DE69432362T2

DE69432362T2 - VARIABLE VALVE DISTRIBUTION SYSTEM

Info

Publication number: DE69432362T2
Application number: DE69432362T
Authority: DE
Inventors: Ahmed Syed
Original assignee: Syed Ahmed Anaheim
Current assignee: Syed Ahmed Anaheim
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: WO1994028288A2; JP3597532B2; EP0775252A2; WO1994028288A3; DE69432362D1; JPH08510528A; AU6953894A; EP0775252B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein variables Ventilsteuerungssystem für Verbrennungsmotoren und insbesondere auf ein voll flexibles Ventilverteilungssystem, welches die Steuerung der Belastung ermöglicht und eine Verbesserung bei der effektiven Ventilfläche.The invention relates to a variable valve control system for internal combustion engines and in particular on a fully flexible valve distribution system that controls the burden and an improvement in the effective valve area.

Strenge Emissionstandards verbunden mit den Erfordernissen für eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit haben beträchtliche Änderungen in der Konstruktion von Automotoren herbeigeführt.Strict emission standards connected with the requirements for improved fuel economy have made significant changes brought about in the construction of car engines.

Bis vor kurzem waren Automotoren mit einer festen Ventilverteilung die Norm. Als ein Ergebnis hiervon, außer beim Betrieb bei Geschwindigkeiten nahe ihren Konstruktionsdaten, ist die Gesamtfunktion wenig ideal, was neben anderen Problemen das Problem des Rückflusses und der Belastungsabschwächung bei niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsbedingungen schafft.Until recently, car engines were the norm with a fixed valve distribution. As a result of this, except when operating at speeds close to their design data, the overall function is not ideal, which among other problems the problem of backflow and the weakening of stress at low speed operating conditions.

Verschiedene Lösungen sind vorgeschlagen worden, um dieses Problem anzugehen. Diese haben meistens einen festen Hub, 2-Positionssynchronisierung verwendet. Diese besteht hauptsächlich aus einem Mechanismus, die Einlaßnockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle zu rotieren, um einen abnehmenden Überlapp bei niedriger Geschwindigkeit und ein spätes Schließen des Einlaßventils bei hohen Geschwindigkeiten zu schaffen. Da die Ventilhubprofile in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel fest sind, bildet jede Veränderung bei dem Schließwinkel einen Kompromiß hinsichtlich des Öffnungswinkels und umgekehrt.Various solutions have been proposed to address this problem. These usually have a fixed stroke, 2-position synchronization used. This mainly consists of one mechanism, the intake camshaft to rotate with respect to the crankshaft to a decreasing overlap at low speed and late closing of the intake valve to create at high speeds. Because the valve lift profiles dependent on are fixed by the crank angle, any change in the closing angle a compromise on of the opening angle and vice versa.

Ein weiter entwickelter Aufbau, welcher diesen Kompromiß minimiert, verwendet flexible elektro-hydraulische Aktoren, welche als Antwort auf gesteuerte Signale von einem ECU handeln, um die Hubkurve zu verändern. Obwohl dies zu einer verbesserten Funktion über einen großen Belastungsbereich führt, beseitigen diese elektro-hydraulischen Systeme nicht vollständig das Problem des Ausspülens der verbleibenden Auspuffgase, welche als ein Ergebnis des Pumpverlustes entstehen, welcher in dem Belastungssteuermechanismus besteht.A further developed structure, which minimized this compromise, uses flexible electro-hydraulic actuators, which are the answer act on controlled signals from an ECU to close the lift curve change. Although this leads to improved function over a wide load range leads, these electro-hydraulic systems do not completely eliminate that Rinsing problem the remaining exhaust gases, which are a result of the pumping loss arise, which consists in the load control mechanism.

Ein voll flexibles Ventilsteuerungssystem bietet die optimale Lösung durch Eliminieren des Pumpverlustes durch die Vorgabe der Belastungssteuerfunktion. Die vorstehenden Systeme haben nicht die erforderliche Flexibilität, um diese Aufgabe zu erfüllen, außer in einem sehr engen Belastungsbereich. Weiterhin besteht aufgrund von inherenten Problemen des Flusses und der Zeitverzögerung bei den meisten der gegenwärtigen elektrohydraulischen Systemen ein Qualitätsverlust bei höheren Umdrehungen pro Minute. Die Aufgabe ist es, einen variablen Ventilaktor (VVA) mechanismus mit der Fähigkeit zu konstruieren, die Belastung über den gesamten Betriebsbereich zu steuern. Kürzliche Versuche, solch ein optimales Steuerungssystem zu erreichen, haben sich hauptsächlich auf Hochgeschwindigkeitselektromagnete oder hydro-pneumatische Verfahren beschränkt. Diese Anordnungen werden jedoch als komplex und teuer betrachtet und können einen signifikanten Leistungsverbrauch des Motors bewirken.A fully flexible valve control system offers the optimal solution by eliminating the pumping loss by specifying the load control function. The above systems do not have the flexibility to do this Task to accomplish except in a very narrow load range. Furthermore, due to inherent problems of flow and time lag most of the current electro-hydraulic systems a loss of quality at higher revs per minute. The task is to create a variable valve actuator (VVA) mechanism with the ability to construct the load over to control the entire operating area. Recent attempts such Achieving optimal control systems mainly depend on High speed electromagnets or hydro-pneumatic procedures limited. This However, arrangements are considered complex and expensive and can be one cause significant power consumption of the engine.

Bei einer weiteren Anordnung wird ein Ventil durch zwei Nockenwellen über ein Hebelsystem betrieben. Eine solche Konstruktion ist in dem US-Patent Nr. 4 714 057 weiterentwickelt. Die Lehre des Patents begrenzt den Bereich der Konstruktion. Die begrenzende Synchronisierung ist nicht ausreichend für die Belastungssteuerung. Jedes dieser Synchronisierungssysteme ist einem beträchtlichen Gegendruck der Ventilfedern ausgesetzt, was einiger Form der Stabilisierung bedarf. Weiterhin sind die Kosten- und Raumerfordernisse beträchtlich.With another arrangement a valve operated by two camshafts via a lever system. Such a construction is further developed in U.S. Patent No. 4,714,057. The teaching of the patent limits the area of construction. The limiting Synchronization is not sufficient for load control. Each of these synchronization systems is considerable Back pressure of the valve springs exposed, which some form of stabilization requirement. Furthermore, the cost and space requirements are considerable.

Das US-Patent 4 714 057 offenbart die Merkmale des Oberbegriff des Anspruchs 1.U.S. Patent 4,714,057 discloses the features of the preamble of claim 1.

Andere Konstruktionen für eine hydraulische Steuerung von Ventilen sind in den US-Patenten 4 615 306, 4 615 307 und 4 889 084 vorgeschlagen worden, aber diese leiden unter einer langsamen Reaktionszeit, Qualitätsverlust bei hoher Geschwindigkeit oder hohen Kosten/Raumerfordernissen.Other hydraulic control designs of valves are in U.S. patents 4,615,306, 4,615,307 and 4,889,084 have been proposed, but these suffer from a slow response time, loss of quality at high speed or high cost / space requirements.

Auch das GB-Patent 1 529 793, die GB-Patentanmeldung 2 070 716 und die europäische Patentanmeldung 0 334 272 offenbaren andere Techniken zur Steuerung der Ventile eines Motors.GB Patent 1,529,793, which GB patent application 2 070 716 and European patent application 0 334 272 disclose other techniques for controlling the valves of one Engine.

Somit bestand schon seit langem ein Bedürfnis für eine zufriedenstellende Anordnung, um flexibel die Verteilung und die Wirkungsdauer der Motorventile zu steuern. Ein weiterer Wunsch ist es, die effektive Fläche der Ventile zu maximieren.So there was a long time desire for one satisfactory arrangement to allow the distribution and the flexible Control the duration of action of the engine valves. Another wish is it, the effective area to maximize the valves.

Folglich schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Ventilöffnungs- und Wirkungsdauersteuerungsanordnung.Consequently, the present creates Invention an improved valve opening and duration control arrangement.

Eine weitere Aufgabe ist es, die Flexibilität des Ventilaktors und der Ablauffolge zu verbessern, die Funktion und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen und die Emission zu erniedrigen.Another job is that Flexibility of Valve actuator and the sequence to improve the function and increase the economy and to lower the emission.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die effektive Fläche der Ventile zu verdoppeln um die Motorfunktion zu verbessern.Another object of the invention is the effective area double the valves to improve engine performance.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, diese Aufgaben mit relativ niedrigen Kosten und mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit zu erreichen.Another object of the invention is to perform these tasks at a relatively low cost and with one high degree of reliability to reach.

Gemäß der Erfindung werden diese vorstehenden Aufgaben dadurch erreicht, daß eine verbesserte Steuerung der Ventilöffnungsdauer durch ein fortschreitendes Voranbringen des Schließphasenwinkels des Einlaßventils geschaffen wird. Der Schließphasenwinkel wird in stufenloser Weise verschoben. Die Anordnung funktioniert, ohne daß der Öffnungsphasenwinkel und die Überlapperiode betroffen sind und ist gleichermaßen anpaßbar an eine teilweise oder volle Synchronisierung von jedem der Ventile.According to the invention, these are achieves the above tasks in that improved control the valve opening duration by progressively advancing the closing phase angle of the intake valve is created. The closing phase angle is shifted in a stepless manner. The arrangement works without the opening phase angle and the overlap period are affected and is equally adaptable to a partial or full synchronization of each of the valves.

Es wurde auch beobachtet, daß das Rückflußproblem vermieden werden kann, wenn die Einlaßleitungen zu aller Zeit bei oder über Umgebungsdruck sind. Unter solchen Bedingungen nimmt die Notwendigkeit für eine Veränderung in dem Überlappbereich ab, wodurch das Erfordernis für eine Synchronisierung in diesem Bereich der Betriebskurve beseitigt wird. Dies ergibt eine einfachere und kompaktere Konstruktion bei niedrigeren Kosten. Die Befüllung, welche den Zylindern zugeführt wird, kann eine Funktion der Ventildauer in Abhängigkeit von der Winkelrotation der Kurbelwelle sein.It has also been observed that the backflow problem can be avoided if the inlet lines are at or above ambient pressure at all times. In such conditions, the Need for a change in the overlap area, thereby eliminating the need for synchronization in this area of the operating curve. This results in a simpler and more compact design at a lower cost. The filling that is supplied to the cylinders can be a function of the valve duration depending on the angular rotation of the crankshaft.

Gemäß der Erfindung wird ein hydraulisches Motorventilsteuerungssystem zum individuellen Steuern der Betätigung eines Zylinderventils geschaffen, wobei das System folgendes hat: eine erste Rotationsnockenwellenvorrichtung mit einer ersten Nockenoberfläche für jedes genannte Ventil, eine hydraulische Aktorvorrichtung, die zwischen dem ge nannten Ventil und der genannten ersten Rotationsnockenwellenvorrichtung angeordnet ist, um die Hin- und Herbewegung des betreffenden Ventils zu übertragen, eine zweite Rotationssteuerungsnockenwellenvorrichtung mit einer Steuernockenvorrichtung für jede genannte Aktorvorrichtung, eine Wellensynchronisiervorrichtung zum Synchronisieren der genannten Steuerungsnockenwellenvorrichtung in Bezug auf die genannte erste Rotationsnockenwellenvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte hydraulische Aktorvorrichtung durch die Freisetzung von Hydraulikfluid aus dem inneren Hydraulikvolumen ein verkleinerbares inneres Hydraulikvolumen hat, wodurch die wirksame Länge der hydraulischen Aktorvorrichtung verstellbar ist, um den Hub der ersten Rotationsnockenwellenvorrichtung zu überwinden und daß die genannte zweite Rotationssteuerungsnockenwellenvorrichtung mit der genannten Aktorvorrichtung zusammenwirkt, um periodisch Hydraulikfluid aus dem genannten inneren Hydraulikvolumen abzulassen und dadurch eine Umkehrung der durch die genannte erste Rotationsnockenwellenvorrichtung erzeugten axialen Verdrängung zu bewirken.According to the invention, a hydraulic engine valve control system for individual control of the actuation of a cylinder valve The system has the following: a first rotary camshaft device with a first cam surface for each called valve, a hydraulic actuator device that between the named valve and said first rotary camshaft device is arranged to the reciprocation of the valve in question transferred to, a second rotation control camshaft device with a Control cam device for each called actuator device, a shaft synchronization device for Synchronize said control camshaft device with respect to said first rotary camshaft device, characterized in that the called hydraulic actuator device by the release of Hydraulic fluid from the inner hydraulic volume a scalable has internal hydraulic volume, which makes the effective length of the hydraulic actuator device is adjustable to the stroke of the first To overcome rotary camshaft device and that said second rotation control camshaft device with said actuator device cooperates to periodically hydraulic fluid from said interior Drain hydraulic volume, thereby reversing the through said first rotary camshaft device generated axial displacement to effect.

Vorzugsweise ist der volle Bereich des Synchronisiermechanismus an dem angetriebenen Ende der Steuerungsnockenwelle montiert. Dies ermöglicht es der Steuerungsnockenwelle in Bezug auf die erste Nockenwelle synchronisiert zu sein, um die Breite des Steuerungsprofils zu modulieren und somit die Ventildauer.Preferably the full range of the synchronizing mechanism on the driven end of the control camshaft assembled. this makes possible it the control camshaft with respect to the first camshaft to be synchronized to modulate the width of the control profile and thus the valve duration.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist ein signifikanter Anstieg in der Effizienz der Ventilfläche realisiert, indem die Hauptnockenwelle eine "breite" Nockenerhebung aufweist. Damit kann das Ventil während zwei nachfolgenden Huben, beispielsweise Auslaß gefolgt durch Einlaß, betrieben werden. Eine weitere Änderung ist bei dem Einlaßsystem vorgenommen, indem ein "gemischter" Einlaß/Auslaßverteiler vorgesehen ist, wobei die Einlaß- und Auslaßdurchgänge verbunden sind, um einen durchgehenden Durchgang zu bilden. Gebläseluft hält einen Luftfluß durch den Durchgang aufrecht, so daß Auspuffgase, welche von der Ventilöffnung ausgestoßen werden, in die Entladungsrichtung abgeleitet werden und frische Luft aus der stromaufwärtigen Richtung zugegeben wird. Dies ist ein besonders nützliches Merkmal bei variablen Druckverhältnismotoren, bei welchen ein großer Teil der Oberfläche der Verbrennungskammer durch den Unterkolben besetzt sein kann, was nachteiligerweise die Ventilfläche beeinflußt.In preferred embodiments there is a significant increase in the efficiency of the valve surface, in that the main camshaft has a "wide" cam bump. This allows the valve to two subsequent strokes, for example outlet followed by inlet become. Another change is with the intake system made by providing a "mixed" inlet / outlet manifold, where the inlet and outlet passages connected are to form a continuous passage. Blown air keeps you Air flow through the passage upright so that exhaust gases, which of the valve opening be expelled are discharged in the discharge direction and fresh air is discharged the upstream Direction is added. This is a particularly useful feature with variable pressure ratio motors, where a big one Part of the surface the combustion chamber can be occupied by the lower piston, which adversely affects the valve area.

Das vorstehende und andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei ähnliche Bezugsziffern ähnliche Elemente bezeichnen. Hierbei stellen dar:The foregoing and other embodiments The present invention will now be described with reference to the drawings described in more detail, with similar Similar reference numerals Label elements. Here represent:

1 Einen Querschnitt durch die Anordnung, 1 A cross section through the arrangement,

2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung, 2 3 shows a cross section through a further exemplary embodiment of the arrangement,

3 einen Querschnitt der breiten Nockenerhebung, 3 a cross section of the broad cam elevation,

4 einen Längsschnitt durch einen gemischten Einlaß- Auslaßverteiler und 4 a longitudinal section through a mixed inlet-outlet manifold and

5 eine detaillierte Zeichnung eines alternativen Aktors. 5 a detailed drawing of an alternative actuator.

1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung 10 mit einem Ventil 101 in einem Verbrennungsmotor. 1 shows a cross section through the arrangement according to the invention 10 with a valve 101 in an internal combustion engine.

Das Ventil 101 ist in einer Teilansicht an dem Zylinderkopf 103 montiert. Die Details des Ventils wie Federn, Klemmen, Ventilsitz u. s. w. sind nicht gezeigt, da sie im Stand der Technik bekannt sind und nicht unter die Erfindung fallen.The valve 101 is a partial view of the cylinder head 103 assembled. The details of the valve such as springs, clamps, valve seat, etc. are not shown since they are known in the art and do not fall under the invention.

Schmierungskanäle 104, welche eine Leitung für das Motorschmierölsystem bilden, sind wie dargestellt in dem Zylinderkopf 103 gebildet.lubrication channels 104 , which form a line for the engine lubricating oil system, are shown in the cylinder head 103 educated.

Ein hydraulischer Aktor 140 ist auf den Zylinderkopf 103 montiert, mit dem Schmierungskanal 104 verbunden und naheliegend dem Ventil 101 angeordnet.A hydraulic actuator 140 is on the cylinder head 103 mounted with the lubrication channel 104 connected and obvious to the valve 101 arranged.

Eine Nockenwelle 110 ist in dem Zylinderkopf über dem Aktor montiert. Eine Nocke 101 ist auf der Nockenwelle 110 montiert. Die Nockenwelle rotiert, um die Nockenhuboberfläche 111 in Kontakt mit dem Aktoroberkolben 142 zu bringen. Die abwärts gerichtete Bewegung des Oberkolbens wird über das druckbeaufschlagte Fluidmedium 141 zu dem unteren Kolben 143 übertragen, wodurch dieser das Ventil 101 in eine geöffnete Position bringt. Die zeitliche Steuerung der Ventilöffnung wird durch die Rotation der Nockenwelle 110 festgelegt.A camshaft 110 is mounted in the cylinder head above the actuator. A cam 101 is on the camshaft 110 assembled. The camshaft rotates around the cam lift surface 111 in contact with the upper actuator piston 142 bring to. The downward movement of the upper piston is via the pressurized fluid medium 141 to the lower piston 143 transmitted, causing this the valve 101 in an open position. The timing of the valve opening is controlled by the rotation of the camshaft 110 established.

Die Anordnung 10 weist ein zusätzliches Steuerelement, ein Entlastungsventil 144, auf, welches in dem Gehäuse des Aktors gebildet ist. Es ist dieses Steuerelement, welches die Justierung der Öffnungsdauer des Ventils 101 ermöglicht.The order 10 has an additional control element, a relief valve 144 , which is formed in the housing of the actuator. It is this control element that adjusts the opening time of the valve 101 allows.

Eine Steuerungsnockenwelle 120 ist naheliegend dem Entlastungsventil 144 montiert. Eine Steuerungsnocke mit Steuerfläche 121 ist auf der Steuerungsnockenwelle montiert und so positioniert, um mit dem Stift 148 des Entlastungsventils 144 für einen vorher ausgewählten Teil der Rotation der Steuerungsnockenwelle in Eingriff zu kommen.A control camshaft 120 is obvious to the relief valve 144 assembled. A control cam with control surface 121 is mounted on the control camshaft and positioned to with the pin 148 of the relief valve 144 to engage for a pre-selected portion of the control camshaft rotation.

Die Steuerungsnockenwelle kann durch eine Anordnung angetrieben werden, wie sie durch das US-Patent 4 747 374 ('375), erteilt für John K. Williams, gelehrt wird. Die '375 Anordnung ermöglicht es einer Kurbelwelle, eine Nockenwelle mit variabler Synchronisierung über dem gesamten Belastungsbereich anzutreiben. Die vorliegende Erfindung benutzt diese variable Synchronisierungseinheit, um den Eingriff der Steuerfläche 121 mit dem Stift 148 des Entlastungsventils 144 anzupassen.The control camshaft can be driven by an arrangement as taught by U.S. Patent 4,747,374 ('375) issued to John K. Williams. The '375 arrangement enables a crankshaft to drive a variable synchronization camshaft across the entire load range. The present invention uses this variable synchronization unit to engage the control surface 121 with the pen 148 of the relief valve 144 adapt.

Ein Vorteil dieses Systems ist es, daß die Steuerungsnockenwelle viel leichter und mit weniger Kosten gemacht werden kann als die Hauptnockenwelle, da sie nur mit dem Entlastungsventilmechanismus zusammenwirkt. Folglich ist die Synchronisierungseinheit auch sehr leicht, was es ermöglicht, diese direkt mit einem Gaspedal zu verbinden.One advantage of this system is that the control camshaft can be done much easier and at less cost than that Main camshaft as it only works with the relief valve mechanism interacts. Hence the synchronization unit is also very easily what it allows connect them directly to an accelerator pedal.

2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Aktor 41 mit dem Ventil 101 über einen Kipphebel zusammenwirkt. Ein Kipphebel 102 ist an den oberen Teil des Aktors angelenkt. Eine Nockenwelle 110 ist über eine Vielzahl von Kipphebeln (einen für jedes Ventil) montiert. Eine Nocke 112 ist auf der Nockenwelle 110 montiert und ist in Schleifkontakt mit dem Kipphebel 102. Die in diesem Fall gezeigte Nocke 112 ist die weite Nockenerhebung, wie sie vorstehend erwähnt wurde. 2 shows another embodiment of the present invention, wherein the actuator 41 with the valve 101 interacts via a rocker arm. A rocker arm 102 is hinged to the upper part of the actuator. A camshaft 110 is mounted using a variety of rocker arms (one for each valve). A cam 112 is on the camshaft 110 mounted and is in sliding contact with the rocker arm 102 , The cam shown in this case 112 is the wide cam elevation as mentioned above.

Beim Start einer Abfolge dreht sich die Nockenwelle 110, um die Nockenhuboberfläche 112 in Kontakt mit dem Kipphebel 102 zu bringen. Der Kipphebel 102 schwenkt von der angelenkten Montierung aus und drückt das Ventil 101 in eine geöffnete Position. Die zeitliche Abfolge dieses Ereignisses koinzidiert mit dem Beginn des Auslaßhubes des entsprechenden Zylinders. Das Ventil bleibt offen während des Auslaßhubes und in dem Einlaßhub.At the start of a sequence, the camshaft turns 110 to the cam lift surface 112 in contact with the rocker arm 102 bring to. The rocker arm 102 swivels from the articulated mount and presses the valve 101 in an open position. The timing of this event coincides with the start of the exhaust stroke of the corresponding cylinder. The valve remains open during the exhaust stroke and in the intake stroke.

Die Steuerungsnockenwelle 120 ist naheliegend dem Aktor 140 montiert, wobei die Steuerungsnockenfläche 121 mit dem Entlastungsstift 148 wie vorher in Eingriff ist. Nach weiterer Rotation der Steuerungsnocke 121 drückt die Steuerungsoberfläche den Entlastungsstift einwärts, um die hydraulische Flüssigkeit abzulassen, wobei der Aktor 140 sich zusammenzieht, um den Schwenkpunkt 140 abwärts zu bewegen, wie in der Zeichnung zu sehen. Dies bewirkt eine entsprechende Aufwärtsbewegung des gegenüberliegenden En des des Kipphebels 102, um das Ventil 101 in eine geschlossene Position unter dem Einfluß der Ventilschließfeder zu bringen. Die obere Oberfläche des Kipphebels 102 ist derart geformt, daß es dem Kipphebel erleichtert wird; um einen zweiten Schwenkpunkt zu schwenken, welcher durch den Schleifkontaktpunkt der Nocke 112 und des Kipphebels 102 gebildet ist.The control camshaft 120 is obvious to the actuator 140 mounted, the control cam surface 121 with the relief pin 148 as previously engaged. After further rotation of the control cam 121 the control surface pushes the relief pin inward to drain the hydraulic fluid, the actuator 140 contracts to the pivot point 140 move downward as seen in the drawing. This causes a corresponding upward movement of the opposite En of the rocker arm 102 to the valve 101 to be brought into a closed position under the influence of the valve closing spring. The top surface of the rocker arm 102 is shaped so that it is easier for the rocker arm; to pivot a second pivot point, which is through the sliding contact point of the cam 112 and the rocker arm 102 is formed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß der Aktorverschleiß reduziert ist und der Aktor kann einfacher gemacht werden, da er einen einzigen Funktionshub pro Kreislauf ausführt anstelle des doppelten Hubes bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit kann der Aktor bei diesem Betrieb nur mit einem einzigen bewegbaren Kolben funktionieren.Another advantage of the invention is it that the Reduced actuator wear and the actuator can be made easier because it has a single function stroke per circuit instead of the double stroke in the first embodiment. So can the actuator in this operation only with a single movable piston function.

Es sollte erwähnt sein, daß die weite Nockenerhebung 112 auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann. Falls erforderlich kann die Erhebung 112 eine leichte Vertiefung oder eine Absenkung etwa in der Mitte aufweisen, um es dem Ventil zu ermöglichen, sich leicht zurückzuziehen, während der Kolben 160 nahe dem oberen Ende seines Hubes ist.It should be mentioned that the wide cam elevation 112 also in the first embodiment, which in 1 shown can be used. If necessary, the survey 112 have a slight indentation or depression approximately in the middle to allow the valve to retract slightly during the piston 160 is near the top of its stroke.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des gemischten Einlaß-Auslaßsystems, welches in Verbindung mit einem Zweifunktionsventil verwendet wird. Der Verteiler 150 enthält einen stromaufwärts gerichteten Teil 151 und einen stromabwärts gerichteten Teil 152 bezüglich des Ventils 101. Ein integrales Roots- oder Scroll-Typ-Gebläse 153, welches von der Kurbelwelle angetrieben wird, ist an dem Verteiler angebracht, um Luft durch die Leitungen 151 und 152 zu blasen. Nach Öffnen des Ventils 101 werden die unter hohem Druck stehenden Auspuffgase durch den Durchgang geblasen und in Entladungsrichtung durch den Luftstrom, welcher durch das Gebläse erzeugt wird, gedrückt. Dieser Prozeß setzt sich fort, während der Kolben 160 sich zu dem oberen Todpunkt (TDC) bewegt. Sobald ein Druckausgleich erreicht ist, füllt frische Luft den Zylinderraum unter dem Einfluß des Luftstroms. Bei dem nachfolgenden Einlaßhub bewegt sich der Kolben 160 nach unten wobei mehr Raum evakuiert und mehr Luft eingezogen wird. An irgendeinem Punkt während dieses Hubes wird das Ventil 101 unter der Steuerung des Ventilsteuersystems geschlossen, wobei die weitere Befüllungsversorgung des Zylinders geschlossen wird. 4 shows an embodiment of the mixed inlet-outlet system, which is used in connection with a two-function valve. The distributor 150 contains an upstream part 151 and a downstream part 152 regarding the valve 101 , An integral roots or scroll type blower 153 , which is driven by the crankshaft, is attached to the manifold to allow air through the lines 151 and 152 to blow. After opening the valve 101 the high-pressure exhaust gases are blown through the passage and pushed in the discharge direction by the air flow generated by the blower. This process continues throughout the piston 160 moves to top dead center (TDC). As soon as pressure equalization is achieved, fresh air fills the cylinder space under the influence of the air flow. The piston moves during the subsequent intake stroke 160 downwards, evacuating more space and drawing in more air. At some point during this stroke the valve 101 closed under the control of the valve control system, the further filling supply of the cylinder being closed.

Der Kraftstoffeinspritzpuls beginnt ungefähr wenn das Ventil nahe TDC ist (bald nachdem der Gasgleichgewichtspunkt erreicht ist) und stoppt, bevor das Ventil 101 geschlossen ist. Die Breite des Kraftstoffeinspritzpulses kann synchronisiert werden mit dem Puls der Ventildauer oder die Einspritzung kann über einen separaten Ventilschlitz in dem Zylinder, welcher in herkömmlicher Weise arbeitet, gemacht werden.The fuel injection pulse begins approximately when the valve is near TDC (soon after the gas equilibrium point is reached) and stops before the valve 101 closed is. The width of the fuel injection pulse can be synchronized with the pulse of the valve duration or the injection can be made via a separate valve slot in the cylinder, which operates in a conventional manner.

Ein separates kleineres Ventil kann über das Hauptventile) in der Verbrennungskammer angeordnet sein, um für einen Augenblick nahe des TDC Punktes zu öffnen, um eingeschlossene Gase auszulassen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wendet sich der Durchgang 150 schart in einen spitzen Winkel an dem Verbindungspunkt mit dem Zylinder. Dies schafft einen Staueffekt durch den Luftstrom, was die Zylinderbefüllung bei hohen Umdrehungen erleichtert.A separate smaller valve may be placed over the main valve (s) in the combustion chamber to momentarily open near the TDC point to exhaust trapped gases. In the preferred embodiment, the passageway turns 150 gathers at an acute angle at the point of connection with the cylinder. This creates a jamming effect due to the air flow, which makes it easier to fill the cylinder at high revolutions.

5 zeigt die detaillierte Konstruktion eines alternativen Aktors. Wie vorstehend erwähnt, haben die meisten Aktorkonstruktionen eine langsame Reaktionszeit, was in einer starken Abschwächung des Betriebsprofils bei hohen Umdrehungen pro Minute resultiert. Um die Reaktionszeit zu vergrößern, lagern viele Konstruktionen die ausgespülte hydraulische Flüssigkeit in einem Druckreservoir. Da das Reservoir über eine Leitung verbunden ist, entsteht eine Verzögerung aufgrund der Wegbeschränkungen. Außerdem wird der Transport der Flüssigkeit zwischen dem Aktor und dem Reservoir durch Elektromagnete beeinflußt, was sich zu den Kosten der Einheiten addiert. 5 shows the detailed construction of an alternative actuator. As mentioned above, most actuator designs have a slow response time, which results in a severe weakening of the operating profile at high revolutions per minute. In order to increase the response time, many constructions store the rinsed hydrauli liquid in a pressure reservoir. Since the reservoir is connected via a line, there is a delay due to the path restrictions. In addition, the transport of the liquid between the actuator and the reservoir is influenced by electromagnets, which adds to the cost of the units.

Der Aktor, wie er in 5 gezeigt ist, hat ein integriertes Druckreservoir, um die ausgespülte Flüssigkeit zu lagern und sie in der kürzest möglichen Zeit während des neutralen Intervalls zurückzuführen. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen schließt der Aktor 140 einen inneren Volumenraum 141 ein, welcher durch das Gehäuse und die bewegbaren Kolben 142 und 143 gebildet ist. Die Kolben 142 und 143 sind mit einem zweiten kleineren Durchmesser gebildet, um passend in einer kleineren Zylinderbohrung, welche in dem Gehäuse des Aktors gebildet ist, zu gleiten. Dies reduziert das Flüssigkeitsvolumen, welches für eine proportionale relative Bewegung des Kolbens verdrängt wird, wodurch die Reaktionszeit verbessert wird. Die erste Volumenkammer 141 kommuniziert mit einer zweiten Volumenkammer 145 über ein Rückschlagventil 144. Das Rückschlagventil 144 hat einen großen Bohrungsdurchmesser in Bezug auf die Volumenkammer, um den Transport von Flüssigkeit zu erleichtern. Die zweite Volumenkammer 145 hat einen bewegbaren Kolben 146, welcher in Richtung des Rückschlagventils 144 durch eine Feder 147 beaufschlagt ist. Ein Stift 148 paßt gleitend durch eine Bohrung in dem Aktorgehäuse und durch eine zweite Bohrung in dem gleitbaren Kolben 146, um mit dem Rückschlagventil 144 zu kommunizieren. Eine Einwärtsbewegung des Stiftes 148 öffnet das Rückschlagventil 144, wodurch hydraulische Flüssigkeit in das Volumen 145 eintritt, und der Kolben 146 gegen die vorgespannte Feder 147 gedrückt wird. Der Stift weist an zwei Punkten einen Flansch auf, um seine Bewegung einzuschränken. Nach Vollendung eines Hubes, wenn der Druck der Nockenfläche auf den Kolben 142 nachläßt, wird die Flüssigkeit von der Kammer 145 zurück in die Kammer 141 durch die in der Feder 147 gespeicherte Energie gedrückt. Die Kolben 146 und 142 sind in der Mitte aus Gründen der Kompaktheit und niederer Masse hohl.The actuator as it is in 5 has an integrated pressure reservoir to store the rinsed liquid and to return it in the shortest possible time during the neutral interval. In the preferred exemplary embodiments, the actuator closes 140 an inner volume space 141 one which by the housing and the movable piston 142 and 143 is formed. The pistons 142 and 143 are formed with a second smaller diameter to suitably slide in a smaller cylinder bore formed in the actuator housing. This reduces the volume of liquid which is displaced for a proportional relative movement of the piston, which improves the reaction time. The first volume chamber 141 communicates with a second volume chamber 145 via a check valve 144 , The check valve 144 has a large bore diameter in relation to the volume chamber to facilitate the transport of liquid. The second volume chamber 145 has a movable piston 146 which in the direction of the check valve 144 by a spring 147 is acted upon. A pen 148 slidably fits through a bore in the actuator housing and through a second bore in the slidable piston 146 to use the check valve 144 to communicate. An inward movement of the pen 148 opens the check valve 144 , causing hydraulic fluid in the volume 145 enters, and the piston 146 against the preloaded spring 147 is pressed. The pin has a flange at two points to restrict its movement. After completing a stroke, when the pressure of the cam surface on the piston 142 subsides, the liquid from the chamber 145 back to the chamber 141 through the in the spring 147 stored energy pressed. The pistons 146 and 142 are hollow in the middle for reasons of compactness and low mass.

Ein anderes Rückschlagventil 149 gibt hydraulische Flüssigkeit von dem Motorschmierungssystem hinzu, um den Aktor anfänglich zu aktivieren. Ein weiteres Merkmal dieser Konstruktion ist es, daß der Federkoeffizient 147 auf den Koeffizienten der Ventilfeder 105 abgestimmt ist, um die Ventilrückkehrrate zu bestimmen, um so überaus hohe Ventilsitzgeschwindigkeiten zu vermeiden. Alternativ kann eine Dämpfung auch erreicht werden, indem Flüssigkeit den Rückraum des Kolbens 146 besetzt und indem diese Flüssigkeit durch kalibrierte Spülbohrungen gespült wird.Another check valve 149 adds hydraulic fluid from the engine lubrication system to initially activate the actuator. Another feature of this design is that the spring coefficient 147 on the coefficient of the valve spring 105 is coordinated to determine the valve return rate so as to avoid extremely high valve seat speeds. Alternatively, damping can also be achieved by adding liquid to the back space of the piston 146 occupied and by flushing this liquid through calibrated flushing holes.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kammer 145 eine kleine Bohrung mit einem vorbestimmten Volumen auf, um Überschußflüssigkeit abzulassen. Die Basis des Aktors weist einen Flansch zum Montieren auf den Zylinderkopf auf. Ein Öleinlaßdurchgang ist gezeigt, welcher mit einem entsprechenden Ölversorgungskanal 104 von dem Motorschmierungssystem zusammenpaßt. Eine weitere Feder ist zwischen dem äußeren umlaufenden Flansch des Kolbens 142 und dem Gehäuse 140 montiert, um den Kolben gegen die Nockenfläche zu drücken und die Reaktion zu verbessern.In the preferred embodiment, the chamber 145 a small bore with a predetermined volume to drain excess fluid. The base of the actuator has a flange for mounting on the cylinder head. An oil inlet passage is shown, which with a corresponding oil supply channel 104 from the engine lubrication system. Another spring is between the outer circumferential flange of the piston 142 and the housing 140 mounted to press the piston against the cam surface and improve the response.

Bei einer Konstruktionsvariante außerhalb der vorliegenden Erfindung wird der Entlastungstift 148 durch kleine 2-Positionselektromagneten betrieben, welche an dem Aktor angebracht sind. Signale von einem ECU können dann verwendet werden, um den Aktor zu betreiben. In einigen Betriebsarten kann eine Anzahl von Ventilen in. jedem Zylinder unwirksam sein, um die Flußgeschwindigkeit in die Zylinder zu erhöhen. Dies kann auch erreicht werden durch geteilte Erhebungen für die Steuerungsnocke 121 und Betätigen des Stiftes 148 bevor der Einlaß für einige der Ventile beginnt.In a construction variant outside of the present invention, the relief pin 148 operated by small 2-position electromagnets, which are attached to the actuator. Signals from an ECU can then be used to operate the actuator. In some modes of operation, a number of valves in each cylinder may be ineffective to increase the flow rate into the cylinders. This can also be achieved by divided elevations for the control cam 121 and actuating the pen 148 before the inlet for some of the valves begins.

In einer weiteren Betriebsart können die Aktoren in Verbindung mit einem herkömmlichen Drosselventil verwendet werden, in welcher die Aktoren alle zusammen unwirksam (in der vollen ausgefahrenen Position) bei hohen Umdrehungen pro Minute gemacht werden und der Befüllungsfluß wird in der gewöhnlichen Weise für die oberen Belastungsbereiche gesteuert.In another operating mode, the Actuators used in conjunction with a conventional throttle valve in which the actuators are all ineffective together (in full extended position) at high revolutions per minute and the filling flow is in the ordinary Way for controlled the upper load ranges.

Wie der Leser erkennt, stellt die vorstehend beschriebene Erfindung ein wesentlich verbessertes und effizientes Ventilsteuersystem für Motorventile dar. Weiterhin überwindet das System viele der Nachteile im Stand der Technik in einer sehr kostengünstigen Weise.As the reader realizes, the invention described above is a much improved and efficient valve control system for Engine valves. Still overcomes the system has many of the disadvantages in the prior art in a very inexpensive Wise.

Die Systemzuverlässigkeit ist verbessert, während gleichzeitig der Energieverbrauch und die Belastung auf bewegbare Komponenten reduziert ist.System reliability is improved while at the same time the energy consumption and the load on moving components is reduced.

Weil gewisse Änderungen in der vorstehend beschriebenen Apparatur gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wird darauf hingewiesen, daß die vorstehende Beschreibung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, lediglich in einem beschreibenden Sinne und nicht in einem begrenzenden Sinne verstanden werden soll.Because of certain changes in the above Apparatus can be made without to depart from the scope of the invention, it is pointed out that the the above description as shown in the drawings, only in a descriptive sense and not in a limiting sense Meaning should be understood.

Claims

Hydraulic engine valve control system ( 10 ) for individually controlling the actuation of a cylinder valve ( 101 ), the system comprising: a first rotary camshaft device ( 110 ) with a first cam surface ( 111 . 112 ) for each named valve, a hydraulic actuator device ( 140 ) disposed between said valve and said first rotary camshaft device to transmit the reciprocation of the valve in question, a second rotary control camshaft device ( 120 ) with a control cam device ( 121 ) for each said actuator device, a shaft synchronization device for synchronizing said control camshaft device with respect to said first rotary camshaft device, characterized in that said hydraulic actuator device ( 140 ) due to the release of hydraulic fluid from the inner hydraulic volume, a smaller inner hydraulic volume ( 141 ), whereby the effective length of the hydraulic actuator device is adjustable to the stroke of the first rotary camshaft device ( 110 ) and in that said second rotation control camshaft device ( 120 ) with the named actuator device ( 140 ) interacts to periodically extract hydraulic fluid from said internal hydraulic volume ( 141 ) and thereby causes a reversal of the axial displacement generated by said first rotary camshaft device.

Hydraulic engine valve control system according to claim 1, characterized in that the shaft synchronizing device on the second rotation control camshaft device ( 120 ) is mounted.

Hydraulic engine valve control system according to claim 2, characterized in that the shaft synchronization device also on the first rotary camshaft device ( 110 ) is mounted.

Hydraulic engine valve control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control cam device ( 121 ) with a relief valve ( 144 ) that interacts in the housing of the hydraulic actuator device ( 140 ) is formed, wherein the opening of the relief valve enables a reduction in the effective length of the hydraulic actuator device, and in that the relief valve is spring-biased towards its closed position.

Hydraulic engine valve control system according to claim 4, characterized in that the relief valve ( 144 ) with a pen ( 148 ) connected to the second rotation control camshaft device ( 120 ) comes into play.

Hydraulic engine valve control system according to one of claims 1 to 3, comprising a chamber (145 ), which from the internal hydraulic volume ( 141 ) drained fluid, whereby a displaceable spring-loaded piston ( 146 ) in the chamber ( 145 ), and characterized in that the relief valve ( 144 ) is also a check valve that is designed to release fluid from the chamber upon completion of a valve lift ( 145 ) into the internal hydraulic volume ( 141 ) to return.

Hydraulic engine valve control system according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the hydraulic actuator device ( 140 ) and the cylinder valve ( 101 ) a rocker arm ( 102 ) and that the rocker arm is articulated to the actuator device.

Hydraulic engine valve control system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve device ( 101 ) is an inlet valve and an outlet valve.

Hydraulic engine valve control system according to claim 8, characterized in that the first rotary camshaft device ( 110 ) a wide cam projection ( 112 ) that is designed to operate the cylinder valve ( 101 ) to keep it in its open state during the intake stroke and the exhaust stroke.

Hydraulic engine valve control system according to claim 9, characterized in that the wide cam elevation ( 112 ) has a depression approximately in the middle of the bump surface, the depression allowing the valve to retract slightly while the piston of the cylinder is near the top of its stroke.