DE9100751U1

DE9100751U1 - Mechanisch-hydraulische Ventilsteuerung

Info

Publication number: DE9100751U1
Application number: DE9100751U
Authority: DE
Original assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Current assignee: Ficht 8011 Kirchseeon De GmbH
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2001-01-24

Description

M 2133 G/I/wi

MECHANISCH-HYDRAULISCHE VENTILSTEUERUNG

Die Erfindung betrifft eine mechanisch-hydraulische Ventilsteuerung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Ventilsteuerung ist aus der DE-OS 29 26 327 bekannt. Mit dieser Ventilsteuerung soll eine Veränderbarkeit der Ventilsteuerzeiten durch Anpassung an verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine möglich sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Ventilsteuerung zu schaffen, mit der mit einfachen Mitteln unterschiedlich große Zeitquerschnitte zur Verfügung gestellt werden können. (Unter "Zeitquerschnitt" versteht man das Produkt aus dem Öffnungsquerschnitt eines Ventils und der Zeit, die es geöffnet ist, wobei man für niedrige Drehzahlen große Zeitquerschnitte und für hohe Drehzahlen kleine Zeitquerschnitte erwirken will).

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch die Ventilsteuerung ;

Fig. 2 ein Diagramm des Nocken-Ventiltriebs.

Die Ventilsteuerung weist als mechanische Steuerelemente einen Nocken 1 und das Ventil 24 auf, wobei zwischen diesen Elementen hydraulische Steuerelemente 25 angeordnet sind.

Die hydraulischen Steuerelemente 25 sind zweckmäßigerweise im Zylinderkopf 26 untergebracht. Sie weisen - ausgehend vom Nocken 1 - einen in einer nockenseitig offenen Bohrung sitzenden Primär-Arbeitskolben 2 auf, der mit dem Nocken 1 in Kontakt steht und in der Bohrung ventilseitig einen zylindrischen Primär-Arbeitsraum 3 bildet. Im Boden 3a des Arbeitsraums 3 ist eine Verbindungsbohrung 3b eingebracht mit einem kleineren Durchmesser, im Vergleich zum Durchmesser des Primär-Arbeitsraums 3. Die Verbindungsbohrung 3b mündet in einen zylindrischen Sekundär-Arbeitsraum 7 in einer ventilseitig offenen Bohrung 7a, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser des Primär-Arbeitsraums 3, jedoch größer als der Durchmesser der Verbindungsbohrung 3b. Im ventilseitigen Endbereich des Sekundär-Arbeitsraums 7 ist oberhalb der Mündung der Bohrung 7a ein Ringkanal 9 mit U-förmigem Querschnitt eingebracht, der eine nockenseitige Abströmkante 23 bildet, wobei im ventilseitigen Bereich des Ringkanals 9 eine Abströmleitung 10 vorgesehen ist. In der Abströmleitung 10 ist ein Magnetventil 21 angeordnet.

In der ventilseitig offenen Bohrung 7a sitzt ein Sekundär-Arbeitskolben 4, der nockenseitig einen, die Verbindungsbohrung 3b durchgreifenden Kolbenschaft 4a und einen in der Bohrung 7a sitzenden, ventilseitig aus der Bohrung herausragenden, mit einem seitlich überstehenden Ringflansch 4c endenden Anschlußkolbenteil 4b aufweist. Am Ringflansch 4c ist der Ventilschaft 24a befestigt, wobei eine Ventilfeder 19 auf dem Ventilschaft sitzt und sich einendig gegen den Ringflansch und anderendig im Ventilgehäuse bzw. im Zylinderkopf 26 abstützt (nicht dargestellt). Da der Kolbenschaft 4a einen kleineren Durchmesser hat als der Anschlußkolbenteil 4b, wird im Übergangsbereich eine Ringfläche

16 gebildet. In den Kolbenschaft 4a ist zentral eine nockenseitig beginnende Sackbohrung 5 eingebracht, die von einer senkrecht dazu angeordneten, im Arbeitsraum 7 mündenden Überströmbohrung 5a gekreuzt wird. Im Kreuzungsort sitzt vorzugsweise ein Kugelventil 6, dessen Kugel von einer sich am Boden der Sackbohrung 5 abstützenden Feder gegen den nockenseitigen Rand der Bohrung 5 gedrückt wird.

Zwischen dem Primär-Arbeitsraum 3 und dem Sekundär-Arbeitsraum 7 besteht eine Verbindung in Form eines den Zylinderkopf 26 durchsetzenden Kanals 13a, dessen nockenseitige Abströmleitung 12 etwa in halber Höhe der Primär-Arbeitskolbenbohrung und dessen ventilseitige Abströmleitung 11 unmittelbar unterhalb der Verbindungsbohrung 3b in den Sekundär-Arbeitsraum 7 einmünden und dessen Abführleitung 13b mit einem Magnetventil 13 ausgerüstet ist.

Die erfindungsgemäße Ventilsteuerung funktioniert wie folgt:

Der Nocken 1 bewegt den Primär-Arbeitskolben 2 nach unten. Über die Ölsäule im Primär-Arbeitsraum 3 wird der Sekundär-Arbeitskolben 4 gegen die Kraft der Ventilfeder 19 nach unten bewegt. Der sich im Primär-Arbeitsraum 3 einstellende Öldruck baut sich über die Leitung 5 auch im Sekundär-Arbeitsraum 7 auf und ergibt mit der Ringfläche 16 eine zusätzliche Ventilöffnungskraft. Die sich durch das Stufenkolbenprinzip ergebende höhere Geschwindigkeit in der Abwärtsbewegung des Sekundär-Arbeitskolbens 4 könnte auch - sofern nicht schon durch einen entsprechend scharfen Nocken begrenzt - durch einen schärferen Nocken erzielt werden. Dann werden die Kolben nicht als Stufenkolben ausgebildet.

Bei der Abwärtsbewegung strömt vom Primär-Arbeitsraum 3 Öl durch den Kanal 5 und das Rückschlagventil 6 in den Sekundär-Arbeitsraum 7. Sobald die Kante 8 den Ringkanal 9 freigibt, strömt das Öl ungehindert aus dem Primär-Arbeitsraum 3 über den Kanal 5 und das Rückschlagventil 6 bei 10 ab. Der Sekundär-Arbeitskolben 4

bewegt sich ab dieser Position nicht weiter nach unten. Beim Weiterdrehen des Nockens 1 bewegt sich der Primär-Arbeitskolben 2 nach oben. Der Sekundär-Arbeitskolben 4 kann sich nicht nach oben bewegen, da die Abströmleitungen 11 und 12 durch den Primär-Arbeitskolben 2 und das Magnetventil 13 abgesperrt sind. Das sich im Primär-Arbeitsraum 3 vergrößernde Volumen wird durch Öl über das Rückschlagventil 14 und die Leitung 15 aufgefüllt. Der weiter nach oben gehende Primär-Arbeitskolben 2 gibt die Leitung 12 frei. Öl strömt aus dem Sekundär-Arbeitsraum 7 über die Abströmleitungen 11 und 12 in den Primär-Arbeitsraum 3 und der Sekundär-Arbeitskolben 4 kann sich nach oben bewegen.

Sofern der Vorgang abgebrochen werden soll, bevor die Rückströmleitung 12 vom Primär-Arbeitskolben 2 freigegeben wird, wird das Magnetventil früher geöffnet.

Sofern sich der Sekundär-Arbeitskolben 4 - insbesondere bei höheren Drehzahlen - ohne Verzögerung simultan mit dem Primär-Arbeitskolben 2 wieder nach oben bewegen soll, bleibt das Magnetventil 13 geöffnet und die beiden Kolben 4 und 2 haben während des kompletten Zyklus' Kontakt mit ihren sich gegenüberliegenden Flächen 17 und 18. Sofern bei geöffnetem Magnetventil 21 die Abströmung des Öls aus dem Sekundär-Arbeitsraum 7 beginnt, also sobald die Kante 8 die obere Abströmkante 23 des Ringkanals 9 erreicht hat, ist der konventionelle Ventilhub erreicht. Bei geöffnetem Magnetventil 21 bewegt sich dann der Ventilschaft 24a nicht weiter nach unten. Sofern ein größerer Ventilhub eingestellt werden soll, wird das Magnetventil 21 erst dann geöffnet, wenn die Kante 8 z.B. die Position 22 erreicht hat.

In der Fig. 2 stellt die Kurve a die konventionelle Ventilerhebungskurve dar. Die Kurve b zeigt die Ventilerhebungskurve bei Abströmung des Öls ab der Kante 23. Schließlich verdeutlicht die Kurve c die Ventilerhebungskurve bei Abströmung ab der Kante 22. Der Ventilhub ist hierbei größer.

Die schraffierte Fläche in Fig. 2 stellt demgemäß den Gewinn an Zeitquerschnitt dar.

Claims

M 2133 G/I/wi ANSPRUCHE

1. Mechanisch-hydraulische Ventilsteuerung für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem Nocken und einem federbelasteten Ventil als mechanische Steuerelemente, wobei zwischen diesen Elementen hydraulische Steuerelemente angeordnet sind, die einen vom Nocken beaufschlagten, in einer nockenseitig offenen Bohrung sitzenden Primär-Arbeitskolben sowie einen in einer ventilseitig offenen Bohrung sitzenden Sekundär-Arbeitskolben aufweist, wobei zwischen den Kolben ein mit Öl füllbarer Arbeitsraum vorgesehen und das Ventil fest am Sekundär-Arbeitskolben angeordnet ist und wobei eine mit einem Absperrventil ausgerüstete Ölzuführleitung in den Arbeitsraum mündet,
gekennzeichnet durch

einen ventilseitig dem Arbeitsraum (3) nachgeordneten Sekundär-Arbeitsraum ( 7 ) für den Sekundär-Arbeitskolben ( 4 ), wobei zwischen dem Arbeitsraum (3) und dem Sekundär-Arbeitsraum (7) eine Verbindungsbohrung (3b) vorgesehen ist, die von einem Kolbenschaft (4a) des Sekundär-Arbeitskolbens (4) durchgriffen wird und wobei zwischen dem Arbeitsraum (3) und dem Sekundär-Arbeitsraum (7) Überströmleitungen (11,12) als Verbindungsleitung bestehen und diese Verbindungsleitung mit einer, mit einem Absperrventil (13) ausgerüstete Abströmleitung (13b) ausgerüstet ist.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Überströmleitung (12) im Verschiebebereich des Primär-Arbeitskolbens (2) in den Arbeitsraum (3) mündet und die Überströmleitung (11) unmittelbar unterhalb der Verbindungsbohrung (3b) in den Sekundär-Arbeitsraum (7) einmündet.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsbohrung (3b) einen kleineren Durchmesser aufweist als der Arbeitsraum (3) und daß der Durchmesser des Arbeitsraums (3) etwas größer ist als der Durchmesser des Sekundär-Arbeitsraums (7), wobei die in diesen Räumen bzw. in der Verbindungsbohrung sitzenden Kolben bzw. Kolbenteile den Abmessungen dieser Räume angepaßt sind.

4. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß im ventilseitigen Endbereich des Sekundär-Arbeitsraums (7 ) oberhalb der Mündung der den Sekundär-Arbeitskolben ( 4) aufnehmenden Bohrung (7a) ein Ringkanal (9) eingebracht ist, der eine nockenseitige Abströmkante (23) für die zwischen dem Kolbenschaft (4a) und dem Anschlußkolbenteil (4b) des Sekundär-Arbeitskolbens (4) vorgesehene Ringfläche (16) bildet, wobei im ventilseitigen Bereich des Ringkanals (9) eine mit einem Absperrventil (21) ausgerüstete Abströmleitung (10) angeordnet ist.

5. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß in den Kolbenschaft (4a) zentral eine nockenseitig beginnende Sackbohrung (5) eingebracht ist, die von einer senkrecht dazu angeordneten, in den Arbeitsraum (7)

mündenden Überströmbohrung (5a) gekreuzt wird, wobei am Kreuzungsort ein Kugelventil (6) sitzt, dessen Kugel von einer sich am Boden der Sackbohrung (5) abstützenden Feder gegen den nockenseitigen Rand der Bohrung (5) gedrückt wird.