[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch geregelte, zwangsgesteuerte Ventilhubbetätigung
für einen Mehrventilzylinderkopf mit integriertem Ventilspielausgleich gemäß dem Gattungsbegriff
des Patentanspruches 1.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruches 1.
[0005] 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.
[0006] Eine vorteilhafte Ausbildung der Kolben-Zylindereinheit ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.
Durch diese Ausbildung kann auch ein Ventilspielausgleich realisiert werden.
[0007] Ein Ausführungsbeispiel ist an Hand einer Zeichnung dargestellt.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
1. 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.
2. 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.
