EP1022444A2 - Hydraulically controlled valve drive for a multivalve cylinder head - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch geregelte, zwangsgesteuerte Ventilhubbetätigung für einen Mehrventilzylinderkopf mit integriertem Ventilspielausgleich. Bei Brennkraftmaschinen mit mehr als einem Einlaßventil besteht bei geringen Drehzahlen das Problem, daß der Drall im Brennraum für eine gute Verbrennung unzureichend ist. Eine Verbesserung wird nur erzielt, wenn im niedrigen Drehzahlbereich nur ein Einlaßventil öffnet, so daß noch eine hinreichende Ansauggeschwindigkeit erzielt wird. Erfindungsgemäß wird dies bei zwei Einlaßventilen dadurch erreicht, daß in die Ventilbrücke 20 ein Massenträgheitsyentil 20a eingebaut wird, welches bei niedriger Drehzahl den Weg des Öls zur Kolben-Zylindereinheit 3b des Einlaßventils 2 sperrt, so daß der Druckraum der Kolben-Zylindereinheit 3b ohne Öl ist und das Einlaßventil 2 nicht öffnet. Der Weg des Öls zur Kolben-Zylindereinheit 3a ist dagegen ständig geöffnet, so daß das Einlaßventil 1 permanent betätigt wird und dort eine entsprechend hohe Einströmgeschwindigkeit auch bei niedriger Drehzahl realisiert wird. Bei steigender Drehzahl nimmt die Beschleunigung der Ventilbrücke 20 und des damit gekoppelten Massenträgheitsventils 20a zu, bis es gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 24 öffnet und den Weg des Öls über die Bohrung 25 und die Querbohrung 23 zu der Kolben-Zylindereinheit 3b freigibt, so daß auch das Einlaßventil 2 öffnet. <IMAGE>The invention relates to a hydraulically controlled, positively controlled valve lift actuation for a multi-valve cylinder head with integrated valve clearance compensation. In internal combustion engines with more than one inlet valve, there is the problem at low speeds that the swirl in the combustion chamber is insufficient for good combustion. An improvement is only achieved if only one inlet valve opens in the low speed range, so that a sufficient intake speed is still achieved. According to the invention, this is achieved with two intake valves by installing a mass inertia valve 20a in the valve bridge 20, which at low speed blocks the path of the oil to the piston-cylinder unit 3b of the intake valve 2, so that the pressure chamber of the piston-cylinder unit 3b is without oil and the inlet valve 2 does not open. The path of the oil to the piston-cylinder unit 3a, on the other hand, is constantly open, so that the inlet valve 1 is permanently actuated and a correspondingly high inflow speed is realized there even at a low speed. With increasing speed, the acceleration of the valve bridge 20 and the mass inertia valve 20a coupled therewith increases until it opens against the restoring force of a compression spring 24 and releases the path of the oil via the bore 25 and the transverse bore 23 to the piston-cylinder unit 3b, so that also inlet valve 2 opens. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch geregelte, zwangsgesteuerte Ventilhubbetätigung für einen Mehrventilzylinderkopf mit integriertem Ventilspielausgleich gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a hydraulically controlled, positively controlled valve lift actuation for a multi-valve cylinder head with integrated valve clearance compensation according to the preamble of claim 1.

Aus EP 0 736 672 A2 ist es bekannt, in den Ventiltrieb eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit einzuschalten, welche es gestattet, das Auslaßventil in bestimmten Phasen des Motorbetriebes offenzuhalten. Die Kolben-Zylindereinheit wird über den Schmierölkreislauf mit Öl gefüllt. Die Zufuhr des Öls erfolgt über Bohrungen in der Kipphebelachse, dem Kipphebel und dem Kolben selbst. Der Rückfluß des Öls wird durch ein Rückschlagventil verhindert. Bei Deaktivierung der Kolben-Zylindereinheit wird diese über eine besondere Öffnung mit der Umgebung verbunden.EP 0 736 672 A2 discloses a hydraulic piston-cylinder unit in the valve train turn on, which allows the exhaust valve in certain Keep phases of engine operation open. The piston-cylinder unit is over the Lube oil circuit filled with oil. The oil is supplied through holes in the Rocker arm axis, the rocker arm and the piston itself. The return flow of the oil will prevented by a check valve. When the piston-cylinder unit is deactivated it is connected to the environment via a special opening.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Ventiltrieb bei Brennkraftmaschinen mit mindestens zwei Einlaßventilen ohne wesentliche Veränderung der Mechanik so zu gestalten, daß zur Verbesserung des Dralls im Brennraum bei niedrigen Motordrehzahlen ein Einlaßventil geschlossen ist und beide Einlaßventile erst bei höheren Drehzahlen geöffnet sind.The object of the invention is to provide at least the valve train in internal combustion engines to design two inlet valves so that without significant changes to the mechanics an intake valve to improve the swirl in the combustion chamber at low engine speeds is closed and both intake valves only open at higher speeds are.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of Claim 1.

Durch die Kolben-Zylindereinheit ist man in der Lage ein Ventil abzuschalten, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft auch bei niedriger Drehzahl zu einer Erhöhung des Dralls führt um damit eine gute Verbrennung zu erzielen.The piston-cylinder unit enables a valve to be switched off so that the flow rate of the intake air increases even at low speed increases the swirl in order to achieve good combustion.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Kolben-Zylindereinheit ist dem Anspruch 2 zu entnehmen. Durch diese Ausbildung kann auch ein Ventilspielausgleich realisiert werden.An advantageous embodiment of the piston-cylinder unit can be found in claim 2. This configuration can also be used to compensate for valve play.

Ein Ausführungsbeispiel ist an Hand einer Zeichnung dargestellt.An embodiment is shown with the aid of a drawing.

Die dargestellte Ventilhubbetätigung umfaßt zwei Einlaßventile 1, 2. Das erste Einlaßventil 1 ist so gestaltet, daß es ständig aktiviert ist, wohingegen das zweite Einlaßventil 2 erst ab einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine öffnet. Bei niedriger Drehzahl ist Einlaßventil 2 geschlossen, so daß während des Saughubes bei allein geöffnetem Einlaßventil 1 höhere Einströmgeschwindigkeiten und somit ein verstärkter Drall zur besseren Gemischbildung erzielt werden. Die beiden Einlaßventile 1, 2 besitzen je eine Kolben-Zylindereinheit 3a, 3b von denen wegen des gleichen Aufbaues nur das Einlaßventil 1 erläutert wird. Die Kolben-Zylindereinheit 3 besteht aus einem Kolben 4, welcher eine bauliche Einheit mit einem Federteller 5 bildet. Der Kolben 4 ist in einer Druckhülse 6 geführt welche mittels Feder 7 in Ausgangsstellung gehalten wird. Die Druckhülse 6 wiederum ist in einer Führungshülse 8 geführt, welche auf eine Ventilfeder 9 drückt. Der Kolben 4 ist mit einer zentralen Bohrung 10 versehen, welche mit einem Rückschlagventil 11 versehen ist. Über die Kolbenbohrung 10 kann einem Zylinderraum 12 Schmieröl zugeführt werden. Die Zuführung des Schmieröls erfolgt von einer Kipphebelwelle 13 aus, die über eine Bohrung 14 verfügt. Ausgehend von dieser Bohrung 14 gelangt das Schmieröl über Bohrungen 15, 16, 17, 18 in den Druckraum 12. Um Rückströmung auszuschließen ist in Bohrung 18 ein Rückschlagventil 19 vorgesehen.The valve lift actuation shown comprises two intake valves 1, 2. The first intake valve 1 is designed so that it is constantly activated, whereas the second inlet valve 2 opens only from a predetermined speed of the internal combustion engine. At lower Inlet valve 2 speed is closed, so that during the suction stroke at alone open inlet valve 1 higher inflow speeds and thus an increased Swirl can be achieved for better mixture formation. The two intake valves 1, 2 each have a piston-cylinder unit 3a, 3b of which because of the same Structure only the inlet valve 1 is explained. The piston-cylinder unit 3 exists from a piston 4, which forms a structural unit with a spring plate 5. The Piston 4 is guided in a pressure sleeve 6 which is in the starting position by means of spring 7 is held. The pressure sleeve 6 is in turn guided in a guide sleeve 8, which presses on a valve spring 9. The piston 4 has a central bore 10 provided which is provided with a check valve 11. Via the piston bore 10 can be supplied to a cylinder chamber 12 lubricating oil. The feeder of the lubricating oil takes place from a rocker arm shaft 13, which extends through a bore 14 disposes. Starting from this hole 14, the lubricating oil passes through holes 15, 16, 17, 18 into the pressure chamber 12. In order to prevent backflow, bore 18 a check valve 19 is provided.

Bei Betätigen des Ventiltriebs drückt eine Ventilbrücke 20 auf den Kolben 4. Im Druckraum 12 baut sich nach Schließen des Rückschlagventils 11 ein Druck auf, der über die Druckhülse 6 und die Führungshülse 8 das Einlaßventil 1 gegen die Kraft der Ventilfeder 9 öffnet.When the valve train is actuated, a valve bridge 20 presses on the piston 4 Pressure chamber 12 builds up a pressure after the check valve 11 closes via the pressure sleeve 6 and the guide sleeve 8, the inlet valve 1 against the force of Valve spring 9 opens.

Das zweite Einlaßventil 2 soll erfindungsgemäß erst bei höherer Drehzahl der Brennkraftmaschine öffnen. Dies wird durch ein Massenträgheitsventil 20a bewerkstelligt. Dieses besteht aus einem Ventilkörper 21 mit Querbohrung 23. Der Ventilkörper 21 ist axial gleitend in der Ventilbrücke 20 geführt und wird durch eine Druckfeder 24 in einer Stellung gehalten, in der eine Bohrung 25 verschlossen ist, welche die Verbindung der zweiten Kolben-Zylindereinheit 3b mit dem Schmierölkreislauf herstellt. Bei verschlossener Bohrung 25 ist der Druckraum des Kolbens der zweiten Kolben-Zylindereinheit 3b ohne Öl. Bei Betätigung der Ventilbrücke 20 überträgt diese ihre Bewegung zunächst auf den Ventilteller 5 und die Führungshülse 8. Da im Druckraum kein Öl ist, erfolgt keine Bewegung der Druckhülse 6. Die Führungshülse 8 gleitet nur entlang der Druckhülse 6, eine Übertragung der Bewegung von der Druckhülse 6 auf den Ventilschaft 29 ist ausgeschlossen.According to the invention, the second inlet valve 2 is only to be operated at a higher engine speed to open. This is accomplished by a mass inertia valve 20a. This consists of a valve body 21 with a transverse bore 23. The valve body 21 is axially sliding in the valve bridge 20 and is in a by a compression spring 24 Position held in which a bore 25 is closed, which the connection the second piston-cylinder unit 3b with the lubricating oil circuit. At closed bore 25 is the pressure chamber of the piston of the second piston-cylinder unit 3b without oil. When the valve bridge 20 is actuated, it transmits its Movement first on the valve plate 5 and the guide sleeve 8. Since in the pressure chamber there is no oil, there is no movement of the pressure sleeve 6. The guide sleeve 8 only slides along the pressure sleeve 6, a transmission of the movement of the pressure sleeve 6 on the valve stem 29 is excluded.

Wenn bei Überschreitung einer vorgegebenen Drehzahl die Beschleunigung der Ventilbrücke 20 infolge der Betätigung durch einen Kipphebel 26 höhere Werte annimmt, wird der Ventilkörper 21 durch die Massenträgheitskraft gegen die rückstellende Kraft der Druckfeder 24 nach oben bewegt und die Querbohrung 23 gibt über die Bohrung 25, die Kolbenbohrung 10 und das Rückschlagventil 11 den Weg des Schmieröls zur zweiten Kolben-Zylindereinheit 3b frei, so daß sich diese ebenso wie die Kolben-Zylindereinheit 3a füllen kann und das zweite Einlaßventil öffilet. Da der Ventilkörper 21 und die Druckfeder 24 ein schwingungsfähiges System darstellen ist in der Ventilbrücke 20 noch eine Drosselbohrung 28 erforderlich, um die Schwingung zum Abklingen zu bringen.If, when a specified speed is exceeded, the acceleration of the valve bridge 20 assumes higher values due to the actuation by a rocker arm 26, is the valve body 21 by the inertial force against the restoring force the compression spring 24 moves upward and the transverse bore 23 gives over the bore 25, the piston bore 10 and the check valve 11 the way of the lubricating oil to the second piston-cylinder unit 3b, so that they are just like the piston-cylinder unit 3a can fill and öffilet the second inlet valve. Because the valve body 21 and the compression spring 24 is an oscillatory system in the Valve bridge 20 still requires a throttle bore 28 to the vibration to To subside.

Da das Einlaßventil 1 ständig öffnen soll wird auf die exakte Einhaltung der Steuerzeiten dieses Ventils großer Wert gelegt. Als Besonderheit enthält daher die Kolben-Zylindereinheit 3a noch einen Verdränger 27, um den Zylinderraum klein und damit den Wegverlust durch die Kompressibilität des Schmieröls gering zu halten.Since the inlet valve 1 is supposed to open constantly, the exact adherence to the control times this valve is very important. The piston-cylinder unit therefore contains a special feature 3a another displacer 27 to make the cylinder space small and therefore to minimize the loss of path through the compressibility of the lubricating oil.

Claims (2)

Hydraulisch geregelte, zwangsgesteuerte Ventilhubbetätigung für einen Mehrventilzylinderkopf mit integriertem Ventilspielausgleich mit mindestens zwei Einlaßventilen, bei der jedes Einlaßventil über eine Ventilbrücke unter Zwischenschaltung einer Kolben-Zylindereinheit betätigbar, oder abschaltbar ist und jede Kolben-Zylindereinheit über Bohrungen in der Kipphebelachse dem Kipphebel und der Ventilbrücke mit einem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine kommuniziert, sowie die Kolben - Zylindereinheit je ein Rückschlagventil aufweisen, derart, daß bei Ventilbetätigung ein Rückströmen von Öl aus dem Zylinderraum verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbrücke (20) ein Massenträgheitsventil (20a) aufweist, welches in seiner Ruhestellung die zweite Kolben - Zylindereinheit (3b) vom Schmierölkreislauf trennt und welches bei Überschreitung einer vorgegebenen Motordrehzahl durch die Trägheit seines Ventilkörpers (21) gegen die Kraft einer Druckfeder (24) die Verbindung mit dem Schmierölkreislauf herstellt, so daß in dieser Stellung die zweite Kolben-Zylindereinheit (3b) das Einlaßventil (2) betätigen kann, während die erste Kolben-Zylindereinheit (3a) ständig mit Öl versorgt wird und das erste Einlaßventil (1) permanent bedient.Hydraulically controlled, positively controlled valve lift actuation for one Multi-valve cylinder head with integrated valve clearance compensation with at least two intake valves, with each intake valve under a valve bridge Interposition of a piston-cylinder unit can be actuated or switched off and each piston-cylinder unit through holes in the rocker arm axis Rocker arm and the valve bridge with a lubricating oil circuit of the internal combustion engine communicates, as well as the piston-cylinder unit each a check valve have, such that a backflow of Oil from the cylinder space is prevented, characterized in that the Valve bridge (20) has an inertia valve (20a), which in its Rest position the second piston - cylinder unit (3b) from the lubricating oil circuit separates and which when a predetermined engine speed is exceeded by the inertia of its valve body (21) against the force of a compression spring (24) makes the connection with the lubricating oil circuit, so that in this Position the second piston-cylinder unit (3b) the inlet valve (2) can while the first piston-cylinder unit (3a) is constantly supplying oil is operated and the first inlet valve (1) permanently. Zwangsgesteuerte Ventilhubbetätigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die baugleichen Kolben-Zylindereinheiten (3a, 3b) aus einem Kolben (4) gebildet werden, welche eine bauliche Einheit mit dem Federteller (5) bilden und der Federteller auf eine Führungshülse (8) drückt, welche die Ventilfeder (9) belastet und die Führungshülse (8) in einer Druckhülse (6) axial geführt und diese mittels Feder (7) in Position gehalten wird, daß der Kolben (4) eine Kolbenbohrung (10) mit Rückschlagventil (11) aufweist und die Kolbenbohrung (10) der zweiten Kolben-Zylindereinheit (3b) über eine Querbohrung (23) im Massenträgheitsventil (20a) und eine Bohrung (25) in der Ventilbrücke (20) mit dem Schmierölkreislauf verbunden ist, wobei die Querbohrung (23) durch das Massenträgheitsventil (20a) drehzahlabhängig geöffnet bzw. abgesperrt wird.Forced valve lift actuation according to claim 1, characterized. that the identical piston-cylinder units (3a, 3b) from a piston (4) are formed, which form a structural unit with the spring plate (5) and the spring plate presses on a guide sleeve (8) which holds the valve spring (9) loaded and the guide sleeve (8) in a pressure sleeve (6) and guided axially this is held in position by means of spring (7), that the piston (4) has a piston bore (10) with check valve (11) and the piston bore (10) the second piston-cylinder unit (3b) via a transverse bore (23) in the inertia valve (20a) and a bore (25) in the valve bridge (20) is connected to the lubricating oil circuit, the transverse bore (23) being through the inertia valve (20a) is opened or closed depending on the speed becomes.
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