Verfahren zum Betätigen eines Auslassventilstössels im Bremsbetrieb einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Durch GB-A 20 06 373, die als nachstliegender Stand der Technik angesehen wird, ist ein Ventilstößel bekannt, der es gestattet, ein Ventilspiel auf hydraulischem Wege auszugleichen. Zu diesem Zweck weist der Ventilstößel ein Innenteil auf, welches axial beweglich in einem Außenteil geführt ist. Die Bewegung des Innenteils wird durch einen Anschlag begrenzt. Das Innenteil wirkt mit einer Stößelstange eines Ventils zusammen. Im Innenteil ist ein federbelasteter Kolben vorgesehen, der über einen mit dem Kolben verbundenen Dorn ein am Grund des Innenteils angeordnetes Rückschlagventil in geöffneter Stellung hält. Wird nun der Druckraum unter dem Kolben mit Druck von einer externen Druckquelle beaufschlagt, so wird zunächst das Innenteil relativ zum Außenteil soweit angehoben, bis ein eventuell existierendes Ventilspiel ausgeglichen ist. Nach dem Ausgleich des Ventilspiels erfährt das Innenteil eine Gegenkraft, so daß der Druck unter dem Kolben ansteigt und der Kolben samt Dorn gegen die Kraft der Feder angehoben wird und das Rückschlagventil schließt. Durch das Schließen des Rückschlagventils wird eine Rückwirkung des Hydraulikdrucks unter dem Innenteil auf druckführende Teile der Peripherie des Ventilstößels vermieden. Mit einem derartigen Ventilstößel ist eine genau getaktete Öffnung eines Ventils unmöglich, da der bekannte Ventilstößel mit einer Konstantdruckquelle zusammenarbeitet.

[0003] Ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde dieses Verfahren so weiterzubilden, daß der Hub des Auslaßventilstößels während eines Verdichtungstaktes im Motor-Bremsbetrieb allein durch Beaufschlagung mittels einer externen Druckquelle erfolgt und der Betrag des Hubes auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

[0005] Durch die von der externen Druckquelle gelieferte, stets konstante Ölmenge, läßt sich der Ventilhub des Auslaßventils genau regeln. Schäden durch die Rückwirkung überhöhten Hydraulikdruckes auf die Zuleitungen, bzw. die Druckquelle, werden zuverlässig vermieden.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich den Unteransprüchen 2 - 4 entnehmen.

[0007] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Figur 1

einen Auslaß-Ventilstößel zwischen Nockenwelle und Auslaßventil

Figur 2

einen Auslaß-Ventilstößel mit mechanisch wirkendem Anschlag in Ruhestellung

Figur 3

einen Auslaß-Ventilstößel mit mechanisch wirkendem Anschlag gemäß Figur 2, jedoch in Arbeitsstellung

Figur 4

einen Auslaß-Ventilstößel mit hydraulisch wirkender Hubbegrenzung in Ruhestellung

Figur 5

einen Auslaß-Ventilstößel mit hydraulisch wirkender Hubbegrenzung nach Figur 4, jedoch in Arbeitsstellung

Figur 1 zeigt einen Auslaß-Ventilstößel 1 welcher zwischen einer Nockenwelle 2 und einer Stößelstange 3 angeordnet ist. Die Stößelstange 3 betätigt ein Auslaßventil 4, welches gegen die Rückstellkraft einer Ventilfeder 5 geöffnet wird. Im normalen Motorbetrieb wird das Auslaßventil 4 durch einen Auslaßnocken 6 geöffnet, welcher den Auslaß-Ventilstößel 1 anhebt und dieser seine Bewegung nach Ausschöpfung eines Spieles über die Stößelstange 3 auf das Auslaßventil 4 weiterleitet.

[0008] Im Motorbremsbetrieb soll das Auslaßventil 4 zusätzlich während des Verdichtungstaktes leicht angehoben werden, um die verdichtete Luft abzublasen, so daß zusätzliche Bremsarbeit verrichtet wird.

[0009] Zu diesem Zweck weist der Auslaß-Ventilstößel 1 ein in einem Stößel-Außenteil 7 axial bewegliches Innenteil 8 auf, welches mit Hub 9 eingebaut ist. Während des Verdichtungstaktes, also wenn der Auslaß-Ventilstößel 1 auf einem Grundkreis 10 der Nockenwelle 2 aufsitzt wird von einer externen Druckquelle 11 Druckflüssigkeit zugeführt, welche den Innenteil 8 samt Stößelstange 3 anhebt, bis der Innenteil 8 einen vorgesehenen Hub 9 ausgeführt hat und zwischen Innenteil 8 und einem Anschlag 8a ein Spiel 9a verbleibt (Figur 2). Das Auslaßventil 4 öffnet dadurch und die vorverdichtete Luft wird abgeblasen. Da das Auslaßventil in dieser Phase nur geringfügig angehoben wird baut sich bis zum Ende des Verdichtungshubes ein beachtlicher Druck im Zylinder auf, der das Auslaßventil 4 in Richtung Schließstellung belastet. Das Auslaßventil 4 leitet diese Kraft über die Stößelstange 3 auf das Innenteil 8 des Auslaß-Ventilstößels 1 weiter. Durch diese Kraft baut sich in allen druckführenden Bauteilen ein hoher hydraulischer Druck auf, welcher zu Schäden führen kann.

[0010] Dieser Überdruck wird auf den Auslaßventilstößel begrenzt und kann sich nicht weiter in die druckführenden Organe fortpflanzen.

[0011] Nach Figur 2 wird dabei das Innenteil 8 einer besonderen Ausbildung unterzogen, um die Rückwirkung zu hohen Hydraulikdruckes auf die druckführenden Teile zu unterbinden. Zu diesem Zweck weist der innenteil 8 einen axial beweglichen Kolben 12 auf, welcher durch eine Druckfeder 13 in Ausgangslage gehalten wird und den Ventilsitz 25 geöffnet hält. Der Kolben 12 verfügt einerseits über eine Hubbegrenzung 14 und andererseits über einen Dorn 15. Das Innenteil weist an seinem oberen Ende eine Kugelpfanne 16 auf, während das untere Ende durch ein Ventil 17 abgeschlossen ist. In der Kugelpfanne 16 ist die aus Figur 1 zu ersehende Stößelstange 3 gelagert. Über durchgehende Bohrungen 18 kann ein erster Druckraum 19 unter dem Kolben 12 mit der externen Druckquelle 11 (Figur 1) verbunden werden.

[0012] Der erste Druckraum 19 wiederum kommuniziert in der dargestellten Ruhelage des Kolbens 12 über erste und zweite Bohrungen 20, 21 im Ventil 17 mit einem zweiten Druckraum 22 unterhalb des Innenteils 8.

[0013] Im Ventil 17 befindet sich eine Feder 23 mit Kugel 24, welche über den Dorn 15 mittels der Druckfeder 13 in Ausgangslage gehalten wird.

[0014] Das Innenteil 8 ist mit Hub 9 plus einem Spiel 9a begrenzbar durch Anschlagring 8a in einem Stößel-Außenteil 7 des Auslaß-Ventilstößels 1 geführt.

[0015] Was die Funktion betrifft, wird auf Figur 3 verwiesen. Bei Betätigung der Motorbremse kann der erste Druckraum 19 über die Bohrungen 18 mit der in Figur 1 dargestellten Druck--quelle 11 verbunden werden. Beim Druckbeaufschlagen des Druckraumes 19 wird zunächst die Druckfeder 13 durch den Kolben 12 gestaucht, bis die Hubbegrenzung 14 am Innenteil 8 zum Anschlag kommt. Gleichzeitig wird die Kugel 24 nach Freigabe durch den Dorn 15 mittels der Feder 23 in einen Sitz 25 gedrückt und verschließt zunächst die erste Bohrung 20.

[0016] Die Kraft der Feder 23 ist nun so ausgelegt, daß die Kugel 24 dennoch durch den sich im ersten Druckraum 19 aufbauenden Druck öffnen kann und den Weg der Druckflüssigkeit über die erste Bohrung 20 und die zweite Bohrung 21 zum zweiten Druckraum 22 freigibt. Durch die vom zweiten Druckraum 22 auf das Innenteil 8 ausgeübte Kraft wird dieses samt der in der Kugelkalotte 16 gelagerten Stößelstange 3 (Figur 1) angehoben und solange verschoben, bis der Hub 9 (Figur 2) ausgeschöpft ist. Der Hub 9 ergibt sich als eine Funktion der von der Durckquelle 11 geförderten Ölmenge. Diese stellt eine Konstante dar, da die Druckquelle 11 (Figur 1) als Verdrängerpumpe ausgeführt ist. Entsprechend der Wegstrecke des Hubes 9 wird das Auslaßventil 4 (Figur 1) geöffnet. Unter normalen Betriebsbedingungen verbleibt zwischen Innenteil 8 und Anschlagring 8a ein Spiel 9a.

[0017] Da die Öffnung des Auslaßventiles 4 während des Verdichtungstaktes erfolgt steigt mit zunehmendem verdichtungsdruck die in Schließrichtung wirkende Kraft auf das Auslaßventil. Diese Kraft wird über die Stößelstange 3 (Figur 1) auf das Innenteil 8 übertragen.

[0018] Um das Auslaßventil 4 gegen diese steigende Kraft im geöffneten Zustand zu halten müßte der von der Druckquelle 11 bereitzustellende Druck - resultierend aus der Kraft auf das Innenteil 8 und dessen Querschnittsfläche - ständig steigen. Dies fuhrt aber zu Schäden durch Kavitation und Undichtheiten in den druckführenden Organen.

[0019] Dies wird dadurch vermieden, daß der im zweiten Druckraum 22 sich aufbauende Druck die Kugel 24 zusätzlich zur Kraft der Feder 23 in den Sitz 25 preßt und dadurch der zweite Druckraum 22 hermetisch abgeriegelt wird und sich der ansteigende Druck nicht mehr über die erste Bohrung 20 und die Bohrungen 18 in die druckführenden Organe zurück fortpflanzen kann. Somit wird die Druckquelle 11 und die Verbindungsleitungen vor erhöhten Drücken und deren nachteiligen Wirkungen verschont. Wenn der von der Druckquelle 11 aufgebrachte Druck absinkt, entriegelt der, von der Druckfeder 13 in Ausgangsstellung zurückbewegte Kolben 12 die Kugel 24 des Ventils 17. Das Öl aus dem zweiten Druckraum 22 kann abströmen und der Hub 9 des Innenteils 8 und damit des Auslaßventils 4 werden beendet.

[0020] Nach den Figuren 4 und 5 kann anstelle der mechanischen Hubbegrenzung 14 eine hydraulisch wirkende Hubbegrenzung verwendet werden. Aus diesem Grund werden nach Figur 4 im Innenteil 8 erste und zweite Abregelbohrungen 26, 27 vorgesehen, welche über einen Überströmkanal 28 untereinander verbunden sind. In Ruhestellung des Kolbens 12 kann der von der Bohrung 18 zugeführte Hydraulikdruck auf dessen, dem ersten Druckraum 19 zugewandte Seite einwirken und ihn gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 13 verschieben. Wenn die Unterkante 29 des Kolbens 12 die erste Abregelbohrung 26 erreicht, wie es in Figur 5 dargestellt ist, kann über diese, den Überströmkanal 28 und die zweite Abregelbohrung 27 Hydraulikflüssigkeit in den von der Druckfeder 13 ausgefüllten Raum einströmen. Dieser Raum ist über eine Entlastungsbohrung 30 zum Druckausgleich mit der Umgebung verbunden, wodurch eine weitere Bewegung des Kolbens 12 gestoppt wird. Die Funktionen der übrigen Teile gleicht der Ausführung nach den Figuren 2 und 3 und wurde dort ausführlich erläutert. Vorteil dieser Stößelausführung ist, daß auf das Überdruckventil verzichtet werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betätigen eines Auslaßventilstößels im Bremsbetrieb einer Brennkraftmaschine, bei welcher der Ventilstößel (1) zwischen einem Auslaßnocken (6) und einer Stößelstange (3) eines Auslaßventiltriebes eingeschaltet ist, wobei der Ventilstößel (1) im wesentlichen aus einem Stößel-Außenteil (7) und einem darin axial beweglichen und von einer externen Druckquelle beaufschlagbaren Innenteil (8) gebildet wird und das Innenteil (8) mit Spiel axial beweglich im Stößel-Außenteil (7) geführt ist, wobei das Innenteil (8) einen mittels Druckfeder (13) in Ausgangstellung gehaltenen Kolben (12) aufweist, dessen axiale Bewegung in Richtung der Stößelstange (3) durch eine Hubbegrenzung und an dem der Druckfeder (13) abgewandten Ende durch einen Dorn (15) begrenzbar ist, wobei der Dorn (15) auf eine Kugel (24) drückt, welche in Richtung des Kolbens (12) durch eine Feder (23) belastbar ist, derart, daß zunächst ein zwischen Stößel-Außenteil (7) und Innenteil (8) befindlicher zweiter Druckraum (22) über Bohrungen (18), erste und zweite Bohrungen (20, 21) und einen Ventilsitz (25) mit der externen Druckquelle (11) verbindbar ist und anschließend durch steigenden Druck in einem ersten Druckraum (19), ausgelöst durch die externe Druckquelle (11), der Kolben (12) gegen die Druckfeder (13) bewegt, und damit die Kugel (24) freigegeben wird, wobei die Kugel (24) durch die Feder (23) den zweiten Druckraum (22) gegen den ersten Druckraum (19) absperrt, und wobei die Feder (23) so abgestimmt ist, daß der Druck der Druckquelle (11) zunächst ausreicht, die Kugel (24) vom Ventilsitz (25) anzuheben, wobei das in den zweiten Druckraum (22) einströmende Öl das Innenteil (8)anhebt und dadurch das Auslaßventil (4) geöffnet wird, und daß bei zunehmendem Druck aus der Kraft der Stößelstange (3) auf das Innenteil (8) durch den daraus im zweiten Druckraum (22) resultierenden, ansteigenden Druck die Kugel (24) über den Ventilsitz (25) den Druckraum (22) absperrt und die Rückströmung vom zweiten Druckraum (22) zur externen Druckquelle (11) durch Schließen des Ventilsitzes (25) unterbindet, und nach Absinken des Druckes von der externen Druckquelle die Druckfeder (13) den Kolben (12) gegen die Kugel (24) in seine Ausgangslage zurückbringt, wodurch der Ventilsitz (25) geöffnet, das Öl aus dem zweiten Druckraum (22) ausströmen und der Hub des Innenteils (8) und damit des Auslaßventils (4) beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Verdrängerpumpe gebildete Druckquelle (11) während des Verdichtungstaktes der Brennkraftmaschine eine stets konstante Ölmenge in den zweiten Druckraum (22) fördert, wodurch das Innenteil (8) über die Stößelstange (3) das Auslaßventil (4) teilweise öffnet und daß der von der Druckquelle (11) aufgebrachte Druck gegen Ende des Verdichtungstaktes absinkt wobei Öl aus dem zweiten Druckraum (22) in die Druckquelle (11) zurückfließen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Kolbens (12) durch einen Anschlag (14) begrenzt wird, welcher starr mit dem Kolben (12) verbunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (9) durch erste und zweite Abregelbohrungen (26, 27) begrenzt wird, wobei die erste Abregelbohrung (26) derart im Innenteil (8) lokalisiert ist, daß bei gewünschter Endlage des Kolbens (12) dieser Kolben die erste Abregelbohrung (26) freigibt, so daß diese über einen Überströmkanal (28), die zweite Abregelbohrung (27) und eine Entlastungsbohrung (30) mit der Umgebung korrespondiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (9) so festgelegt ist, daß im regulären Motor-Bremsbetrieb bei maximalem Zusatzhub, der durch die Hydraulikpumpeneinheit der Druckquelle (11) ausgelöst wird, ein Spiel (9 a) zwischen Stößel-Innenteil (8) und Anschlagring (8 a) vorhanden ist.

Claims

1. A method of operating an exhaust valve tappet during the braking operation of an internal-combustion engine, wherein the valve tappet (1) is inserted between an exhaust cam (6) and a tappet push rod (3) of an exhaust valve train, wherein the valve tappet (1) is substantially formed from a tappet outer part (7) and an inner part (8) axially movable therein and acted upon by an external pressure source, and the inner part (8) is axially movably guided with clearance in the tappet outer part (7), wherein the inner part (8) has a piston (12) held in the starting position by means of a compression spring (13), the axial movement of the said piston (12) towards the tappet push rod (3) being restrictable by a stroke limiter and, at the end facing away from the compression spring (13), by a pin (15), wherein the pin (15) presses on a ball (24) loadable by a spring (23) in the direction of the piston (12) in such a manner that firstly a second pressure chamber (22) between the tappet outer part (7) and inner part (8) is connectable to the external pressure source (11) via bores (18), first and second bores (20, 21) and a valve seat (25), and then the piston (12) is moved towards the compression spring (13) by means of increasing pressure in a first pressure chamber (19), produced by the external pressure source (11), releasing the ball (24) as a result, wherein the ball (24) shuts off the second pressure chamber (22) from the first pressure chamber (19) by means of the spring (23), and wherein the spring (23) is adjusted such that the pressure from the pressure source (11) is firstly sufficient to lift the ball (24) from the valve seat (25), the oil flowing into the second pressure chamber (22) raising the inner part (8) and the exhaust valve (4) being opened as a result, and that as the pressure from the force of the tappet push rod (3) on the inner part (8) increases due to the resultant rising pressure in the second pressure chamber (22), the ball (24) shuts off the pressure chamber (22) via the valve seat (25) and prevents backflow from the second pressure chamber (22) to the external pressure source (11) by closing the valve seat (25), and, after the pressure from the external pressure source has dropped, the compression spring (13) moves the piston (12) back towards the ball (24) into its starting position, as a result of which the valve seat (25) is opened, the oil flows out of the second pressure chamber (22) and the stroke of the inner part (8) and thereby of the exhaust valve (4) is terminated, characterised in that the pressure source (11), formed by a displacement pump, feeds a constant quantity of oil into the second pressure chamber (22) during the compression stroke of the internal-combustion engine, as a result of which the inner part (8) partially opens the exhaust valve (4) via the tappet push rod (3), and in that the pressure applied by the pressure source (11) drops towards the end of the compression stroke, and oil can flow back into the pressure source (11) from the second pressure chamber (22).

2. A method according to claim 1, characterised in that the stroke of the piston (12) is limited by a stop (14) which is rigidly connected to the piston (12).

3. A method according to claim 1, characterised in that the stroke (9) is limited by first and second regulating bores (26, 27), the first regulating bore (26) being located in the inner part (8) in such a manner that, when the piston (12) is in the desired end position, this piston opens the first regulating bore (26) so that it communicates with the atmosphere via an overflow duct (28), the second regulating bore (27) and a relief bore (30).

4. A method according to claim 1, characterised in that the stroke (9) is set in such a manner that, during regular engine braking with a maximum additional stroke, which is triggered by the hydraulic pump unit of the pressure source (11), there is a clearance (9a) between the tappet inner part (8) and the stop ring (8a).

Revendications

1. Procédé pour actionner un poussoir de soupape d'échappement quand un moteur à combustion interne est en fonctionnement de freinage, moteur dans lequel le poussoir de soupape (1) est monté entre une came d'échappement (6) et une tige de poussoir (3) d'un mécanisme de soupape d'échappement, le poussoir de soupape (1) étant essentiellement formé d'une partie externe de poussoir (7) et d'une partie interne (8) pouvant être actionnée par une source de pression et se déplacer axialement dedans, tandis que la partie interne (8) est guidée dans la partie externe (7) du poussoir en se déplaçant axialement avec du jeu, la partie interne (8) présentant un piston (12) maintenu en position de départ au moyen d'un ressort de pression (13) dont on peut limiter le mouvement axial en direction de la tige de poussoir (3) par un limiteur de course et, à l'extrémité opposée au ressort de pression (13), par un mandrin (15), le mandrin (15) appuyant sur une bille (24) qui peut être comprimée dans le sens du piston (12) par un ressort (23) de telle manière qu'une deuxième chambre de pression (22) se trouvant entre la partie externe (7) du poussoir et la partie interne (8), puisse être reliée par des alésages (18), un premier et un second alésages (20, 21) et un siège de soupape (25) à la source externe de pression (11), puis ensuite, par une pression croissante dans une première chambre de pression (19), le piston (12) libéré par la source externe de pression (11), se déplace à l'encontre du ressort de pression (13) et, de cette façon, la bille (24) est libérée, la bille (24) bloquant par le ressort (23) la deuxième chambre de pression (22) par rapport à la première chambre de pression (19) et le ressort (23) étant déterminé de telle façon que la pression de la source de pression (11) soit d'abord suffisante pour soulever la bille (24) du siège de soupape (25), l'huile s'écoulant dans la deuxième chambre de pression (22) soulevant la partie intérieure (8) et ouvrant de cette façon la soupape d'échappement (4), et de telle façon que quand la pression est croissante à partir de la force de la tige de poussoir (3) qui est exercée sur la partie interne (8) par la pression croissante, qui en résulte dans la deuxième chambre de pression (22), la bille (24) bloque la chambre de pression (22) au moyen du siège de soupape (25) et relie le courant de retour provenant de la seconde chambre de pression (22) à la source externe de pression (11) en fermant le siège de soupape (25) et, après abaissement de la pression, par la source externe de pression le ressort de pression (13) ramène le piston (12) contre la bille (24) à sa position de départ, grâce à quoi le siège de soupape (25) s'ouvre, l'huile s'écoule de la deuxième chambre de pression (22) et la course de la partie interne (8) et de cette façon de la soupape d'échappement (4) se termine, procédé caractérisé en ce que la source de pression (11) constituée par une pompe à déplacement refoule, pendant le cycle de compression du moteur à combustion interne, un débit d'huile en permanence constant dans la seconde chambre de pression (22), grâce à quoi la partie interne (8) ouvre en partie la soupape d'échappement (4) au moyen de la tige de poussoir (3), et en ce que la pression appliquée par la source de pression (11) décroît vers la fin du cycle de compression, de l'huile pouvant couler en arrière à partir de la seconde chambre de pression (22), vers la source de pression (11).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course du piston (12) est limitée par une butée (14) qui est reliée de façon rigide au piston (12) .

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course (9) est limitée par un premier et un second alésages de réglage (26, 27), le premier alésage de réglage (26) étant localisé dans la partie interne (8), de telle façon que, dans la position terminale voulue du piston (12), ce piston libère le premier alésage de réglage (26), si bien que celui-ci communique avec l'atmosphère environnante.au moyen d'un canal de trop plein (28), du deuxième alésage de réglage (27) et d'un alésage de décharge (30)

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course (9) est déterminée de telle façon que quand le moteur fonctionne régulièrement il y ait un jeu (9a) entre la partie interne du poussoir (8) et la bague de butée (8a) . quand la course additionnelle est maximale, course qui est déclenchée par l'unité de pompe hydraulique de la source de pression (11).

Zeichnung