EP2636859B1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine - Google Patents

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine Download PDF

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EP2636859B1
EP2636859B1 EP13153150.1A EP13153150A EP2636859B1 EP 2636859 B1 EP2636859 B1 EP 2636859B1 EP 13153150 A EP13153150 A EP 13153150A EP 2636859 B1 EP2636859 B1 EP 2636859B1
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EP
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rocker arm
cam
load rocker
switching pin
full load
Prior art date
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EP2636859A1 (de
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Wolfgang Mayer
Stefan Geißenberger
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Publication date
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications 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
    • F01L13/0036—Modifications 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 the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift

Definitions

  • the invention relates to a valve train according to the preamble of claim 1 and an internal combustion engine according to the preamble of claim 9.
  • a valvetrain for a marine diesel engine has a full load rocker arm for operating a valve lifter of a valve of the internal combustion engine in a full load operating range thereof and a part load rocker arm for operating the valve lifter in a part load operating region of the internal combustion engine, the full load rocker arm being rotatable about a lever axis through a first cam of a camshaft, and wherein the part-load rocking lever is rotatable about the lever axis by a second cam of the camshaft.
  • the first cam of the first camshaft for actuating the full load rocker arm has a relation to a cam base circle radially outwardly projecting first cam projection.
  • the second cam of the camshaft which serves to actuate the part-load rocker arm, has a relation to a cam base circle radially outwardly projecting second cam projection.
  • the valve train disclosed there further has a switching element of a switching pin and a stop. The switching element separates in an inactivated state, the part-load swing lever and the full-load swing lever from each other. In the activated state of the switching element, the same couples the part-load rocker arm and the full-load rocker arm to each other.
  • the stop of the switching element is arranged either on the full load rocker arm or on the part load rocker, wherein the shift pin is slidably guided on the other, either either the part-load rocker arm or full-load rocker in a thrust direction, namely such that the shift pin in the activated state of the switching element via the coupling of part-load rocker arm and Volllastschwinghebel a co-rotation of the full load rocker arm with the part load rocker arm causes.
  • a valve opening time of gas exchange valves of the internal combustion engine can be changed in order to reduce exhaust emissions of the internal combustion engine.
  • the invention is based on the object to provide a novel valve train and a novel internal combustion engine.
  • the second cam of the camshaft has a cam contour set back radially inward relative to the respective cam base circle in order to define a defined shifting of the shift pin in the activated state of the shift element in an extension direction of the shift pin as well as for the separation of part load swing lever and full load swing lever for the coupling of part load swing lever and full load swing lever Move the shift pin in the inactivated state of the switching element to ensure in a direction opposite to the retraction direction of retraction of the shift pin.
  • the displaceably guided shift pin has a plurality of the same successively positioned grooves in the displacement direction, which cooperate with a stop forming spring-loaded locking element, such that when the shift pin is fully retracted for separating part-load swing lever and full load swing lever, a seen front end of the same in the extension behind the locking element, and that when the shift pin is fully extended for coupling part-load swing lever and full load swing lever, the front end thereof seen in the extension direction is partially extended against blocking element such that the blocking element in the first groove engages the shift pin, wherein in an intermediate position of the shift pin, the locking element engages in the second groove which is disposed between the first groove and the front end of the shift pin.
  • the switching element and thus the switching pin of the same via a hydraulic line with hydraulic pressure can be acted upon, wherein the switching pin has a co-operating with the hydraulic line projection that when extending the same in the activated state of the switching element for coupling part-load rocker and full load rocker first a relatively small hydraulic pressure and then a relatively large hydraulic pressure on the shift pin is effective.
  • the switching pin stop is reduced.
  • An internal combustion engine with a valve train is defined in claim 10.
  • the present invention relates to a valve train for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a valve train.
  • Fig. 1 to 3 show different views of a valve train, as in terms of its basic structure of the DE 10 2008 027 649 A1 is known, wherein the disclosure content is hereby incorporated by reference explicitly.
  • Fig. 1 to 3 show a valve train 10 for driving gas exchange valves of a cylinder of an internal combustion engine, wherein the valve train on the one hand the actuation of a valve lifter 11 for intake valves and on the other hand serves a valve lifter 12 for actuating exhaust valves of the internal combustion engine.
  • valve tappet 11 serves to actuate two intake valves of a cylinder of the internal combustion engine and the valve tappet 12 to actuate two exhaust valves of the respective cylinder of the internal combustion engine, such a valvetrain 10 being present for each cylinder of the internal combustion engine.
  • About the intake valves of a cylinder passes compressed charge air into a combustion chamber of the respective cylinder and the exhaust valves passes exhaust gas from the combustion chamber of the respective cylinder, wherein fuel can be introduced via separate injectors into the combustion chamber of the respective cylinder.
  • the present invention relates to details of the valve train, which serve to actuate the valve stem 11 for the intake valves of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the valve train 10 in the illustrated embodiment comprises two rocker arms, namely a Volllastschwinghebel 13 for actuating the valve stem 11 in a full load operating range of the internal combustion engine and a part load rocker 14 for actuating the valve stem 11 in a part load operating range of the internal combustion engine ,
  • the Volllastschwinghebel 13 by a first cam 15 of a camshaft 16 and the part-load rocker 14 by a second cam 17 of the camshaft 16 is rotatable about a lever axis 18, for which purpose the Volllastschwinghebel 13 via a first roller 19 on the first cam 15 and the Part-load swing lever 14 rolls on a second roller 20 on the second cam 17.
  • valve stem 12 is actuated for actuating the exhaust valves of the internal combustion engine by a cam 21 of the camshaft 16, on which rolls a roller 22 of a rocker arm 23 for actuating the valve stem 12.
  • the valve train of Fig. 1 to 5 has a switching element 24.
  • the switching element 24 is used to switch the valve train 10 between a part-load operation and a full-load operation, wherein the switching element 24 can be acted upon via a hydraulic line 25 with hydraulic pressure to activate the switching element 24.
  • the switching element 24 has a switching pin 26 and a cooperating with the switching pin 26 stop 27th
  • the switching pin 26 is displaceable counter to a spring force of a spring element 28 to couple the partial load rocker arm 14 and the full-load rocker arm 13 to each other to ensure the part-load operation.
  • the switching element 24 couples the part-load rocker 14 and the Volllastschwinghebel 13 to each other, wherein the switching pin 26 of the switching element 24 in the activated state of the switching element 24 via the Coupling of partial load rocker arm 14 and full load rocker arm 13 co-rotation of the full load rocker arm 13 with the part-load rocker arm 14 and thus causes or provides a partial load operation.
  • the switching pin 26 of the switching element 24 is slidably guided in the partial load rocker arm 14, wherein the stop 27 is disposed on the full load rocker arm 13.
  • the partial load rocker arm 14 is rotated at its caused by the cam 17 rotation about the lever axis 18 against the bias of a return element 29.
  • the cams 15 and 17 of the valve train 10 have a defined contour.
  • the first cam 15 has a relative to the base circle 30 radially outwardly projecting first cam projection 31 and the second cam 17 has a relation to the cam base circle 30 radially outwardly projecting second cam projection 32, wherein starting points 33, 34 of the two cam projections 31, 32 with respect to the respective cam base circle 30 in lie approximately at the same circumferential position.
  • the second cam 17 has a cam contour 37 recessed radially inward relative to the cam base circle 30.
  • This cam contour 37 serves for the defined displacement of the switching pin 26 on the one hand in the activated state of the switching element 24 in an extension direction of the switching pin 26 in the coupling of FIG Part load rocker arm 14 and Volllastschwinghebel 13 and on the other hand in the inactivated state of the switching element 24 in a direction opposite to the retraction direction of retraction of the shift pin 26 in the separation of part load rocker arm 14 and Volllastschwinghebel 13th
  • the radially inwardly recessed cam contour 37 of the second cam 17 connects in the direction of rotation D of the cam 17 directly to the second projection 32 of the cam 17, wherein between the cam projection 32 and the cam contour 37 of the second cam 17, a smooth transition is ensured.
  • the displaceably guided shift pin 26 has a plurality of grooves positioned in the direction of displacement S one behind the other.
  • the shift pin 26 comprises two grooves 38 and 39, which are each designed as annular grooves.
  • the shift pin 26 cooperates with the stop 27, according to Fig. 5 is provided by a blocking element 40, which is acted upon by a spring element 41.
  • Fig. 5 shows the shift pin 26 fragmentary in a fully retracted position in which the shift pin 26 the part-load swing lever 14 and the full load swing lever 13 from each other, in which case a front end 42 of the shift pin 26 seen in the extension of the shift pin 26 behind the locking element 40 and thus the Stop 27 is retracted.
  • the shift pin 26 of the switching element 24 when the rollers 19, 20 roll on the cam base circle 30 of the respective cam 15, 17, with a free end 42 against the stop 27th pressed, wherein only when the roller 20 of the partial load rocker arm 14, the radially inwardly offset cam contour 37 of the cam 17 rolls over, the shift pin 26 can be displaced by lowering the same together with the part load rocker 14 under the stop 27 in the extension direction to the Part load rocker 14 and the full load rocker 13 to couple together.
  • Fig. 6 also shows the shift pin 26 in sections in a fully retracted position. Fig. 6 can be seen that such portions of the shift pin 26, which cooperate with the stop 27 and acted upon by the spring element 41 locking elements 40 in the fully retracted position of the shift pin 26 against a provided in the embodiment shown by the partial load rocker 14 bearing housing 43 for the shift pin 26 protrude.
  • FIG. 7 Another detail of the shift pin 26 of the valve gear according to the invention shows Fig. 7 , So shows Fig. 7 in that the switching pin 26 is assigned a projection 44 which, even in the fully retracted state of the switching pin 26, also protrudes for a defined distance of the switching pin 26 when it is extended into the hydraulic line 25, which serves to pressurize the switching pin 26 with hydraulic pressure. Only then, when the shift pin 26 is extended so far that the projection 44 is completely moved out of the hydraulic line 25, is in this case the full hydraulic effective surface of the shift pin 26 ready. In this respect, the full hydraulic power for hydraulic actuation of the shift pin 26 in the variant of Fig. 7 only available when the shift pin 26 is extended a defined distance. Thus, a pressure and speed controlled extension of the shift pin 26 can be realized.
  • an additional discharge opening for hydraulic oil may be present in the region of the housing 43 of the switching pin 26.
  • This additional, not shown in the figures discharge opening for the hydraulic oil allows faster retraction of the shift pin 26 in the separation of full load rocker arm 13 and part load rocker arm 14 and so a mechanical relief of the shift pin 26, such additional discharge opening is preferably hydraulically piloted.
  • this additional discharge opening When extending the shift pin 26, this additional discharge opening is closed, only when retracting the shift pin 26, the additional discharge opening is opened. This can be realized via a spring-loaded ball valve, which closes the additional discharge opening for extending the switching pin 26 and releases the same for retracting the switching pin 26.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Aus der DE 10 2008 027 649 A1 ist ein Ventiltrieb für eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine bekannt. Der dort offenbarte Ventiltrieb verfügt über einen Volllastschwinghebel zur Betätigung eines Ventilstößels eines Ventils der Brennkraftmaschine in einem Volllastbetriebsbereich derselben und einen Teillastschwinghebel zur Betätigung des Ventilstößels in einem Teillastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine, wobei der Volllastschwinghebel durch eine erste Nocke einer Nockenwelle um eine Hebelachse drehbar ist, und wobei der Teillastschwinghebel durch eine zweite Nocke der Nockenwelle um die Hebelachse drehbar ist. Die erste Nocke der ersten Nockenwelle zur Betätigung des Volllastschwinghebels verfügt über einen gegenüber einem Nockengrundkreis radial außen vorstehenden ersten Nockenvorsprung. Die zweite Nocke der Nockenwelle, die der Betätigung des Teillastschwinghebels dient, verfügt über einen gegenüber einem Nockengrundkreis nach radial außen vorstehenden zweiten Nockenvorsprung. Der dort offenbarte Ventiltrieb verfügt weiterhin über ein Schaltelement aus einem Schaltbolzen und einem Anschlag. Das Schaltelement trennt in einem inaktivierten Zustand den Teillastschwinghebel und den Volllastschwinghebel voneinander. In aktiviertem Zustand des Schaltelements koppelt dasselbe den Teillastschwinghebel und den Volllastschwinghebel aneinander. Der Anschlag des Schaltelements ist entweder am Volllastschwinghebel oder am Teillastschwinghebel angeordnet, wobei der Schaltbolzen an dem anderen, also entweder am Teillastschwinghebel oder am Volllastschwinghebel in einer Schubrichtung verschiebbar geführt ist, nämlich derart, dass der Schaltbolzen im aktivierten Zustand des Schaltelements über die Kopplung von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel ein Mitdrehen des Volllastschwinghebels mit dem Teillastschwinghebel bewirkt.
  • Mit einem solchen Ventiltrieb kann eine Ventilöffnungszeit von Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine verändert werden, um Abgasemissionen der Brennkraftmaschine zu reduzieren.
  • Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltrieb ist die Umschaltung zwischen dem Koppeln von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel sowie zwischen dem Trennen von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel kritisch, da beim Umschalten auf den Schaltbolzen hohe Kräfte und Momente wirken, insbesondere dann, wenn der Schaltbolzen sich in einer undefinierten Zwischenstellung zwischen einem zum Trennen von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel vollständig eingefahrenen und zum Koppeln von Volllastschwinghebel und Teillastschwinghebel vollständig ausgefahren Zustand befindet. In dieser kritischen Zwischenposition besteht die Gefahr plastischer Bauteilverformungen für den Schaltbolzen, wodurch der Schaltbolzen beschädigt werden kann und dann der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine ausfällt. Dies muss vermieden werden.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Ventiltrieb und eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist der zweite Nocken der Nockenwelle eine gegenüber dem jeweiligen Nockengrundkreis nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur auf, um zur Kopplung von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel ein definiertes Verschieben des Schaltbolzens im aktivierten Zustand des Schaltelements in einer Ausfahrrichtung des Schaltbolzens sowie zur Trennung von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel ein definiertes Verschieben des Schaltbolzens im inaktivierten Zustand des Schaltelements in einer zur Ausfahrrichtung entgegen gesetzten Einfahrrichtung des Schaltbolzens zu gewährleisten.
  • Mit der Erfindung wird ein definiertes Einfahren des Schaltbolzens und ein definiertes Ausfahren des Schaltbolzens zur Trennung und Kopplung von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel gewährleistet. Undefinierte Zwischenstellungen des Schaltbolzens, in welchen derselben der Gefahr einer plastischen Bauteilverformung ausgesetzt ist, können so sicher und zuverlässig vermieden werden, sodass die Beschädigungsgefahr des Schaltbolzen und damit die Ausfallgefahr des Ventiltriebs gegenüber dem Stand der Technik reduziert wird.
  • Vorzugsweise liegen ein Startpunkt des ersten Nockenvorsprungs und ein Startpunkt des zweiten Nockenvorsprungs am jeweiligen Nockengrundkreis an der gleichen Umfangsposition, wobei in Drehrichtung der Nocken gesehen ein Endpunkt des zweiten Nockenvorsprungs hinter einem Endpunkt des ersten Nockenvorsprungs am jeweiligen Nockengrundkreis liegt, und wobei sich die nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur der zweiten Nocke in Drehrichtung des zweiten Nockens gesehen unmittelbar an den zweiten Nockenvorsprung derselben anschließen kann. Die obige Konturierung der Nockenvorsprünge der beiden Nocken sowie die zurückgesetzte Nockenkontur des zweiten Nockens erlaubt ein besonders vorteilhaftes Betätigen, nämlich Koppeln und Trennen, der Schwinghebel.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der verschiebbar geführte Schaltbolzen mehrere in Verschieberichtung desselben hintereinander positionierte Nuten auf, die mit einem den Anschlag bildenden, federbelasteten Sperrelement zusammenwirken, derart, dass dann, wenn der Schaltbolzen zum Trennen von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel vollständig eingefahren ist, ein vorderes Ende desselben in Ausfahrrichtung gesehen hinter das Sperrelement eingefahren ist, und dass dann, wenn der Schaltbolzen zum Koppeln von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel vollständig ausgefahren ist, das vordere Ende desselben in Ausfahrrichtung gesehen abschnittsweise gegenüber Sperrelement derart ausgefahren ist, dass das Sperrelement in die erste Nut des Schaltbolzens eingreift, wobei in einer Zwischenstellung des Schaltbolzens das Sperrelement in die zweite Nut, die zwischen der ersten Nut und dem vordere Ende des Schaltbolzens angeordnet ist, eingreift.
  • Durch diese Details wird ein definiertes, mehrstufiges Verlagern des Schaltbolzens sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren desselben zum Trennen und Koppeln von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel weiter verbessert.
  • Vorzugsweise ist das Schaltelement und damit der Schaltbolzen desselben über eine Hydraulikleitung mit Hydraulikdruck beaufschlagbar, wobei der Schaltbolzen einen mit der Hydraulikleitung derart zusammenwirkenden Vorsprung aufweist, dass beim Ausfahren desselben im aktivierten Zustand des Schaltelements zur Kopplung von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel zunächst ein relativ kleiner Hydraulikdruck und anschließend ein relativ großer Hydraulikdruck am Schaltbolzen wirksam ist. Hierdurch wird eine Beschädigungsgefahr für den mit dem Schaltbolzen zusammenwirkenden Anschlag verringert.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung stehen solche Abschnitte des Schaltbolzens, die bei Verlagerung desselben mit dem Anschlag zusammen wirken, in vollständig eingefahrener Position des Schaltbolzens gegenüber einem Lagergehäuse des Schaltbolzens vor und wirken daher nicht als Lagerfläche.
  • Eine Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb ist in Anspruch 10 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1:
    eine perspektivische Ansicht eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine;
    Fig. 2:
    den Ventiltrieb gemäß Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht in einer perspektivischen Ansicht von der gegenüberliegenden Seite;
    Fig. 3:
    den Ventiltrieb gemäß Fig. 1 und 2 in einer Rückansicht;
    Fig. 4:
    Nockenkonturen des erfindungsgemäßen Ventiltriebs;
    Fig. 5:
    einen Schaltbolzen und ein federbelastetes Sperrelement des erfindungsgemäßen Ventiltriebs;
    Fig. 6:
    Details betreffend die Lagerung des Schaltbolzens; und
    Fig. 7:
    Details betreffend die Beaufschlagung des Schaltbolzens mit Hydraulikdruck.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb. Fig. 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Ventiltriebs, wie er hinsichtlich seines grundsätzlichen Aufbaus aus der DE 10 2008 027 649 A1 bekannt ist, wobei auf deren Offenbarungsgehalt hier durch Verweis explizit Bezug genommen wird.
  • Fig. 1 bis 3 zeigen einen Ventiltrieb 10 zum Ansteuern von Gaswechselventilen eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, wobei der Ventiltrieb einerseits der Betätigung eines Ventilstößels 11 für Einlassventile und andererseits eines Ventilstößel 12 zur Betätigung von Auslassventilen der Brennkraftmaschine dient.
  • Im konkreten Anwendungsfall dient der Ventilstößel 11 der Betätigung von zwei Einlassventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine und der Ventilstößel 12 der Betätigung von zwei Auslassventilen des jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine, wobei für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ein solcher Ventiltrieb 10 vorhanden ist. Über die Einlassventile eines Zylinders gelangt verdichtete Ladeluft in einen Brennraum des jeweiligen Zylinders und über die Auslassventile gelangt Abgas aus dem Brennraum des jeweiligen Zylinders, wobei Kraftstoff über separate Injektoren in den Brennraum des jeweiligen Zylinders eingebracht werden kann.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details des Ventiltriebs, die der Betätigung des Ventilstößels 11 für die Einlassventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine dienen.
  • Zur Betätigung des Ventilstößels 11 für die Einlassventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine umfasst der Ventiltrieb 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Schwinghebel, nämlich einen Volllastschwinghebel 13 zur Betätigung des Ventilstößels 11 in einem Volllastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine und einen Teillastschwinghebel 14 zur Betätigung des Ventilstößels 11 in einem Teillastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine, wobei der Volllastschwinghebel 13 durch eine erste Nocke 15 einer Nockenwelle 16 und der Teillastschwinghebel 14 durch eine zweite Nocke 17 der Nockenwelle 16 jeweils um eine Hebelachse 18 drehbar ist, wobei hierzu der Volllastschwinghebel 13 über eine erste Rolle 19 auf der ersten Nocke 15 und der Teillastschwinghebel 14 über eine zweite Rolle 20 auf der zweiten Nocken 17 abrollt.
  • Fig. 3 kann entnommen werden, dass der Ventilstößel 12 zur Betätigung der Auslassventile der Brennkraftmaschine durch einen Nocken 21 der Nockenwelle 16 betätigt wird, auf dem eine Rolle 22 eines Schwinghebels 23 zur Betätigung des Ventilstößels 12 abrollt.
  • Der Ventiltrieb der Fig. 1 bis 5 verfügt über ein Schaltelement 24. Das Schaltelement 24 dient der Umschaltung des Ventiltriebs 10 zwischen einem Teillastbetrieb und einem Volllastbetrieb, wobei das Schaltelement 24 über eine Hydraulikleitung 25 mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden kann, um das Schaltelement 24 zu aktivieren. Das Schaltelement 24 verfügt über einen Schaltbolzen 26 und einen mit dem Schaltbolzen 26 zusammenwirkenden Anschlag 27.
  • Im aktivierten Zustand des Schaltelements 24, also bei Beaufschlagung desselben mit Hydraulikdruck, ist der Schaltbolzen 26 entgegen einer Federkraft eines Federelements 28 verlagerbar, um zur Gewährleistung des Teillastbetriebs den Teillastschwinghebel 14 und den Volllastschwinghebel 13 aneinander zu koppeln.
  • Im inaktivierten Zustand des Schaltelements 24 hingegen, also dann, wenn dasselbe nicht mit Hydraulikdruck beaufschlagt ist, ist der Schaltbolzen 26 durch die Federkraft des Federelements 28 in einer entgegen gesetzten Richtung verlagerbar, um zur Gewährleistung eines Volllastbetriebs den Teillastschwinghebel und den Volllastschwinghebel voneinander zu trennen.
  • Im inaktivierten Zustand des Schaltelements 24 trennt dasselbe demnach den Teillastschwinghebel 14 und den Volllastschwinghebel 13 voneinander und im aktivierten Zustand desselben koppelt das Schaltelement 24 den Teillastschwinghebel 14 und den Volllastschwinghebel 13 aneinander, wobei der Schaltbolzen 26 des Schaltelements 24 im aktivierten Zustand des Schaltelements 24 über die Kopplung von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 ein Mitdrehen des Volllastschwinghebels 13 mit dem Teillastschwinghebel 14 und damit einen Teillastbetrieb bewirkt bzw. bereitstellt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schaltbolzen 26 des Schaltelements 24 im Teillastschwinghebel 14 verschiebbar geführt, wobei der Anschlag 27 am Volllastschwinghebel 13 angeordnet ist.
  • Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, den Anschlag 27 am Teillastschwinghebel 14 anzuordnen und den Schaltbolzen 26 des Schaltelements 24 verschiebbar im Volllastschwinghebel 13 zu führen bzw. zu lagern.
  • Wie ebenfalls in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, wird der Teillastschwinghebel 14 bei seiner durch die Nocke 17 bewirkten Verdrehung um die Hebelachse 18 entgegen der Vorspannung eines Rückstellelements 29 gedreht.
  • Die Nocken 15 und 17 des Ventiltriebs 10 verfügen über eine definierte Kontur. So verfügen der erste Nocken 15, welcher der Betätigung des Volllastschwinghebels 13 über die erste Rolle 19 dient, sowie der zweite Nocken 17, welcher der Betätigung des Teillastschwinghebels 14 über die zweite Rolle 20 dient, über identische Nockengrundkreise 30. Der erste Nocken 15 verfügt über einen gegenüber dem Grundkreis 30 radial außen vorstehenden ersten Nockenvorsprung 31 und der zweite Nocken 17 verfügt über einen gegenüber dem Nockengrundkreis 30 nach radial außen vorstehenden zweiten Nockenvorsprung 32, wobei Startpunkte 33, 34 der beiden Nockenvorsprünge 31, 32 in Bezug auf den jeweiligen Nockengrundkreis 30 in etwa an der gleichen Umfangsposition liegen.
  • In Drehrichtung D der Nocken 15, 17 gesehen liegt ein Endpunkt 35 des Nockenvorsprungs 31 des ersten Nockens 15 vor einem Endpunkt 36 des zweiten Nockenvorsprungs 32 des zweiten Nockens 17. Über den zweiten Nockenvorsprung 32 des zweiten Nockens 17, welcher der Betätigung des Ventilstößels 11 im Teillastbetrieb dient, ist demnach eine längere Ventilöffnungszeit der Einlassventile des jeweiligen durch den Ventiltrieb 10 betätigten Zylinders einstellbar.
  • Der zweite Nocken 17 verfügt zusätzlich zum Nockenvorsprung 32 über eine gegenüber dem Nockengrundkreis 30 desselben nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur 37. Diese Nockenkontur 37 dient dem definierten Verschieben des Schaltbolzen 26 einerseits im aktivierten Zustand des Schaltelements 24 in einer Ausfahrrichtung des Schaltbolzen 26 bei der Kopplung von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 und andererseits im inaktivierten Zustand des Schaltelements 24 in einer zur Ausfahrrichtung entgegen gesetzten Einfahrrichtung des Schaltbolzens 26 bei der Trennung von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13.
  • Die nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur 37 der zweiten Nocke 17 schließt sich in Drehrichtung D des Nockens 17 gesehen unmittelbar an den zweiten Vorsprung 32 des Nockens 17 an, wobei zwischen dem Nockenvorsprung 32 und der Nockenkontur 37 des zweiten Nockens 17 ein sanfter Übergang gewährleistet ist.
  • Der verschiebbar geführte Schaltbolzen 26 weist mehrere in Verschieberichtung S desselben gesehen hintereinander positionierte Nuten auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Schaltbolzen 26 zwei Nuten 38 und 39, die jeweils als Ringnuten ausgeführt sind. Der Schaltbolzen 26 wirkt mit dem Anschlag 27 zusammen, der gemäß Fig. 5 von einem Sperrelement 40 bereit gestellt wird, welches von einem Federelement 41 beaufschlagt ist.
  • Fig. 5 zeigt den Schaltbolzen 26 ausschnittsweise in einer vollständig eingefahrenen Position, in welcher der Schaltbolzen 26 den Teillastschwinghebel 14 und den Volllastschwinghebel 13 voneinander trennt, wobei in diesem Fall ein vorderes Ende 42 des Schaltbolzens 26 in Ausfahrrichtung des Schaltbolzen 26 gesehen hinter das Sperrelement 40 und damit den Anschlag 27 eingefahren ist.
  • Dann, wenn der Schaltbolzen 26 des Schaltelements 24 durch Hydraulikdruck beaufschlagt und demnach aktiviert ist, wird der Schaltbolzen 26 dann, wenn die Rollen 19, 20 auf dem Nockengrundkreis 30 des jeweiligen Nockens 15, 17 abrollen, mit einem freien Ende 42 gegen den Anschlag 27 gedrückt, wobei erst dann, wenn die Rolle 20 des Teillastschwinghebels 14 die nach radial innen versetzte Nockenkontur 37 des Nockens 17 überrollt, der Schaltbolzen 26 durch Absenken desselben zusammen mit dem Teillastschwinghebel 14 unter den Anschlag 27 weiter in der Ausfahrrichtung verlagert werden kann, um den Teillastschwinghebel 14 und den Volllastschwinghebel 13 aneinander zu koppeln.
  • Dann, wenn der Schaltbolzen 26 zur Kopplung von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 vollständig ausgefahren ist, greift das federbelastete Sperrelement 40 und damit der Anschlag 27 in eine erste Nut 39 des Schaltbolzens 26 ein, um denselben in der vollständig ausgefahrenen Position zu arretieren. Soll der Schaltbolzen 26 zur Trennung von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 in der zur Ausfahrrichtung entgegen gesetzten Einfahrrichtung verlagert werden, so wird das Schaltelement 24 durch Zurücknehmen des Hydraulikdrucks inaktiviert, wobei jedoch in Analogie zum Ausfahren des Schaltbolzens 26 derselbe erst dann eingefahren werden kann, wenn die Rolle 20 wiederum die nach radial innen versetzte Nockenkontur 37 des Nockens 17 überrollt, um den Schaltbolzen 26 gegenüber dem Anschlag 27 nach unten abzusenken, sodass derselbe dann durch die Federkraft des Federelements 28 eingefahren werden kann.
  • Dann, wenn das Aufbauen des Hydraulikdrucks zur Aktivierung des Schaltelements 24 oder das Entfernen des Hydraulikdrucks zur Inaktivierung des Schaltelements 24 derart ungünstig erfolgt, dass entweder beim Trennen von Teillasthebel 14 und Volllastschwinghebel 13 der Schaltbolzen 26 nicht vollständig eingefahren oder beim Koppeln des Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 der Schaltbolzen 26 nicht vollständig ausgefahren werden kann, kann durch die zweite Nut 38, die zwischen der ersten Nut 39 und dem freien Ende 41 des Schaltbolzens 26 positioniert ist, eine kritische Überdeckung des Schaltbolzens 26, die eine plastische Verformung und damit Beschädigung desselben bewirken kann, vermieden werden.
  • Sowohl beim Ausfahren des Schaltbolzens 26 als auch beim Einfahren desselben kann demnach dann, wenn der Anschlag 27 in die zweite Nut 38 eingreift, der Schaltbolzen 26 in einer definierten Zwischenstellung, in welcher keine Gefahr von plastischen Bauteilverformungen besteht, gesichert werden.
  • Bei nachfolgendem, nochmaligem Überrollen der nach radial innen versetzten Nockenkontur 37 des Nockens 17 wird durch nochmaliges Absenken des Schaltbolzens 26 gegenüber dem Anschlag 27 derselbe frei gegeben, sodass derselbe ausgehend von der definierten Zwischenstellung in seine jeweilige Endstellung, also beim Koppeln von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 in seine vollständig ausgefahrene Endposition und beim Trennen von Teillastschwinghebel 14 und Volllastschwinghebel 13 in seine vollständig eingefahrene Position, verlagert werden kann.
  • Fig. 6 zeigt den Schaltbolzen 26 ebenfalls ausschnittsweise in einer vollständig eingefahren Position. Fig. 6 kann entnommen werden, dass solche Abschnitte des Schaltbolzens 26, die mit dem Anschlag 27 bzw. dem durch das Federelement 41 beaufschlagten Sperrelemente 40 zusammenwirken, in der vollständig eingefahrenen Position des Schaltbolzens 26 gegenüber einem im gezeigten Ausführungsbeispiel vom Teillastschwinghebel 14 bereitgestellten Lagergehäuse 43 für den Schaltbolzen 26 vorstehen.
  • Insofern dienen die Abschnitte des Schaltbolzens 26, die mit dem Anschlag 27 zusammen wirken und im Betrieb einer Beschädigungsgefahr unterliegen, nicht als Lagerflächen zur Lagerung des Schaltbolzens 26 im Lagergehäuse 43. Sollte demnach eine unerwünschte Deformierung des Schaltbolzens 26 im Bereich der Abschnitte erfolgen, die mit dem Anschlag 27 zusammen wirken, so kann der Schaltbolzen 26 dennoch die in die in Fig. 6 gezeigte, vollständig eingefahrene Position verlagert werden. Dies wird durch eine relativ kurze Bauform des Lagergehäuses 43 erreicht.
  • So wird sicher gestellt, dass die mit dem Anschlag 27 zusammenwirkenden Abschnitte des Schaltbolzens 26 auch in vollständig eingefahrener Position des Schaltbolzens 26 gegenüber dem Lagergehäuse 43 vorstehen und demnach keine Gleitlagerfläche zur Führung des Schaltbolzens 26 bilden.
  • Ein weiteres Detail des Schaltbolzens 26 des erfindungsgemäßen Ventiltriebs zeigt Fig. 7. So zeigt Fig. 7, dass dem Schaltbolzen 26 ein Vorsprung 44 zugeordnet ist, der sowohl im vollständig eingefahrenen Zustand des Schaltbolzens 26 also auch für eine definierte Wegstrecke des Schaltbolzens 26 beim Ausfahren desselben in die Hydraulikleitung 25, die der Beaufschlagung des Schaltbolzens 26 mit Hydraulikdruck dient, hineinragt. Erst dann, wenn der Schaltbolzen 26 so weit ausgefahren ist, dass der Vorsprung 44 vollständig aus der Hydraulikleitung 25 heraus bewegt ist, steht in diesem Fall die volle hydraulische Wirkfläche des Schaltbolzens 26 bereit. Insofern steht die volle Hydraulikkraft zur hydraulischen Betätigung des Schaltbolzens 26 in der Variante der Fig. 7 erst dann zur Verfügung, wenn der Schaltbolzen 26 eine definierte Wegstrecke ausgefahren ist. Damit kann ein druck- und geschwindigkeitsgeregeltes Ausfahren des Schaltbolzens 26 realisiert werden.
  • Mit diesen Details ist es möglich, den Anschlag 27 bzw. das durch das Federelement 41 beaufschlagte Sperrelement 40 insbesondere beim Ausfahren des Schaltbolzens 26 mechanisch zu entlasten, da über den Vorsprung 44 gewährleistet werden kann, dass der volle Hydraulikdruck erst dann zur Verfügung steht, wenn das freie Ende 42 des Schaltbolzens 26 zumindest die rechte Kante des Sperrelements 40 passiert hat. Dadurch wird verhindert, dass der mit Hydraulikdruck beaufschlagte Schaltbolzen 26 mit voller Hydraulikkraft gegen das Sperrelement 40 drückt und so dasselbe gegebenenfalls beschädigen kann.
  • Um bei entgegen gesetzter Verlagerung des Schaltbolzens 26, nämlich beim Einfahren desselben, ein schnelleres Einfahren zu ermöglichen, kann im Bereich des Gehäuses 43 des Schaltbolzens 26 eine zusätzliche Ablassöffnung für Hydrauliköl vorhanden sein. Diese zusätzliche, in den Figuren nicht gezeigte Ablassöffnung für das Hydrauliköl ermöglicht ein schnelleres Einfahren des Schaltbolzens 26 bei der Trennung von Volllastschwinghebel 13 und Teillastschwinghebel 14 und so eine mechanische Entlastung des Schaltbolzens 26, wobei eine solche zusätzliche Ablassöffnung vorzugsweise hydraulisch vorgesteuert ist.
  • Beim Ausfahren des Schaltbolzens 26 ist diese zusätzliche Ablassöffnung verschlossen, lediglich beim Einfahren des Schaltbolzens 26 ist die zusätzliche Ablassöffnung geöffnet. Dies kann über ein federbelastetes Kugelventil realisiert werden, die zum Ausfahren des Schaltbolzens 26 die zusätzliche Ablassöffnung verschließt und zum Einfahren des Schaltbolzens 26 dieselbe freigibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Ventiltrieb
    11
    Ventilstößel
    12
    Ventilstößel
    13
    Volllastschwinghebel
    14
    Teillastschwinghebel
    15
    Nocke
    16
    Nockenwelle
    17
    Nocke
    18
    Hebelachse
    19
    Rolle
    20
    Rolle
    21
    Nocken
    22
    Rolle
    23
    Schwinghebel
    24
    Schaltelement
    25
    Hydraulikleitung
    26
    Schaltbolzen
    27
    Anschlag
    28
    Federelement
    29
    Rückstellelement
    30
    Nockengrundkreis
    31
    Nockenvorsprung
    32
    Nockenvorsprung
    33
    Startpunkt
    34
    Startpunkt
    35
    Endpunkt
    36
    Endpunkt
    37
    Nockenkontur
    38
    Nut
    39
    Nut
    40
    Sperrelement
    41
    Federelement
    42
    Ende
    43
    Lagergehäuse
    44
    Vorsprung

Claims (9)

  1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einem Volllastschwinghebel (13) zur Betätigung eines Ventilstößels (11) in einem Volllastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine und mit einem Teillastschwinghebel (14) zur Betätigung des Ventilstößels (11) in einem Teillastbetriebsbereich der Brennkraftmaschine, wobei der Volllastschwinghebel (13) durch eine erste Nocke (15) einer Nockenwelle (16), die einen gegenüber einem Nockengrundkreis nach radial außen vorstehenden ersten Nockenvorsprung (31) aufweist, um eine Hebelachse (18) drehbar ist, und wobei der Teillastschwinghebel (14) durch eine zweite Nocke (17) der Nockenwelle (16), die einen gegenüber einem Nockengrundkreis nach radial außen vorstehenden zweiten Nockenvorsprung (31) aufweist, um die Hebelachse (18) drehbar ist; und mit einem Schaltelement (24), welches in einem inaktivierten Zustand den Teillastschwinghebel (14) und den Volllastschwinghebel (13) voneinander trennt und welches in einem aktivierten Zustand den Teillastschwinghebel (14) und den Volllastschwinghebel (13) aneinander koppelt, wobei das Schaltelement (24) einen Schaltbolzen (26) und einen Anschlag (27) umfasst, wobei der Anschlag (27) entweder am Volllastschwinghebel (13) oder am Teillastschwinghebel (14) angeordnet ist, und wobei der Schaltbolzen (26) an dem anderen, also entweder am Teillastschwinghebel (14) oder am Volllastschwinghebel (13) in einer Schubrichtung derart verschiebbar geführt ist, dass derselbe im aktivierten Zustand des Schaltelements (24) über die Kopplung von Teillastschwinghebel (14) und Volllastschwinghebel (13) ein Mitdrehen des Volllastschwinghebels (13) mit dem Teillastschwinghebel (14) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nocken (17) der Nockenwelle (16) weiterhin eine gegenüber dem jeweiligen Nockengrundkreis nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur (37) aufweist, um zur Kopplung und zur Trennung von Teillastschwinghebel (14) und Volllastschwinghebel (13) eines definiertes Verschieben des Schaltbolzens (26) zu gewährleisten, wobei der Schaltbolzen (26) des Schaltelements (24) über eine Hydraulikleitung (25) mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist, wobei der Schaltbolzen (26) einen mit der Hydraulikleitung (25) derart zusammenwirkenden Vorsprung (44) aufweist, dass beim Ausfahren desselben im aktivierten Zustand des Schaltelements (24) zunächst ein relativ kleiner Hydraulikdruck und anschließend ein relativ großer Hydraulikdruck am Schaltbolzen (26) wirksam ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Startpunkt (33) des ersten Nockenvorsprungs (31) und ein Startpunkt (34) des zweiten Nockenvorsprungs (32) am jeweiligen Nockengrundkreis (30) an der gleichen Umfangsposition liegen, und dass in Drehrichtung der Nocken gesehen ein Endpunkt (26) des zweiten Nockenvorsprungs (32) hinter einem Endpunkt (35) des ersten Nockenvorsprungs (31) am jeweiligen Nockengrundkreis liegt.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die nach radial innen zurückgesetzte Nockenkontur (37) der zweiten Nocke (17) in Drehrichtung des zweiten Nockens (17) gesehen unmittelbar an den zweiten Nockenvorsprung (32) derselben anschließen kann.
  4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbar geführte Schaltbolzen (26) mehrere in Verschieberichtung desselben hintereinander positionierte Nuten (38, 39) aufweist, die mit einem den Anschlag (27) bildenden, federbelasteten Sperrelement (40) zusammenwirken.
  5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Schaltbolzen (26) zum Trennen von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel vollständig eingefahren ist, ein vorderes Ende (42) desselben in Ausfahrrichtung gesehen hinter das Sperrelement (40) eingefahren ist, und dass dann, wenn der Schaltbolzen (26) zum Koppeln von Teillastschwinghebel und Volllastschwinghebel vollständig ausgefahren ist, das vordere Ende (42) desselben in Ausfahrrichtung gesehen abschnittsweise gegenüber Sperrelement (40) derart ausgefahren ist, dass das Sperrelement in erste Nut (39) des Schaltbolzens eingreift, wobei einer Zwischenstellung des Schaltbolzens (26) das Sperrelement (40) in zweite Nut (38), die zwischen der ersten Nut (39) und dem vordere Ende (42) des Schaltbolzens angeordnet ist, eingreift.
  6. Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltbolzen (26) im Volllastschwinghebel (13) verschiebbar geführt ist, und dass das federbelastete Sperrelement (40) am Teillastschwinghebel (14) angeordnet ist.
  7. Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltbolzen (26) im Teillastschwinghebel (14) verschiebbar geführt ist, und dass das federbelastete Sperrelement (40) am Volllastschwinghebel (13) angeordnet ist.
  8. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass solche Abschnitte des Schaltbolzens (26), die bei Verlagerung desselben mit dem Anschlag (27) zusammen wirken, in vollständig eingefahrener Position des Schaltbolzens (26) gegenüber einem Lagergehäuse (43) des Schaltbolzens (26) vorstehen.
  9. Brennkraftmaschine, insbesondere Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einem Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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