DE4211631A1 - Ventiltrieb mit einem laengsverschiebbaren spielausgleichselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brenn­ kraftmaschine mit einem in den Übertragungsweg zwischen einem Nocken und einem Hubventil geschalteten Spielaus­ gleichselement, das in Ausgleichsrichtung betrachtet längsverschiebbar gelagert ist und dabei einen mit varia­ blem Fluiddruck beaufschlagbaren Hydraulikraum begrenzt. Bekannt ist ein derartiger Ventiltrieb aus der EP-B-03 75 742. Dabei kann der vom Nocken tatsächlich auf das Hub­ ventil übertragene Ventilhubverlauf durch Verschieben des kompletten Spielausgleichselementes verändert werden. Wird der Fluiddruck im Hydraulikraum dabei so groß ge­ wählt, daß dieser Hydraulikraum quasi ein inkompressibles Medium darstellt, so wird eine Ventilerhebung erzeugt, die im wesentlichen dem Nockenhub entspricht. Ist der Hydraulikraum hingegen komprimierbar, so wird zumindest ein Teil des Nockenhubes in eine alleinige Verschiebebe­ wegung des Spielausgleichselementes umgesetzt, so daß le­ diglich eine reduzierte Ventilerhebung eintritt. Gleich einem Kolben wird dabei das Spielausgleichselement im Hydraulikraum verschoben.

Dieser bekannte Stand der Technik zeichnet sich gegenüber andersartigen Lösungen, bei denen durch Eingriff auf die innere Kinematik des Spielausgleichselementes der über­ tragene Ventilhubverlauf beeinflußt wird - ein Beispiel hierfür zeigt die US 46 15 307 - durch einen äußerst ein­ fachen und zuverlässigen Aufbau aus, da lediglich ein üb­ liches Spielausgleichselement in seiner Gesamtheit ver­ schoben wird. Es können somit gängige, bewährte und in großen Stückzahlen produzierte Spielausgleichselemente zum Einsatz kommen. Auch der Typus des Spielausgleichs­ elementes ist beliebig, möglich ist der Einsatz von me­ chanischen oder hydraulischen Elementen, wobei letztere selbst eine Zylinder-Kolben-Einheit bilden, die mit einem abgeschlossenen hydraulischen System arbeiten oder auch ein offenes hydraulisches System aufweisen kann.

Zwar ist dieses bekannte Prinzip einer Ventilhubbeein­ flussung durch Längsverschieben eines zwischengeschalte­ ten Spielausgleichselementes überzeugend, jedoch sind durchaus Verbesserungen möglich, die aufzuzeigen sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei druck­ losem Hydraulikraum der Verschiebeweg des Spielaus­ gleichselementes derart begrenzt ist, daß bei maximalem Nockenhub zumindest eine geringfügige Ventilerhebung er­ folgt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfin­ dung beschreiben die Unteransprüche.

Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist sichergestellt, daß sich dieses Brennkraftmaschinen-Hubventil, dessen Ventiltrieb mit einer oben geschilderten variablen Über­ tragungskinematik ausgestattet ist, stets zumindest ge­ ringfügig öffnet. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Standfestigkeit der beteiligten Bauelemente. Insbesondere handelt es sich bei einem erfindungsgemäß betätigten Hub­ ventil um ein Einlaßventil einer Brennkraftmaschine, die mehrere Einlaßventile je Zylinder besitzt. Wird zur Ver­ besserung der Ladungswechseldynamik lediglich eines der Einlaßventile vollständig geöffnet, so stellt sich in­ folge einer erhöhten Turbulenz eine optimale Verbrennung im Brennraum ein, obwohl das oder die weiteren Einlaßven­ tile im wesentlichen geschlossen bleiben. Das geringfü­ gige Öffnen dieser weiteren Einlaßventile bewirkt näm­ lich, daß Kraftstoff im Ansaugbereich der im wesentlichen geschlossen bleibenden Einlaßventile optimal mit der über das stets vollständig öffnende Einlaßventil eingebrachten Ladung vermischt wird. Soll somit - zusammenfassend be­ trachtet - an einer Brennkraftmaschine mit beispielsweise zwei Einlaßventilen je Zylinder eines der Einlaßventile stets maximal geöffnet werden und das andere Einlaßventil in seinem Ventilhubverlauf auf einen Minimalhub be­ schränkbar sein, so stellt ein erfindungsgemäßer Ventil­ trieb eine besonders einfache und zuverlässige Realisie­ rungsmöglichkeit für das andere, in seinem Hubverlauf zu beschränkende Einlaßventil dar.

Die Begrenzung des Verschiebeweges des Spielausgleichs­ elementes kann auf verschiedenartige Weise erfolgen. So kann im Hydraulikraum ein Anschlag vorgesehen sein, auf dem nach einer geeigneten Verschiebestrecke das Aus­ gleichselement zum Anliegen kommt. Auch kann der Hydrau­ likraum selbst in geeigneter Weise bemessen sein. Darüber hinaus ist es möglich, zwischen einer Begrenzungswand des Hydraulikraumes sowie dem Spielausgleichselement ein Fe­ derelement vorzusehen, das einerseits das Ausgleichsele­ ment in eine definierte Position bringt, andererseits zugleich den möglichen Verschiebeweg wie gewünscht be­ grenzt. So kann sich das Spielausgleichselement in Längs­ richtung betrachtet auf diesem Federelement abstützen, welches in seinem Zusammenwirken mit einer üblichen Ven­ tilschließfeder, die am Hubventil angreift, so ausgelegt ist, daß bei maximalem Nockenhub auch bei drucklosem Hydraulikraum eine geringfügige Ventilerhebung erfolgt. Selbstverständlich ist es auch möglich, sowohl einen An­ schlag als auch das beschriebene Federelement vorzusehen. Ist beispielsweise das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet, so ist es unerwünscht, die einzelnen Feder­ windungen bei Kompression der Schraubenfeder auf Anschlag kommen zu lassen. Dies kann durch den zusätzlichen An­ schlag verhindert werden.

Besonders einfach läßt sich ein erfindungsgemäßer Ventil­ trieb an einem Schwing- oder Kipphebeltrieb umsetzen, wo­ bei sich wie bekannt der Schwing- oder Kipphebel auf dem längsverschiebbar gelagerten Spielausgleichselement ab­ stützt. Auf einfache Weise ist das Spielausgleichselement dabei in einem starren Gehäuse, so insbesondere im Zylin­ derkopf der Brennkaftmaschine, gelagert. Um den Hydrau­ likraum, der durch das Spielausgleichselement begrenzt ist, abzudichten, kann ein Absatz am stufenkolbenartig ausgebildeten Ausgleichselement herangezogen werden. Zu­ mindest bei Nocken-Nullhub liegt dieser Absatz dann an einem Wandabschnitt des Hydraulikraumes bzw. des das Spielausgleichselement führenden Gehäuses an, wobei der besseren Abdichtung halber ein Dichtelement zwischenge­ legt sein kann. Die Spalte zwischen dem Spielausgleichs­ element sowie dem das Ausgleichselement führenden Gehäuse können dabei als Dämpfungsspalte wirken, über die bei einer möglichen Längsverschiebung des Ausgleichselementes Fluid in geringem Maße übertreten kann.

Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Ge­ zeigt ist ein Hubventil 1 einer Brennkraftmaschine, das unter Zwischenschaltung eines Schwinghebels 2 in bekann­ ter Weise von einem Nocken 3 betätigt wird. Die Schließ­ bewegung des Hubventiles 1 wird wie ebenfalls üblich von einer Ventilschließfeder 4 initiiert. Der Schwinghebel 2 stützt sich auf einem hydraulischen Spielausgleichsele­ ment 5 ab. Derartige Spielausgleichselemente sind dem Fachmann geläufig und werden daher nicht einzeln erläu­ tert. Kurz gesagt stellen derartige Elemente eine Zylin­ der-Kolben-Einheit dar, die in Ausgleichsrichtung (Pfeilrichtung 8) gegeneinander verschiebbar ist.

Das Spielausgleichselement 5 ist in einer Aussparung 6 im Zylinderkopf 7 der Brennkraftmaschine gemäß Pfeilrichtung 8 längsverschiebbar gelagert und stufenkolbenartig ausge­ bildet. In Ausgleichsrichtung, d. h. in Pfeilrichtung 8 betrachtet, stützt sich das Spielausgleichselement 5 auf einem Federelement 9 ab, das seinerseits auf der Stirn­ seite der Aussparung 6 aufliegt. Zugleich begrenzt das Spielausgleichselement 5 stirnseitig einen ebenfalls durch die Aussparung 6 gebildeten Hydraulikraum 10. Über eine Zufuhrleitung 11 kann dieser Hydraulikraum 10 mit Fluid von variablem Druck beaufschlagt werden.

Liegt im Hydraulikraum 10 ein hoher Fluiddruck vor, so wird das Spielausgleichselement 5 durch diesen Fluiddruck in der gezeigten Position gehalten. Hierbei liegt das stufenkolbenartig ausgebildete Ausgleichselement 5 mit seinem Absatz 12 unter Zwischenlage eines Dichtelementes 13 an einem den Hydraulikraum 10 bzw. die Aussparung 6 begrenzenden Wandabschnitt 14 des Zylinderkopfes 7 an. Der Hydraulikraum 10 ist somit sicher abgedichtet.

Wird nun durch den Fluiddruck im Hydraulikraum 10 das Spielausgleichselement 5 in der gezeigten Position gehal­ ten, so wird bei Rotation des Nockens 3 der Nockenhub h über den Schwinghebel 2 unverändert auf das Hubventil 1 übertragen, so daß dieses eine Ventilerhebung h′ aus­ führt. Dieser Zustand entspricht dem üblichen, bekannten Stand der Technik. Wird hingegen der Druck im Hydraulik­ raum 10 herabgesetzt, so wird zumindest ein Teil des Nockenhubes h in eine Verschiebebewegung des Spiel­ ausgleichselementes 5 nach unten umgesetzt. Somit wird das Hubventil 1 durch den Nocken 3 lediglich um einen entsprechend verringerten Betrag geöffnet. Insbesondere ist es vorgesehen, den Fluidüberdruck im Hydraulikraum 10 durch Rücknahme des Fluiddruckes in der Zufuhrleitung 11 vollständig abzubauen. Dann wird bei Rotation des Nockens 3 durch den Nockenhub h das Spielausgleichselement 5 ge­ gen die Kraft des Federelementes 9 soweit nach unten ver­ schoben, bis dieses Ausgleichselement auf einem in der Aussparung 6 angeordneten Anschlag 15 aufliegt. Der maxi­ male Verschiebeweg v des Spielausgleichselementes 5 ist dabei so bemessen, daß beim maximalem Nockenhub h sowie bei drucklosem Hydraulikraum 10 zumindest eine geringfü­ gige Erhebung des Hubventiles 1 erfolgt. Selbstverständ­ lich ist es auch möglich, den maximalen Verschiebeweg v des Spielausgleichselementes 5 durch geeignete Abstimmung des Federelementes 9 im Zusammenwirken mit der Ventil­ schließfeder 4 wie gewünscht zu begrenzen. Dies sowie weitere konstruktive Details können jedoch auch anderwei­ tig gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem in den Übertragungsweg zwischen einem Nocken (3) und einem Hubventil (1) geschalteten Spielausgleichsele­ ment (5), das in Ausgleichsrichtung (8) betrachtet längsverschiebbar gelagert ist und dabei einen mit variablem Fluiddruck beaufschlagbaren Hydraulikraum (10) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß bei drucklosem Hydrau­ likraum (10) der Verschiebeweg (v) des Spielaus­ gleichselementes (5) derart begrenzt ist, daß bei maximalem Nockenhub (h) zumindest eine geringfügige Ventilerhebung (h′) erfolgt.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikraum (10) mit einem Anschlag (15) für das Spielausgleichsele­ ment (5) versehen ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Spielausgleichselement (5) in Aus­ gleichsrichtung (8) betrachtet auf einem Federele­ ment (9) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (9) in seinem Zusammenwirken mit einer Ventilschließfeder (4) auf eine bei drucklosem Hydraulikraum (10) sowie maximalem Nockenhub (h) zumindest geringfügige Ven­ tilerhebung (h′) hin ausgelegt ist.

4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein vom Nocken (3) betätigter Schwinghebel (2) oder Kipphebel auf dem Spielausgleichselement (5) einerseits und auf dem Hubventil (1) andererseits abstützt.

5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielausgleichsele­ ment (5) stufenkolbenartig ausgebildet ist und zu­ mindest bei Nocken-Nullhub mit einem Absatz (12) un­ ter Zwischenlage eines Dichtelementes (13) an einem den Hydraulikraum (10) begrenzenden Wandabschnitt (14) anliegt.

6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spielausgleichsele­ ment (5) als hydraulisch abgeschlossenes Zylinder- Kolben-System ausgebildet ist.

7. Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von zumindest zwei Ein­ laßventilen je Maschinenzylinder zumindest einem Einlaßventil ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb zuge­ ordnet ist.