EP3440323A1 - Ventiltrieb zur variablen ansteuerung eines einlassventils und eines auslassventils und brennkraftmaschine mit einem solchen ventiltrieb - Google Patents

Ventiltrieb zur variablen ansteuerung eines einlassventils und eines auslassventils und brennkraftmaschine mit einem solchen ventiltrieb

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EP3440323A1
EP3440323A1 EP17713160.4A EP17713160A EP3440323A1 EP 3440323 A1 EP3440323 A1 EP 3440323A1 EP 17713160 A EP17713160 A EP 17713160A EP 3440323 A1 EP3440323 A1 EP 3440323A1
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EP
European Patent Office
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valve
hydraulic
operative connection
interruption
interruption element
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EP17713160.4A
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French (fr)
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EP3440323B1 (de
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Wolfgang Fimml
Jonathan Lipp
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MTU Friedrichshafen GmbH
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Publication date
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    • F01L1/3442—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 changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit

Definitions

  • the invention relates to a valve drive for the variable control of an intake valve and an exhaust valve of a combustion chamber of an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a valve train.
  • valvetrain In such a valvetrain is a first operative connection between a
  • Actual connection between the valve actuator and the outlet valve is set up.
  • At least the first operative connection is associated with an interruption element which is set up for the temporary interruption of the first operative connection.
  • the second active connection may be associated with a break element, the temporary
  • valve drives which are realized by intermittent active connection interruptions, are known under the keyword "lost-motion."
  • a lost-motion valve drive can be represented on the inlet side or on the inlet and outlet sides
  • each of the active connections is assigned a respective interruption element, thus the first operative connection a first interruption element, and the second operative connection a second interruption element different from the first interruption element
  • the space requirement due to the two separate interruption elements is very great.
  • the invention is based on the object of providing a valve drive and an internal combustion engine with such a drive To provide valve train, the disadvantages mentioned do not occur.
  • the object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the object is achieved in particular by providing a valve drive for the variable actuation of an intake valve and an exhaust valve of a combustion chamber of an internal combustion engine, which has a first operative connection between a valve actuation device and the intake valve, wherein it also has a second operative connection between the
  • Valve actuator and the exhaust valve has.
  • the first and the second operative connection is associated with an interruption element which is set up for temporarily interrupting the active connections, wherein the first operative connection and the second
  • Active connection are connected to the same interruption element such that the first and the second operative connection by the same interruption element temporarily - in particular alternately - can be interrupted. Due to the fact that the opening flanks for the
  • the actuation cycles for the intake valve on the one hand and the exhaust valve on the other hand are out of phase with each other, it is possible for both the intake valve and the exhaust valve, a variable control with only one and in particular exactly one
  • the first operative connection can interrupt temporarily, wherein it can temporarily interrupt the second active connection at a second time within the work cycle, which is different from the first time.
  • a valve drive is understood here to mean, in particular, a mechanism or a facial expression that is / are set up to actuate charge exchange valves associated with a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular an intake valve and an exhaust valve.
  • the valvetrain may include mechanical, hydraulic, electrical, electronic and / or other types of elements that serve to actuate the charge exchange valves.
  • the active compound can basically be mechanical, hydraulic, pneumatic, electrical, electronic or other nature.
  • a valve actuating device is understood in particular to mean a device which is set up to effect actuation of a valve, in particular its opening or closing, in particular by timing for an opening time, for a valve
  • valve actuating device may comprise at least one camshaft having at least one cam, a plurality of camshafts and / or a plurality of cams, or other means for valve actuation.
  • the valve actuating device acts in particular on a first action end of an operative connection, which with a second
  • Acting on the valve here on the intake valve or the exhaust valve, acts. It is possible that the first active compound and the second active compound a same
  • Valve operating device is assigned.
  • first operative connection is assigned a first valve actuating device, wherein the second operative connection is a second, different from the first valve actuating device
  • Valve actuator is assigned.
  • Actuator and the outlet valve consists.
  • Actuator is assigned, it may be at the actuators in particular to first and second cams of a same camshaft or different camshafts, but also to first and second surveys on a same cam of a camshaft.
  • Under an interruption element is in particular an element understood, which is adapted to temporarily interrupt an operative connection between a valve actuator and a valve, in particular in which the operative connection is canceled, for example by mechanical separation, Ab juryn hydraulic or
  • a single interruption element is sufficient to alternately interrupt the two operative connections at different times.
  • first operative connection and the second operative connection are formed as hydraulic active compounds, wherein the
  • Interrupting element is designed as a switching valve. This represents a simple as well as safe embodiment of the valve train, wherein the trained as a switching valve
  • the interruption element is designed as a 2/2 way valve. This represents a simple as well as inexpensive and functionally reliable execution of the interruption element. It is possible that the switching valve has exactly two discrete switching states. But it is also possible that the switching valve between two extreme switching positions in a number of discrete intermediate stages or in a plurality of continuous intermediate stages is switchable. According to one embodiment of the invention, it is provided that the first operative connection has a first hydraulic path to a first slave cylinder, wherein the second
  • An operative connection comprises a second hydraulic path to a second slave cylinder, wherein the interruption element with the first hydraulic path and with the second
  • Hydraulic path is connected. This means, in particular, that hydraulic fluid can be diverted via the interruption element both from the first hydraulic path and from the second hydraulic path-at different times.
  • the interruption element in particular with the first hydraulic path and also with the second hydraulic path - at different times - be brought into fluid communication, in particular via interrupt check valves, which are adapted to release the fluid connections in a secondary way and to lock it up.
  • Under a slave cylinder is understood in particular a hydraulic cylinder which is adapted to receive hydraulic fluid from a master cylinder, wherein the
  • Slave cylinder is connected to a valve, here with the inlet valve or the exhaust valve, such that the valve is actuated, in particular, is opened when the slave cylinder receives hydraulic fluid from the master cylinder.
  • the first hydraulic path between a first master cylinder and the first slave cylinder is formed.
  • the second hydraulic path between a second master cylinder and the second slave cylinder is formed.
  • the intake valve and the exhaust valve are assigned to different master cylinder.
  • the interruption element is connected via a same fluid connection both with the first hydraulic path and with the second hydraulic path.
  • a 2/2-way valve has two fluid ports as an interrupting element, preferably being connected to the first hydraulic path and the second hydraulic path with a first fluid port, and may be in fluid communication with the second fluid port with a hydraulic fluid reservoir in which Hydraulic paths discontrolled hydraulic fluid
  • the interruption means preferably has only one fluid connection for both hydraulic paths, and not for each hydraulic path a separate fluid connection, which is also conceivable in principle.
  • the interruption element is connected to the first hydraulic path via a first interrupt check valve, wherein the interruption element with the second hydraulic path via a second
  • Interrupt check valve is connected.
  • the interruption check valves are preferably arranged fluidically parallel to each other. It arises in particular
  • the break check valves are preferably in the direction away from the interruption element Direction biased in a closed position.
  • Interrupt check valve can flow to the interruption element, but the other interrupt check valve remains locked to the other hydraulic path, so that there is no crosstalk between the hydraulic paths.
  • the interrupt check valves are thus provided in particular to separate the hydraulic paths from each other, so that despite the common interruption element a unique
  • the interruption element is in fluid communication with a hydraulic fluid reservoir.
  • Hydraulic paths connected fluid port is different, with the hydraulic fluid reservoir in fluid communication.
  • the interruption element is in particular designed to alternately the first hydraulic path and the second hydraulic path and temporarily none of
  • the interruption element is in particular configured to fluidly connect its first fluid port to its second fluid port in a first switching position, and to block the fluid connection between its first fluid port and its second fluid port in a second switching position. Whether the first hydraulic path or the second hydraulic path is then connected to the hydraulic fluid reservoir in the first shift position preferably does not decide the switching position of the interruption element, but rather depends on momentary pressure conditions in the hydraulic paths. Will during a first
  • the interruption element can be moved to its first switching position to control hydraulic fluid from the first hydraulic path, thus causing a variable actuation of the intake valve.
  • the second interrupt check valve prevents hydraulic fluid from flowing into the second hydraulic path where it may undesirably cause actuation of the exhaust valve.
  • hydraulic pressure is built up in the second hydraulic path to operate the exhaust valve.
  • the interruption element can be switched to its first switching position to hydraulic fluid from the second hydraulic path to control and thus cause a variable actuation of the exhaust valve.
  • the first interrupt check valve in this case prevents hydraulic fluid from flowing into the first hydraulic path and causing undesirable operation of the intake valve there.
  • the interruption element is preferably arranged in its second switching position.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine which has a valve drive according to one of the previously described embodiments.
  • the internal combustion engine preferably has a plurality of combustion chambers, wherein each combustion chamber is assigned in each case at least one inlet valve and at least one outlet valve. It is possible that more than one inlet valve and / or more than one exhaust valve are associated with each combustion chamber, in particular two intake valves and two exhaust valves may be provided per combustion chamber.
  • the intake valves and the exhaust valves each
  • Combustion chamber are associated with each other in pairs, with each valve pair of a
  • Inlet valve and an outlet valve of the same combustion chamber is associated with an interruption element.
  • each valve pair is associated with exactly one and only one interruption element.
  • a combustion chamber has more than one inlet valve and / or more than one outlet valve, a plurality of inlet and / or outlet valves of the same combustion chamber can also be assigned to one another and be operatively connected to exactly one and only one interruption element.
  • one combustion chamber it is possible for one combustion chamber to have exactly two intake valves and exactly two
  • the internal combustion engine has a control unit, wherein the control unit for each one
  • Valve pair associated interruption element has a drive means.
  • the control unit for each interruption element exactly one drive means.
  • Drive means is preferably designed in particular as an electronic amplifying means, in particular as an output stage. It can be seen that advantageously in the case of the valve drive proposed here, in particular half of the activation means otherwise provided for a fully variable actuation of both the inlet valves and the outlet valves, in particular output stages, can be saved because the pairs of valves from intake and exhaust valves are each actuated variably by only one interruption element, so that in each case only one drive means, and therefore only one output stage must be provided per valve pair.
  • the thus achievable saving, in particular halving of driving means, in particular output stages means a reduction of costs and energy savings during operation.
  • the internal combustion engine has a control unit - in particular the previously described control unit which is set up to control the at least one interruption element at least twice per operating cycle of the combustion chamber associated with the interruption element.
  • the control device is preferably set up in order to control each interruption element assigned to a combustion chamber at least twice per operating cycle of the respective combustion chamber.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation,
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • auxiliary equipment such as fire pumps on oil rigs
  • an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas.
  • the internal combustion engine as Gas engine is designed, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • Figure 1 is a schematic representation of an example of a variable valve train for a
  • Figure 2 is a schematic representation of an example of a valve train for variable
  • Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an example of a valve train 1 for the variable control of an intake valve 3.
  • the intake valve 3 is assigned to a combustion chamber 7, which is only schematically indicated here, of an internal combustion engine 9, which is also indicated only schematically.
  • the valve drive 1 has a first operative connection 11 between a
  • Valve operating device 13 in this case specifically between a first actuating element 15, which is designed as a cam of a camshaft, and the inlet valve 3. This first
  • the active connection 11 is designed as a hydraulic operative connection and thus comprises a first hydraulic path 17.
  • the first hydraulic path 17 has a first master cylinder 19, which cooperates with the first actuating element 15, and a first slave cylinder 21, wherein the first master cylinder 19 during a rotational movement of the first Actuator 15 is caused to a lifting movement, by which hydraulic means from the first
  • Master cylinder 19 is urged over the first hydraulic path 17 into the first slave cylinder 21, wherein the first slave cylinder 21 is operatively connected to the intake valve 3, that of the first slave cylinder 21 against the biasing force of a biasing member 23, in particular a spring, in an open position is urged.
  • a first check valve 25 and a first check valve 25 bypassing the first bypass 27, in which a first throttle element 29 is arranged. If hydraulic fluid displaced from the first master cylinder 19, the first
  • the closing behavior of the inlet valve 3 is in particular determined by the first biasing element 23 on the one hand and the first throttle element 29 on the other hand, in particular by their vote successive.
  • the valve drive 1 has a first interruption element 31 assigned to the first operative connection 11, which is arranged to interrupt the first operative connection 11 in a second manner.
  • Interrupting element 31 is preferably designed as a switching valve, here in particular as a 2/2 way valve.
  • the first interruption element 31 is connected to the first hydraulic path 17 with a first fluid connection 33 on the side of the first master cylinder 19. With a second fluid connection 35, the first interruption element 31 is in fluid communication with a hydraulic fluid reservoir 37.
  • the first interruption element 31 is set up in a first switching state, a fluid connection between the first fluid port 33 and the second fluid port 35 and thus at the same time between the first hydraulic path 17 and
  • Hydraulic fluid reservoir 37 produce, and in a second, shown here
  • a variable control of the intake valve 3 is now effected by the first interruption element 31 according to the lost-motion principle, for example by this at a predetermined time during a lifting movement of the first valve 3 is shifted to its first switching state, whereby the fluid connection between the first hydraulic path 17 and the hydraulic fluid reservoir 37 is released.
  • Biasing element 23 via the first bypass 27 and the first throttle element 29 and further via the first interruption element 31 is also displaced into the hydraulic fluid reservoir 37.
  • a delayed valve lift of the intake valve 3 can be effected by the first at the beginning of the stroke movement of the first master cylinder 19
  • Interrupt element 31 represent. If, on the other hand, the first interruption element 31 remains in its second switching state during a working cycle of the internal combustion engine 9, a normal valve lift of the inlet valve 3 is effected whose lift curve is essentially determined by the configuration, in particular shape, of the first actuation element 15.
  • the first interruption element 31 is designed as a continuous switching valve, which has a plurality of intermediate positions between the first
  • Switching state and the second switching state can assume a very arbitrary Ventilhubkurve under the determined by the first actuator 15, normal valve lift curve, can be very flexible.
  • hydraulic fluid is supplied from the hydraulic fluid reservoir 37 via a bypass path 39 and a first bypass check valve 41 back into the first master cylinder 19.
  • bypass path 39 with a
  • Hydraulic fluid source 43 connected via a source check valve 45. It is possible that in this connection, in particular upstream of the source check valve 45, a filter 47 is provided.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second example of a valve drive 1 for the variable control of an inlet valve 3 and of an outlet valve 5.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the intake valve 3 and the exhaust valve 5 are particularly preferably associated with the same combustion chamber 7 of the internal combustion engine 9.
  • the outlet valve 5 is here a second operative connection 11 'between the
  • Valve actuating device 13 here specifically a second actuating element 15 ', which is also designed as a cam, assigned, wherein the second operative connection 1 ⁇ is designed as a hydraulic operative connection and a second hydraulic path 17' has.
  • This connects a second master cylinder 19 'with a second slave cylinder 21', wherein the second actuator 15 'acts on the second master cylinder 19'.
  • the outlet valve 5 has a second biasing element 23 '.
  • a second check valve 25' is arranged, which is bypassed by a second bypass 27 'by a second throttle element 29' is arranged.
  • the second hydraulic path 17 ' is - on the side of the second master cylinder 19' - fluidly connected to a second first inlet 33 'of a second interrupting element 31', wherein the second interrupting element 3 has a second second fluid port 35 '.
  • the first interruption element 31 and the second interruption element 31 ' are fluidly connected via their second fluid connections 35, 35' to the same hydraulic fluid reservoir 37.
  • the second interrupting element 31 ' is designed here as a switching valve, in particular as a 2/2-way valve.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of the valve drive 1.
  • Embodiment only one interruption element 31 is provided which is associated with both the first operative connection 11 and the second operative connection 11 '. This is set up for the temporary interruption of both the first operative connection 11 and the second active connection 11 '. This is possible because the actuation times of the intake valve 3 on the one hand and the exhaust valve 5 on the other hand fall apart in time, so that exactly one interruption element 31 can be actuated at a first time for the variable actuation of the intake valve 3, wherein it is different from the first time Time for the variable control of the exhaust valve 5 can be controlled. The first time and the second time typically do not overlap in the operation of the internal combustion engine 9, so that with the one interruption element 31 the full variability for both valves can be ensured. In this case, the one interruption element 31 is connected via its first fluid connection 33 both to the first hydraulic path 17 and to the second hydraulic path 17 '.
  • the first fluid port 33 is connected to the first hydraulic path 17 via a first interrupt check valve 49
  • the first fluid port 33 is connected to the second hydraulic path 17 'via a second interrupt check valve 49'.
  • the interruption check valves 49, 49 ' are arranged fluidically parallel to one another, in particular results in a branch from the first fluid port 33 to the first and second interrupt check valves 49, 49'.
  • the interruption check valves 49, 49 ' are each biased in a closed position away from the first fluid port 33 and toward the hydraulic paths 17, 17'.
  • the mode of operation results, for example, when the pressure builds up in the first hydraulic fluid path 17 by the first master cylinder 19 and - simultaneously opening the first interruption element 31, ie its switching to the first Switching state, the first interruption check valve 49 can open, so
  • Hydraulic fluid from the first hydraulic path 17 via the first interrupt check valve 49 and the interruption element 31 can be controlled in the hydraulic fluid reservoir 37.
  • the second interrupt check valve 49 ' is closed, so that there is no crosstalk between the hydraulic paths 17, 17'.
  • the interruption element 31 is set up in total to selectively, namely in particular depending on its switching position on the one hand and the pressure levels in the
  • Hydraulic path 17 ' or - in its second switching state - to bring any of the hydraulic paths 17, 17' with the hydraulic fluid reservoir 37 in fluid communication.
  • the internal combustion engine 9 preferably has a plurality of combustion chambers 7, wherein in particular each of the combustion chambers 7 is assigned in each case an inlet valve 3 and an outlet valve 5. In this case, in particular also each of the combustion chambers 7 two intake valves 3 and two exhaust valves 5 may be assigned.
  • the intake valves 3 and the exhaust valves 5 of the individual combustion chambers 7 are associated with each other in pairs, wherein each valve pair - as shown in Figure 3 - exactly one interruption element 31 is associated.
  • Internal combustion engine 9 also has a control unit 51 that for each a pair of valves associated interruption element 31 has a drive means 53, in particular an output stage. It requires in the embodiment of Figure 3 - in particular in
  • the control unit 51 is in particular designed to be assigned to it
  • Disruption elements 31 at least twice per duty cycle of the respective interruption element 31 associated combustion chamber 7 to control, namely once for the variable control of the intake valve 3, and a second time for the variable control of the exhaust valve. 5
  • control unit 51 is set up for this purpose does not exclude that at least one of the valves 3, 5 is not actuated variably during a work cycle, in which case also the interruption element 31 is not activated. It is also possible that in a work cycle, the interruption element 31 is not driven, because none of the valves 3, 5 is driven variable.
  • valve drive 1 which is fully variable in terms of intake and exhaust can be implemented, in particular by eliminating a second interruption element 31 'per valve pair. This also results in a cost reduction due to a smaller number of components. Furthermore, the required output stages are reduced in the control unit 51, so that costs and energy expenditure are also eliminated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventiltrieb (1) zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils (3) und eines Auslassventils (5) eines Brennraums (7) einer Brennkraftmaschine (9), mit einer ersten Wirkverbindung (11) zwischen einer Ventilbetätigungseinrichtung (13) und dem Einlassventil (3); einer zweiten Wirkverbindung (11') zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung (13) und dem Auslassventil (5), wobei der ersten Wirkverbindung (11) und der zweiten Wirkverbindung (11') ein Unterbrechungselement (31) zugeordnet ist, das eingerichtet ist zur zeitweisen Unterbrechung der Wirkverbindungen (11,11'), wobei die erste Wirkverbindung (11) und die zweite Wirkverbindung (11') derart mit demselben Unterbrechungselement (31) verbunden sind, dass die erste Wirkverbindung (11) und die zweite Wirkverbindung (11') durch das Unterbrechungselement (31) zeitweise unterbrochen werden können.

Description

BESCHREIBUNG Ventiltrieb zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils und Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils eines Brennraums einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb.
Bei einem solchen Ventiltrieb ist eine erste Wirkverbindung zwischen einer
Ventilbetätigungseinrichtung und dem Einlassventil eingerichtet, wobei eine zweite
Wirkverbindung zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung und dem Auslassventil eingerichtet ist. Zumindest der ersten Wirkverbindung ist ein Unterbrechungselement zugeordnet, das eingerichtet ist zur zeitweisen Unterbrechung der ersten Wirkverbindung. Auch der zweiten Wirkverbindung kann ein Unterbrechungselement zugeordnet sein, das zur zeitweisen
Unterbrechung der zweiten Wirkverbindung eingerichtet ist. Solche Ventiltriebe, die durch zeitweise Wirkverbindungsunterbrechungen verwirklicht werden, sind unter dem Stichwort „lost-motion" bekannt. Ein lost-motion-Ventiltrieb kann einlassseitig, oder aber einlass- und auslassseitig dargestellt werden. Bei bekannten Ausgestaltungen, bei denen sowohl die erste Wirkverbindung als auch die zweite Wirkverbindung zeitweise unterbrochen werden können, ist jeder der Wirkverbindungen jeweils ein Unterbrechungselement zugeordnet, mithin der ersten Wirkverbindung ein erstes Unterbrechungselement, und der zweiten Wirkverbindung ein zweites, von dem ersten Unterbrechungselement verschiedenes Unterbrechungselement. Diese Ausgestaltung ist allerdings teuer und vor allem aus Bauraumgründen schwer in eine bestehende Brennkraftmaschine integrierbar. Dabei ist insbesondere der Platzbedarf aufgrund der zwei separaten Unterbrechungselemente sehr groß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Ventiltrieb zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils eines Brennraums einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, der eine erste Wirkverbindung zwischen einer Ventilbetätigungseinrichtung und dem Einlassventil aufweist, wobei er weiterhin eine zweite Wirkverbindung zwischen der
Ventilbetätigungseinrichtung und dem Auslassventil aufweist. Der ersten und der zweiten Wirkverbindung ist ein Unterbrechungselement zugeordnet, das eingerichtet ist zur zeitweisen Unterbrechung der Wirkverbindungen, wobei die erste Wirkverbindung und die zweite
Wirkverbindung derart mit demselben Unterbrechungselement verbunden sind, dass die erste und die zweite Wirkverbindung durch dasselbe Unterbrechungselement zeitweise - insbesondere abwechselnd - unterbrochen werden können. Dadurch, dass die Öffnungsflanken für das
Einlassventil einerseits und das Auslassventil andererseits zueinander zeitlich versetzt sind, wobei insbesondere die Betätigungszyklen für das Einlassventil einerseits und das Auslassventil andererseits zueinander phasenverschoben sind, ist es möglich, sowohl für das Einlassventil als auch für das Auslassventil eine variable Ansteuerung mit nur einem und insbesondere genau einem Unterbrechungselement zu bewirken, welches insbesondere zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb eines Arbeitszyklus des Brennraums die erste Wirkverbindung zeitweise unterbrechen kann, wobei es zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb des Arbeitszyklus, der von dem ersten Zeitpunkt verschieden ist, die zweite Wirkverbindung zeitweise unterbrechen kann.
Es lässt sich auf diese Weise eine vollvariable Ansteuerung sowohl des Einlassventils als auch des Auslassventils mit nur einem Unterbrechungselement darstellen, sodass der Bauraum des Ventiltriebs trotz voller Variabilität - sowohl einlassseitig als auch auslassseitig - beschränkt ist auf den Bauraum, den beispielsweise ein nur einlassseitig variabler Ventiltrieb einnehmen würde.
Unter einem Ventiltrieb wird hier insbesondere ein Mechanismus oder eine Mimik verstanden, der/die eingerichtet ist zur Betätigung von Ladungswechselventilen, die einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind, insbesondere einem Einlassventil und einem Auslassventil. Der Ventiltrieb kann mechanische, hydraulische, elektrische, elektronische und/oder andersartige Elemente aufweisen, die dazu dienen, die Ladungswechselventile zu betätigen.
Unter einer Wirkverbindung zwischen einer Ventilbetätigungseinrichtung und einem Ventil, hier insbesondere dem Einlassventil und dem Auslassventil, wird insbesondere eine Verbindung oder Kopplung zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung und dem entsprechenden Ventil verstanden, die es ermöglicht, dass das Ventil durch die Ventilbetätigungseinrichtung betätigt, mithin insbesondere geöffnet und/oder geschlossen wird. Die Wirkverbindung kann dabei grundsätzlich mechanischer, hydraulischer, pneumatischer, elektrischer, elektronischer oder anders gearteter Natur sein.
Unter einer Ventilbetätigungseinrichtung wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die eingerichtet ist, um eine Betätigung eines Ventils, insbesondere dessen Öffnen oder Schließen, zu bewirken, insbesondere um Steuerzeiten für einen Öffnungszeitpunkt, für einen
Schließzeitpunkt und vorzugsweise auch einen Ventilhub für das Ventil vorzugeben. Die
Ventilbetätigungseinrichtung kann insbesondere wenigstens eine Nockenwelle mit wenigstens einem Nocken, eine Mehrzahl von Nockenwellen und/oder eine Mehrzahl von Nocken, oder anders geartete Mittel zur Ventilbetätigung aufweisen. Die Ventilbetätigungseinrichtung wirkt insbesondere auf eine erstes Wirkende einer Wirkverbindung, welche mit einem zweiten
Wirkende auf das Ventil, hier auf das Einlassventil oder das Auslassventil, wirkt. Es ist möglich, dass der ersten Wirkverbindung und der zweiten Wirkverbindung eine selbe
Ventilbetätigungseinrichtung zugeordnet ist. Es ist allerdings auch möglich, dass der ersten Wirkverbindung eine erste Ventilbetätigungseinrichtung zugeordnet ist, wobei der zweiten Wirkverbindung eine zweite, von der ersten Ventilbetätigungseinrichtung verschiedene
Ventilbetätigungseinrichtung zugeordnete ist.
Es ist insbesondere möglich, dass die erste Wirkverbindung zwischen einem ersten
Betätigungselement und dem Einlassventil besteht, wobei die zweite Wirkverbindung zwischen einem zweiten Betätigungselement und dem Auslassventil besteht. Allerdings ist es auch möglich, dass die erste Wirkverbindung zwischen einem Betätigungselement und dem
Einlassventil besteht, wobei die zweite Wirkverbindung zwischen demselben
Betätigungselement und dem Auslassventil besteht.
Ist der ersten Wirkverbindung ein erstes Betätigungselement zugeordnet, wobei der zweiten Wirkverbindung ein zweites, von dem ersten Betätigungselement verschiedenes
Betätigungselement zugeordnet ist, kann es sich bei den Betätigungselementen insbesondere um erste und zweite Nocken einer selben Nockenwelle oder verschiedener Nockenwellen, aber auch um erste und zweite Erhebungen auf einem selben Nocken einer Nockenwelle handeln. Unter einem Unterbrechungselement wird insbesondere ein Element verstanden, welches eingerichtet ist, um eine Wirkverbindung zwischen einer Ventilbetätigungseinrichtung und einem Ventil zeitweise zu unterbrechen, insbesondere in dem die Wirkverbindung aufgehoben wird, beispielsweise durch mechanisches Trennen, Absteuern von Hydraulik- oder
Pneumatikdruck, trennen einer elektrischen Verbindung, elektronisches Inaktivieren der
Wirkverbindung, oder dergleichen.
Wichtig ist, dass aufgrund der Tatsache, dass die Betätigung des Einlassventils des Brennraums zeitlich von der Betätigung des Auslassventils desselben Brennraums getrennt ist, ein einziges Unterbrechungselement genügt, um die beiden Wirkverbindungen zu verschiedenen Zeiten wechselweise zu unterbrechen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Wirkverbindung und die zweite Wirkverbindung als hydraulische Wirkverbindungen ausgebildet sind, wobei das
Unterbrechungselement als Schaltventil ausgebildet ist. Dies stellt eine ebenso einfache wie sichere Ausgestaltung des Ventiltriebs dar, wobei über das als Schaltventil ausgebildete
Unterbrechungselement in einfacher Weise Hydraulikmittel zur Unterbrechung der
Wirkverbindungen abgesteuert werden kann. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Unterbrechungselement als 2/2 -Wegeventil ausgebildet. Dies stellt eine ebenso einfache wie kostengünstige und funktionssichere Ausführung des Unterbrechungselements dar. Es ist möglich, dass das Schaltventil genau zwei diskrete Schaltzustände aufweist. Es ist aber auch möglich, dass das Schaltventil zwischen zwei Extremalschaltpositionen in eine Anzahl diskreter Zwischenstufen oder in eine Vielzahl kontinuierlicher Zwischenstufen schaltbar ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Wirkverbindung einen ersten Hydraulikpfad zu einem ersten Nehmerzylinder aufweist, wobei die zweite
Wirkverbindung einen zweiten Hydraulikpfad zu einem zweiten Nehmerzylinder aufweist, wobei das Unterbrechungselement mit dem ersten Hydraulikpfad und mit dem zweiten
Hydraulikpfad verbunden ist. Dies bedeutet insbesondere, dass über das Unterbrechungselement Hydraulikmittel sowohl aus dem ersten Hydraulikpfad als auch aus dem zweiten Hydraulikpfad - zu verschiedenen Zeiten - absteuerbar ist. Hierzu ist das Unterbrechungselement insbesondere mit dem ersten Hydraulikpfad und auch mit dem zweiten Hydraulikpfad - zu verschiedenen Zeiten - in Fluidverbindung bringbar, insbesondere über Unterbrechungs-Rückschlagventile, die eingerichtet sind, um die Fluidverbindungen zweitweise freizugeben und zweitweise zu sperren. Unter einem Nehmerzylinder wird insbesondere ein Hydraulikzylinder verstanden, der eingerichtet ist, um Hydraulikmittel von einem Geberzylinder zu empfangen, wobei der
Nehmerzylinder mit einem Ventil, hier mit dem Einlassventil oder dem Auslassventil, derart verbunden ist, dass das Ventil betätigt, insbesondere geöffnet wird, wenn der Nehmerzylinder Hydraulikmittel von dem Geberzylinder empfängt.
Bevorzugt ist der erste Hydraulikpfad zwischen einem ersten Geberzylinder und dem ersten Nehmerzylinder ausgebildet. Vorzugsweise ist der zweite Hydraulikpfad zwischen einem zweiten Geberzylinder und dem zweiten Nehmerzylinder ausgebildet. In diesem Fall sind dem Einlassventil und dem Auslassventil verschiedene Geberzylinder zugeordnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Unterbrechungselement über einen selben Fluidanschluss sowohl mit dem ersten Hydraulikpfad als auch mit dem zweiten Hydraulikpfad verbunden ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es über denselben Fluidanschluss zeitweise mit dem ersten Hydraulikpfad und zeitweise - zu anderen Zeiten - mit dem zweiten Hydraulikpfad in Fluidverbindung bringbar ist. Beispielsweise weist ein 2/2 -Wegeventil als Unterbrechungselement zwei Fluidanschlüsse auf, wobei es vorzugsweise mit einem ersten Fluidanschluss mit dem ersten Hydraulikpfad und dem zweiten Hydraulikpfad verbunden ist, wobei es mit dem zweiten Fluidanschluss mit einem Hydraulikmittelspeicher in Fluidverbindung sein kann, in welchem aus den Hydraulikpfaden abgesteuertes Hydraulikmittel
zwischengespeichert werden kann. Wichtig ist, dass das Unterbrechungsmittel bevorzugt nur einen Fluidanschluss für beide Hydraulikpfade aufweist, und nicht etwa für jeden Hydraulikpfad einen separaten Fluidanschluss, was jedoch grundsätzlich auch denkbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Unterbrechungselement mit dem ersten Hydraulikpfad über ein erstes Unterbrechungs-Rückschlagventil verbunden ist, wobei das Unterbrechungselement mit dem zweiten Hydraulikpfad über ein zweites
Unterbrechungs-Rückschlagventil verbunden ist. Die Unterbrechungs-Rückschlagventile sind bevorzugt fluidisch parallel zueinander angeordnet. Es ergibt sich dabei insbesondere
stromabwärts des gemeinsamen Fluidanschlusses des Unterbrechungselements für die beiden Hydraulikpfade eine Verzweigung zu dem ersten Unterbrechungs-Rückschlagventil einerseits und dem zweiten Unterbrechungs-Rückschlagventil andererseits. Die Unterbrechungs- Rückschlagventile sind vorzugsweise in von dem Unterbrechungselement wegweisende Richtung in eine Schließstellung vorgespannt. Dies hat zur Folge, dass Hydraulikmittel bei einem Absteuern aus einem Hydraulikpfad über das dem Hydraulikpfad zugeordnete
Unterbrechungs-Rückschlagventil zu dem Unterbrechungselement strömen kann, wobei jedoch das andere Unterbrechungs-Rückschlagventil zu dem anderen Hydraulikpfad gesperrt bleibt, sodass es zu keinem Übersprechen zwischen den Hydraulikpfaden kommt. Die Unterbrechungs- Rückschlagventile sind also insbesondere vorgesehen, um die Hydraulikpfade voneinander zu separieren, so dass trotz des gemeinsamen Unterbrechungselements ein eindeutiges
Ventilöffnungsverhalten sowohl für das Einlassventil als auch für das Auslassventil
gewährleistet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Unterbrechungselement mit einem Hydraulikmittelspeicher in Fluidverbindung ist. Insbesondere ist das
Unterbrechungselement mit seinem zweiten Fluidanschluss, der von dem ersten, mit den
Hydraulikpfaden verbundenen Fluidanschluss verschieden ist, mit dem Hydraulikmittelspeicher in Fluidverbindung. Das Unterbrechungselement ist insbesondere eingerichtet, um wechselweise den ersten Hydraulikpfad und den zweiten Hydraulikpfad sowie zeitweise keinen der
Hydraulikpfade mit dem Hydraulikmittelspeicher in Fluidverbindung zu bringen. Dabei ist das Unterbrechungselement insbesondere eingerichtet, um in einer ersten Schaltstellung seinen ersten Fluidanschluss mit seinem zweiten Fluidanschluss fluidisch zu verbinden, und in einer zweiten Schaltstellung die Fluidverbindung zwischen seinem ersten Fluidanschluss und seinem zweiten Fluidanschluss zu sperren. Ob dann in der ersten Schaltstellung der erste Hydraulikpfad oder der zweite Hydraulikpfad mit dem Hydraulikmittelspeicher verbunden ist, entscheidet bevorzugt nicht die Schaltstellung des Unterbrechungselements, sondern dies hängt vielmehr von momentanen Druckverhältnissen in den Hydraulikpfaden ab. Wird während eines ersten
Zeitraums während eines Arbeitszyklus des Brennraums Hydraulikdruck in dem ersten
Hydraulikpfad zur Betätigung des Einlassventils aufgebaut, kann das Unterbrechungselement in seine erste Schaltstellung verlagert werden, um Hydraulikmittel aus dem ersten Hydraulikpfad abzusteuern und so eine variable Betätigung des Einlassventils zu bewirken. In diesem Fall verhindert das zweite Unterbrechungs-Rückschlagventil, dass Hydraulikmittel in den zweiten Hydraulikpfad strömen und dort in unerwünschter Weise eine Betätigung des Auslassventils bewirken kann. Während eines zweiten, von dem ersten Zeitraum verschiedenen Zeitraums in dem Arbeitszyklus wird in dem zweiten Hydraulikpfad ein Hydraulikdruck aufgebaut, um das Auslassventil zu betätigen. In diesem Zeitraum kann das Unterbrechungselement in seine erste Schaltstellung geschaltet werden, um Hydraulikmittel aus dem zweiten Hydraulikpfad abzusteuern und so eine variable Betätigung des Auslassventils zu bewirken. Das erste Unterbrechungs-Rückschlagventil verhindert in diesem Fall, dass Hydraulikmittel in den ersten Hydraulikpfad strömen und dort eine unerwünschte Betätigung des Einlassventils bewirken kann. Zu anderen Zeiten als in dem ersten Zeitraum und in dem zweiten Zeitraum, und außerdem in dem ersten oder zweiten Zeitraum dann, wenn keine variable Betätigung eines Ventils gewünscht ist, ist das Unterbrechungselement bevorzugt in seiner zweiten Schaltstellung angeordnet.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche einen Ventiltrieb nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In
Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Ventiltrieb erläutert wurden.
Bevorzugt weist die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennräumen auf, wobei jedem Brennraum jeweils wenigstens eine Einlassventil und wenigstens eine Auslassventil zugeordnet sind. Es ist möglich, dass jedem Brennraum mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil zugeordnet sind, wobei insbesondere pro Brennraum zwei Einlassventile und zwei Auslassventile vorgesehen sein können. Die Einlassventile und die Auslassventile jedes
Brennraums sind einander paarweise zugeordnet, wobei jedem Ventilpaar aus einem
Einlassventil und einem Auslassventil desselben Brennraums ein Unterbrechungselement zugeordnet ist. Bevorzugt ist jedem Ventilpaar genau ein und nur ein Unterbrechungselement zugeordnet. Weist ein Brennraum mehr als ein Einlassventil und/oder mehr als ein Auslassventil auf, so können auch mehrere Einlass- und/oder Auslassventile eines selben Brennraums einander zugeordnet und mit genau einem und nur einem Unterbrechungselement wirkverbunden sein. Insbesondere ist es möglich, dass ein Brennraum genau zwei Einlassventile und genau zwei
Auslassventile aufweist, wobei die beiden Einlassventile und die beiden Auslassventile einander zugeordnet sind, sodass für alle vier Ventile genau ein Unterbrechungselement vorgesehen ist. Die Brennkraftmaschine weist ein Steuergerät auf, wobei das Steuergerät für jedes einem
Ventilpaar zugeordnete Unterbrechungselement ein Ansteuermittel aufweist. Bevorzugt weist das Steuergerät für jedes Unterbrechungselement genau ein Ansteuermittel auf. Ein solches
Ansteuermittel ist bevorzugt insbesondere als elektronisches Verstärkungsmittel, insbesondere als Endstufe, ausgebildet. Es zeigt sich, dass in vorteilhafter Weise bei dem hier vorgeschlagenen Ventiltrieb insbesondere die Hälfte der sonst für eine vollvariable Ansteuerung sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile vorgesehenen Ansteuermittel, insbesondere Endstufen, eingespart werden kann, weil die Ventilpaare aus Einlass- und Auslassventilen jeweils durch nur ein Unterbrechungselement variabel betätigt werden, sodass jeweils pro Ventilpaar auch nur ein Ansteuermittel, mithin nur eine Endstufe, vorgesehen sein muss. Die derart verwirklichbare Einsparung, insbesondere Halbierung von Ansteuermitteln, insbesondere Endstufen, bedeutet eine Reduzierung von Kosten sowie Energieersparnisse im Betrieb.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine ein Steuergerät aufweist - insbesondere das zuvor erläuterte Steuergerät das eingerichtet ist, um das wenigstens eine Unterbrechungselement wenigstens zweimal pro Arbeitszyklus des dem Unterbrechungselement zugeordneten Brennraums anzusteuern. Hierdurch kann eine variable Betätigung sowohl des Einlassventils als auch des Auslassventils in demselben Arbeitszyklus bewirkt werden. Bevorzugt ist das Steuergerät eingerichtet, um jedes einem Brennraum zugeordnete Unterbrechungselement wenigstens zweimal pro Arbeitszyklus des jeweiligen Brennraums anzusteuern.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,
Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Ol und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im
Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines variablen Ventiltriebs für ein
Einlass ventil;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Ventiltriebs zur variablen
Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils, und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Ventiltriebs 1 zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils 3. Das Einlassventil 3 ist einem hier nur schematisch angedeuteten Brennraum 7 einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Brennkraftmaschine 9 zugeordnet.
Der Ventiltrieb 1 weist eine erste Wirkverbindung 11 zwischen einer
Ventilbetätigungseinrichtung 13, hier konkret zwischen einem ersten Betätigungselement 15, das als Nocken einer Nockenwelle ausgebildet ist, und dem Einlassventil 3 auf. Diese erste
Wirkverbindung 11 ist als hydraulische Wirkverbindung ausgebildet und umfasst insoweit einen ersten Hydraulikpfad 17. Der erste Hydraulikpfad 17 weist einen ersten Geberzylinder 19, der mit dem ersten Betätigungselement 15 zusammenwirkt, sowie einen ersten Nehmerzylinder 21 auf, wobei der erste Geberzylinder 19 bei einer Drehbewegung des ersten Betätigungselement 15 zu einer Hubbewegung veranlasst wird, durch welche Hydraulikmittel aus dem ersten
Geberzylinder 19 über den ersten Hydraulikpfad 17 in den ersten Nehmerzylinder 21 gedrängt wird, wobei der erste Nehmerzylinder 21 derart mit dem Einlassventil 3 wirkverbunden ist, dass dieses von dem ersten Nehmerzylinder 21 entgegen der Vorspannkraft eines Vorspannelements 23, insbesondere einer Feder, in eine geöffnete Position gedrängt wird. In dem ersten Hydraulikpfad 17 sind zwischen dem ersten Geberzylinder 19 und dem ersten Nehmerzylinder 21 ein erstes Rückschlagventil 25 sowie ein das erste Rückschlagventil 25 umgehender erster Bypass 27, in dem ein erstes Drosselelement 29 angeordnet ist, angeordnet. Wird Hydraulikmittel aus dem ersten Geberzylinder 19 verdrängt, kann das erste
Rückschlagventil 25 öffnen, sodass Hydraulikmittel über das erste Rückschlagventil 25 zu dem Nehmerzylinder 21 strömen kann. Dreht sich das erste Betätigungselement 15 weiter, wird ein Volumen in dem ersten Geberzylinder 19 wieder vergrößert, sodass Hydraulikmittel in diesen zurückströmen kann. Zugleich wird das Hydraulikmittel in dem ersten Nehmerzylinder 21 durch das Vorspannelement 23 unter Druck gesetzt. In diesem Betriebszustand wird das erste
Rückschlagventil 25 in seine Sperrstellung gedrängt. Das Hydraulikmittel fließt dann aus dem ersten Nehmerzylinder 21 über den den ersten Bypass 27 und das erste Drosselelement 29 zurück in den ersten Geberzylinder 19, wobei zugleich das Einlassventil 3 in seine
Schließstellung verlagert wird. Das Schließverhalten des Einlassventils 3 ist insbesondere bestimmt durch das erste Vorspannelement 23 einerseits sowie das erste Drosselelement 29 andererseits, insbesondere durch deren Abstimmung aufeinander.
Um eine variable Ansteuerung des Einlassventils 3 zu bewirken, weist der Ventiltrieb 1 ein der ersten Wirkverbindung 11 zugeordnetes, erstes Unterbrechungselement 31 auf, das eingerichtet ist, um die erste Wirkverbindung 11 zweitweise zu unterbrechen. Das erste
Unterbrechungselement 31 ist bevorzugt als Schaltventil, hier insbesondere als 2/2 -Wegeventil ausgebildet.
Das erste Unterbrechungselement 31 ist dabei mit einem ersten Fluidanschluss 33 - auf der Seite des ersten Geberzylinders 19 - mit dem ersten Hydraulikpfad 17 verbunden. Mit einem zweiten Fluidanschluss 35 ist das erste Unterbrechungselement 31 mit einem Hydraulikmittelspeicher 37 in Fluidverbindung. Das erste Unterbrechungselement 31 ist eingerichtet, um in einem ersten Schaltzustand eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 33 und den zweiten Fluidanschluss 35 und damit zugleich zwischen dem ersten Hydraulikpfad 17 und dem
Hydraulikmittelspeicher 37 herzustellen, und um in einem zweiten, hier dargestellten
Schaltzustand die Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidanschluss 33 und dem zweiten Fluidanschluss 35 zu unterbrechen. Eine variable Ansteuerung des Einlassventils 3 wird nun durch das erste Unterbrechungselement 31 nach dem lost-motion-Prinzip bewirkt, indem dieses beispielsweise zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während einer Hubbewegung des ersten Ventils 3 in seinen ersten Schaltzustand verlagert wird, wodurch die Fluidverbindung zwischen dem ersten Hydraulikpfad 17 und dem Hydraulikmittelspeicher 37 freigegeben wird. Das aus dem ersten Geberzylinder 19 verdrängte Hydraulikmittel wird dann - zumindest teilweise - über das erste Unterbrechungselement 31 in den Hydraulikmittelspeicher 37 ab gesteuert, wodurch der Druck in dem ersten Hydraulikpfad 17 auf der Seite des ersten Geberzylinders 19 abfällt, so dass das erste Rückschlagventil 25 sperrt. Dadurch wird der Ventilhub des Einlassventils 3 unterbrochen, und dieses schließt, wobei Hydraulikmittel aus dem ersten Nehmerzylinder 21 durch die Vorspannkraft des
Vorspannelements 23 über den ersten Bypass 27 und das erste Drosselelement 29 und weiter über das erste Unterbrechungselement 31 ebenfalls in den Hydraulikmittelspeicher 37 verdrängt wird. In analoger Weise kann auch ein verspäteter Ventilhub des Einlassventils 3 bewirkt werden, indem zu Beginn der Hubbewegung des ersten Geberzylinders 19 das erste
Unterbrechungselement 31 in seinen ersten Schaltzustand verlagert und erst später während der Hubbewegung des ersten Geberzylinders 19 in seinen zweiten Schaltzustand gebracht wird. Es ist also möglich, einen vollvariablen Ventiltrieb für das Einlassventil 3 mittels des ersten
Unterbrechungselements 31 darzustellen. Bleibt dagegen das erste Unterbrechungselement 31 während eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine 9 in seinem zweiten Schaltzustand, wird ein normaler Ventilhub des Einlassventils 3 bewirkt, dessen Hubkurve im Wesentlichen durch die Ausgestaltung, insbesondere Form, des ersten Betätigungselements 15 bestimmt ist.
Insbesondere dann, wenn das erste Unterbrechungselement 31 als kontinuierliches Schaltventil ausgebildet ist, welches eine Vielzahl von Zwischenstellungen zwischen dem ersten
Schaltzustand und dem zweiten Schaltzustand annehmen kann, kann sehr flexibel eine quasi beliebige Ventilhubkurve unter der durch das erste Betätigungselement 15 bestimmten, normalen Ventilhubkurve, dargestellt werden.
In einem Zeitraum, in welchem das Volumen des ersten Geberzylinders 19 wieder vergrößert wird, wird Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittelspeicher 37 über einen Umgehungspfad 39 sowie ein erstes Umgehungs-Rückschlagventil 41 zurück in den ersten Geberzylinder 19 geleitet.
Insbesondere für eine initiale Versorgung des ersten Hydraulikpfads 17 mit Hydraulikmittel, aber auch für einen Leckageausgleich ist hier der Umgehungspfad 39 mit einer
Hydraulikmittelquelle 43 über ein Quellen-Rückschlagventil 45 verbunden. Dabei ist es möglich, dass in dieser Verbindung, insbesondere stromaufwärts des Quellen-Rückschlagventils 45 ein Filter 47 vorgesehen ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Ventiltriebs 1 zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils 3 sowie eines Auslassventils 5. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Einlassventil 3 und das Auslassventil 5 sind insbesondere bevorzugt demselben Brennraum 7 der Brennkraftmaschine 9 zugeordnet. Dem Auslassventil 5 ist hier eine zweite Wirkverbindung 11 ' zwischen der
Ventilbetätigungseinrichtung 13, hier konkret einem zweiten Betätigungselement 15', das ebenfalls als Nocken ausgebildet ist, zugeordnet, wobei die zweite Wirkverbindung 1 Γ als hydraulische Wirkverbindung ausgebildet ist und einen zweiten Hydraulikpfad 17' aufweist. Dieser verbindet einen zweiten Geberzylinder 19' mit einem zweiten Nehmerzylinder 21 ', wobei das zweite Betätigungselement 15' auf den zweiten Geberzylinder 19' wirkt. Das Auslassventil 5 weist ein zweites Vorspannelement 23' auf. In dem zweiten Hydraulikpfad 17' ist ein zweites Rückschlagventil 25' angeordnet, das von einem zweiten Bypass 27' umgangen wird, indem ein zweites Drosselelement 29' angeordnet ist. Der zweite Hydraulikpfad 17' ist - auf der Seite des zweiten Geberzylinders 19' - mit einem zweiten ersten Einlass 33' eines zweiten Unterbrechungselements 31 ' fluid verbunden, wobei das zweite Unterbrechungselement 3 einen zweiten zweiten Fluidanschluss 35' aufweist. Das erste Unterbrechungselement 31 und das zweite Unterbrechungselement 31 ' sind über ihre zweiten Fluidanschlüsse 35, 35' mit demselben Hydraulikmittelspeicher 37 fluid verbunden.
Auch das zweite Unterbrechungselement 31 ' ist hier als Schaltventil, insbesondere als 2/2- Wegeventil ausgebildet.
Die Funktionsweise der Ansteuerung des Auslassventils 5 sowie des zweiten Hydraulikpfads 17' und des zweiten Unterbrechungselements 3 ist identisch zu der zuvor in Zusammenhang mit Figur 1 erläuterten Funktionsweise mit Bezug auf das Einlassventil 3. Es wird daher insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Auch die Rückführung von Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittelspeicher 37 in den zweiten Hydraulikpfad 17' erfolgt hier über den
Umgehungspfad 39 sowie über ein zweites Umgehungs-Rückschlagventil 41 '. Wichtig ist, dass hier für das Einlassventil 3 einerseits und das Auslassventil 5 andererseits jeweils ein Unterbrechungselement, nämlich das erste Unterbrechungselement 31 und das zweite Unterbrechungselement 31 ', vorgesehen ist. Dies bedingt eine vergleichsweise teure und bauraumfordernde Ausgestaltung des Ventiltriebs 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Ventiltriebs 1.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei funktionieren die erste Wirkverbindung 11 und die zweite Wirkverbindung 11 ' - abgesehen von der variablen
Ansteuerung des Einlassventils 3 und des Auslassventils 5 - genauso, wie dies mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben wurde.
Es ist allerdings erkannt worden, dass es möglich ist, für beide Ventile, nämlich das Einlassventil 3 und das Auslassventil 5, eine volle Variabilität der Ansteuerung zu erreichen, indem nur ein und genau ein Unterbrechungselement 31 für beide Ventile, nämlich das Einlassventil 3 und das Auslassventil 5 gemeinsam, verwendet wird. Es ist daher bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel nur ein Unterbrechungselement 31 vorgesehen, welches sowohl der ersten Wirkverbindung 11 als auch der zweiten Wirkverbindung 11 ' zugeordnet ist. Dieses ist eingerichtet zur zeitweisen Unterbrechung sowohl der ersten Wirkverbindung 11 als auch der zweiten Wirkverbindung 11 '. Dies ist möglich, weil die Ansteuerzeiten des Einlassventils 3 einerseits und das Auslassventils 5 andererseits zeitlich auseinanderfallen, sodass das genau eine Unterbrechungselement 31 zu einer ersten Zeit zur variablen Ansteuerung des Einlassventils 3 angesteuert werden kann, wobei es zu einer zweiten, von der ersten Zeit verschiedenen Zeit zur variablen Ansteuerung des Auslassventils 5 angesteuert werden kann. Die erste Zeit und die zweite Zeit überlappen im Betrieb der Brennkraftmaschine 9 typischerweise nicht, sodass mit dem einen Unterbrechungselement 31 die volle Variabilität für beide Ventile gewährleistet werden kann. Dabei ist das eine Unterbrechungselement 31 über seinen ersten Fluidanschluss 33 sowohl mit dem ersten Hydraulikpfad 17 als auch mit dem zweiten Hydraulikpfad 17' verbunden.
Insbesondere zeigt sich anhand von Figur 3, dass der erste Fluidanschluss 33 mit dem ersten Hydraulikpfad 17 über ein erstes Unterbrechungs-Rückschlagventil 49 verbunden ist, wobei der erste Fluidanschluss 33 über ein zweites Unterbrechungs-Rückschlagventil 49' mit dem zweiten Hydraulikpfad 17' verbunden ist. Die Unterbrechungs-Rückschlagventile 49, 49' sind dabei fluidisch parallel zueinander angeordnet, insbesondere ergibt sich eine Verzweigung von dem ersten Fluidanschluss 33 zu den ersten und zweiten Unterbrechungs-Rückschlagventilen 49, 49'. Die Unterbrechungs-Rückschlagventile 49, 49' sind jeweils in von dem ersten Fluidanschluss 33 weg und zu den Hydraulikpfaden 17, 17' hinweisender Richtung in eine Schließstellung vorgespannt. Da Hydraulikmitteldruck in den ersten und zweiten Hydraulikpfaden 17, 17' zeitversetzt aufgebaut wird ergibt sich dadurch die Funktionsweise, dass beispielsweise bei Druckaufbau in dem ersten Hydraulikmittelpfad 17 durch den ersten Geberzylinder 19 und - gleichzeitigem Öffnen des ersten Unterbrechungselements 31 , also dessen Schalten in den ersten Schaltzustand, das erste Unterbrechungs-Rückschlagventil 49 öffnen kann, sodass
Hydraulikmittel aus dem ersten Hydraulikpfad 17 über das erste Unterbrechungs- Rückschlagventil 49 sowie das Unterbrechungselement 31 in den Hydraulikmittelspeicher 37 abgesteuert werden kann. Zugleich ist aber das zweite Unterbrechungs-Rückschlagventil 49' geschlossen, sodass es nicht zu einem Übersprechen zwischen den Hydraulikpfaden 17, 17' kommt. Dasselbe gilt grade umgekehrt für einen Zeitraum, in welchem durch den zweiten Geberzylinder 19' Hydraulikmitteldruck in dem zweiten Hydraulikpfad 17' aufgebaut und das Umschaltelement 31 in seinen ersten, geöffneten Schaltzustand geschaltet wird. Insgesamt verhindern also die Unterbrechungs-Rückschlagventile 49, 49' in einfacher und effizienter Weise ein unerwünschtes, hydraulisches Übersprechen zwischen den beiden Hydraulikpfaden 17, 17'.
Das Unterbrechungselement 31 ist insgesamt eingerichtet, um wahlweise, nämlich insbesondere abhängig von seiner Schaltstellung einerseits und den Druckniveaus in den
Hydraulikmittelpfaden 17, 17' andererseits, den ersten Hydraulikpfad 17, den zweiten
Hydraulikpfad 17', oder - in seinem zweiten Schaltzustand - keinen der Hydraulikpfade 17, 17' mit dem Hydraulikmittelspeicher 37 in Fluidverbindung zu bringen.
Die Brennkraftmaschine 9 weist bevorzugt eine Mehrzahl von Brennräumen 7 auf, wobei insbesondere jedem der Brennräume 7 jeweils ein Einlassventil 3 und ein Auslassventil 5 zugeordnet ist. Dabei können insbesondere auch jedem der Brennräume 7 zwei Einlassventile 3 und zwei Auslassventile 5 zugeordnet sein. Die Einlassventile 3 und die Auslassventile 5 der einzelnen Brennräume 7 sind einander paarweise zugeordnet, wobei jedem Ventilpaar - wie in Figur 3 dargestellt - genau ein Unterbrechungselement 31 zugeordnet ist. Die
Brennkraftmaschine 9 weist außerdem ein Steuergerät 51 auf, dass für jedes einem Ventilpaar zugeordnete Unterbrechungselement 31 ein Ansteuermittel 53, insbesondere eine Endstufe, aufweist. Dabei bedarf es bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 - insbesondere im
Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß Figur 2 - nur der halben Zahl an Ansteuermitteln 53 für die Brennkraftmaschine 9, weil jedem Ventilpaar nur ein Unterbrechungselement 31 anstelle von zwei Unterbrechungselementen 31, 31 ' zugeordnet ist.
Das Steuergerät 51 ist insbesondere eingerichtet, um die ihm zugeordneten
Unterbrechungselemente 31 wenigstens zweimal pro Arbeitszyklus eines dem jeweiligen Unterbrechungselement 31 zugeordneten Brennraums 7 anzusteuern, nämlich einmal zur variablen Ansteuerung des Einlassventils 3, und ein zweites Mal zur variablen Ansteuerung des Auslass ventils 5.
Dass das Steuergerät 51 hierzu eingerichtet ist, schließt selbstverständlich nicht aus, dass während eines Arbeitszyklus auch einmal wenigstens eines der Ventile 3, 5 nicht variabel angesteuert wird, wobei dann auch das Unterbrechungselement 31 nicht angesteuert wird. Es ist auch möglich, dass in einem Arbeitszyklus das Unterbrechungselement 31 gar nicht angesteuert wird, weil keines der Ventile 3, 5 variabel angesteuert wird.
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Ventiltrieb 1 insbesondere in einem gleichen Bauraumvolumen wie bei einem nur einlassseitigen vollvariablem Ventiltrieb ein sowohl ein- als auch auslasseitig vollvariabler Ventiltrieb 1 umgesetzt werden kann, indem insbesondere ein zweites Unterbrechungselement 31 ' pro Ventilpaar wegfällt. Hieraus ergibt sich auch eine Kostenreduktion aufgrund einer geringeren Bauteilzahl. Weiterhin reduzieren sich die benötigten Endstufen in dem Steuergerät 51, sodass auch insoweit Kosten und Energieaufwand wegfallen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Ventiltrieb (1) zur variablen Ansteuerung eines Einlassventils (3) und eines
Auslassventils (5) eines Brennraums (7) einer Brennkraftmaschine (9), mit
- einer ersten Wirkverbindung (11) zwischen einer Ventilbetätigungseinrichtung (13) und dem Einlassventil (3);
- einer zweiten Wirkverbindung (11 ') zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung (13) und dem Auslassventil (5), wobei
- der ersten Wirkverbindung (11) und der zweiten Wirkverbindung (11 ') ein
Unterbrechungselement (31) zugeordnet ist, das eingerichtet ist zur zeitweisen Unterbrechung der Wirkverbindungen (11,11 '), wobei
- die erste Wirkverbindung (11) und die zweite Wirkverbindung (11 ') derart mit demselben Unterbrechungselement (31) verbunden sind, dass
- die erste Wirkverbindung (11) und die zweite Wirkverbindung (11 ') durch das Unterbrechungselement (31) zeitweise unterbrochen werden können.
2. Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindungen
(11,11') als hydraulische Wirkverbindungen ausgebildet sind, wobei das
Unterbrechungselement (31) als Schaltventil ausgebildet ist.
3. Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Wirkverbindung (11) einen ersten Hydraulikpfad (17) zu einem ersten
Nehmerzylinder (21) aufweist, wobei
- die zweite Wirkverbindung (11 ') einen zweiten Hydraulikpfad (17') zu einem zweiten Nehmerzylinder (21 ') aufweist, wobei
- das Unterbrechungselement (31) mit dem ersten Hydraulikpfad (17) und mit dem zweiten Hydraulikpfad (17') verbunden ist.
4. Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungselement (31) über einen selben Fluidanschluss (33) mit dem ersten Hydraulikpfad (17) und mit dem zweiten Hydraulikpfad (17') verbunden ist.
5. Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungselement (31) mit dem ersten Hydraulikpfad (17) über ein erstes Unterbrechungs-Rückschlagventil (49) verbunden ist, wobei das
Unterbrechungselement (31) mit dem zweiten Hydraulikpfad (17') über ein zweites Unterbrechungs-Rückschlagventil (49') verbunden ist.
6. Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechungselement (31) mit einem Hydraulikmittelspeicher (37) in
Fluidverbindung ist, wobei das Unterbrechungselement (31) eingerichtet ist, um den ersten Hydraulikpfad (17), den zweiten Hydraulikpfad (17'), oder keinen der
Hydraulikpfade (17,17') mit dem Hydraulikspeicher (37) in Fluidverbindung zu bringen.
7. Brennkraftmaschine (9), mit einem Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Brennkraftmaschine (9) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennräumen (7) aufweist, wobei
- jedem Brennraum (7) jeweils ein Einlassventil (3) und ein Auslassventil (5)
zugeordnet ist, wobei
- die Einlassventile (3) und die Auslassventile (5) jedes Brennraums (7) einander paarweise als Ventilpaare zugeordnet sind, wobei
- jedem Ventilpaar aus einem Einlassventil (3) und einem Auslassventil (5) ein Unterbrechungselement (31) zugeordnet ist, wobei
- die Brennkraftmaschine (9) ein Steuergerät (51) aufweist, wobei das
- Steuergerät (51 ) für j edes einem Ventilpaar zugeordnete Unterbrechungselement (31) ein Ansteuermittel (53) aufweist.
9. Brennkraftmaschine (9) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (51) eingerichtet ist, um das Unterbrechungselement (31) wenigstens zweimal pro Arbeitszyklus des dem Unterbrechungselement (31) zugeordneten Brennraums (7) anzusteuern.
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