DE102011101239A1 - Hydraulic plunger for balancing valve clearance at inlet and exhaust valves of combustion engine, has low-pressure chamber connected to first oil supply, and high-pressure chamber impinged with hydraulic pressure by second oil supply - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Hydrostößel zum Ausgleich von Ventilspiel in einem Verbrennungsmotor.The invention relates to a hydraulic tappet for compensating valve clearance in an internal combustion engine.
Hydrostößel werden eingesetzt, um Ventilspiel an den Ein- und Auslassventilen eines Verbrennungsmotors auszugleichen. Sie sind im Wesentlichen aus einem Zylinder und einem Kolben gebildet. Als Betätigungseinrichtung zum Öffnen von Ein- und Auslassventilen werden üblicherweise Nockenwellen eingesetzt. Ventile werden üblicherweise durch Ventilfedern wieder geschlossen und fest gegen einen Ventilsitz gedrückt. Hydrostößel sind in einer mechanischen Wirkeinrichtung zwischen der Nockenwelle und dem Ventil so angeordnet, dass sie beim Öffnen der Ventile axial belastet werden. Hydrostößel können je nach der verwendeten Wirkeinrichtung beispielsweise unmittelbar oberhalb eines Ventils angeordnet sein oder einen Schlepphebel abstützen. Wenn ein Hydrostößel axial belastet wird, überträgt eine in einem Hochdruckraum angeordnete Ölsäule die Betätigungskraft. Bei vorhandenem Ventilspiel wird der Hydrostößel axial entlastet und eine zwischen dem Zylinder und dem Kolben wirkende Feder drückt den Kolben weg von der geschlossenen Seite des Zylinders. Dabei fließt Öl aus einem Niederdruckraum in den Hochdruckraum.Hydraulic tappets are used to compensate for valve clearance on the intake and exhaust valves of an internal combustion engine. They are essentially made up of a cylinder and a piston. As actuating means for opening intake and exhaust valves usually camshafts are used. Valves are usually closed by valve springs and pressed firmly against a valve seat. Hydraulic tappets are arranged in a mechanical acting between the camshaft and the valve so that they are loaded axially when opening the valves. Depending on the active device used, hydraulic tappets may, for example, be arranged directly above a valve or support a finger follower. When a hydraulic tappet is loaded axially, an oil column disposed in a high-pressure chamber transmits the operating force. When the valve play is present, the hydraulic tappet is relieved axially and a spring acting between the cylinder and the piston pushes the piston away from the closed side of the cylinder. In this case, oil flows from a low-pressure chamber into the high-pressure chamber.
Bedingt durch eine Abgasturboaufladung kann es in einem Auslass für Abgas zu verhältnismäßig hohen Drücken kommen, da das Abgas vor einem Eingang der Turbine aufgestaut wird. Die hohen Drücke können vereinzelt dazu führen, dass ein Auslassventil unbeabsichtigt geöffnet wird. Dabei wird der Hydrostößel entlastet, was zu einem Nachfließen von Öl in den Hochdruckraum führen kann (Aufpumpen des Hydroventils). Das Auslassventil wird anschließend möglicherweise nicht mehr mit der ausreichenden Kraft in seinen Ventilsitz gedrückt, so dass es insbesondere im nächsten Zyklus leichter geöffnet werden kann. Dem Nachfließen von Öl in den Hochdruckraum des Hydrostößels bei unbeabsichtigtem Öffnen des Ventils kann durch den Einsatz verstärkter Ventilfedern begegnet werden. Dies führt jedoch dazu, dass die die Nockenwelle gegen hohe Kräfte wirken muss und entsprechend schwer zu drehen ist, was wiederum zu erhöhten Reibungsverlusten im Verbrennungsmotor führt.Due to an exhaust gas turbocharging, relatively high pressures can occur in an exhaust gas outlet since the exhaust gas is dammed up in front of an inlet of the turbine. The high pressures can occasionally lead to an exhaust valve being opened unintentionally. In this case, the hydraulic tappet is relieved, which can lead to a subsequent flow of oil in the high-pressure chamber (inflating the hydraulic valve). The exhaust valve may then no longer be pushed with sufficient force into its valve seat, so that it can be more easily opened, especially in the next cycle. The flow of oil into the high-pressure chamber of the hydraulic tappet in the event of unintentional opening of the valve can be counteracted by the use of reinforced valve springs. However, this leads to the fact that the camshaft must act against high forces and is correspondingly difficult to turn, which in turn leads to increased friction losses in the internal combustion engine.
Es kann als eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe angesehen werden, diese Nachteile zu vermeiden.It can be regarded as an object underlying the invention to avoid these disadvantages.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche, die in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.The object is solved by the features of
Vorgesehen ist demgemäß ein Hydrostößel zum Ausgleich eines Ventilspiels in einem Verbrennungsmotor, der Hydrostößel aufweisend einen Zylinder und einen axialbeweglich in dem Zylinder angeordneten Kolben, wobei in dem Zylinder ein zwischen dem Kolben und dem Zylinder hydraulisch wirksamer Hochdruckraum ausgebildet ist und wobei der Kolben einen Niederdruckraum aufweist, der fluidleitend mit einer ersten Ölzuführung verbunden ist, und wobei der Kolben weiterhin einen den Niederdruckraum mit dem Hochdruckraum fluidleitend verbindenden Ausgleichsölkanal aufweist, wobei der Zylinder weiterhin eine zweite Ölzuführung zur Beaufschlagung des Hochdruckraumes mit einem hydraulischen Druck aufweist.Accordingly provided is a hydraulic tappet for compensating a valve clearance in an internal combustion engine, the hydraulic tappet having a cylinder and an axially movably disposed in the cylinder piston, wherein in the cylinder between the piston and the cylinder hydraulically effective high-pressure chamber is formed and wherein the piston has a low-pressure space , which is fluidly connected to a first oil supply, and wherein the piston further comprises a low pressure chamber fluidly connected to the high-pressure chamber connecting oil passage, wherein the cylinder further comprises a second oil supply for pressurizing the high-pressure chamber with a hydraulic pressure.
Die erste Ölzuführung dient zum Ausgleich von Leckage während des Betriebs des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise ist die erste Ölzuführung stets geöffnet. Über die erste Ölzuführung wird der Niederdruckraum des Hydrostößels im Betrieb mit Öl zum Ausgleich von Leckage zwischen dem Kolben und dem Zylinder mit Öl versorgt. Die erste Ölzuführung ist aus einem ersten in einem Zylinderkopf angeordneten Versorgungskanal sowie Bohrungen im Hydrostößel gebildet. Entsprechendes gilt für die zweite Ölzuführung, welche den Hochdruckraum mit Öl versorgt. Vorzugsweise ist die zweite Versorgungsleitung abschaltbar und wird nur nach einem Start des Verbrennungsmotors kurzzeitig mit Druck beaufschlagt, um das Ventilspiel auszugleichen. Bei einer Betätigung der Ventile herrscht in dem Hochdruckraum ein verhältnismäßig hoher Druck, der den in der zweiten Versorgungsleitung herrschenden Druck überschreiten kann. Dieser Druck kann hydraulisch an einem Rückschlagventil abgestützt werden, welches zwischen dem Niederdruckraum und dem Hochdruckraum angeordnet werden kann. Sobald der Druck nachlässt, beispielsweise bei einer axialen Entlastung des Hydrostößels, kann Öl aus dem Niederdruckraum durch das Rückschlagventil in den Hochdruckraum fließen.The first oil supply is used to compensate for leakage during operation of the internal combustion engine. Preferably, the first oil supply is always open. The low pressure space of the hydraulic tappet is supplied with oil via the first oil supply during operation with oil to compensate for leakage between the piston and the cylinder. The first oil supply is formed from a first arranged in a cylinder head supply channel and holes in the hydraulic tappet. The same applies to the second oil supply, which supplies the high-pressure chamber with oil. Preferably, the second supply line can be switched off and is only briefly acted upon by a start of the internal combustion engine with pressure to compensate for the valve clearance. When the valves are actuated, a relatively high pressure prevails in the high-pressure chamber, which pressure can exceed the pressure prevailing in the second supply line. This pressure can be hydraulically supported on a check valve, which can be arranged between the low-pressure chamber and the high-pressure chamber. As soon as the pressure subsides, for example during an axial unloading of the hydraulic tappet, oil can flow from the low-pressure space through the check valve into the high-pressure space.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Ausgleichsölkanal zwischen dem Niederdruckraum und dem Hochdruckraum ein Mittel zur Begrenzung eines Fluidflusses auf. Durch das Mittel zur Begrenzung des Fluidlusses wird das nachfließende Öl bei einer axialen Entlastung des Hydrostößels gebremst. Auf diese Weise wird der Ölfluss begrenzt und die fälschlicherweise als Ventilspiel interpretierte axiale Entlastung des Hydrostößels führt nicht gleich zu einem Aufpumpen des Hydrostößels. Ein Aufpumpen des Hydrostößels könnte nämlich dazu führen, dass die Kraft, mit welcher das Ventil über die Ventilfeder in der geschlossenen Position gehalten wird, bedingt durch einen erhöhten Fluiddruck im Hochdruckraum reduziert ist und dadurch das Ventil leichter durch Gaskräfte unbeabsichtigt geöffnet werden kann.In an advantageous development of the invention, the compensating oil passage between the low-pressure chamber and the high-pressure chamber has a means for limiting a fluid flow. By the means for limiting the fluid flow, the subsequent flowing oil is braked with an axial relief of the hydraulic tappet. In this way, the oil flow is limited and the incorrectly interpreted as a valve clearance axial relief of the hydraulic tappet does not equal to a pumping of the hydraulic tappet. Namely, pumping up the hydraulic tappet could result in the force with which the valve passes through the valve spring in the closed position is held, is reduced due to an increased fluid pressure in the high-pressure chamber and thus the valve can be opened by gas forces unintentionally easier.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Mittel zur Begrenzung eines Fluidflusses durch eine Drossel bzw. eine Blende gebildet sein. Weiterhin kann es durch einen sich verengenden Querschnitt gebildet sein. Mit einer Drossel ist ein eingesetztes, beispielsweise eingeschraubtes oder eingepresstes Element gemeint, welches dem hydraulischen Fluss einen Widerstand entgegensetzt. Eine Blende kann im Material des Kolbens ausgebildet sein, beispielsweise durch einen in den Ausgleichskanal ragenden kragenartigen Vorsprung. Mit einem verengten Querschnitt ist einen Querschnitt von weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,7 mm gemeint. In herkömmlichen Hydrostößeln ist der Ausgleichsölkanal demgegenüber in der Regel so dimensioniert, dass der hydraulische Fluss möglichst ungehindert fließen kann.In an advantageous embodiment, the means for limiting a fluid flow may be formed by a throttle or a diaphragm. Furthermore, it may be formed by a narrowing cross-section. With a throttle is meant an inserted, for example, screwed or pressed-in element, which opposes the hydraulic flow resistance. A diaphragm may be formed in the material of the piston, for example by a projecting into the compensation channel collar-like projection. By a narrowed cross-section is meant a cross-section of less than 1 mm, in particular less than 0.7 mm. In contrast, in conventional hydraulic tappets, the compensating oil channel is generally dimensioned so that the hydraulic flow can flow as unhindered as possible.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Zylinder im Bereich der zweiten Ölzuführung ein in Fluidrichtung in den Hochdruckraum mündendes Rückschlagventil auf. Das Rückschlagventil erlaubt den Zufluss von Öl in den Hochdruckraum, sperrt jedoch in Gegenrichtung.According to an advantageous development of the invention, in the region of the second oil feed, the cylinder has a non-return valve which opens into the high-pressure space in the fluid direction. The check valve allows the inflow of oil in the high-pressure chamber, but locks in the opposite direction.
Zur Aufnahme des Hydrostößels eignet sich ein Zylinderkopf, der eine entsprechende Ausnehmung aufweist, in die eine erste Versorgungsleitung zur Versorgung des Niederdruckraumes und eine zweite Versorgungsleitung zur Versorgung des Hochdruckraumes münden. Der Hydrostößel kann in der Ausnehmung angeordnet werden. Die Versorgungsleitungen sind vorzugsweise so angeordnet, dass bei eingesetztem Hydrostößel eine fluidleitende Verbindung zu den entsprechenden Ölzuführungen bereitstellen.To accommodate the hydraulic tappet is a cylinder head having a corresponding recess into which a first supply line for supplying the low-pressure chamber and a second supply line for supplying the high-pressure chamber open. The hydraulic tappet can be arranged in the recess. The supply lines are preferably arranged so that provide a fluid-conducting connection to the corresponding oil feeders with inserted hydraulic tappet.
In einer alternativen Ausgestaltung ist in einer zum Hydrostößel führenden zweiten Versorgungsleitung im Zylinderkopf angeordnet ein Rückschlagventil angeordnet. Das Rückschlagventil in der zweiten Ölzuführung sollte dabei möglichst nahe an dem Hochdruckraum bzw. der Aufnahme für den Hydrostößel angeordnet sein, damit die hydraulische Kapazität gering gehalten werden kann. Rückschlagventile existieren am Markt als einschraubbare Hydraulikelemente, so dass eine Aufrüstung bereits bestehender Motorkonstruktionen mit Hydrostößeln entsprechend der hier beschriebenen Art auf einfache Weise durchgeführt werden kann.In an alternative embodiment, a check valve is arranged in a leading to the hydraulic tappet second supply line arranged in the cylinder head. The check valve in the second oil supply should be arranged as close as possible to the high-pressure chamber or the receptacle for the hydraulic tappet, so that the hydraulic capacity can be kept low. Check valves exist on the market as screw-in hydraulic elements, so that an upgrade of existing engine designs with hydraulic tappets can be performed in a simple manner according to the nature described here.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Versorgungsleitung eine Einrichtung zum Unterbrechen des Ölflusses auf, beispielsweise ein Schaltventil. Das Schaltventil kann hydraulisch oder elektromechanisch betätigt werden und mehrere an einem Zylinderkopf angeordnete zweite Ölzuführungen gleichzeitig absperren. Dadurch kann nach einem Start des Verbrennungsmotors das Ventilspiel schnell ausgeglichen werden. Nach dem Ausgleich des Ventilspiels kann die Einrichtung zur Begrenzung des Ölflusses den Ölfluss unterbrechen. Der Hydrostößel wird dann nur noch durch die erste Versorgungsleitung mit Öl versorgt.According to a particularly preferred embodiment, the second supply line has a device for interrupting the flow of oil, for example a switching valve. The switching valve can be actuated hydraulically or electromechanically and simultaneously shut off a plurality of second oil feeds arranged on a cylinder head. As a result, after a start of the internal combustion engine, the valve clearance can be compensated quickly. After balancing the valve clearance, the oil flow restriction device may interrupt the flow of oil. The hydraulic ram is then supplied only by the first supply line with oil.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist auf die nachfolgende Erläuterung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung zu verweisen. In dieser Zeichnung zeigen:There are various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made to the following explanation of some preferred embodiments with reference to the drawings. In this drawing show:
In etwa auf halber Höhe weist der Zylinder
Weiterhin weist der Kolben
Um zu gewährleisten, dass das Öl durch die erste Ölzuführung
Der Hydrostößel
Sobald ein Freiraum zwischen zwischen dem Schlepphebel
Das Ventil
Es wird in einem wesentlichen Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, neben einer ersten Versorgungsleitung
Wie durch ein entsprechendes fluidtechnisches Zeichen schematisch dargestellt, wird die erste Versorgungsleitung
Insbesondere nach einem Stand des Motors entspannen sich die Hydrostößel
Das Rückschlagventil
Vorzugsweise ist die zweite Versorgungsleitung
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.Although some possible embodiments of the invention have been disclosed in the foregoing description, it is to be understood that numerous other variants of embodiments exist through the possibility of combining all of the cited and further all of the obvious technical features and embodiments. It is further understood that the embodiments are to be understood as examples only, which in no way limit the scope, applicability and configuration. Rather, the foregoing description would suggest a suitable way for the skilled person to realize at least one exemplary embodiment. It should be understood that in an exemplary embodiment, numerous changes in the function and arrangement of the elements may be made without departing from the scope and equivalents disclosed in the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hydrostößelhydraulic tappets
- 22
- Zylindercylinder
- 33
- Kolbenpiston
- 44
- HochdruckraumHigh-pressure chamber
- 55
- Federfeather
- 66
- Rückschlagventilcheck valve
- 77
- NiederdruckraumLow-pressure chamber
- 88th
- KugelBullet
- 99
- Ventilsitzvalve seat
- 1010
- Bodenground
- 1111
- RückschlagventilfederCheck valve spring
- 1212
- KäfigCage
- 1313
- erste Ölzuführungfirst oil supply
- 1414
- Bohrungdrilling
- 1515
- Zylinderwandcylinder wall
- 1616
- Bohrungdrilling
- 1717
- Leitungmanagement
- 1818
- Kopfhead
- 1919
- umlaufende Nutcircumferential groove
- 2020
- Zylinderkopfcylinder head
- 2121
- Nockenwellecamshaft
- 2222
- Schlepphebelcam follower
- 2323
- Nockencam
- 2424
- VentilValve
- 2525
- Endbereichend
- 2626
- Absatzparagraph
- 2727
- Brennraumcombustion chamber
- 2828
- Abgastraktexhaust tract
- 2929
- erste Versorgungsleitungfirst supply line
- 3030
- zweite Versorgungsleitungsecond supply line
- 3131
- Drosselthrottle
- 3232
- Ölpumpeoil pump
- 3333
- Rückschlagventilcheck valve
- 3434
- zweite Ölzuführungsecond oil supply
- 3535
- Ventilsitzvalve seat
- 3636
- AusgleichsölkanalBalance oil passage
- 3737
- Ausnehmungrecess
- 3838
- Ventilantriebvalve drive
- 3939
- Schaltventilswitching valve
Claims (7)
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