DE10302782B4 - Hydraulische Zylinderabschaltung mit Drehhülsen - Google Patents

Abstract

Zylinderabschaltungsvorrichtung für einen Motor (10) mit mehreren Zylindern (14, 16), umfassend:
mehrere Ventilstellglieder (24, 26) zum Betätigen jeweiliger Ventile der Zylinder (14, 16), wobei einige (26) der Stellglieder (24, 26) zwischen Ventilbetätigungs- und Ventilabschaltungszuständen umschaltbar sind, wobei die jeweiligen Ventile normalerweise in den Ventilbetätigungszuständen betrieben werden und abgeschaltet werden, um in den Abschaltungszuständen geschlossen zu bleiben,
eine Galerie (22), die Bohrungen (28, 32) zur Aufnahme der Ventilstellglieder (24, 26) aufweist und Versorgungs- und Ablasskanäle (42, 48) zum Zuführen und Abführen unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu und von den umschaltbaren Stellgliedern (26) zum Umschalten ihrer Zustände umfasst, und
Drehventilhülsen (34) zwischen jedem der umschaltbaren Ventilstellglieder (26) und deren jeweiligen Bohrungen (28), wobei die Hülsen (34) zwischen Ein- und Aus-Stellungen drehbar sind, die jeweils dazu dienen, Fluid von den umschaltbaren Stellgliedern (26) abzuführen, um die zugehörigen Ventile normal zu betätigen, und unter Druck gesetztes Fluid in den umschaltbaren Stellgliedern...

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Motorzylinderabschaltungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung mit umschaltenden Ventilstellgliedern, die durch Drehventilhülsen gesteuert werden.
• Es ist auf dem Gebiet der Motorzylinderabschaltung bekannt, umschaltbare hydraulische Ventilstellglieder bereitzustellen, die dazu dienen, entweder die Ventile eines Abschaltungszylinders zu betätigen oder die Ventile über Totgang-Eigenschaften der Ventilstellglieder geschlossen zu halten. Die Ventilstellglieder können entweder feststehende hydraulische Spielausgleicher oder hydraulische Ventilstößel sein, die beide interne hydraulische Spielausgleichs- oder Spieleinstellungsmechanismen umfassen können und so allgemein als hydraulische Spielausgleicher oder Ventilstellglieder bezeichnet werden.
• Herkömmliche, Spielausgleicher aufweisende Ventilstellglieder, wie sie beispielsweise aus der EP 1 149 989 A1 bekannt sind, werden mit unter Druck gesetztem Öl über eine Spielausgleichergalerie oder Stößelgalerie zu ringförmigen Zufuhrnuten oder Einlassanschlüssen versorgt. Das unter Druck gesetzte Öl arbeitet mit den Spielausgleichsmechanismen zusammen, um Spiel in dem Ventiltrieb zwischen dem Ventil und seinem zugehörigen Stößel oder einem anderen Stellglied auszugleichen. Ventilstellglieder mit Zylinderabschaltung können einen zusätzlichen Anschluss für eine Sperrraste aufweisen, der über Steuerkanäle und einen Steuerdurchgang mit einer ventilgesteuerten Öldruckversorgung verbunden ist. Ein solenoidbetätigtes, hydraulisches Dreiwege- Steuerventil kann dazu verwendet werden, Öldruck zuzuschalten, um die Sperrraste zur Zylinderabschaltung oder zum Umschalten der Ventilstellglieder in einen Versorgungsmodus des Dreiwege-Ventils zu entriegeln, und um Öldruck von den Ölkanälen und der Steuergalerie in einem Ablassmodus abzulassen, um zu einem normalen Motorventilbetrieb zurückzukehren.
• Eine derartige Zylinderabschaltungsvorrichtung verwendet typischerweise komplexe Systeme von Bypass-Kanälen und hydraulischen Entlüftungen, um Luft oder anderes Gas/Dampf aus dem System zu spülen und somit ein beständiges Ansprechen auf Steuersignale sicherzustellen. Dies ist notwendig, um eine zuverlässige Betätigung oder Abschaltung der umschaltenden hydraulischen Ventilstellglieder in der Vorrichtung bereitzustellen, wenn das hydraulische Steuerventil betätigt wird, um eine Änderung im Betrieb vorzunehmen. Diese Entlüftungs- und Bypass-Systeme können die Komplexität der Abschaltungsvorrichtung selbst beträchtlich erhöhen. Somit wird ein vereinfachtes System zum Spülen von Gas/Luft, vorwiegend Luft, aus der hydraulischen Zylinderabschaltungsvorrichtung angestrebt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderabschaltungsvorrichtung mit einem vereinfachten Hydrauliksystem zu schaffen.
• Zur Lösung der Aufgabe ist eine Zylinderabschaltungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Zylinderabschaltungsvorrichtung mit einem vereinfachten Hydraulikkreis bereit, der eine einzige Ölversorgung aufweist, die Öl sowohl an herkömmliche Ventilstellglieder als auch an Abschaltungsventilstellglieder zur Schmierung eines zugehö rigen Ventilmechanismus und zum Betrieb interner Spielausgleicher liefert. Die einzige Ölversorgung liefert ferner Öl an Zylinderabschaltungsmechanismen in den Umschaltventilstellgliedern. Es sind Drehventilhülsen vorgesehen, die jedes der Umschaltventilstellglieder umgeben. Diese Hülsen bewirken, dass kontinuierlich unter Druck gesetztes Öl in die internen Spielausgleichermechanismen hereingelassen und selektiv die Strömung von Öl von den Einlässen der Spielausgleichermechanismen zu den Umschaltmechanismen der Abschaltungseinrichtung sowie die Abfuhr von Drucköl von den Umschaltmechanismen der Abschaltungseinrichtung gesteuert wird.
• Wenn eine Drehhülse in einer ersten Ventilbetätigungsstellung angeordnet ist, ist ein Ablassanschluss in der Drehhülse so ausgerichtet, dass Öl von dem Abschaltungsmechanismen abfließen kann, während die Druckölzufuhr für den Mechanismus unterbrochen ist, so dass die zugehörigen Motorventile normal betrieben werden. Eine Drehung der Drehhülsen in eine zweite Abschaltungsstellung stoppt die Strömung aus dem Ablassanschluss und öffnet einen Übertragungsanschluss von der Ölzufuhr des Spielausgleichers in den Abschaltungsmechanismus, um diesen mit Öl unter vollem Druck zu versorgen. Dies betätigt den Abschaltungsmechanismus, der den Stößel in den abgeschalteten Modus umschaltet, was die Betätigung der Ventile durch die Umschaltventilstellglieder unterbricht, indem ihre Raststifte oder Sperrrasten entriegelt werden und zugelassen wird, dass der Abschaltungsmechanismus in das Ventilstellglied einfahren kann. Auf diese Weise wird die Steuerung der Ventilstellglieder und die Betätigungsölströmung an den Drehventilhülsen und den verbindenden hydraulischen Versorgungs- und Ablasskanälen neben den Ventilstellgliedern konzentriert. Es ist somit ein vereinfachtes internes Kanalsystem mit einer Aktivierung durch Drehventile an jedem der Umschaltstellglieder vorgesehen. Einfache Gestänge oder Betätigungsarme können zum Drehen der Drehhülsen vorgesehen sein und separate Antriebsvorrichtungen für jeden der umschaltbaren Motorzylinder umfassen.
• Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
• 1 eine Ansicht von oben des Motors mit abgenommenen Zylinderköpfen, die die Lage von herkömmlichen Ventilstellgliedern und erfindungsgemäßen Abschaltungsventilstellgliedern zeigt,
• 2 eine Explosionsansicht, die schematisch eine Anordnung von Drehventilhülsen zum Steuern einer Ölströmung in einem erfindungsgemäßen Abschaltungsspielausgleicher veranschaulicht,
• 3 eine Ansicht ähnlich wie 2, die aber einen hydraulischen Ventilrollenstößel als das Ventilstellglied zeigt, und
• 4 eine Ansicht, die Nicht-Rotationsführungen für die Ventilstellglieder eines Motors zeigt.
• Nach 1 der Zeichnungen im Einzelnen gibt Bezugszeichen 10 allgemein Abschnitte eines Verbrennungsmotors an, der einen Zylinderblock 12 aufweist, der mehrere Zylinder umfasst, die in herkömmliche Zylinder 14 und Abschaltungszylinder 16 getrennt sind. Der Motor ist ohne die Zylinderköpfe dargestellt, in denen die Einlass- und Auslassventile des Motors und ein wesentlicher Teil der Ventilbetätigungsmechanismen oder des Ventiltriebes montiert sind. Der Ventilmechanismus kann abhängig vom besonderen Typ des Motors, in dem eine Zylinderabschaltungsfunktion benutzt werden soll, von irgendeiner bekannten Art zum Betätigen der Motorventile sein.
• Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der Motor zwei gegenüberliegende Zylinderbänke 18, 20 auf. In diesen sind Ventilstellgliedgalerien 22 angeordnet, in denen sowohl herkömmliche Ventilstellglieder als auch Umschaltventilstellglieder 24, 26 montiert sind. Diese Stellglieder können entweder vom Typ eines feststehenden hydraulischen Spielausgleichers, der gewöhnlich für Motoren mit oben liegenden Nocken verwendet wird, oder vom Typ mit hydraulischem Ventilrollenstößel, der gewöhnlich für Motoren mit der Nockenwelle im Block verwendet wird, sein.
• In 2 ist eine Abschaltungsvorrichtung 27 gezeigt, die den Teil der Ventilstellgliedgalerie 22 eines Zylinderblocks 12 umfasst. Die Galerie 22 umfasst Bohrungen 28, in denen Ventilstellglieder von der Art eines feststehenden Umschaltspielausgleichers oder -spieleinstellers 30 aufgenommen sind, und Bohrungen 32, von denen nur eine gezeigt ist, zur Aufnahme herkömmlicher feststehender Umschaltspielausgleicher oder -spieleinsteller, nicht gezeigt. Die herkömmlichen Spielausgleicher sind direkt in den Bohrungen 32 aufgenommen und werden mit Hydraulikfluid in der Form von Schmieröl durch Versorgungskanäle in der Stellgliedgalerie beliefert, die unter Druck gesetztes Öl internen Spielausgleichs- oder Speileinstellungsmechanismen innerhalb der herkömmlichen Spielausgleicher zuführen. Die Umschaltspielausgleicher 30 sind in Drehventilhülsen 34 aufgenommen, die wiederum in den Bohrungen 28 montiert sind, die in der Stößelgalerie 22 ausgebildet sind.
• Die Drehhülsen 34 sind im Allgemeinen zylindrisch und umfassen jeweils einen Zufuhranschluss 36, einen Übertragungsanschluss 38 und eine Ablassöffnung 40. Die Zufuhröffnungen 36 nehmen unter Druck gesetztes Öl von Versorgungsöffnungen oder -kanälen 42 der Stellgliedgalerie auf und leiten es direkt zu ringförmigen Einlassnuten 44 in den Stellgliedkörpern, die das unter Druck gesetzte Öl internen Spielausgleichsmechanismen der Spielausgleicher 30 zuführen. Die Übertragungsöffnungen 40 sind zwischen die Zufuhröffnungen 36 der Spielausgleicher 30 und Einlassdurchgängen 46 der Umschalt- oder Abschaltungsmechanismen der Spielausgleicher geschaltet, wenn die Drehhülsen 34 in eine in der Figur gezeigte Abschaltungsstellung gedreht sind, um das unter Druck gesetzte Öl an den Abschaltungsmechanismus zu liefern. Die Ablassöffnungen 40 verbinden die Einlassöffnungen 46 der Abschaltungsmechanismen mit Ablasskanälen 48 in der Stößelgalerie, wenn die Drehhülsen 34 in eine Ablassstellung gedreht sind, um Öl aus den Abschaltungsmechanismen abfließen zu lassen und die Umschaltspielausgleicher in ihre Ventilbetätigungszustände zurückzuführen.
• Um die Drehhülsen 34 zwischen ihren normalen und Abschaltungsstellungen zu drehen, sind Stellgliedstäbe 50 vorgesehen, die mit oberen Randabschnitten 52 der Drehhülsen verbunden sind. Die Stellgliedstäbe 50 können durch irgendeine geeignete Antriebsvorrichtung betrieben werden, von denen ein Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ein Hydraulikzylinder 54, und zwar einer für jedes Paar Umschaltstellglieder 26 der Abschaltungszylinder 16, ist. Falls es gewünscht ist, könnten die Hydraulikzylinder 54 durch andere Formen von Stellgliedern, wie etwa elektrische Solenoide, ersetzt sein. Es könnte auch ein einziges Stellglied angeordnet sein, um die Umschaltventilstellglieder von mehreren benachbarten Zylindern über eine geeignete Stellgliedstabanordnung oder Stellgliedgestängeanordnung zu betreiben.
• Wenn im Betrieb die Drehhülsen 34 in ihre normalen Arbeitsstellungen gedreht sind, ist die Druckölzufuhr von den Einlassdurchgängen 46 der Abschaltungsmechanismen unterbrochen, die stattdessen mit den Ablasskanälen 48 verbunden sind, um Öl aus den Mechanismen abfließen zu lassen. In diesem Zustand sind die Abschaltungsmechanismen eingerastet, und die Ventile der zugehörigen Zylinder werden durch das Ventilgestänge normal betätigt. Wenn es erwünscht ist, den Motor mit nur den herkömmlichen Zylindern 14 zu betreiben, werden die Drehhülsen 34 in ihre in 2 gezeigten Abschaltungsstellungen bewegt oder gedreht, in denen die Übertragungsöffnungen 38 mit den Einlassdurchgängen 46 und den ringförmigen Einlässen 44 der Spielausgleicher verbunden sind, um unter Druck gesetztes Öl an die Abschaltungsmechanismen zu liefern und somit die Mechanismen zu entriegeln und den Ventilbetrieb für die zugehörigen Zylinder abzuschalten.
• Um die Spielausgleicher 30 daran zu hindern, sich mit den Drehhülsen zu drehen, sind die oberen Abschnitte der Spielausgleicherkörper mit Abflachungen 56 versehen, mit denen Ventilstellgliedführungen 58 in Eingriff stehen, von denen ein Beispiel in 4 gezeigt ist. Die Führungen 58 erstrecken sich über den Randabschnitten 52 der Drehhülsen 34 und umfassen ebene Flächen 60, die mit den Abflachungen 56 in Eingriff stehen.
• In 3 der Zeichnungen ist schematisch eine Abschaltungsvorrichtung 62 gezeigt, die ähnlich wie die Vorrichtung 27 von 2 ist und in der gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile kennzeichnen. Der Mechanismus 62 unterscheidet sich von dem von 2 in der Verwendung von Ventilstellgliedern von der Art eines hydraulischen Ventilrollenstößels 64. Diese Rollenstößel arbeiten mit den gleichen internen Mechanismen und externen Verbindungselementen zusammen wie die zuvor beschrieben Umschaltspielausgleicher 30. Dementsprechend ist die Arbeitsweise der Abschaltungsmechanismen für die Rollenstößel 64 identisch mit derjenigen der zuvor beschriebenen Spielausgleicher 30, so dass eine weitere Beschreibung als nicht notwendig angesehen wird.
• Die Zylinderabschaltungsvorrichtung umfasst Umschaltventilstellglieder, die durch Drehventilhülsen gesteuert werden, die jedes Stellglied umgeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bewirken die Hülsen, dass kontinuierlich unter Druck gesetztes Öl in interne Spielaus gleichermechanismen eingelassen wird und die Ölströmung von einem Einlass eines Spielausgleichermechanismus zu einem Umschaltmechanismus einer Abschaltungseinrichtung und die Abfuhr von Drucköl von dem Umschaltmechanismus der Abschaltungseinrichtung selektiv gesteuert werden. Eine einzige Ölversorgung liefert unter Druck gesetztes Öl sowohl an herkömmliche Ventilstellglieder als auch an Abschaltungsventilstellglieder zur Schmierung von zugehörigen Ventilmechanismen und zum Betrieb der internen Spielausgleicher sowie zum Betrieb der Zylinderabschaltungsmechanismen. In einer Ventilbetätigungsstellung führt die Drehhülse Öl von dem Abschaltungsmechanismus ab, so dass zugehörige Motorventile normal betrieben werden. In einer Abschaltungsstellung schließt die Hülse eine Ablassöffnung und überträgt Öl von der Ölzufuhr des Spielausgleichers zu dem Abschaltungsmechanismus, um die Motorventile der Abschaltungszylinder abzuschalten.

Claims (8)

1. Zylinderabschaltungsvorrichtung für einen Motor (10) mit mehreren Zylindern (14, 16), umfassend: mehrere Ventilstellglieder (24, 26) zum Betätigen jeweiliger Ventile der Zylinder (14, 16), wobei einige (26) der Stellglieder (24, 26) zwischen Ventilbetätigungs- und Ventilabschaltungszuständen umschaltbar sind, wobei die jeweiligen Ventile normalerweise in den Ventilbetätigungszuständen betrieben werden und abgeschaltet werden, um in den Abschaltungszuständen geschlossen zu bleiben, eine Galerie (22), die Bohrungen (28, 32) zur Aufnahme der Ventilstellglieder (24, 26) aufweist und Versorgungs- und Ablasskanäle (42, 48) zum Zuführen und Abführen unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu und von den umschaltbaren Stellgliedern (26) zum Umschalten ihrer Zustände umfasst, und Drehventilhülsen (34) zwischen jedem der umschaltbaren Ventilstellglieder (26) und deren jeweiligen Bohrungen (28), wobei die Hülsen (34) zwischen Ein- und Aus-Stellungen drehbar sind, die jeweils dazu dienen, Fluid von den umschaltbaren Stellgliedern (26) abzuführen, um die zugehörigen Ventile normal zu betätigen, und unter Druck gesetztes Fluid in den umschaltbaren Stellgliedern (26) zu halten, um die zugehörigen Ventile abzuschalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (34) jeweils eine Zufuhröffnung (36) und eine Ablassöffnung (40) umfassen, wobei die Zufuhröffnung (36) zwischen einen Galerieversorgungskanal (42) und das jeweilige umschaltbare Stellglied (26) schaltbar ist, um unter Druck gesetztes Fluid zum Abschalten des Stellgliedes (26) zu leiten, und die Ablassöffnung (40) zwischen einen Ablasskanal (48) der Galerie (22) und das jeweilige umschaltbare Stellglied (26) schaltbar ist, um selektiv Fluid zum erneuten Betätigen des Stellgliedes (26) abzuführen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (34) durch einen Stellgliedmechanismus (50, 52, 54) drehbar sind, der eine Antriebseinheit (54) umfasst, die mit mehreren der Hülsen (34) zu deren gleichzeitiger Betätigung verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Antriebseinheit (54) angeschlossen ist, um die Hülsen jedes Zylinders zu betätigen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umschaltbaren Stellglieder (26) jeweils auch einen Spielausgleichsmechanismus (30) umfassen, wobei jede Zufuhröffnung (36) kontinuierlich die jeweilige Galerieversorgungsöffnung mit einem Einlass (44) des Spielausgleichsmechanismus (30) des jeweiligen Stellgliedes (26) verbindet, und jede Hülse (34) eine Übertragungsöffnung (38) umfasst, um selektiv den Einlass (44) mit dem jeweiligen umschaltbaren Stellglied (26) zu verbinden und somit selektiv unter Druck gesetztes Fluid zum Abschalten des Stellgliedes (26) zu leiten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Führungsmittel (56, 58), um eine Drehung der umschaltbaren Ventilstellglieder (26) in den Galeriebohrungen (28) zu verhindern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umschaltbaren Stellglieder (26) hydraulische Ventilstößel sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umschaltbaren Ventilstellglieder (26) feststehende hydraulische Spielausgleicher sind.