WO1991008380A1

WO1991008380A1 - Hydraulische ventilsteuervorrichtung für eine mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO1991008380A1
Application number: PCT/DE1990/000820
Authority: WO
Inventors: Helmut Rembold; Ernst Linder
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1989-11-25
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1991-06-13
Also published as: US5165369A; ES2048509T3; DE3939002A1; JPH04502950A; EP0455763B1; EP0455763A1; DE59004046D1

Abstract

Hydraulische Motorventilsteuerung mit einem den Druckraum (19) des Ventilstössels zugeordneten Speicherraum (26), der einen Speicherkolben (23) aufweist, welcher gleichzeitig als Ventil dient, mit dem der Speicherraum (26) vom Druckraum (19) trennbar ist, wobei der Speicherkolben (23) aus seiner Ruhelage in seine Speicherfunktion durch ein mit einem Magnetventil (36) zusammenwirkende hydraulische Steuereinrichtung (37, 38, 39) verschiebbar ist. Hierbei wird ausserdem erreicht, dass mehrere Ventilsteuereinheiten einer Brennkraftmaschine über ein einziges Magnetventil (36) gesteuert werden können, wenn deren jeweilige Steuerzeiten sich nicht überschneiden.

Description

Hydraulische Ventilsteuervorrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Ven- tiIsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer bekannten hydraulischen Ventilsteuervor¬ richtung der gattungsgemäßen Art (DE-OS 3 511 820) wird über ein 2/2-Wegeventi1 die Druckleitung gesteu¬ ert, indem gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel (Fig. 8 und 9) das Wegeventil in der einen Schalt¬ stellung die Druckleitung mit dem Druckraum eines Ventilstößels und in der anderen Schaltstellung mit dem Druckraum eines anderen Ventilstößels verbindet und dies unter Verwendung nur eines einzigen Flüssig- keitsspeichers für beide Druckräume. Es werden also für zwei Motoreinlaßventile je eine Steuerstellung des Magnetventils und für beide Einlaßventile nur ein Speicher verwendet. Die Präzision der Steuerung, d. h. wie genau der angestrebte Öffnungszeitquer¬ schnitt des Motorventils erreichbar ist, hängt beson¬ ders bei hohen Drehzahlen davon ab, wie groß das ge¬ samte Ölvolumen ist, das bei der Steuerung hin und her geschoben werden muß und wieviel Steuerkanäle mit entsprechenden Steuerquerschnitten durchströmt werden müssen. Für die Kosten und die Störanf lligkeit einer solchen hydraulischen Ventilsteuervorrichtung ist vor allem das Magnetventil beachtlich, wobei bei Motoren üblicher Maximaldrehzahl die mögliche Schaltfrequenz dieser Magnetventile bei weitem nicht ausgenutzt ist.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-P 38 156 687), bei einer gattungsgemäßen hydraulischen Ventil¬ steuervorrichtung den Speicherkolben als bewegliches Ventilglied auszubilden, wobei die Stirnkante des Kolbens mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, wodurch die Verbindung zwischen Druckleitung und Speicherraum steuerbar ist. Der Speicherkolben dient gleichzeitig als Anker eines stromlos offenen Magnetventils, so daß bei erregtem Magnet die Druckleitung vom Spei¬ cherraum getrennt ist. Zwar ist bei dieser Lösung eine Kombination von Flüssigkeitsspeicher und Magnet¬ ventil gegeben, bei der das gleiche Teil als beweg¬ liches Ventilglied des Magnetventils und als Spei¬ cherkolben dient, was jedoch erforderlich macht, daß für jede Ventilsteuereinheit eine solche Magnetven¬ tilspeichereinheit zur Verfügung stehen muß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem¬ gegenüber den Vorteil, daß zur Zuschaltung des Flüs- sigkeitsspeichers, d. h. zum Aufsteuern der Verbin¬ dung zwischen Druckleitung und Speicherraum, der Speicherkolben nur geringfügig aus seiner Ruhelage verschoben werden muß. Für ein solches geringfügiges Verschieben sind alle möglichen Steuervorrichtungen denkbar. In jedem Fall jedoch wird der Speicherkolben nur dann weiter verschoben, wenn im Druckraum des Ventilstößels ein entsprechender hydraulischer Druck vorhanden ist, der nur dann vorhanden sein kann, wenn der Antriebsnocken auf diesen Ventilstößel wirkt. Demnach bleibt bei all jenen Ventilsteuereinheiten, bei denen der Antriebsnocken gerade nicht wirksam ist, das Verschieben des Speicherkolbens aus seiner Ruhelage ohne weitere Wirkung. Für diese Steuerung dient vorzugsweise die Bodenkante des Speicherkol¬ bens, die mit einem feststehenden Sitz zusammenwirkt, so daß in der Ruhe- oder Ausgangslage des Speicher¬ kolbens der Druckkanal radial durch die Mantelfläche des Speicherkolbens begrenzt wird, während der Spei¬ cherraum durch die Stirnfläche begrenzt ist. Hierfür kann beispielsweise im Bereich des Sitzes eine Ring- nut um die Mantelfläche gebildet sein, so daß der Druckkanal in diese Ringnut mündet, so wie bei der oben genannten bereits früher vorgeschlagenen Ventil¬ steuervorrichtung. Allerdings ist dieses "Speicher¬ magnetventil" stromlos geöffnet, so daß bei nicht er¬ regtem Magnet der vom Druckraum über den Druckkanal sich während der Aufsteuerwirkung des Antriebsnockens ausdehnende Druck vom Speicherraum her den Speicher¬ kolben verschiebt, als auch bei Ausfallen des Strom¬ netzes. Hierdurch soll zwar sichergestellt werden, daß bei Steckerabfall am Magnetventil der Motor nicht durchgehen kann, dies jedoch auf Kosten einer erheb¬ lichen Funktionseinengung, abgesehen von einem recht komplizierten Aufbau dieses "Speichermagnetventils". Die erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung hingegen ermöglicht ein Abkoppeln der eigentlichen Steuerein¬ richtung von dem hochdruckbelasteten Ventilspeicher.

Statt einer Sitzsteuerung kann natürlich auch eine Schiebersteuerung des Speicherkolbens vorgesehen sein gemäß der erst nach Zurücklegung eines bestimmten Minimalweges des Speicherkolbens der Druckkanal mit dem Speicherraum verbunden wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherkolben mittels eines Steuerkolbens aus seiner Ruhelage verschiebbar, wobei der Steuer¬ kolben für seine Verstellung, die die Verschiebung des Speicherkolbens zur Folge hat, durch Steuerflüs¬ sigkeit niederen Drucks in seinem Arbeitsraum beauf- schlagbar, die von einer Flüssigkeitsquelle (Motoröl- kreislauf) her über eine Steuerleitung dem Arbeits¬ raum zuleitbar ist und wobei die Steuerleitung durch das Magnetventil steuerbar ist. Hierdurch ist eine klare Trennung zwischen dem Hochdruckteil mit Druck¬ raum und Speicherraum einerseits und dem Niederdruck¬ teil bzw. Steuerteil mit Arbeitsraum und Steuerflüs¬ sigkeit erreicht. Das Magnetventil wird dadurch grundsätzlich nur noch von niederem Hydraulikdruck beaufschlagt, so daß mangels Ölkompression eine ge¬ nauere Steuerung einhaltbar ist. Natürlich ist eine entsprechende Abstimmung erforderlich zwischen der den Speicherkolben belastenden Feder und dem Druck der Flüssigkeitsquelle bzw. dem Durchmesser des Steuerkolbens, damit, erst wenn die Steuerflüssigkeit den Steuerkolben beaufschlagt, der Speicherkolben aus seiner Ruhelage verschoben werden kann, wobei er aus seiner Ventilgliedfunktion in seine Speicherfunktion übergeht. Durch diese Entkoppelung der beiden Hydrau¬ likkreise ist es problemlos möglich, über ein ein¬ faches 2/2-Magnetventil mehrere aber mindestens zwei Steuerkolben zu betätigen, mit entsprechendem Ver¬ schieben der zugeordneten Speicherkolben aus der Ruhelage. Diejenigen Speicherkolben, deren zugeordne¬ ter Druckraum vom Antriebsnocken her gerade nicht unter Hochdruck steht, gelangen nach Abbau des Steuerdrucks durch deren Speicherfeder angetrieben sofort wieder in ihre Ausgangslage. Der Speicherkol¬ ben jedoch, der durch den Hochdruck im Druckraum des zugeordneten Ventilstößels beaufschlagt ist, wird entgegen der Kraft der Speicherfeder, durch aus dem Druckraum verdrängte Flüssigkeit verschoben.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerkolben zusätzlich in Richtung Speicherkolben durch eine Feder belastet. Obwohl es sich hier um eine relativ schwache Feder handelt, wird doch damit gewährleistet, daß eine formschlüs¬ sige Verbindung zwischen Speicherkolbεn und Steuer¬ kolben besteht, um dadurch irgend einen Steuerfehler verursachenden Vorlauf zu vermeiden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient zur Bewegungs- und Kraftübertragung zwischen Steuerkolben und Speicherkolben ein radial dichtend geführter Druckbolzen. Ein solcher Druckbol¬ zen ermöglicht eine weitgehend freie Querschnittswahl des Steuerkolbens, so daß trotz niederem Druck der Steuerflüssigkeit eine ausreichende Stellkraft für ein sicheres Abheben des Speicherkolbens aus seiner Ruhelage gewährleistet ist. Zudem sind die Reibungs¬ kräfte einer Radialdichtung an einem solchen Druck¬ bolzen niedriger als bei einem Steuerkolben verhält¬ nismäßig großen Durchmessers.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die auch für sich beansprucht ist und sich auf eine ehrzylindrige Brennkraftmaschine^' bezieht, bei der jedem Motorzylinder eine Ventilsteuereinheit zugeordnet ist, werden gleichzeitig mehrere solche Druckleitungen durch je nur ein Magnetventil gesteu¬ ert, in dem jeweils immer nur solche Ventilsteuerein¬ heiten durch das Magnetventil gesteuert werden, bei deren durch die Motornockenwelle mit Antriebsnocken bewirkten Antrieb eine zeitliche Überschneidung nicht stattfindet. Vorteilhafterweise können so mit nur einem Magnetventil mehrere den Druckraum des Ventil¬ stößels mit dem jeweiligen Speicherraum verbindende Druckleitungen gesteuert werden, so daß Kosten für nicht erforderliche Magnetventile eingespart werden und außerdem die Störanf lligkeit gesenkt wird. Darü¬ ber hinaus können die Speicher sehr dicht neben den Ventilstößeln angeordnet werden, um dadurch das Steuervolumen sowie das Bauvolumen möglichst klein zu halten. Die für eine gute Präzision der Steuerung wichtige Zuordnung von jeweils einem Ventilstößel zu einem Speicherkolben bleibt vorteilhafterweisε erhal¬ ten.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Flüssigkeitsquelle unter Förder¬ druck stehendes Motoröl, das den üblicherweise bei jedem Motor vorhandenen Motorölkreislauf ohne zusätz¬ liche Pumpe entnehmbar ist. Statt dem Motorölkreis¬ lauf kann jedoch bei vielzylindrigen Brennkraftma¬ schinen ein extra Steuεrölkreislauf für die Motorven¬ tilsteuerung vorhanden sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitsraum des Steuerkolbens an die Steuerleitung stromauf des Magnetventils ange¬ schlossen, wobei stromauf dieses Anschlusses eine Drossel in der Steuerleitung vorhanden ist. Durch diese Drossel erfolgt eine Abkopplung für den Bereich zwischen Drossel und Magnetventil, so daß bei geöff¬ netem Magnetventil der Druck in diesen Zwischenab¬ schnitt soweit abfällt, daß der Steuerkolben bzw. Speicherkolben durch die Speicherfeder belastet in deren Ausgangs- bzw. Ruhelage bleiben. Es handelt sich also um eine Art Passivsteuerung, bei der nur dann eine Verstellung erfolgt, wenn das Magnetventil geschlossen ist und dadurch ein Staudruck in der Steuerleitung entsteht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Magnetventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet. Entsprechend dem Einsatz kann ein sol¬ ches Ventil äußerst einfach ausgebildet sein, da eine absolute Dichtheit nicht erforderlich ist und Leck¬ agen solange nicht störend wirken^" wie die über die Drossel nachströmende Ölmenge den Staudruck auf¬ recht erhält. Die bei geöffnetem Magnetventil konti¬ nuierlich durchströmende Ste.uerflüssigkeit bewirkt ein gleichmäßiges Auffüllen aller Räume und dabei ein gleichmäßiges Erneuern der in der Steuerleitung be¬ findlichen Flüssigkeit.

Nach einer weiteren anderen vorteilhaften Ausgestal¬ tung der Erfindung ist der Arbeitsraum des Steuerkol¬ bens stromab des Magnetventils an die Steuerleitung angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, daß die Pumpe für die Steuerflüssigkeit weniger belastet ist, da für den Steuervorgang nur geringe Flüssigkeitsmengen ersetzt werden müssen, nämlich das was der Steuerkol¬ ben bei seinem Hub schluckt. Zudem kann aufgrund ver¬ hältnismäßig großer möglicher Querschnitte ein schnelles Reagieren bei der Steuerkolbenbetätigung erzielt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei das Magnetventil als 3/2-Wegeventil aus¬ gebildet. Hierdurch ist ein präziseres Schaltverhal¬ ten erzielbar, wobei beispielsweise aufgrund der ge¬ ringen für die Steuerung zu bewegenden Flüssigkeits¬ menge mit einem Hydraulikspeicher gearbeitet werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften beide oben be¬ schriebenen Varianten betreffenden Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherraum über eine Ausgleichs¬ leitung mit der Flüssigkeitsquelle (Motorölkreislauf) niederen Drucks verbunden, wobei in der Ausgleichs¬ leitung ein in Richtung Speicherraum öffnendes Rück¬ schlagventil angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß, solange der Speicherkolben in seiner Ruhelage ist, im Speicherraum ein definierter Vordruck be¬ steht, um dadurch die am Speicherkolben in dessen Ruhelage angreifenden Kräfte definiert zu halten. Eine entsprechende Auffülleinrichtung für den Druck¬ kanal bzw. Druckraum ist an sich bekannt. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfin¬ dung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgen¬ den näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Ventilsteuer¬ vorrichtung eines Ventils des ersten Aus¬ führungsbeispiels

Fig. 2 einen entsprechenden Ausschnit aus einer Ventilsteuervorrichtung des zweiten Aus¬ führungsbeispiels und

Fig. 3 ein Steuerdiagramm der Ventilsteuervorrich¬ tung für eine A-Zylinder-Brennkraftmaschine

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Ventilsteuervorrich- richtung im Längsschnitt sowie als Hydraulikschalt¬ plan dargestellt, die zwischen einem einen Ventiltel¬ ler tragenden Ventilschaft 2 und einem mit einer Nockenwelle 3 umlaufenden Antriebsnocken 4 angeordnet ist. Der Ventilschaft 2 ist in einem Ventilgehäuse 5 axial verschiebbar geführt und ist in Schließrichtung des Ventils durch Ventilschließfedern 6 und 7 be¬ lastet, wodurch der Veπtilteller 1 auf einen Ventil¬ sitz 8 im Ventilgehäuse 5 gepreßt wird. Der Ventil¬ teller 1 steuert eine zwischen ihm und dem Ventilsitz 8 bei geöffnetem Ventil gebildete Ventileinlaßöffnung 9.

Die hydraulische Ventilsteuervorrichtung weist ein in das Ventilgehäuse 5 eingesetztes 5teuergehäuse 11 auf, in welchem eine Gehäusekammer und achsgleich zu dieser eine Federkammer 12 angeordnet sind, wobei in der Federkammer 12 die Ventilschließfedern 6 und 7 koaxial zueinander untergebracht sind. Im Steuerge¬ häuse 11 ist von unten her ein mit dem Ventilschaft 2 verankerter und axiaL verschiebbarer sowie durch die Ventilschließfedern 6 und 7 belasteter topfförmiger Federteller 13 eingeschoben. In einer zentralen axial durchgehenden Bohrung 14 des S euergehäuses 11 ist ein mit dem Ventilschaft 2 des Einlaßventils zusam¬ menwirkender Ventilkolben 15 und über diesem ein Ar¬ beitskolben 16 eines Nockenkolbens 17 axial ver¬ schiebbar angeordnet. Der Arbeitskolben 16 ist durch eine Rückstellfeder 18 belastet, die sich einerseits am Steuergehäuse 11 abstützt und andererseits an einem Flansch des Arbeitskolbens 16 angreift und dabei den Nockenkolben 17 an den Ventilsteuernocken 4 preßt . Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Ventilkolbens 15 und des Arbeitskolbens 16 ist in der Gehäusebohrung 14 ein mit Öl gefüllter Druckraum 19 eingeschlossen, wobei die wirksame Länge des gesamten Ventilstößels durch die Ölmenge bestimmt wird, die im Druckraum 19 vorhanden ist. Bei Verringern der einge¬ schlossenen Ölmenge ist der wirksame Öffnungshub des Einlaßventils geringer, bei Aufrechterhalten der maximalen Füllung ist dessen Hub maximal.

Der Druckraum 19 steht über einen Druckkanal 21 mit einem Speicherventil 22 in Verbindung, das einen radial dichtenden topfförmigen Speicherkolben 23 auf¬ weist, der durch eine Speicherfeder 24 belastet ist und in seiner gestrichelt dargestellten Ruhestellung auf einem Ventilsitz aufliegt. Die untere Stirnfläche des Speicherkolbens 23 begrenzt dabei einen Speicher¬ raum 26, während ein Teil der Mantelfläche des Spei¬ cherkolbens 23 einen diesen umgebenden Ringkanal 27 abgrenzt, in den der Druckkanal 21 mündet.

Die Ventilsteuervorrichtung arbeitet mit einem Hydraulikkreislauf, mit einer Förderpumpe 28, die aus einem Ölbehälter 29 das Steueröl ansaugt und über eine Förderleitung 31 der Steuervorrichtung zuführt. Zur Erzielung eines bestimmten Förderdrucks ist in einer von der Förderleitung 31 abzweigenden und zum Ölbehälter 29 zurückführenden Leitung 32 ein Druck¬ steuerventil 33 angeordnet. Die Förderleitung 31 führt einerseits zum Ringkanal 27 bzw. Druckkanal 21 und Druckraum 19 und andererseits zum Speicherraum 26. In beiden Leitungsabschnitten sind zum Ringkanal 27 bzw. zum Speicherraum 26 hin öffnende Rückschlag¬ ventile 34 und 35 angeordnet.

Den Kern der Steuerung bildet ein 2/2-Magnetventil 36, mit dem eine Steuerleitung 37 gesteuert wird, die von der Förderleitung 31 abzweigt und zu einem Arbeitsraum 38 führt, in welchem ein Steuerkolben 39 radial dichtend und axial verschiebbar durch den in der Steuerleitung 37 befindlichen Hydraulikdruck be¬ aufschlagt ist. Der Steuerkolben 39 ist auf der dem Arbeitsraum 38 abgewandten Seite über einen Ent¬ lastungskanal 41 zu einer zum Ölbehälter 29 drucklos führenden Rücklaufleitung 42 des Hydraulikkreislaufes hin druckentlastet. Der Steuerkolben 39 ist achs¬ gleich zum Speicherkolben 23 angeordnet, wobei zwischen den beiden einander zugewandten Stirnflächen der Kolben ein Druckbolzen 43 vorgesehen ist, der radial dichtend und axial verschiebbar im Gehäuse geführt ist.

Damit ein Formschluß über diesen Druckbolzen 43 zwischen den Kolben 23 und 39 besteht, ist der Steuerkolben 39 durch eine Feder 44 in Richtung Spei¬ cherkolben 23 belastet. Diese Feder weist nur eine geringe Kraft auf und ist von sich aus nicht in der Lage, die Kraft der Speicherfeder 24 zu überwinden. Von der Steuerleitung 37 zweigt eine Steuerleitung 45 ab, die zu einer weiteren Ventilsteuereinheit führt. In der Steuerleitung 37 ist stromauf des Arbeitsrau¬ mes 38 jedoch stromab der Abzweigstelle der Förder¬ leitung 31 eine Drossel 46 angeordnet. Die Steuer¬ leitung 37 mündet stromab des Magnetventils 36 in die drucklose Rücklaufleitung 42.

Entsprechend der Ausgestaltung der Erfindung und der erfindungsgemäßen Versorgung von zwei Ventilsteuer¬ vorrichtungen durch ein Magnetventil, zweigen von der Förderleitung 31 weitere Förderleitungen 47 ab, die einerseits zu den durch das gleiche Magnetventil 36 gesteuerten Ventilsteuervorrichtungen führen und andererseits die übrigen Ventilsteuervorrichtungen der Brennkraftmaschine mit Hydrauliköl versorgen.

In Fig. 2 ist das zweite Ausführungsbeispiel darge¬ stellt, bei dem die gesamte Ventilsteuervorrichtung der im ersten Ausführungsbeispiel entspricht und bei dem nur der eigentliche Steuerbereich bzw. der Kern der Erfindung anders ausgebildet ist. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel zweigt die Steuerleitung 48 stromauf des Magnetventils 49 von der Förderlei¬ tung 31 ab. Das Magnetventil ist als 3/2-Magnetventil ausgebildet (3 Anschlüsse/2 Stellungen). Die hier als Sackleitung ausgebildete Steuerleitung 48 endet im Arbeitsraum 38 des Steuerkolbens 39, wobei der Steuerkolben 39 wie beim ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem Druckbolzen 43 und der Feder 44 angeord¬ net ist. Von der Steuerleitung 48 zweigt die zweite Steuerleitung 51 ab, die zu dem Druckraum einer wei- teren Ventilsteuervorrichtung führt und die eben¬ falls als Sackleitung ausgebildet ist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen hydraulischen Ven¬ tilsteuerung wird im folgenden anhand des in Fig. 3 dargestellten Diagramms erläutert. In diesem Diagramm ist über den Kurbelwellendrehwinkel °KW der Öffnungs¬ hub h von vier Einlaßventilen I, II, III und IV einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Die Zündfolge dieser Brennkraftmaschine ist eins, drei, vier, zwei der nebeneinander angeordneten Motorzylin¬ der mit den Einlaßventilen I bis IV.

Wie den vier Kurven der Motorventils I bis IV in Fig. 3 entnehmbar ist, besteht keine direkte Zündfolge zwischen den Zylindern der Motorventile I und IV so¬ wie den Motorventilen III und II. Wie den Ordinaten in dieser Fig. 3 entnehmbar ist, gibt es also keine Überschneidung zwischen den Öffnungshüben der einan¬ der zugeordneten Motorventile I und IV bzw. II und III. Diese Ventilsteuerkurven entsprechen mit ihrer Maximalausführung also der höchsten Kurve V, dem Nockenverlauf des jeweiligen Antriebsnockens 4, wobei jedem Einlaßventil ein entsprechender Nocken zugeord¬ net ist .

Gemäß dem Diagramm in Fig. 3 wird von einem Kurbel¬ winkel 0 ausgegangen, wenn gerade der Nocken des Motorventils III mit seinem Ventilantrieb beginnt, der dann bis zum Schließen des Ventils bis über 200° KW gehen kann. Bei 180° KW beginnt jedoch schon der Steuernocken des Motorventils IV auf den ihm zugeord¬ neten Nockenkolben 17 zu wirken, so daß hier das Ein¬ laßventil des Zylinders IV bereits öffnet bevor das Einlaßventil des Zylinders III geschlossen ist. Gleiches gilt für den ab 360° KW wirksam werdenden Steuernocken 4 des Motorventils II und ab 540° KW des Aufsteuerbeginns des Motorventils I. Irgendwelche Eingriffe in den Hub eines Einlaßventil können wie oben beschrieben somit nur immer dann stattfinden,, wenn auch ein Ventilsteuernocken für die Betätigung des Ventils auf den ihm zugeordneten Nockenkolben 17 wirkt .

Die jeweilige Hubsteuerung pro Einlaßventil ist bei den Ventilsteuerkurven in Fig. 3 durch die verschie¬ denen pro Motorventil I bis IV angegebenen Kurven¬ scharen für jeweils 4 verschiedene gewünschte Steuer- werte angegeben. Wie Fig. 1 entnehmbar ist, läuft beim Verdrehen der Nockenwelle 3 die Steuerfläche des Ventilsteuernockens 4 auf dem Nockenkolben 17 ab, wo¬ bei dieser entgegen der Kraft der Rückstellfeder 18 den Arbeitskolben 16 nach unten drückt und dabei über das im Druckraum 19 eingeschlossene Ölvolumen den Ventilkolben 15 einschließlich Ventilschaft 2 und Einlaßventilteller 1 entgegen der Kraft der Ventil¬ schließfeder 6 und 7 nach unten drückt, wobei der Ventilteller 1 vom Ventilsitz 8 abhebt. Solange noch^' der Speicherkolben 23 auf seinem Sitz 25 in der Ruhelage ist, kann aus dem Druckraum 19 kein öl verdrängt werden. Die an der Mantelfläche des Speicherkolbens 23 im Ringraum 27 wirkenden Druck¬ kräfte heben sich auf. Über das Rückschlagventil 34 kann kein Öl abströmen. Solange also diese Stellung eingenommen ist, wird das Einlaßventil maximal geöff¬ net, was am Beispiel des Motorventils III erläutert, der äußeren Kurve V des Ventilsteuerdiagramms ent¬ spricht. Sobald ein kleinerer Hub entsprechend einem kleineren Zeitquerschnitt der Ventilöffnung 9 einge¬ stellt werden soll, wird das Magnetventil 36 ge¬ sperrt, sowie es in Fig. 1 dargestellt ist, so daß das Hydrauliköl von der Förderpumpe 28 und der För¬ derleitung 31 nicht mehr die Steuerleit ing 37 und" das Magnetventil 36 zur Rücklaufleitung 42 hin durchströ¬ men kann, sondern gesperrt wird. Solange hingegen eine Durchströmung stattfindet, d. h. solange das Magnetventil 36 offen ist, wird durch die Drossel 46 eine gewisse Abkopplung des Druckes^" in der Förderlei¬ tung 31 bzw. der Förderpumpe 28 zum Steuerraum 38 hin erzielt, so daß dort kein für., eine Verstellung des Steuerkolbens 39 erforderlicher Druck entstehen kann. Bei gesperrtem Magnetventil 36 hingegen wird aufgrund des Flüssigkeitsstaus die Wirkung der Drossel 46 auf¬ gehoben, so daß im Steuerraum 38 ein Steuerdruck ent¬ steht, durch den der Steuerkolben 39 über den Druck¬ bolzen 43 und den Speicherkolben 23 entgegen der Kraft der Feder 24 vom Sitz 25 abgehoben wird, so daß der Speicherraum 26 mit dem Ringraum 27 verbunden wird. Hierdurch überträgt sich der im Druckraum 19 befindliche Öldruck über den Druckkanal 21 in den Speicherraum 26. Erst ab Abheben des Speicherkolbens 23 vom Ventilstitz 25 kann demnach der Speicher als solcher wirksam sein, bei dem der Speicherkolben 23 gegen die Speicherfeder 24 entsprechend verschiebbar ist .

Wenn das Abheben des Speicherkolbens 23 vom Ventil¬ sitz 25 zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem der Ven¬ tilsteuernocken 4 gerade in Wirkung ist und ent¬ sprechend im Druckraum 19 ein höherer Druck besteht, so wird dadurch die weitere Aufsteuerfunktion des Einlaßventils beendet, in dem das weiterhin vom Ar¬ beitskolben 16 verdrängte Öl über den Druckkanal 21 in den Speicher 26 gefördert wird, wobei der Spei¬ cherkolben 23 entsprechend gegen die Speicherfeder 24 verschoben wird. Im Fig. 3 ist am Beispiel des Motorventils III anhand der Kurven VI, VII, VIII gezeigt, wie groß der tatsächlich verbleibende Öff¬ nungsquerschnitt pro °KW sein kann. Je später während des Öffnungshubs des Motorventils das Magnetventil 36 gesperrt wird, desto größer ist der Gesamtöffnungs¬ zeitquerschnitt pro Einlaßventil, wobei die unter der Kurve liegende Fläche dem effektiven Öffnungszeit¬ querschnitt entspricht. Während bei der Kurve VIII nicht nur der Ventilhub h besonders niedrig ist, so ist auch die Dauer in °KW bis zum Schließen des Ven¬ tils, d. h. bis die Ventilschließfedern 6 und 7 den Ventilteller 1 endgültig auf den Ventilsitz 8 ge¬ drückt haben, verhältnismäßig kurz. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Steuervorgang, nämlich einer Verkleine¬ rung des Öffnungszeitquerschnittes, durch das Öffnen des Magneventils 49 erreicht. Erst aufgrund des sich in der Steuerleitung 48 einstellenden Staudruckes wird nach Schließen des Magnetventils 49 der Steuer¬ kolben 39 verschoben und bewirkt die entsprechende Abhebung des Speicherkolbens 23 vom Ventilsitz 25.

Dadurch, daß bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen bei der Steuerung der einzelnen Einlaßventile solche vorhanden sind, deren Steuerzeit vom Ventilsteuer¬ nocken her gesehen sich nicht mit denen von anderen überschneiden (wie oben beschrieben), können solche Ventilsteuereinheiten über jeweils nur ein Magnetven¬ til angesteuert werden. Von den Steuerleitungen 37 und 48 gehen dann entsprechend abzweigende Steuerlei¬ tungen 45 und 51 zu diesen nicht gleichzeitig wirk¬ samen Steuereinheiten, Sobald also beim Motorventil III bei ca. 90° KW das Magnetventil 36 sperrt, ergibt dies eine Ventilsteuerung entsprechend der Kurve VI. Die abzweigende Steuerleitung 45, die wie oben be¬ schrieben zur Ventilsteuereinheit des Motorventils II führt, überträgt diesen Staudruck aus der Steuerlei¬ tung 37 auf den am Motorventil II vorhandenen Steuer¬ kolben 39, der ebenfalls eine Verschiebung des Spei¬ cherkolbens 23 aus seiner Ruhelage bewirkt. Da jedoch beim Motorventil II der zugeordnete Antriebsnocken 4 unwirksam ist bzw. gerade der Grundkreis dieses Nockens mit dem Nockenkolben 17 zusammenwirkt, hat

diese Steuerung keinerlei Auswirkung auf die erst bei 360° KW beginnende tatsächliche Steuerung dieses Ven¬ tils. Das Magnetventil 36 muß allerdings doppelt so oft öffnen und schließen, als wenn es nur eine einzi¬ ge Ventilsteuereinheit zu steuern hätte.

Natürlich ist diese Zusammenfassung der Steuerung mehrerer Ventilsteuereinheiten durch nur ein Magnet¬ ventil entsprechend auch möglich bei Brennkraftma¬ schinen mit hoher Motorzylinderzahl. Maßgebend ist, daß immer solche Motorventileinheiten durch nur ein Magnetventil gesteuert werden, bei denen sich die jeweiligen Steuerzeiten nicht überschneiden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprü¬ chen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

- mit einem durch eine Motornockεnwelle über einen Ventilstößel axial angetriebenen Motor- vεnti1

- mit einem die wirksame Länge des Ventilstößels bestimmenden, mit Öl gefüllten Druckraum änderbarεn Volumens

- mit je einem über einen Druckkanal mit dem Druckraum verbindbaren Flüssigkeitsspeicher

- und mit einem Magnetventil zur Steuerung des Druckkanals d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spεicher als federbelastetεr Kolbenspeicher ausgebildεt ist, dεssεn Speicherkolben (23) stirnseitig einen Speicherraum (26) begrenzt und als bewegliches Ventilglied die Verbindung vom Druckkanal (21) zum Speicherraum (26) herstellt, sobald der Speichεrkolbεn (23) aus dεr Ruhelage verschoben wird.

Ventilsteuεrvorrichtung nach Anspruch 1, d a¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Speicherkolben (23) mittels eines verstellbaren Steuerkolbens (39) aus seiner Ruhelage verschiεb- bar ist, daß dieser Steuerkolben (39) für seine Vorstellung durch Steuerflüssigkeit (Motoröl) niederen Drucks in seinem Arbeitsraum (38) beauf¬ schlagbar verstellbar ist, die von einer Flüssig- kεitsquεllε (28) her über eine Steuerlεitung (37, 45, 48, 51) dε Arbεitsraum (38) zuleitbar ist, und daß die Steuerleitung (37, 48) durch das Magnetventil (36, 49) steuerbar ist.

Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2, d a- d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t, daß der Steuerkolben (39) zusätzlich in Richtung Spei¬ cherkolben (23) durch eine Fedεr (44) belastet ist.

4. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t, daß zur Bewεgungs- und Kraftübertragung zwischen Steuerkolben (39) und Speichεrkolbεn (23) ein radial dichtend gεführter Druckbolzen (43) dient.

5. Ventilsteuervorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschinε , bεi der jedem Motorzylinder eine Ventilsteuεreinheit zugeordnet ist, insbe- sondεrε nach εinεm der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß gleichzeitig mehrere solche Druckkanäle (21) durch je nur ein Magnetventil (36, 49) gesteuert werden, bei deren durch die Motornockenwelle (3) mit Antriebsnocken (4) bewirkten Antrieb keine zeitliche Überschneidung stattfindet.

6. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorherge- hεndεn Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß als Flüssigkeitsquεlle (28) unter Förderdruck stehendes Motoröl dient.

7. Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h- n et , daß der Arbeitsraum (38) des Steuerkolbens (39) an die Steuerlεitung (37) stromauf dεs Ma¬ gnetventils (36) angeschlossen ist, und daß stromauf dieses Anschlusses eine Drossel (46) in der Stεuεrleitung (37) vorhanden ist.

Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 7, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das 2 -

Magnetventil (36) als 2/2-Wegεventil ausgebildet ist.

9. Ventilsteuervorrichtung nach εine dεr Ansprüchε 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n_. n z e i c h¬ n e t, daß der Arbeitsraum (38) des Steuerkolbεns (39) stromab dεs Magnetventils (49) an die Steuerleitung (48) angeschlossen ist.

10. Vεntilsteuεrvorrichtung nach Anspruch 9, d a- d u r c h g ε k e n n z e i c h n ε t, daß das Magnεtventil (49) als 3/2-Wegeventil (49) ausge¬ bildet ist.

11. Ventilsteuεrvorrichtung nach einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n¬ z ε i c h n e t , daß der Speicherraum (26) über eine Ausgleichsleitung (31) mit der Flüssigkeits¬ quelle (28) niederen Drucks verbunden ist, und daß in der Ausgleichsleitung (31) ein in Richtung Speicherraum (26) öffnendes Rückschlagventil (35) angeordnet ist.