DE102008058023A1

DE102008058023A1 - Ventilbetriebssystem für einen Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum

Info

Publication number: DE102008058023A1
Application number: DE102008058023A
Authority: DE
Inventors: Anthony Royal Oak Morelli; John William Wixom Robinson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2009-06-10
Also published as: CN101451447A; GB2457973A; US8033262B2; CN101451447B; US20090145390A1; JP2009138742A; GB0821822D0

Abstract

Ein Zylinderventilbetriebssystem für einen Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum, der Tellerventile aufweist, umfasst einen durch eine Nockenwelle angetriebenen Nockenhebel und einen durch den Nockenhebel selektiv angetriebenen Ventilhebel. Eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung, die hydraulisch gepolstert sein kann, hält den Ventilhebel verstellbar in Kontakt mit dem Ventilschaft, wenn der Ventilhebel nicht von dem Nockenhebel angetrieben wird, damit der Ventilhebel für schnelles und präzises Verbinden des Nockenhebels mit dem Ventilhebel exakt angeordnet wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität zu der vorläufigen U.S.-Anmeldung mit dem Titel Set Screw Adjustment Device For Hydraulic Valvetrain To Set Rockerarm Location mit der Seriennummer 60/992,382, eingereicht am 5. Dezember 2007.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubverbrennungsmotor mit einem oder mehreren Tellerventilen, die deaktiviert werden können, damit der Motor mit weniger als der gesamten Anzahl an Zylindern betrieben werden kann.
Motoren mit variablem Hubraum waren in den letzten paar Jahrzehnten Gegenstand von viel erfinderischer Tätigkeit. Typischerweise haben Systeme mit variablem Hubraum Vorrichtungen wie hydraulisch und elektromagnetisch betriebene Tellerventile und noch kompliziertere Systeme zum Ermöglichen des Deaktivierens von Zylindertellerventilen in deaktivierten Zylindern umfasst. Zylinderdeaktivierung ist im Allgemeinen erwünscht, da die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Motors durch Arbeiten mit weniger als der Gesamtzahl an Zylindern, was den Motor näher an einem ungedrosselten Zustand arbeiten lässt, verbessert werden kann.
Es ist bekannt, ein System mit variablem Hubraum zu verwenden, bei dem Kipphebel für ein einzelnes Ventil in Paaren angebracht sind, wobei ein Kipphebel einen Vorsprung an einer Nockenwelle berührt und ein zweiter Kipphebel die Spitze eines Tellerventilschafts berührt. Die Verbindung zwischen den beiden Kipphebeln erfolgt für gewöhnlich mit einem Gleitzapfen, der in einem sehr kurzen Zeitraum mit sehr großer Präzision von einem Kipphebel in den anderen treten können muss, um sicherzustellen, dass die Kipphebel miteinander verbunden sind und dass das Ventil daher bei Bedarf betriebsbereit ist. Damit die Verbindung zwischen den beiden Kipphebeln präzis vorgenommen wird, ist es erforderlich, dass der Hebel, der das Tellerventil berührt, vor dem Verbinden der beiden Hebel präzis positioniert wird. Es ist keine zulässige Lösung, lediglich die Größe der Öffnung zu vergrößern, die den Arretierstift aufnimmt, da diese Lösung zu Problemen mit Geräusch und Haltbarkeit führt.
6 zeigt einen vorbekannten Kipphebel 200 mit einem Ende 204, das einen kreisförmigen Nockenvorsprung 208 berührt. Das Ende 204 und der Nockenvorsprung 208 sollen den Kipphebel 200 präzis positionieren, um eine präzise Aktivierung des Hebels 200 durch einen (nicht dargestellten) Nockenwellenhebel zuzulassen. Ein Problem kann sich ergeben, wenn es zu Verschleiß entweder am Nockenvorsprung 208 oder am Ende 204 des Kipphebels 200 kommt, da der Kipphebel 200 eventuell nicht mit der erforderlichen Präzision positioniert wird, um ein schnelles und zuverlässiges Ein- und Ausrücken eines Arretierstifts von einem zweiten Hebel, der von der Nockenwelle einen Öffnungsimpuls erhält, zu ermöglichen.
Es wäre wünschenswert, ein System für zuverlässiges und haltbares Anordnen eines ventilberührenden Kipphebels vorzusehen. um ein präzises und schnelles Arretieren von benachbarten Hebeln in einem Motor mit variablem Hubraum zu ermöglichen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Nach einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Zylinderventilbetriebssystem für einen Hubverbrennungsmotor ein Tellerventil mit einem Ventilkopf und einem Ventilschaft sowie eine Nockenwelle mit einer Anzahl von Nockenvorsprüngen. Ein Nockenhebel wird von einem der Nockenvorsprünge angetrieben. Ein Ventilhebel, der von dem Nockenhebel selektiv angetrieben wird, öffnet das Tellerventil durch Greifen des Ventilschafts. Eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung hält den Ventilhebel verstellbar in Kontakt mit dem Ventilschaft, wenn der Ventilhebel nicht von dem Nockenhebel angetrieben wird. Die Ventilhebel-Positioniervorrichtung umfasst bevorzugt einen verstellbaren Anschlag, der zum Berühren einer Lagerfläche des Ventilhebels ausgelegt ist. Der Ventilhebel kann auch einen hydraulischen Ventilstößel umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform berührt die Ventilhebel-Positioniervorrichtung den Ventilhebel an einer Stelle nahe des Teils des Ventilhebels, der mit dem Ventilschaft greift.
Nach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält der Ventilhebel einen hydraulischen Ventilstößel und auch ein hydraulisches Dämpfungselement, wobei das letztere in dem Ventilhebel integriert ist, so dass eine über dem Ventilhebel angebrachte verstellbare Kontaktvorrichtung das Dämpfungselement kontaktiert. Auf diese Weise wird eine Bewegung des Ventilhebels in eine Richtung weg von dem Ventilschaft beschränkt, aber mit einer hydraulischen Dämpfungskomponente der beschränkenden Kraft.
Nach einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein verstellbarer Anschlag eine über dem Ventilhebel angebrachte, durch Gewinde verstellbare Kontaktvorrichtung. Die verstellbare Kontaktvorrichtung kann von einem Leiterrahmen gelagert sein, der ebenfalls eine Kipphebelwelle lagert, an der der Nockenhebel und der Ventilhebel gelagert sind.
Nach einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Ventilhebel-Positioniervorrichtung einen hydraulisch gedämpften verstellbaren Anschlag mit einem hydraulischen Dämpfungselement, das in einer über dem Ventilhebel angebrachten, verstellbaren Kontaktvorrichtung integriert ist. In diesem Fall ist ein hydraulisch beaufschlagter Dämpferdeckel gleitend an einem unteren Ende eines verstellbaren zylindrischen Zapfens mit einem zentralen Öldurchlass angebracht.
Nach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine verstellbare Ventilhebel-Kontaktvorrichtung einen hydraulisch gedämpften verstellbaren Anschlag mit einem hydraulisch beaufschlagten Stößel, der in dem Ventilhebel integriert ist, und eine über dem Ventilhebel angebrachte verstellbare Kontaktvorrichtung, wodurch die verstellbare Kontaktvorrichtung den Stößel berührt, wenn sich das Ventil zu einer geschlossenen Stellung bewegt.
Ein Vorteil eines Systems nach der vorliegenden Erfindung ist es, dass der vorliegende Ventilhebel für präzises und schnelles Einrücken und Ausrücken mit einem Nockenhebel, der von einem der Vorsprünge auf einer Nockenwelle angetrieben wird, genau positioniert werden kann.
Ein anderer Vorteil eines Systems nach der vorliegenden Erfindung ist es, dass Geräusch in Verbindung mit dem Betrieb der Ventilhebel-Positioniervorrichtung durch die Verwendung von hydraulisch gedämpften Elementen in dem System gemindert werden kann.
Ein noch anderer Vorteil eines Systems nach der vorliegenden Erfindung ist es, dass das System vorteilhaft mit einem hydraulischen Ventilstößel verwendet werden kann, der in dem Ventilhebel integriert ist.
Ein noch anderer Vorteil eines Systems nach der vorliegenden Erfindung ist, dass mit vorbekannten Systemen einhergehende Verschleißprobleme beseitigt werden.
Andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Leser dieser Beschreibung offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventilbetriebssystems eines Zylinders eines Motors mit variablem Hubraum.
2 ist eine perspektivische Ansicht von oben eines Teils des vorliegenden Ventilbetriebssystem.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Leiterrahmens, der ein erfindungsgemäßes Ventilbetriebssystem enthält.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilbetriebssystems mit hydraulischer Dämpfung, die sich in dem Ventilbetriebshebel befindet.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilbetriebssystems mit hydraulischer Dämpfung, die sich in einer Ventilhebel-Positioniervorrichtung befindet.
6 zeigt einen vorbekannten Ventilbetätigungshebel.
Kurzbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt, ist ein Zylinderventilbetriebssystem 10 an einem Zylinderkopf 14 eines Motors angebracht. Das System selbst ist in einem Leiterrahmen 52 (3) enthalten, doch wird der Fachmann im Hinblick auf diese Offenbarung erkennen, dass das vorliegende System nicht nur mit dem dargestellten Leiterrahmen, sondern mit anderen Strukturen, wie Nockenwellendeckel mit einem vorspringenden Träger oder einem Befestigungsvorsprung ähnlich dem Träger 54, verwendet werden könnte, der eine Befestigungsposition für eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung 48 vorsieht. Die Ventilhebel-Positioniervorrichtung 48 wird in 1 mit einer durch Gewinde verstellbaren Kontaktvorrichtung 56 und einer Sicherungsmutter 60 gezeigt. Der untere Teil der durch Gewinde verstellbaren Kontaktvorrichtung 56 weist einen Kopf 58 auf, der eine Last tragende Oberfläche an der oberen Fläche des Ventilhebels 46 berührt. Der Ventilhebel 46 weist einen in 4 bei 64 gezeigten hydraulischen Ventilstößel auf, der die Spitze des Ventilschafts 26 berührt, wie in 2 gezeigt wird. 1 zeigt auch einen Nockenhebel 38, der in 2 näher gezeigt ist. Der Fachmann wird im Hinblick auf diese Offenbarung erkennen, dass eine durch Gewinde verstellbare Kontaktvorrichtung 56 durch eine Kontaktvorrichtung ersetzt werden könnte, die durch Verwendung von Unterlegscheiben oder anderen Einstellvorrichtungen verstellbar ist.
2 zeigt eine Kipphebelwelle 47, die einen Gelenkpunkt für das Anbringen des Ventilhebels 46 und des Nockenhebels 38 vorsieht. Der Nockenhebel 38 umfasst eine Rolle 42, die einen auf einer Nockenwelle 30 getragenen Nockenvorsprung 34 berührt. Wenn der Nockenvorsprung 34 einen Krafteintrag in den Nockenhebel 38 vorsieht, wird eine Bewegung des Nockenhebels 38 nur zu dem Ventilhebel 46 übertragen, wenn der Zapfen 104, der in der in dem Ventilhebel 46 gebildeten Bohrung 100 enthalten ist, sich von einer Gehäusebohrung 110, die in dem Nockenhebel 38 ausgebildet ist, in die Bohrung 100 erstreckt. Zu beachten ist, dass eine Feder 108 den Zapfen 104 normalerweise in einem eingerückten Zustand hält, es sei denn Öldruck wird durch einen Ölkanal 114 in dem Ventilhebel 46 vorgesehen, der zum Schieben des Zapfens 104 zu einer unverriegelten Stellung ausreicht. 2 zeigt auch den Ventilhebel 46 bereit zum Drücken nach unten auf die Spitze des Ventilschafts 26, um das Ventil 18 zu einer offenen Stellung zu bewegen. 2 zeigt aber nicht die Ventilhebel-Positioniervorrichtung 48.
In der Ausführungsform der in 1 gezeigten Ventilhebel-Positioniervorrichtung 48 ist dem Betrieb der Ventilhebel-Positioniervorrichtung kein hydraulisches Dämpfen zugeordnet. Vielmehr wird die Funktion der Ventilhebel-Positioniervorrichtung 48 vorrangig durch eine durch Gewinde verstellbare Kontaktvorrichtung 56 ausgeführt, die an der oberen Fläche des Ventilhebels 46 in mechanischer Weise anliegt. Die 4 und 5 zeigen eine in das vorliegende System integrierte hydraulische Dämpfung.
Weiter zu 4 weist der Ventilhebel 46, der mit einem hydraulischen Ventilstößel 64 gezeigt ist, eine Stößelbohrung 74 auf, die in einem oberen Teil des Ventilhebels 46 ausgebildet ist. Ein hydraulisch beaufschlagter Stößel 70 ist in der Stößelbohrung 74 aufgenommen und wird in der Stößelbohrung 74 durch einen inneren Sicherungsring 78 gehalten. Die Stößelbohrung 74 wird mit Öl unter Druck bei im Wesentlichen dem gleichen Druck wie Öl, das dem hydraulischen Ventilstößel 64 geliefert wird, versorgt, und wenn der Ventilhebel 46 sich in einer Stellung mit geschlossenem Ventil befindet, drückt der hydraulische Ventilstößel 64 den Hebel 46 nach oben, was den Stößel 70 veranlasst, sich in der Stößelbohrung 74 gegen die Kraft von Öl, das in der Stößelbohrung 74 enthalten ist, nach unten zu bewegen, bis vielleicht ein Punkt erreicht ist, an dem der Stößel 70 in der Stößelbohrung 74 aufsetzt, was es der verstellbaren Kontaktvorrichtung 56 ermöglicht, dann den Ventilhebel 46 in einer festgelegten Stellung zu halten, was ein präzise Ankoppeln an und Abkoppeln von dem Nockenhebel 38 ermöglicht.
5 zeigt eine Ausführungsform, die einen Dämpferdeckel 90 umfasst, der an einem unteren Ende eines bei 56 gezeigten verstellbaren zylindrischen Zapfens gleitend angebracht ist. Ein Öldurchlass 86 in dem Zapfen 56 liefert Öl unter Druck zum Inneren des Deckels 90, was es ermöglicht, den Deckel 90 nach unten zu schieben, bis der innere Sicherungsring 94 eine weitere Bewegung des Deckels 90 verhindert, so dass bei Abkoppeln des Ventilhebels 46 vom Nockenhebel 38 und bei Schieben des Ventilhebels 46 durch den hydraulischen Ventilstößel 64 nach oben Öl durch den Durchlass 86 oder um den Umfang der Verbindung zwischen dem Zapfen 56 und dem Innendurchmesser des Deckels 90 zurück leckt, so dass praktisch ein weiches Landen durch den Kipphebel oder Ventilhebel 46 an dem Zapfen 56 erfolgt. Gleichzeitig Wird der Ventilhebel 46 für präzises Ankoppeln an oder Abkoppeln von dem Nockenhebel 38 positioniert.
Die vorstehende Erfindung wurde gemäß den relevanten rechtlichen Anforderungen beschrieben, somit ist die Beschreibung eher von beispielhafter als von beschreibender Natur. Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Ausführungsform können für den Fachmann nahe liegen und in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Demgemäß kann der dieser Erfindung gewährte Umfang an Rechtsschutz nur durch Lesen der folgenden Ansprüche ermittelt werden.

Claims

Zylinderventilbetriebssystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: ein Tellerventil mit einem Ventilkopf und einem Ventilschaft; eine Nockenwelle mit mehreren Nockenvorsprüngen; einen durch einen der Nockenvorsprünge angetriebenen Nockenhebel; einen durch den Nockenhebel selektiv angetriebenen Ventilhebel zum Öffnen des Tellerventils durch Greifen des Ventilschafts; und eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung zum verstellbaren Halten des Ventilhebels in Kontakt mit dem Ventilschaft, wenn der Ventilhebel nicht von dem Nockenhebel angetrieben ist.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung einen verstellbaren Anschlag umfasst, der zum Kontaktieren einer Last tragenden Fläche des Ventilhebels ausgelegt ist.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung den Ventilhebel an einer Stelle nahe dem Teil des Ventilarms, der mit dem Ventilschaft greift, kontaktiert.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhebel einen hydraulischen Ventilstößel enthält.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilarm-Positioniervorrichtung den Ventilhebel an einer Stelle kontaktiert, die zum Ausgleichen von Kraft gewählt ist, die durch den hydraulischen Ventilstößel auf den Ventilhebel ausgeübt wird.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verstellbare Anschlag eine durch Gewinde verstellbare Kontaktvorrichtung umfasst, die über dem Teil des Ventilhebels angeordnet ist, der den Ventilschaft berührt.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Kontaktvorrichtung an einem Leiterrahmen befestigt ist, der an einem Zylinderkopf eines Motors angebracht ist.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verstellbare Anschlag eine verstellbare Kontaktvorrichtung umfasst, die über dem Teil des Ventilhebels angeordnet ist, der den Ventilschaft berührt.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterrahmen mindestens eine Kipphebelwelle lagert, an der der Nockenhebel und der Ventilhebel gelagert sind.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung einen gedämpften verstellbaren Anschlag mit einem in dem Ventilhebel integrierten hydraulischen Dämpfungselement sowie eine über dem Ventilhebel angebrachte verstellbare Kontaktvorrichtung, die mit dem Dämpfungselement in Kontakt steht, umfasst.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung einen hydraulisch gedämpften verstellbaren Anschlag mit einem hydraulischen Dämpfungselement umfasst, das in einer über dem Ventilhebel angebrachten verstellbaren Kontaktvorrichtung integriert ist.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhebel durch einen sich zwischen den Nockenhebel und dem Ventilhebel erstreckenden Antriebszapfen angetrieben ist.
Zylinderventilbetriebssystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: ein Tellerventil mit einem Ventilkopf und einem Ventilschaft; eine Nockenwelle mit mehreren Nockenvorsprüngen; einen durch einen der Nockenvorsprünge angetriebenen Nockenhebel; einen durch den Nockenhebel selektiv angetriebenen Ventilhebel zum Öffnen des Tellerventils durch Greifen des Ventilschafts, wobei der Ventilhebel einen hydraulischen Ventilstößel zum Greifen des Ventilschafts aufweist; und eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung zum verstellbaren Halten des Ventilhebels in Kontakt mit dem Ventilschaft, wenn der Ventilhebel nicht von dem Nockenhebel angetrieben wird, wobei die Ventilhebel-Positioniervorrichtung eine verstellbare Kontaktvorrichtung aufweist, die über dem Ventil des Ventilhebels angeordnet ist, der den Ventilschaft berührt, wodurch eine Bewegung des Ventilhebels in eine Richtung weg von dem Ventilschaft beschränkt wird.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung hydraulisch gedämpft ist.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Kontaktvorrichtung einen hydraulisch gedämpften, verstellbaren Anschlag mit einem hydraulisch beaufschlagten Stößel, der in dem Ventilhebel integriert ist, und eine verstellbare Kontaktvorrichtung, die über dem Ventilhebel angebracht ist, umfasst, wodurch die verstellbare Kontaktvorrichtung den Stößel berührt, wenn sich das Ventil zu einer geschlossenen Stellung bewegt.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhebel-Positioniervorrichtung einen hydraulisch gedämpften, verstellbaren Anschlag mit einem hydraulisch Dämpfungselement, das in einer über dem Ventilhebel angebrachten verstellbaren Kontaktvorrichtung integriert ist, umfasst.
Zylinderventilbetriebssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Kontaktvorrichtung einen hydraulisch beaufschlagten Dämpferdeckel umfasst, der an einem unteren Ende eines verstellbaren Zapfens mit einem zentralen Öldurchlass zum Liefern von Öl unter Druck zu einem durch das Innere des Deckels ausgebildeten variablen Volumen gleitend angebracht ist.
Zylinderventilbetriebssystem für einen Verbrennungsmotor, welches umfasst: ein Tellerventil mit einem Ventilkopf und einem Ventilschaft; eine Nockenwelle mit mehreren Nockenvorsprüngen; einen durch einen der Nockenvorsprünge angetriebenen Nockenhebel; einen durch den Nockenhebel selektiv angetriebenen Ventilhebel zum Öffnen des Tellerventils durch Greifen des Ventilschafts, wobei der Ventilhebel einen hydraulischen Ventilstößel zum Greifen des Ventilschafts aufweist; und eine Ventilhebel-Positioniervorrichtung zum verstellbaren Halten des Ventilhebels in Kontakt mit dem Ventilschaft, wenn der Ventilhebel nicht von dem Nockenhebel angetrieben wird, wobei die Ventilhebel-Positioniervorrichtung eine verstellbare, hydraulisch gedämpfte Kontaktvorrichtung aufweist, die über dem Teil des Ventilhebels angeordnet ist, der den Ventilschaft berührt, wodurch eine Bewegung des Ventilhebels in eine Richtung weg von dem Ventilschaft beschränkt wird.