter auf, Strömungsmittel von dem zweiten Volumen zur Hochdruckströmungsmittelquelle ansprechend auf die Bewegung des Kolbens relativ zum Körper in einer ersten Richtung zu leiten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Steuerung einer Verschlusskraft eines Ventils in einem Motorventilbetätigungssystem vorgesehen, welches mit einer Hochdruckströmungsmittelquelle verbunden ist. Das Motorventilbetätigungssystem weist einen Körper auf, weiter einen Kolben, der sich relativ zum Körper bewegen kann, und erste und zweite Volumen, die zwischen dem Kolben und dem Körper definiert sind. Das Verfahren weist auf, den Kolben relativ zum Körper in einer Ventilverschlussrichtung ansprechend auf das Leiten von Strömungsmittel von der Hochdruckströmungsmittelquelle in das erste Volumen zu bewegen. Die Verschlusskraft des Ventils kann ansprechend auf die Vergrößerung des Drucks in einem zweiten Volumen verringert werden. Das Verfahren weist weiter auf, Strömungsmittel vom zweiten Volumen zur Hochdruckströmungsmittelquelle ansprechend darauf zu leiten, dass der Druck in dem zweiten Volumen den Druck in der Hochdruckströmungsmittelquelle überschreitet.
  • Es sei bemerkt, dass sowohl der vorangegangene allgemeine Hintergrund als auch die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen beispielhaft und nur erklärend sind, und nicht die Erfindung einschränken sollen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines Ventilbetätigungssystems der vorliegenden Erfindung, die eine schematische Querschnittsansicht einer Ventilbetätigungsanordnung mit einem Betätigungskolben in einer ersten Position zeigt;
  • 2 ist eine schematische Veranschaulichung des Ventilbetätigungssystems der 1, welche den Betätigungskolben in einer zweiten Position zeigt;
  • 3 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Ventilbetätigungssystems der vorliegenden Erfindung, die eine schematische Querschnittsansicht einer Ventilbetätigungsanordnung zeigt;
  • 4 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Ventilbetätigungssystems der vorliegenden Erfindung, die eine schematische Querschnittsansicht einer Ventilbetätigungsanordnung zeigt;
  • 5a ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Ventilbetätigungssystems der vorliegenden Erfindung, die eine schematische Querschnittsansicht einer Ventilbetätigungsanordnung mit einem Betätigungskolben in einer ersten Position zeigt;
  • 5b ist eine schematische Veranschaulichung des Ventilbetätigungssystems der 5a, die den Betätigungskolben in einer zweiten Position zeigt; und
  • 5c ist eine schematische Veranschaulichung des Ventilbetätigungssystems der 5a, die den Betätigungskolben in einer dritten Position zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen weist ein Ventilbetätigungssystem 10 eine hydraulische Ventilbetätigungsanordnung 100 auf, die mit einer Niederdruckströmungsmittelquelle 20 und einer Hochdruckströmungsmittelquelle 30 verbunden ist. Niedriger Druck bzw. Niederdruck und hoher Druck bzw. Hochdruck, wie in dieser Offenbarung verwendet, sind relative Ausdrücke und sollen nicht irgendwelche absoluten Druckbereiche unterstellen. Somit ist die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 auf einem niedrigeren Druck als die Hochdruckströmungsmittelquelle 30. Sowohl die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 als auch die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 können Teil von Motorströmungsmittelsystemen sein, wie dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 eine Strömungsmittelquelle sein, die mit einem Motorschmiersystem und/oder einem Kühlsystem assoziiert ist, die beispielsweise von 60–90 Pfund pro Quadratinch (psi) arbeitet, und die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 kann eine Strömungsmittelquelle sein, die mit einem Hydraulikhubsystem, einem Motorventilbetätigungssystem oder einem Brennstoffeinspritzvorrichtungsbetätigungssystem assoziiert ist, die beispielsweise von 2000 bis 4000 Pfund pro Quadratinch (psi) arbeitet.
  • Die hydraulische Ventilbetätigungsanordnung 100 hat einen Betätigungskolben 110 und ein Gehäuse oder einen Körper 120. Der Körper 120 hat eine Bohrung 121, eine Bohrung 122 und eine Bohrung 123. Die Bohrungen 121, 122, 123 sind im Allgemeinen konzentrisch und haben Querschnitte von unterschiedlichem Durchmesser. Wie in 1 gezeigt, ist beispielsweise der Durchmesser der Bohrung 121 größer als der Durchmesser der Bohrung 122 und der Bohrung 123. Der Körper 120 kann aus mehreren Teilen gemacht werden, um die Herstellung und Montage der Ventilbetätigungsanordnung 100 zu erleichtern.
  • Der Betätigungskolben 110 ist verschiebbar in den Bohrungen 121, 122, 123 angeordnet und bewegt sich in Längsrichtung innerhalb des Körpers 120 hin und her. In einer ersten Richtung, wie vom Pfeil A in 1 gezeigt, bewegt sich der Betätigungskolben 110 von einer ersten Position, wie in 1 gezeigt, zu einer zweiten Position, wie in 2 gezeigt. In der zweiten Richtung, wie vom Pfeil B in 2 angezeigt, bewegt sich der Betätigungskolben 110 von der zweiten Position zurück zur ersten Position.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist der Betätigungskolben 110 einen primären Kolbenteil 111, einen sekundären Kolbenteil 112 und einen tertiären Kolbenteil 113 auf. Der primäre Kolbenteil 111 gleitet in der Bohrung 121 und hat einen Querschnitt, der ihn ergänzt bzw. zu diesem passt. In ähnlicher Weise gleitet der sekundäre Kolbenteil 112 innerhalb der Bohrung 122 und hat einen Querschnitt, der zum Querschnitt der Bohrung 122 passt, und der tertiäre Kolbenteil 113 gleitet innerhalb der Bohrung 123 und hat einen Querschnitt, der zum Querschnitt der Bohrung 123 passt. Die primären, sekundären und tertiären bzw. ersten, zweiten und dritten Kolbenteile 111, 112, 113 können als eine einzige Einheit geformt sein, oder diese Teile können als getrennte Einheiten geformt sein, die darauf folgend miteinander verbunden werden.
  • Der Betätigungskolben 110 und der Körper 120 können aus irgendeinem geeigneten Material oder irgendwelchen Materialien gebildet werden. Dichtungsverfahren, die eine Relativbewegung zwischen dem Betätigungskolben 110 und dem Körper 120 gestatten (nicht gezeigt), können zwischen den verschiedenen Teilen des Kolbens 110 und des Körpers 120 gelegen sein.
  • Die Kammern 131, 132, 133 und 134, die jeweils ein Volumen definieren, sind zwischen dem Betätigungskolben 110 und dem Körper 120 definiert. In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind die Kammer 131 und die Kammer 133 in der Bohrung 121. Die Kammer 132 ist in der Bohrung 122. Die Kammer 134 ist in der Bohrung 123.
  • Die Volumen der Kammern 131, 132, 133 und 134 variieren abhängig von der Längsposition des Betätigungskolbens 110 relativ zum Körper 120. Mit Bezug auf die 1 und 2 ist zu sehen, dass die Volumen der Kammer 131 und der Kammer 132 zunehmen, wenn der Betätigungskolben 110 sich in der ersten Richtung (Pfeil A) bewegt, und sich verringern, wenn der Betätigungskolben 110 sich in der zwei ten Richtung (Pfeil B) zurück zur ersten Position des Betätigungskolbens 110 bewegt. Die Volumen der Kammer 133 und der Kammer 134 nehmen ab, wenn der Betätigungskolben 110 sich relativ zum Körper 120 in der ersten Richtung (Pfeil A) bewegt, und sie nehmen zu, wenn der Betätigungskolben 110 sich in der zweiten Richtung bewegt (Pfeil B).
  • Der primäre Kolbenteil 111 hat eine Oberfläche 141, die mit der Kammer 131 assoziiert ist. Der sekundäre Kolbenteil 112 hat eine Oberfläche 142, die mit der Kammer 132 assoziiert ist. Zusätzlich hat der primäre Kolbenteil 111 eine Oberfläche 143, die mit der Kammer 133 assoziiert ist. Der tertiäre Kolbenteil 113 hat eine Oberfläche 144, die mit der Kammer 134 assoziiert ist. In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist die Oberfläche 141 größer als die Oberfläche 143. Die Oberfläche 143 ist größer als die Oberfläche 142.
  • Die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 ist mit der Kammer 132 über einen Strömungsmitteldurchlass 41 verbunden. Ein Rückschlagventil 47 ist in dem Strömungsmitteldurchlass 41 angeordnet. Das Rückschlagventil 47 ist konfiguriert, um den Fluss von Strömungsmittel von der Niederdruckströmungsmittelquelle 20 zur Kammer 132 zu gestatten, wenn der Druck innerhalb der Quelle 120 größer als der Druck innerhalb der Kammer 132 ist, jedoch den Fluss von Strömungsmittel aus der Kammer 132 zur Niederdruckströmungsmittelquelle 20 zu verhindern oder zu blockieren. Das Rückschlagventil 47 kann in eine geschlossene Position durch das Federelement 47a vorgespannt sein.
  • Wie am Besten in 2 gezeigt, ist die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 mit der Kammer 132 über einen Strömungsmitteldurchlass 42 verbunden. Ein Rückschlagventil 48 ist in dem Strömungsmitteldurchlass 42 angeordnet. Das Rückschlagventil 48 gestattet das Fließen von Strömungsmittel aus der Kammer 132 zur Hochdruckströmungsmittelquelle 30 und blockiert den umgekehrten Fluss von Strömungsmittel von der Hochdruckströmungsmittelquelle 30 zur Kammer 132. Das Rückschlagventil 48 kann in eine geschlossene Position durch ein Federelement 48a vorgespannt sein.
  • Die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 ist mit der Kammer 133 über einen Strömungsmitteldurchlass 43 verbunden.
  • Ein Steuerventil 50 verbindet selektiv die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 oder die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 mit der Kammer 131. Die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 ist mit dem Steuerventil 50 über einen Strömungsmitteldurchlass 44 verbunden. Die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 ist mit dem Steuerventil 50 über einen Strömungsmitteldurchlass 45 verbunden. Das Steuerventil 50 ist mit der Kammer 131 über einen Strömungsmitteldurchlass 46 verbunden.
  • Die Kammer 134 kann zur Atmosphäre oder zu einer Niederdruckquelle entlüftet werden, beispielsweise so, dass sich Druck nicht in ihr während der Bewegung des Betätigungskolbens 110 relativ zum Körper 120 aufbaut. Die Entlüftung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass gestattet wird, dass eine Leckage zwischen einem Ventilschaft 115 und dem Körper 120 auftritt. Alternativ kann ein getrennter Entlüftungs- bzw. Ablassdurchlass, wie unten besprochen, verwendet werden, um die Kammer 134 zu entlüften.
  • Wie in 1 gezeigt, sieht das Steuerventil 50 in einer ersten Position einen Steuerventilströmungsmitteldurchlass 52 vor, der mit dem Strömungsmitteldurchlass 44 verbunden ist und mit dem Strömungsmitteldurchlass 46 verbunden ist. Der Steuerventilströmungsmitteldurchlass 52 gestattet, dass Strömungsmittel zwischen der Niederdruckströmungsmittelquelle 20 und der Kammer 131 fließt. In dieser ersten Position verhindert oder blockiert das Steuerventil 50 einen Fluss von Strömungsmittel zwischen der Hochdruckströmungsmittelquelle 30 und der Kammer 131.
  • Wie in 2 gezeigt, sieht das Steuerventil 50 in einer zweiten Position einen Steuerventilströmungsmitteldurchlass 51 vor, der mit dem Strömungsmitteldurchlass 45 verbunden ist und mit dem Strömungsmitteldurchlass 46 verbunden ist. Der Steuerventilströmungsmitteldurchlass 51 gestattet, dass Strömungsmittel zwischen der Hochdruckströmungsmittelquelle 30 und der Kammer 131 fließt. In die ser zweiten Position verhindert oder blockiert das Steuerventil 50 auch den Fluss von Strömungsmittel zwischen der Niederdruckströmungsmittelquelle 20 und der Kammer 131.
  • Das Steuerventil 50 kann ein Kolbenventil 55 aufweisen, welches durch ein Vorsteuerventil 56 betätigt wird. Das Vorsteuerventil 56 kann durch einen (nicht gezeigten) Elektromagneten oder durch irgendeine andere geeignete elektrische Betätigungsvorrichtung betätigt werden, wie beispielsweise durch eine piezoelektrische Betätigungsvorrichtung. Alternativ kann das Kolbenventil 55 direkt durch irgendeine der geeigneten elektrischen Vorrichtungen betätigt werden, wie beispielsweise durch die zuvor Erwähnten. Ein elektronisches Steuermodul (ECM = electronic control module) 57 kann verwendet werden, um die Betätigung des Vorsteuerventils 56 zu steuern, oder es kann alternativ direkt die Betätigung des Steuerventils 50 steuern. Das Steuerventil 50 kann durch ein Federelement 50a entweder in die erste oder in die zweite Position vorgespannt sein. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist das Steuerventil 50 in die erste Position vorgespannt.
  • Wie schematisch in 1 gezeigt, verbindet ein Anschluss 49 den Strömungsmitteldurchlass 42 mit der Kammer 132. Wenn der Betätigungskolben 110 in der ersten Position ist und das Volumen der Kammer 132 auf einem minimalen Volumen ist, blockiert der Betätigungskolben 110 den Anschluss 49, und es wird verhindert, dass Strömungsmittel in dem Durchlass 42 fließt. Darüber hinaus kann der Anschluss 49 abhängig von der Anordnung des Anschlusses 49 innerhalb der Bohrung 122 und dem Weg des Betätigungskolbens 110 innerhalb der Bohrung 122 durch den Betätigungskolben 110 blockiert werden, bevor der Kolben 110 seine erste Position erreicht. Anders gesagt, der Anschluss 49 kann durch den Betätigungskolben 110 blockiert werden, wenn der Kolben 110 sich seiner ersten Position nähert. Weil der Betätigungskolben 110 verschiebbar innerhalb der Bohrung 122 bewegbar ist, kann der Betätigungskolben 110 nicht vollständig den Anschluss 49 abdichten, und eine gewisse Strömungsmittelleckage kann zwischen dem Betätigungskolben 110 und dem Anschluss 49 auftreten. Somit kann der Betätigungskolben 110 im Wesentlichen, jedoch nicht vollständig, den Anschluss 49 blockieren.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2 kann der Betätigungskolben 110 mit dem Ventilschaft 115 verbunden sein, der an einem Ventilelement 116 angebracht ist. Das Ventilelement 116 kann beispielsweise das Einlass- oder das Auslassventilelement für die Brennkammer 150 eines Verbrennungsmotors sein. Die Brennkammer 150 wird teilweise durch den Verbrennungskolben 155 definiert. Das Ventilelement 116 ist konfiguriert, um die Brennkammer 150 zu öffnen und zu schließen, und zwar durch einen Eingriff mit dem Ventilsitz 118 und durch Abheben von diesem. In einer alternativen Konfiguration, wie in 3 gezeigt, kann der Ventilschaft 115 an einer Ventilbrücke 119 angebracht sein, um eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Ventilelementen zu betätigen. Das Ventilelement 116 kann irgendeine Vorrichtung sein, die dem Fachmann bekannt ist, um selektiv einen Einlass- oder Auslassdurchlassweg in einem Motor zu blockieren.
  • Ein Federelement 117 kann verwendet werden, um das Ventilelement 116 gegen den Ventilsitz 118 vorzuspannen, was somit den Einlass- oder Auslassdurchlass der Brennkammer 150 schließt. Das Federelement 117 kann zwischen dem Ventilelement 116 und dem Ventilsitz 118 gelegen sein, wie beispielsweise in 1 gezeigt. Das Federelement 117 kann alternativ beispielsweise zwischen dem Betätigungskolben 110 und dem Körper 120 gelegen sein (nicht gezeigt), wodurch aus der Ferne das Ventilelement 116 gegen den Ventilsitz 118 vorgespannt wird.
  • In einem beispielhaften alternativen Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt, kann die relative Lage der Kammer 131 und der Kammer 132 im Körper 120 umgekehrt sein. Anders gesagt, die Kammer 132 kann mit der Oberfläche 141 des primären Kolbenteils 111 assoziiert sein, und die Kammer 131 kann mit der Oberfläche 142 des sekundären Kolbenteils 112 assoziiert sein. Die Kammer 133 ist immer noch mit der Oberfläche 143 des primären Kolbenteils 111 assoziiert. Wie bei dem ersten beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die mit der Kammer 131 assoziierte Oberfläche größer als die mit der Kammer 133 assoziierte Oberfläche, und die mit der Kammer 133 assoziierte Oberfläche ist größer als die mit der Kammer 132 assoziierte Oberfläche. In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Oberfläche 142 nun mit der Kammer 131 assoziiert, die Oberfläche 141 ist nun mit der Kammer 132 assoziiert, und die Oberfläche 143 ist immer noch mit der Kammer 133 assoziiert. Somit ist für dieses Ausführungsbeispiel die Oberfläche 142 größer als die Oberfläche 143, die größer als die Oberfläche 141 ist.
  • In einem weiteren beispielhaften alternativen Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt, ist die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 mit der Kammer 134 über den Strömungsmitteldurchlass 43 verbunden. Die Kammer 133 wird über den Entlüftungs- bzw. Ablassdurchlass 126 entlüftet bzw. abgelassen, um zu verhindern, dass sich Druck darin während der Bewegung des Betätigungskolbens 110 relativ zum Körper 120 aufbaut. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 141 größer als die Oberfläche 144, und die Oberfläche 144 ist größer als die Oberfläche 142.
  • In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel, wie in den 5a, 5b und 5c gezeigt, kann der primäre Kolbenteil 111 ein erstes Glied 111a und ein zweites Glied 111b haben. Das zweite Glied 111b ist linear relativ zum ersten Glied 111a bewegbar. Das zweite Glied 111b gleitet innerhalb der Bohrung 121; das erste Glied 111a gleitet innerhalb des zweiten Gliedes 111b. Der sekundäre Kolbenteil 112 gleitet innerhalb der Bohrung 122. Der tertiäre Kolbenteil 113 gleitet innerhalb der Bohrung 123.
  • Die ersten und zweiten Glieder 111a und 111b sind konfiguriert, um eine gemeinsame Bewegung von sowohl den ersten als auch den zweiten Gliedern 111a und 111b relativ zur Bohrung 121 zu gestatten, und eine individuelle Bewegung des zweiten Gliedes 111b relativ zum ersten Glied 111a. Das erste Glied 111a weist eine Schulter 114 auf, die konfiguriert ist, um mit dem zweiten Glied 111b in Eingriff zu kommen. Der Körper 120 weist einen Anschlag 125 auf, der auch konfiguriert ist, um mit dem zweiten Glied 111b in Eingriff zu kommen.
  • Das erste Glied 111a hat eine Oberfläche 141a, die mit der Kammer 131 assoziiert ist. Das zweite Glied 111b hat eine Oberfläche 141b, die auch mit der Kammer 131 assoziiert ist. Der sekundäre Kolbenteil 112 hat eine Oberfläche 142, die mit der Kammer 132 assoziiert ist. Das zweite Glied 111b des primären Kolbenteils 111 hat eine Oberfläche 143, die mit der Kammer 133 assoziiert ist. Der tertiäre Kolbenteil 113 hat eine Oberfläche 144, die mit der Kammer 134 assoziiert ist. Die Oberfläche 144 ist größer als die Oberfläche 142 und ist kleiner als die Oberfläche 141a.
  • Wie in den 5a5c gezeigt, wird die Kammer 133 beispielsweise zur Atmosphäre durch den Entlüftungsdurchlass bzw. Ablassdurchlass 126 entlüftet bzw. abgelassen, sodass sich kein Druck darin während der Bewegung des Betätigungskolbens 110 relativ zum Körper 120 aufbaut. Wie auch in den 5a5c gezeigt, können ein oder mehrere Ventilschaftdichtungen 127 zwischen dem Ventilschaft 115 und dem Körper 120 gelegen sein, um zu verhindern, dass Strömungsmittel über den Ventilschaft 115 aus der Kammer 134 leckt. Andere (nicht gezeigte) Dichtungen können verwendet werden, falls geeignet, und wie dem Fachmann mit üblicher Ausbildung bekannt, um eine unerwünschte Leckage zwischen Kammern oder sonst irgendwo in dem System zu verhindern.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich wird, sieht die vorliegende Erfindung ein hydraulisches Ventilbetätigungssystem 10 vor. Das Ventilbetätigungssystem 10 kann eine variable Kraft liefern, um das Ventilelement 116 anzuheben und/oder abzusenken, und zwar basierend auf dem Fluss von unter Druck gesetzten Strömungsmitteln. Zusätzlich kann das Ventilbetätigungssystem 10 eine gesteuerte Geschwindigkeit des Ventilelementes 116 vorsehen.
  • Das Ventilbetätigungssystem 10 kann in irgendeiner Bauart eines Verbrennungsmotors vorgesehen sein, wie beispielsweise in einem Dieselmotor, in einem Benzinmotor oder in einem Erdgasmotor. Darüber hinaus kann das Ventilbetätigungssystem 10 verwendet werden, um ein einzelnes Ventilelement 116 oder eine Vielzahl von Ventilelementen 116 über die Betätigung einer Ventilbrücke 119 zu betätigen.
  • Das hydraulische Ventilbetätigungssystem 10 der 1 kann zur Steuerung des Einlasses oder des Auslasses von Gasen in und aus der Brennkammer 150 eines Motors geeignet sein. Eine beispielhafte Anwendung der Erfindung könnte in einem Fahrzeug sein, welches mit einem Dieselmotor versehen ist, welches mit einem Niederdruckölsystem zur Schmierung und Kühlung des Motors gekoppelt ist, und mit einem Hochdruckölsystem zur Betätigung von hydraulisch betätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen. Somit kann die Niederdruckströmungsmittelquelle 20 eine Niederdruckölquelle 20 sein, und die Hochdruckströmungsmittelquelle 30 kann eine Hochdruckölquelle 30 sein.
  • Beispielsweise kann das hydraulische Ventilbetätigungssystem 10 einen Ventilschaft 115 aufweisen, der an dem Ventilelement 116 angebracht ist. Das Ventilelement 116 hat ein Profil, welches zu dem Profil des Ventilsitzes 118 der Brennkammer 150 passt. Eine zeitgesteuerte Betätigung des Systems 10 sieht Relativbewegungen zwischen dem Ventilelement 116 und dem Ventilsitz 118 vor, und die Fähigkeit, Gase in die Brennkammer 150 hineinzulassen oder Gase aus der Brennkammer 150 heraus zu lassen, und zwar zu ausgewählten Zeiten während des Verbrennungszyklus.
  • Wie am Besten in 1 gezeigt, kann der Betätigungskolben 110 vor dem Beginn des Einlass- oder Auslasshubes der Verbrennungskolben 155 des Verbrennungsmotors in einer ersten Position vorgesehen bzw. angeordnet sein, sodass das Volumen der Kammer 132 minimiert wird und das Ventilelement 116 in dem bzw. auf dem Ventilsitz 118 aufsitzt, wodurch die Brennkammer 150 abgedichtet wird.
  • Vor dem Beginn des Hubes ist das Steuerventil in einer ersten Position, wie in 1 gezeigt, in der das Steuerventil 50 den Fluss von Strömungsmittel zwischen der Niederdruckölquelle 20 und der Kammer 131 gestattet, und zwar über den Steuerventilströmungsmitteldurchlass 52, und den Strömungsmittelfluss zwischen der Hochdruckölquelle 30 und der Kammer 131 blockiert. Somit ist der Druck in der Kammer 131 auf dem gleichen Druck, wie der Druck in dem Niederdruckölsystem. Die Hochdruckölquelle 30 ist mit der Kammer 133 verbunden, und somit ist der Druck in der Kammer 133 auf dem gleichen Druck wie der Druck in dem Hochdruckölsystem. Der Druck in der Kammer 132 kann auf dem gleichen Druck wie in der Kammer 131 abgeleitet worden sein, und somit kann der Druck in der Kammer 132 auf dem gleichen Druck sein, wie der Druck in der Niederdruckölquelle 20.
  • Zum Beginn des Hubes wird elektrischer Strom zu einem (nicht gezeigten) Elektromagneten geliefert, der das Vorsteuerventil 56 aktiviert. Eine Aktivierung des Vorsteuerventils 56 bewirkt wiederum, dass das Steuerventil 50 sich von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position bewegt (wie in 2 gezeigt). Hochdrucköl von der Quelle 30 fließt in die Kammer 131 über den Steuerventildurchlass 51. Wenn das Hochdrucköl in die Kammer 131 eingeleitet wird, übt das unter Druck gesetzte Öl eine Kraft auf die Oberfläche 141 des Kolbenteils 111 aus. Die Oberfläche 141 des Kolbenteils 111, die mit der Kammer 131 assoziiert ist, ist größer als die Oberfläche 143 des Kolbenteils 111, die mit der Kammer 133 assoziiert ist. Somit drückt das Hochdrucköl, welches in die Kammer 131 eintritt, den Betätigungskolben 110 in eine erste Richtung (Pfeil A) gegen den Rückdruck des Öls in der Kammer 133. Wenn das Federelement 117 vorhanden ist, überwindet die Kraft, die von dem Öl in der Kammer 131 ausgeübt wird, zusätzlich dazu, dass der Rückdruck in der Kammer 133 überwunden wird, auch die entgegenwirkende Kraft des Federelementes 117, um das Ventilelement 116 weg vom Ventilsitz 118 zu bewegen oder zu „heben". Die Verbrennungsgase können dann in die Brennkammer 150 eintreten oder aus dieser austreten. Weiterhin muss, falls es irgendeinen Rückdruck in der Brennkammer 150 selbst gibt, die Kraft, die anfänglich durch das Öl in der Kammer 131 ausgeübt wird, auch die Kraft aufgrund des Rückdruckes in der Brennkammer 150 überwinden, die auf das Ventilelement 116 wirkt.
  • Die Kraft, die von dem unter Druck gesetzten Öl auf den Betätigungskolben 110 und das Ventilelement 116 ausgeübt wird, ist zumindest teilweise von den Oberflächen 141 und 143 und von dem Druck des unter Druck gesetzten Öls abhängig. Die erzeugte Kraft kann durch eine Vergrößerung der Oberfläche 141 oder durch eine Verringerung der Oberfläche 143 vergrößert werden.
  • Wenn der Betätigungskolben 110 sich in der ersten Richtung (Pfeil A) bewegt, nehmen die Volumen der Kammern 131 und 132 zu, und die Volumen der Kammern 133 und 134 nehmen ab. Wenn das Volumen der Kammer 133 abnimmt, beginnt der Druck in dieser Kammer 133 den Druck in der Hochdruckölquelle 30 zu überschreiten. Als ein Ergebnis wird Öl von der Kammer 133 zur Hochdruckölquelle 30 über den Strömungsmitteldurchlass 43 geleitet. Wenn das Volumen der Kammer 134 abnimmt, wird irgendwelches Öl oder irgendwelche Luft innerhalb der Kammer entlüftet, und zwar entweder über eine Leckage zwischen dem Ventilschaft 115 und dem Körper 120 oder über einen (nicht gezeigten) Entlüftungsdurchlass, um den Aufbau von Druck in der Kammer 134 zu verhindern.
  • Wenn das Volumen der Kammer 132 zunimmt, nimmt zusätzlich der Druck innerhalb dieser Kammer 132 ab und fällt unter den Druck in der Niederdruckölquelle 20. Das Rückschlagventil 47 öffnet sich, und Öl wird von der Niederdruckölquelle 20 in die Kammer 132 über den Strömungsmitteldurchlass 41 geleitet.
  • Wenn der Betätigungskolben 110 seine zweite Position erreicht, wie in 2 gezeigt, und wenn das Ventilelement 116 seine Position mit vollem Hub erreicht, wird der Steuerventilströmungsmitteldurchlass 51 geschlossen, und der Fluss von Öl aus der Hochdruckölquelle 30 in die Kammer 131 wird gestoppt. Wenn beispielsweise das Steuerventil 50 das Vorsteuerventil 56 zur Betätigung des Kolbenventils 55 aufweist, dann wird, wenn der Betätigungskolben 110 sich seiner zweiten Position nähert, die der Position mit vollem Hub des Ventilelementes 116 entspricht, das Vorsteuerventil 56 deaktiviert und das Kolbenventil 55 kehrt langsam zu seiner voreingestellten Position zurück. In dieser voreingestellten Konfiguration bzw. Anfangskonfiguration ist der Steuerventilströmungsmitteldurchlass 51 geschlossen und der Steuerventilströmungsmitteldurchlass 52 ist offen. Somit wird die Ölversorgung von der Hochdruckölquelle 30 zur Kammer 131 abgeschnitten, und die Kammer 131 wird strömungsmittelmäßig mit der Niederdruckölquelle 20 verbunden.
  • Der daraus resultierende Druckverlust in der Kammer 131 gestattet, dass der Druck der Kammer 133 den Betätigungskolben 110 aus seiner zweiten Position zurück in seine erste Position drückt, d. h. in der zweiten Richtung (Pfeil B). Zur gleichen Zeit fließt Öl aus der Kammer 131 in die Niederdruckölquelle 20, die Volumen der Kammern 131 und 132 nehmen ab, und die Volumen der Kammern 133 und 134 nehmen zu.
  • Wenn der Betätigungskolben 110 sich in der zweiten Richtung (Pfeil B) bewegt, bewegt sich das Ventilelement 116 zum Ventilsitz 118 hin. Der Öldruck innerhalb der Kammer 132, der auf dem Druck der Niederdruckölquelle 20 gewesen ist, steigt, und diese Drucksteigerung innerhalb der Kammer 132 bewirkt, dass sich das Rückschlagventil 47 schließt. Wenn der Betätigungskolben 110 sich weiter in der zweiten Richtung bewegt, nimmt der Druck in der Kammer 132 weiter zu, wobei er schließlich beginnt, den Druck innerhalb der Hochdruckölquelle 30 zu überschreiten. Zu dieser Zeit öffnet sich das Rückschlagventil 48, und Öl fließt von der Kammer 132 zur Hochdruckölquelle 30 über den Strömungsmitteldurchlass 42. Auf diese Weise gewinnt das Hochdruckölsystem einen Teil seiner Hydraulikenergie zurück.
  • Wenn sich der Betätigungskolben 110 weiter seiner ersten Position annähert und das Ventilelement 116 sich weiter dem Ventilsitz 118 annähert, wird zusätzlich die Öffnung oder der Anschluss 49 des Strömungsmitteldurchlasses 42 in die Kammer 132 durch den sekundären Kolbenteil 112 abgedeckt und blockiert oder im Wesentlichen blockiert. Der Fluss aus der Kammer 132 zur Hochdruckölquelle 30 hört auf. Weil das Volumen der Kammer 132 immer noch abnimmt, steigt jedoch der Druck in der Kammer 132 weiter, wobei er schließlich den Druck in der Hochdruckölquelle 30 überschreitet. Dieses unter Druck gesetzte Öl in der Kammer 132 begrenzt die Kraft, mit der der Betätigungskolben 110 sich seiner ersten Position nähert, was somit die Kraft begrenzt, mit der das Ventilelement 116 gegen den Ventilsitz 118 aufsetzt.
  • Am Ende des Einlass- oder Auslassbetätigungszyklus, wobei sich der Betätigungskolben 110 seiner ersten Position nähert, kann das unter Druck gesetzte Öl innerhalb der Kammer 132 zum Niederdrucköl in der Kammer 131 ablaufen, die immer noch strömungsmittelmäßig mit der Niederdruckölquelle 20 verbunden ist.
  • Dieses Ablaufen kann über einen Fluss zwischen dem sekundären Kolbenteil 112 und der Bohrung 122 auftreten. Der Fluss zwischen dem sekundären Kolbenteil 112 und der Bohrung 122 kann beispielsweise aufgrund einer Leckage, aufgrund eines ringförmigen Spiels zwischen Kolben und Bohrung oder aufgrund einer Nut auftreten, die entweder in dem Kolbenteil 112 oder in die Bohrung 122 eingearbeitet ist. Diese Leckage oder das Herunterlecken bzw. Ablaufen zwischen dem sekundären Kolbenteil 112 und der Bohrung 122 verringert den Druck in der Kammer 132 und gestattet die gesteuerte Rückstellung des Betätigungskolbens 110 in eine erste Position, ansprechend auf den Druck innerhalb der Kammer 133. Das hydraulische Ventilbetätigungssystem 10 ist nun positioniert, um einen weiteren Einlass- oder Auslassbetätigungszyklus zu beginnen.
  • In dem alternativen in den 5a, 5b und 5c gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Betätigungskolben 110 das erste Glied 111a und das zweite Glied 111b auf. Das zweite Glied 111b ist selektiv linear relativ zum ersten Glied 111a bewegbar. Wenn beispielsweise das Steuerventil 50 das erste Mal beim Beginn eines Einlass- oder Auslassbetätigungszyklus betätigt wird, und Hochdrucköl in die Kammer 131 eintritt, sind sowohl die Oberfläche 141a als auch die Oberfläche 141b dem Hochdrucköl ausgesetzt. Dieser Druck bewirkt, dass die ersten und zweiten Glieder 111a, 111b sich zusammen mit einer ersten Kraft in der ersten Richtung bewegen, wie in 5a gezeigt. Zusätzlich bewirkt der Eingriff des zweiten Gliedes 111b mit der Schulter 114 des ersten Gliedes 111a, dass die ersten und zweiten Glieder 111a, 111b sich zusammen bewegen, wenn eine Bewegung in der ersten Richtung das erste Mal eingeleitet wird. Somit kann der Beitrag des Hochdrucköls in der Kammer 131, welches sowohl auf die ersten als auch die zweiten Glieder 111a, 111b wirkt, verwendet werden, um das Ventilelement 116 vom Ventilsitz 118 abzuheben. Dies sieht eine maximale Kraft zum Abheben des Ventilelementes 116 vor, was beispielsweise erwünscht sein kann, wenn ein beträchtlicher Rückdruck in der Brennkammer 150 existiert.
  • Die ersten und zweiten Glieder 111a, 111b bewegen sich zusammen in der ersten Richtung (Pfeil A), bis das zweite Glied 111b in Eingriff mit dem Anschlag 125 kommt, wie am Besten in 5b gezeigt. Der Anschlag 125 verhindert eine weite re Bewegung des zweiten Gliedes 111b. Das unter Druck gesetzte Öl innerhalb der Kammer 131 fährt fort, eine Kraft auf das erste Glied 111a auszuüben, und so bewegt sich das erste Glied 111a weiter in der ersten Richtung, wie am Besten in 5c gezeigt. Jedoch wird die Kraft, die zur Bewegung des Betätigungskolbens 110 in der ersten Richtung wirkt, nun verringert, da die Kraft, die auf das zweite Glied 111b wirkt, nicht länger dahingehend wirkt, dass sie den Betätigungskolben 110 in der ersten Richtung bewegt. Obwohl das erste Glied 111a, der Betätigungskolben 110 und das Ventilelement 116 sich weiter in der ersten Richtung bewegen, bis sie die zweite Position erreichen, wie am Besten in 5c gezeigt, tun sie dies so mit einer verringerten Kraft. Wenn die Bewegung des Kolbens 110 umgekehrt wird (Pfeil B), bewegt sich das erste Glied 111a relativ zum zweiten Glied 111b, bis die Schulter 114 des ersten Gliedes 111a in Eingriff mit dem zweiten Glied 111b kommt, wobei zu dieser Zeit sich das zweite Glied 111b gemeinsam mit dem ersten Glied 111a bewegt.
  • Die in den 5a5c gezeigte Konfiguration würde im Vergleich zu der in den 1 und 2 gezeigten Konfiguration weniger Hochdrucköl erfordern, um das Ventilelement 116 relativ zum Ventilsitz 118 vollständig zu öffnen, wobei alle anderen Dinge gleich sind. Somit kann die Menge des Hochdrucköls minimiert werden, die aus der Hochdruckölquelle herausgezogen wird, und der Gesamtwirkungsgrad des Hochdruckölsystems kann verbessert werden.

Claims (7)

  1. Motorventilbetätigungssystem (10), das Folgendes aufweist: eine Betätigungsanordnung (100) mit einem Körper (120), einem verschiebbar bezüglich des Körpers (120) angeordneten Kolben (110) und ersten, zweiten und dritten Kammern (131, 132, 133), die zwischen dem Kolben (110) und dem Körper (120) definiert sind, wobei die ersten und zweiten Kammern (131, 132) Volumina besitzen, die abnehmen, und wobei die dritte Kammer (133) ein Volumen besitzt, welches ansprechend auf die Bewegung des Kolbens relativ zum Körper in einer ersten Richtung zunimmt; eine Niederdruckströmungsmittelquelle (20); einen erster Strömungsmitteldurchlass (41), der die Niederdruckströmungsmittelquelle (20) mit der zweiten Kammer (132) verbindet; eine Hochdruckströmungsmittelquelle (30); einen zweiter Strömungsmitteldurchlass (42), der die zweite Kammer (132) mit der Hochdruckströmungsmittelquelle (30) verbindet; einen dritter Strömungsmitteldurchlass (43), der die Hochdruckströmungsmittelquelle (30) mit der dritten Kammer (133) verbindet; und ein Steuerventil (50), das mit der Niederdruckströmungsmittelquelle (20), mit der Hochdruckströmungsmittelquelle (30) und mit der ersten Kammer (131) verbunden ist, wobei das Steuerventil (50) zur Bewegung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position konfiguriert ist, wobei in der ersten Position die Hochdruckströmungsmittelquelle (30) mit der ersten Kammer (131) verbunden ist, während in der zweiten Position die Niederdruckströmungsmittelquelle (20) mit der ersten Kammer (131) verbunden ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: erste und zweite Rückschlagventile (47, 48), die innerhalb der ersten bzw. zweiten Strömungsmitteldurchlässe (41, 42) angeordnet sind, wobei das erste Rückschlagventil (47) konfiguriert ist, um den Strömungsmittelfluss von der zweiten Kammer (132) zu der Niederdruckströmungsmittelquelle (20) zu blockieren, und wobei das zweite Rückschlagventil (48) konfiguriert ist, um den Strömungsmittelfluss von der Hochdruckströmungsmittelquelle (30) zu der zweiten Kammer (132) zu blockieren.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Kolben (110) ein erstes Oberflächengebiet (141) aufweist, das mit der ersten Kammer (131) assoziiert ist, ein zweites Oberflächengebiet (142), das mit der zweiten Kammer (132) assoziiert ist, und ein drittes Oberflächengebiet (143), das mit der dritten Kammer (133) assoziiert ist, und wobei ferner das erste Oberflächengebiet (141) größer ist als das dritte Oberflächengebiet (143), und wobei ferner das dritte Oberflächengebiet (143) größer ist als das zweite Oberflächengebiet (142).
  4. System nach Anspruch 1, wobei der Kolben (110) ein erstes Glied (111a) und ein zweites Glied (111b) aufweist, wobei ferner das zweite Glied (111b) linear relativ zum ersten Glied (111a) bewegbar ist, und wobei der Kolben (110) ein erstes Oberflächengebiet (141) assoziiert mit der ersten Kammer (131), ein zweites Oberflächengebiet (142) assoziiert mit der zweiten Kammer (132) und ein drittes Oberflächengebiet (143), assoziiert mit der dritten Kammer (133) aufweist, und wobei schließlich das erste Oberflächengebiet (141) erste bzw. zweite Gliedoberflächengebiete (141a, 141b) aufweist, die mit dem ersten bzw. zweiten Glied (111a, 111b) assoziiert sind.
  5. System nach Anspruch 4, wobei das erste Glied (111a) und das zweite Glied (111b) sich zusammen ansprechend auf die Bewegung des Kolbens (110) in der ersten Richtung (A) bewegen bis das zweite Glied (111b) mit einem Anschlag (125) in Eingriff kommt.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (50) ein durch ein Pilot- bzw. Vorsteuerventil (56) betätigtes Kolbenventil (55) aufweist.
  7. System nach Anspruch 1, wobei der Kolben (110) sich in einer ersten Position dann befindet, wenn die zweite Kammer (132) sich auf minimalem Vo lumen befindet, und wobei der zweite Strömungsmitteldurchlass (42) ansprechend darauf, dass der Kolben (110), sich in der ersten Position befindet, im Wesentlichen blockiert ist.
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