FI101166B

FI101166B - Hydraulic control arrangement for an internal combustion engine valve

Info

Publication number: FI101166B
Application number: FI952226A
Authority: FI
Inventors: Kenneth Ehrstroem; Robert Ollus; Tero Raikio
Original assignee: Waertsilae Nsd Oy Ab
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1998-04-30
Also published as: FI952226A0; FI952226A

Description

POLTTOMOOTTORIN VENTTIILIN HYDRAULINEN OHJAUSJÄRJESTELY -COMBUSTION ENGINE VALVE HYDRAULIC CONTROL ARRANGEMENT -

, HYDRAULISET STYRARRANGEMANG FÖR EN FÖRBRÄNNINGSMOTORS, HYDRAULIC STYRARRANGEMANG FÖR EN FÖRBRÄNNINGSMOTORS

VENTILVENTIL

101166101166

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen polttomoottorin, 5 varsinkin ison dieselmoottorin venttiilin hydraulinen ohjausjärjestely, jossa voimansiirto venttiilimekanismiin tapahtuu ainakin osaksi hydrauliväliaineen välityksellä.The invention relates to a hydraulic control arrangement for the valve of an internal combustion engine, in particular a large diesel engine, according to the preamble of claim 1, in which the transmission to the valve mechanism takes place at least in part via a hydraulic medium.

Isoissa dieselmoottoreissa ei yleensä ole säädetty venttiiliaikoja moottorin käynnin aikana. Tästä johtuen venttiilien ajoituksessa on jouduttu tekemään kompromisseja, niin että moottori toimii mahdollisimman optimaalisesti ns. normaalikuormalla, jolloin sen toiminta 10 muilla kuormilla ja kierrosnopeuksilla on vastaavasti huonommin optimoitu. Toiminnan optimoinnilla tarkoitetaan tässä erityisesti palamisprosessin hallintaa ja säätämistä siten, että voidaan vähentää polttoaineen kulutusta ja haitallisia päästöjä. Näihin seikkoihin voidaan vaikuttaa mm venttiilien ajoitusta säätämällä.Large diesel engines generally do not have valve times set while the engine is running. Due to this, compromises have had to be made in the timing of the valves, so that the motor operates as optimally as possible. at normal load, whereby its operation at 10 other loads and speeds is correspondingly less optimized. In this context, operational optimization refers in particular to the control and regulation of the combustion process in such a way as to reduce fuel consumption and harmful emissions. These factors can be influenced, for example, by adjusting the timing of the valves.

Venttiilien aukioloaikoja on aikaisemmin muutettu esimerkiksi käyttämällä kahta 15 profiililtaan erilaista nokkarataa yhtä venttiiliä kohti ja vaihtamalla nokkarataa ajon aikana esimerkiksi siirtämällä nokka-akselia pituussuunnassa. Tämän ratkaisun ongelmana on lisääntynyt tilantarve sekä säädön kaksiportaisuus. Venttiilien aukioloaikoja voidaan muuttaa myös käyttämällä kitkaliitoksella kiinnitettäviä säädettäviä nokkapaloja. Tämän järjestelmän haittana on, että ajoituksia ei voida säätää moottorin ajon aikana. Näiden 20 järjestelmien avulla ei ole mahdollista säätää venttiiliaikoja portaattomasti, venttiilin vakionostolla käyttäen vain yhtä nokkaprofiilia.The opening times of the valves have previously been changed, for example, by using two cam tracks with different profiles per valve and by changing the cam track during operation, for example by moving the camshaft in the longitudinal direction. The problem with this solution is the increased need for space and the two-step adjustment. Valve opening times can also be changed using adjustable cam pieces that can be attached with a friction joint. The disadvantage of this system is that the timings cannot be adjusted while the engine is running. With these 20 systems, it is not possible to adjust the valve times steplessly, with a standard valve lift using only one cam profile.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi polttomoottorin venttiilin hydraulinen ohjausjärjestely, josta mainitut tunnetussa tekniikassa ilmenneet puutteet on eliminoitu ja joka siis mahdollistaa yksinkertaisella tavalla venttiiliaikojen portaattoman säätämisen.The object of the invention is to provide a new hydraulic control arrangement for an internal combustion engine valve, from which the said shortcomings in the prior art have been eliminated and which thus enables stepless adjustment of the valve times in a simple manner.

25 Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuksissa esitetyllä tavalla. Keksinnön mukaiseen ohjausjärjestelyyn kuuluu venttiilimekanismiin vaikuttava, hydrauliväliaineena täytettävä kammio, jonka tilavuus on riippuvainen siinä olevan 2 101166 hydrauliväliaineen määrästä ja joka on yhteydessä venttiilin sulkeutumista ohjaavaan ohjausventtiiliin siten, että ohjausventtiilin avautuminen aikaansaa kammiossa vallitsevan paineen laskun, kammion tilavuuden pienenemisen ja siten venttiilin sulkeutumisen. Lisäksi ohjausventtiili käsittää nokka-akselin mukana pyörivän hydrauliväliainekanavan, jonka on 5 säädettäväsi yhdistettävissä mainittuun kammioon.The object of the invention is achieved as set out in claim 1 and the other claims. The control arrangement according to the invention comprises a chamber acting as a hydraulic medium acting on the valve mechanism, the volume of which depends on the amount of the hydraulic medium contained therein and which communicates with the control valve controlling the closing of the valve so that opening of the control valve In addition, the control valve comprises a hydraulic fluid channel rotating with the camshaft, which is adjustable for connection to said chamber.

Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa mainittu akseli on moottorin nokka-akseli. Tällöin mainittu kammio on järjestetty nokka-akselin nokan ja venttiilimekanismin väliseen voimansiirtoon, jolloin mainittu kammion tilavuuden pieneneminen aikaansaa venttiilin sulkeutumisen nokka-akselin nokasta riippumatta.In a preferred embodiment of the invention, said shaft is a camshaft of a motor. In this case, said chamber is arranged for the transmission between the cam of the camshaft and the valve mechanism, said reduction in the volume of the chamber causing the valve to close independently of the cam of the camshaft.

10 Ohjausventtiilin hydrauliväliainekanava voidaan edullisesti tehdä itse nokka-akseliin siten, että se johdetaan nokka-akselin läpi, jolloin ohjausventtiilin aukiasennossa se yhdistää kammion hydrauliväliainesäiliöön.The hydraulic medium channel of the control valve can advantageously be made in the camshaft itself so that it is passed through the camshaft, whereby in the open position of the control valve it connects the chamber to the hydraulic medium tank.

Ohjausventtiiliin kuuluu lisäksi nokka-akselin päälle hydrauliväliainekanavan kohdalle asennettu säätöelementti, joka on nokka-akselin suuntaisesti siirrettävissä ja joka käsittää 15 vinosti siirtosuuntaan nähden j ärjestetyn pitkänomaisen liityntäaukon kammion yhdistämi seksi hydrauliväliainekanavaan. Näin venttiilin sulkeutumisaikaa voidaan yksinkertaisesti muuttaa tapahtumaan aikaisemmin, kuin se tapahtuisi nokka-akselin nokkaradan profiilin edellyttämällä tavalla, ja aikaistaminen on portaattomasti säädettävissä.The control valve further comprises a control element mounted on the camshaft at the hydraulic medium channel, displaceable along the camshaft and comprising an elongate connection opening arranged obliquely to the direction of travel for connecting the chamber to the hydraulic medium channel. In this way, the closing time of the valve can simply be changed to an event earlier than would take place as required by the camshaft profile of the camshaft, and the advancement is infinitely adjustable.

Keksinnön mukaiseen ohjausjäijestelyyn kuuluu myös hydrauliväliaineen syöttöpumppu, 20 joka ohjausventtiilin sulkeutumisen jälkeen on jäljestetty täyttämään kammion alkuperäiselle tasolle.The control arrangement according to the invention also includes a hydraulic medium supply pump 20 which, after the control valve has been closed, is arranged to fill the chamber to its original level.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää periaateratkaisuna osaa eräästä keksinnön mukaisesta polttomoottorin hydraulisesta ohjausjärjestelystä leikattuna, 25 - kuvio 2 esittää kuvion 1 ohjausjärjestelyyn liittyvää ohjausventtiiliä leikattuna, ja kuvio 3 esittää kuvion 2 ohjausventtiiliä altapäin katsottuna.The invention will now be described with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows in principle a part of a hydraulic control arrangement of an internal combustion engine according to the invention, Fig. 2 shows a control valve related to the control arrangement of Fig. 1, and Fig. 3

3 1011663 101166

Piirustuksessa 1 tarkoittaa venttiilimekanismin nostovälineiden runko-osaa ja 2 venttiilime-kanismin nostovälineisiin kuuluvaa venttiilin nostoelintä, jonka siirtoliikkeiden aikaansaamiseksi runko-osa 1 on varustettu kahdella mäntäelimellä 3 ja 4, joiden väliin jää hydrauliväliaineena täytettävä kammio 5. Tämän järjestelyn siirtoliikkeisiin vaikuttaa nokka-5 akselin 6 ja sen nokan 7 yhdessä määrittämä nokkarata. Itse nostettavaa imu- tai pakoventtiiliä ja siihen kuuluvaa venttiilinvartta ei ole näytetty tarkemmin, sillä ne voidaan toteuttaa täysin tavanomaisesti.In the drawing 1 means a body part of the lifting means of the valve mechanism and 2 a valve lifting member belonging to the lifting means of the valve mechanism, the body part 1 of which and a cam track jointly defined by its cam 7. The self-lifting suction or exhaust valve and the associated valve stem are not shown in more detail, as they can be implemented in a completely conventional manner.

Kammio S on kanavan 8 kautta yhteydessä hydrauliväliaineen syöttöpiiriin, johon kuuluu syöttöpumppu 9, säiliö 10, takaiskuventtiili 11 sekä paineensäätöventtiili 12. Hydrauliväli-10 aine voi edullisesti olla esimerkiksi öljyä.The chamber S communicates via a duct 8 with a hydraulic medium supply circuit comprising a supply pump 9, a tank 10, a non-return valve 11 and a pressure control valve 12. The hydraulic medium 10 may preferably be, for example, oil.

Kuten kuviosta 2 käy ilmi kammio 5 on kanavan 13 kautta yhdistetty myös ohjausventtiiliin 14, johon kuuluu nokka-akselin 6 ympärille asennettu säätöelementti 15, jossa on läpimenevät, pitkänomaiset aukot 16, jotka on jäljestetty nokka-akseliin 6 nähden vinosti. Lisäksi ohjausventtiiliin 14 kuuluu nokka-akselin 6 läpi menevä kanava 17, joka pyörii 15 nokka-akselin 6 mukana ja aukkojen 16 kohdalle osuessaan yhdistää kanavan 13 säiliöön 18. Säiliö 18 voi luonnollisesti olla yhdistetty säiliöön 10.As can be seen from Figure 2, the chamber 5 is also connected via a channel 13 to a control valve 14 comprising a control element 15 mounted around the camshaft 6 and having through, elongate openings 16 arranged obliquely to the camshaft 6. In addition, the control valve 14 includes a passage 17 passing through the camshaft 6, which rotates 15 with the camshaft 6 and, when it hits the openings 16, connects the passage 13 to the container 18. The container 18 can of course be connected to the container 10.

Venttiilin ohjausjäijestelyn toiminta on seuraava. Kun nokka-akselin 6 pyöriessä sen nokka 7 siirtyy mäntäelimen 3 kohdalle, se nostaa venttiilin nostoelintä 2 mäntäelinten 3 ja 4 sekä kammiossa 5 olevan hydrauliväliaineen välityksellä. Kammion 5 paine ja tilavuus säilyvät 20 tällöin vakiona takaiskuventtiilin 11 johdosta sekä syystä, että kanava 17 on asennossa, jossa se estää hydrauliväliaineen siirtymisen pois kammiosta 5 kanavan 13 kautta.The operation of the valve control arrangement is as follows. When the camshaft 6 rotates, its cam 7 moves to the piston member 3, it lifts the valve lifting member 2 by means of the piston members 3 and 4 and the hydraulic medium in the chamber 5. The pressure and volume of the chamber 5 then remain constant due to the non-return valve 11 and also because the channel 17 is in a position where it prevents the hydraulic medium from moving out of the chamber 5 through the channel 13.

Kun nokka-akseli 6 edelleen pyörii ja kanava 17 siirtyy asentoon, jossa se yhdistää kanavan 13 aukkojen 16 kautta säiliöön 18, paine kammiossa 5 laskee. Tämän seurauksena mäntä 4 ja venttiilin nostonelin 2 pääsevät siirtymään kuviossa 1 alaspäin, minkä seurauksena itse 25 ei-näytetty venttiili sulkeutuu venttiiliin tavanmukaisesti jäljestetyn palautusjousen vaikutuksesta. Sen jälkeen kun myös nokka 7 on siirtynyt pois mäntäelimen 3 kohdalta, pumppu 9 syöttää kammioon 5 hydrauliväliainetta kanavan 8 kautta niin että kammion 5As the camshaft 6 continues to rotate and the channel 17 moves to a position where it connects the channel 13 through the openings 16 to the tank 18, the pressure in the chamber 5 decreases. As a result, the piston 4 and the valve lifting member 2 are allowed to move downwards in Fig. 1, as a result of which the valve 25, not shown, closes in the valve by means of a conventionally tracked return spring. After the cam 7 has also moved away from the piston member 3, the pump 9 feeds the hydraulic medium to the chamber 5 through the channel 8 so that the chamber 5

Claims

101166 pressure and volume correspond to the original situation. In this case, the control arrangement is ready for the next valve opening operation. Since the openings 16 are located obliquely to the camshaft 6, moving the control element 15 axially with respect to the camshaft 6 also shifts the time when the channel 17 5 hits the openings 16 and opens the control valve 14. Thus, the closing time of the valve can be simply adjusted. Instead, the opening of the valve cannot be influenced by this arrangement, but depends on the profile of the cam 7, which in practice must be chosen to represent the longest desired valve opening time, as moving the cam 7 below the piston member 3 naturally causes the valve lifting member 10 and thus the closing of the valve. The invention is not limited to the embodiment shown, but several variations are conceivable within the scope of the appended claims.

A hydraulic control arrangement for a valve of an internal combustion engine, in particular a large diesel engine, comprising a hydraulically filled chamber (5) arranged for the transmission between the engine camshaft (6) and the valve mechanism (2) and a control valve (14) provided in the chamber pressure drop, reduction in the volume of the chamber (5) and thus closure of the valve, characterized in that the control valve (14) comprises a hydraulic medium channel (17) passed through the camshaft (6), which in the open position of the control valve (14) is arranged to connect the chamber (14) 5) the hydraulic fluid tank (18).

Valve control arrangement according to claim 1, characterized in that the control valve (14) comprises a control element (15) mounted on the camshaft (6) at the hydraulic medium channel (17), movable parallel to the camshaft (6) and comprising obliquely the chamber of the elongate connection opening (16) arranged with respect to the conveying direction is for connecting (5) to the hydraulic medium channel (17). 101166

Valve control arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that it comprises a hydraulic medium supply pump (9) which, after the control valve (14) has been closed, is arranged to fill the chamber (5) to its original level. *