EP1143115A2 - Return spring arrangement for valve operation of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine
Schließfeder-Vorrichtung für den Ventiltrieb eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,
bei der eine mechanische Feder und ab einem vorbestimmten Maschinendrehzahlbereich
eine gesteuert zuschaltbare Gasfeder in Parallelschaltung
die Schließbewegung des Gaswechselventils bewirken, wobei die Gasfeder einen
eine Kammer hubbeweglich verschließenden Kolben umfasst.The invention relates to a preamble of
Eine derartige Schließfeder-Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 38 08 542 C2 bekannt, wobei zur drehzahlbedingten Veränderung der Federkennlinie der Gasfeder dieser ein Medium aus einem Druckspeicher zugeführt ist.Such a closing spring device is for example from DE 38 08 542 C2 is known, with the speed-related change in the spring characteristic of the gas spring this is supplied with a medium from a pressure accumulator.
Diese bekannte Veränderung der Federkennlinie der Gasfeder in Richtung einer steiferen Feder ist durch den Druckspeicher und eventuell den mit ihm verbundenen Druckerzeuger bauaufwendig.This known change in the spring characteristic of the gas spring in the direction of stiffer spring is due to the pressure accumulator and possibly the one connected to it Pressure generator complex.
Weiter ist aus der EP 0 824 180 A1 eine pneumatische Schließfeder für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein hubgesteuerter Kolben der Schließfeder mit Einrichtungen ausgerüstet ist, die eine selbstpumpende Schließfeder ergeben. Diese bekannte, mit einem Tassenstößel zusammenwirkende Schließfeder ist insbesondere durch den gesonderten Kolben der Schließfeder bauaufwendig.Furthermore, EP 0 824 180 A1 describes a pneumatic closing spring for a gas exchange valve known an internal combustion engine, wherein a stroke-controlled piston the closing spring is equipped with devices that are self-pumping Result in closing spring. This well-known, cooperating with a tappet Closing spring is particularly complex due to the separate piston of the closing spring.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schließfeder-Vorrichtung in selbstpumpender Ausgestaltung bei einfachem Aufbau aufzuzeigen.The invention has for its object a generic closing spring device To show in a self-pumping design with a simple structure.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass der Gasfeder-Kolben
als ein Stößel gestaltet ist mit einem in einem von der Gasfeder-Kammer
gesonderten Raum gleitbeweglich dicht geführten Kolbenhemd als Pumpenkolben
einer selbstpumpenden Gasfeder, der aus dem mit einem Medium gesteuert versorgbaren
Pumpenraum über einen gesteuert zuschaltbaren Überströmkanal das
komprimierte Medium bei im wesentlichen maximalen Öffnungshub des Gaswechselventils
zugeführt ist.This object is achieved with
Mit der erfindungsgemäßen Verwendung eines Kolbenhemdes eines Stößels als Pumpenkolben ist eine im Aufbau vorteilhaft einfache, selbstpumpende Gasfeder erzielt.With the use according to the invention of a piston shirt of a ram as Pump piston is an advantageously simple, self-pumping gas spring achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Gasfeder-Kolben ein zylindrischer Tassenstößel, der in einem in einer Wandung der Brennkraftmaschine fixiert angeordneten, topfförmigen Einsatz mit einer im Boden vom Schaft des Gaswechselventils dicht durchsetzten Durchbrechung eine die mechanische Feder aufnehmende Gasfeder-Kammer sowie einen ringförmigen Pumpenraum hubbeweglich verschließt, wobei ein oder mehrere mit dem Pumpenraum verbundene Überströmkanäle als von der Wandung bedeckte Nuten am Außenumfang des Einsatzes ausgebildet sind, die in eine Ringnut in der mit der äußeren Mantelfläche des Kolbenhemdes korrespondierenden Gleitfläche des Einsatzes münden.According to a preferred embodiment of the invention, the gas spring piston is a cylindrical tappet in a wall of the internal combustion engine fixed, pot-shaped insert with one in the bottom of the shaft of the gas exchange valve tightly penetrated opening a mechanical spring Gas spring chamber and an annular pump chamber can be lifted closes, one or more overflow channels connected to the pump chamber formed as grooves covered by the wall on the outer periphery of the insert are in an annular groove in the with the outer surface of the piston skirt correspond to the sliding surface of the insert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Tassenstößel in der äußeren Mantelfläche des Kolbenhemdes eine bei maximalem Öffnungshub des Gaswechselventils der einsatzseitigen Ringnut zugeordnete Verteilernut auf, die mit in die Gasfeder-Kammer gerichteten Überströmöffnungen im Kolbenhemd in Verbindung steht.In a further embodiment of the invention, the tappet has in the outer Mantle surface of the piston skirt at a maximum opening stroke of the gas exchange valve the distributor groove assigned on the insert side, which is included in the Gas spring chamber directed overflow openings in the piston skirt in connection stands.
Mit dem vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Bauprinzip wird der Druck in der Gasfeder-Kammer sukzessive erhöht bis zum Druckausgleich in der Gasfeder-Kammer mit dem maximalen Verdichtungsenddruck im Pumpenraum. Zur Aufrechterhaltung des einer versteiften Federkennlinie entsprechenden Druckes in der Gasfeder-Kammer bleibt die erfindungsgemäße Pumpeinrichtung zugeschaltet bis zum Absenken der Drehzahl der Brennkraftmaschine in einen Maschinendrehzahlbereich, in dem die Rückstellkraft der mechanischen Feder zur Rückstellung des jeweiligen Gaswechselventils ausreichend ist.With the above-described construction principle according to the invention, the pressure in the Gas spring chamber successively increased until pressure equalization in the gas spring chamber with the maximum discharge pressure in the pump room. To maintain the pressure in the gas spring chamber corresponding to a stiffened spring characteristic The pump device according to the invention remains switched on until Lowering the speed of the internal combustion engine into an engine speed range, in which the restoring force of the mechanical spring to reset the respective gas exchange valve is sufficient.
Zusätzliche Ausgestaltungsmerkmale sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben. Hervorzuheben ist hierbei das Ausgestaltungsmerkmal nach Anspruch 7, wobei ein der Luftzufuhr zum Pumpenraum dienendes 2/2-Wegeventil und ein der Entlüftung der Gasfeder-Kammer dienendes 2/2-Wegeventil gemeinsam maschinendrehzahlabhängig taktgesteuert zwischen ihren Schließ- und Öffnungspositionen verlagerbar angetrieben sind.Additional design features are described in further subclaims. To be emphasized here is the design feature according to claim 7, wherein one 2/2-way valve for air supply to the pump room and one for ventilation the 2/2-way valve serving the gas spring chamber together depending on the machine speed clock-controlled between their closing and opening positions are displaceably driven.
Mit dieser Ausgestaltung ist es bei einer erfindungsgemäßen Schließfedervorrichtung in vorteilhafter Weise möglich, zwischen der Federkennlinie der belüfteten Gasfeder und der maximalen Federkennlinie der selbstpumpenden Gasfeder beliebige Federkennlinien, insbesondere für Drehzahlübergangsbereiche, zu erzeugen.With this configuration, it is in a closing spring device according to the invention advantageously possible between the spring characteristic of the ventilated Gas spring and the maximum spring characteristic of the self-pumping gas spring any Generate spring characteristics, especially for speed transition ranges.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1- eine erfindungsgemäße Schließfeder-Vorrichtung für den Ventiltrieb eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,
Figur 2- ein Diagramm mit Federkennlinien.
- Figure 1
- a closing spring device according to the invention for the valve train of a gas exchange valve of an internal combustion engine,
- Figure 2
- a diagram with spring characteristics.
Eine Schließfeder-Vorrichtung 1 für den Ventiltrieb eines Gaswechselventils 2 einer
nicht gezeigten Brennkraftmaschine umfasst eine mechanische Feder 3, die ab
einem vorbestimmten Maschinendrehzahlbereich mittels einer gesteuert zuschaltbaren
Gasfeder 4 in Parallelschaltung die Schließbewegung des Gaswechselventils
2 bewirkt, wobei die Gasfeder 4 einen eine Kammer 5 hubbeweglich verschließenden
Kolben 6 umfasst.A
Zur Erzielung einer Schließfeder-Vorrichtung 1 in selbstpumpender Ausgestaltung
bei einfachem Aufbau wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Gasfeder-Kolben
6 als ein Stößel 7 gestaltet ist mit einem in einem von der Gasfeder-Kammer
5 gesonderten Raum 8 gleitbeweglich dicht geführten Kolbenhemd 9 als Pumpenkolben
einer selbstpumpenden Gasfeder 4, der aus dem mit einem Medium gesteuert
versorgbaren Pumpenraum 8 über einen gesteuert zuschaltbaren Überströmkanal
10 das komprimierte Medium bei im wesentlichen maximalem Öffnungshub
des Gaswechselventils 2 zugeführt ist.To achieve a
Für eine vereinfachte Ausgestaltung der Gasfeder 4 ist der Gasfeder-Kolben 6 ein
zylinderischer Tassenstößel 7, der in einem in einer Wandung 11 der nicht gezeigten
Brennkraftmaschine fixiert angeordneten topfförmigen Einsatz 12 mit einer im
Boden 13 vom Schaft 14 des Gaswechselventils 2 dicht durchsetzten Durchbrechung
15 eine die mechanische Feder 3 aufnehmende Gasfeder-Kammer 5
sowie einen ringförmigen Pumpenraum 8 hubbeweglich verschließt, wobei ein oder
mehrere mit dem Pumpenraum 8 verbundene Überströmkanäle 10 als von der
Wandung 11 bedeckte Nuten am Außenumfang des Einsatzes 12 ausgebildet sind.
Diese Überströmkanäle 10 münden in einer Ringnut 16 in der mit der äußeren
Mantelfläche des Kolbenhemdes 9 korrespondierenden Gleitfläche 17 des Einsatzes
12.For a simplified configuration of the gas spring 4, the gas spring piston 6 is a
cylindrical cup tappet 7, which in a in a
Zur Weiterleitung der komprimierten Luft in die Gasfeder-Kammer 5 weist der Tassenstößel
7 in der äußeren Mantelfläche des Kolbenhemdes 9 eine bei maximalem
Öffnungshub des Gaswechselventils 2 der einsatzseitigen Ringnut 16 zugeordnete
Verteilernut 18 auf, die mit in die Gasfeder-Kammer 5 gerichteten Überströmöffnungen
19 im Kolbenhemd 9 in Verbindung steht.The bucket tappet has for pushing the compressed air into the
Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich, stehen die Überströmkanäle 10 mit einer Verteilerleitung
20 zu Gasfeder-Kammern 5 von Gasfedern 4 weiterer Gaswechselventile
2 in Verbindung, wobei die Verteilerleitung 20 über eine Stichleitung 21 und einem
elektronisch gesteuerten 2/2-Wegeventil 22 zur Druckregulierung in den Gasfedern
4 mit einer Gas-Atmosphäre in Verbindung steht.As can also be seen from FIG. 1, the
Weiter zeigt Figur 1, dass der Pumpenraum 8 mit einer gesonderten Verteilerleitung
23 zu Pumpenräumen 8 von Gasfedern 4 weiterer Gaswechselventile 2 verbunden
ist, wobei die Verteilerleitung 23 einerseits mit dem jeweiligen Pumpenraum 8 über
eine vom jeweiligen Kolbenhemd/Pumpenkolben 9 absteuerbare Zuströmleitung 24
in Verbindung steht und andererseits über einen mittels eines weiteren elektronisch
gesteuerten 2/2-Wegeventiles 25 steuerbaren Zuströmkanal 26 mit einer Gas-Atmosphäre
verbunden ist.FIG. 1 further shows that the pump chamber 8 has a
Vorzugsweise ist die Gas-Atmosphäre die Normal-Atmosphäre der freien Umgebung.The gas atmosphere is preferably the normal atmosphere of the free environment.
Bei nicht aktivierter Gas- bzw. Luftfeder 4 ist der Zuströmkanal 26 zum Pumpenraum
8 über das 2/2-Wegeventil 25 verschlossen, wogegen die Gas- bzw. Luft-Feder 4
einschließlich des Pumpenraumes 8 über die Stichleitung 21 und die Überströmkanäle
10 bei offen gesteuertem 2/2-Wegeventil 22 belüftet sind. Bei dieser nicht
gezeigten Stellung der beiden Wegeventile 22 und 25 ist die Gas- bzw. Luft-Feder 4
praktisch wirkungslos.When the gas or air spring 4 is not activated, the
Werden dagegen die beiden Wegeventile 22 und 25 in die in Figur 1 gezeigten Positionen
geschaltet mit geöffnetem Zuströmkanal 26 und verschlossener Stichleitung
21, so ist eine selbstpumpende Gas- bzw. Luft-Feder 4 erzielt. In contrast, the two
Zu Beginn des selbstpumpenden Vorganges weist die Gas- bzw. Luft-Feder 4 einen
Kennlinienverlauf gemäß der Kurve "A" auf. Am Ende des selbstpumpenden Vorganges
bei herrschendem Druckausgleich zwischen der Gasfeder-Kammer 5 und
dem Pumpenraum 8 ist für die Gas- bzw. Luft-Feder 4 eine Federkennlinie gemäß
dem Kurvenverlauf "B" in Figur 2 erzielt.At the beginning of the self-pumping process, the gas or air spring 4 has one
Characteristic curve according to curve "A". At the end of the self-pumping process
when there is pressure equalization between the
Die in Figur 2 zwischen den Kurven "A" und "B" durch punktierte Linien angedeuteten Kurvenverläufe werden beim selbstpumpenden Vorgang während des Überganges von der Kurve "A" zur Kurve "B" durchlaufen.Those indicated in Figure 2 between the curves "A" and "B" by dotted lines Curves become during the self-pumping process during the transition pass from curve "A" to curve "B".
In Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht diese aber auch in vorteilhafter Weise
eine beliebige Zwischenkurve und damit einen entsprechenden Druck in der Gas-
bzw. Luft-Feder 4 zu erzeugen, und zwar dadurch, dass das der Luftzufuhr zum
Pumpenraum 8 dienende 2/2-Wegeventil 25 und das der Entlüftung der Gasfeder-Kammer
5 dienende 2/2-Wegeventil 22 gemeinsam maschinendrehzahlabhängig
taktgesteuert zwischen ihren Schließ- und Öffnungspositionen verlagerbar angetrieben
sind, wodurch der jeweilige gewünschte Druckwert in der Gasfeder-Kammer 5
durch wechselweises Schließen und Öffnen des Zuströmkanals 26 und der
Stichleitung 21 erzielt ist.In an embodiment of the invention, however, this also advantageously enables
any intermediate curve and thus a corresponding pressure in the gas
or to produce air spring 4, namely in that the air supply to
Pump chamber 8 serving 2/2-
Zur konstruktiv vereinfachten Ausgestaltung der Schließfeder-Vorrichtung 1 ist der
topfförmige Einsatz 12 zweiteilig ausgebildet aus einer mit der Wandung 11 kraft-
und formschlüssig verbundenen rohrartigen Hülse 27 und einem in dieser fest angeordneten
Pfropfen 28, der mittels eines gegenüber dem inneren Hülsendurchmesser
im Außendurchmesser reduzierten Kragens 29 der Ausbildung des Pumpenraumes
8 dient.For the structurally simplified design of the
Claims (8)
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