-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen mit
Totgang für
Verbrennungsmotorventilsteuereinrichtungen und insbesondere eine
Vorrichtung zum Deaktivieren eines Totgangventils mit Spulenventil
mit baueinheitlich integriertem Speicher.
-
Verbrennungsmotoren
sind bekannt. Verbrennungsmotoren umfassen eine Ventilfolge mit Einlass-
und Auslassventilen, die in dem Zylinderkopf über jedem Verbrennungszylinder
angeordnet sind. Die Einlass- und Auslassventile verbinden Einlass- und
Auslassanschlüsse
mit jedem Verbrennungszylinder. Die Einlass- und Auslassventile
sind im Allgemeinen auf- und abgehende Ventiltypen, die einen im Allgemeinen
pilzförmigen
Teller und einen länglichen zylindrischen
Schaft aufweisen, der sich ausgehend von dem Ventilteller erstreckt.
Eine Feder spannt den Ventilteller in eine vollständig geschlossene
Position gegen einen Ventilsitz in dem Zylinderkopf vor. Historisch
wurden Motorventile aus der vollständig geschlossenen Position
in eine vollständig
offene Position über
eine Steuernocken-, Stößelstangen- und Kulissenhebelanordnung
unter dem Teller bewegt. Hydraulische Hebevorrichtungen, die unter
Druck stehendes Hydraulikfluid nutzen, um einen Kolben zu betätigen, um
das Ventil hin- und
her zu bewegen, sind als Puffer zwischen der Bewegung des Kulissenhebels
und dem Ventilschaft und als Einrichtung hinzugefügt worden,
um die Ventilanbindung einzustellen. Bei späteren Entwicklungen wurden
die Steuernocken über
dem Teller die Stößelstange
und gelegentlich der Kulissenhebel für eine unmittelbarere Betätigung der
Ventil beseitigt.
-
Vorrichtungen
zum Deaktivieren von Motorventilen, die auf dem Gebiet als Totgangvorrichtungen
bekannt sind, sind ebenfalls gut bekannt. Totgangvorrichtungen sind
vorteilhaft, weil sie den Wirkungsgrad des Motors erhöhen, indem
sie den Hub des Ventils entweder vollständig beseitigen oder verringern,
wobei dadurch ermöglicht
wird, dass keine oder eine reduzierte Brenn stoff-Gas-Mischung oder Motorabgas
in den Zylinder gelangt bzw. aus diesem austritt. Viele bekannte
hydraulische Totgangvorrichtungen vermögen das Anheben und/oder die
Dauer eines Nockenscheibennockenvorgangs zu verringern, der auf
das Motorventil übertragen
wird. Diese Vorrichtungen werden typischer Weise durch ein Magnetventil
gesteuert, wobei der Verlust an Nockenbewegung erreicht wird, indem Öl aus einer
hydraulischen Verbindung zwischen dem Nocken und dem Ventil auf
gesteuerte Weise abgegeben wird. Dies hat zwei wesentliche Nachteile,
die diese Systeme zur Massenproduktion unakzeptabel gemacht haben. Der
erste Nachteil ist der Energieverbrauch, weil das Öl typischer
Weise von dem Nocken durch ein kleines Magnetventil mit übermäßigen Energieverlusten gepumpt
wird. Diese Energie wird von der Kurbel entnommen und führt zu einem
Verlust an Brennstoffeinsparung. Die zweite Schwäche der meisten Totgangsysteme
besteht darin, dass, weil die Vorrichtungen nur einen Teil des Nockenscheibennockens nutzen,
die Öffnungs-
und Schliessrampen verloren gehen, was zu nicht akzeptabel hohen Öffnungs-
und Schliessbeschleunigungsraten führt, was Geräusch, Verschleiß, Ventilgrellen
und Hochfrequenzbelastungen verursacht. Eine weitere Angelegenheit
bei bekannten Totgangvorrichtungen sind die hydraulischen Drücke, bei
denen sie arbeiten müssen,
was in unvermeidbarer Weise den Steuermagneten groß macht,
hohen Leistungsverbrauch verursacht und den Magnet dazu unfähig macht,
sich gegen extremen Öldruck
zu öffnen.
-
Ein
Beispiel einer solchen bekannten Vorrichtung ist in
US 4,248,045 (David L. Turner) offenbart,
wo es eine antriebsübertragende
Einrichtung ermöglicht,
dass die normale Übertragung
von Bewegung ausgehend von jeder Nockenscheibe zu dem zugeordneten
Ventil ausgesetzt wird, wenn die maximale Leistungsabgabe des Motors
nicht erforderlich ist.
-
Zusätzlich gibt
es ein erhöhte
Interesse an der Fähigkeit
moderner Mikrokontroller, zusätzliche Motorventilvorgänge, die über diejenigen
einer herkömmlichen
Kurbelwelle hinaus gehen, zu steuern, um zum Beispiel Motoren mit
homogener Ladungskom pressionszündung
(HCCI; engl.: homogenous charge compression ignition) zu betreiben,
um Diesel-NOx-Emissionen zu steuern und für Kompressionsbremsen. Im Fall
einer NOx-Steuerung besteht die Strategie darin, einen zusätzlichen
Einlassventilvorgang während
des Auslasshubs oder einen zusätzlichen
Ablassventilvorgang beim Einlasshub hinzuzufügen, um zusätzliches Restgas dem nächsten Verbrennungsvorgang
zu liefern. Im Fall der Kompressionsbremse besteht die Strategie
darin, einen Ablassventilvorgang an der höchsten Stelle des Kompressionshubs
zu modulieren, um die Kompressionsenergie abzulassen, um als Retarder
zu dienen. Im Fall von HCCI besteht eine Strategie für die Steuerung
der HCCI-Zündung
darin, Abgas dem Zylinder in modulierten Mengen zuzuführen (zusätzlicher Auslassvorgang
beim Einlasshub), um die Zylindertemperatur und möglicherweise
aktive chemische Radikale als Zündzeitpunktssteuerung
zu steuern.
-
Es
ist daher wünschenswert,
eine Totgangvorrichtung bereit zu stellen, die ausgelegt ist, einen vollständigen Ventilvorgang
bereit zu stellen (der herkömmliche
Ventilvorgang sowie der ergänzte
Vorgang), um für
eine Deaktivierung des Ventilvorgang zu sorgen (wenn ein Rest nicht
benötigt
wird) oder für eine
genaue Modulation zwischen den Extremen zu sorgen, um die Restrate
zu steuern.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Deaktivieren
eines Motorventils. Die Vorrichtung umfasst eine Speicherhülse, die
verschiebbar in einem Motorblock gehalten und in Richtung auf eine
untere Kammer vorgespannt ist, die in dem Motorblock ausgebildet
ist. Ein Innenraum der Hülse
steht in Fluidverbindung mit der unteren Kammer. Ein Folgekolben
ist der Hülse
für Kontakt
mit wenigstens einer Nocke einer Kurvenscheibe verschiebbar gehalten.
Ein oberer Kolben ist in einer oberen Kammer, die in dem Motorblock
ausgebildet ist, für
Kontakt mit einer Stößelstange
verschiebbar gehalten. Eine Fluidpassage ist in dem Motorblock ausgebildet
und steht in Fluidverbindung zwi schen der unteren Kammer und der
oberen Kammer. Ein Spulenventil ist in der Fluidpassage angeordnet
und weist eine Steuerspule auf, um das Spulenventil zu öffnen und
zu schließen,
wobei die Steuerspule in Richtung auf eine offene Position des Ventil
vorgespannt ist. Eine Passage ist in dem Motorblock ausgebildet
und sorgt für
eine Fluidverbindung zwischen der unteren Kammer und einem Ende
der Steuerspule. Eine Federkammer ist in dem Motorblock ausgebildet
und sorgt für
eine Fluidverbindung zwischen einem gegenüber liegenden Ende der Steuerspule
und einer Quelle für
unter Druck stehendes Fluid.
-
Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung sorgt vorteilhafter Weise für einen Betrieb mit vollständigem Hub,
wobei die Vorrichtung für
einen vollständigen
Ventilvorgang einschließlich
des herkömmlichen
Ventilvorgangs als auch des zusätzlichen
restlichen Vorgangs sorgt. Die Vorrichtung stellt auch keinen Hubbetrieb
bereit, wenn der restliche Vorgang nicht erforderlich ist. Die Vorrichtung
sorgt auch für
einen Betrieb mit teilweisem Hub, was für eine genaue Modulation zwischen
dem Betrieb mit vollständigem
Hub und dem Betrieb ohne Hub, wie oben in groben Zügen dargestellt,
sorgt.
-
Zusätzlich erreicht
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung auf robuste und kosteneffektive Weise eine Ventilsteuerung,
ohne dabei übermäßig Energie
zu verwenden, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit nachteilig beeinflusst.
Die Vorrichtung kann mit einem EGR-Kurvenscheibennocken auf der Kurbelwelle
verwendet werden oder nicht. Vorzugsweise ist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung an jedem Ventil des Motors angebracht. Weil die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Öffnungs-
und Schließrampen
des Kurvenscheibennockens nutzt, gibt es hinsichtlich des Geräusches beim
Ventilschließen
oder Verschleiß keine Bedenken,
und sie benötigt
keine zusätzlichen
geräuschdämpfende
Vorrichtungen. Weil das fließende Steueröl nicht
durch eine kleine Magnetöffnung
entweder während
normalen Betriebs oder Totgang gedrängt wird, sind die hydraulischen
Verluste minimal. Weil der Magnet nur den Pilotfluss steuert, sind
auch dort die Verluste gering. Und weil der Magnetflussbereich klein
ist, sind Drucklasten klein, und es sind eine relativ kleine Baugruppe
und Leistungsverbrauch möglich.
Weil der Druck zum Anheben des Ventils die Kraft bereit stellt,
um die Spule zu schließen,
besteht kein Bedarf an einer zusätzlichen
hydraulischen Versorgung, um das System zu betreiben. Energie wird
während
des Totgangs zurück
gewonnen und die Verwendung einer Kurvenrolle macht die mechanischen
Verluste an der Kurvenscheiben minimal.
-
BESHREIBUNG DER ZEICHNUGNEN
-
Die
obigen sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
Fachleuten auf dem Gebiet auf einfache Weise aus der folgenden detaillierten
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, wenn
sie angesichts der beigefügten Zeichnungen
betrachtet wird, in denen:
-
1 eine
fragmentarische schematische Teilquerschnittsansicht einer Vorrichtung
zum Deaktivieren eines Ventils gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, die in einem Motorblock installiert ist;
-
2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils der in 1 gezeigten Vorrichtung ist;
und
-
3 eine
fragmentarische schematische Teilquerschnittsansicht einer alternativen
Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Deaktivieren eines Ventils gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, die in einem Motorblock installiert ist.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
In 1 und 2 ist
eine im Ganzen bei 8 angegebene Totgangdeaktivierungsvorrichtung
mit Spulenventil gezeigt, die eine Längsbetriebsachse 9 hat.
Die Vorrichtung 8 ist vorzugsweise ausgelegt, in eine Ventilfolge
eines Verbrennungsmotors integriert zu werden, und umfasst einen
Folgekolben 10, der sich in Kontakt mit einem Kurvenscheibennocken 11, der
an einer Kurven scheibe 12 ausgebildet ist, befindet und
dessen Bewegung folgt. Der Folgekolben 10 ist in einer
Speicherhülse 13 verschiebbar
angeordnet. Die Speicherhülse 13 umfasst
einen unteren Teil 13a, einen ersten Durchmesser und einen
oberen Teil 13c mit einem zweiten Durchmesser, der größer als
der erste Durchmesser ist. Die Teile 13a und 13c sind über einen
gewinkelten Teil 13b verbunden. Die Vorrichtung 8 umfasst
auch ein Spulenventil 14, das eine Fluidverbindung zwischen
dem Innenraum der Hülse 13 und
einer oberen Kammer 15 steuert. Ein oberer Kolben 16 gleitet
in der Kammer 15 entlang der Achse 9, um eine
Stößelstange 17 hin
und her zu bewegen. Das Spulenentil 14 weist einen Spulenkörper 18 mit
einem Ende auf, das in einer ersten Passage 19 verschiebbar
gehalten ist, die sich in Fluidverbindung mit einer unteren Kammer 20 befindet, die
zu dem oberen Teil 13c der Hülse 13 offen ist.
Ein Magnetsteuerventil 21 verbindet selektiv eine Schmierölversorgungspassage 22 mit
dem gegenüber
liegenden Ende des Spulenkörpers 18.
Das Spulenventil ist durch eine Rückstellfeder 20 in
eine offene Position vorgespannt. Die Vorrichtung 8 steuert die
Betätigung
der Stößelstange 17 mittels
der Kurvenscheibe 20.
-
Die
obere Kammer 15, die erste Passage 19 und die
Versorgungspassage 22 sind alle in einer umgebenden Motorkomponente 24 ausgebildet,
die abhängig
von der Bauform des Motors ein Zylinderkopf oder eine Motorblock
sein kann. Der obere Rand des oberen Teils 13c der Speicherhülse 13 grenzt
an einen Anschlag 25, der durch eine nach unten weisende
Wand gebildet ist, die ein unteres Ende der unteren Kammer 20 umgibt.
Die Hülse 13 ist
durch eine Rückstellfeder 26 in
Richtung nach oben vorgespannt, die den unteren Teil 13a umgibt
und zwischen dem gewinkelten Teil 13b des Speichers und einem
Halter 27 gehalten ist. Der Halter 27 hat eine ringförmige Form
und ist an einem unteren offenen Ende eines Hüllenhohlraums 28 befestigt,
der in der Motorkomponenten 24 ausgebildet ist. Der Hohlraum 28 erstreckt
sich zu der Wand 25. Die Feder 26 ist auf einen
Wert vorgespannt, der größer als
der ist, der während
eines normalen Ventilbetriebs bei Spitzenhub auftritt, was unten
detaillierter diskutiert ist, so dass sie während eines solchen normalen
Betriebs nicht bewegt wird.
-
Die
untere Kammer 20 ist an einem unteren Ende zu dem oberen
Ende des Hülsenhohlraums 28 offen.
Eine zweite Passage 29 ist in der Motorkomponente 24 ausgebildet
und verbindet ein oberes Ende der unteren Kammer 20 mit
einem unteren Ende einer oberen Kammer 15, die in der Motorkomponente 24 ausgebildet
ist. Eine dritte Passage 30, die in der Motorkomponente 24 ausgebildet
ist, erstreckt sich ausgehend von der unteren Kammer 20 zu
der ersten Passage 19. Die erste Passage 19 erstreckt
sich quer zu der Längsachse 9 und
ist mit der zweiten Passage 29 zwischen den oberen und
unteren Enden derselben verbunden. Die erste Passage 19 nimmt
einen ersten Teil 18a des Spulenkörpers 18 verschiebbar
auf. Eine Federkammer 31, die in der Motorkomponente 24 ausgebildet
ist, nimmt einen zweiten Teil 18b des Spulenkörpers 18 auf
und erstreckt sich ausgehend von der zweiten Passage 29 entgegengesetzt
zu der ersten Passage 19. Die Rückstellfeder 23 ist
in der Federkammer 31 angeordnet.
-
Die
Schmierölversorgungspassage 22 erstreckt
sich zwischen der oberen Kammer 15 und einer Quelle für unter
Druck stehendes Öl
(nicht gezeigt) und umfasst ein Rückschlagventil 32,
das darin angeordnet ist, um zuzulassen, dass Öl nur in die obere Kammer 15 hinein
fließt.
Eine Ventileinlasspassage 33 und eine Ventilauslasspassage 34 sind
in der Motorkomponente 24 ausgebildet und sind zwischen
der Ölversorgungspassage 22 und
dem Ventil 21 bzw. zwischen dem Ventil 21 und
der Federkammer 28 angeschlossen. Im Betrieb werden der
Innenraum der Hülse 13,
die untere Kammer 20, die erste Passage 19, die
zweite Passage 29, die dritte Passage 30, die
obere Kammer 15, die Schmierölversorgungspassage 22,
die Ventileinlasspassage 33, die Ventilauslasspassage 34 und
die Federkammer 31 jeweils mit unter Druck stehendem Öl P von
der Schmierölversorgung
gefüllt
und bilden ein geschlossenes hydraulisches System.
-
Der
obere Kolben 16 ist in der oberen Kammer 15 verschiebbar
angeordnet. Der obere Kolben 16 ist mit der Stößelstange 17 verbunden,
die mit einem Motorventil (nicht gezeigt) verbunden ist. Abhängig von
der Bauform des Motors kann die mit einem Kulissenhebel (nicht gezeigt)
verbundene Stößelstange 17 der
Schaft des Ventils (nicht gezeigt) oder ein Teil eines Kulissenhebels
(nicht gezeigt) sein, der mit dem Ventil verbunden ist. Das Spulenventil 14 ist
in der offenen Position gezeigt, wobei die Spule 18 einen
zentralen Teil 18c mit verringertem Durchmesser aufweist,
der in der zweiten Passage 29 angeordnet ist und zwischen
dem ersten Teil 18a und dem zweiten Teil 18b verbunden
ist. Der erste Teil 18a ist in einem Teil 19c vergrößerten Durchmessers
der ersten Passage 19 verschiebbar angeordnet. Der erste
Teil 18a hat eine erste Steuerfläche 18d, die gegen
eine Stufe 19b vorgespannt ist, die den Teil 19c mit
einem Teil 19a kleineren Durchmessers der ersten Passage 19 verbindet.
Der erste Teil 18a weist eine zweite Steuerfläche an der
Verbindung mit dem zentralen Teil 18c auf. Der zweite Teil 18b weist
eine dritte Steuerfläche 18f an
der Verbindung zu dem zentralen Teil 18c und eine vierte
Steuerfläche 18g auf,
die an die Feder 23 grenzt. Eine Verlängerung 18h erstreckt
sich axial ausgehend von der vierten Steuerfläche 18g, um eine Anordnung
der Feder 23 an dem Spulenkörper 18 zu unterstützen. Die
Steuerflächen 18d und 18g weisen
wie die Steuerflächen 18e und 18f im
Wesentlichen die identische Oberflächenbereiche auf, um das Spulenventil 14 hinsichtlich
des Drucks auszugleichen. Die Rückstellfeder 23 spannt
den Spulenkörper 18 gegen
den Öldruck
in der unteren Kammer 20 vor, um das Spulenventil 14,
wie in den Figuren gezeigt, zu öffnen.
In der offenen Position ist der zentrale Teil 18c in der
zweiten Passage 29 angeordnet, was es ermöglicht,
dass Öl
ausgehend von der unteren Kammer 20 und durch die Passage 29 zu
der oberen Kammer 15 fließt, wenn der Folgekolben 10 von
der Kurvenscheibe 12 nach oben bewegt wird.
-
Die
Ventilsteuerfläche 18d ist
daher über
die dritte Passage 30 und die erste Passage 19 dem
unter Druck stehenden Öl
in der unteren Kammer 20 ausgesetzt und die Ventilsteuerfläche 18g ist über das
Magnetsteuerventil 21 und die Passagen 33 und 34 schmierendem Öldruck von
der Schmierölversorgungspassage 22 ausgesetzt.
Das Magnetventil 21 ist, wenn es sich in einer offenen
Betriebsart befindet, betriebsfähig,
um den Fluss ausgehend von der Schmierölversorgungspassage 22 zu
der Federkammer 31 zu ermöglichen. Die Ventilsteuerflächen 18e und 18f sind
dem schmierenden Öldruck
in der zweiten Passage 29 ausgesetzt.
-
Der
Betrieb der Totgangdeaktivierungsvorrichtung 8 wird nun
beschrieben. Bei einem Betrieb mit vollständigem Hub ist das Magnetsteuerventil 21 geschlossen,
wobei sich das Spulenventil 14 in einer offenen Position
befindet, was schmierendes Öl
in der Federkammer 31 einschließt und den Spulenkörper 18 bewegungsunfähig macht.
Wenn sich die Kurvenscheibe 12 in Uhrzeigerrichtung dreht
und ein erster schräger
Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Fläche des Folgekolbens 10 angreift,
bewegt sich der Folgekolben 10 nach oben und verlagert Öl in die
Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist, geht das von dem Folgekolben 10 verlagerte Öl durch
die zweite Passage 29 hindurch und in die obere Kammer 15,
um den oberen Kolben 16 nach oben zu bewegen. Die Bewegung
des oberen Kolbens 16 bewegt wiederum die Stößelstange 17. Wenn
sich der Folgekolben 10 nach oben bewegt, versucht der
Druck in der ersten Passage 19, den Spulenkörper 18 gegen
die Feder 23 und das Öl
zu bewegen, das in der geschlossenen Federkammer 31 eingeschlossen
ist, und kann den Spulenkörper 18 etwas
bewegen, wird das Ventil 14 aber nicht schließen. Das
eingeschlossene Öl
in der Federkammer 31 und das geschlossene Magnetsteuerventil 21 verhindern
eine Bewegung der Spulenkörpers 18, weil,
wenn sich der Druck auf die Ventilsteuerfläche 18d erhöht, das Öl in der
Federkammer 31 keinen Auslass hat und als nicht komprimierbares
Fluid nicht verlagert werden kann. Das Rückschlagventil 32 verhindert
auch, dass Öl
ausgehend von der oberen Kammer 15 zu der Schmierölversorgungspassage 22 fließt, was
gewährleistet,
dass das in die obere Kammer 15 verlagerte Öl den oberen
Kolben 16 und die Stößelstange 17 bewegt.
-
Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 weiter dreht, kontaktiert ein
zweiter schräger
Teil 11b des Kurvenscheibennockens 11 den Folgekolben 13, was
bewirkt, dass sich der Folgekolben 10 absenkt, wobei der
Druck in der Hülse 13 und
der unteren Kammer 20 verringert wird. Der geringere Druck
in Verbindung mit den an dem Motorventil angebrachten Ventilfedern,
die den oberen Kolben 16 nach unten drängen, bewirkt, dass sich der
Folgekolben 10 nach unten bewegt. Während des oben beschriebenen
Betriebs mit vollständigem
Hub ist die Speicherhülse 13 unbelastet
und bleibt ortsfest. Ein zusätzlicher
Ventilvorgang, wie zum Beispiel durch einen EGR-Nocken 35 auf
der Kurvenscheibe 12 verursacht, betreibt die Vorrichtung 8 auf
die gleiche Weise wie bei einem Betrieb mit vollständigem Hub.
-
Bei
einem Betrieb ohne Hub wird das Magnetsteuerventil 21 in
eine offene Betriebsart gebracht, wobei sich das Spulenventil 14 in
einer offenen Position befindet, was es erlaubt, dass schmierendes Öl in der
Federkammer 31 zu der Schmierölversorgungspassage 22 fließt. Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 dreht und der erste schräge Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Fläche des
Folgekolbens 10 angreift, bewegt sich der Folgekolben 10 nach
oben und verlagert Öl
in die Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist, geht das von dem Folgekolben 10 verlagerte Öl durch
die untere Kammer 20, die zweite Passage 29 und
die obere Kammer 15 hindurch. Wenn der Druck in der ersten Passage 19 über den
Druck in der Schmierölversorgungspassage 22 ansteigt,
weil das Rückschlagventil 32 verhindert,
dass Öl
ausgehend von der oberen Kammer 15 in die Schmierölversorgungspassage 22 fließt, sind
die Ventilsteuerflächen 18d und 18g unterschiedlichen
Drücken
ausgesetzt, und der Spulenkörper 18 wird
gegen die Rückstellfeder 23 und
den Druck von der Versorgungspassage 22 bewegt. Der erste
Teil 18a bewegt sich in die zweite Passage 29 hinein,
um das Ventil 14 zu schließen, bevor die Motorventilfedervorspannung
erreicht wird, was die obere Kammer 15 vom Ölfluss trennt,
bevor sich das Motorventil zu bewegen beginnt. Nachdem das Ventil 14 geschlossen
ist, sind auch die untere Kammer 20 und der Innenraum der
Hülse 13 getrennt,
was den Druck in beiden erhöht,
wenn sich der Folgekolben 10 anhebt. Der höhere Druck
wirkt auf die gewinkelte Fläche 13b der
Speicherhülse 13,
was schließlich
die Vorspannung der Feder 26 überwindet und bewirkt, dass
sich der Speicher 13 nach unten bewegt. Dieser hohe Druck
kann die Verwendung von Kurvenrollen (nicht gezeigt) begünstigen,
um normale durch Kräfte hervorgerufene
Erhöhungen
der Reibung zu vermeiden.
-
Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 weiter dreht, kontaktiert der
zweite schräge
Teil 11b des Kurvenscheibennockens 11 den Folgekolben 10, was
bewirkt, dass sich der Folgekolben 10 absenkt, und was
folglich den Druck in der Hülse 13 und
der unteren Kammer 20 verringert. Wenn der Druck verringert
wird, bewegt die Feder 26 die Speicherhülse 13 nach oben.
Schließlich
gibt die Feder 26 die von der Kurvenscheibenbewegung gespeicherte
Energie zurück
an die Kurvenscheibe 12 und die Feder 26 geht
in eine Ruheposition zurück.
Wenn der Druck in der unteren Kammer 20 und der Hülse 13 verringert ist,
wird auch der Druck in der oberen Kammer 15 und der ersten
Passage 19 verringert. Der Druck auf die Ventilsteuerflächen 18d und 18g wird
schließlich ausgeglichen,
was es ermöglicht,
dass die Feder 23 das Ventil 14 zurück in die
offene Position bringt. An dieser Stelle ist nur ein geringes Pilotvolumen
an Öl durch
das offene Magnetventil 21 geflossen, und das Öl zu der
Speicherhülse 13 und
zurück
ist nicht dazu gezwungen worden, durch eine Öffnung zu fließen. Der
EGR-Nocken 35 betreibt die Vorrichtung 8 in der gleichen
Weise wie bei einem Betrieb ohne Hub.
-
Bei
einem Betrieb mit teilweisem Hub ist das Magnetsteuerventil 21 geschlossen,
wobei sich das Spulenventil 14 in einer öffnen Position
befindet, wie bei dem oben geschilderten Betrieb mit vollständigem Hub,
was schmierendes Öl
in der Federkammer 31 einschließt. Wenn sich die Kurvenscheibe 12 dreht
und der erste schräge
Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Fläche des
Folgekolbens 10 angreift, bewegt sich der Folgekolben 10 nach
oben und verlagert Öl
in die Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist, geht das von dem Folgekolben 10 verlagerte Öl durch
die untere Kammer 20, die zweite Passage 29 und
in die obere Kammer 15, um den oberen Kolben 16 nach
oben zu bewegen. Der obere Kolben 16 bewegt in Antwort
darauf den Ölfluss,
um die Stößelstange 17 anzutreiben,
wie bei dem oben dargestellten Betrieb mit vollständigem Hub.
-
An
einer vorbestimmten Stelle in der Bewegung der Kurvenscheibe 12,
die dem gewünschten Hub
des Motorventils entspricht, wird das Magnetventil 21 geöffnet, was
den Spulenkörper 18 gegen die
kombinierte Kraft der Feder 23 und des Schmierdrucks von
der Schmierölversorungspassage 22 in 2 nach
rechts treibt. Somit bewegt sich der erste Teil 18a in
die zweite Passage 29 hinein und schließt das Ventil 14.
Wenn das Ventil 14 geschlossen ist, trennt dies die obere
Kammer 15 von der unteren Kammer 20, was das Motorventil
in Position hält,
und was ermöglicht,
dass der Rest des Kurvenscheibenhubs durch den Speicher 13 absorbiert
wird, wie bei dem oben dargestellten Betrieb ohne Hub. Das Ventil 14 bleibt
geschlossen, wenn der Folgekolben 10 über die Nase des Kurvenscheibennockens 11 geht,
und die Feder 26 des Speichers 13 gibt, wie bei
dem oben dargestellten Betrieb, Energie zurück. Wenn sich die Kurvenscheibe
dreht, wird schließlich
ein Kurbelwinkel erreicht, wenn der Folgekolben 10 den
gleichen Hub wie bei dem Kurbelwinkel erreicht, als das Magnetventil 21 geöffnet wurde.
An dieser Stelle sind die Drücke
in der oberen Kammer 15 und der unteren Kammer 20 wiederum
gleich (wie wenn das Magnetventil 21 geöffnet wurde), und das Spulenventil 14 fängt an,
sich zu öffnen,
wenn der Druck in der untere Kammer 20 und auf die Ventilsteuerfläche 18d mit der
Schließbewegung
des Folgekolbens 10 und der Kurvenscheibe 12 abfällt. Mit
dem offenen Spulenventil 14 befinden sich die obere Kammer 15 und
die untere Kammer 20 in Fluidverbindung und das Motorventil
steht unter Steuerung der Kurvenscheibe 12. Dies umfasst
im Speziellen die Schliessrampe 11b des Kurvenscheibennockens 11,
die in vorteilhafter Weise akzeptable Schliessgeschwindigkeiten
und -beschleunigungen des Motorventils gewährleistet. Eine Modulation
der Vorrichtung 8 ist eine Variation des vorbestimmten
Kurbelwinkels, bei dem das Magnetventil 21 geöffnet wird,
was es in vorteilhafter Weise ermöglicht, den Hub der Kurvenscheibe 12 zu
variieren, und ermöglicht,
dass der Hubzeitbereich unter der Ventilbewegungskurve gesteuert
wird. Ein vergleichbarer Betrieb mit teilweisem Hub kann mit dem
EGR-Nocken 35 erreicht werden.
-
Bezug
nehmend auf 3 ist eine alternative Ausführungsform
einer Totgangdeaktivierungsvorrichtung mit Spulenvenil im Allgemeinen
bei 8' angegeben.
Die Vorrichtung 8' ist
mit der Vorrichtung 8 von 1 und 2 vergleichbar
und entsprechende Elemente haben die gleichen Bezugszeichen und werden
unten nicht im Detail beschrieben. Die Vorrichtung 8' umfasst ein
schaltendes Magnetsteuerventil 36 mit drei Anschlüssen, das
selektriv die Federkammer 31 mit einer Schmierölversorungspassage 22', die mit der
Schmierölversorgungspassage 22 von 1 und 2 vergleichbar
ist, und einer Schmierölpassage 38 verbindet,
die sich ausgehend von der oberen Kammer 15 erstreckt und
in Fluidverbindung mit dieser steht. Die Schmierölpassage 38 weist
kein Rückschlagventil,
wie zum Beispiel das Rückschlagventil 32 von 1 und 2,
auf.
-
Der
Betrieb der Totgangdeaktivierungsvorrichtung 8' ist wie folgt.
Bei einem Betrieb mit vollständigem
Hub befindet sich das Magnetsteuerventil 36 in einer ersten
Verbindungsposition, wobei sich das Spulenventil 14 in
einer offenen Position befindet, wobei sich die Kammer 31 über die
Schmierölpassage 38 mit
der oberen Kammer 15 in Fluidverbindung befindet und die
Federkammer 31 von der Schmierölversorgungspassage 22' getrennt ist. Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 in Uhrzeigerrichtung dreht und
ein erster schräger
Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Fläche des
Folgekolbens 10 angreift, bewegt sich der Folgekolben 10 nach
oben und verlagert Öl in
die Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist, geht das von dem Folgekolben 10 verla gerte Öl durch
die zweite Passage und in die obere Kammer 15, um den oberen
Kolben 16 nach oben zu bewegen. Die Bewegung des oberen Kolbens 16 bewegt
wiederum die Stößelstange 17. Bei
dem Magnetsteuerventil 36 in der ersten Position befinden
sich die untere Kammer 20, die erste Passage 19,
die obere Kammer 15 und die Federkammer 31 miteinander
in Fluidverbindung. Der Druck des Öls in der unteren Kammer 20,
der ersten Passage 19, der oberen Kammer 15 und
der Federkammer 31 wird dadurch ausgeglichen, und der Spulenkörper 18 bleibt
aufgrund der ausgeglichenen Drücke
auf die entsprechenden Steuerflächen 18d, 18e, 18f und 18g,
die den entsprechenden Kammern und Passagen 19, 20 und 31 benachbart
sind, in der offenen Position.
-
Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 weiter dreht, kontaktiert ein
zweiter schräger
Teil 11b des Kurvenscheibennockens 11 den Folgekolben 10, was
bewirkt, dass sich der Folgekolben 10 absenkt, und was
den Druck in der Hülse 13 und
der unteren Kammer 20 verringert. Der niedrigerere Druck
in Verbindung mit den an dem Motorventil angebrachten Ventilfedern,
die den oberen Kolben 16 nach unten drängt, bewirkt, dass sich der
Folgekolben 10 nach unten bewegt. Während des oben beschriebenen Betriebs
mit vollständigem
Hub ist die Speicherhülse 13 nicht
unbelastet und bleibt ortsfest. Bei einem zusätzlichen Ventilvorgang, wie
zum Beispiel durch einen EGR-Nocken 35 auf der Kurvenscheibe 12 bewirkt,
arbeitet die Vorrichtung 8' auf
die gleiche Weise wie bei einem Betrieb mit vollständigem Hub.
-
Bei
einem Betrieb ohne Hub befindet sich das Magnetsteuerventil 36 in
einer zweiten Verbindungsposition, wobei sich das Spulenventil 14 in
einer offenen Position befindet, wobei die Federkammer 31 in
Fluidverbindung mit der Schmierölversorgungspassage 22' steht und die
Federkammer 31 von der oberen Kammer 15 getrennt
ist. Wenn sich die Kurvenscheibe 12 dreht und der ersten
schräge Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Fläche des
Folgekolbens 10 angreift, bewegt sich der Folgekolben 10 nach oben
und verlagert Öl
in die Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist, geht das von dem Folgekolben 10 verlagerte Öl durch
die untere Kammer 20, die zweite Passage 29 und
die obere Kammer 15. Wenn der Druck in der ersten Passage 19 über den
Druck in der Schmierölversorgungspassage 22' ansteigt, weil
das Magnetsteuerventil 36 verhindert, dass Öl ausgehend
von der oberen Kammer 15 in die Schmierölversorgungspassage 22 oder
die Federkammer 31 hinein fließt, sind die Ventilsteuerflächen 18d und 18g unterschiedlichen Drücken ausgesetzt,
und der Spulenkörper 18 wird gegen
die Rückstellfeder 23 und
den Druck von der Versorgungspassage 22' bewegt. Der erste Teil 18a bewegt
sich in die zweite Passage 29 hinein, um das Ventil 14 zu
schließen,
bevor die Motorventilfedervorspannung erreicht wird, was die obere
Kammer 15 vom Ölfluß trennt,
bevor das Motorventil beginnt, sich zu bewegen. Nachdem das Ventil 14 geschlossen
ist, sind die untere Kammer 20 und der Innenraum der Hülse 13 ebenfalls
getrennt, was den Druck in beiden erhöht, wenn der Folgekolben 10 nach
oben geht. Der höhere
Druck wirkt auf die gewinkelte Fläche 13b der Speicherhülse 13,
was schließlich
die Vorspannung der Feder 26 überwindet und bewirkt, dass
sich der Speicher 13 nach unten bewegt. Dieser hohe Druck
kann die Verwendung von Kurvenrollen (nicht gezeigt) veranlassen,
um durch normale Kräfte
verursachte Erhöhungen
der Reibung zu vermeiden.
-
Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 weiter dreht, kontaktiert der
zweite schräge
Teil 11b des Kurvenscheibennockens 11 den Folgekolben 10, was
bewirkt, dass sich der Folgekolben 10 absenkt, und was
folglich den Druck in der Hülse 13 und
der unteren Kammer 20 verringert. Wenn der Druck verringert
ist, bewegt die Feder 26 die Speicherhülse 13 nach oben.
Schließlich
gibt die Feder 26 die durch die Kurvenscheibenbewegung
gespeicherte Energie zurück
an die Kurvenscheibe 12 und die Feder 26 kehrt in
eine Ruheposition zurück.
Wenn der Druck in der unteren Kammer 20 und der Hülse 13 verringert
ist, wird auch der Druck in der oberen Kammer 15 und der
ersten Passage 19 verringert. Der Druck auf die Ventilsteuerflächen 18d und 18g wird
schließlich ausgeglichen,
was es zuläßt, dass
die Feder 23 das Ventil 14 in die offene Position
zurück
bringt. An dieser Stelle ist kein Öl durch das Magnetsteuerventil 36 geflossen
und das Öl
zu der Speicherhülse 13 und zurück ist nicht
dazu gezwungen worden, durch eine Öffnung zu fließen. Der
EGR-Nocken 35 betreibt die Vorrichtung 8' in der gleichen
Weise wie bei einem Betrieb ohne Hub.
-
Bei
einem Betrieb mit teilweisem Hub befindet sich das Magnetsteuerventil 36 in
einer ersten Verbindungsposition, wobei sich die Federkammer 31 über die
Schmierölpassage 38 in
Fluidverbindung mit der oberen Kammer 15 befindet und die
Federkammer 31 von der Schmierölversorgungspassage 22' getrennt ist.
Wenn sich die Kurvenscheibe 12 dreht und der erste schräge Teil 11a der äußeren Fläche des
Kurvenscheibennockens 11 an einer unteren Oberfläche des
Folgekolbens 10 angreift, bewegt sich der Folgekolben 10 nach
oben und verlagert Öl in
die Hülse 13 und
die untere Kammer 20. Weil das Spulenventil 14 offen
ist und sich das Magnetsteuerventil 36 in der ersten Verbindungsposition
befindet, geht das von dem Folgekolben 10 verlagerte Öl durch
die untere Kammer 20, die zweite Passage 29 und
in die obere Kammer 15 hinein, um den oberen Kolben 16 nach
oben zu bewegen. Der obere Kolben 16 bewegt sich in Reaktion
auf den Ölfluss,
um, wie bei dem oben dargestellten Betrieb mit vollständigem Hub,
die Stößelstange 17 anzutreiben.
-
An
einer vorbestimmten Stelle bei der Bewegung der Kurvenscheibe 12,
die dem gewünschten Hub
des Motorventils entspricht, wird das Magnetventil 36 in
die zweite Verbindungsposition gebracht, was die Federkammer 31 in
Fluidverbindung mit der Schmierölversorgungspassage 22' bringt und
die Federkammer 31 über
die Schmierölpassage 38 von der
oberen Kammer 15 trennt. Der Druck auf die Steuerfläche 18g fällt unter
den Druck auf die Steuerfläche 18d,
was den Spulenkörper 18 gegen
die kombinierte Kraft der Feder 23 und des Schmierdrucks von
der Schmierölversorgungspassage 22' in 3 nach
rechts bewegt. Somit bewegt sich der erste Teil 18a in
die zweite Passage 29 hinein und schließt das Ventil 14.
Wenn das Ventil 14 geschlossen ist, trennt dies die obere
Kammer 15 von der unteren Kam mer, wobei das Motorventil
in Position gehalten wird und es ermöglicht wird, dass das übrige des
Kurvenscheibenhubs von dem Speicher 13, wie bei dem oben
beschriebenen Betrieb ohne Hub, absorbiert wird. Das Ventil 14 bleibt
geschlossen, wenn der Folgekolben 10 über die Nase des Kurvenscheibennockens 11 geht,
und die Feder 26 des Speichers 13 führt, wie
bei dem oben beschriebenen Betrieb ohne Hub, Energie zurück. Wenn
sich die Kurvenscheibe 12 dreht, wird schließlich ein
Kurbelwinkel erreicht, wenn der Folgekolben 10 den gleichen
Hub wie bei dem Kurbelwinkel erreicht, als das Magnetsteuerventil 36 in
die zweite Verbindungsposition gebracht wurde. An dieser Stelle
sind die Drücke
in der oberen Kammer 15 und der unteren Kammer 20 wiederum gleich
(wie wenn das Magnetsteuerventil 36 in die zweite Verbindungsposition
gebracht wurde) und das Spulenventil 14 beginnt sich zu öffnen, wenn
der Druck in der unteren Kammer 20 und auf die Ventilsteuerfläche 18d mit
der Schliessbewegung des Folgekolbens 10 und der Kurvenscheibe 12 abfällt. Bei dem
offenen Spulenventil 14 befinden sich die obere Kammer 15 und
die untere Kammer 20 in Fluidverbindung und das Motorventil
steht unter Steuerung der Kurvenscheibe 20. Dies umfasst
insbesondere die Schliessrampe 11b des Kurvenscheibennockens 11,
was in vorteilhafter Weise akzeptable Schliessgeschwindigkeiten
und -beschleunigungen des Motorventils gewährleistet. Eine Modulation
der Vorrichtung 8' ist
eine Variation des vorbestimmten Kurbelwinkels, bei dem das Magnetsteuerventil 36 in
die erste und die zweite Verbindungsposition gebracht wird, was
es in vorteilhafter Weise ermöglicht,
den Hub der Kurvenscheibe 12 zu variieren, und was es ermöglicht,
den Hubzeitbereich unter der Ventilbewegungskurve zu steuern. Mit
dem EGR-Nocken 35 kann ein vergleichbarer Betrieb mit teilweisem
Hub erreicht werden.
-
Gemäß den Vorschriften
der Patentregelungen ist die vorliegende Erfindung dahingehend beschrieben
worden, was als seine bevorzugte Ausführungsform angebend betrachtet
wird. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Erfindung auf andere
Weise als im Speziellen veranschaulicht und beschrieben ausgeführt werden
kann, ohne sich dabei von ihrem Geist oder Umfang zu entfernen.