Ventilspielausgleichseinrichtung und Verfahren zum Steuern einer Ventilspielausgleichseinrichtung für eine
Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Ventilspielausgleichseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Ventilspielausgleichseinrichtung.
Eine derartige Ventilspielausgleichseinrichtung ist dabei beispielsweise bereits aus der DE 10 2006 031 706 Al als bekannt zu entnehmen und umfasst ein Innenteil, welches zumindest über einen Längenbereich innerhalb eines Führungskanals eines Außenteils angeordnet und zum Spielausgleich eines zugeordneten Ventils der Brennkraftmaschine entlang des Führungskanals bewegbar ist. Die Ventilspielausgleichseinrichtung umfasst weiterhin einen Druckraum und einen hydraulisch mit diesem verbundenen Vorratsraum zur Aufnahme von Hydraulikmittel, wobei der Druck- und der Vorratsraum dem Innenteil zugeordnet sind. In der Verbindung zwischen dem Druck- und dem Vorratsraum ist zudem ein Einwegeventil angeordnet, um eine Richtungsbestimmung der Strömung des Hydraulikmittels zwischen den beiden Räumen vornehmen zu können. Weiterhin umfasst die Ventilspielausgleichseinrichtung ein Spielausgleichselement, mittels welchem das Innenteil gegenüber dem Außenteil mit einer Stellkraft beaufschlagt ist, sowie eine Zuführeinrichtung, die hydraulisch mit einem Blockierraum verbunden ist und mittels welcher dem
Blockierraum Hydraulikmedium zum Ausüben einer der Stellkraft entgegengesetzten Blockierkraft auf das Innenteil zuführbar ist. Mit Hilfe der Zuführeinrichtung ist es somit möglich, bedarfsweise eine Nachstellbewegung des Innenteils zu hemmen beziehungsweise zu verunmöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilspielausgleichseinrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Ventilspielausgleichseinrichtung zu schaffen, welche ein zuverlässiges und flexibles Unterbinden der Nachstellfunktion des Innenteils ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilspielausgleichseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Ventilspielausgleichseinrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildung der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der
Ventilspielsausgleichseinrichtung als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.
Eine Ventilspielausgleichseinrichtung, welche ein zuverlässiges und flexibles Unterbinden der Nachstellfunktion des Innenteils ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Zuführeinrichtung einen Taktgeber umfasst, wobei die Blockierkraft in Abhängigkeit eines Arbeitstakts des Taktgebers veränderbar ist. Mit anderen Worten ermöglicht die erfindungsgemäße
Ventilspielausgleichseinrichtung eine getaktete Zuführung des Hydraulikmediums in den Blockierraum und erlaubt damit einen zuverlässigen und flexiblen Druckaufbau zum Ausüben der der Stellkraft entgegengesetzten Blockierkraft auf das Innenteil. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine - beispielsweise im Motorbremsbetrieb - das der Ventilspielausgleichseinrichtung
zugeordnete Ventil durch einen Abgasgegendruck geöffnet werden kann, ohne dass die Ventilspielausgleichseinrichtung durch ein Nachbewegen des Innenteils das dabei entstehende Spiel ausgleicht. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, dass das Ventil dauerhaft geöffnet bleibt, wodurch ein geordneter Gaswechsel der Brennkraftmaschine erheblich beeinträchtigt würde. Mit Hilfe des Taktgebers der Zuführeinrichtung ist es zusammenfassend möglich, die Menge des dem Blockierraum zugeführten Hydraulikmediums intermittierend und situationsabhängig zu steuern und ein unerwünschtes Nachstellen des Innenteils zuverlässig zu verhindern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Arbeitstakt des Taktgebers an einen Arbeitstakt eines dem Ventil zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine angepasst ist. Hierdurch kann das unerwünschte Nachstellen des Innenteils besonders zuverlässig und flexibel unterbunden werden, da der jeweilige Betriebszustand der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Zylinders optimal berücksichtigt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung einen Druckraum zur Aufnahme des Hydraulikmittels umfasst, wobei der Druckraum der Zuführeinrichtung ein einstellbares Volumen zur Veränderung der Blockierkraft aufweist. Ein derartiger Druckraum ermöglicht es, die zur Darstellung unterschiedlich hoher Blockierkräfte erforderliche Menge an Hydraulikmedium bereitzustellen. Durch Veränderung des Volumens des Druckraums kann zudem der zur Darstellung der jeweils gewünschten Blockierkraft erforderliche Hydraulikdruck im Blockierraum besonders einfach eingestellt werden.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass der Taktgeber eine Nockenwelle umfasst, mittels welcher der Druckraum der Zuführeinrichtung beaufschlagbar und sein
Volumen in Abhängigkeit einer Nockenkontur der Nockenwelle veränderbar ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache und zuverlässige Möglichkeit dar, das Volumen des Druckraums und damit die resultierende Blockierkraft in Abhängigkeit der gewünschten Ansteuerzeiten des Blockierraums getaktet zu verändern. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine ohnehin vorhandene Nockenwelle der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Auslassnockenwelle, als Taktgeber verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine vorhandene Nockenwelle mit einem zusätzlichen Nocken beziehungsweise einer zusätzlichen Nockenkontur versehen wird, oder dass eine der Zuführeinrichtung zugeordnete Nockenwelle verwendet wird.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Zuführeinrichtung hydraulisch mit einem hydraulisch betätigbaren Motorbremssystem, insbesondere einem Dekompressions- Bremssystem gekoppelt ist. Hierdurch ist es möglich, das zum Betätigen des Motorbremssystems verwendete Hydraulikmedium vorteilhaft zum Verändern der Blockierkraft mitzuverwenden. Hierzu kann beispielsweise der Blockierraum mit einem internen Fluidkanal des Motorbremssystems, beispielsweise einer sogenannten Jake-Brake, verbunden werden. Der intermittierende Druckaufbau des Motorbremssystems ist dabei vorteilhafter Weise passend zu den gewünschten Ansteuerzeiten des Blockierraums, so dass das unerwünschte Nachstellen des Innenteils zuverlässig in Abhängigkeit der Hubkurve des zugeordneten Ventils verhindert wird.
Dabei hat es sich in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, dass das Außenteil eine Entlastungsöffnung umfasst, mittels welcher Hydraulikmedium aus dem Blockierraum entfernbar ist. Hierdurch kann das Auftreten zu hoher Hydraulikmediumdrücke und damit eine Beschädigung der Ventilspielausgleichseinrichtung zuverlässig verhindert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Ventilspielausgleichseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, bei welchem dem Blockierraum mittels der Zuführeinrichtung Hydraulikmedium zum Ausüben einer der Stellkraft entgegengesetzten Blockierkraft auf das Innenteil zugeführt wird, wobei die Blockierkraft in Abhängigkeit eines Arbeitstakts des Taktgebers der Zuführeinrichtung verändert wird. Auf diese Weise ist eine getaktete und flexibel an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine anpassbare Beschickung des Blockierraums mit Hydraulikmedium ermöglicht, wodurch das unerwünschte Nachstellen des Innenteils zuverlässig verunmöglicht werden kann. Weitere sich ergebende Vorteile sind bereits den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass der Arbeitstakt des Taktgebers an den Arbeitstakt des dem Ventil zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine angepasst wird. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, das Nachstellen des Innenteils in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, in welchen das Ventil durch den Abgasgegendruck geöffnet wird, zu verhindern, in Bereichen ohne Ventilhub ein Nachstellen des Innenteils und damit einen hydraulischen Spielausgleich jedoch zu ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blockierkraft während eines Arbeitstakts des Zylinders, in welchem kein Hub des Ventils durchgeführt wird, kleiner als die Stellkraft und/oder während eines Arbeitstakts des Zylinders in welchem ein Hub des Ventils durchgeführt wird, gleich und/oder größer als die Stellkraft eingestellt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das unerwünschte Nachstellen des Innenteils zuverlässig unterbleibt und es nicht zu einem dauerhaft geöffneten Ventil kommt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht einer Ventilspielausgleichseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel .
Die Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ventilspielsausgleichseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ventilspielausgleichseinrichtung umfasst hierbei ein Innenteil 10, welches innerhalb eines Führungskanals 12 eines Außenteils 14 angeordnet ist und zum Spielausgleich eines zugeordneten Ventils 16 einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) entlang des Führungskanals 12 bewegbar ist. Weiterhin umfasst die
Ventilspielausgleichseinrichtung einen Druckraum 18 sowie einen mit diesem verbundenen Vorratsraum 20, wobei in der hydraulisch Verbindung ein Einwegeventil 22 zur Richtungsbestimmung der Strömung des Hydraulikmediums angeordnet ist. Zusätzlich ist innerhalb des Vorratsraums 20 ein als Feder ausgebildetes Spielausgleichselement 24 angeordnet, mittels welchem das Innenteil 10 gegenüber dem Außenteil 14 mit einer Stellkraft beaufschlagt ist. Durch die Stellkraft wird das Innenteil 10, welches ein in einer Aufnahme 26 gelagertes, kugeliges Ende aufweist, gemäß Pfeil Ia zum Spielausgleich gegen das mit der Aufnahme 26 in Wirkverbindung stehende Ventil 16 bewegt. Hierbei öffnet das Einwegeventil 22, so dass Hydraulikmittel aus dem Druckraum 18 in den Vorratsraum 20 nachfließen kann. Da das Ventil 16 bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine - beispielsweise während eines Motorbremsbetriebs - durch den entstehenden Abgasgegendruck geöffnet werden kann, könnte dies zu einem unerwünschten Nachstellen des Innenteils 10 führen, wodurch das Ventil 16 auch in den übrigen Betriebszuständen dauerhaft geöffnet bleiben würde. Um dies zuverlässig zu vermeiden umfasst die Ventilspielausgleichseinrichtung zusätzlich eine
Zuführeinrichtung 28, welche hydraulisch mit einem Blockierraum 30 verbunden ist und mittels welcher dem Blockierraum 30 Hydraulikmedium zum Ausüben einer der Stellkraft entgegengesetzten Blockierkraft auf das Innenteil 10 zuführbar ist. Zu diesem Zweck weist die Zuführeinrichtung 28 einen Druckraum 32 zur Aufnahme des Hydraulikmittels auf, welcher über eine Fluidleitung 34 hydraulisch mit dem Blockierraum 30 verbunden ist. Der Druckraum 32 umfasst einen beweglichen Kolben 36, mittels welchem ein Volumen des Druckraums 32 einstellbar ist. Hierdurch kann ein Druck des Hydraulikmittels im Blockierraum 30 und damit die Größe der der Stellkraft entgegengesetzten Blockierkraft flexibel und situationsabhängig eingestellt werden. Um die Blockierkraft gezielt und präzise einstellen zu können, weist die Zuführeinrichtung einen Taktgeber 38 auf, mittels welchem die Blockierkraft in Abhängigkeit eines Arbeitstakts des Taktgebers 38 veränderbar ist. Der Taktgeber 38 umfasst seinerseits eine Nockenwelle 40, mittels welcher der Kolben 36 zur Veränderung des Volumens des Druckraums 32 und damit zur Veränderung der Größe der Blockierkraft beaufschlagbar ist. Zu diesem Zweck besitzt die Nockenwelle 40 einen Nocken 42 mit einer Nockenkontur 44, der auf dem Kolben 36 abläuft. Auf diese Weise wird ein intermittierender, von der Drehzahl der Nockenwelle 40 abhängiger Druckverlauf erzeugt, so dass einerseits das Ausfahren des Innenteils 10 in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine verhindert wird, in Betriebszuständen ohne Hub des Ventils 16 jedoch ein Nachstellen des Innenteils 10 und damit ein automatischer Spielausgleich weiterhin ermöglicht ist. Ein Nachstellen des Innenteils 10 ist mit anderen Worten immer dann möglich, wenn die erzeugte Blockierkraft kleiner als die Stellkraft des Spielausgleichselements 24 ist. Umgekehrt wird ein Nachstellen des Innenteils 10 gemäß Pfeil Ia verhindert, wenn die Blockierkraft gleich oder vorzugsweise größer als die Stellkraft eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann an Stelle der getakteten Steuerung mittels der gezeigten Zuführeinrichtung 28 auch vorgesehen sein, dass der
Blockierraum 30 hydraulisch mit einem Fluidkanal eines Motorbremssystems (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine, beispielsweise einer sogenannten Jake-Brake, verbunden ist. Der intermittierende, getaktete Druckaufbau der hierdurch als Teil des Motorbremssystems ausgebildeten Zuführeinrichtung 28 ist in diesem Fall ebenfalls vorteilhaft an die gewünschten Ansteuerzeiten des Blockierraums 30 angepasst.