DE69103323T2 - Valve control device for an internal combustion engine. - Google Patents
Valve control device for an internal combustion engine.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine der Art, bei welcher ein Einlaß- und (oder) Auslaßventil mittels eines Betätigungsglieds geöffnet und geschlossen werden.The present invention relates to a valve control device for an internal combustion engine of the type in which an intake and/or exhaust valve are opened and closed by means of an actuator.
Ein Beispiel einer Druckspeicher-Ventilsteuervorrichtung nach dein Stand der Technik ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Anordnung (der Vorrichtung) umfaßt ein(en) Hydraulik-Steuerventil(hauptkörper) 01 mit fünf Zulässen oder Öffnungen. Ein Steuerschieber 02 wird über einen Nocken 03 und eine Rolle 04 synchron mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben. Ein Einlaß- und Auslaßventil 07 wird an der Innenseite eines an einem Zylinderdeckel bzw. -kopf 05 montierten Betätigungsglieds 06 geöffnet und geschlossen. Das Betätigungsglied 06 umfaßt eine obere und eine untere Hydraulikölkammer 06a bzw. 06b, die über Leitungen 08 und 09 mit dem Steuerventil 01 verbunden sind. Ein Hydraulikdruckspeiser 010 besteht aus einem Filter und einer Pumpe; mit der Ziffer 010a ist dabei ein Hydraulikölbehälter bezeichnet. Ein Druckspeicher 011 wird auf einem erforderlichen konstanten Hydraulikdruck gehalten und steht über eine Leitung mit dem Steuerventil 01 in Verbindung.An example of a prior art accumulator valve control device is shown in Fig. 2. This arrangement (of the device) comprises a hydraulic control valve (main body) 01 with five ports or openings. A control slide 02 is driven via a cam 03 and a roller 04 in synchronism with a crankshaft of an internal combustion engine. An inlet and outlet valve 07 is opened and closed on the inside of an actuator 06 mounted on a cylinder head 05. The actuator 06 comprises an upper and a lower hydraulic oil chamber 06a and 06b, respectively, which are connected to the control valve 01 via lines 08 and 09. A hydraulic pressure feeder 010 consists of a filter and a pump; the numeral 010a designates a hydraulic oil tank. A pressure accumulator 011 is maintained at a required constant hydraulic pressure and is connected to the control valve 01 via a line.
Im folgenden ist die Arbeitsweise beschrieben. Fig. 2 zeigt den Zustand, in welchem sich die Rolle 04 auf einem Grundkreis des Nockens 03 befindet und das Einlag- und Auslaßventil geschlossen ist; in diesem Zustand strömt vom Druckspeicher 011 zugespeistes Hydrauliköl vom Steuerventil 01 über die Leitung 09, um die untere Hydraulikölkammer 06b des Betätigungsglieds 06 zu beaufschlagen und das Einlaß- und Auslaßventil 07 nach oben zu drücken. Dabei wird das in der oberen Hydraulikölkammer 06a befindliche Hydrauliköl über die Leitung 08 und das Steuerventil 01 zum Hydraulikölbehälter 010a des (der) Hydraulikdruckspeisers oder -druckquelle 010 zurückgeführt.The operation is described below. Fig. 2 shows the state in which the roller 04 is on a base circle of the cam 03 and the inlet and outlet valve is closed; in this state, hydraulic oil fed from the pressure accumulator 011 flows from the control valve 01 via the line 09 to pressurize the lower hydraulic oil chamber 06b of the actuator 06 and push the inlet and outlet valve 07 upwards. The hydraulic oil in the upper hydraulic oil chamber 06a is returned via the line 08 and the control valve 01 to the hydraulic oil tank 010a of the hydraulic pressure feeder or pressure source 010.
Wenn bei rotierendem Nocken 03 die Rolle 04 angehoben worden ist bzw. wird, wird das in der unteren Hydraulikdruck- oder Hydraulikölkammer 06b des Betätigungsglieds 06 befindliche Hydrauliköl über die Leitung 09 und das Steuerventil 01 zum Behälter 01a abgeführt; gleichzeitig wird das Hochdruck-Hydrauliköl aus dem Druckspeicher 011 über das Steuerventil 01 und die Leitung 08 zur oberen Hydraulikdruck- oder Hydraulikölkammer 06a des Betätigungsglieds 06 geleitet, wobei es das Einlaß- und Auslaßventil 07 zum Öffnen desselben niederdrückt. Wenn sich bei der Weiterdrehung des Nockens 03 dessen Hub bis zum Grundkreis verkleinert hat, wird das Hydrauliköl aus der oberen Hydraulikkammer 06a zum Behälter 010a entlassen, worauf das im Druckspeicher 011 enthaltende Hydrauliköl auf die untere Hydraulikdruckkammer 06b wirkt und das Einlaß- und Auslaventil 07 zum Schließen desselben angehoben (hochgefahren) wird.When the roller 04 has been or is being raised while the cam 03 is rotating, the hydraulic oil in the lower hydraulic pressure or hydraulic oil chamber 06b of the actuator 06 is discharged to the tank 01a via the line 09 and the control valve 01; at the same time, the high-pressure hydraulic oil from the pressure accumulator 011 is conducted to the upper hydraulic pressure or hydraulic oil chamber 06a of the actuator 06 via the control valve 01 and the line 08, depressing the inlet and outlet valve 07 to open the same. When the cam 03 continues to rotate until its stroke has reduced to the base circle, the hydraulic oil is released from the upper hydraulic chamber 06a to the tank 010a, whereupon the hydraulic oil contained in the pressure accumulator 011 acts on the lower hydraulic pressure chamber 06b and the inlet and outlet valve 07 is raised (moved up) to close it.
Die beschriebene bisherige Anordnung ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet:However, the previous arrangement described above is fraught with the following problems:
Das Steuerventil 01 weist fünf Zulässe auf und besitzt daher einen komplizierten Aufbau; außerdem muß die für das Öffnen und Schließen des Einlaß- und Auslaßventils nötige Hydraulikölmenge auch durch das Steuerventil 01 geleitet werden, weshalb die Hydraulikdruckquelle große Abmessungen erhält.The control valve 01 has five inlets and therefore has a complicated structure; in addition, the amount of hydraulic oil required for opening and closing the inlet and outlet valves must also be passed through the control valve 01, which is why the hydraulic pressure source has large dimensions.
Weiterhin sind zwei (Rohr-) Leitungen 08 und 09 für das Öffnen und Schließen des Einlaß- und Auslaßventils mittels Hochdruck-Hydrauliköls vorgesehen; der Aufbau des Betätigungsglieds ist ebenfalls kompliziert; der Verbrauch von oder Bedarf an Hydrauliköl ist groß, so daß für diesen Zweck ein hoher Leistungsbedarf gegeben ist.Furthermore, two (pipe) lines 08 and 09 are provided for opening and closing the inlet and outlet valves using high-pressure hydraulic oil; the structure of the actuator is also complicated; the consumption of or need for hydraulic oil is high, so that a high power requirement is required for this purpose.
Ferner wird das Steuerventil 01 durch den Nocken 03 angetrieben, d.h. betätigt so daß der Öffnungs- und Schließtakt des Einlaß- und Auslaßventils nicht beliebig variiert werden kann.Furthermore, the control valve 01 is driven by the cam 03, i.e. actuated so that the opening and closing cycle of the inlet and outlet valves cannot be arbitrarily varied.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche (Vorrichtung) von allen geschilderten Mängeln der bisherigen Ventilsteuervorrichtung frei ist.An object of the present invention is therefore to create an improved valve control device for an internal combustion engine, which (device) is free of all the described deficiencies of the previous valve control device.
Eine spezifischere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein Steuerventil einen einfachen Aufbau aufweist, eine Hydraulikdruckquelle großer Abmessungen nicht benötigt wird, Leitungen für Hochdruck-Hydrauliköl zum Öffnen und Schließen eines Ventils sowie der Aufbau eines Betätigungsglieds vereinfacht sind, der Verbrauch von bzw. Bedarf an Hydrauliköl verringert ist und der Öffnungs- und Schließtakt bzw. -zeitpunkt eines Einlaß- und Auslaßventils beliebig variiert werden kann.A more specific object of this invention is to provide an improved valve control device for an internal combustion engine in which a control valve has a simple structure, a large-sized hydraulic pressure source is not required, lines for high-pressure hydraulic oil for opening and closing a valve and the structure of an actuator are simplified, the consumption of or demand for hydraulic oil is reduced, and the opening and closing timing of an intake and exhaust valve can be varied as desired.
Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung wird mit dieser eine Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 geschaffen.According to one feature of this invention, a valve control device for an internal combustion engine is provided with the features of claim 1.
Gemäß einem anderen Merkmal dieser Erfindung ist deren Gegenstand die oben umrissene Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Einrichtung zum Schließen des Einlaß- und Auslaßventils mit einer elastischen Kraft aus einem Luftzylinder und einem Luftkolben, der unter dem Antrieb des Einlaß- und Auslaßventil-Steuerkolbens im Luftzylinder verschiebbar ist und eine pneumatische elastische Kraft zu erzeugen vermag, besteht.According to another feature of this invention, the subject matter thereof is the valve control device for an internal combustion engine as outlined above, wherein the means for closing the intake and exhaust valves with an elastic force consists of an air cylinder and an air piston which is displaceable in the air cylinder under the drive of the intake and exhaust valve control piston and is capable of generating a pneumatic elastic force.
Gemäß den neuartigen Merkmalen dieser Erfindung wird, genauer gesagt, eine Anordnung verwendet, welche das unter hohem Druck stehende Arbeits-Hydrauliköl nur für das Öffnen des Einlaß- und Auslaßventils benutzt, während das Schließen des Ventils mittels einer elastischen Kraft (bzw. Federkraft) erfolgt, die infolge des Hubs des Einlaß- und Auslaßventils in einer elastischen Einrichtung aufgespeichert (worden) ist.According to the novel features of this invention, more specifically, an arrangement is used which uses the high-pressure working hydraulic oil only for opening the intake and exhaust valves, while the closing of the valve is carried out by means of an elastic force (or spring force) which has been accumulated in an elastic device as a result of the stroke of the intake and exhaust valves.
Ferner sind zwei Steuerventile und zwei Logikventile vorgesehen, und die Anordnung ist so getroffen, daß die Steuerventile elektrisch angesteuert werden können, um nur die Wirkung eines von einem Druckspeicher auf einen großen Durchmesser besitzende Abschnitte der Logikventile ausgeübten Hydraulikdrucks zu steuern, während das für das Öffnen des Einlaß- und Auslaßventils nötige Hydrauliköl einen Kolben eines Hydraulikzylinders in einem Ventilsteuerbetätiger vom Druckspeicher über ein Logikventil und eine Hochdruckleitung beaufschlagen kann.Furthermore, two control valves and two logic valves are provided, and the arrangement is such that the control valves can be electrically controlled to control only the effect of hydraulic pressure exerted by a pressure accumulator on large diameter sections of the logic valves, while the hydraulic oil required to open the inlet and outlet valves can act on a piston of a hydraulic cylinder in a valve control actuator from the pressure accumulator via a logic valve and a high pressure line.
Weiterhin sind die beiden Seiten kleinen Durchmessers der beiden Logikventile miteinander verbunden; beim Schließen des Einlaß- und Auslaßventils wird das andere Logikventil geöffnet, um den im Hydraulikzylinder und in der Hochdruckleitung herrschenden Hydraulikdruck abzulassen.Furthermore, the two small diameter sides of the two logic valves are connected to each other; when the inlet and outlet valves are closed, the other logic valve is opened to release the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder and the high pressure line.
Im Betrieb beaufschlagt das unter hohem Druck stehende, im Druckspeicher gespeicherte Arbeits-Hydrauliköl den Kolben im Ventilsteuerbetätiger, wenn ein öffnungsseitiges Logikventil durch ein öffnungsseitiges Steuerventil, das zu einem beliebigen Zeitpunkt elektrisch ansteuerbar ist, geöffnet wird; nachdem der Kolben das Einlaß- und Auslaßventil herabgedrückt hat, kehrt das schließseitige Steuerventil in seinen Ausgangs Zustand zurück, und das öffnungsseitige Logikventil wird geschlossen. Während das Einlaß- und Auslaßventil durch den Hydraulikdruck weiter geöffnet wird, wirkt eine durch einen Luftkolben, der sich mit dem Einlaß- und Auslaßventil mitbewegt, herbeigeführte Luft-Kompressionskraft als Vorbelastungskraft in der Richtung (im Sinne) eines Öffnens (bzw. Schließens) des Ventils, wobei als Ergebnis eines Gleichgewichts zwischen der pneumatischen Kompressionskraft und einer durch den Hydraulikdruck erzeugten Kraft ein zweckmäßiger Hub (lift) aufrechterhalten werden kann. Nach erfolgtem Ansaugoder Auspufftakt der Brennkraftmaschine wird das schließseitige Logikventil durch das schließseitige Steuerventil geöffnet; da (hierbei) der Hydraulikdruck abgelassen ist, wird das Einlaß- und Auslaßventil durch die pneumatische Federeinrichtung geschlossen.In operation, the high-pressure working hydraulic oil stored in the accumulator acts on the piston in the valve control actuator when an opening-side logic valve is opened by an opening-side control valve that can be electrically controlled at any time; after the piston has depressed the inlet and outlet valve, the closing-side control valve returns to its initial state and the opening-side logic valve is closed. While the inlet and outlet valve are further opened by the hydraulic pressure, an air compression force caused by an air piston that moves with the inlet and outlet valve acts as a preload force in the direction of opening (or closing) the valve, whereby an appropriate lift can be maintained as a result of a balance between the pneumatic compression force and a force generated by the hydraulic pressure. After the intake or exhaust stroke of the internal combustion engine has taken place, the closing-side logic valve is opened by the closing-side control valve; since the hydraulic pressure is released, the intake and exhaust valves are closed by the pneumatic spring device.
Die oben beschriebenen Arbeitstakte wiederholen sich.The work cycles described above are repeated.
Aufgrund der beschriebenen baulichen und betrieblichen Merkmale dieser Erfindung lassen sich für eine Brennkraftmaschine optimale Öffnungs- und Schließeigenschaften bzw. -kennlinien erzielen, so daß eine Brennkraftmaschine niedrigen Kraftstoffverbrauchs und ausgezeichneter Leistung bereitgestellt werden kann. Da zudem auch der Bedarf an Hochdruck-Hydrauliköl zum Ansteuern eines Ventils gering ist, kann eine Hydraulikdruckquelle klein und kostensparend ausgebildet sein. Zudem ist auch der Leistungsbedarf gering, woraus sich ein weiter verringerter Kraftstoffverbrauch ergibt. Weiterhin kann im Steuerventilabschnitt eine kleine Menge an Hydrauliköl ausreichen, so daß ein kompaktes Steuerventil bereitgestellt wird und eine Ventilsteuervorrichtung hoher Betriebszuverlässigkeit und guter Haltbarkeit realisiert werden kann.Due to the described structural and operational features of this invention, optimal opening and closing properties can be achieved for an internal combustion engine or characteristics, so that an internal combustion engine with low fuel consumption and excellent performance can be provided. In addition, since the requirement of high-pressure hydraulic oil for driving a valve is also small, a hydraulic pressure source can be made small and cost-saving. In addition, the power requirement is also small, resulting in further reduced fuel consumption. Furthermore, a small amount of hydraulic oil can suffice in the control valve section, so that a compact control valve is provided and a valve control device with high operational reliability and good durability can be realized.
Die obigen sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.The above and other objects, features and advantages of this invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:The attached drawings show:
Fig. 1 eine schematische Systemdarstellung einer Ventilsteuervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung undFig. 1 is a schematic system diagram of a valve control device according to a preferred embodiment of this invention and
Fig. 2 eine schematische Systemdarstellung einer Druckspeicher-Ventilsteuervorrichtung nach dem Stand der Technik.Fig. 2 is a schematic system diagram of a pressure accumulator valve control device according to the prior art.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung anhand von Fig. 1 beschrieben. Die Anordnung nach dieser Figur umfaßt einen Zylinderdeckel bzw. -kopf 1, ein Einlaß- und (oder) Auslaßventil 2, ein Luftreservoir 3, ein Rückschlagventil 4, einen Luftkolben 5, der gemeinsam mit dem Einlaß- und Auslaßventil 2 in einem Luftzylinder 6 verschiebbar ist, einen Ventilsteuer-Betätigerhauptkörper 7, einen Hydraulikzylinder 8, einen Betätigungskolben 9, eine obere Hydraulikölkammer 8a und eine untere Hydraulikölkammer 8b.In the following, a preferred embodiment of this invention is described with reference to Fig. 1. The arrangement according to this figure comprises a cylinder cover or head 1, an inlet and (or) outlet valve 2, a Air reservoir 3, a check valve 4, an air piston 5 which is movable together with the inlet and outlet valves 2 in an air cylinder 6, a valve control actuator main body 7, a hydraulic cylinder 8, an actuating piston 9, an upper hydraulic oil chamber 8a and a lower hydraulic oil chamber 8b.
Ferner vorgesehen sind eine Hochdruckleitung 10, ein öffnungsseitiges Logikventil 11 und eine mit einem Druckspeicher 16 verbundene, öffnungsseitige Logikventil-Ölstrecke 12. Ein öffnungsseitiges Steuerschieberventil 13 ist durch eine nicht dargestellte Steuereinheit synchron mit der Drehzahl einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ansteuerbar. Die Anordnung umfaßt weiterhin ein schließseitiges Logikventil 14 sowie ein schließseitiges Steuerschieberventil 15, das durch eine nicht dargestellte Steuereinheit auf ähnliche Weise wie das öffnungsseitige Steuerschieberventil 13 angesteuert wird und bei dem es sich um ein Steuerventil mit drei Zulässen handelt. Mit der Ziffer 16 ist ein Druckspeicher bezeichnet; eine Hydraulikdruckquelle 17 liefert Hochdruck-Hydrauliköl und besteht aus einer Pumpe und einem Filter. Eine Niederdruck-Hydraulikdruckquelle 18 kommuniziert mit dem Ventilsteuerbetätiger 7 über eine (Rohr)Leitung 8a. Mit der Ziffer 19 ist ein Ölbehälter bezeichnet; die Anordnung umfaßt weiterhin eine Verbindungsölstrecke 20, welche das öffnungsseitige Logikventil 11 mit dein schließseitigen Logikventil 14 verbindet, eine Ölstrecke (oder auch -leitung) 21 zum Verbinden einer einen großen Durchmesser besitzenden Seite des öffnungsseitigen Logikventils 11 mit dem öffnungsseitigen Steuerschieberventil 13, eine Ölstrecke (oder auch -leitung) 22 zum Verbinden des öffnungsseitigen Steuerschieberventils 13 mit dem Druckspeicher 16, eine Ölstrecke (oder auch -leitung) 23 zum Verbinden einer einen großen Durchmesser aufweisenden Seite des schließseitigen Logikventils 14 mit dem schließseitigen Steuerschieberventil 15 sowie eine Ölstrecke (oder auch -leitung) 24 zum Verbinden des schließseitigen Steuerschieberventils 15 mit dem Druckspeicher 16.Also provided are a high-pressure line 10, an opening-side logic valve 11 and an opening-side logic valve oil path 12 connected to a pressure accumulator 16. An opening-side control slide valve 13 can be controlled by a control unit (not shown) synchronously with the speed of a crankshaft of an internal combustion engine. The arrangement also comprises a closing-side logic valve 14 and a closing-side control slide valve 15, which is controlled by a control unit (not shown) in a similar way to the opening-side control slide valve 13 and which is a control valve with three inlets. The number 16 designates a pressure accumulator; a hydraulic pressure source 17 supplies high-pressure hydraulic oil and consists of a pump and a filter. A low-pressure hydraulic pressure source 18 communicates with the valve control actuator 7 via a (pipe) line 8a. The number 19 designates an oil container; the arrangement further comprises a connecting oil path 20 which connects the opening-side logic valve 11 with the closing-side logic valve 14, an oil path (or line) 21 for connecting a side of the opening-side logic valve 11 with a large diameter to the opening-side control slide valve 13, an oil path (or line) 22 for connecting the opening-side control slide valve 13 with the pressure accumulator 16, an oil path (or line) 23 for connecting a side of the closing-side logic valve 14 with a large diameter to the closing-side Control slide valve 15 and an oil line 24 for connecting the closing-side control slide valve 15 with the pressure accumulator 16.
Die Bezugsziffer 25 steht für eine vom schließseitigen Logikventil 14 zum Ölbehälter 19 abgehende Ölablaßleitung, während mit der Ziffer 26 eine von den Steuerschieberventilen 13 und 15 abgehende Ölablaßleitung bezeichnet ist.The reference number 25 stands for an oil drain line leading from the closing-side logic valve 14 to the oil tank 19, while the number 26 designates an oil drain line leading from the control slide valves 13 and 15.
Diese Steuerschieberventile sind elektromagnetisch angesteuerte oder angetriebene, drei Zulässe aufweisende Steuerventile mit einem P-Zulaß, einem C-Zulaß und einem T-Zulaß.These spool valves are electromagnetically controlled or driven, three-port control valves with a P port, a C port and a T port.
Im folgenden ist die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung beschrieben.The operation of the device shown is described below.
Fig. 1 veranschaulicht den Zustand, in welchem ein im Luftreservoir 3 herrschender Luftdruck die Unterseite des Luftkolbens 5 beaufschlagt und das Einlaß- und Auslaßventil 2 in Schließstellung gehalten ist.Fig. 1 illustrates the state in which an air pressure prevailing in the air reservoir 3 acts on the underside of the air piston 5 and the inlet and outlet valve 2 is held in the closed position.
Dabei lassen das öffnungsseitige und das schließseitige Steuerschieberventil 13 bzw. 15 den vom Druckspeicher 16 gelieferten Hydraulikdruck auf die den großen Durchmesser besitzenden Seiten der Öffnungs- und Schließ-Logikventile 11 bzw. 14 wirken, so daß hierdurch die Logikventile 11 und 14 geschlossen gehalten werden.The opening-side and closing-side control slide valves 13 and 15 allow the hydraulic pressure supplied by the pressure accumulator 16 to act on the large-diameter sides of the opening and closing logic valves 11 and 14, respectively, so that the logic valves 11 and 14 are kept closed.
Wenn der Ventilöffnungszeitpunkt des Einlaß- und Auslaßventils 2 erreicht ist, wird das öffnungsseitige Steuerschieberventil 13 zu einem geeigneten Zeitpunkt, der durch einen Rechner in Abhängigkeit von einem ausgegebenen Triggersignal bestimmt wird, synchron mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und auf der Grundlage des Betriebszustands derselben angesteuert.When the valve opening timing of the intake and exhaust valves 2 is reached, the opening-side control slide valve 13 is controlled at an appropriate timing, which is determined by a computer in response to an output trigger signal, in synchronism with an internal combustion engine (not shown) and on the basis of the operating state of the same.
Bei Betätigung dieses Steuerventils 13 wird die Ölstrecke 22 geschlossen, während die Ölstrecke 21 mit der Ölablaßleitung 26 kommuniziert; da hierbei der Hydraulikdruck von der den großen Durchmesser besitzenden Seite des Logikventils 11 abgelassen ist oder wird, öffnet das Logikventil 11, so daß der im Druckspeicher 16 herrschende Hydraulikdruck über die Ölstrecke 12 und die Hochdruckleitung 10 auf die obere Hydraulikölkammer 8a des Hydraulikzylinders 8 im Ventilsteuerbetätiger 7 einwirkt. Durch diesen Hydraulikdruck wird der Hydraulikkolben 9 nach unten gedrückt, wodurch das Einlaßund Auslaßventil 2 geöffnet wird.When this control valve 13 is actuated, the oil path 22 is closed, while the oil path 21 communicates with the oil drain line 26; since the hydraulic pressure is or will be drained from the side of the logic valve 11 with the large diameter, the logic valve 11 opens so that the hydraulic pressure prevailing in the pressure accumulator 16 acts on the upper hydraulic oil chamber 8a of the hydraulic cylinder 8 in the valve control actuator 7 via the oil path 12 and the high-pressure line 10. This hydraulic pressure pushes the hydraulic piston 9 downwards, thereby opening the inlet and outlet valve 2.
Dabei wird die im Luftzylinder 6 vorhandene Luft verdichtet, so daß sie eine Aufwärtskraft auf den Luftkolben 5 ausübt; das Einlaß- und Auslaßventil 2 wird dadurch bis zu dem Punkt angehoben, an dem sich die Aufwärtskraft mit einer durch den Hydraulikdruck erzeugten Abwärtskraft im Gleichgewicht befindet.The air present in the air cylinder 6 is compressed so that it exerts an upward force on the air piston 5; the inlet and outlet valve 2 are thereby raised to the point at which the upward force is in equilibrium with a downward force generated by the hydraulic pressure.
Anschließend wird das öffnungsseitige Steuerventil 13 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt; infolgedessen wirkt der Hydraulikdruck des Druckspeichers 16 auf den den großen Durchmesser besitzenden Abschnitt des öffnungsseitigen Logikventils 11, wodurch letzteres geschlossen wird.Subsequently, the opening-side control valve 13 is returned to its initial position; as a result, the hydraulic pressure of the pressure accumulator 16 acts on the large-diameter portion of the opening-side logic valve 11, whereby the latter is closed.
Nach erfolgtem Ansaug- oder Auspufftakt der Brennkraftmaschine wird das schließseitige Steuerschieberventil 15 angesteuert, und die Ölstrecke 23 sowie die Ölablaßleitung 26 werden gleichzeitig mit dem Schließen der Ölstrecke 24 in Verbindung gebracht; da der Hydraulikdruck an der Seite großen Durchmessers des Logikventils 14 abgelassen ist, öffnet das Logikventil 14, so daß der die obere Hydraulikölkammer 8a beaufschlagende Hydraulikdruck über die Hochdruckleitung 10 und die Verbindungsölstrecke 20 zur Ölablaßleitung 25 abgelassen wird und die Beaufschlagungskraft des Hydraulikdrucks verschwindet. Sodann wird das Einlaß- und Auslaßventil 2 durch die elastische Kraft geschlossen, die durch die verdichtete Luft erzeugt wird und auf den Luftkolben 5 einwirkt. Zu diesem Zeitpunkt wird das von der Niederdruck-Hydraulikdruckquelle 18 gelieferte Hydrauliköl der unteren Hydraulikölkammer 8a zugespeist, so daß der Betätigungskolben 9 in einem stabilen Zustand und ohne die Bildung eines Hohlraums bzw. einer Kavität in seine hochgefahrene Stellung zurückkehrt.After the intake or exhaust stroke of the internal combustion engine has taken place, the closing-side control slide valve 15 is activated and the oil path 23 and the oil drain line 26 are connected at the same time as the oil path 24 is closed; since the hydraulic pressure on the large diameter side of the logic valve 14 is released, the logic valve 14 opens so that the hydraulic pressure acting on the upper hydraulic oil chamber 8a is released via the high-pressure line 10 and the connecting oil path 20 to the oil drain line 25. and the urging force of the hydraulic pressure disappears. Then, the inlet and outlet valve 2 is closed by the elastic force generated by the compressed air acting on the air piston 5. At this time, the hydraulic oil supplied from the low-pressure hydraulic pressure source 18 is supplied to the lower hydraulic oil chamber 8a, so that the operating piston 9 returns to its raised position in a stable state without the formation of a cavity.
Obgleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform eine Rückstellung des Einlaß- und Auslaßventils mittels einer Luftfeder erfolgt, kann als Rückstellvorrichtung auch eine herkömmliche Schraubenfeder verwendet werden.Although in the embodiment described above the intake and exhaust valves are reset by means of an air spring, a conventional coil spring can also be used as the reset device.
Gemäß der vorstehenden genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ergibt sich erfindungsgemäß folgendes:According to the above detailed description of a preferred embodiment, the invention provides the following:
Da bei einer Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die eine Hydraulikdruckquelle und einen Druckspeicher zum Unterdrucksetzen von Arbeits-Hydrauliköl und Speichern des unter Druck gesetzten Arbeits- Hydrauliköls verwendet und ein Einlaß- und Auslaßventil durch Steuerung oder Regelung des Arbeits-Hydrauliköls im Druckspeicher zu steuern vermag, zwei miteinander in Verbindung stehende Logikventile zum öffnen und Schließen einer mit einer Oberseite eines Einlaß- und Auslaßventil-Betätigungskolbens verbundenen Hochdruck- Hydraulikölstrecke oder -leitung, zwei elektromagnetisch angesteuerte Steuerventile zum Steuern des Öffnens und Schließens der beiden Logikventile vorgesehen sind, wobei das Steuer-Hydrauliköl zum Öffnen und Schließen der Logikventile sowie das Arbeits-Hydrauliköl zum Steuern des Einlaß- und Auslaßventils zum Öffnen derselben vom Druckspeicher unter hohem Druck zugespeist werden, und ferner eine Einrichtung zum Schließen des Einlaß- und Auslaßventils mit einer elastischen Kraft, die als Ergebnis des Hubs des Einlaß- und Auslaßventil-Betätigungskolbens beim Öffnen des Einlaß- und Auslaßventils erzeugt wird, vorgesehen ist, werden die folgenden Vorteile gewährleistet:Since in a valve control device for an internal combustion engine, which uses a hydraulic pressure source and a pressure accumulator for pressurizing working hydraulic oil and storing the pressurized working hydraulic oil and is able to control an inlet and outlet valve by controlling or regulating the working hydraulic oil in the pressure accumulator, two interconnected logic valves for opening and closing a high-pressure hydraulic oil path or line connected to an upper side of an inlet and outlet valve actuating piston, two electromagnetically controlled control valves for controlling the opening and closing of the two logic valves are provided, wherein the control hydraulic oil for opening and closing the logic valves and the working hydraulic oil for controlling the inlet and outlet valve for opening the same are supplied from the pressure accumulator under high pressure, and further a device is provided for closing the inlet and outlet valve with an elastic force generated as a result of the stroke of the inlet and outlet valve actuating piston when opening the inlet and outlet valve, the following advantages are ensured:
(1) Da die für eine Brennkraftmaschine optimalen Öffnungs- und Schließkennlinien eines Einlaß- und Auslaßventils erzielbar sind, kann eine Brennkraftmaschine niedrigen Kraftstoffverbrauchs und ausgezeichneter Leistung bereitgestellt werden.(1) Since the opening and closing characteristics of an intake and exhaust valve that are optimal for an internal combustion engine can be obtained, an internal combustion engine with low fuel consumption and excellent performance can be provided.
(2) Da auch der Bedarf an Hochdruck-Hydrauliköl zum Ansteuern eines Ventils gering ist, kann eine Hydraulikdruckquelle klein ausgelegt sein, so daß sie weniger kostenaufwendig ist. Außerdem ist auch der Leistungsbedarf gering, woraus sich ein weiter verringerter Kraftstoffverbrauch ergibt.(2) Since the requirement for high-pressure hydraulic oil to drive a valve is also small, a hydraulic pressure source can be made small, so that it is less expensive. In addition, the power requirement is also small, resulting in further reduced fuel consumption.
(3) Da im Steuerventilabschnitt eine kleine Menge an Hydrauliköl ausreicht, wird ein kompaktes Steuerventil bereitgestellt, so daß eine Ventilsteuervorrichtung hoher Betriebszuverlässigkeit und guter Haltbarkeit realisierbar ist.(3) Since a small amount of hydraulic oil is sufficient in the control valve section, a compact control valve is provided, so that a valve control device with high operational reliability and good durability can be realized.
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