DE3115424C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Einrichtung zum Betätigen eines Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen, Hubkolbenkompressoren oder dergleichen, die einen Geber­ zylinder, in dessen Zylinderraum ein mit einem Nocken der Nockenwelle in Wirkverbindung stehender Geberkolben angeordnet ist, und einen Stellzylinder, in dessen Zylinderraum ein Gaswechselventil betätigender Kolben angeordnet ist, aufweist, wobei der Geber- und der Stellzylinder über ein dazwischen liegendes Übertragungsglied gekoppelt sind, in dessen oberen Punkt Mittel zur Entgasung der Arbeitsflüssigkeit angebracht sind.

Bei Brennkraftmaschinen, Motorkompressoren oder dergleichen ist es bekannt, die Bewegung des Hubgliedes am Nockenantrieb unter Zwischenschaltung eines Übertragungsgliedes, beispiels­ weise auch unter Verwendung eines Kipphebels, auf das Ventil zu übertragen. Dabei kann die Bewegung des Hubgliedes am Nockenantrieb dem Kipphebel mechanisch oder aber auch über hydraulisch arbeitende Zwischenglieder aufgedrückt werden.

Aus DE-OS 28 40 455 ist es bekannt, zur Erzielung gleich­ mäßiger Hubbewegungen des Ventils eine als Hydraulikgestänge wirkende Baueinheit aus einem Geberkolben einem Betätigungskolben und einer die Zylinder dieser Kolben verbindenden Steuerleitung an seinem höchsten Punkt ständig zu entlüften. Der Öffnungshub des Motorventils kann bei dem dort beschriebenen "Hydraulikgestänge" dadurch eingestellt werden, daß mit Hilfe einer im Zuge der hydraulischen Übertragung angeordneten Drossel der auf das Ventil zu übertragende Druck und damit die Ventilauslenkung mehr oder weniger begrenzt wird.

Durch eine Verkleinerung des Ventilhubes kann das Start- und Teillastverhalten des Motors günstig beeinflußt werden. Die bei der Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik hierzu notwendige Einstellung der Drossel ermöglicht naturgemäß nur eine mehr oder weniger träge Anpassung des Ventilhubes an die jeweiligen Gegebenheiten. Eine präzise Beeinflussung der Ventilbewegung über die Einstellung der Drossel ist ohnehin nicht möglich.

Aus US-PS 42 24 906 ist es ferner bekannt, eine von der Bewegung einer Nockenwelle über einen Kipphebel abgeleitete Ventilbewegung zusätzlich dadurch zu beeinflussen, daß der Drehpunkt des Kipphebels mittels eines Hydraulikkolbens höhenverstellbar ist. Mit einer solchen Einrichtung ist es nicht möglich, den Ventilhub in weiten Grenzen zu beein­ flussen, da dieser aufgrund der mechanischen Betätigung des Ventilhubes durch die Geometrie des Nockens zwangsläufig vorgegeben ist.

Ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Ventilhub rhythmisch und taktrichtig und mit großer Präzision einstellbar zu machen, wobei ein taktrichtiger Ventilhub auch zusätzlich zum normalen Ventilhub möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung nach den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird dabei das Übertragungsmaß der Auslenkung des Hubgliedes auf den Nockenantrieb auf das Ventil selbst steuerbar beeinflußt.

Diese Veränderung des Übertragungsmaßes kann gemäß vorteil­ hafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens grundsätzlich auf zweierlei Weise erfolgen, nämlich einmal bei Vorhandensein eines mechanischen Übertragungsgliedes, wie beispielsweise eines Kipphebels, mechanisch durch Beeinflussung des Anlenk­ punktes und/oder Hebelarmes oder unmittelbar durch Beein­ flussung des Hydraulikgestänges.

In beiden Fällen wird die Beeinflussung abhängig von einem Nockenantrieb erfolgen, der phasenstarr mit dem Nockenantrieb für den üblichen Ventilhub gekuppelt ist, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Nockenantrieb für die Beein­ flussung des Übertragungsmaßes mit auf der Nockenwelle ange­ ordnet ist.

Einzelheiten einer Einrichtung nach der Erfindung werden im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Kombination eines Hydraulikgestänges mit einem Kipphebel zur Steuerung des Ventilhubes,

Fig. 1a eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem einfach wirkenden Kolben und

Fig. 2 eine Ausführung mit einem Hydraulikgestänge und hydraulischer Überlagerung der Steuerung.

Bei beiden Ausführungsformen ist einheitlich mit 1 der Nocken bezeichnet, von welchem abhängig über einen Geberkolben 2, einen Zylinder 3, die Leitung 4 mit permanenter Entlüftung 5, Betätigungskolben 6 und Ventilzylinder 7 das Ventil 12 be­ tätigt wird. Das auf diese Weise realisierte Hydraulikgestänge wird über ein Rückschlagventil 8 aus einer Pumpe 9 mit Druck­ halteventil 10 und Speicher 11 jeweils mit Öl nachgefüllt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wirkt der Betätigungs­ kolben 6 nicht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 direkt auf das Ventil 12, sondern er betätigt einen Kipphebel 13, welcher im Anlenkpunkt 14 gelagert ist.

Zur Beeinflussung des Hubes des Ventils 12 kann der Anlenk­ punkt 14 taktrichtig verstellt werden, wodurch sich die Bewegung des Anlenkpunktes 14 zusammen mit der Bewegung des Betätigungskolbens 6 im Sinne einer Veränderung der Auslenkung des Ventiles 12 auswirkt.

Zu diesem Zweck ist der Anlenkpunkt 14 an einem Bock 15 montiert, welcher durch einen Kolben 16 mit Zylinder 17 von einem Anschlag 18 abgehoben und gegen die Kraft einer Feder 19 bewegt werden kann.

Der Kolben 16 wird durch den Druck des Öles im Zylinder 17 betätigt, der seinerseits über eine Leitung 20 und ein Nach­ füllventil 21 entgegen Ölverlusten aufrechterhalten wird, wobei das Nachfüllventil 21 am bereits vorhandenen Speicher 11 anschließen kann. Dieses hydraulische System hat ebenfalls eine permanente Entlüftung 22.

Das derart aufgebaute zusätzliche Hydraulikgestänge ermög­ licht, wie erwähnt, der Ventilbewegung eine zusätzliche Bewegung zu überlagern. Dies kann sowohl vorteilhaft sein während des Kompressionshubes zum Zweck der Auspuffbremsung, zur Änderung der Steuerzeiten und Verringerung des Ventilhubes beim Kaltstart, wobei zu berücksichtigen ist, daß durch eine dem Hub des Betätigungskolbens 6 gegenläufige Bewegung des Kolbens 16 mit entsprechender Anordnung des Anschlages 18 der durch den Betätigungskolben 6 erzeugte Öffnungshub des Ventiles 12 ganz oder teilweise kompensiert werden und damit auch kleinere Ventilhübe bewirkt werden können als der Betätigungskolben 6 für sich allein erzeugt.

Die zusätzliche taktrichtige Steuerung kann aber auch mit Vorteil eingesetzt werden, um Ein- und/oder Auslaßventile zu bestimmten, vorzugsweise im Versuch zu ermittelnden Zeiten kurz zu öffnen, um beispielsweise ein Rücksaugen von Abgas zu erzielen, was für die Verbesserung der Abgasqualität und zur Erzielung besserer Kaltstarteigenschaften vorteilhaft ist.

In jedem Fall muß der Kolben 16 taktrichtig und periodisch in sehr exakt dosierter und zeitlich genau festliegender Weise bewegt werden und diese zusätzliche Bewegung muß nach Belieben zu- und abschaltbar sein.

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung erfolgt dies über einen zusätzlichen ersten Geberzylinder 26, in welchem ein erster Kolben 24 abhängig von einem ersten Nocken 23 betätigt wird. Dabei erfolgt die An- und Abschaltbarkeit des ersten Geber­ zylinders 26 gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung dadurch, daß der erste Kolben 24 mittels einer durchgehenden Kolben­ stange 25 doppelt wirkend ausgeführt wird. Weiter ist ein Absperrventil 27 vorgesehen, das die beiden Zylinderräume miteinander verbindet, wobei es zur Steuerung genügt, das Absperrventil 27 zu öffnen bzw. zu schließen, um unter geringsten Stoßerscheinungen den ersten Geberzylinder 26 wirksam oder unwirksam zu machen.

Der erste Nocken 23 zur zusätzlichen überlagerten Betätigung des Ventils 12 in der beschriebenen Weise ist, wie schematisch dargestellt, auf der Welle des Nockens 1 mit angeordnet, so daß der Geberkolben 2 und der erste Kolben 24 absolut takt­ richtig zueinander betätigt werden. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß dies gleichzeitig oder aber auch phasenver­ schoben zueinander erfolgen kann. Weiter ist für den Fachmann ersichtlich, daß der erste Nocken 23 natürlich auch auf einer vom Nocken 1 getrennten Welle angeordnet sein kann, wobei lediglich dafür zu sorgen ist, daß beide Nocken mit gleicher Umlaufgeschwindigkeit betätigt werden. Dabei kann die gegen­ seitige Phasenlage starr oder aber auch einstellbar gemacht werden.

Die Fig. 1a zeigt in einem Ausschnitt eine Abwandlungsform zur steuerbaren Beeinflussung des Anlenkungspunktes 14 über ein Hydraulikgestänge, wobei in diesem Fall ein einfach wirkender erster Kolben 28 anstelle des doppeltwirkenden ersten Kolben 24 vorgesehen ist. Dieser Kolben 28, der als Hubglied mit dem ersten Nocken 23 zusammenarbeitet, ist in einem ersten Geberzylinder 29 geführt. Durch das beispiels­ weise elektrisch betätigbare Absperrventil 30 wird die Wirkung des Zylinders 29 gegebenenfalls unwirksam gemacht. In diesem Fall pumpt der erste Kolben 28 laufend Öl aus der Nachfüllei­ tung 20 über das Druckhalteventil 31 ab, welches auf den höchsten Arbeitsdruck eingestellt sein muß.

Auch bei dieser Ausführungsform kann also wahlweise, nämlich durch Öffnen des Absperrventils 30 der durch den Betätigungs­ kolben 6 hervorgerufenen Bewegung des Ventiles 12 eine Bewe­ gung durch Veränderung des Anlenkpunktes 14 im Sinne einer Verringerung des Ventilhubes überlagert werden.

In der Fig. 2 ist anschaulich in einer ebenfalls schema­ tischen Darstellung eine Ausführungsmöglichkeit der Einrich­ tung nach der Erfindung gezeigt, bei welcher das Hydraulikgestänge unmittelbar auf das Ventil 12, also ohne Zwischenschaltung eines Kipphebels arbeitet. Dabei sind in der Ausführungsform nach Fig. 2 die den Funktionsteilen des Hydraulikgestänges in Fig. 1 entsprechenden Teile des Hydrau­ likgestänges mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie in Fig. 1.

Die Überlagerung zum Auslösen zusätzlicher Ventilerhebungs­ funktionen erfolgen aber bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform durch rein hydraulische Addition. Hierzu sind zweite und dritte Nocken 32 und 33 vorgesehen, die auch in dieser Ausführungsform auf der gleichen Achse sitzen, wie der Nocken 1.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß für weitere Funktionen auch noch weitere Nocken vorgesehen werden können und daß auch in dieser Ausführungsform die Nocken 32, 33 auf einer getrenn­ ten phasenstarr mit der Nockenwelle umlaufenden Welle ange­ ordnet sein können.

Zu den zweiten und dritten Nocken 32 und 33 gehören zweite und dritte Geberzylinder 34 und 35 mit zweiten und dritten Kolben 36 und 37, die ebenso doppeltwirkend ausgeführt sind, wie der erste Kolben 24 in Fig. 1. Jedem doppeltwirkenden Zylinder ist ein Absperrventil 38 bzw. 39 zugeordnet. Sofern die Absperrventile 38 bzw. 39 geschlossen sind, wird in das Hydraulikgestänge über die Speiseleitungen 40 und 41 zusätz­ liches Antriebsmedium, z. B. Öl, gedrückt und hierdurch eine zusätzliche Auslenkung des Betätigungskolbens 6 und damit des Ventils 12 erreicht. Dabei sind die Speiseleitungen 40 und 41 vorzugsweise im Sinne der Druckübertragung steigend ang­ eordnet, um auch für diesen Bereich die permanente Entlüftung 5 wirksam werden zu lassen.

Eine derart aufgebaute Ausführungsform besitzt gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. Fig. 1a den Vorteil, daß mechanische Teile, wie insbesondere ein Kipphebel eingespart werden können und daß über die Anordnung mehrerer paralleler Kolben zu dem zweiten Kolben 36 und dem dritten Kolben 37, die zu unterschiedlichen Zeiten gesteuert und wirksam gemacht werden können, entsprechend viele beliebige Zusatzfunktionen eingeführt werden können.

Außerdem ist das Feder-Masse-System, in dem die Ölleitungen bekanntlich als Federn eingesetzt werden müssen, in Fig. 2 erheblich weniger eigenschwingungsanfällig als eine Ausführungs­ form nach Fig. 1, in der sich die Massen 6, 13, 15, 16 frei aufgehängt zwischen Federn befinden.

Umgekehrt ist bei einer Ausführungsform nach Fig. 2 nicht zu vermeiden, daß Lecköl aus dem Zylinder 7 unmittelbar auf das Ventil 12 und den Motorblock austritt und dort verkokt oder im Brennraum verbrennt.

Bei Anordnung eines Kipphebels 13 hingegen kann das gesamte Lecköl vom Motorblock weggehalten werden.

Bei Einsatz eines Kipphebels kann selbstverständlich die Übertragung der Bewegung des vom Nocken gesteuerten Hubgliedes auf den Kipphebel in anderer Weise als in Fig. 1 dargestellt erfolgen, insbesondere, wenn, wie an sich bekannt, ein zwei­ armiger Hebel verwendet wird, wobei auch in diesem Fall der Anlenkungspunkt des Hebels selbst zur Beeinflussung des Ventilspieles in der einen oder anderen Richtung gesteuert werden kann. Derartige Abwandlungen liegen im Bereich fach­ männischem Könnens.

Claims (5)

1. Hydraulische Einrichtung zum Betätigen eines Gaswechsel­ ventils für Brennkraftmaschinen, Hubkolbenkompressoren oder dergleichen, die einen Geberzylinder, in dessen Zylinderraum ein mit einem Nocken der Nockenwelle in Wirkverbindung stehender Geberkolben angeordnet ist, und einen Stellzylinder, in dessen Zylinderraum ein Gas­ wechselventil betätigender Kolben angeordnet ist, auf­ weist, wobei der Geber- und der Stellzylinder über ein dazwischen liegendes Übertragungsglied gekoppelt sind, in dessen oberen Punkt Mittel zur Entgasung der Arbeits­ flüssigkeit angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß - zwecks höherer Genauigkeit der Ventilhubeinstellung sowie zum taktrichtigen und vom regelmäßigen Ventilhub unabhängigen Betätigen des Gaswechselventils - die Einrichtung wie an sich bekannt zusätzlich erste, zweite und dritte Nocken (23, 32, 33) aufweisen, daß diesen Nocken (23, 32, 33) zugeordnete erste, zweite und dritte Geberzylinder (26 bzw. 29 und 34, 35) mit verschiebbaren ersten, zweiten und dritten Kolben (24 bzw. 28 und 36, 37) vorgesehen sind, wobei die beiden durch den jeweiligen Kolben getrennten Zylinderräume durch eine ein Absperrventil (27, 30, 38, 39) aufweisende Leitung miteinander verbunden sind.

2. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zusätzliche erste Geberzylinder (26 bzw. 29) mit einer verschiebbaren Stütze (14) eines auf das Gaswechselventil (12) wirkenden und vom Betätigungs­ kolben (6) betätigten Hebels (13) über einen zusätzlichen Kolben (16) verbunden ist (Fig. 1, 1a).

3. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zusätzlichen zweiten und dritten Geberzylinder (34, 35) mit dem Innenraum des Zylinders (3) über Speiseleitungen (40, 41) verbunden sind (Fig. 2).

4. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (24, 36, 37) der Geberzylinder (26, 34, 35) als doppelt wirkende Kolben ausgebildet sind.

5. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speiseleitungen (40, 41) steigend angeordnet sind.