DE10239118A1 - Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine Download PDF

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    • F01L1/3442Valve-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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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils (10) einer Brennkraftmaschine angegeben, die einen Ventilsteller (20) mit einem zwei Druckkammern (17, 18) begrenzenden Stellkolben (16) aufweist, wobei die untere Druckkammer (18) permanent mit Fluiddruck beaufschlagt ist und die obere Druckkammer (17) wechselweise mit dem Fluiddruck beaufschlagbar und entlastbar ist. Zur Abbremsung des Stellkolbens (16) vor Erreichen seiner die Schließstellung des Gaswechselventils (10) bewirkenden oberen Endlage ist der Rücklauf (22) der oberen Druckkammer (17) auf mindestens zwei axial beabstandete Ablauföffnungen (221, 222) aufgeteilt, von denen die untere Ablauföffnung (222) vom Stellkolben (16) verschlossen werden kann und die obere Ablauföffnung (221) über eine im Öffnungsquerschnitt steuerbare Drosselöffnung (23) mit der unteren Ablauföffnung (222) verbunden ist. Für eine temperaturunabhängige Bremswirkung der Drosselöffnung (23) ist zur Einstellung des Steuerdrucks an der Drosselöffnung (23) ein dem Fluid ausgesetztes, temperaturgesteuertes Druckregelventil (49) vorgesehen (Fig. 1).

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschirie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ( DE 198 26 047 A1 ) weist als Ventilsteller oder als Aktor oder Aktuator einen doppeltwirkenden, hydraulischen Arbeitszylinder auf, in dem ein Stellkolben axial verschieblich geführt ist, der mit dem Ventilschaft des im Verbrennungszylinder integrierten Gaswechselventils fest verbunden ist oder dessen ventilschließgliedfernes Ende. selbst bildet. Der Stellkolben begrenzt im Arbeitszylinder mit seinen beiden voneinander abgekehrten Stirnseiten eine untere und obere Druckkammer. Während die untere Druckkammer, über welche eine Kolbenverschiebung in Richtung Ventilschließen bewirkt wird, ständig mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt ist, wird die einen Zu- und Rücklauf aufweisende obere Druckkammer, über welche eine Kolbenverschiebung in Richtung Ventilöffnen bewirkt wird, mit Hilfe von Steuerventilen, vorzugsweise 2/2-Wegemagnetventilen, gezielt über den Zulauf mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt oder über den Rücklauf wieder auf annähernd Umgebungsdruck entlastet. Das unter Druck stehende Fluid wird von einer geregelten Druckversorgung geliefert. Von den Steuerventilen verbindet ein erstes Steuerventil die zweite Druckkammer mit der Druckversorgung und ein zweites Steuerventil die obere Druckkammer mit einer in einem Fluidreservoir mündenden Entlastungsleitung. Im Schließzustand des Gaswechselventils ist die obere Druckkammer durch das geschlossene erste Steuerventil von der Druckversorgung getrennt und durch das geöffnete zweite Steuerventil mit der Entlastungsleitung verbunden, so daß der Stellkolben durch den in der unteren Druckkammer herrschenden Fluiddruck in seine Schließstellung überführt ist. Zum Öffnen des Gaswechselventils werden die Steuerventile umgeschaltet, wodurch die obere Druckkammer von der Entlastungsleitung abgesperrt und an die Druckversorgung angeschlossen wird. Das Gaswechselventil öffnet, da die Wirkfläche des Stellkolbens in der oberen Druckkammer größer ist als die Wirkfläche des Stellkolbens in der unteren Druckkammer, wobei die Größe des Öffnungshubs von der Ausbildung des an das erste Steuerventil angelegten elektrischen Steuersignals und die Öffnungsgeschwindigkeit von dem von der Druckversorgung eingesteuerten Fluiddruck abhängt. Zum Schließen des Gaswechselventils schalten die Steuerventile wieder um. Dadurch liegt die gegenüber der Druckversorgung abgesperrte obere Druckkammer an der Entlastungsleitung, und der in der unteren Druckkammer herrschende Fluiddruck führt den Stellkolben in dessen obere Endlage zurück, so daß von dem Stellkolben das Gaswechselventil geschlossen wird.
  • Bei einer solchen Vorrichtung besteht die Forderung nach einem schnellen Schließen des Gaswechselventils und gleichzeitig nach einer geringen Auftreffgeschwindigkeit des Ventilschließglieds auf dem Ventilsitz, die aus Geräusch- und Verschleißgründen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten darf.
  • Es ist hierzu bereits vorgeschlagen worden ( DE 102 01 167.2 ), eine Ventilbremse einzusetzen, die mit dem Ventilschließglied des Gaswechselventils oder mit dem Ventilsteller gekoppelt ist. Die Ventilbremse, die während eines Restschließhubs des Ventilschließglieds wirksam ist, weist ein hydraulisches Dämpfungsglied mit einem über einen Öffnungsquerschnitt einer Drosselöffnung abströmenden fluiden Verdrängungsvolumen auf. In einer in den Ventilsteller integrierten Form des Dämpfungsglieds ist der Rücklauf der oberen Druckkammer auf zwei miteinander verbundene, im Gehäuse axial beabstandet angeordnete Ablauföffnungen aufgeteilt, von denen der oberen Ablauföffnung eine Drosselstelle zugeordnet ist und die untere Ablauföffnung so in den Verschiebeweg des Stellkolbens gelegt ist, daß sie von diesem vor Erreichen der oberen Endlage verschließbar ist. Der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung der Drosselstelle wird mit einer druckgesteuerten Drossel eingestellt. Deren Steuerdruck wird mittels eines elektrisch gesteuerten, hydraulischen Druckventils und eines dieses ansteuernden, elektronischen Steuergeräts in Abhängigkeit von der Viskosität des Verdrängungsvolumens eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß das vom Ventilsteller schnell in Schließrichtung des Gaswechselventils bewegte Ventilschließglied kurz vor Erreichen der Schließstellung des Gaswechselventils stark abgebremst wird, wobei die Bremswirkung unabhängig von der Temperatur und der damit einhergehenden Viskosität des über die Drosselöffnung verdrängten Fluidvolumens ist. Da der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung mit zunehmender Temperatur und damit sinkender Viskosität durch die Steuerung verkleinert wird, verkleinert sich die Strömungsgeschwindigkeit des verdrängten Fluidvolumens durch die Drosselöffnung hindurch, so daß die Größe der Abbremsung des Stellkolbens durch das Dämpfungsglied unabhängig von der momentanen Viskosität des Fluidvolumens annähernd konstant bleibt. Zur Einstellung der Drosselöffnung ist dem das hydraulische Druckregelventil steuernden elektronischen Steuergerät das Ausgangssignal eines die Temperatur des fluiden Verdrängungsvolumens messenden Temperatursensors zugeführt. Im Steuergerät ist eine den funktionellen Zusammenhang zwischen Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle und hydraulischem Steuerdruck am Drosselglied angebende erste Kennlinie, eine den funktionellen Zusammenhang zwischen Viskosität und hydraulischem Steuerdruck angebende zweite Kennlinie sowie eine die funktionelle Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur angebende dritte Kennlinie abgespeichert. Aus diesen drei Kennlinien wird in Abhängigkeit von dem Meßsignal des Temperatursensors das Steuersignal für das hydraulische Druckregelventil abgeleitet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine hat den Vorteil, daß der Steuerdruck zur Einstellung des Öffnungsquerschnitts der Drosselöffnung zwecks Aufrechterhaltung einer von der Viskosität des Fluids unabhängigen konstanten Strömungsgeschwindigkeit des aus der oberen Druckkammer verdrängten Fluidvolumens mit Hilfe eines temperaturabhängigen Aktors, z.B. Dehnstoffelement, Bimetall u. dgl., direkt in Abhängigkeit von der Temperatur generiert wird. Dadurch ist kein aufwendiges, elektronisches Steuergerät und keine elektrische Verkabelung erforderlich. Das von dem Aktor temperaturgesteuerte Druckregelventil wird so mit dem Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung abgestimmt, daß eine gewünschte Abhängigkeit des Öffnungsquerschnitts von der Fluidtemperatur erreicht wird.
  • Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,
  • 2 einen Längsschnitt eines druckgesteuerten Drosselglieds in der Vorrichtung gemäß 1,
  • 3 einen Längsschnitt eines temperaturgesteuerten Druckregelventils in der Vorrichtung gemäß 1.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Die in 1 im Schaltbild dargestellte Vorrichtung dient zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils 10 mindestens eines Verbrennungszylinders einer Brennkraftmaschine oder eines Verbrennungsmotors in Fahrzeugen. In dem Schaltbild der 1 sind zwei Gaswechselventile 10 dargestellt, die von der Vorrichtung gesteuert werden, doch kann die Anzahl der Gaswechselventile 10 für einen oder mehrere Verbrennungszylindern erhöht werden.
  • Jedes der in 1 nur schematisch angedeuteten Gaswechselventile 10 weist eine Ventilschaft 11 und ein am Ventilschaftende ausgebildetes Ventilschließglied 12 auf, das mit einem eine im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnete Ventilöffnung 13 umgebenden Ventilsitz 14 zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 13 zusammenwirkt.
  • Zur Betätigung der Gaswechselventile 10 ist jedem Gaswechselventil 10 ein hydraulisch betriebener Ventilsteller 20, auch Aktuator oder Aktor genannt, zugeordnet, der einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem Gehäuse 15 und einem darin verschieblich aufgenommenen Stellkolben 16 darstellt. Der fest mit dem Ventilschaft 11 verbundene Stellkolben 16 hält in einer in 1 dargestellten Verschiebe-Endlage, im folgenden als obere Endlage bezeichnet, das Gaswechselventil 10 geschlossen und öffnet in einer unteren Endlage das Gaswechselventil 10 maximal. Der Stellkolben 16 begrenzt hierzu im Gehäuse 15 axial mit unterschiedlich großen Wirkflächen zwei volumenvariable Druckkammern 17, 18, wobei die Wirkfläche, die die in 1 obere Druckkammer 17 begrenzt, größer ist als die Wirkfläche, die die in 1 untere Druckkammer 18 begrenzt. Die untere Druckkammer 18 weist einen Fluidanschluß 19 und die obere Druckkammer 17 einen Zulauf 21 für ein zuströmendes und einen Rücklauf 22 für ein abströmendes Fluidvolumen auf. Der Zulauf 21 ist im Gehäuse 15 oberhalb der oberen Endlage des Stellkolbens 16 angeordnet. Der Rücklauf 22 ist in zwei im Gehäuse 15 axial beabstandete Ablauföffnung 221 und 222 unterteilt. Die obere Ablauföffnung 221 liegt ebenso wie der Zulauf 21 oberhalb der oberen Endlage des Stellkolbens 16, während die untere Ablauföffnung 222 so angeordnet ist, daß sie von dem Stellkolben 16 mit Abstand vor Erreichen der oberen Endlage verschlossen wird. Die obere Ablauföffnung 221 ist über eine Drosselöffnung 23 mit steuerbarem Öffnungsquerschnitt mit der unteren Ablauföffnung 222 verbunden. Der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung 23 ist, wie noch eingehender beschrieben wird, mittels eines Steuerdrucks einstellbar, der seinerseits mittels eines dem Fluid ausgesetzten, temperaturgesteuerten Druckregelventils generiert wird.
  • Die Drosselöffnung 23 ist Teil einer druckgesteuerten Drossel 24, wie sie in 2 im Längsschnitt dargestellt ist. Diese weist einen zylinderförmigen Drosselkörper 25 mit einer sacklochartigen Längsbohrung 26 sowie einen in der Längsbohrung 26 axial verschiebbaren Steuerschieber 27 auf. Die Drosselöffnung 23 ist in Form einer diametralen Druchgangsbohrung in den Drosselkörper 25 eingebracht, die die Längsbohrung 26 kreuzt. Der Steuerschieber 27 trägt eine mit der Drosselöffnung 23 zusammenwirkende, umlaufende Steuerkante 28 und begrenzt mit seiner einen Stirnseite eine Steuerdruckkammer 29. Zwischen dem Grund der Längsbohrung 26 und dem Steuerschieber 27 stützt sich eine als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 30 ab, die den Steuerschieber 27 bei druckloser Steuerdruckkammer 29 in eine Grundstellung überführt, in welcher der Steuerschieber 27 die Drosselöffnung 23 maximal öffnet. Mit zunehmendem Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 29 wird der Steuerschieber 27 in 2 nach links gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 30 verschoben und dadurch der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung 23 zunehmend reduziert.
  • Jedem Ventilsteller 20 für ein Gaswechselventil 10 ist eine druckgesteuerte Drossel 24 sowie ein erstes Steuerventil 31 und ein zweites Steuerventil 32 zugeordnet, die beide als 2/2-Wegemagnetventile mit Federrückstellung ausgebildet sind. Alle Ventilsteller 20 werden von einer Druckversorgungseinrichtung 31 mit unter Hochdruck stehendem Fluid gespeist. Die Druckversorgungseinrichtung 31 umfaßt eine vorzugsweise regelbare Hochdruckpumpe 32, die Fluid, vorzugsweise Hydrauliköl, aus einem Fluidreservoir 33 fördert, ein Rückschlagventil 34 und einen Druckspeicher 35 zur Pulsationdämpfung und Energiespeicherung. Am Ausgang 311 der Druckversorgungseinrichtung 31 ist das unter Hochdruck stehende Fluid abnehmbar.
  • Von jedem Ventilsteller 20 ist die untere Druckkammer 18 über ihren Fluidanschluß 19 mit dem Ausgang 311 der Druckversorgungseinrichtung 31 verbunden, so daß die untere Druckkammer 18 permanent mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der Zulauf 21 der oberen Druckkammer 17 ist über das erste Steuerventil 37 mit dem Ausgang 311 der Druckversorgungseinrichtung 31 verbunden. Der Rücklauf 22 der oberen Druckkammer 17, also der Verbindungspunkt der oberen und unteren Ablauföffnung 221 und 222 ist über das zweite Steuerventil 38 an einer Rückführleitung 39 angeschlossen, die im Fluidreservoir 33 mündet. Je nach Stellung der beiden Steuerventil 37, 38 ist die obere Druckkammer 17 mit Druck beaufschlagt oder druckentlastet.
  • Die Steuerdruckkammer 29 einer jeden druckgesteuerten Drossel 24 ist mit dem temperaturgesteuerten Druckregelventil 40 verbunden. Das Druckregelventil 40 ist in 3 im Längsschnitt schematisiert dargestellt. Es weist ein Ventilgehäuse 41 mit einem Ventileinlaß 42 und einem Ventilauslaß 43 sowie mit zwei Anschlußöffnungen 44, 45 zum Durchfluß eines von der Rückführleitung 39 abgezweigten, entspannten Fluidstroms auf. Ein im Ventilgehäuse 41 axial verschiebbarer Regelkolben 46 ist als Tandemkolben mit zwei voneinander beabstandeten, starr miteinander verbundenen Kolbenabschnitten 461 und 462 ausgebildet. Die Kolbenabschnitte 461, 462 schließen zusammen mit dem Ventilgehäuse 41 eine Ventilkammer 47 ein, in der Ventileinlaß 42 und Ventilauslaß 43 münden. Die Ventilkammer 47 ist auf ihrer einen Stirnseite von einer am Regelkolben 46 ausgebildeten Regelkante 48 begrenzt, die den Öffnungsquerschnitt des Ventilauslasses 43 einstellt. Der Kolbenabschnitt 461 begrenzt mit seiner freien Stirnfläche eine Druckkammer 49, die an den Ventilauslaß 43 angeschlossen ist. Der Kolbenabschnitt 462 stützt sich mit seiner freien Stirnfläche auf einer Druckfeder 50 ab, die sich ihrerseits mit ihrem regelkolbenfernen, anderen Ende an einem im Ventilgehäuse 41 in Grenzen axial verschieblichen Widerlager 51 abstützt. Das Widerlager 51 ist Teil eines Temperaturelements 52, das beispielsweise ein Dehnstoffelement oder ein Bimetallelement ist und bei sich ändernder Temperatur seine axiale Länge vergrößert oder verkleinert. Das Temperaturelement 52 ist mit axialen Durchgangsbohrungen 53 versehen, die einerseits in einen die Druckfeder 50 aufnehmenden Gehäuseabschnitt 411 und andererseits in einem von einem Verschlußstopfen 54 flüssigkeitsdicht abgeschlossenen, ringförmigen Gehäuseabschnitt 412 münden. Die Anschlußöffnung 45 mündet im Gehäuseabschnitt 411 und die Anschlußöffnung 44 im Gehäuseabschnitt 412, so daß von der Anschlußöffnung 44 zu der Anschlußöffnung 45 strömendes Fluid das Temperaturelement 42 durchströmt und das Temperaturelement 52 die Temperatur des Fluids erfaßt. Der Verschlußstopfen 54 ist mit einem hier nicht dargestellten Außengewinde in einem Innengewinde im Ventilgehäuse 41 verschraubbar und trägt mittig einen axial vorstehenden Justiernocken 55, an den das Temperaturelement 52 von der Federkraft der Druckfeder 50 angepreßt wird. Durch mehr oder weniger weites Hineindrehen des Verschlußstopfens 54 in das Ventilgehäuse 41 kann das Temperaturelement 52 mehr oder weniger tief in den Gehäuseabschnitt 411 hineingeschoben werden und damit die Druckfeder 50 mehr oder weniger vorgespannt werden.
  • Der Ventileinlaß 42 ist mit dem Ausgang 311 der Druckversorgungseinrichtung 31 verbunden, während an dem Ventilauslaß 43 alle Steuerdruckkammern 29 der druckgesteuerten Drosseln 24 angeschlossen sind. Die Anschlußöffnung 45 ist mit der Rückführleitung 39 verbunden, und die Anschlußöffnung 44 ist über eine Leitung 56 zu dem Fluidreservoir 33 geführt. Bei entsprechend großen Querschnitten der Durchgangsbohrungen 53 in dem Temperaturelement 52 können die beiden Anschlußöffnungen 44, 45 auch unmittelbar in die Rückführleitung 39 eingeschaltet, also der gesamte Rücklaufstrom zum Fluidreservoir 33 über das Temperaturelement 52 geführt werden.
  • Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
    Wie in 1 dargestellt ist, ist das erste Steuerventil 37 geschlossen und das zweite Steuerventil 38 geöffnet. Der in der unteren Druckkammer 18 anstehende Hochdruck sorgt dafür, daß der Stellkolben 16 sich in der oberen Endlage befindet und dadurch das Ventilschließglied 12 auf dem Ventilsitz 14 gasdicht aufsitzt und das Gaswechselventil 10 geschlossen ist. Werden die Steuerventil 37, 38 umgeschaltet, so wird die obere Druckkammer 17 von der Rückführleitung 39 abgesperrt und der Hochdruck am Ausgang 311 der Druckversorgungseinrichtung 31 an die obere Druckkammer 17 gelegt. Infolge der die obere Druckkammer 17 begrenzenden größeren Wirkfläche des Stellkolbens 16 bewegt sich der Stellkolben 16 in 1 nach unten und das Gaswechselventil 10 öffnet.
  • Für den anschließenden Schließvorgang des Gaswechselventils 10 werden die Steuerventile 37, 38 wieder in die in 1 dargestellte Stellung umgeschaltet, so daß die fluidgefüllte, obere Druckkammer 17 von der Druckversorgungseinrichtung 31 abgesperrt und an die Rückführleitung 39 angeschlossen und damit druckentlastet ist. Der sich unter dem Druck in der unteren Steuerkammer 18 nach oben bewegende Stellkolben 16 schiebt das Fluidvolumen aus der oberen Druckkammer 17 über die untere Ablauföffnung 222 und, wenn auch in geringerem Umfang, über die gedrosselte obere Ablauföffnung 221 aus. Sobald der Stellkolben 16 die untere Ablauföffnung 222 verschließt, kann das Fluid nur noch über die obere Ablauföffnung 221 und die Drosselöffnung 23 abfließen, wodurch sich die Ausströmgeschwindigkeit des Fluids aus der oberen Druckkammer 17 reduziert und der Verstellkolben 16 sich nur noch mit reduzierter Geschwindigkeit in seine obere Endlage bewegt. Dadurch wird die Geschwindigkeit, mit der das Ventilschließghied 12 sich auf den Ventilsitz 14 zubewegt kurz vor Erreichen des Ventilsitzes 14 ebenfalls reduziert, und das Ventilschließglied 12 setzt mit deutlich verringerter Endgeschwindigkeit auf den Ventilsitz 14 zum Schließen des Gaswechselventils 10 auf.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Drosselöffnung 23 ist von der Viskosität des Fluids abhängig. Hat das Fluid eine große Viskosität, so fließt durch eine gleich große Drosselöffnung 23 pro Zeiteinheit ein geringeres Fluidvolumen ab als bei geringer Viskosität. Bei Erwärmung des Fluids verringert sich dessen Viskosität, so daß das Ausschieben des Fluidvolumens über die Drosselöffnung 23 mit höherer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt, und damit das Ventilglied 12 weniger stark abgebremst wird, bevor es auf dem Ventilsitz 14 aufsetzt. Um diese durch die Viskosität des Fluids gegebene Temperaturabhängigkeit der Bremswirkung zu kompensieren und sicherzustellen, daß bei allen Betriebstemperaturen die Gaswechselventile 10 mit konstanter Aufsetzgeschwindigkeit des Ventilschlußglieds 12 schließen, wird der Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung 23 durch einen vom temperaturgesteuerten Druckregelventil 40 eingesteuerten geeigneten Steuerdruck so verändert, daß sich eine von der Temperatur unabhängige, konstante Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Drosselöffnung 23 ergibt. Verringert sich also die Viskosität des Fluids infolge des Temperaturanstiegs, so steigt der Steuerdruck in der Steuerdruckkammer 29 an, wodurch der Steuerschieber 27 der Drossel 24 in 2 nach links verschoben wird und die Steuerkante 28 die Drosselöffnung 23 zunehmend schließt.
  • Die Funktion des in 3 dargestellten temperaturgesteuerten Druckregelventils 40 ist wie folgt:
  • In dem in 3 dargestellten Zustand des Druckregelventils 40 gelangt Fluid vom Ventileinlaß 42 über den Ventilauslaß 43 in die Steuerdruckkammern 29 der angeschlossenen druckgesteuerten Drosseln 24. Der Druck am Ventilauslaß 43 verursacht in der Druckkammer 49 eine axiale Verschiebekraft auf den Regelkolben 46. Ab einem bestimmten Ausgangsdruck ist die Kraft auf den Regelkolben 46 so groß, daß die Druckfeder 50 zusammengedrückt wird und der Ventilauslaß 43 von der Regelkante 48 immer stärker abgeschottet wird. Nun kann weniger Fluid über den Ventilauslaß 43 abfließen. Dadurch reduziert sich der Fluiddruck am Ventilauslaß 43 und damit in der Druckkammer 49, und die Druckfeder 50 drückt den Regelkolben 46 nach rechts, so daß der Ventilauslaß 43 wieder aufgesteuert wird und mehr Fluid von dem Ventileinlaß 42 über den Ventilauslaß 43 zu den Drosseln 24 fließt. Die Position des Regelkolbens 46 stellt sich also immer so ein, daß ein Gleichgewicht zwischen der Federkraft der Druckfeder 50 und der durch den Druck am Ventilauslaß 43 bzw. in der Druckkammer 49 erzeugten Kraft besteht. Wird dieses Gleichgewicht gestört, verstellt sich der Regelkolben 46 solange, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Über die Kraft der Rückstellfeder 50 kann somit der Druck am Ventilauslaß 43 eingestellt werden. Je höher die Kraft der Feder 50 ist, desto größer wird der Druck am Ventilauslaß 43 und damit der Druck in den Steuerdruckkammern 29 der druckgesteuerten Drosseln 24.
  • Mittels des Temperaturelements 52, dessen Länge sich bei Temperaturänderungen in einem ausreichend großen Maße ändert, wird erreicht, daß der Steuerdruck temperaturabhängig geregelt wird. Aufgrund der Durchströmung des Temperaturelements 52 durch das von der Rückführleitung 39 kommende Fluid nimmt das Temperaturelement 52 annähernd die gleiche Temperatur an wie das Fluid. Die Länge des Temperaturelements 52 und somit der den Einbauraum für die Druckfeder 50 darstellende Gehäuseabschnitt 411 ändern sich in Abhängigkeit von der Fluidtemperatur. Die Kraft der Druckfeder 50 ändert sich infolge der Änderung des Einbauraums, und die Änderung der Kraft der Druckfeder 50 bewirkt, daß sich der Steuerdruck in der beschriebenen Weise ändert, also bei niedriger Fluidtemperatur ein kleiner Steuerdruck und bei hoher Fluidtemperatur ein großer Steuerdruck am Ventilauslaß 43 ausgesteuert wird. Mit Hilfe des von dem verschraubbaren Verschlußstopfen 54 und dem Justiernocken 55 gebildeten Justierglieds kann das Temperaturglied 52 im Ventilgehäuse 41 axial verschoben und damit die Vorspannkraft der Druckfeder 50 eingestellt werden, so daß bei einer bestimmten Temperatur eine bestimmte Kraft der Druckfeder 50 auftritt und sich somit am Ventilauslaß 43 ein bestimmter Steuerdruck einstellt. Die Änderung des Steuerdrucks in Abhängigkeit von der Temperatur wird mit Hilfe der Abstimmung der temperaturabhängigen Längenänderung des Temperaturelements 52 mit der Kennlinie der Druckfeder 50 erreicht.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Gaswechselventils (10) einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem Gaswechselventil (10) zu dessen Betätigung gekoppelten Ventilsteller (20), der einen in einem Gehäuse (15) axial verschieblich aufgenommenen, das zugeordnete Gaswechselventil (10) in einer oberen Endlage schließenden und in einer unteren Endlage maximal öffnenden Steilkolben (16) und zwei vom Stellkolben (16) mit unterschiedlich großen Wirkflächen axial begrenzte Druckkammern (17, 18) aufweist, von denen die von einer kleineren Wirkfläche begrenzte untere Druckkammer (18) permanent mit Fluiddruck beaufschlagt ist und die von einer größeren Wirkfläche begrenzte obere Druckkammer (17) über einen Zu- und Rücklauf (21, 22) wechselweise mit dem Fluiddruck beaufschlagbar und entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (22) der oberen Druckkammer (17) auf mindestens zwei im Gehäuse (15) axial beabstandete Ablauföffnungen (221, 222) aufgeteilt ist, von denen die untere Ablauföffnung (222) so im Verschiebeweg des Stellkolbens (16) liegt, daß sie von diesem vor Erreichen der Endlage verschließbar ist, und die obere Ablauföffnung (221) über eine Drosselöffnung (23), deren Öffnungsquerschnitt mittels eines Steuerdrucks einstellbar ist, mit der unteren Ablauföffnung (222) verbunden ist, und daß zur Einstellung des Steuerdrucks ein dem Fluid ausgesetztes temperaturgesteuertes Druckregelventil (40) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (23) in den Drosselkörper (25) einer druckgesteuerten Drossel (24) eingebracht ist, die einen axial verschiebbaren Steuerschieber (27) mit einer den Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnung (23) steuernden Steuerkante (28) aufweist, der mit seiner einen Stirnseite eine Steuerdruckkammer (29) begrenzt und mit seiner anderen Stirnseite sich an einer Rückstellfeder (30) abstützt, die den Steuerschieber (27) in Richtung Vergrößern des Öffnungsquerschnitts belastet, und daß die Steuerdruckkammer (29) an dem temperaturgesteuerten Druckregelventil (40) angeschlossen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturgesteuerte Druckregelventil (40) einen an einem Fluiddruck angeschlossenen Ventileinlaß (42) und einen mit der Steuerdruckkammer (29) verbundenen Ventilauslaß (43) sowie einen Ventilein- und -auslaß (42, 43) steuernden Regelkolben (46) und ein dem Fluid ausgesetztes Temperaturelement (52) aufweist, dessen Länge sich temperaturabhängig verändert.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (46) als ein in einem Ventilgehäuse (41) verschiebbarer Tandemkolben mit zwei voneinander beabstandeten, starr miteinander verbundenen Kolbenabschnitten (461, 462) ausgebildet ist und daß die beiden Kolbenabschnitte (461, 462) zwischen sich eine Ventileinlaß (42) und Ventilauslaß (43) miteinander verbindende Ventilkammer (47) einschließen und der eine Kolbenabschnitt (461) eine Regelkante (48) zum Schließen und Öffnen des Ventilauslasses (43) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolbenabschnitt (461) mit seiner freien Stirnfläche eine mit dem Ventilauslaß (43) verbundene Druckkammer (49) begrenzt und der andere Kolbenabschnitt (462) mit seiner freien Stirnfläche an einer in einem Widerlager (51) abgestützten Druckfeder (50) anliegt und daß das Widerlager (51) vom Temperaturelement (52) gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (41) zwei Anschlußöffnungen (44, 45) für einen Fluidzu- und -abfluß vorgesehen sind, die über mindestens eine das Temperaturelement (52) durchdringende Bohrung (53) miteinander in Verbindung stehen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturelement (52) mit seinem druckfederfernen Ende an einem Justierglied anliegt, das im Ventilgehäuse (41) in Achsrichtung verstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierglied als ein im Ventilgehäuse (41) verschraubbarer Verschlußstopfen (54) ausgebildet ist, der das Ventilgehäuse (41) an dessen von der Druckkammer (49) abgekehrten Ende flüssigkeitsdicht abschließt und einen Justiernocken (55) trägt, an dem das Temperaturelement (52) unter der Wirkung der Druckfeder (50) kraftschlüssig anliegt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter Hochdruck stehendes Fluid liefernde Druckversorgungseinrichtung (31) vorgesehen ist, daß die untere Druckkammer (18) jedes Ventilstellers (20) mit der Druckversorgungseinrichtung (31) verbunden ist, daß jedem Ventilsteller (20) eine druckgesteuerte Drossel (24) sowie ein erstes und zweites Steuerventil (37, 38) zugeordnet sind, von denen das erste Steuerventil (37) den Zulauf (21) der oberen Druckkammer (17) mit der Druckversorgungseinrichtung (31) und das zweite Steuerventil (38) den Rücklauf (22) mit einer in einem Fluidreservoir (33) mündenden Rückführleitung (39) verbindet, daß der Ventileinlaß (42) des temperaturgesteuerten Druckregelventils (40) an der Druckversorgungseinrichtung (31) und der Ventilauslaß (43) des temperaturgesteuerten Druckregelventils (40) an der Steuerdruckkammer (29) einer jeden druckgesteuerten Drossel (24) angeschlossen ist und daß die beiden Anschlußöffnungen (44, 45) des temperaturgesteuerten Druckregelventils (40) in der Rückführleitung (39) oder in einem Parallelzweig der Rückführleitung (39) eingebunden sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 – 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturelement (52) ein Dehnstoffelement, ein Bimetallelement oder dgl. ist.
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