WO2015051794A1 - Hydraulische ventilsteuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2015051794A1
WO2015051794A1 PCT/DE2014/200529 DE2014200529W WO2015051794A1 WO 2015051794 A1 WO2015051794 A1 WO 2015051794A1 DE 2014200529 W DE2014200529 W DE 2014200529W WO 2015051794 A1 WO2015051794 A1 WO 2015051794A1
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WO
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piston
pressure relief
valve
slave piston
pressure
Prior art date
Application number
PCT/DE2014/200529
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Von Schimonsky
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic valve control of a Brennkraftmaschi- ne.
  • the valve control comprises a hydraulically acted slave piston, on the one hand limits a slave piston space and on the other hand drives a spring-loaded in the closing direction gas exchange valve, and a piston pressure accumulator, the accumulator piston chamber is connected via a first pressure accumulator channel to the slave piston space.
  • Valve controls with electrohydraulically variable actuation of the gas exchange valves of internal combustion engines are not only known from the literature, but are also in mass production at the automobile manufacturer FIAT under the name ' Muliair ' .
  • the variability of such valve controls is known to be generated by the fact that a gebermanner cam lift is converted via a so-called hydraulic linkage in a slave-side valve, which is reducible by Abêtn of hydraulic fluid from cam full stroke to zero stroke. Due to the principle, however, with premature valve closure, part of the spring work stored in the gas exchange valve spring is no longer available as a restoring camshaft torque, but is uselessly converted into heat in a so-called hydraulic valve brake in the form of a hydraulic throttle.
  • the object of the invention is to provide a valve control of the aforementioned type with indicated hydraulic losses.
  • the piston accumulator has a storage piston designed as a differential piston with a storage piston rod, which is guided in the first pressure storage channel and separated the Nehmerabolbenraum from the storage piston space, and that the storage piston chamber via a second pressure storage channel to the Slave piston chamber is connected.
  • the mouths of the pressure storage channels in the slave piston space are positioned so that at least the second pressure storage channel is only temporarily opened and closed by the lateral surface of the slave piston when the gas exchange valve is closed.
  • the piston accumulator according to the invention makes it possible that a significant proportion of the stored in the valve spring of the closing gas exchange valve work in spring work of the piston accumulator converted, i. is recuperated.
  • the mouth of the first pressure storage channel can either be positioned in the slave piston chamber such that when the gas exchange valve is closed both pressure storage channels are closed by the outer surface of the slave piston, or so that the first pressure storage channel is permanently open.
  • FIG. 1 shows the first exemplary embodiment during the closing process of FIG
  • Figure 2 shows the first embodiment at almost completed closing of the
  • Figure 3 shows the first embodiment with fully closed gas exchange valve
  • FIG. 4 shows the first embodiment during the opening process of FIG
  • FIG. 6 shows the second embodiment during the opening process of FIG
  • FIG. 7 shows the third exemplary embodiment during the opening process of FIG
  • Figure 8 shows the fourth embodiment at almost completed closing of the
  • Figure 9 shows the fifth embodiment almost completed closing of the
  • the electrohydraulic valve control according to FIG. 1 serves for the fully variable actuation of a gas exchange valve 1 of an internal combustion engine and is connected hydraulically as follows:
  • a hydraulically acted slave piston 2 limits on the one hand a Nehmer piston chamber with a first slave piston chamber part 3 and a second slave piston chamber part 4 and drives on the other hand with the interposition of a mechanical or hydraulic valve lash adjuster 5, the gas exchange valve 1 in its opening direction, which acts by the force of a gas exchange valve spring 6 in the closing direction is.
  • a spring-loaded piston accumulator 7 has a storage piston chamber 8, which is connected via a first accumulator channel 9 to the first slave piston chamber part 3, and designed as a differential piston accumulator piston 10 with a storage piston rod 1 1, which is guided in the first pressure accumulator channel 9 and thereby the first slave piston space part 3 separated from the storage piston chamber 8.
  • the mouths of the two pressure storage channels 9, 12 in the first slave piston chamber part 3 are positioned so that only the first pressure storage channel 9 is permanently open to the first slave piston chamber part 3.
  • the second pressure storage channel 12, however, is only temporarily opened to the first slave piston chamber part 3 and then closed when the lateral surface of the slave piston 2 closes the opening in the cylinder wall of the first slave piston chamber part 3 second pressure storage channel 12. This state is present when the gas exchange valve 1 is closed - see FIG. 3.
  • the second pressure storage channel 12 is provided with a check valve 13 closing in the direction of the storage piston chamber 8.
  • the slave piston 2 is formed as a differential piston with a declined in diameter slave piston rod 14, wherein the slave piston rod 14 is guided in the correspondingly stepped slave piston bore 15 and the slave piston space in two parts, namely in the two slave piston space parts 3 and 4 separated.
  • the first Nehnnerkolbenraunnteil 3 is bounded by the end face of the slave piston rod 14.
  • the cross-sectionally annular second slave piston space part 4 is delimited by the lateral surfaces of the slave piston rod 14 and the slave piston bore 15 and is connected to a master piston chamber 16.
  • a master piston 17 limits on the one hand the master piston chamber 16 and on the other hand driven by a cam follower 18 by a camshaft 19 which rotates clockwise.
  • the master piston chamber 16 is connected to a pressure relief chamber 21 via a first pressure relief passage 20, wherein an electrically operated 2/2-way hydraulic valve 22 selectively opens or closes the first pressure relief passage 20.
  • the pressure relief chamber 21 is connected to the oil circuit of the internal combustion engine.
  • the storage piston chamber 8 is connected via a connecting channel 23 to the pressure relief space 21, to which in turn a further piston pressure accumulator 24 is connected. Its pressure level is substantially smaller than the pressure level of the piston accumulator 7.
  • a further check valve 25 is arranged, which closes in the direction of the pressure relief chamber 21.
  • the first slave piston chamber part 3 is connected via a second pressure relief channel 26 and via a third pressure relief channel 27 to the pressure relief chamber 21, wherein the connection is arranged upstream of the further check valve 25.
  • a hydraulic valve brake which is formed by hydraulic throttle 28.
  • a check valve designed as a check valve 29 with a check valve piston 30 which is acted on the one hand by the pressure in the storage piston chamber 8 and on the other hand from the ambient pressure and the force of a check valve spring 31 and at high pressure in the storage piston chamber 8 the second pressure relief channel 26th closes. In this closed state prevents the check valve 29, that at opening Gas exchange valve 1, the high pressure in the piston accumulator 7 without significant recuperation in the pressure relief chamber 21 relieved.
  • FIGS. 1 to 5 The recuperation mode of operation of the piston accumulator 7 will be explained below with reference to various opening and movement states of the gas exchange valve 1 according to FIGS. 1 to 5 for the first exemplary embodiment of the invention.
  • the direction of movement is always indicated by the arrow.
  • Figure 1 the hydraulic valve 22 is open at maximum cam elevation of the camshaft 19, and the closing gas exchange valve 1 is only partially open.
  • the hydraulic medium in the slave piston space is relieved via the master piston chamber 16 and, with the shutoff valve 29 open, via the second pressure relief channel 26 into the pressure relief chamber 21 and from there into the further piston pressure accumulator 24 which is filling.
  • the check valve 13 is closed.
  • the gas exchange valve 1 is here already closed so far that the second pressure relief channel 26 is closed by the lateral surface of the slave piston rod 14.
  • the hydraulic means located in the first slave piston chamber part 3 is now under high pressure, whereby a partial volume relieved via the throttled third pressure relief channel 27 in the pressure relief chamber 21 and the gas exchange valve 1 decelerates and wherein a further partial volume, the storage piston rod 1 1 pressurized the front side.
  • the further check valve 25 is open, the annular end face of the accumulator piston 10 delimiting the accumulator piston chamber 8 is acted upon by the hydraulic medium pressure in the pressure relief chamber 21 so that the accumulator piston 10 begins to retract into the accumulator accumulator 7 and tension the piston accumulator spring 32.
  • FIG. 2 the further closing gas exchange valve 1 is located shortly before the gas exchange valve seat 33.
  • the third pressure relief duct 27 is now also closed by the jacket surface of the slave piston rod 14, and the first
  • the slave piston space part 3 located hydraulic means can - apart from leaks - dodge only in the first pressure storage channel 9, wherein the piston pressure accumulator 7 is further loaded.
  • the stroke of the accumulator piston 10 is hydraulically translated according to the area ratio of slave piston rod 14 to accumulator piston rod 1 1.
  • the filling of the storage piston chamber 8 continues to take place from the pressure relief chamber 21 and the further piston pressure accumulator 24.
  • Figure 3 the gas exchange valve 1 is fully closed, and the camshaft 19 is in (huboker) base circle position.
  • the hydraulic fluid pressure in the master piston chamber 16 and the second slave piston chamber part 4 is still open hydraulic valve 22 at the relatively low level of the other piston accumulator 24.
  • the accumulator piston 10 of the largely fully loaded piston accumulator 7 is hydraulically locked by the fact that located under high pressure hydraulic fluid neither with closed further check valve 25 through the connecting channel 23 can still escape through the second pressure storage channel 12, the mouth of the first slave piston chamber part 3 is now closed by the lateral surface of the slave piston rod 14.
  • Figure 5 the gas exchange valve 1 reaches at its still closed hydraulic valve 22 and maximum cam lift of the camshaft 19 its maximum valve.
  • the piston pressure accumulator 7 is discharged to a closing valve 29 closing residual pressure.
  • the illustrated in Figure 6 second embodiment of the invention differs from the first embodiment by the elimination of the other piston accumulator 24 and the check valve 13 in the second accumulator channel 612. The latter causes the accumulator piston chamber 608 initially filled with closing gas exchange valve 1 via both pressure storage channels 609, 612 is closed before the mouth of the second pressure storage channel 612 from the lateral surface of the slave piston rod 614. Another difference is the hydraulic control of the check valve 629, the check valve piston 630 is actuated in this case by the hydraulic fluid pressure in the master piston chamber 616.
  • the third exemplary embodiment of the invention illustrated in FIG. 7 differs from the first exemplary embodiment in that here the third pressure relief channel 727 is connected to the second pressure relief channel 726 downstream of the shut-off valve 729 when the gas exchange valve 1 is closed.
  • the fourth exemplary embodiment of the invention illustrated in FIG. 8 differs from the first three exemplary embodiments in that, in an interchangeable arrangement, the master piston chamber 816 adjoins the first slave piston chamber. Part of the room 803 and the piston accumulator 807 are connected to the second slave piston space part 804. Accordingly, the first pressure storage channel 809 opens opposite the annular end face of the slave piston 802, and the second pressure storage channel 812 opens into the cylinder wall of the slave piston bore 815 which is widened in diameter, so that with the gas exchange valve 1 completely closed, the large diameter section of the slave piston 802 closes the second pressure storage channel 812.
  • the opening movement of the gas exchange valve 1 is initiated by the fact that the master piston chamber 816 the slave piston chamber portion 803 pressurized to displace the slave piston 802 via the slave piston rod 814.
  • an additional check valve 834 is further arranged in a further connection channel 835 which connects the first pressure relief channel 820 with the first pressure storage channel 809.
  • the additional check valve 834 closes in the direction of the first pressure relief passage 820.
  • the fifth exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 9 differs from the fourth exemplary embodiment according to FIG. 8 in that not only the mouth of the second pressure storage channel 912 but also the mouth of the first pressure storage channel 909 is positioned in the second slave piston space portion 904 such that when the gas exchange valve closes 1 both pressure accumulation channels 909 and 912 are closed by the lateral surface of the slave piston 902 in the region of its large diameter portion.
  • This arrangement of the channel mouths is also possible in the first three embodiments.

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Abstract

Vorgeschlagen ist eine elektrohydraulische Ventilsteuerung zur vollvariablen Betätigung eines Gaswechselventils (1) einer Brennkraftmaschine mit einem rekuperierend wirkenden Hochdruckspeicher (7).

Description

Hydraulische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschi- ne. Die Ventilsteuerung umfasst einen hydraulisch beaufschlagten Nehmerkolben, der einerseits einen Nehmerkolbenraum begrenzt und andererseits ein in Schließrichtung federkraftbeaufschlagtes Gaswechselventil antreibt, und einen Kolbendruckspeicher, dessen Speicherkolbenraum über einen ersten Druckspeicherkanal an den Nehmerkolbenraum angeschlossen ist. Hintergrund der Erfindung
Ventilsteuerungen mit elektrohydraulisch variabler Betätigung der Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen sind nicht nur aus der Literatur bekannt, sondern befinden sich auch beim Automobilhersteller FIAT unter der Bezeichnung 'Mul- tiair' in Großserie. Die Variabilität solcher Ventilsteuerungen wird bekanntlich dadurch erzeugt, dass ein geberseitiger Nockenhub über ein sogenanntes hydraulisches Gestänge in einen nehmerseitigen Ventilhub umgewandelt wird, der durch Absteuern von Hydraulikmittel vom nockenbedingten Vollhub auf Nullhub reduzierbar ist. Prinzipbedingt steht jedoch bei vorzeitigem Ventilschließen ein Teil der in der Gaswechselventilfeder gespeicherten Federarbeit nicht mehr als rückstellendes Nockenwellenmoment zur Verfügung, sondern wird in einer sogenannten hydraulischen Ventilbremse in Form einer hydraulischen Drossel nutzlos in Wärme umgewandelt. Die mit dieser Verlustarbeit einhergehende Erhöhung des Reibmitteldrucks der Brennkraftmaschine erfolgt auch dann, wenn die Druck- entlastung des Hydraulikmittels in einen Druckspeicher erfolgt, wie es im Falle der EP 0 931 912 B1 als Beispiel für die hier umfangreiche Patentliteratur vorgesehen ist. Denn derartige Druckspeicher dienen hauptsächlich der schnellen und gas- blasenfreien Wiederbefüllung des zuvor entlasteten Druckraums mit Hydraulikmittel und arbeiten auf einem geringen Druckniveau.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilsteuerung der vorgenannten Art mit re- duzierten hydraulischen Verlusten anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, dass der Kolbendruckspeicher einen als Differential kolben ausgebildeten Speicherkolben mit einer Speicherkolbenstange aufweist, die im ersten Druckspeicherkanal geführt ist und den Neh- merkolbenraum vom Speicherkolbenraum separiert, und dass der Speicherkolbenraum über einen zweiten Druckspeicherkanal an den Nehmerkolbenraum an- geschlossen ist. Dabei sind die Mündungen der Druckspeicherkanäle im Nehmerkolbenraum so positioniert, dass zumindest der zweite Druckspeicherkanal nur temporär geöffnet und bei geschlossenem Gaswechselventil von der Mantelfläche des Nehmerkolbens verschlossen ist. Der erfindungsgemäße Kolbendruckspeicher ermöglicht es, dass ein signifikanter Anteil der in der Ventilfeder des schließenden Gaswechselventils gespeicherten Arbeit in Federarbeit des Kolbendruckspeichers umgewandelt, d.h. rekuperiert wird. Diese rekuperierte Federarbeit steht dann bei der nachfolgenden Öffnung des Gaswechselventils zur Verfügung. Dabei sind die Flächenverhältnisse am Differential kolben und die Federkennung des Kolbendruckspeichers zweckmäßigerweise so auszulegen, dass einerseits die Rekuperation durch den Kolbendruckspeicher möglichst groß ist und dass andererseits der Nehmerkolben dem geberseitig vorgegebenen Öffnungsverlauf des erneut öffnenden Gaswechselventils kinematisch folgt.
Die Mündung des ersten Druckspeicherkanals kann im Nehmerkolbenraum entweder so positioniert sein, dass bei geschlossenem Gaswechselventil beide Druckspeicherkanäle von der Mantelfläche des Nehmerkolbens verschlossen sind, oder so, dass der erste Druckspeicherkanal permanent offen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen fünf Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Ventilsteuerungen mit Hilfe von deren hydraulischen Schaltplänen dar- gestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Im Falle einer dreistelligen Bezugszahl ist die erste Ziffer mit der Nummer der zugehörigen Figur identisch. Es zeigen: Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel während des Schließvorgangs des
Gaswechselventils;
Figur 2 das erste Ausführungsbeispiel bei fast beendetem Schließvorgang des
Gaswechselventils;
Figur 3 das erste Ausführungsbeispiel bei vollständig geschlossenen Gaswechselventil;
Figur 4 das erste Ausführungsbeispiel während des Öffnungsvorgangs des
Gaswechselventils;
Figur 6 das zweite Ausführungsbeispiel während des Öffnungsvorgangs des
Gaswechselventils; Figur 7 das dritte Ausführungsbeispiel während des Öffnungsvorgangs des
Gaswechselventils;
Figur 8 das vierte Ausführungsbeispiel bei fast beendetem Schließvorgang des
Gaswechselventils;
Figur 9 das fünfte Ausführungsbeispiel bei fast beendetem Schließvorgang des
Gaswechselventils. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die elektrohydraulische Ventilsteuerung gemäß Figur 1 dient der vollvariablen Betätigung eines Gaswechselventils 1 einer Brennkraftmaschine und ist hydrau- lisch wie folgt verschaltet:
Ein hydraulisch beaufschlagter Nehmerkolben 2 begrenzt einerseits einen Neh- merkolbenraum mit einem ersten Nehmerkolbenraumteil 3 und einem zweiten Nehmerkolbenraumteil 4 und treibt andererseits unter Zwischenschaltung eines mechanischen oder hydraulischen Ventilspielausgleichselements 5 das Gaswechselventil 1 in dessen Öffnungsrichtung an, das durch die Kraft einer Gaswechselventilfeder 6 in Schließrichtung beaufschlagt ist. Ein federbelasteter Kolbendruckspeicher 7 hat einen Speicherkolbenraum 8, der über einen ersten Druckspeicherkanal 9 an den ersten Nehmerkolbenraumteil 3 angeschlossen ist, und einen als Differential kolben ausgebildeten Speicherkolben 10 mit einer Speicherkolbenstange 1 1 , die in dem ersten Druckspeicherkanal 9 geführt ist und dabei den ersten Nehmerkolbenraumteil 3 vom Speicherkolbenraum 8 separiert. Dieser ist weiterhin über einen zweiten Druckspeicherkanal 12 an den ersten Nehmerkolbenraumteil 3 angeschlossen. Die Mündungen der beiden Druckspei- cherkanäle 9, 12 im ersten Nehmerkolbenraumteil 3 sind so positioniert, dass lediglich der erste Druckspeicherkanal 9 permanent zum ersten Nehmerkolbenraumteil 3 hin offen ist. Der zweite Druckspeicherkanal 12 ist hingegen nur temporär zum ersten Nehmerkolbenraumteil 3 hin geöffnet und dann verschlossen, wenn die Mantelfläche des Nehmerkolbens 2 den in der Zylinderwand des ersten Nehmerkolbenraumteils 3 mündenden zweiten Druckspeicherkanal 12 verschließt. Dieser Zustand liegt bei geschlossenem Gaswechselventil 1 vor - siehe Figur 3. Der zweite Druckspeicherkanal 12 ist mit einem in Richtung des Speicherkolbenraums 8 schließenden Rückschlagventil 13 versehen. Der Nehmerkolben 2 ist mit einer im Durchmesser abgesetzten Nehmerkolbenstange 14 als Differential kolben ausgebildet, wobei die Nehmerkolbenstange 14 in der dazu korrespondierend gestuften Nehmerkolbenbohrung 15 geführt ist und den Nehmerkolbenraum in zwei Teile, nämlich in die beiden Nehmerkolbenraum- teile 3 und 4 separiert. Dabei wird der erste Nehnnerkolbenraunnteil 3 von der Stirnseite der Nehmerkolbenstange 14 begrenzt. Der im Querschnitt kreisringförmige zweite Nehmerkolbenraumteil 4 wird von den Mantelflächen der Nehmerkolbenstange 14 und der Nehmerkolbenbohrung 15 begrenzt und ist an einen Ge- berkolbenraum 16 angeschlossen. Ein Geberkolben 17 begrenzt einerseits den Geberkolbenraum 16 und wird andererseits mittels eines Schlepphebels 18 von einer Nockenwelle 19 angetrieben, die im Uhrzeigersinn rotiert.
Der Geberkolbenraum 16 ist über einen ersten Druckentlastungskanal 20 an ei- nen Druckentlastungsraum 21 angeschlossen, wobei ein elektrisch betätigtes 2/2- Wege Hydraulikventil 22 den ersten Druckentlastungskanal 20 wahlweise öffnet oder verschließt. Der Druckentlastungsraum 21 ist an den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen. Der Speicherkolbenraum 8 ist über einen Verbindungskanal 23 an den Druckentlastungsraum 21 angeschlossen, an den seinerseits ein weiterer Kolbendruckspeicher 24 angeschlossen ist. Dessen Druckniveau ist wesentlich kleiner als das Druckniveau des Kolbendruckspeichers 7. Im Verbindungskanal 23 ist ein weiteres Rückschlagventil 25 angeordnet, das in Richtung des Druckentlastungsraums 21 schließt. Der erste Nehmerkolbenraumteil 3 ist über einen zweiten Druckentlastungskanal 26 und über einen dritten Druckentlastungskanal 27 an den Druckentlastungsraum 21 angeschlossen, wobei der Anschluss stromaufwärts des weiteren Rückschlagventils 25 angeordnet ist. Im dritten Druckentlastungskanal 27 befindet sich eine hydraulische Ventilbremse, die durch hydraulische Drossel 28 gebildet ist.
Im zweiten Druckentlastungskanal 26 verläuft ein als Schieberventil ausgebildetes Sperrventil 29 mit einem Sperrventilkolben 30, der einerseits vom Druck im Spei- cherkolbenraum 8 und andererseits vom Umgebungsdruck und von der Kraft einer Sperrventilfeder 31 beaufschlagt ist und der bei hohem Druck im Speicherkolbenraum 8 den zweiten Druckentlastungskanal 26 verschließt. In diesem geschlossenen Zustand verhindert das Sperrventil 29, dass sich bei öffnendem Gaswechselventil 1 der Hochdruck im Kolbendruckspeicher 7 ohne nennenswerte Rekuperation in den Druckentlastungsraum 21 entlastet.
Die rekuperierende Funktionsweise des Kolbendruckspeichers 7 wird nachfol- gend anhand verschiedener Öffnungs- und Bewegungszustände des Gaswechselventils 1 gemäß den Figuren 1 bis 5 für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dabei ist die Bewegungsrichtung jeweils durch den eingezeichneten Pfeil gekennzeichnet. Figur 1 : das Hydraulikventil 22 ist bei maximaler Nockenerhebung der Nockenwelle 19 geöffnet, und das schließende Gaswechselventil 1 ist nur noch zu einem Teil geöffnet. Dabei entlastet sich das im Nehmerkolbenraum befindliche Hydraulikmittel über den Geberkolbenraum 16 und - bei geöffnetem Sperrventil 29 - über den zweiten Druckentlastungskanal 26 in den Druckentlastungsraum 21 und von dort aus in den sich füllenden weiteren Kolbendruckspeicher 24. Das Rückschlagventil 13 ist geschlossen.
Das Gaswechselventil 1 ist hier bereits soweit geschlossen, dass der zweite Druckentlastungskanal 26 von der Mantelfläche der Nehmerkolbenstange 14 ver- schlössen ist. Das im ersten Nehmerkolbenraumteil 3 befindliche Hydraulikmittel befindet sich nun unter Hochdruck, wobei sich ein Teilvolumen über den gedrosselten dritten Druckentlastungskanal 27 in den Druckentlastungsraum 21 entlastet und das Gaswechselventil 1 abbremst und wobei ein weiteres Teilvolumen die Speicherkolbenstange 1 1 stirnseitig druckbeaufschlagt. Bei geöffnetem weiteren Rückschlagventil 25 ist gleichzeitig die den Speicherkolbenraum 8 begrenzende Ringstirnfläche des Speicherkolbens 10 durch den Hydraulikmitteldruck im Druckentlastungsraum 21 beaufschlagt, so dass der Speicherkolben 10 beginnt, in den Kolbendruckspeicher 7 einzufahren und die Kolbenspeicherfeder 32 zu spannen.
Figur 2: das weiter schließende Gaswechselventil 1 befindet sich kurz vor dem Gaswechselventilsitz 33. Der dritte Druckentlastungskanal 27 ist nun ebenfalls von der Mantelfläche der Nehmerkolbenstange 14 verschlossen, und das im ers- ten Nehmerkolbenraumteil 3 befindliche Hydraulikmittel kann - abgesehen von Leckagen - nur noch in den ersten Druckspeicherkanal 9 ausweichen, wobei der Kolbendruckspeicher 7 weiter beladen wird. Dabei wird der Hub des Speicherkolbens 10 entsprechend dem Flächenverhältnis von Nehmerkolbenstange 14 zu Speicherkolbenstange 1 1 hydraulisch übersetzt. Die Befüllung des Speicherkolbenraums 8 erfolgt weiterhin aus dem Druckentlastungsraum 21 und dem weiteren Kolbendruckspeicher 24.
Figur 3: das Gaswechselventil 1 ist vollständig geschlossen, und die Nockenwelle 19 befindet sich in (hubfreier) Grundkreisstellung. Der Hydraulikmitteldruck im Geberkolbenraum 16 und im zweiten Nehmerkolbenraumteil 4 befindet sich bei nach wie vor geöffnetem Hydraulikventil 22 auf dem vergleichsweise niedrigen Niveau des weiteren Kolbendruckspeichers 24. Der Speicherkolben 10 des weitgehend voll beladenen Kolbendruckspeichers 7 ist hydraulisch dadurch verriegelt, dass sich das unter Hochdruck befindliche Hydraulikmittel weder bei geschlossenem weiteren Rückschlagventil 25 durch den Verbindungskanal 23 noch durch den zweiten Druckspeicherkanal 12 entweichen kann, dessen Mündung im ersten Nehmerkolbenraumteil 3 nun durch die Mantelfläche der Nehmerkolbenstange 14 verschlossen ist. Somit stützt sich die gespannte Kolbenspeicherfeder 32 über die Ringstirnfläche des Speicherkolbens 10 vollständig auf dem Speicherkolbenraum 8 ab, ohne den ersten Nehmerkolbenraumteil 3 über die Speicherkolbenstange 1 1 mit Druck zu beaufschlagen. Der Sperrventilkolben 30 des an den Verbindungskanal 23 angeschlossenen Sperrventils 29 wird entgegen der Sperrventilfeder 31 und dem dort anliegenden Umgebungsdruck betätigt, so dass der zweite Druck- entlastungskanal 26 und auch der dritte Druckentlastungskanal 27, der bei schließendem Gaswechselventil 1 stromaufwärts des Sperrventils 29 an den zweiten Druckentlastungskanal 26 angeschlossen ist, vom Sperrventilkolben 30 verschlossen werden. Figur 4: die auflaufende Nockenerhebung der Nockenwelle 19 betätigt den Geberkolben 17, der bei geschlossenem Hydraulikventil 22 Hydraulikmittel aus dem Geberkolbenraum 16 in den zweiten Nehmerkolbenraumteil 4 drückt und den Nehmerkolben 2 in Richtung des nun öffnenden Gaswechselventils 1 verdrängt. Wenn die Mantelfläche der Nehmerkolbenstange 14 die Mündung des zweiten Druckspeicherkanals 12 im ersten Nehmerkolbenraunnteil 3 freigibt, kann sich der Kolbendruckspeicher 7 bei geöffnetem Rückschlagventil 13 über beide Druckspeicherkanäle 9, 12 in den ersten Nehmerkolbenraumteil 3 entlasten, wobei die in der Kolbenspeicherfeder 32 gespeicherte Federarbeit über die zusätzliche Druckbeaufschlagung des ausfahrenden Nehmerkolbens 2 in Federarbeit der sich spannenden Gaswechselventilfeder 6 umgespeichert wird und diese Energie nicht von der Nockenwelle 19 aufzubringen ist. Figur 5: das Gaswechselventil 1 erreicht bei nach wie vor geschlossenem Hydraulikventil 22 und maximaler Nockenerhebung der Nockenwelle 19 seinen maximalen Ventilhub. Der Kolbendruckspeicher 7 ist bis auf einen das Sperrventil 29 schließenden Restdruck entladen. Das in Figur 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch den Entfall des weiteren Kolbendruckspeichers 24 und des Rückschlagventils 13 im zweiten Druckspeicherkanal 612. Letzteres bewirkt, dass der Speicherkolbenraum 608 bei schließendem Gaswechselventil 1 zunächst über beide Druckspeicherkanäle 609, 612 befüllt wird, bevor die Mündung des zweiten Druckspeicherkanals 612 von der Mantelfläche der Nehmerkolbenstange 614 verschlossen wird. Ein weiterer Unterschied besteht in der hydraulischen Ansteuerung des Sperrventils 629, dessen Sperrventilkolben 630 in diesem Fall vom Hydraulikmitteldruck im Geberkolbenraum 616 betätigt wird.
Das in Figur 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass hier der dritte Druckentlastungskanal 727 bei schließendem Gaswechselventil 1 stromabwärts des Sperrventils 729 an den zweiten Druckentlastungskanal 726 angeschlossen ist.
Das in Figur 8 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von den ersten drei Ausführungsbeispielen dadurch, dass hier in vertauschter Anordnung der Geberkolbenraum 816 an den ersten Nehmerkolben- raumteil 803 und der Kolbendruckspeicher 807 an den zweiten Nehmerkolbenraumteil 804 angeschlossen sind. Dementsprechend mündet der erste Druckspeicherkanal 809 gegenüberliegend der Ringstirnseite des Nehmerkolbens 802, und der zweite Druckspeicherkanal 812 mündet in der im Durchmesser erweiterten Zylinderwand der Nehmerkolbenbohrung 815, so dass bei vollständig geschlossenem Gaswechselventil 1 der große Durchmesserabschnitt des Nehmerkolbens 802 den zweiten Druckspeicherkanal 812 verschließt. Zudem wird - anders als in Figur 4 - die Öffnungsbewegung des Gaswechselventils 1 dadurch initiiert, dass der Geberkolbenraum 816 den Nehmerkolbenraumteil 803 druckbeaufschlagt, um den Nehmerkolben 802 über dessen Nehmerkolbenstange 814 zu verdrängen.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein zusätzliches Rückschlagventil 834 in einem weiteren Verbindungskanal 835 angeordnet, der den ersten Druckentlastungskanal 820 mit dem ersten Druckspeicherkanal 809 verbindet. Das zusätzliche Rückschlagventil 834 schließt in Richtung des ersten Druckentlastungskanals 820.
Das in Figur 9 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 dadurch, dass nicht nur die Mündung des zweiten Druckspeicherkanals 912, sondern auch die Mündung des ersten Druckspeicherkanals 909 so im zweiten Nehmerkolbenraumteil 904 positioniert ist, dass bei schließendem Gaswechselventil 1 beide Druckspeicherkanäle 909 und 912 von der Mantelfläche des Nehmerkolbens 902 im Bereich von dessen großem Durchmesserabschnitt verschlossen werden. Diese Anordnung der Kanalmündungen ist auch bei den ersten drei Ausführungsbeispielen möglich.
Bezugszahlenliste 1 Gaswechselventil
2 Nehmerkolben
3 erster Nehmerkolbenraumteil
4 zweiter Nehmerkolbenraumteil 5 Ventilspielausgleichselement
6 Gaswechselventilfeder
7 Kolbendruckspeicher
8 Speicherkolbenraum
9 erster Druckspeicherkanal
10 Speicherkolben
1 1 Speicherkolbenstange
12 zweiter Druckspeicherkanal
13 Rückschlagventil im zweiten Druckspeicherkanal 14 Nehmerkolbenstange
15 Nehmerkolbenbohrung
16 Geberkolbenraum
17 Geberkolben
18 Schlepphebel
19 Nockenwelle
20 erster Druckentlastungskanal
21 Druckentlastungsraum
22 Hydraulikventil
23 Verbindungskanal
24 weiterer Kolbendruckspeicher
25 weiteres Rückschlagventil
26 zweiter Druckentlastungskanal
27 dritter Druckentlastungskanal
28 Drossel
29 Sperrventil
30 Sperrventilkolben
31 Sperrventilfeder
32 Kolbenspeicherfeder
33 Gaswechselventilsitz
34 zusätzliches Rückschlagventil
35 weiterer Verbindungskanal

Claims

Patentansprüche
Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, umfassend einen hydraulisch beaufschlagten Nehmerkolben (2), der einerseits einen Nehmerkolbenraunn (3, 4) begrenzt und andererseits ein in Schließrichtung federkraftbeaufschlagtes Gaswechselventil (1 ) antreibt, und einen Kolbendruckspeicher (7), dessen Speicherkolbenraum (8) über einen ersten Druckspeicherkanal (9) an den Nehmerkolbenraum (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbendruckspeicher (7) einen als Differential kolben ausgebildeten Speicherkolben (10) mit einer Speicherkolbenstange (1 1 ) aufweist, die im ersten Druckspeicherkanal (9) geführt ist und den Nehmerkolbenraum (3) vom Speicherkolbenraum (8) separiert, und dass der Speicherkolbenraum (8) über einen zweiten Druckspeicherkanal (12) an den Nehmerkolbenraum (3) angeschlossen ist, wobei die Mündungen der Druckspeicherkanäle (9, 12) im Nehmerkolbenraum (3) so positioniert sind, dass zumindest der zweite Druckspeicherkanal (12) nur temporär geöffnet und bei geschlossenem Gaswechselventil (1 ) von der Mantelfläche des Nehmerkolbens (2) verschlossen ist.
Ventilsteuerung nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend:
- ein Rückschlagventil (13), das im zweiten Druckspeicherkanal (12) und in Richtung des Speicherkolbenraums (8) schließend angeordnet ist.
Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmerkolben (2) als Differential kolben ausgebildet ist und eine in einer gestuften Nehmerkolbenbohrung (15) geführte Nehmerkolbenstange (14) aufweist, die den Nehmerkolbenraum in zwei Teile separiert, wobei der erste Nehmerkolbenraumteil (3) von der Stirnseite der Nehmerkolbenstange (14) begrenzt und an den Speicherkolbenraum (8) angeschlossen ist, wobei der zweite Nehmerkolbenraumteil (4) von der Mantelfläche der Nehmerkolbenstange (14) begrenzt ist und wobei die Ventilsteuerung weiterhin umfasst:
- einen Geberkolben (17), der einerseits einen an den zweiten Nehmerkolbenraumteil (4) angeschlossenen Geberkolbenraum (16) begrenzt und andererseits von einer Nockenwelle (19) angetrieben ist, - einen Druckentlastungsraum (21 ) und einen ersten Druckentlastungskanal (20), über den der Druckentlastungsraum (21 ) an den Geberkolbenraum (16) angeschlossen ist,
- ein elektrisch betätigtes Hydraulikventil (22), das den ersten Druckentlastungskanal (20) wahlweise öffnet oder verschließt,
- einen Verbindungskanal (23), über den der Speicherkolbenraum (8) an den Druckentlastungsraum (21 ) angeschlossen ist,
- ein weiteres Rückschlagventil (25), das im Verbindungskanal (23) angeordnet ist und in Richtung des Druckentlastungsraums (21 ) schließt,
- einen zweiten Druckentlastungskanal (26), über den der erste Nehmerkol- benraumteil (3) an den Druckentlastungsraum (21 ) stromaufwärts des weiteren Rückschlagventils (25) angeschlossen ist,
- und ein Sperrventil (29) mit einem hydraulisch betätigten Sperrventilkolben (30), der den zweiten Druckentlastungskanal (26) bei hohem Druck im Speicherkolbenraum (8) oder im Geberkolbenraum (16) schließt.
Ventilsteuerung nach Anspruch 3, weiterhin umfassend:
- einen weiteren Kolbendruckspeicher (24), der an den Druckentlastungsraum (21 ) angeschlossen ist.
Ventilsteuerung nach Anspruch 3 oder 4, weiterhin umfassend:
- eine dritten Druckentlastungskanal (27), über den der erste Nehmerkolben- raumteil (3) an den zweiten Druckentlastungskanal (26) angeschlossen ist,
- und eine hydraulische Drossel (28), die im dritten Druckentlastungskanal (27) angeordnet ist.
Ventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der An- schluss des dritten Druckentlastungskanals (27) an den zweiten Druckentlastungskanal (26) bei schließendem Gaswechselventil (1 ) stromaufwärts des Sperrventils (29) angeordnet ist.
Ventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der An- schluss des dritten Druckentlastungskanals (27) an den zweiten Druckentlas- tungskanal (26) bei schließendenn Gaswechselventil (1 ) stromabwärts des Sperrventils (29) angeordnet ist.
8. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmerkolben (2) als Differential kolben ausgebildet ist und eine in einer gestuften Nehmerkolbenbohrung (15) geführte Nehmerkolbenstange (14) aufweist, die den Nehmerkolbenraum in zwei Teile separiert, wobei der erste Nehmerkolbenraumteil (3) von der Stirnseite der Nehmerkolbenstange (14) begrenzt ist, wobei der zweite Nehmerkolbenraumteil (4) von der Mantelfläche der Nehmerkolbenstange (14) begrenzt und an den Speicherkolbenraum (8) angeschlossen ist und wobei die Ventilsteuerung weiterhin umfasst:
- einen Geberkolben (17), der einerseits einen an den ersten Nehmerkolbenraumteil (3) angeschlossenen Geberkolbenraum (16) begrenzt und andererseits von einer Nockenwelle (19) angetrieben ist,
- einen Druckentlastungsraum (21 ) und einen ersten Druckentlastungskanal (20), über den der Druckentlastungsraum (21 ) an den Geberkolbenraum (16) angeschlossen ist,
- ein elektrisch betätigtes Hydraulikventil (22), das den ersten Druckentlastungskanal (20) wahlweise öffnet oder verschließt,
- einen Verbindungskanal (23), über den der Speicherkolbenraum (8) an den Druckentlastungsraum (21 ) angeschlossen ist,
- ein weiteres Rückschlagventil (25), das im Verbindungskanal (23) angeordnet ist und in Richtung des Druckentlastungsraums (21 ) schließt,
- einen zweiten Druckentlastungskanal (26), über den der zweite Nehmer- kolbenraumteil (4) an den Druckentlastungsraum (21 ) angeschlossen ist,
- und ein Sperrventil (29) mit einem hydraulisch betätigten Sperrventilkolben (30), der den zweiten Druckentlastungskanal (26) bei hohem Druck im Speicherkolbenraum (8) oder im Geberkolbenraum (16) schließt. 9. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des ersten Druckspeicherkanals (9) im Nehmerkolbenraum (3) so positioniert ist, dass der erste Druckspeicherkanal (9) permanent offen ist.
10. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des ersten Druckspeicherkanals (9) im Nehmerkol- benraum (3) so positioniert ist, dass beide Druckspeicherkanäle (9, 12) bei geschlossenem Gaswechselventil (1 ) von der Mantelfläche des Nehmerkolbens (2) verschlossen sind.
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