VORRICHTUNG ZUR STEUERUNG VON GASWECHSELVENTILEN

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe EP-A-647770).

[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE 198 26 047 A1) ist jeder Ventilsteller, dessen Stellkolben vorzugsweise einstückig mit dem Ventilstößel des zugeordneten Gaswechselventils verbunden ist, mit seinem ersten Arbeitsraum ständig mit einer unter Hochdruck stehendes Fluid liefernden Fluiddruckquelle verbunden und mit seinem zweiten Arbeitsraum einerseits an einem eine Zuführleitung zu der Fluiddruckquelle wechselweise schließenden oder freigebenden ersten elektrischen Steuerventil und andererseits an einem eine zu einem Fluidreservoir führende Entlastungsleitung wechselweise freigebenden oder schließenden zweiten elektrischen Steuerventil angeschlossen. Die elektrische Steuerventile sind als 2/2-Wegemagnetventile mit Federrückstellung ausgebildet. Bei geschlossenem Gaswechselventil nimmt der Stellkolben des Ventilstellers aufgrund des permanent an die Fluiddruckquelle angebundenen ersten Arbeitsraums und des durch das erste elektrische Steuerventil von der Fluiddruckquelle getrennten und durch das zweite elektrische Steuerventil mit der Entlastungsleitung verbundenen zweiten Arbeitsraums seine Grundstellung ein. Zum Öffnen des Gaswechselventils werden beide elektrische Steuerventile umgeschaltet. Dadurch wird der zweite Arbeitsraum des Ventilstellers einerseits durch das zweite elektrische Steuerventil gegenüber der Entlastungsleitung gesperrt und andererseits durch das erste elektrische Steuerventil mit der Zuführleitung zur Fluiddruckquelle verbunden. Da die den zweiten Arbeitsraum im Ventilsteller begrenzende Stellkolbenfläche größer ist als die den ersten Arbeitsraum begrenzende Stellkolbenfläche bewegt sich der Stellkolben unter Verkleinern des Volumens des ersten Arbeitsraums aus seiner Grundstellung heraus und öffnet dadurch das Gaswechselventil. Die Größe des Öffnungshubs hängt von der Ausbildung des an das erste elektrische Steuerventil angelegten elektrischen Steuersignals und die Öffnungsgeschwindigkeit hängt von dem von der Fluiddruckquelle eingesteuerten Fluiddruck ab. Um das Gaswechselventil in einer bestimmten Offenstellung zu halten, wird das erste elektrische Steuerventil anschließend umgeschaltet, so daß es die Zuführleitung zum zweiten Arbeitsraum des Ventilstellers absperrt. Auf diese Weise lassen sich mittels eines elektrischen Steuergeräts zur Steuersignalerzeugung sämtliche Öffnungspositionen des Gaswechselventils einstellen. Das Schließen des Gaswechselventils erfolgt durch Rücksetzen des zweiten elektrischen Steuerventils in seine Offenstellung, so daß der erste Arbeitsraum des Ventilstellers wieder an die Entlastungsleitung angeschlossen wird. Zur Steuerung eines Gaswechselventils sind jeweils zwei elektrische Steuerventile erforderlich, die den zweiten Arbeitsraum des zugeordneten Ventilstellers entsprechend mit Fluiddruck beaufschlagen oder druckentlasten.

Vorteile der Erfindung

[0003] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch das Ersetzten des einen ersten elektrischen Steuerventils des einen Ventilstellers im Ventilstellerpaar durch eine einfaches Umschaltventil, über das der Fluiddruck im zweiten Arbeitsraum mittels des im zweiten Arbeitsraum des anderen Ventilstellers anstehenden Fluiddrucks gesteuert wird, die Zahl der elektrischen Steuerventile pro Ventilstellerpaar reduziert wird. Wird zusätzlich noch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein zweites elektrisches Steuerventil im Ventilstellerpaar durch ein einfaches Rückschlagventil ersetzt, das den zweiten Arbeitsraum des einen Ventilstellers mit dem dem anderen Ventilsteller zugeordneten zweiten elektrischen Steuerventil verbindet, so können pro Ventilstellerpaar zwei Magnetventile eingespart werden. Da die üblicherweise als 2/2-Wegemagnetventile ausgebildeten elektrischen Steuerventile extrem kleine Schaltzeiten realisieren müssen, in der Praxis ca. 0,3 ms bei einem Öffnungsquerschnitt von 3 mm², sind solche elektrischen Steuerventile sehr teuer, so daß die Verringerung der Zahl der elektrischen Steuerventile in der Steuervorrichtung eine deutliche Kosteneinsparung mit sich bringt. Durch die geringere Zahl von elektrischen Steuerventilen reduziert sich auch die Zahl der Endstufen und der Aufwand an elektrischer Verkabelung für diese Steuerventile, was zu einer weiteren Kostenersparnis führt. Die geringere Zahl an elektrischen Steuerventilen verringert auch den elektrischen Energiebedarf und senkt die Ausfallwahrscheinlichkeit der Vorrichtung. Durch das geringere Bauvolumen eines einfachen Umschaltventils gegenüber einem Magnetventil kann auch der zur Unterbringung der Vorrichtung im Fahrzeug erforderliche Bauraum reduziert werden. Das von einem einzigen ersten elektrischen Steuerventil und von zwei oder nur einem zweiten elektrischen Steuerventil gesteuerte Ventilstellerpaar umfaßt solche Ventilsteller, die zur Betätigung zweier gleichartiger Gaswechselventile, also zweier Einlaßventile oder zweier Auslaßventile, in demselben Verbrennungszylinder dienen.

[0004] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserung der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen möglich.

[0005] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Umschaltventil in einer Verbindungsleitung zwischen den zweiten Arbeitsräumen der beiden Ventilsteller des Ventilstellerpaars angeordnet. Wird das entweder elektromotorisch, elektromagnetisch oder hydraulisch betätigbare, als 2/2-Wegeventil ausgebildete Umschaltventil entsperrt, so wird der zweite Arbeitsraum des einen Ventilstellers über den zweiten Arbeitsraum des anderen Ventilstellers mit Fluiddruck versorgt und damit der Stellkolben des Ventilstellers in Richtung Öffnen des Gaswechselventils verschoben. Durch eine geeignete Wahl des Zeitpunkts der Entsperrung des Umschaltventils können unterschiedliche Öffnungszeiten des von diesem Ventilsteller betätigten Gaswechselventils realisiert werden oder dieses Gaswechselventil bei Bedarf geschlossen gehalten werden. Das einzige erste elektrische Steuerventil im Ventilstellerpaar muß so ausgelegt werden, daß es im Extremfall den gesamten Volumenstrom stellen kann, den beide Ventilsteller eines Ventilstellerpaars zur Ausführung eines gleichzeitigen oder versetzten, aber immer parallelen Hubs benötigen. Über die Ansteuerung der zweiten elektrischen Steuerventile können unterschiedliche Schließzeiten an beiden Gaswechselventile realisiert werden. Wird, wie vorstehend angemerkt, das eine der beiden zweiten elektrischen Steuerventile durch ein Rückschlagventil ersetzt, so wird das Schließen der Gaswechselventile zum gleichen Zeitpunkt bewirkt.

[0006] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Umschaltventil ein hydraulisch betätigtes 2/2-Wegeventil mit zwei hydraulischen Steuereingängen und ist so ausgebildet, daß eine Ventilentsperrung nur bei Beaufschlagung beider Steuereingänge erfolgt. Der eine Steuereingang ist an dem mit dem einzigen ersten elektrischen Steuerventil verbundenen zweiten Arbeitsraum und der andere Steuereingang an dem Auslaß eines eingangsseitig von einem Fluiddruck beaufschlagten weiteren Umschaltventils angeschlossen. Der zweite Arbeitsraum des mit dem Umschaltventil verbundenen Ventilstellers ist über das Umschaltventil direkt an die Fluiddruckquelle gelegt. Sobald das einzige erste elektrische Steuerventil angesteuert ist, steht der von diesem in den zweiten Arbeitsraum eingesteuerte Fluiddruck auch an dem einen Steuereingang des Umschaltventils an. Die Entsperrung des Umschaltventils kann dann zum beliebigen Zeitpunkt durch Beaufschlagung des zweiten Steuereingangs durchgeführt werden wobei mit Umschalten des Umschaltventils Fluid direkt aus der Fluiddruckquelle in den zweiten Arbeitsraum des anderen Ventilstellers einströmt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß das einzige erste elektrische Steuerventil im Ventilpaar nur für die Versorgung eines einzigen Ventilstellers dimensioniert werden und nicht die gesamte Fluidmenge zur Ansteuerung beider Ventilsteller schalten muß. Zudem werden Unstetigkeiten in der Hubbewegung des einen Ventilstellers, die während des Hubs seines Stellkolbens durch die Zuschaltung des anderen Ventilstellers und durch den damit auftretenden, zusätzlichen Fluidbedarf des zweiten Arbeitsraums des nachfolgenden Ventilstellers hervorgerufen werden können, vermieden.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden mit dem weiteren Umschaltventil alle Umschaltventile der vorhandene Ventilpaare entsperrt, so daß in der Vorrichtung nur ein einziges weiteres Umschaltventil vorhanden ist, was Vorteile hinsichtlich der Reduzierung von Fertigungskosten und Bauraum mit sich bringt.

[0008] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Beaufschlagung des weiteren Umschaltventils mit Fluiddruck dadurch bewirkt, daß dessen Ventileinlaß über ein Rückschlagventil an dem mit dem einzigen ersten elektrischen Steuerventil verbundenen zweiten Arbeitsraum des Ventilpaars angeschlossen ist. Alternativ kann die Druckbeaufschlagung des weiteren Umschaltventils auch durch eine externe Fluiddruckquelle, z.B. den Niederdruckkreis der Brennkraftmaschine, bewirkt werden.

Zeichnung

[0009] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung von acht in vier verschiedenen Verbrennungszylindern einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine angeordneten Gaswechselventilen,

Fig. 2

ausschnittweise ein nicht zur Erfindung gehörendes Schaltbild einer modifizierten Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen,

Fig. 3

eine schematisierte Darstellung eines mit einem Ventilsteller verbundenen Gaswechselventils in einem Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0010] Die in Fig. 1 im Schaltbild dargestellte Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine ist für die Steuerung von insgesamt acht Gaswechselventilen 10, wie eines in Fig. 3 schematisch skizziert ist, konzipiert, von denen jeweils zwei in einem Verbrennungszylinder einer Vierzylinder-ViertaktBrennkraftmaschine angeordnet sind. Bei den Gaswechselventilen 10 kann es sich dabei um die Einlaßventile oder um die Auslaßventile in den Verbrennungszylindern handeln. Die Vorrichtung umfaßt eine Mehrzahl von hydraulischen Ventilstellern 11, im Ausführungsbeispiel insgesamt acht Ventilsteller 11, von denen jeweils einer ein Gaswechselventil 10 betätigt. Jeder Ventilsteller 11 weist einen Arbeitszylinder 12 auf, in dem ein Stellkolben 13 axial verschieblich geführt ist. Der Stellkolben 13 unterteilt den Arbeitszylinder 12 in zwei von ihm begrenzte, hydraulische Druck- oder Arbeitsräume 121 und 122 und ist mit einem Ventilstößel 14 des Gaswechselventils 10 fest verbunden. In Fig. 3 ist in vergrößerter Darstellung ein Ventilsteller 11 in Verbindung mit einem geöffneten Gaswechselventil 10 schematisiert dargestellt. Der Ventilstößel 14 trägt an seinem vom Stellkolben 13 abgekehrten Ende eine Ventildichtfläche 15, die zur Steuerung eines Öffnungsquerschnitts mit einer im Zylinderkopf 16 des Verbrennungszylinders der Brennkraftmaschine ausgebildeten Ventilsitzfläche 17 zusammenwirkt. Der Arbeitszylinder 12 weist insgesamt drei Hydraulikanschlüsse auf, von denen zwei Hydraulikanschlüsse 122a und 122b im oberen Druckraum oder zweiten Arbeitsraum 122 und ein Hydraulikanschluß 121a im unteren Druckraum oder ersten Arbeitsraum 121 münden.

[0011] Die Vorrichtung weist weiter eine Druckversorgungseinrichtung 20 auf, deren Ausgang 201 eine Fluiddruckquelle zur Speisung der Ventilsteller 11 bildet. Die Druckversorgungseinrichtung 20 umfaßt eine Hochdruckpumpe 21, die Fluid aus einem Fluidreservoir 18 fördert, ein an der Hochdruckpumpe 21 auslaßsseitig angeordnetes Rückschlagventil 22 und einen Speicher 23 zur Pulsationsdämpfung und Energiespeicherung. Der Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20, der zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Speicher 23 abgegriffen ist, ist über eine Leitung 24 mit den Hydraulikanschlüssen 121a der ersten Arbeitsräume 121 in allen der insgesamt acht Ventilstellern 11 verbunden, so daß die ersten Arbeitsräume 121 der Ventilsteller 11 ständig mit dem am Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 anstehenden, hohen Fluid- oder Hydraulikdruck beaufschlagt sind.

[0012] Von den insgesamt acht vorhandenen Ventilstellern 11 sind jeweils zwei Ventilsteller 11 zu einem Ventilstellerpaar zusammengefaßt, die jeweils zwei Einlaßventile oder zwei Auslaßventile im gleichen Verbrennungszylinder steuern. Der zugeordnete Verbrennungszylinder ist in Fig. 1 durch punktierte Umrandung 19 des Ventilstellerpaars mit den zugehörigen Steuermitteln symbolisiert. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind die Ventilsteller 11 eines Ventilstellerpaars im folgenden mit 11a und 11b bezeichnet und die Beschreibung nur auf ein einem Verbrennungszylinder zugeordnetes Ventilstellerpaar beschränkt. Sie gilt jedoch in gleicher Weise für die übrigen drei den verbleibenden Verbrennungszylindern zugeordneten Ventilstellerpaare.

[0013] Der Fluidanschluß 122a des zweiten Arbeitsraums 122 des Ventilsteller 11a ist über ein erstes elektrisches Steuerventil 25, das als 2/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet ist, an der zu dem Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 führenden Leitung 24 angeschlossen, während der Fluidanschluß 122b des zweiten Arbeitsraums 122 des Ventilstellers 11a an ein zweites elektrisches Steuerventil 26, das ebenfalls als 2/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet ist, gelegt ist. Ausgangsseitig ist das zweite elektrische Steuerventil 26 an einer in dem Fluidreservoir 18 mündenden Rücklaufleitung 27 angeschlossen. Der Fluidanschluß 122a des zweiten Arbeitsraums 122 des Ventilstellers 11b ist mit dem Fluidanschluß 122b am Ventilsteller 11a über eine Verbindungsleitung 28 verbunden, in der ein hydraulisch entsperrbares Umschaltventil 29 mit Federrückstellung angeordnet ist. Der Fluidanschluß 122b des zweiten Arbeitsraums 122 des Ventilstellers 11b ist über ein Rückschlagventil 30 ebenfalls an dem Einlaß des zweiten elektrischen Steuerventils 26 angeschlossen. Das Umschaltventil 29 weist einen hydraulischen Steuereingang 291 auf, der über eine Steuerleitung 31 an dem Auslaß eines elektromagnetisch betätigbaren weiteren Umschaltventils 32 angeschlossen ist. Einlaßseitig ist das weitere Umschaltventil 32 über ein Rückschlagventil 33 mit dem zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a verbunden. Alternativ kann aber die Einlaßseite des weiteren Umschaltventils 32 auch an dem Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 oder an einem Niederdruckkreis der Brennkraftmaschine angeschlossen sein. Die Auslaßseite des weiteren Umschaltventils 32 ist dabei über entsprechende Steuerleitungen 31 an alle Steuereingänge 291 der Umschaltventile 29 für alle Ventilstellerpaare gelegt. Ist das Umschaltventil 32 wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als 2/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet, so muß zur Entlastung der Steuerleitung 31 noch ein als 2/2-Wegemangetventil mit Federrückstellung ausgebildetes Entlastungsventil 35 vorgesehen werden, dessen einer Ventilanschluß mit der Steuerleitung 31 und dessen anderer Ventilanschluß mit dem Fluidreservoir 18 verbunden ist. Dieses Entlastungsventil 35 kann entfallen, wenn das Umschaltventil 32 als 3/3-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Fall sind von den drei Ventilanschlüssen der Ventileinlaß über das Rückschlagventil 33 wiederum an dem zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a, respektive, an dem Ausgang 201 der Druckversorgungsvorrichtung 20 angeschlossen und ein erster Ventilauslaß mit der Steuerleitung 31 und ein zweiter Ventilauslaß mit dem Fluidreservoir 18 verbunden.

[0014] Bei geschlossenen Gaswechselventilen 10 nehmen die Ventilsteller 11a und 11b eines Ventilstellerpaars ihre Grundstellung ein, in der das erste elektrische Steuerventil 25 den zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a von dem Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 absperrt und das zweite elektrische Steuerventil 26 den zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a an die Rücklaufleitung 27 anschließt. Der zweite Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11b ist über das Rückschlagventil 30 und das geöffnete zweite elektrische Steuerventil 26 ebenfalls an die Rücklaufleitung 27 gelegt. Die beiden Umschaltventile 29, 32 nehmen durch die Rückstellwirkung ihrer Rückstellfedern ihre Sperrstellung ein. Durch den in dem ersten Arbeitsraum 121 herrschenden Systemdruck ist der Stellkolben 13 maximal in seine Grundstellung verschoben und hält über den Ventilstößel 14 das Gaswechselventil 10 geschlossen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Steuerventile 25, 26 stromlos und das Umschaltventil 29 drucklos.

[0015] Zum Öffnen der Gaswechselventile 10 wird zunächst das zweite elektrische Steuerventil 26 in seine Schließ- oder Absperrstellung überführt, so daß die beiden zweiten Arbeitsräume 122 der beiden Ventilsteller 11a und 11b abgeschlossen sind. Das Entlastungsventil 35 ist in seine geschlossene Position überführt. Gleichzeitig wird das erste elektrische Steuerventil 25 in seine Arbeits- oder Offenstellung überführt, so daß der zweite Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a mit der Druckversorgungseinrichtung 20 verbunden ist und der am Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 verfügbare Systemdruck nunmehr auch im zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a ansteht. Da die Kolbenfläche des Stellkolbens 13, die den ersten Arbeitsraum 121 begrenzt, kleiner ist als die Kolbenfläche des Stellkolbens 13, die den zweiten Arbeitsraum 122 begrenzt, entsteht eine Verschiebekraft, die den Stellkolben 13 in Fig. 1 nach rechts bewegt, wodurch das Gaswechselventil 10 geöffnet wird. Die Größe des Öffnungshubs des Gaswechselventils 10 ist von der Öffnungsdauer und Öffnungsgeschwindigkeit des ersten elektrischen Steuerventils 25 abhängig.

[0016] Wird zu einem danach liegenden Zeitpunkt oder gleichzeitig mit dem ersten elektrischen Steuerventil 25 das weitere Umschaltventil 32 angesteuert, so entsperrt dieses das Umschaltventil 29 dadurch, daß der an den Steuereingang 291 des Umschaltventils 29 über das Rückschlagventil 33 und das geöffnete weitere Umschaltventil 32 gelangende Systemdruck das Umschaltventil 29 gegen die Kraft der Rückstellfeder umschaltet. Damit wird Fluid aus dem zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a in den zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11b einströmen, und dessen Stellkolben 13 wird in Richtung Ventilöffnen verdrängt. Da nunmehr der gesamte Fluidstrom über das erste elektrische Steuerventil 25 fließt, ist es erforderlich, daß das erste elektrische Steuerventil 25 für den maximalen Volumenstrom durch beide Ventilsteller 11a und 11b ausgelegt ist. Nach Zuschalten des zweiten Ventilstellers 11b bewegt sich das von diesem Ventilsteller 11b betätigte Gaswechselventil 10 entsprechend der Ansteuerung des ersten elektrischen Steuerventils 25, so daß die Stellkolben 13 der beiden Ventilsteller 11a und 11b - je nach Zeitpunkt des Entsperrens des Umschaltventils 29 - einen gleichzeitigen oder versetzten, parallelen Hub ausführen.

[0017] Zum Halten der Gaswechselventile 10 in ihrer Offenstellung wird das erste elektrische Steuerventil 25 wieder umgeschaltet (im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 stromlos geschaltet), so daß es den zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a von der Leitung 24 zur Druckversorgungseinrichtung 20 trennt.

[0018] Sollen die Gaswechselventile 10 nach einer bestimmten Öffnungszeit wieder geschlossen werden, so wird auch das zweite elektrische Steuerventil 26 umgeschaltet (im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 stromlos geschaltet), so daß es die Arbeitsräume 122 der beiden Ventilsteller 11a und 11b an die Rücklaufleitung 27 anschließt. Durch den Systemdruck in den ersten Arbeitsräumen 121 der Ventilsteller 11a und 11b werden die Stellkolben 13 in den Arbeitszylindern 12 der beiden Ventilsteller 11a und 11b in die in Fig. 1 gezeigte Grundstellung zurückgeführt, wodurch die Gaswechselventile 10 mit gleichen Schließzeiten geschlossen werden.

[0019] Will man unterschiedliche Schließzeiten realisieren, so ist das Rückschlagventil 30 durch ein weiteres zweites elektrisches Steuerventil 26 zu ersetzen, das ebenfalls als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildet und einlaßseitig an dem zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11b und auslaßseitig unmittelbar an die Rücklaufleitung 27 anzuschließen ist.

[0020] Anstelle des hydraulisch entsperrbaren Umschaltventils 29 zwischen den beiden zweiten Arbeitsräumen 122 der beiden Ventilsteller 11a und 11b kann auch ein elektromotorisch oder elektromagnetisch entsperrbares Umschaltventil verwendet werden. Das weitere Umschaltventil 32 kann auch durch einen elektrischen Steller ersetzt werden, der alle Umschaltventile 29 direkt elektromotorisch oder ebenfalls hydraulisch entsperrt.

[0021] Die in Fig. 2 ausschnittweise dargestellte Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine ist gegenüber der zu Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung insoweit modifiziert, als das dortige Umschaltventil 29 mit Verbindungsleitung 28 zwischen den zweiten Arbeitsräumen 122 der beiden Ventilsteller 11a und 11b durch ein hydraulisch gesteuertes Umschaltventil 34 ersetzt ist, über das der zweite Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11b direkt mit der Leitung 24 zum Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 verbunden ist. Das steuermäßig als "UND-Glied" ausgeführte Umschaltventil 34 weist zwei hydraulische Steuereingänge 341, 342 auf, die zur Umschaltung des Umschaltventils 34 beide mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt werden müssen. Das Umschaltventil 34 besitzt noch einen hydraulischen Rückstelleingang 343, der zum Überführen des Umschaltventils 34 in die in Fig. 2 dargestellte Schließ- oder Sperrstellung von einem Hydraulikdruck beaufschlagt ist und hierzu an die Leitung 24 zum Ausgang 201 der Druckversorgungseinrichtung 20 angeschlossen ist. Der eine Steuereingang 341 des Umschaltventils 34 ist an dem Fluidanschluß 122b des zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a und der andere Steuereingang 342 über die Steuerleitung 31 an dem elektrisch gesteuerten weiteren Umschaltventil 32 angeschlossen. Das elektrisch gesteuerte Umschaltventil 32 ist hier als 3/3-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet, dessen zweiter Ventilauslaß mit dem Fluidreservoir 18 verbunden ist. Je nach Schaltstellung des 3/3-Wegemagnetventils kann in der Steuerleitung 31 Druck aufgebaut, Druck gehalten oder Druck abgebaut werden. Das Umschaltventil 32 kann aber auch wie in Fig. 1 als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildet werden. In diesem Fall ist ebenso wie in Fig. 1 noch das als 2/2-Wegemagnetventil ausgebildete Entlastungsventil 35 vorzuhalten. Darüber hinaus ist die Schaltvorrichtung gemäß Fig. 2 unverändert, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

[0022] Bei anstehendem Druck im zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11a ist der Steuereingang 341 hydraulisch belastet, so daß danach zu jedem Zeitpunkt das Umschaltventil 34 durch Ansteuern des weiteren Umschaltventils 32 entsperrt werden kann. Mit Entsperren des Umschaltventils 34 strömt Fluid direkt aus der Leitung 24 in den zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11b ein, und der Stellkolben 13 im Arbeitszylinder 12 des Ventilstellers 11b wird in einem parallelen Hub zu dem Stellkolben 13 im Arbeitszylinder 12 des Ventilstellers 11a verschoben, so daß das vom Ventilsteller 11b betätigte Gaswechselventil 10 entsprechend geöffnet wird. Bei dieser modifizierten Steuervorrichtung muß das erste elektrische Steuerventil 25 nur für die Versorgung des Ventilstellers 11a mit Fluid dimensioniert werden, da der Ventilsteller 11b direkt von der Druckversorgungseinrichtung 20 gespeist wird. Gleichzeitig werden Unstetigkeiten in der Hubbewegung des Ventilstellers 11a vermieden, die bei der Steuervorrichtung gemäß Fig. 1 bei der Zuschaltung des Ventilstellers 11b während des Hubs des Ventilstellers 11a durch den zusätzlichen Fluidbedarf des Ventilstellers 11b hervorgerufen werden können.

[0023] Auch bei der Stedervorrichtung gemäß Fig. 2 trifft die vorstehende Beschreibung auf die weiteren, hier nicht dargestellten Ventilpaare für die anderen Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine zu.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen (10) in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine mit jeweils einem Gaswechselventil (10) zugeordneten hydraulischen Ventilstellern (11), die jeweils einen auf das Gaswechselventil (10) wirkenden Stellkolben (13) und zwei von dem Stellkolben (13) begrenzte, hydraulische Arbeitsräume (121,122) aufweisen, von denen der das Gaswechselventil (10) in Schliessrichtung beaufschlagende erste Arbeitsraum (121) durch Verbindung mit einer Fluiddruckquelle (20) ständig mit einem unter Druck stehenden Fluid befüllt ist und der das Gaswechselventil (10) in Öffnungsrichtung beaufschlagende zweite Arbeitsraum (122) mittels eines einlassseitig an die Fluiddruckquelle (201) gelegten ersten elektrischen Steuerventils (25) mit dem unter Druck stehenden Fluid befüllbar und mittels eines auslassseitig an einem Niederdruckniveau liegenden zweiten elektrischen Steuerventils (26) entlastbar ist, wobei für jeweils ein Ventilstellerpaar (IIa IIb) ein einziges erstes elektrisches Steuerventil (25) vorgesehen ist, das auslassseitig an dem zweiten Arbeitsraum (122) eines der beiden Ventilsteller (IIa) angeschlossen ist, und dass die Fluidbefüllung des zweiten Arbeitsraums (122) des anderen Ventilstellers (IIb) mittels eines zwischen einer Sperr-und Durchlassstellung umschaltbaren Umschaltventils (29) und des Fluiddrucks in dem mit dem einzigen ersten elektrischen Steuerventil (25) verbundenen zweiten Arbeitsraum (122) des einen Ventilstellers (IIa) vorgenommen ist, wobei das Umschaltventil (29) in einer Verbindungsleitung (28) zwischen den zweiten Arbeitsräumen (122) der beiden Ventilsteller (IIa, IIb) des Ventilstellerpaars (IIa, IIb) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (29) ein hydraulisch betätigtes 2/2-Wegeventil ist und einen Steuereingang aufweist, der an dem Ventilauslass eines von einem Fluiddruck beaufschlagten weiteren Umschaltventils (32) liegt, wobei zur Fluiddruck-Beaufschlagung des weiteren Umschaltventils (32) dessen Ventileinlass über ein Rückschlagventil (33) an dem mit dem einzigen ersten elektrischen Steuerventil (25) verbundenen zweiten Arbeitsraum (122) des Ventilstellerpaars angeschlossen ist oder wobei die Druckbeaufschlagung des weiteren Umschaltventils (32) durch eine externe Fluiddruckquelle bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstellerpaar zwei solche Ventilsteller (IIa, IIb) umfasst, die zwei gleichartigen Gaswechselventilen (10), entweder zwei Auslassventilen oder zwei Einlassventilen, in demselben Verbrennungszylinder (19) zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (29) ein elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil eine Rückstellfeder (292) zum Rückführen in die Sperrstellung aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil einen hydraulischen Rückstell- Steuereingang (343) zum Rückstellen in die Sperrstellung aufweist und dass der Rückstell-Steuereingang an die Filuiddruckquelle (201) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Umschaltventil (32) als 2/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet ist und dass an dessen Ventilauslass ein vorzugsweise als 2/2-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildetes Entlastungsventil (35) angeschlossen ist, mit dem eine Verbindung zu einem Fluidreservoir (18) herstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Umschaltventil (32) als 3/3-Wegemagnetventil mit Federrückstellung ausgebildet ist, dessen zweiter Ventilauslass mit einem Fluidreservoir (18) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass für jeweils ein Ventilstellerpaar (IIa, IIb) ein einziges zweites elektrisches Steuerventil (26) vorgesehen ist, dessen Ventileinlass an dem mit dem einzigen ersten elektrischen Steuerventil (25) verbundenen zweiten Arbeitsraum (122) des einen Ventilstellers (IIa) unmittelbar und an dem zweiten Arbeitsraum (122) des anderen Ventilstellers (IIb) über ein Rückschlagventil (30) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass für jeweils ein Ventilstellerpaar (IIa, IIb) zwei zweite elektrische Steuerventile (26) vorgesehen sind, von denen jeweils eines einlassseitig an einem zweiten Arbeitsraum (122) der beiden Ventilsteller (IIa, IIb) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass pro Verbrennungszylinder mindestens ein Ventilstellerpaar (IIa, IIb) vorhanden ist und dass das weitere Umschaltventil (32) auslassseitig mit allen jeweils einem Ventilstellerpaar (IIa, IIb) zugeordneten, hydraulischen Umschaltventilen (29) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des Ventileinlasses des weiteren Umschaltventils (32) an allen Ventilstellerpaaren (IIa, IIb) vorgenommen ist.

Claims

1. Device for controlling gas exchange valves (10) in combustion cylinders of an internal combustion engine, having hydraulic valve adjusters (11) which are assigned to in each case one gas exchange valve (10) and which have in each case one actuating piston (13), which acts on the gas exchange valve (10), and two hydraulic working chambers (121, 122) which are delimited by the actuating piston (13) and of which the first working chamber (121), which acts on the gas exchange valve (10) in the closing direction, is permanently filled with a pressurized fluid by means of a connection to a fluid pressure source (20), and the second working chamber (122), which acts on the gas exchange valve (10) in the opening direction, can be filled with the pressurized fluid by means of a first electric control valve (25) connected at the inlet side to the fluid pressure source (201) and can be relieved of pressure by means of a second electric control valve (26) connected at the outlet side to a low pressure level, with a single first electric control valve (25) being provided for in each case one valve adjuster pair (IIa, IIb), which single first electric control valve (25) is connected at the outlet side to the second working chamber (122) of one of the two valve adjusters (IIa), and with the filling of the second working chamber (122) of the other valve adjuster (IIb) with fluid being carried out by means of a switching valve (29), which can be switched between a blocking position and a passage position, and the fluid pressure in the second working chamber (122), which is connected to the single first electric control valve (25), of the one valve adjuster (IIa), with the switching valve (29) being arranged in a connecting line (28) between the two working chambers (122) of the two valve adjusters (IIa, IIb) of the valve adjuster pair (IIa, IIb), characterized in that the switching valve (29) is a hydraulically actuated 2/2 directional control valve and has a control inlet which is connected to the valve outlet of a further switching valve (32) which is subjected to a fluid pressure, wherein for the fluid pressurization of the further switching valve (32), the valve inlet thereof is connected via a non-return valve (33) to the second working chamber (122), which is connected to the single first electric control valve (25), of the valve adjuster pair, or wherein the pressurization of the further switching valve (32) is effected by means of an external fluid pressure source.

2. Device according to Claim 1, characterized in that the valve adjuster pair comprises two such valve adjusters (IIa, IIb) which are assigned to two identical gas exchange valves (10), either two outlet valves or two inlet valves, in the same combustion cylinder (19).

3. Device according to Claim 1, characterized in that the switching valve (29) is an electromotively or electromagnetically actuable 2/2 directional control valve.

4. Device according to Claim 3, characterized in that the 2/2 directional control valve has a restoring spring (292) for restoring into the blocking position.

5. Device according to Claim 4, characterized in that the 2/2 directional control valve has a hydraulic restoring control input (343) for restoring into the blocking position and in that the restoring control input is connected to the fluid pressure source (201).

6. Device according to Claim 5, characterized in that the further switching valve (32) is embodied as a 2/2 directional control solenoid valve with spring restoring means, and in that the valve outlet thereof has connected to it a relief valve (35) which is preferably embodied as a 2/2 directional control solenoid valve with spring restoring means and by means of which a connection to a fluid reservoir (18) can be produced.

7. Device according to Claim 5, characterized in that the further switching valve (32) is embodied as a 3/3 directional control solenoid valve with spring restoring means, the second valve outlet of which is connected to a fluid reservoir (18).

8. Device according to one of Claims 1-7, characterized in that a single second electric control valve (26) is provided for in each case one valve adjuster pair (IIa, IIb), the valve inlet of which single second electric control valve (26) is connected directly to the second working chamber (122), which is connected to the single first electric control valve (25), of the one valve adjuster (IIa), and via a non-return valve (30) to the second working chamber (122) of the other valve adjuster (IIb).

9. Device according to one of Claims 1-8, characterized in that two second electric control valves (26) are provided for in each case one valve adjuster pair (IIa, IIb), in each case one of which two second electric control valves (26) is connected at the inlet side to a second working chamber (122) of the two valve adjusters (IIa, IIb).

10. Device according to one of Claims 1-9, characterized in that at least one valve adjuster pair (IIa, IIb) is provided per combustion cylinder, and in that the further switching valve (32) is connected at the outlet side to all the hydraulic switching valves (29) assigned to in each case one valve adjuster pair (IIa, IIb).

11. Device according to Claims 1 and 10, characterized in that the connection of the valve inlet of the further switching valve (32) to all the valve adjuster pairs (IIa, IIb) is carried out.

Revendications

1. Dispositif pour commander des soupapes d'échange de gaz (10) dans des cylindres de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant à chaque fois des dispositifs hydrauliques de réglage de soupape (11) associés à une soupape d'échange de gaz (10), qui présentent chacun un piston de commande (13) agissant sur la soupape d'échange de gaz (10) et deux espaces de travail hydrauliques (121, 122) limités par le piston de commande (13), dont le premier espace de travail (121) sollicitant la soupape d'échange de gaz (10) dans la direction de fermeture est rempli d'un fluide constamment sous pression par connexion à une source de pression de fluide (201) et dont le deuxième espace de travail (122) sollicitant la soupape d'échange de gaz (10) dans la direction d'ouverture peut être rempli avec le fluide sous pression au moyen d'une première soupape de commande électrique (25) placée du côté de l'entrée contre la source de pression de fluide (201), et peut être déchargé au moyen d'une deuxième soupape de commande électrique (26) située du côté de la sortie à un niveau de pression inférieur, une première soupape de commande électrique unique (25) étant prévue pour une paire respective de dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb), laquelle est raccordée du côté de la sortie au deuxième espace de travail (122) de l'un des deux dispositifs de réglage de soupape (IIa), et en ce que le remplissage de fluide du deuxième espace de travail (122) de l'autre dispositif de réglage de soupape (IIb) est effectué au moyen d'une soupape d'inversion (29) pouvant être commutée entre une position de blocage et une position de passage et au moyen de la pression de fluide dans le deuxième espace de travail (122) connecté à la première soupape de commande électrique unique (25) de l'un des dispositifs de réglage de soupape (IIa), la soupape d'inversion (29) étant disposée dans une conduite de connexion (28) entre les deuxièmes espaces de travail (122) des deux dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb) de la paire de dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb), caractérisé en ce que la soupape d'inversion (29) est une soupape à 2/2 voies activée hydrauliquement et présente une entrée de commande qui se situe au niveau de la sortie de soupape d'une autre soupape d'inversion (32) sollicitée par une pression de fluide et, en vue de la sollicitation par la pression de fluide de l'autre soupape d'inversion (32), son entrée de soupape étant raccordée par le biais d'une soupape de non retour (33) au deuxième espace de travail (122) de la paire de dispositifs de réglage de soupape, connecté à la première soupape de commande électrique unique (25), ou la sollicitation en pression de l'autre soupape d'inversion (32) étant provoquée par une source de pression de fluide externe.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paire de dispositifs de réglage de soupape comprend deux de ces dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb), qui sont associés à deux soupapes d'échange de gaz (10) de même type, soit deux soupapes de sortie soit deux soupapes d'entrée, dans le même cylindre de combustion (19).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'inversion (29) est une soupape à 2/2 voies pouvant être actionnée par un moteur électrique ou par voie électromagnétique.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape à 2/2 voies présente un ressort de rappel (292) pour la ramener dans la position de blocage.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape à 2/2 voies présente une entrée de commande de rappel hydraulique (343) pour le rappel dans la position de blocage, et en ce que l'entrée de commande de rappel est raccordée à la source de pression de fluide (201).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre soupape d'inversion (32) est réalisée sous forme d'électrovanne à 2/2 voies avec un rappel par ressort et en ce qu'une soupape de décharge (35) réalisée de préférence sous forme d'électrovanne à 2/2 voies avec rappel par ressort est raccordée à sa sortie de soupape, et permet de créer une connexion à un réservoir de fluide (18).

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre soupape d'inversion (32) est réalisée sous forme d'électrovanne à 3/3 voies avec rappel par ressort, sa deuxième sortie de soupape étant connectée à un réservoir de fluide (18).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour une paire de dispositifs de réglage de soupape respectifs (IIa, IIb), on prévoit une deuxième soupape de commande électrique unique (26) dont l'entrée de soupape est raccordée directement au deuxième espace de travail (122) de l'un des dispositifs de réglage de soupape (IIa), connecté à la première soupape de commande électrique unique (25), et est raccordée au deuxième espace de travail (122) de l'autre dispositif de réglage de soupape (IIb) par le biais d'une soupape de non retour (30).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pour une paire de dispositifs de réglage de soupape respectifs (IIa, IIb), on prévoit deux deuxièmes soupapes de commande électriques (26), dont à chaque fois l'une est raccordée du côté de l'entrée à un deuxième espace de travail (122) des deux dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour chaque cylindre de combustion, au moins une paire de dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb) est prévue, et en ce que l'autre soupape d'inversion (32) est connectée du côté de la sortie à toutes les soupapes d'inversion hydrauliques (29) associées à chaque fois à une paire de dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb).

11. Dispositif selon les revendications 1 et 10, caractérisé en ce que le raccordement de l'entrée de soupape de l'autre soupape d'inversion (32) est effectué dans toutes les paires de dispositifs de réglage de soupape (IIa, IIb).

Zeichnung