Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit hydraulisch variablem Ventiltrieb, der
Gattungsgemäße Hydraulikeinheiten gehen aus der
Bei der aus der
Ein kleinvolumiger Mitteldruckraum kann jedoch beim Startvorgang der Brennkraftmaschine problematisch sein, insbesondere wenn es sich um einen Startvorgang bei tiefen Außentemperaturen und nach längerem Stillstand der Brennkraftmaschine handelt. Dies liegt darin begründet, dass die Hydraulikmittelversorgung der Brennkraftmaschine während des Startvorgangs noch keinen ausreichenden Hydraulikmittelstrom in den Mitteldruckraum fördert und lediglich das im Mitteldruckraum verbliebene und zudem bei tiefen Temperaturen geschrumpfte Hydraulikmittelvolumen unzureichend groß für ein vollständiges Wiederbefüllen eines dann expandierenden Hochdruckraums ist. Diese Problematik gilt in verstärktem Maße für sich in kurzer Zeitfolge wiederholende Startvorgänge, da in diesem Fall der Hydraulikmittelverbrauch aus dem Mitteldruckraum größer als das von der Hydraulikmittelversorgung der Brennkraftmaschine nachgeförderte Volumen sein kann. Solche Mehrfachstartvorgänge sind beispielsweise für Taxifahrzeuge an Taxiständen typisch.
Ausgehend von der eingangs zitierten Druckschrift ließe sich diese Problematik auch durch Erweiterung des Mitteldruckraums in Richtung des dann mit entsprechenden Kavitäten auszustattenden Gehäuseoberteils nur begrenzt entschärfen, da auch in diesem Fall die Bildung von Gasblasen im Mitteldruckraum und deren Ansaugen in den expandierenden Hochdruckraum nicht sicher ausgeschlossen werden würde.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikeinheit der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Demnach soll auch bei einem kompakt bauenden Hydraulikgehäuse mit entsprechend volumenbegrenztem Mitteldruckraum ein stets sicheres und vollständiges Nachfüllen des beim Startvorgang der Brennkraftmaschine expandierenden Hochdruckraums mit Hydraulikmittel gewährleistet sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach ist es vorgesehen, dass die Trennwand als Gehäusezwischenteil des in Sandwichbauweise aus den Gehäuseteilen zusammengesetzten Hydraulikgehäuses ausgebildet ist.
Durch den im Gehäuseoberteil verlaufenden Niederdruckraum wird zum einen das während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine erforderliche Hydraulikmittelreservoir für den Hochdruckraum erweitert und zum anderen das Risiko des eingangs geschilderten Ansaugens von Gasblasen weitestgehend beseitigt. Letzteres ergibt sich durch die Trennwand, die den Niederdruckraum vom Mitteldruckraum separiert, so dass während der Stillstandsphase der Brennkraftmaschine und dabei abkühlendem und folglich schrumpfendem Hydraulikmittel die Bildung von Gasblasen im Mitteldruckraum durch Nachsaugen von Hydraulikmittel aus dem Niederdruckraum verhindert wird.
Weiterhin ist es im Falle eines zur Schwerkraft geneigten Einbaus der Hydraulikeinheit in der Brennkraftmaschine und/oder der Hydraulikeinheit mit der Brennkraftmaschine vorgesehen, dass die Drosselöffnung an einer geodätisch tiefen Stelle der Trennwand verläuft. Dies gewährleistet auch bei gegebenenfalls nur gering gefülltem Niederdruckraum, beispielsweise infolge sehr niedrigen Außentemperaturen und entsprechend stark schrumpfendem Hydraulikmittel, ein blasenfreies Nachsaugen von Hydraulikmittel aus dem Niederdruckraum in den Mitteldruckraum.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung soll das Gehäuseoberteil mit zumindest einer in den Zylinderkopf mündenden Entlüftungsöffnung für den Niederdruckraum versehen sein. Somit können Gasblasen, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine aus dem Mitteldruckraum über die Drosselöffnung in den Niederdruckraum abgeschieden werden, permanent aus der Hydraulikeinheit in das Innere des Zylinderkopfs entweichen.
Die Sicherheit eines vollständigen Nachfüllvorgangs des Hochdruckraums kann insbesondere im Hinblick auf Mehrfachstartvorgänge innerhalb kurzer Zeitfolge durch ein Volumenverhältnis der Druckräume mit (VL+VM)/VH ≥ 2 erhöht werden, wenn VL das Volumen des Niederdruckraums, VM das Volumen des Mitteldruckraums und VH das Volumen des Hochdruckraums ist. Mit anderen Worten soll das zum Nachfüllen des Hochdruckraums zur Verfügung stehende Hydraulikmittelreservoir mindestens doppelt so groß sein wie der Hochdruckraum, wobei dies selbstverständlich auch für solche Ventiltriebe von Bedeutung ist, bei denen zwei Nehmereinheiten zur gleichzeitigen Betätigung von zwei Gaswechselventilen mit einer einzelnen Gebereinheit in Verbindung stehen.
Die Trennwand soll als Gehäusezwischenteil des in Sandwichbauweise aus den Gehäuseteilen zusammengesetzten Hydraulikgehäuses ausgebildet sein. Alternativ kann jedoch auch eine einteilig am Gehäuseoberteil ausgebildete Trennwand vorgesehen sein, wobei dann ein solches Gehäuseoberteil beispielsweise durch Innenhochdruckumformen hergestellt sein kann.
Im Falle der vorgenannten Sandwichbauweise des Hydraulikgehäuses soll das Gehäuseoberteil zumindest im Kontaktbereich zum Gehäusezwischenteil mit einem Dichtmittel aus Elastomerwerkstoff beschichtet sein. Bei dem ein Leerlaufen des Niederdruckraums verhindernden Dichtmittel kann es sich entweder um eine lokal auf die Dichtfläche des Gehäuseoberteils aufgedruckte oder aufgespritzte Elastomerdichtung oder um eine vollflächig auf dem Gehäuseoberteil aufgebrachte Elastomerbeschichtung handeln. Alternativ ist selbstverständlich auch eine separate Dichtung zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäusezwischenteil, beispielsweise in Form einer Papierdichtung möglich.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann das Gehäuseoberteil entweder in einem Tiefziehverfahren aus Aluminium- oder Stahlwerkstoff oder in einem Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt sein.
Sofern es möglich und zweckmäßig ist, sollen schließlich die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung auch beliebig miteinander kombinierbar sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Soweit nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
In
Die an sich bekannte Funktionsweise des hydraulischen Ventiltriebs 1 lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass der Hochdruckraum 11 zwischen der Gebereinheit 6 und der Nehmereinheit 8 als hydraulisches Gestänge wirkt, wobei das - bei Vernachlässigung von Leckagen - proportional zum Hub des Nockens 3 vom Pumpenstößel 7 verdrängte Hydraulikvolumen in Abhängigkeit des Öffnungszeitpunkts und der Öffnungsdauer des Hydraulikventils 10 in ein erstes, den Nehmerkolben 9 beaufschlagendes Teilvolumen und in ein zweites, in den Mitteldruckraum 12 einschließlich Druckspeicher 13 abströmendes Teilvolumen aufgesplittet wird. Hierdurch lassen sich nicht nur die Steuerzeiten, sondern auch die Hubhöhe des Gaswechselventils 4 vollvariabel einstellen.
Wie es an den nachfolgend beschriebenen
Die vier Gebereinheiten 6 umfassen jeweils ein im Gehäuseunterteil 20 aufgenommenes Abstützelement 25, einen darauf schwenkbeweglich gelagerten Schlepphebel 26 mit drehbar gelagerter Rolle 27 für einen reibungsarmen Nockenabgriff und den hier vom Schlepphebel 26 betätigten und in Rückhubrichtung federkraftbeaufschlagten Pumpenstößel 7. Vom Gehäusezwischenteil 21 abgehende Bügel 28 dienen als Verliersicherung für die Schlepphebel 26 bei nicht im Zylinderkopf 2 montierter Hydraulikeinheit 5. Diese ist weiterhin so ausgebildet, dass jede der Gebereinheiten 6 mit zwei Nehmereinheiten 8 zusammenwirkt. Mit anderen Worten wird für jedes Paar gleichwirkender Gaswechselventile 4, d.h. Einlassventile oder Auslassventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine, nur ein Nocken 3 und eine Gebereinheit 6 benötigt, wobei das vom Pumpenstößel 7 verdrängte Hydraulikvolumen beide Nehmereinheiten 8 gleichzeitig beaufschlagt. Auf der den Gebereinheiten 6 gegenüber liegenden Seite der Hydraulikeinheit 5 sind die jeweils einer Gebereinheit 6 und den beiden Nehmereinheiten 8 zugeordneten Hydraulikventile 10 mit elektrischen Anschlusssteckern 29 zu erkennen, wobei die stromlos geöffneten Hydraulikventile 10 auf an sich bekannte und hier nicht näher dargestellte Weise in Ventilaufnahmen im Gehäuseunterteil 20 befestigt sind.
Die bereits in
Gasblasen, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine über die Drosselöffnung 17 aus dem Mitteldruckraum 12 in den Niederdruckraum 16 gelangen, können über eine im Gehäuseoberteil 22 verlaufende und in den Zylinderkopf 2 mündende Entlüftungsöffnung 30 in das Innere des Zylinderkopfs 2 abgeschieden werden.
Um einen Hydraulikmittelverlust aus dem Niederdruckraum 16 insbesondere während der Stillstandsphase der Brennkraftmaschine zu verhindern, ist das Gehäuseoberteil 22 mit einem hier nicht näher dargestellten Dichtmittel aus Elastomerwerkstoff beschichtet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Beschichtung nicht nur auf den Kontaktbereich zum Gehäusezwischenteil 21 beschränkt, sondern befindet sich auf der gesamten Oberfläche des hier in einem Tiefziehverfahren aus Stahlblech hergestellten Gehäuseoberteils 22.
Wie es schließlich anhand einer Zusammenschau mit
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