EP1520962A1 - Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine - Google Patents

Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
EP1520962A1
EP1520962A1 EP20030103656 EP03103656A EP1520962A1 EP 1520962 A1 EP1520962 A1 EP 1520962A1 EP 20030103656 EP20030103656 EP 20030103656 EP 03103656 A EP03103656 A EP 03103656A EP 1520962 A1 EP1520962 A1 EP 1520962A1
Authority
EP
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
valve
according
cam
rocker arm
method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20030103656
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Maik Broda
Michael Georg Figura
Torsten Kluge
Clemens Maria Verpoort
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01L9/04Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L1/0532Camshafts overhead type the cams being directly in contact with the driven valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14Tappets; Push rods
    • 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
    • F01L9/04Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L2009/0413Piezo electric actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L2013/0089Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque with means for delaying valve closing
    • F01L2013/0094Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque with means for delaying valve closing with switchable clamp for keeping valve open

Abstract

A valve (2) moves between valve opening and closing positions in order to release or block an inlet or outlet opening for an internal combustion engine's combustion chamber. Valve spring devices (VSD) (7) pretension the valve in a valve-closing direction. A valve drive device (8) opens the valve counter to the VSD pretension force. An independent claim is also included for a method for variable control of a valve in an internal combustion engine with a valve that moves between valve closing and opening positions.

Description

Die Erfindung betrifft ein variabel steuerbares Ventilsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um eine Einlaß- oder Auslaßöffnung einer Brennkammer der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und einer Ventilantriebseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen. The invention relates to a variably controllable valve system for an internal combustion engine having a valve which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an intake or exhaust port of a combustion chamber of the internal combustion engine or to block, with valve spring means for biasing the valve toward the valve closed position, and a valve operating means to open the valve against the biasing force of the valve spring means.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils einer Brennkraftmaschine mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um eine Einlaßoder Auslaßöffnung einer Brennkammer der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und einer Ventilantriebseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen. Furthermore, the invention relates to a method for variable control of a valve of an internal combustion engine having a valve which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an inlet or outlet port of a combustion chamber of the internal combustion engine or to block, with valve spring means to the valve in the direction valve-closing position bias, and a valve driving device to open the valve against the biasing force of the valve spring means.

Aufgrund der begrenzten Ressourcen an fossilen Energieträgern, insbesondere aufgrund der begrenzten Vorkommen an Mineralöl als Rohstoff für die Gewinnung von Brennstoffen für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, ist man bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei eine verbesserte dh effektivere Verbrennung im Vordergrund der Bemühungen steht. Due to the limited resources of fossil fuels, in particular due to the limited reserves of petroleum as a raw material for the production of fuels for the operation of internal combustion engines, one is in the development of internal combustion engines, constantly strive to minimize fuel consumption, with an improved means effective combustion in the forefront of efforts is.

Problematisch ist der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren. The problem is the fuel consumption and thus the efficiency in particular in gasoline engines. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. The reason for this is the basic method of operation of the gasoline engine. Der Ottomotor arbeitet mit einem homogenen Brennstoff-Luftgemisch, daß - sofern keine Direkteinspritzung vorliegt - durch äußere Gemischbildung aufbereitet wird, indem in die angesaugte Luft im Ansaugtrakt Kraftstoff eingebracht wird. The Otto engine works with a homogeneous fuel-air mixture that - if no direct present - is processed by external mixture formation by fuel is introduced into the intake air in the intake. Die Einstellung der gewünschten Leistung erfolgt durch Veränderung der Füllung des Brennraumes, so daß dem Arbeitsverfahren des Ottomotors - anders als beim Dieselmotor - eine Quantitätsregelung zugrunde liegt. The setting of the desired power is effected by changing the filling of the combustion chamber so that the working process of the Otto engine - a quantity control is based - unlike the diesel engine.

Diese Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe. This load control is usually done by means of a throttle valve provided in the intake tract. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. By adjusting the throttle valve of the pressure of the intake air downstream of the throttle valve can be more or less reduced. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist dh je mehr sie den Ansaugtrakt versperrt desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe und vor dem Einlaß in den Brennraum. The further the throttle is closed ie the more it blocks the intake, the higher is the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle valve and in front of the inlet into the combustion chamber. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse dh die Quantität eingestellt werden. At constant volume combustion chamber, the air mass can be adjusted ie the quantity in this way by the pressure of the intake air. Dies erklärt auch, weshalb sich diese Art der Quantitätsregelung gerade im Teillastbereich als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugtrakt. This also explains why this type of quantity control just proves the partial load range as disadvantageous for light loads requiring high restriction and pressure drop in the intake tract.

Die Quantitätsregelung mittels Drosselklappe hat thermodynamische Nachteile. The quantity control by the throttle valve has thermodynamic disadvantages. Aufgrund der Druckabsenkung der angesaugten Luft wird der vier Takte umfassende Kreisprozeß thermodynamisch nachteilig beeinflußt, da durch die Drosselung der innere Mitteldruck p mi infolge des reduzierten Drucks der angesaugten Luft und den damit verbundenen größeren Ladungswechselverlusten absinkt. Due to the pressure drop of the intake air of the four strokes full cycle is thermodynamically adversely affected, as drops by the throttling of the internal medium pressure p mi as a result of the reduced pressure of the intake air and the larger pumping losses associated therewith. Zusammen mit dem Hubvolumen V h ergibt der innere Mitteldruck p mi die gewonnene Arbeit pro Arbeitspiel W A . Together with the stroke volume V H of the internal medium pressure p mi yields the work obtained per working cycle W A. Es gilt: The following applies: p mi *V h -∫p dV-W A p * mi V h -∫p dV W-A

Um die beschriebenen Drosselverluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Laststeuerung entwickelt, die sich im Stand der Technik wiederfinden. In order to reduce throttle losses described, various strategies have been developed for load control, which are reflected in the art.

Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des ottomotorischen Arbeitsverfahrens besteht in der Verwendung eines variablen Ventiltriebs. One approach to dethrottling of the SI engine operating method is to use a variable valve train. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten, dh die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlaß- und Auslaßventile, bedingt durch die nicht flexible, da nicht verstellbare Mechanik des Ventiltriebes als unveränderliche Größen vorgegeben sind, können diese den Verbrennungsprozeß und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. In contrast to conventional valve trains, in which both the stroke of the valves and the valve timing, that is, the opening and closing times of the intake and exhaust valves are caused determined by the inflexible as not adjustable mechanism of the valve train as immutable sizes, these the combustion process and thus the fuel consumption parameters influencing means of variable valve trains more or less be varied widely. Die ideale Lösung wäre eine voll variable Ventilsteuerung, die für jeden beliebigen Betriebspunkt des Ottomotors speziell abgestimmte Werte für den Hub und die Steuerzeiten zuläßt. The ideal solution would be a fully variable valve control, which allows specially adjusted values ​​for the stroke and timing for any operating point of the petrol engine.

Spürbare Kraftstoffeinsparungen können aber auch mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden. but significant fuel savings can be achieved with only partially variable valve trains. Ein solcher Ventiltrieb ist beispielsweise der VALVETRONIC Ventiltrieb von BMW, wie er in der Motortechnischen Zeitung, Jahrgang 2001, Heft 6, Seite 18 beschrieben wird. Such a valve gear, for example, VALVETRONIC valve drive from BMW, as described in the engine Technical newspaper, Year 2001, Issue 6, page 18th

Bei diesem Ventiltrieb kann die Schließzeit des Einlaßventils und der Einlaßventilhub variiert werden. In this valve engine, the closing timing of the intake valve and the intake valve lift can be varied. Hierdurch ist eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung möglich. This results in a throttle-free and loss-free load control is possible.
Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse wird dabei nicht wie bei konventionellen Ottomotoren mittels einer im Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe gesteuert dh bemessen, sondern über den Einlaßventilhub und die Öffnungsdauer des Einlaßventils. The air flowing into the combustion chamber during the intake mixture mass is not controlled as in conventional spark ignition engines by means of a throttle valve arranged in the intake section that is dimensioned but via the intake valve lift and the opening duration of the intake valve.

Ein Ventilsystem der gattungsbildenden Art beschreibt auch die EP 312 216 A2. A valve system of the generic type also describes the EP 312 216 A2. Das offenbarte Ventilsystem ist ausgestattet mit einer Ventilantriebseinrichtung, die eine Kipphebelwelle umfaßt, auf der ein erster Kipphebel drehbar angeordnet ist, der in Gleitkontakt mit dem Einlaßnocken steht, und des weiteren ein zweiter Kipphebel drehbar angeordnet ist, der am oberen Ende des Einlaßventils anliegt. The disclosed valve system is equipped with a valve drive mechanism comprising a rocker arm shaft, on which a first rocker arm is rotatably arranged, which is in sliding contact with the intake cam, and further, a second rocker arm is rotatably arranged, which rests on the upper end of the intake valve. Der erste Kipphebel und der zweite Kipphebel sind gegeneinander verschwenkbar und über eine Torsionsfeder in der Art gekoppelt, daß ungeachtet einer Betätigung der Ventilantriebseinrichtung, das Einlaßventil in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird und die aufgebrachte Ventilöffnungskraft in der Torsionsfeder zwischengespeichert werden kann. The first rocker arm and the second rocker arm are mutually pivotable, and that is maintained regardless of actuation of the valve driving device, the inlet valve in its closed position and the coated valve opening force can be temporarily stored in the torsion spring coupled via a torsion spring in the way. Um das Einlaßventil auch bei Kraftbeaufschlagung durch den zweiten Kipphebel in seiner geschlossenen Stellung zu halten, wird ein elektromagnetisches Stellglied verwendet. In order to keep the intake valve even in application of force by the second rocker arm in its closed position, an electromagnetic actuator is used. Dieses Stellglied umfaßt einen Elektromagneten, dessen Aktivierung eine Anziehung eines an dem Einlaßventil angeordneten magnetischen Elementes und damit ein Schließen des Einlaßventils bewirkt. This actuator comprises an electromagnet, whose activation causes an attraction of a arranged on the inlet valve magnetic element and thus the closing of the intake valve. Hierzu ist es erforderlich, daß die Anziehungskraft des Elektromagneten und die Federkraft der Ventilfedermitteln größer sind als die Rückstellkräfte der Torsionsfeder. For this purpose, it is necessary that the attraction force of the electromagnet and the spring force of the valve spring means are greater than the restoring forces of the torsion spring.

Mit einem derartigen Ventilbetätigungssystem ist es jedoch nur möglich den Schließvorgang des Einlaßventils zu beschleunigen. However, with such a valve operating system it is only possible to speed up the closing of the intake valve. Damit kann auf die Steuerzeit "Einlaß schließt" nur in der Art Einfluß genommen werden, daß der Zeitpunkt, zu dem das Einlaßventil schließt, nach früh verlegt wird, dh früher zu schließen als dies ohne elektromagnetisches Stellglied unter alleiniger Verwendung einer mechanischen Ventilantriebseinrichtung der Fall wäre. This allows "includes inlet" in the control time only in the way be influenced, that the time at which the inlet valve closes, moves to early to close ie earlier than would be without electromagnetic actuator using only a mechanical valve driving device of the case, , Die Variation der Steuerzeiten ist damit sehr beschränkt. The variation in timing is therefore very limited. Zudem weist dieses Ventilsystem Nachteile beim tatsächlichen Schließvorgang des Ventils auf, wenn der Ventilteller im Ventilsitz zur Anlage gebracht wird. Also has this valve system disadvantages the actual closing of the valve when the valve disc is brought into contact with the valve seat. Dieser Moment des Schließvorganges ist überaus kritisch, da ein zu schnelles Auftreffen des Ventils im Ventilsitz Beschädigungen hervorrufen kann. This moment of the closing process is extremely critical because a too rapid impact of the valve in the valve seat can cause damage. Das Ventil sollte also eigentlich während dieser Phase des Schließvorganges verzögert werden. The valve should thus actually be delayed during this phase of the closing process.

Die Verwendung eines variablen Ventiltriebs ist nicht nur im Hinblick auf die bereits beschriebene Entdrosselung der Brennkraftmaschine und eine damit verbundene Verbrauchsoptimierung der Brennkraftmaschine vorteilhaft, sondern auch im Hinblick auf die Problematik, die sich aus einer starren Steuerzeit einerseits und einer variablen Drehzahl andererseits ergibt, da hier immer ein Kompromiß gefunden werden muß, der dem gesamten Drehzahlbereich Rechnung trägt. The use of a variable valve train is not only advantageous in view of the previously described de-throttling of the internal combustion engine and an associated optimization of consumption of the combustion engine, but also in view of the problem, which otherwise arises from a rigid timing one hand, and a variable speed, since always a compromise must be found which carries the entire speed range calculation.

So beeinflußt die Steuerzeit, zu der das Einlaßventil schließt, die Füllung des Brennraums und damit die Drehmomentencharakteristik der Brennkraftmaschine. Sun influences the timing at which the intake valve closes, the filling of the combustion chamber and thus the torque characteristics of the engine. Bei niedrigen Drehzahlen ist es vorteilhaft, das Einlaßventil früh zu schließen, was jedoch bei hohen Drehzahlen, insbesondere bei der Nenndrehzahl, zu ungewollten Füllungsverlusten führt. At low speeds, it is advantageous to close the inlet valve early, but this at high speeds, especially at the rated speed, resulting in unwanted filling losses. Daher wird bei hohen Drehzahlen bevorzugt, das Einlaßventil spät zu schließen, um in diesem Drehzahlbereich eine gute Füllung des Brennraums sicherzustellen. Therefore, preferably at high speeds, close the inlet valve late to ensure good filling of the combustion chamber in this speed range. Ein spätes Schließen des Einlaßventils führt aber durch teilweises Ausschieben der frisch angesaugten Zylinderladung zu Füllungsverlusten bei niedrigen Drehzahlen. but a late closing of the intake valve through partial ejection of the newly inducted cylinder charge to fill losses at low speeds. Eine feste Steuerzeit bildet daher immer einen Kompromiß zwischen den beiden oben beschriebenen, kollidierenden Szenarien. A fixed timing, therefore, always constitutes a compromise between the two above-described conflicting scenarios. Ideal ist es, wenn die Steuerzeit, zu der das Einlaßventil schließt, variabel steuerbar ist, was mittels eines variablen Ventiltriebs realisiert werden kann. Ideally, the timing at which the intake valve closes, can be variably controlled, which can be realized by means of a variable valve train is. Bei niedrigen Drehzahlen könnte dann das Einlaßventil früh, bei hohen Drehzahlen spät geschlossen werden. At low speeds, then the inlet valve could be early, closed late at high speeds.

Ein weiterer Anwendungsfall für eine variable Ventilsteuerung ist die Variation der sogenannten Ventilüberschneidung dh der Kurbelwinkelbereich, in dem das Auslaßventil bei geöffnetem Einlaßventil noch nicht geschlossen ist. Another application for a variable valve control is the variation of the so-called valve overlap that is, the crank angle range in which the exhaust valve is not yet closed at the open intake valve. Im Bereich dieser Ventilüberschneidung kann es zu Spülverlusten kommen, wobei ein Teil des angesaugten Gemisches durch den Brennraum strömt ohne an der Verbrennung teilzunehmen. In the region of valve overlap can occur scavenging losses, wherein a part of the sucked mixture flows through the combustion chamber without participating in the combustion. Dies führt einerseits zu schlechteren Wirkungsgraden, aber andererseits zu einer größeren Zylinderfüllung und damit zu einer höheren Leistung. This leads to lower efficiencies, but on the other hand, to a greater cylinder filling and thus to a higher power. Bei niedrigen Drehzahlen wird eine kleinere und bei größeren Drehzahlen eine größere Ventilüberschneidung angestrebt. At low speeds, a smaller and at higher speeds greater valve overlap is sought. Eine variable Ventilsteuerung ermöglicht eine Variation der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit von der Drehzahl. A variable valve control system a variation of the valve overlap in function of the speed.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein variabel steuerbares Ventilsystem der gattungsbildenden Art bereitzustellen, mit dem die Steuerzeiten in möglichst vorteilhafter Weise beeinflußbar sind und mit dem die nach dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, und das insbesondere eine Steuerung des Schließvorganges ermöglicht. Against this background it is the object of the present invention to provide a variably controllable valve system of the generic type, with which the control times are influenced in an advantageous manner possible, and which overcomes the known prior art drawbacks, and in particular control of the closing process, allows.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. A further partial object of the present invention is to provide a method for variably controlling a valve of an internal combustion engine.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein variabel steuerbares Ventilsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventil, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um eine Einlaß- oder Auslaßöffnung einer Brennkammer der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und einer Ventilantriebseinrichtung, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel zu öffnen, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine steuerbare Klemmvorrichtung mit Klemmelement vorgesehen ist, mit welcher die Bewegung des Ventils zumindest teilweise unabhängig bzw. entgegen den von den Ventilfedermitteln auf das Ventil ausgeübten Kräften beeinflußbar und damit steuerbar ist. is achieved, the first partial object by a variably controllable valve system for an internal combustion engine having a valve which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an intake or exhaust port of a combustion chamber of the internal combustion engine or to block, with valve spring means to the valve in bias direction of valve closing position and a valve-driving means to open the valve against the biasing force of the valve spring means, and which is characterized in that a controllable clamping device is provided with a clamping element, with which or against the movement of the valve at least partially independently of the of the valve spring means be influenced on the valve forces exerted and thus controllable. Vorzugsweise ist das Ventil ein Hubventil. Preferably the valve is a poppet valve.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventilsystem kann unmittelbar Einfluß auf den Schließvorgang des Ventils genommen werden. In the inventive valve system can be influenced in the closing operation of the valve immediately. Durch Aktivierung der Klemmvorrichtung ist es beispielsweise möglich, das Ventil bei maximalem Ventilhub zu halten und dies entgegen den von den Ventilfedermitteln auf das Ventil ausgeübten Kräften, die das Ventil in Richtung Ventilschließstellung drücken wollen. By activating the clamp example, it is possible to keep the valve at maximum valve lift and this runs counter to the pressure exerted by the valve spring means to the valve forces who want to push the valve towards the valve closed position. Bei Verwendung eines Nockens und eines Stößels als Ventilantriebseinrichtung geht dabei zwar der Kraftschluß zwischen Nocken und Stößel verloren. When using a cam and a ram as a valve drive device while the frictional connection between the cam and follower is indeed lost. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilsystemen, bei denen ein Abheben des Nockens vom Stößel gerade vermieden werden soll, ist der Verlust des Kraftschlusses zwischen Nocken und Stößel bei dem erfindungsgemäßen Ventilsystem unumgänglich und ein wesentlicher Bestandteil der variablen Steuerung, der durch Einsatz einer Klemmvorrichtung bewußt herbeigeführt wird. In contrast to the processes known from the prior art valve systems, in which a lift of the cam of the ram is about to be avoided, the loss of the frictional connection between the cam and follower in the inventive valve system is inevitable and an important part of the variable control, through the use a clamping device is deliberately caused.

Anders als bei dem in der EP 312 216 A2 beschriebenen Ventilsystem, welches den Schließvorgang zwar beschleunigen, aber nicht verzögern kann, treten bei dem erfindungsgemäßen Ventilsystem auch keine Nachteile beim tatsächlichen Schließvorgang des Ventils auf, wenn der Ventilteller im Ventilsitz zur Anlage gebracht wird. Otherwise can not be delayed as in the process described in EP 312,216 A2 valve system which accelerate the closing process, but, occur in the inventive valve system also no disadvantages in the actual closing operation of the valve when the valve disc is brought into contact with the valve seat. Zur Vermeidung von Beschädigungen sollte ein zu schnelles Auftreffen des Ventils vermieden und das Ventil während dieser Phase des Schließvorganges verzögert werden. To avoid damage too quickly hitting the valve should be avoided, and the valve will be delayed during this phase of the closing process. Ein Erfordernis, dem das beanspruchte Ventilsystem anders als das in der EP 312 216 A2 beschriebene Ventilsystem nachkommt, und dies, ohne daß ein modular aufgebauter Kipphebel mit Torsionsfeder zu Speicherung der Schließkräfte notwendig wäre. A requirement which the claimed valve system fulfills other than that in the valve system described EP 312 216 A2, and this without a modular rocker with torsion spring to store the closing forces would be necessary.

Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Beschleunigung des Schließvorganges wird mit dem erfindungsgemäßen Ventilsystem, dem die Verzögerung des Schließvorganges immanent ist, ein völlig andere Ansatz gewählt, der die aufgezeigten Vorteile mit sich bringt. In contrast to the known from the prior art acceleration of the closing process, a completely different approach with the inventive valve system, the delay of the closing process is immanent chosen, which brings the demonstrated benefits. Weitere wesentliche Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Other significant advantages of the present invention will be explained in connection with the description of the preferred embodiments.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen das Ventil ein Einlaßventil ist. Embodiments are advantageous of the variably controllable valve system wherein the valve is an intake valve. Wie bereits beschrieben, beeinflußt die Steuerzeit, zu der das Einlaßventil schließt, die Füllung des Brennraums. As already described, affects the timing at which the intake valve closes, the filling of the combustion chamber. Das erfindungsgemäße Ventilsystem ermöglicht es, die Schließbewegung des Einlaßventils mittels der Klemmvorrichtung zu verzögern und damit den Schließvorgang zu steuern. The valve system according to the invention makes it possible to delay the closing movement of the intake valve by means of the clamping device and thereby control the closing operation. Ungewollte Füllungsverluste können vermieden werden, indem bei niedrigen Drehzahlen das Einlaßventil früh und bei hohen Drehzahlen spät geschlossen wird. Unwanted filling losses can be avoided by the inlet valve is closed late early and at high speeds at low speeds. Dafür wird die verwendete Ventilantriebseinrichtung auf ein frühes Schließen des Einlaßventils ausgelegt. For this, the valve drive device used is designed for an early closing of the intake valve. Die Verschiebung der Schließzeit des Einlaßventils nach spät erfolgt dann über die Verzögerung des Schließvorganges mittels Klemmvorrichtung nach spät. The displacement of the closing timing of the intake valve in the retarded direction takes place via the delay of the closing process by means of clamping device according to late. Des Weiteren kann über eine Variation der Steuerzeit, bei der das Einlaßventil schließt, eine Laststeuerung erfolgen, was zu einer Entdrosselung der Brennkraftmaschine beiträgt. Furthermore, by varying the timing at which the intake valve closes, carried a load control, which contributes to a de-throttling the engine.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen das Ventil ein Auslaßventil ist. also embodiments of the variably controllable valve system wherein the valve is an exhaust valve are advantageous. Dies ermöglicht eine Variation der Ventilüberschneidung dh des Kurbelwinkelbereichs, in dem das Auslaßventil bei geöffnetem Einlaßventil noch nicht geschlossen ist. This allows a variation of the valve overlap ie the crank angle range in which the exhaust valve is not closed with an open intake valve. Bei niedrigen Drehzahlen kann das Ventil mittels der Ventilantriebseinrichtung und der Vorspannkraft der Ventilfedermittel geführt werden, ohne daß die Klemmvorrichtung aktiviert wird. At low engine speeds the valve means of the valve driving device and the biasing force of the valve spring means can be made without the clamping device is activated. Dies führt zu der bei kleineren Drehzahlen gewollten kleineren Ventilüberschneidung und einer guten Zylinderfüllung. This leads to the deliberate at lower speeds smaller valve overlap and a good cylinder filling. Zu größeren Drehzahlen hin kann dann mit der Aktivierung der Klemmvorrichtung eine Verzögerung des Schließvorganges des Auslaßventils und damit eine größere Ventilüberschneidung realisiert werden. For larger speeds, a delay of the closing operation of the exhaust valve and thus a larger valve overlap can then be realized with the activation of the clamping device. Dies führt zu einer guten Zylinderfüllung und einer hohen Leistung bei hohen Drehzahlen. This leads to a good cylinder charging and high power at high speeds. Das beanspruchte Ventilsystem ermöglicht damit eine Variation der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit von der Drehzahl. thus the claimed valve system allows a variation of the valve overlap, depending on the speed.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen die Klemmvorrichtung mit einem piezoelektrischen Element als Klemmelement ausgestattet ist. also embodiments of the variably controllable valve system in which the clamping device is provided with a piezoelectric element as a clamping element are advantageous. Vorteile bietet die Verwendung eines piezoelektrischen Elementes, da dieses kostengünstig ist und sich bereits bei vielen Anwendungen bewährt hat, so daß auch ausreichend Erfahrungen mit derartigen Elementen vorliegen. The advantages of using a piezoelectric element, as this is cost effective and has already proven itself in many applications, so that there is sufficient experience with such elements.

Bei Anlegen einer Spannung kommt es zu geringfügigen Deformationen des piezoelektrischen Elementes, die aber bereits bei entsprechender Anordnung des Klemmelementes eine ausreichend große Klemmkraft auf das Ventil übertragen können. Upon application of a voltage leads to slight deformations of the piezoelectric element, but which can transmit a sufficiently large clamping force on the valve already with a corresponding arrangement of the clamping element. Außerdem ist die Deformation des piezoelektrischen Elementes und damit die Höhe der Klemmkraft und die Größe der Verzögerung des Ventils leicht über die Spannung regelbar. In addition, the deformation of the piezoelectric element and thus the height of the clamping force and the amount of delay of the valve is easily controllable by the voltage.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen das Klemmelement um den Schaft des Hubventils herum angeordnet ist und die Klemmkräfte über den Schaft auf das Ventil ausübt. while embodiments of the variably controllable valve system in which the clamping element is arranged around the shaft of the lifting valve and exerts around the clamping forces via the shaft to the valve are advantageous. Eine Aktivierung des piezoelektrischen Elements bringt dann dieses ringförmig um den Ventilschaft angeordnete Element zur Anlage mit dem Schaft. An activation of the piezoelectric element then brings this annularly arranged around the valve shaft member for abutment with the shaft. Zwischen Klemmelement und Ventilschaft werden Reibungskräfte aufgebaut, die als Klemmkräfte wirken. Between the clamping element and valve stem frictional forces are built up which act as clamping forces.

Grundsätzlich sind aber auch andere Klemmvorrichtungen bzw. Klemmelemente einsetzbar. However, other clamping devices or clamping elements are used. Beispielsweise eine rein mechanische Klemmvorrichtung, die über eine Verstellvorrichtung ein Klemmelement mit dem Ventil in Eingriff bringt, so daß eine Verzögerung hervorgerufen wird. For example, a purely mechanical clamping device that brings a clamping element with the valve in engagement over an adjusting device, so that a delay is caused. Eine um das Ventil angeordnete Spule könnte als berührungsloses Klemmelement eine Klemmkraft auf das Ventil ausüben. A coil disposed around the valve could exert a non-contact clamping element a clamping force on the valve.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen die Ventilantriebseinrichtung eine pneumatische oder elektromagnetische Ventilantriebseinrichtung ist. also embodiments of the variably controllable valve system in which the valve driving device is a pneumatic or electromagnetic valve driving device are advantageous. Bei Verwendung derartiger Ventilantriebseinrichtungen besteht nämlich im Gegensatz zu einer rein mechanischen, nicht flexiblen Ventilantriebseinrichtung die zusätzliche Möglichkeit mittels der Klemmvorrichtung die Bewegung des Ventils auch entgegen den von der Ventilantriebseinrichtung auf das Ventil ausgeübten Kräfte zu beeinflussen und zu steuern. When using such valve driving means is composed namely, as opposed to a purely mechanical, non-flexible valve driving device the additional possibility by means of the clamping device to influence the movement of the valve also contrary to the force exerted by the valve actuator means to the valve forces and to control. Damit kann dann auch der Öffnungsvorgang des Ventils beeinflußt dh verzögert werden. This allows then the opening process of the valve influences that are delayed.

Vorteilhaft sind aber auch Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen die Ventilantriebseinrichtung einen Nocken und einen Stößel umfaßt, wobei die Kontur des Nockens in dem Bereich, der für das Öffnen des Ventils zuständig ist, in der Art ausgebildet ist, daß oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Kraftschluß zwischen Stößel und Nocken beim Öffnungsvorgang verloren geht. but are also advantageous embodiments of the variably controllable valve system wherein the valve drive means includes a cam and follower, the contour of the cam in the region which is responsible for opening the valve is formed in such a way that above a predetermined rotational speed is the frictional connection between the plunger and cam lost during the opening process. Diese vorteilhaft Ausführungsform eines Ventilsystems mit rein mechanischer Ventilantriebseinrichtung - einem Nocken und einem Stößel - ermöglicht wie bei der oben beschriebenen pneumatischen oder elektromagnetischen Ventilantriebseinrichtung die zusätzliche Möglichkeit, die Bewegung des Ventils mittels der Klemmvorrichtung auch während des Öffnungsvorgangs zu beeinflussen und damit zu steuern und zwar in den Zeitspannen, in denen kein Kraftschluß zwischen Stößel und Nocken vorliegt. This advantageous embodiment of a valve system with a purely mechanical valve driving device - a cam and a tappet - allows, as in the above-described pneumatic or electromagnetic valve driving device, the additional opportunity to influence the movement of the valve by means of the clamping device also during the opening process and to control thereby and that in the time periods in which no frictional connection between the cam follower and is present. Damit kann auch der Öffnungsvorgang des Ventils bei Verwendung rein mechanischer Ventilantriebseinrichtung beeinflußt werden. Thus the opening operation of the valve when using purely mechanical valve drive device can be influenced.

Des weiteren ermöglicht diese Ausführungsform, bei der das Ventil gewissermaßen in den Brennraum hinein geworfen wird, eine sehr schnelle Öffnung der Ventileinlaß- bzw. Auslaßöffnung und damit die gewünschte schnelle Freigabe großer Strömungsquerschnitte. Furthermore, this embodiment allows, in which the valve will be thrown to a certain extent in the combustion chamber in a very rapid opening of the valve inlet and outlet opening and so that the desired rapid release of large flow cross-sections.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des variabel steuerbaren Ventilsystems, bei denen die Ventilantriebseinrichtung einen zwischen Nocken und Stößel angeordneten Kipphebel umfaßt, der modular aufgebaut ist und einen ersten und einen zweiten Kipphebel umfaßt, wobei der erste und der zweite Kipphebel mittels eines Federelementes in der Art gegeneinander vorgespannt sind, daß der erste Kipphebel zum Nocken und der andere Kipphebel zum Stößel hin verschwenkt wird. also embodiments of the variably controllable valve system in which the valve driving means comprises a disposed between the cam and follower rocker arm which is of modular construction and comprises a first and a second rocker arms are advantageous, wherein the first and the second rocker arm by means of a spring element in the manner biased toward each other are that the first rocker arm to the cam and the other rocker arm is pivoted to the plunger back.

Auch diese Ausführungsform einer Ventilantriebseinrichtung eröffnet die zusätzliche Möglichkeit, die Bewegung des Ventils mittels der Klemmvorrichtung entgegen den von der Ventilantriebseinrichtung auf das Ventil ausgeübten Kräften zu beeinflussen dh zu verzögern, wobei die von der Ventilantriebseinrichtung aufgebrachten Öffnungskräfte von dem Federelement, welches den ersten und den zweiten Kipphebel gegeneinander vorspannt, zwischengespeichert wird. Also this embodiment of a valve drive device opens the additional opportunity to influence the movement of the valve by means of the clamping device against the force exerted by the valve actuator means to the valve forces to delay ie, the force applied by the valve drive means opening forces of the spring element which the first and second is rocker arm biases against each other cached.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe wird durch ein Verfahren der gattungsbiidenden Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine steuerbare Klemmvorrichtung mit Klemmelement verwendet wird, mit welcher die Bewegung des Ventils zumindest teilweise unabhängig bzw. entgegen den von den Ventilfedermitteln auf das Ventil ausgeübten Kräften beeinflußt und gesteuert wird. The second underlying the invention part object is achieved by a method of gattungsbiidenden kind which is characterized in that a controllable clamping device is used with a clamping element with which applied the movement of the valve at least partially independently and in opposition to that of the valve spring means to the valve forces is influenced and controlled.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur variablen Steuerung eines Ventils einer Brennkraftmaschine wurden bereits ausführlich im Rahmen der Erläuterung des Ventilsystems erörtert. The advantages of the inventive method for the variable control of a valve of an internal combustion engine have already been discussed in detail in connection with the explanation of the valve system. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Steuerzeiten mit einfachen Mitteln beeinflußt dh variiert werden können, wobei das Grundprinzip des beanspruchten Verfahrens nicht wie bei herkömmlichen Verfahren in einer Beschleunigung des Schließvorganges zu finden ist, sondern im Gegenteil eine Verzögerung der Schließbewegung gelehrt wird, wodurch auch die Nachteile bei einem zu schnellen Aufsetzen des Ventiltellers im Ventilsitz vermieden werden. The method is particularly characterized in that the timing influenced by simple means that can be varied, the basic principle of the claimed process is not to be found as in conventional methods in an acceleration of the closing process, but a delay of the closing movement is taught on the contrary, whereby the disadvantages of a too rapid placement of the valve head can be avoided in the valve seat. Zudem kann bei entsprechender Ventilantriebseinrichtung auch der Öffnungsvorgang beeinflußt werden. In addition, with a corresponding valve drive device and the opening process can be influenced.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen als Klemmelement ein piezoelektrisches Element verwendet wird. According to advantageous embodiments of the method in which a piezoelectric element is used as a clamping element. Die Verwendung dieses Klemmelementes ermöglicht eine Klemmvorrichtung mit nur wenigen Bauteilen, die darüber hinaus kostengünstig und wenig störanfällig ist. The use of this clamping element enables a terminal device with only a few components, which is inexpensive and not prone to trouble beyond. Weiteren Anforderungen an das Klemmventil, wie sie sich durch den Einsatz in einer Brennkraftmaschine ergeben, erfüllt das piezoelektrische Element ebenso. Further requirements for the pinch valve, as they result from the use in an internal combustion engine, the piezoelectric element fulfilled as well. Insbesondere hat es nur einen geringen Raumbedarf und weist nur eine geringe Temperaturempfindlichkeit auf. In particular, it has only a small space requirement and has only a low temperature sensitivity.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Klemmvorrichtung während des Schließvorganges des Ventils aktiviert wird, so daß der Schließvorgang verlangsamt wird. In advantageous embodiments of the method, in which the clamping device is activated during the closing operation of the valve so that the closing process is slowed down. Die Effekte, welche über eine Variation des Schließvorganges herbeigeführt werden können, und die entsprechenden Steuerungsstrategien wurden bereits dargelegt. The effects which can be caused by a variation of the closing process, and the corresponding control strategies have been outlined.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Klemmvorrichtung kurz vor Beendigung des Schließvorganges des Ventils aktiviert wird, um ein langsames Schließen zu ermöglichen. while embodiments of the method in which the clamping device is activated shortly before the end of the closing operation of the valve to allow a slow closing are advantageous. Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht ein sanftes Schließen des Ventils dh ein langsames, schonendes Einsetzen des Ventiltellers im Ventilsitz zur Vermeidung von Beschädigungen. This embodiment of the method provides smooth closing of the valve that is a gentle, slow onset of the valve head in the valve seat to prevent damage.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen als Ventilantriebseinrichtung eine pneumatische oder elektromagnetische Ventilantriebseinrichtung verwendet wird. According to advantageous embodiments of the method, in which a pneumatic or electromagnetic valve driving device is used as a valve driving means. Diese Ausführungsform des Verfahrens gestattet die Verzögerung des Öffnungsvorganges des Ventils. This embodiment of the method allows the delay of the opening operation of the valve.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine Ventilantriebseinrichtung verwendet wird, die einen Nocken und einen Stößel umfaßt, wobei vorzugsweise die Kontur des Nockens in dem Bereich, der für das Öffnen des Ventils zuständig ist, in der Art ausgebildet ist, daß oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Kraftschluß zwischen Stößel und Nocken verloren geht. Advantageously, embodiments in which a valve driving device is used which comprises a cam and a tappet of the process, and preferably the contour of the cam in the region which is responsible for opening the valve is formed in such a way that above a predeterminable lost speed of the frictional engagement between the plunger and cam. Diese Verfahrensvariante ermöglicht ebenfalls die Verzögerung des Öffnungsvorganges des Ventils zumindest in Teilbereichen. This variant also makes it possible to delay the opening operation of the valve at least in partial areas.

Vorteilhaft sind ebenso Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine Ventilantriebseinrichtung verwendet wird, die einen zwischen Nocken und Stößel angeordneten Kipphebel umfaßt, der modular aufgebaut ist und einen ersten und einen zweiten Kipphebel umfaßt, wobei der erste und der zweite Kipphebel mittels eines Federelementes in der Art gegeneinander vorgespannt sind, daß der erste Kipphebel zum Nocken und der andere Kipphebel zum Stößel hin verschwenkt wird. also embodiments of the method, in which a valve driving device is used which comprises a disposed between the cam and follower rocker arm which is of modular construction and comprises a first and a second rocker arms are advantageous, wherein the first and the second rocker arm by means of a spring element in the manner are biased against each other, that the first rocker arm to the cam and the other rocker arm is pivoted to the plunger back.

Die beiden letztgenannten Verfahrensvarianten ermöglichen ebenso wie bei Einsatz einer pneumatische oder elektromagnetische Ventilantriebseinrichtung die Verzögerung des Öffnungsvorganges. The latter two variants of the method allow as with use of a pneumatic or electromagnetic valve driving device, the delay of the opening process.

Vorteilhaft sind aber gerade Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Klemmvorrichtung sowohl während Schließvorganges als auch während des Öffnungsvorganges des Ventils aktiviert werden kann, so daß der Öffnungsvorgang neben dem Schließvorgang steuerbar wird. but are advantageous just embodiments of the method, in which the clamping device during the closing process can also be activated during the opening operation of the valve both, so that the opening process in addition to the closing operation is controlled. Auf diese Weise gewinnt die variable Ventilsteuerung zusätzliche Freiheitsgrade, was zu einer zusätzlichen Flexibilität bei der Ventilsteuerungsstrategie führt. In this way, the variable valve control additional degrees of freedom, which leads to additional flexibility in valve control strategy wins.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus mit anderen Verfahren zur variablen Steuerung eins Ventils kombiniert und ergänzt werden. The method can also be combined with other methods for variable control of one valve and supplemented. Vorteilhaft ist insbesondere die Kombination des beanspruchten Verfahren mit einem elektromagnetischen Ventiltrieb, bei dem gerade der Schließvorgang durch zu hartes Aufsetzen des Ventiltellers im Ventilsitz geprägt ist. Particularly advantageous is the combination of the claimed method with an electromagnetic valve drive, in which just the closing process is characterized by to knock down the valve head in the valve seat. Dem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeholfen werden. This can be remedied with the inventive method.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Figur 1 näher beschrieben. In the following the invention with reference to an embodiment according to the figure 1 is described in detail. Hierbei zeigt: Here shows:

  • Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform des variabel steuerbaren Ventilsystems Fig. 1 shows schematically a first embodiment of the variably controllable valve system
  • Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des variabel steuerbaren Ventilsystems 1 für eine Brennkraftmaschine. 1 shows schematically a first embodiment of the variably controllable valve system 1 for an internal combustion engine.

Das Ventilsystem 1 umfaßt ein Hubventil 2, das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um einen Einlaß 6 der Brennkammer 14 der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren. The valve system 1 comprises a lift valve 2, which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an inlet 6 of the combustion chamber 14 of the internal combustion engine or to block. Die in Figur 1 dargestellte Momentaufnahme zeigt das Ventil 2 in der Schließstellung, in der der Ventilteller 3 des Ventils 2 im Ventilsitz 4 angeordnet ist und den Brennraum 14 gegenüber dem Einlaß 6 abdichtet. The snapshot shown in Figure 1 shows the valve 2 in the closed position in which the valve disk 3 of the valve 2 is disposed in the valve seat 4 and the combustion chamber seals 14 relative to the inlet. 6

Das Ventilsystem 1 ist mit Ventilfedermitteln 7 ausgestattet, um das Ventil 2 in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen. The valve system 1 is equipped with valve spring means 7 to bias the valve 2 towards the valve closed position. Hierzu ist eine Halterung 13 vorgesehen, die am Ende des Ventilschaftes 5 befestigt ist und an der sich die Ventilfedermittel 7 abstützen. For this purpose, a bracket 13 is provided which is fixed to the end of the valve stem 5 and at which the valve spring means are supported. 7

Um das Ventil 2 entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel 7 zu öffnen ist eine mechanische Ventilantriebseinrichtung 8 vorgesehen, die einen Nocken 11 und einen Stößel 12 umfaßt. To the valve 2 to open against the biasing force of the valve spring means 7, a mechanical valve driving device 8 is provided, which includes a cam 11 and a plunger 12th Bei Drehung des Nockens 11 wird der Stößel 12 entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel 7 nach unten bewegt, wobei er den Schaft 5 des Ventils 2 in Richtung Brennraum 14 verschiebt, so daß der Einlaß 6 freigegeben wird. Upon rotation of the cam 11, the plunger 12 is moved against the biasing force of the valve spring means 7 downward, wherein it moves the shaft 5 of the valve 2 in the direction of the combustion chamber 14, so that the inlet is released. 6 Nach Erreichen des maximalen Ventilhubes folgt der Schließvorgang. After reaching the maximum valve closing operation follows. Bei deaktivierter Klemmvorrichtung 9 führen die an der Halterung 13 und dem Schaft 5 angreifenden Federkräfte der Ventilfedermittel 7 das Ventil 2 in Richtung Ventilschließstellung, wobei gleichzeitig der Stößel 12 in seine Ausgangsposition gebracht wird. With deactivated clamping device 9 which acts on the bracket 13 and the shaft 5 spring forces of the valve spring means 7 guide the valve 2 towards the valve closed position, simultaneously, the plunger is brought to its initial heading 12. Dabei sorgen die Federkräfte der Ventilfedermittel 7 auch für einen ausreichenden Kraftschluß zwischen Nocken 11 und Stößel 12 und verhindern ein Abheben. The spring forces of the valve spring means 7 also provide a sufficient frictional engagement between the cam 11 and plunger 12 and prevent lifting.

Um nun den Schließvorgang des Ventils 5 zu verzögern, ist das Ventilsystem 1 mit einer steuerbaren Klemmvorrichtung 9 ausgestattet, die ein piezoelektrisches Element 10 als Klemmelement 10 umfaßt. In order to delay the closing operation of the valve 5, the valve system 1 is equipped with a controllable clamping device 9, which comprises a piezoelectric element 10 as a clamping element 10th Mit Hilfe dieser Klemmvorrichtung 9 kann die Bewegung des Ventils 2 entgegen den von den Ventilfedermitteln 7 auf das Ventil 2 ausgeübten Kräften beeinflußt dh verzögert werden. By means of this clamping device 9, the motion of the valve 2 can counteract the pressure exerted by the valve spring means 7 to the valve 2 forces influenced ie be delayed. Unter Berücksichtigung der sich zeitlich ändernden Federkräfte kann der Schließvorgang durch Variation der Klemmkräfte völlig frei gesteuert werden. Taking into account the time varying spring forces the closing operation can be freely controlled by varying the clamping forces. Dabei wird der Kraftschluß zwischen Nocken 11 und Stößel 12 aufgehoben. In this case, the frictional connection between the cam 11 and plunger 12 is lifted. Übersteigen die Klemmkräfte die momentanen Federkräfte kommt das Ventil 2 zum Stehen. Exceed the clamping forces, the instantaneous spring forces the valve 2 comes to a halt.

Bezugszeichen reference numeral

1 1
Ventilsystem valve system
2 2
Ventil Valve
3 3
Ventilteller valve disc
4 4
Ventilsitz valve seat
5 5
Ventilschaft valve stem
6 6
Einlaß Inlet
7 7
Ventilfedermittel Valve spring means
8 8th
Ventilantriebseinrichtung Valve drive means
9 9
Klemmvorrichtung clamping device
10 10
Klemmelement, piezoelektrisches Element Clamping element, piezoelectric element
11 11
Nocken cam
12 12
Stößel tappet
13 13
Halterung holder
14 14
Brennkammer combustion chamber

Claims (19)

  1. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Ventil (2), das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um eine Einlaß- oder Auslaßöffnung einer Brennkammer der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln (7), um das Ventil (2) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und einer Ventilantriebseinrichtung (8), um das Ventil entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel (7) zu öffnen, Variably controllable valve system (1) for an internal combustion engine with a valve (2) which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an intake or exhaust port of a combustion chamber of the internal combustion engine or to block, with valve spring means (7) to give the valve (2) toward the valve closing position and a valve-driving means (8) to open the valve against the biasing force of the valve spring means (7),
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    eine steuerbare Klemmvorrichtung (9) mit Klemmelement (10) vorgesehen ist, mit welcher die Bewegung des Ventils (2) zumindest teilweise unabhängig bzw. entgegen den von den Ventilfedermitteln (7) auf das Ventil (2) ausgeübten Kräften beeinflußbar und damit steuerbar ist. a controllable clamping device (9) with clamping element (10) is provided which can be influenced by which the movement of the valve (2) at least partially independently and in opposition to that of the valve spring means (7) on the valve exerted (2) forces and is thus controllable.
  2. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach Anspruch 1, Variably controllable valve system (1) according to claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    das Ventil (2) ein Hubventil (2) ist. the valve (2) is a lift valve (2).
  3. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, Variably controllable valve system (1) according to claim 1 or 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    das Ventil (2) ein Einlaßventil ist. the valve (2) is an inlet valve.
  4. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, Variably controllable valve system (1) according to any one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    das Ventil (2) ein Auslaßventil ist. the valve (2) is an outlet valve.
  5. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, Variably controllable valve system (1) according to any one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Klemmvorrichtung (9) mit einem piezoelektrischen Element (10) als Klemmelement (10) ausgestattet ist. has the clamping device (9) comprising a piezoelectric element (10) as a clamping element (10).
  6. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, Variably controllable valve system (1) according to any one of claims 2 to 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    das Klemmelement (10) um den Schaft (5) des Hubventils (2) herum angeordnet ist und Klemmkräfte über den Schaft (5) auf das Ventil (2) ausübt. the clamping element (10) around the shaft (5) of the lift valve (2) is disposed around and clamping forces over the shaft (5) on the valve (2) exerts.
  7. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, Variably controllable valve system (1) according to any one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Ventilantriebseinrichtung (8) eine pneumatische oder elektromagnetische Ventilantriebseinrichtung ist. the valve driving means (8) is a pneumatic or electromagnetic valve driving device.
  8. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Variably controllable valve system (1) according to any one of claims 1 to 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Ventilantriebseinrichtung (8) einen Nocken (11) und einen Stößel (12) umfaßt. the valve driving means (8) comprises a cam (11) and a plunger (12).
  9. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach Anspruch 8, Variably controllable valve system (1) according to claim 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Kontur des Nockens (11) in dem Bereich, der für das Öffnen des Ventils (2) zuständig ist, in der Art ausgebildet ist, daß oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Kraftschluß zwischen Stößel (12) und Nocken (11) verloren geht. the contour of the cam (11) in the region for the opening of the valve (2) in charge, is formed in such a way that above a predetermined rotational speed of the frictional engagement between the plunger is lost (12) and cam (11).
  10. Variabel steuerbares Ventilsystem (1) nach Anspruch 8 oder 9, Variably controllable valve system (1) according to claim 8 or 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Ventilantriebseinrichtung (8) einen zwischen Nocken (11) und Stößel (12) angeordneten Kipphebel umfaßt, der modular aufgebaut ist und einen ersten und einen zweiten Kipphebel umfaßt, wobei der erste und der zweite Kipphebel mittels eines Federelementes in der Art gegeneinander vorgespannt sind, daß der erste Kipphebel zum Nocken (11) und der andere Kipphebel zum Stößel (12) hin verschwenkt wird. the valve driving means (8) comprises an intermediate cam (11) and plunger arranged (12) rocker arm comprises, which is of modular construction and a first and a second rocker arm, wherein the first and the second rocker arm by means of a spring element in the manner are biased against each other, that the first rocker arm to the cam (11) and the other rocker arm is pivoted toward the tappet (12).
  11. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (2) einer Brennkraftmaschine mit einem Ventil (2), das zwischen einer Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist, um eine Einlaß- oder Auslaßöffnung einer Brennkammer der Brennkraftmaschine freizugeben bzw. zu versperren, mit Ventilfedermitteln (7), um das Ventil (2) in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und einer Ventilantriebseinrichtung (8), um das Ventil (2) entgegen der Vorspannkraft der Ventilfedermittel (7) zu öffnen, A method for variable control of a valve (2) of an internal combustion engine with a valve (2) which is movable between a valve closed position and a valve open position to release an intake or exhaust port of a combustion chamber of the internal combustion engine or to block, with valve spring means (7), around the valve (2) toward the valve closing position and a valve-driving means (8) to open the valve (2) against the biasing force of the valve spring means (7),
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    eine steuerbare Klemmvorrichtung (9) mit Klemmelement (10) verwendet wird, mit welcher die Bewegung des Ventils (2) zumindest teilweise unabhängig bzw. entgegen den von den Ventilfedermitteln (7) auf das Ventil (2) ausgeübten Kräften beeinflußt und gesteuert wird. a controllable clamping device (9) is used with a clamping element (10) is influenced by which the movement of the valve (2) at least partially independently and in opposition to that of the valve spring means (7) on the valve exerted (2) forces and controlled.
  12. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 11, A method for variable control of a valve (1) according to claim 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    als Klemmelement (10) ein piezoelektrisches Element (10) verwendet wird. a piezoelectric element (10) is used as a clamping element (10).
  13. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 12, A method for variable control of a valve (1) according to claim 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Klemmvorrichtung (9) während des Schließvorganges des Ventils (2) aktiviert wird, so daß der Schließvorgang verlangsamt wird. the clamping device (9) during the closing operation of the valve (2) is activated, so that the closing process is slowed down.
  14. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 13, A method for variable control of a valve (1) according to claim 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Klemmvorrichtung (9) kurz vor Beendigung des Schließvorganges des Ventils (2) aktiviert wird, um ein sanftes Schließen zu ermöglichen. the clamping device (9) is activated shortly before the end of the closing operation of the valve (2) to allow a smooth closing.
  15. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, A method for variable control of a valve (1) according to any one of claims 11 to 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    als Ventilantriebseinrichtung (8) eine pneumatische oder elektromagnetische Ventilantriebseinrichtung verwendet wird. a pneumatic or electromagnetic valve driving device is used as a valve driving means (8).
  16. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, A method for variable control of a valve (1) according to any one of claims 11 to 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    eine Ventilantriebseinrichtung (8) verwendet wird, die einen Nocken (11) und einen Stößel (12) umfaßt. a valve driving device (8) is used which has a cam (11) and a plunger (12).
  17. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 16, A method for variable control of a valve (1) according to claim 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    ein Nocken (11) verwendet wird, dessen Kontur in dem Bereich, der für das Öffnen des Ventils (2) zuständig ist, in der Art ausgebildet ist, daß oberhalb einer vorgebbaren Drehzahl der Kraftschluß zwischen Stößel (12) und Nocken (11) verloren geht. a cam (11) is used, the contour of which is formed in the region that is responsible for opening the valve (2) in such a way that above a predetermined rotational speed of the frictional engagement between the plunger (12) and cam (11) lost goes.
  18. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 16 oder 17, A method for variable control of a valve (1) according to claim 16 or 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    eine Ventilantriebseinrichtung (8) verwendet wird, die einen zwischen Nocken (11) und Stößel (12) angeordneten Kipphebel umfaßt, der modular aufgebaut ist und einen ersten und einen zweiten Kipphebel umfaßt, wobei der erste und der zweite Kipphebel mittels eines Federelementes in der Art gegeneinander vorgespannt sind, daß der erste Kipphebel zum Nocken (11) und der andere Kipphebel zum Stößel (12) hin verschwenkt wird. a valve driving device (8) is used encompasses arranged the one between the cam (11) and plunger (12) rocker arm which is of modular construction and comprises a first and a second rocker arm, wherein the first and the second rocker arm by means of a spring element in the manner are biased against each other, that the first rocker arm to the cam (11) and the other rocker arm is pivoted toward the tappet (12).
  19. Verfahren zur variablen Steuerung eines Ventils (1) nach Anspruch 15, 17 oder 18, A method for variable control of a valve (1) according to claim 15, 17 or 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    die Klemmvorrichtung (9) während des Öffnungsvorganges des Ventils (2) aktiviert wird, so daß der Öffnungsvorgang steuerbar wird. the clamping device (9) during the opening operation of the valve (2) is activated, so that the opening operation is controllable.
EP20030103656 2003-10-02 2003-10-02 Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine Withdrawn EP1520962A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20030103656 EP1520962A1 (en) 2003-10-02 2003-10-02 Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20030103656 EP1520962A1 (en) 2003-10-02 2003-10-02 Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1520962A1 true true EP1520962A1 (en) 2005-04-06

Family

ID=34306972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20030103656 Withdrawn EP1520962A1 (en) 2003-10-02 2003-10-02 Variable valve control system and method of variable control of a valve in an internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1520962A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006018588A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Schaeffler Kg Charge-cycle valve operating device for stroke piston internal combustion engine, has cam stroke transferring device designed as clamping device between plungers and valve and implemented in hydraulic, electric and mechanical manner
US9631548B2 (en) 2012-10-16 2017-04-25 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine which can be operated with liquid and with gaseous fuel and a method for operating an internal combustion engine of this kind

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58160506A (en) * 1982-03-17 1983-09-24 Nissan Motor Co Ltd Valve apparatus for internal-combustion engine
JPS59183013A (en) * 1983-03-31 1984-10-18 Hino Motors Ltd Valve system sealing device for internal-combustion engine
JPH06117209A (en) * 1992-09-30 1994-04-26 Isuzu Motors Ltd Valve system for internal combustion engine
JPH10121922A (en) * 1996-10-16 1998-05-12 Fuji Oozx Inc Abnormal movement preventing device for exhaust valve
DE19755276A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-17 Bayerische Motoren Werke Ag Electromagnetic actuator for controlling gas changeover valve in IC engine
DE10107698C1 (en) * 2001-02-19 2002-08-22 Bosch Gmbh Robert Gas exchange valve arrangement for an internal combustion engine
US6477997B1 (en) * 2002-01-14 2002-11-12 Ricardo, Inc. Apparatus for controlling the operation of a valve in an internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58160506A (en) * 1982-03-17 1983-09-24 Nissan Motor Co Ltd Valve apparatus for internal-combustion engine
JPS59183013A (en) * 1983-03-31 1984-10-18 Hino Motors Ltd Valve system sealing device for internal-combustion engine
JPH06117209A (en) * 1992-09-30 1994-04-26 Isuzu Motors Ltd Valve system for internal combustion engine
JPH10121922A (en) * 1996-10-16 1998-05-12 Fuji Oozx Inc Abnormal movement preventing device for exhaust valve
DE19755276A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-17 Bayerische Motoren Werke Ag Electromagnetic actuator for controlling gas changeover valve in IC engine
DE10107698C1 (en) * 2001-02-19 2002-08-22 Bosch Gmbh Robert Gas exchange valve arrangement for an internal combustion engine
US6477997B1 (en) * 2002-01-14 2002-11-12 Ricardo, Inc. Apparatus for controlling the operation of a valve in an internal combustion engine

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 287 (M - 264) 21 December 1983 (1983-12-21) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 042 (M - 359) 22 February 1985 (1985-02-22) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 408 (M - 1647) 29 July 1994 (1994-07-29) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 10 31 August 1998 (1998-08-31) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006018588A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Schaeffler Kg Charge-cycle valve operating device for stroke piston internal combustion engine, has cam stroke transferring device designed as clamping device between plungers and valve and implemented in hydraulic, electric and mechanical manner
US9631548B2 (en) 2012-10-16 2017-04-25 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine which can be operated with liquid and with gaseous fuel and a method for operating an internal combustion engine of this kind

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4223172C1 (en) Cylinder head for IC engine - bearing cover for cam shaft bearing also acts for bearing for eccentric shaft
DE19960742A1 (en) Variable valve drive, preferably for combustion engine, has pressure roller rotatably mounted in swinging arm with pivot axis fixed relative to cylinder head but adjustable in position
DE4244550A1 (en) Device for variably controlling valves in IC engine
DE19818596A1 (en) Four-stroke internal combustion engine operating process
DE19606054C2 (en) Valve train of an internal combustion engine
DE19908435A1 (en) Method and apparatus for pulse charging of a reciprocating internal combustion engine
DE19629349A1 (en) Valve drive for internal combustion engine
EP1760278A2 (en) Lift-variable valve-operating system for internal combustion engine
DE102006033559A1 (en) Valve drive unit for an internal combustion engine comprises a first adjusting unit assigned to a gas exchange valve of a first cylinder and a second adjusting unit assigned to the gas exchange valve of a second cylinder
DE19754287A1 (en) Internal combustion engine
DE10100173A1 (en) Fully Variable Mechanical Valve drive for an internal combustion piston engine
EP0736672B1 (en) Engine braking process for a four stroke internal combustion engine
DE19546549C1 (en) Individual cylinder switching method for multi-cylinder internal combustion engines
DE19825964A1 (en) Valve drive for internal combustion engine
DE102004003327A1 (en) Variable valve lift device for internal combustion engine, has rotatable eccentric shaft having eccentrics contours positioned within circle formed by external diameter of bearings of eccentric shaft
DE19640520A1 (en) Valve train and cylinder head of an internal combustion engine
DE4330913A1 (en) Valve gear for internal combustion engines
DE102006037934A1 (en) Internal combustion engine
EP1439295A2 (en) Method for controlling the shutdown of a combustion engine
DE102005031241A1 (en) Variable valve drive of a piston internal combustion engine
DE19500501A1 (en) Method of controlling load changes of IC engine by valves
EP1457645A1 (en) Valve gear for an internal-combustion engine
DE10127205A1 (en) Non-camshaft control of gas changing valve in an IC engine, has hydraulic working cylinder operating valve with feed line, control valve has integrated adjustable throttle for altering flow resistance to feed line
DE3611476A1 (en) Method for the actuation of valves for exhaust and refill in internal combustion engines with direct hydraulic transmission
DE19825729A1 (en) Method of motor idling speed control

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated contracting states:

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent to

Countries concerned: ALLTLVMK

17P Request for examination filed

Effective date: 20051006

AKX Payment of designation fees

Designated state(s): DE FR GB

17Q First examination report

Effective date: 20070521

18D Deemed to be withdrawn

Effective date: 20080318