EP2851525A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine Download PDF

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EP2851525A1
EP2851525A1 EP14001704.7A EP14001704A EP2851525A1 EP 2851525 A1 EP2851525 A1 EP 2851525A1 EP 14001704 A EP14001704 A EP 14001704A EP 2851525 A1 EP2851525 A1 EP 2851525A1
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EP
European Patent Office
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valve
cam
actuating element
piston
cylinder unit
Prior art date
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Application number
EP14001704.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2851525B1 (de
Inventor
Rainer Kalass
Robert Wiemann
Heribert Möller
Georg Maget
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MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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Publication date
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Publication of EP2851525B1 publication Critical patent/EP2851525B1/de
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    • 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
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2416—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device attached to an articulated rocker
    • 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
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F01L13/065—Compression release engine retarders of the "Jacobs Manufacturing" type
    • 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
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L2001/186—Split rocking arms, e.g. rocker arms having two articulated parts and means for varying the relative position of these parts or for selectively connecting the parts to move in unison

Definitions

  • the present invention relates to a device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1 and to a method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine according to the preamble of claim 11.
  • the problem may be in such devices, the HVA element in engine braking operation, because here by indifferent movements and by occurring valve jump, due to the back pressure, possibly a "pumping" of the HVA element can occur, in which a safe closing of the exhaust valve in the fired operation the internal combustion engine is not guaranteed immediately.
  • the object of the invention is therefore to develop the generic device and a generic method with structurally simple means such that both in regular operation and in engine braking operation or EVB a functionally reliable and trouble-free valve train can be achieved.
  • an apparatus for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles is proposed, with a camshaft driven actuator, which is preferably formed by a camshaft driven rocker arm.
  • a first piston-cylinder unit preferably a hydraulically acted piston-cylinder unit, powered by the at least one exhaust valve in an engine braking operation with exhaust gas backlog in a non-closed intermediate position preserved is.
  • a second piston-cylinder unit is provided, which is designed as a valve clearance compensation element (HVA), preferably as a hydraulic valve clearance compensation element (HVA).
  • HVA valve clearance compensation element
  • At least one fixing device for fixing, in particular for stepless fixing, of the actuating element is provided in the force flow between the cam and the outlet valve, wherein the fixing device is designed and / or controlled by a control device, for example, in the engine braking mode when passing through the cam base circle the cam is activated and accordingly the actuating element is fixed in position and that it is deactivated in the engine braking operation when passing through the cam portion of the cam and, accordingly, the positional fixation of the actuating element is canceled.
  • the fixation is thus carried out according to the invention only in engine braking operation, while the actuating element, for example a Kipphebelrolle a rocker arm as an actuator, is located at the base circle of the cam.
  • This fixation is canceled shortly before the cam lift and then reactivated immediately.
  • a time-controllable fixation of the actuating element In particular, a rocker arm, it is possible to reliably prevent the unwanted inflation of the compensation elements and thus the unwanted keeping open the exhaust valves.
  • a design of the fixing is such that by means of this, for example, by a rocker arm formed actuator "continuously" or position can be fixed independently of position, particularly advantageous because here then the actuator can be fixed immediately in any actuator position, without that there are delays in the fixation, as may be the case, for example, in form-locking snap-in connections. This then advantageously also an adjustment of the fixing position to changing conditions within the valve train in a simple manner possible.
  • the effect of the at least one fixing device in the fully activated state is then preferably such that the adjustment effect of the HVA element is completely disabled, at least during engine braking operation, ie, the actuating element is rigidly locked in its position "is held and the at least one fixing device thus exerts a holding force on the actuating element, which is greater than the adjusting force acting through the HVA element.
  • the actuating element can be formed by a two-part rocker arm with a cam-side cam lever and an exhaust valve-side operating lever, wherein the fixing device can then interact with the actuating lever and / or with the cam lever.
  • the fixing device may be formed by at least one electromagnet, which is activated in accordance with activated during engine braking operation and when passing through the cam base circle of the actuating element or rocker arm.
  • electromagnet which is activated in accordance with activated during engine braking operation and when passing through the cam base circle of the actuating element or rocker arm.
  • electronic control this may be a modified engine control unit
  • the actuator can be made entirely or in part only from a magnetically attractable material or be coated with such.
  • the electromagnet with its magnetic force act on the tilting lever against the adjusting action of the HVA element or stabilize the movement to effectively counteract indifferent movement sequences.
  • the electromagnet is preferably arranged, for example, on the housing side of the internal combustion engine in the movement region of the actuating element designed as a rocker arm and outside its pivot axis.
  • a valve-train-side arrangement is possible. It is understood that the arrangement for a stepless or position-independent adjustability has to be made so that this is ensured, thus thus, for example, the electromagnet is arranged laterally of the actuating element or rocker arm.
  • solenoid is here to be understood in a comprehensive sense and should of course include all necessary for the realization of an electromagnetic action principle components.
  • the fixing device may be formed by at least one friction brake, which cooperates with the actuating element, in particular be formed by a about a Kipphebelachse formed as a rocker arm actuating element around friction brake.
  • a mechanical embodiment variant is created, which can decelerate the actuating element or the rocker arm and thus stabilize movement.
  • the fixing device designed as a friction brake may comprise at least one friction disc, which acts on a defined braking surface of the actuating element, in particular on a trained as a braking surface hub front side designed as a rocker arm actuating element.
  • the actuation of the friction brake can basically be done in different ways, with a hydraulic actuation of the friction brake is preferred.
  • a hydraulic control valve may be used for this purpose, which, for example, acts on a piston-cylinder unit acting on the friction disk as a function of the camshaft rotation during engine braking operation.
  • valve train which are actuated jointly by a valve bridge of the actuating element, wherein the first piston-cylinder unit is arranged in the valve bridge and at least a portion of the exhaust valves, in particular only on one of the exhaust valves acts.
  • the first piston-cylinder unit and the HVA may preferably be jointly supplied with pressurized oil from a pressure-circulation lubricating oil system of the internal combustion engine, wherein a check valve is arranged in the supply line to the first piston-cylinder unit, wherein the pressure chamber of the first piston Cylinder unit one in the closed state of the at least one exhaust valve controlled via a stationary counter-holder discharge line and the piston-cylinder unit and the valve spring of the exhaust valve are tuned so that opens the exhaust valve defined in the engine braking with appropriately closed exhaust valve in the exhaust system of the internal combustion engine remains.
  • Fig. 1 In the single figure ( Fig. 1 ) is only to the understanding of the present invention required a cylinder head 1 a valve-controlled four-stroke reciprocating internal combustion engine (diesel engine) shown in the next to the not apparent inlet valves here two exhaust valves 2, 3 (only the valve stems are visible) are guided displaceably , The valves 2, 3 kept closed in a known manner valve springs are not shown.
  • diesel engine diesel engine
  • the valve train acting on the exhaust valves 2, 3 is composed of a driving cam 4 of a camshaft of the internal combustion engine 1, a rocker arm 6 mounted on a fixed rocker shaft 5 and a valve bridge 7, which spans the two exhaust valves 2, 3 or their valve stems.
  • the functionally two-armed rocker arm 6 is exemplified here in two parts, with a cam lever 6a and acting on the valve bridge 7 operating lever 6b, which protrude from the bearing on the rocker shaft 5 to both sides.
  • the cam lever 6a is mounted by means of a separate pivot axis 8 on the actuating lever 6b and carries a rotatably mounted on an axle 9 roller 10, which starts at the cam 4 for driving the rocker arm 6.
  • a hydraulic valve clearance compensation element or HVA element 11 is disposed outside the pivot axis 8, which may be of known type and is therefore not further explained.
  • the actuating lever 6b of the rocker arm 6 is acted upon via an adjusting screw 12 (with lock nut) and a spherically mounted connecting cup 13, the valve bridge 7 at a position between the two exhaust valves 2, 3 position.
  • a stationary counter-holder 14 is provided above the valve bridge 7, whose function will be explained.
  • a piston-cylinder unit 15 is arranged, with a limited slidably guided in a pressure chamber 16 piston 17, which acts on the one outlet valve 2.
  • the pressure chamber 16 is connected via a feed channel 18 with an integrated ball check valve 19 and not shown, generally designated 20 feed channels in the connecting cup 13, the adjusting screw 12, the rocker arm 6 and finally on the Kipphebelachse 5 to the pressure circulation lubricating oil system Internal combustion engine connected. It is understood that in the rocker arm 6 also more channels 20 are provided for lubricating the moving parts of the valve train.
  • a discharge channel 21 defined cross section is also provided, which opens into the pressure chamber 16 of the piston-cylinder unit 15 and which is controlled by the stationary counter-holder 14.
  • HVA 11 By means of the HVA 11 can be eliminated in a known manner, for example due to wear valve clearance in the transmission chain between the cam 4 and the exhaust valves 2, 3 and the valve bridge 7, wherein the plunger 22 of the HVA element 11 extends or retracts accordingly and the distance s between the cam lever 6a and the operating lever 6b of the rocker arm 6 is changed accordingly.
  • a fixing device 23 and / or a fixing device 24 is provided in the power flow between the cam 4 and the exhaust valves 2, 3, which is activated during engine braking operation when passing through the cam base circle of the cam 4 and accordingly fixed in position the rocker arm 6, while they (the fixing device) is deactivated in the engine braking operation when passing through the cam portion of the cam 4 and, accordingly, the positional fixation of the rocker arm 6 is canceled, which is explained in more detail below by way of example:
  • the fixing device 23 is, for example, a controllable, fixed housing electromagnet 23 (hatched only), which is arranged in the range of movement of the actuating lever 6b such that it in the activated state (during the Nockengrund Vietnamesephase), the actuating lever 6b preferably fixed by means of magnetic force steplessly.
  • the electromagnet 23 is arranged here only for reasons of representability above the rocker arm 6. To implement and realize a stepless adjustability of this is preferably the side of the rocker arm 6, that is, one has to imagine the concrete position of the electromagnet 23 so that this starting from the schematic diagram of the Fig. 1 ultimately rotated 90 degrees into or out of the image plane and is located there.
  • the solenoid 23 is preferably in a manner not shown via an electronic control (for example, a correspondingly modified engine control unit) so controlled that its fixing effect on the rocker arm 6 only when passing through the cam base circle of the cam 4 and only applies during engine braking operation, while he cam lift or is switched inactive in regular, fired engine operation.
  • an electronic control for example, a correspondingly modified engine control unit
  • a friction brake 24 may additionally or alternatively be used as a fixing device for fixing the rocker arm 6.
  • at least one non-rotatably mounted friction disc 25 can then be arranged around the rocker shaft 5, which starts at one of the end faces 6c of the actuating lever 6b of the rocker arm 6.
  • the operating lever 6b of the rocker arm 6 can be braked and fixed accordingly.
  • the friction brake 24 is hydraulically operable such that the friction and ultimately the locking action only occurs as the base circle of the cam 4 passes and during engine braking while it is inactive as it passes through the cam portion and in powered engine operation.
  • a one-piece rocker arm or rocker arm with or without roller contact to the cam 4 and with appropriate arrangement of the HVA element 11 in the power flow between the cam 4 and exhaust valve 2 may be provided.

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement (6), insbesondere eines Kipphebels als Betätigungselement, wobei im Kraftfluss zwischen einem Nocken (4) der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil (2) eine erste, vorzugsweise hydraulisch beaufschlagte, Kolben-Zylinder-Einheit (15) eingeschaltet ist, mittels der wenigstens ein Auslassventil (2) bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist und mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit (11), die als, vorzugsweise hydraulisches, Ventilspielausgleichselement (HVA) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken (4) und dem Auslassventil (2) wenigstens eine Fixiereinrichtung (23; 24) zur Fixierung des Betätigungselements (6) vorgesehen, wobei die Fixiereinrichtung (23; 24) so ausgebildet und/oder so ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises (4) aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement (6) lagefixiert ist und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockens (4) deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes (6) aufgehoben ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Es ist zum Beispiel durch die gattungsbildende US 2010/319657 A1 bekannt, die Bremswirkung einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb dadurch zu steigern, dass dem Abgasrückstau mittels einer Stauklappe im Abgastrakt eine Dekompressionswirkung (EVB bzw. Exhaust valve brake) überlagert wird, bei der zumindest ein Auslassventil pro Zylinder der Brennkraftmaschine im Bremsbetrieb in einer Zwischenstellung offengehalten wird. Dies erfolgt im Ventiltrieb der Brennkraftmaschine mittels einer hydraulisch beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit im Kraftfluss zwischen dem antreibenden Nocken der Nockenwelle und dem das Auslassventil beaufschlagenden Betätigungselement bzw. einem Kipphebel. Ferner ist in dem Betätigungselement eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet, die als an sich bekanntes, hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA) ausgelegt ist.
  • Problematisch kann bei solchen Vorrichtungen das HVA-Element im Motorbremsbetrieb sein, weil hier durch indifferente Bewegungsabläufe und durch auftretendes Ventilspringen, bedingt durch den Abgasrückstau, gegebenenfalls ein "Aufpumpen" des HVA-Elements eintreten kann, bei dem ein sicheres Schließen des Auslassventils im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine nicht sofort gewährleistet ist. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren mit baulich einfachen Mitteln derart weiterzubilden, dass sowohl im regulären Betrieb als auch im Motorbremsbetrieb bzw. EVB ein funktionssicherer und störungsfreier Ventiltrieb erzielbar ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement, das bevorzugt durch einen von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebel gebildet wird. Weiter ist in den Kraftfluss zwischen einem Nocken der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil eine erste Kolben-Zylinder-Einheit, vorzugsweise eine hydraulisch beaufschlagte Kolben-Zylinder-Einheit, eingeschaltet, mittels der wenigstens ein Auslassventil bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist. Zudem ist eine zweite Kolben-Zylindereinheit vorgesehen, die als Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA), vorzugsweise als hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA), ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken und dem Auslassventil wenigstens eine Fixiereinrichtung zur Fixierung, insbesondere zur stufenlosen Fixierung, des Betätigungselements vorgesehen, wobei die Fixiereinrichtung so ausgebildet und/oder zum Beispiel so mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement lagefixiert ist und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes aufgehoben ist.
  • Die Fixierung erfolgt somit erfindungsgemäß nur im Motorbremsbetrieb, während sich das Betätigungselement, zum Beispiel eine Kipphebelrolle eines Kipphebels als Betätigungselement, am Grundkreis des Nockens befindet. Diese Fixierung wird kurz vor dem Nockenhub aufgehoben und danach sofort wieder aktiviert. Mit der erfindungsgemäßen Lösung, das heißt einer zeitlich steuerbaren Fixierung des Betätigungselementes, insbesondere eines Kipphebels, gelingt es das unerwünschte Aufpumpen der Ausgleichselemente und somit das unerwünschte Offenhalten der Auslassventile zuverlässig zu verhindern. Insbesondere ist eine Auslegung der Fixiereinrichtung dergestalt, dass mittels dieser das zum Beispiel durch einen Kipphebel gebildete Betätigungselement "stufenlos" bzw. positionsunabhängig fixiert werden kann, von besonderem Vorteil, weil hier dann das Betätigungselement in jeder beliebigen Betätigungselement-Position sofort fixiert werden kann, ohne dass es zu Verzögerungen bei der Fixierung kommt, wie dies zum Beispiel bei formschlüssigen Einrastverbindungen der Fall sein kann. Damit ist dann vorteilhaft auch eine Anpassung der Fixierposition an veränderte Bedingungen innerhalb des Ventiltriebs auf einfache Weise möglich.
  • Es versteht sich, dass die Wirkung der wenigstens einen Fixiereinrichtung im vollständig aktivierten Zustand dann bevorzugt so ist, dass damit die Nachstellwirkung des HVA-Elements zumindest im Motorbremsbetrieb vollständig außer Kraft gesetzt ist, das heißt, das Betätigungselement in seiner Position starr bzw. "eingefroren" festgehalten ist und die wenigstens eine Fixiereinrichtung somit eine Haltekraft auf das Betätigungselement ausübt, die größer ist als die durch das HVA-Element wirkende Verstellkraft.
  • Während es bei einem Ventiltrieb mit zwei integrierten, hydraulisch wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten insbesondere im EVB- Betrieb durch Überlagerung von dynamischen Bewegungen zu komplexen und indifferenten Bewegungsabläufen kommen kann, die eine gewünschte Spielfreiheit im Ventiltrieb nicht sicherstellen und daraus resultierend die EVB-Funktion beeinträchtigen können, wird dieser Mangel durch die erfindungsgemäße Lösung abgestellt, ohne jedoch im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine die Funktion des HVA zu beeinträchtigen.
  • Besonders bevorzugt kann das Betätigungselement durch einen zweiteiligen Kipphebel mit einem nockenseitigen Nockenhebel und einem auslassventilseitigen Betätigungshebel gebildet sein, wobei die Fixiereinrichtung dann mit dem Betätigungshebel und/oder mit dem Nockenhebel zusammenwirken kann.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Fixiereinrichtung durch wenigstens einen Elektromagneten gebildet sein, der entsprechend angesteuert bei Motorbremsbetrieb und bei Durchlaufen des Nockengrundkreises des Betätigungselementes bzw. Kipphebels aktiviert ist. Eine derartige, insbesondere elektronische Steuerung (dies kann ein modifiziertes Motorsteuergerät sein) ist präzise auf Last- und Betriebszustände der Brennkraftmaschine einstellbar, zum Beispiel auf die Motordrehzahl, Betriebszyklen, etc.. Damit ist auch eine besonders vorteilhafte stufenlose Fixierung möglich. Das Betätigungselement kann insgesamt oder aber auch lediglich bereichsweise aus einem magnetisch anziehbaren Material hergestellt sein bzw. mit einem solchen beschichtet sein.
  • Dabei kann der Elektromagnet mit seiner Magnetkraft den Kipphebel gegen die Nachstellwirkung des HVA-Elements beaufschlagen bzw. bewegungsstabilisieren, um wirksam indifferenten Bewegungsabläufen entgegenzuwirken. Vorzugsweise ist dazu der Elektromagnet zum Beispiel gehäuseseitig der Brennkraftmaschine im Bewegungsbereich des als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes und außerhalb dessen Schwenkachse angeordnet. Auch eine ventiltriebseitige Anordnung ist möglich. Es versteht sich, dass die Anordnung für eine stufenlose bzw. positionsunabhängige Verstellbarkeit so zu erfolgen hat, dass dies gewährleistet ist, somit also zum Beispiel der Elektromagnet seitlich des Betätigungselementes bzw. Kipphebels angeordnet ist.
  • Die Begrifflichkeit Elektromagnet ist hier ausdrücklich in einem umfassenden Sinne zu verstehen und soll selbstverständlich alle zur Realisierung eines elektromagnetischen Wirkprinzipes erforderlichen Bauteile umfassen.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Fixiereinrichtung durch wenigstens eine Reibungsbremse gebildet sein, die mit dem Betätigungselement zusammenwirkt, insbesondere durch eine um eine Kipphebelachse eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes herum angeordnete Reibungsbremse gebildet sein. Damit wird eine mechanische Ausführungsvariante geschaffen, die das Betätigungselement bzw. den Kipphebel abbremsen und damit bewegungsstabilisieren kann.
  • Bevorzugt kann die als Reibungsbremse ausgebildete Fixiereinrichtung zumindest eine Reibscheibe aufweisen, die auf eine definierte Bremsfläche des Betätigungselementes, insbesondere auf eine als Bremsfläche ausgebildete Nabenstirnseite eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes wirkt.
  • Die Betätigung der Reibungsbremse kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weise erfolgen, wobei eine hydraulische Betätigung der Reibungsbremse bevorzugt ist. Zum Beispiel kann dazu ein hydraulisches Steuerventil verwendet sein, das zum Beispiel abhängig von der Nockenwellendrehung bei Motorbremsbetrieb eine auf die Reibscheibe wirkende Kolben-Zylinder-Einheit entsprechend beaufschlagt.
  • Bevorzugt sind im Ventiltrieb mehrere, zum Beispiel zwei, Auslassventile je Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen, die über eine Ventilbrücke gemeinsam von dem Betätigungselement betätigt sind, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit in der Ventilbrücke angeordnet ist und auf wenigstens einen Teil der Auslassventile, insbesondere nur auf eines der Auslassventile wirkt.
  • Schließlich können die erste Kolben-Zylinder-Einheit und das HVA bevorzugt gemeinsam von einem Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine mit Drucköl versorgt sein, wobei in der Zuführleitung zur ersten Kolben-Zylinder-Einheit ein Rückschlagventil angeordnet ist, wobei ferner der Druckraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit eine im geschlossenen Zustand des zumindest einen Auslassventils eine über einen ortsfesten Gegenhalter gesteuerte Ablassleitung aufweist und die Kolben-Zylinder-Einheit sowie die Ventilfeder des Auslassventils so abgestimmt sind, dass im Motorbremsbetrieb bei entsprechend geschlossener Abgasklappe im Abgassystem der Brennkraftmaschine das Auslassventil definiert geöffnet bleibt.
  • Die sich mit der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden Vorteile gelten analog für die erfindungsgemäße Verfahrensführung und das erfindungsgemäße Fahrzeug. Insofern wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
  • In der einzigen Figur (Fig. 1) ist nur soweit zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ein Zylinderkopf 1 einer ventilgesteuerten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine (Dieselmotor) dargestellt, in dem neben den nicht ersichtlichen Einlassventilen hier beispielhaft zwei Auslassventile 2, 3 (es sind nur die Ventilschäfte ersichtlich) verschiebbar geführt sind. Die die Ventile 2, 3 in bekannter Weise geschlossen haltenden Ventilfedern sind nicht eingezeichnet.
  • Der auf die Auslassventile 2, 3 wirkende Ventiltrieb setzt sich zusammen aus einem antreibenden Nocken 4 einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 1, einem auf einer festen Kipphebelachse 5 gelagerten Kipphebel 6 und einer Ventilbrücke 7, die die beiden Auslassventile 2, 3 bzw. deren Ventilschäfte überspannt.
  • Der funktionell zweiarmige Kipphebel 6 ist hier beispielhaft zweiteilig ausgeführt, mit einem Nockenhebel 6a und einem auf die Ventilbrücke 7 wirkenden Betätigungshebel 6b, die von der Lagerung auf der Kipphebelachse 5 nach beiden Seiten abragen.
  • Der Nockenhebel 6a ist mittels einer separaten Schwenkachse 8 an dem Betätigungshebel 6b gelagert und trägt eine auf einer Achse 9 drehbar gelagerte Rolle 10, die an der Nocke 4 zum Antrieb des Kipphebels 6 anläuft.
  • Zwischen dem Nockenhebel 6a und dem Betätigungshebel 6b ist außerhalb der Schwenkachse 8 liegend ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement bzw. HVA-Element 11 angeordnet, das bekannter Bauart sein kann und deshalb nicht weiter erläutert ist.
  • Der Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 beaufschlagt über eine Einstellschraube 12 (mit Kontermutter) und eine sphärisch daran gelagerte Verbindungstasse 13 die Ventilbrücke 7 an einer zwischen den beiden Auslassventilen 2, 3 positionierten Stelle.
  • Ferner ist oberhalb der Ventilbrücke 7 ein ortsfester Gegenhalter 14 vorgesehen, dessen Funktion noch erläutert wird.
  • Innerhalb der Ventilbrücke 7 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 15 angeordnet, mit einem begrenzt verschiebbar in einem Druckraum 16 geführten Kolben 17, der auf das eine Auslassventil 2 wirkt. Der Druckraum 16 ist über einen Zuführkanal 18 mit einem integrierten Kugel-Rückschlagventil 19 und über nicht weiter dargestellte, allgemein mit 20 bezeichnete Zuführkanäle in der Verbindungstasse 13, der Einstellschraube 12, im Kipphebel 6 und schließlich über die Kipphebelachse 5 an das Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen. Es versteht sich, dass im Kipphebel 6 auch weitere Kanäle 20 zur Schmierung der beweglichen Teile des Ventiltriebs vorgesehen sind.
  • In der Ventilbrücke 7 ist zudem ein Ablasskanal 21 definierten Querschnitts vorgesehen, der in den Druckraum 16 der Kolben-Zylinder-Einheit 15 mündet und der über den ortsfesten Gegenhalter 14 gesteuert ist.
  • Mittels des HVA 11 kann in bekannter Weise ein zum Beispiel durch Verschleiß auftretendes Ventilspiel in der Übertragungskette zwischen dem Nocken 4 und den Auslassventilen 2, 3 bzw. der Ventilbrücke 7 eliminiert werden, wobei der Stößel 22 des HVA Elements 11 entsprechend aus- oder einfährt und den Abstand s zwischen dem Nockenhebel 6a und dem Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 entsprechend verändert.
  • Im regulären Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Motorbremsung werden die beiden Auslassventile 2, 3 über den Kipphebel 6 und die Ventilbrücke 7 bei Nockendurchlauf geöffnet und bei Erreichen des Nockengrundkreises wieder geschlossen. Über die bei Nockendurchlauf freie Ablassöffnung 21 kann aus dem Druckraum 16 Öl entweichen, das jedoch sofort bei Grundkreisdurchlauf über die Zuführkanäle 20 und das Rückschlagventil 19 wieder ersetzt wird.
  • Dieses dynamische Gleichgewicht verändert sich im Falle einer Motorbremsung, bei der eine Abgasklappe im Abgastrakt der Brennkraftmaschine geschlossen wird und damit auf die vom Brennraum abgewandte Seite der Auslassventile ein beträchtlicher Abgasrückstau bzw. Abgasdruck wirkt, der bei entsprechender Abstimmung der Ventilfeder des Auslassventils 2 und der Auslegung der Kolben-Zylinder-Einheit 15 das Auslassventil 2 in einer Zwischenstellung geöffnet hält. Dabei ist zu gewährleisten, dass die Steuerwirkung zwischen der Ventilbrücke 7 (Ablasskanal 21) und dem Gegenhalter 14 nicht durch gegebenenfalls auftretendes, zu großes Ventilspiel gestört wird.
  • Deshalb ist im Kraftfluss zwischen dem Nocken 4 und den Auslassventilen 2, 3 eine Fixiereinrichtung 23 und/oder eine Fixiereinrichtung 24 vorgesehen, die im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens 4 aktiviert ist und dementsprechend den Kipphebel 6 lagefixiert, während sie (die Fixiereinrichtung) im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens 4 deaktiviert ist und dementsprechend die Lagefixierung des Kipphebels 6 aufgehoben ist, was nachfolgend noch beispielhaft näher erläutert wird:
  • Die Fixiereinrichtung 23 ist zum Beispiel ein ansteuerbarer, gehäusefester Elektromagnet 23 (nur schraffiert angedeutet), der im Bewegungsbereich des Betätigungshebels 6b derart angeordnet ist, dass er im aktivierten Zustand (während der Nockengrundkreisphase) den Betätigungshebel 6b mittels Magnetkraft bevorzugt stufenlos lagefixiert. Der Elektromagnet 23 ist hier lediglich aus Gründen der Darstellbarkeit oberhalb des Kipphebels 6 angeordnet. Zur Umsetzung und Realisierung einer stufenlosen Verstellbarkeit liegt dieser bevorzugt seitlich des Kipphebels 6, das heißt man hat sich die konkrete Lage des Elektromagneten 23 so vorzustellen, dass dieser ausgehend von der Prinzipskizze der Fig. 1 letztendlich um 90 Grad in die Bildebene hinein oder aus dieser heraus gedreht ist und dort angeordnet ist.
  • Dies hat zur Folge, dass ein gegebenenfalls auftretendes "Aufpumpen" des HVA-Elements 11 (Vergrößerung des Abstands s) vermieden ist und bei Beendung des Motorbremsbetriebs sofort wieder ein spielfreier Ventiltrieb mit zuverlässig schließenden Auslassventilen 2, 3 vorliegt.
  • Der Elektromagnet 23 wird dabei bevorzugt in nicht dargestellter Weise über eine elektronische Steuerung (zum Beispiel ein entsprechend modifiziertes Motorsteuergerät) so angesteuert, dass dessen Fixierwirkung auf den Kipphebel 6 nur bei Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens 4 und nur bei Motorbremsbetrieb anliegt, während er beim Nockenhub bzw. im regulären, befeuerten Motorbetrieb inaktiv geschaltet ist.
  • Anstelle des Elektromagneten 23 kann zusätzlich oder alternativ auch eine Reibungsbremse 24 als Fixiereinrichtung zum Fixieren des Kipphebels 6 eingesetzt werden. Hier kann dann um die Kipphebelachse 5 wenigstens eine unverdrehbar gelagerte Reibscheibe 25 angeordnet sein, die an einer der Stirnflächen 6c des Betätigungshebels 6b des Kipphebels 6 anläuft.
  • Über die Reibungsbremse 24 kann der Betätigungshebel 6b des Kipphebels 6 entsprechend abgebremst und fixiert werden.
  • Die Reibungsbremse 24 ist zum Beispiel hydraulisch derart betätigbar, dass die Reib- und damit letztendlich die Fixierwirkung nur bei Durchlaufen des Grundkreises des Nockens 4 und bei Motorbremsbetrieb auftritt, während diese bei Durchlaufen des Nockenbereichs und im befeuerten Motorbetrieb inaktiv ist.
  • Dazu kann auf die Reibscheibe 25 eine hier lediglich schematisch durch die Kraftpfeile 26 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit wirken, die hydraulisch über ein Steuerventil druckbeaufschlagt ist, wobei das Steuerventil die Kolben-Zylinder-Einheit nur wie vorstehend angeführt bei Durchlaufen des Nockengrundkreises und bei Motorbremsbetrieb mit einer Druckmittelquelle (zum Beispiel dem Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine) verbindet.
  • Gegebenenfalls kann anstelle des zweiteiligen Kipphebels 6 auch ein einteiliger Kipphebel oder Schwinghebel mit oder ohne Rollenkontakt zur Nocke 4 und mit entsprechender Anordnung des HVA-Elements 11 im Kraftfluss zwischen Nocke 4 und Auslassventil 2 vorgesehen sein.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1 Zylinderkopf
    • 2 Auslassventil
    • 3 Auslassventil
    • 4 Nocke
    • 5 Kipphebelachse
    • 6 Kipphebel
    • 6a Nockenhebel
    • 6b Betätigungshebel
    • 6c Nabenstirnfläche
    • 7 Ventilbrücke
    • 8 Schwenkachse
    • 9 Achse
    • 10 Rolle
    • 11 Hydraulisches Ventilspielausgleichselement (HVA-Element)
    • 12 Einstellschraube
    • 13 Verbindungstasse
    • 14 Gegenhalter
    • 15 Kolben-Zylinder-Einheit
    • 16 Druckraum
    • 17 Kolben
    • 18 Zuführkanal
    • 19 Kugel-Rückschlagventil
    • 20 Zuführkanäle
    • 21 Ablasskanal
    • 22 Stößel
    • 23 Elektromagnet
    • 24 Reibungsbremse
    • 25 Reibscheibe
    • 26 Druckbeaufschlagung

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement (6), insbesondere eines von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebels als Betätigungselement, wobei im Kraftfluss zwischen einem Nocken (4) der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil (2) eine erste, vorzugsweise hydraulisch beaufschlagte, Kolben-Zylinder-Einheit (15) eingeschaltet ist, mittels der wenigstens ein Auslassventil (2) bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist und mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit (11), die als, vorzugsweise hydraulisches, Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem Nocken (4) und dem Auslassventil (2) wenigstens eine Fixiereinrichtung (23; 24) zur Fixierung des Betätigungselements (6) vorgesehen ist, wobei die Fixiereinrichtung (23; 24) so ausgebildet und/oder so ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens (4) aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement (6) lagefixiert ist und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens (4) deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes (6) aufgehoben ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fixiereinrichtung dergestalt ausgebildet ist, dass mittels dieser das Betätigungselement stufenlos und/oder positionsunabhängig fixierbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Betätigungselement (6) durch einen zweiteiligen Kipphebel mit einem nockenseitigen Nockenhebel (6a) und einem auslassventilseitigen Betätigungshebel (6b) gebildet ist, wobei die Fixiereinrichtung (23; 24) dann mit dem Betätigungshebel (6b) und/oder dem Nockenhebel (6a) zusammenwirkt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (23) durch wenigstens einen Elektromagneten gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Elektromagneten gebildete Fixiereinrichtung (23), vorzugsweise gehäuseseitig am Zylinderkopf (1), im Bewegungsbereich des vorzugsweise als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes (6) und außerhalb dessen Schwenkachse (5) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung (24) durch wenigstens eine Reibungsbremse gebildet ist, insbesondere durch eine um eine Kipphebelachse (5) eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes (6) herum angeordnete Reibungsbremse gebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Reibungsbremse ausgebildete Fixiereinrichtung (24) zumindest eine Reibscheibe (25) aufweist, die auf eine definierte Bremsfläche des Betätigungselementes (6), insbesondere auf eine als Bremsfläche ausgebildete Nabenstirnseite (6c) eines als Kipphebel ausgebildeten Betätigungselementes (6) wirkt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungsbremse (24) hydraulisch betätigt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorgehgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventiltrieb mehrere, insbesondere zwei, Auslassventile (2, 3) je Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, die über eine Ventilbrücke (7) gemeinsam von dem Betätigungselement (6) betätigt sind, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit (15) in der Ventilbrücke (7) angeordnet ist und auf wenigstens einen Teil der Auslassventile (2), insbesondere nur auf ein Auslassventil (2) wirkt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Kolben-Zylinder-Einheit (15) und das HVA (11) gemeinsam von einem Druckumlauf-Schmierölsystem der Brennkraftmaschine mit Drucköl versorgt sind, wobei in der Zuführleitung (18) zur ersten Kolben-Zylinder-Einheit (15) ein Rückschlagventil (19) angeordnet ist,
    dass der Druckraum (16) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (15) ferner eine, im geschlossenen Zustand des zumindest einen Auslassventils (2, 3), über einen ortsfesten Gegenhalter (14) gesteuerte Ablassleitung (21) aufweist, und
    dass die Kolben-Zylinder-Einheit (15) und die Ventilfeder des Auslassventils (2) so abgestimmt sind, dass im Motorbremsbetrieb bei entsprechend geschlossener Abgasklappe im Abgassystem der Brennkraftmaschine das Auslassventil (2) definiert geöffnet bleibt.
  11. Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils (2) einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine, insbesondere mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem von einer Nockenwelle angetriebenen Betätigungselement (6), insbesondere eines von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebels als Betätigungselement, wobei im Kraftfluss zwischen einem Nocken (4) der Nockenwelle und wenigstens einem Auslassventil (2) eine erste, vorzugsweise hydraulisch beaufschlagte, Kolben-Zylinder-Einheit (15) eingeschaltet ist, mittels der wenigstens ein Auslassventil (2) bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung gehalten wird und mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit (11), die als, vorzugsweise hydraulisches, Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem Nocken (4) und dem Auslassventil (2) wenigstens eine Fixiereinrichtung (23; 24) zur Fixierung des Betätigungselements (6) vorgesehen ist, wobei die Fixiereinrichtung (23; 24) so ausgebildet und/oder so ansteuerbar ist, dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockengrundkreises des Nockens (4) aktiviert und dementsprechend das Betätigungselement (6) lagefixiert wird und dass diese im Motorbremsbetrieb beim Durchlaufen des Nockenbereichs des Nockens (4) deaktiviert und dementsprechend die Lagefixierung des Betätigungselementes (6) aufgehoben wird.
  12. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Vorrichtung nach einem der Vorrichtungsansprüche 1 bis 10 und/oder zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 11.
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