DE19543080A1 - Vorrichtung zur Steuerung von Ventilen einer Innenbrennkraftmaschine, insbesondere des Gaszufuhrventils eines Gasmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Ventiles einer Innenbrennkraftmaschine, insbesondere des Gaszufuhrventils eines Gasmotors, welches mittels eines vorzugsweise gegen die Rückstellkraft einer Feder mit einem Druckmedium beauf­ schlagbaren Kolbens eines Arbeitszylinders betätigbar ist, dem beaufschlagungsseitig eine vorzugsweise als Steuerschieber ausgebildete Steuereinrichtung vorgeordnet ist, die ein bewegbares Steuerorgan aufweist, mittels dessen ein Arbeitsraum des Arbeitszylinders zum Öffnen des Ventils mit dem Druckmittel beaufschlagbar und zum Schließen entlastbar ist und das seinerseits mittels einer zugeordneten Vorsteuereinrichtung ansteuerbar ist.

Die DE 43 03 299 A1 zeigt eine derartige Steuerung des Gaszufuhrventils eines Gasmotors, bei welcher eine als Steuerschieber ausgebildete Steuereinrichtung gegen die Rückstellkraft einer oberhalb des Steuerschiebers in einem Zylinder, in welchem dieser aufgenommen ist, angeordneten Feder, durch eine von einer Vorsteuer­ einrichtung ausgelöste Druckbeaufschlagung einer Stirnseite des Steuerschiebers in axialer Richtung des Steuerschiebers auslenkbar ist, wodurch eine Hochdruckhydraulikleitung mit einem Arbeitsraum eines Arbeitszylinders verbunden wird, so daß der in diesem Arbeitsraum angeordnete, mit dem Gasventil verbundene Kolben mit Hochdruck beaufschlagt und gegen die Kraft einer Rückstellfeder ausgelenkt wird. In der Vor­ steuereinrichtung erfolgt die Durchschaltung des hydraulischen Drucks auf eine zu einer Stirnseite des Steuerschiebers führende Druckleitung durch Auslenkung eines eine Steuerausnehmung aufweisenden, durch eine von einer Nockenwelle gesteuerte, überdies das Einlaßventil des Gasmotors steuernde Steuerwelle betätigten Kolbens. Dabei sind durch einen am Arbeitszylinder des mit dem Gaszufuhrventil verbundenen Kolbens angeordneten Hebel der Hub des Kolbens durch dessen Drehung und die Öffnungsdauer durch Drehung eines an der Vorsteuer­ einrichtung angeordneten, mit einem die Druckbeauf­ schlagung der Stirnseite des Steuerschiebers durch eine Steuerausnehmung bewirkenden Vorsteuereinrichtungskolben verbundenen Hebels einstellbar. Bei dieser Anordnung sind Öffnungs- und Schließzeitpunkt des gesteuerten Gasventils weder unabhängig voneinander noch unabhängig von der Ansteuerung des Einlaßventils der Innenbrennkraftmaschine einstellbar.

Die DE 31 35 650 C2 zeigt eine die Einstellung der Öffnungsdauer eines Einlaßventils für eine Innenbrenn­ kraftmaschine ermöglichende Anordnung mit einem auf einer Welle sitzenden Nocken, der einen Kolben auslenkt, welcher über eine im Grundzustand eingeschlossene hydraulische Säule schlüssig mit einem zweiten Kolben verbunden ist, welcher wiederum mit dem Einlaßventil in Verbindung steht.

Um noch während der Auslenkung des ersten Kolbens durch den Nocken bereits das Einlaßventil zu schließen und damit die Öffnungsdauer des Einlaßventils einzustellen kann die hydraulische Flüssigkeit zwischen den beiden Kolben freigegeben werden, worauf der untere, mit dem Einlaßventil verbundene Kolben durch eine Rückstellfeder zurückgestellt wird, so daß das Einlaßventil schließt.

Damit die Hydraulikflüssigkeit aus dem Raum zwischen den beiden Kolben austreten kann, ist ein im Grundzustand eine Rücklaufleitung für die Hydraulikflüssigkeit ver­ sperrender Ventilschieber vorgesehen, dessen Fortsatz zwischen einer piezoelektrischen Säule und einem Amboß geklemmt ist und überdies durch eine Druckfeder in dieser Position gehalten wird. Zur Verkürzung der Öffnungsdauer des Einlaßventils durch Freigabe der Rücklaufleitung ist durch Beaufschlagung der piezoelektrischen Säule mit einem Spannungssignal der Fortsatz des Ventilschiebers freigebbar, so daß der Ventilschieber gegen die Kraft der Rückstellfeder durch den im ausgelenkten Zustand der Kolben vorhandenen Druck verschoben und die Rücklauf­ leitung freigegeben wird, so daß das Hydrauliköl zwischen den beiden Kolben herausfließen kann, so daß sich der zweite Kolben unter Relativbewegung zum ersten Kolben aufgrund der Rückstellkraft einer ihm zugeordneten Feder rückstellen und das Einlaßventil schließen kann.

Bei der Rückkehr des ersten Kolbens in den nicht­ ausgelenkten Zustand fällt der Druck zwischen den beiden Zylindern wieder ab, so daß sich der Ventilschieber aufgrund der Rückstellkraft seiner Rückstellfeder wieder in die die Rücklaufleitung für die Hydraulikflüssigkeit verschließende Grundposition zurückbewegt, wo er durch unterbrechen der an der piezoelektrischen Säule anliegenden Spannung zwischen dieser und dem Amboß geklemmt werden kann und wobei aus einem Vorratsraum für hydraulisches Mittel über ein Rückschlagventil der Raum zwischen den beiden Kolben wieder mit Hydraulik­ flüssigkeit auffüllbar ist.

Mit dieser Anordnung läßt sich lediglich die Öffnungsdauer des Einlaßventils einer Innenbrennkraft­ maschine ansteuern.

Die US 2 602 434 zeigt eine Anordnung zur Steuerung des Öffnungsbeginns und des Hubs eines Einlaßventils für eine Innenbrennkraftmaschine. Dabei ist für die Steuerung des Öffnungsbeginns des Einlaßventils ein Hebel vorgesehen, durch dessen Drehung eine schräg zur Achsrichtung verlaufende Öffnungszeit-Steuerkante eines durch einen Nocken auslenkbaren Kolbens verdrehbar ist, während zur Begrenzung des Hubs eines mit dem Einlaßventil verbundenen weiteren Kolbens ein weiterer Hebel zur Ver­ drehung einer an diesem Kolben angeordneten, eine Ent­ lastungsleitung zu einem Druckmittelreservoir frei­ gebenden Steuerkante betätigbar ist.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Anordnung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln die voneinander und von der Betätigung des Einlaßventils unabhängige Ansteuerung des Öffnungs- und Schließzeitpunktes des zu steuernden Ventiles, insbesondere Gasventiles zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Steuerorgan der dem Kolben vorgeordneten Steuerung mittels der Vorsteuereinrichtung in die den Arbeitsraum mit Druckmittel beaufschlagende und unabhängig davon in die entlastende Stellung bringbar ist.

Die durch die erfindungsgemäße Anordnung ermöglichte Ansteuerung des Öffnungs- und Schließzeitpunktes des Gas­ ventils sowohl unabhängig voneinander wie auch unabhängig von der Betätigung des Einlaßventils der Innenbrennkraft­ maschine erlaubt eine sehr präzise Beeinflussung des Verbrennungsvorganges. Insbesondere kann beim Frischluft­ durchsatz des Brennraumes das Gasventil geschlossen werden, um den Durchtritt von Gas durch den Brennraum bis eventuell in die Abluftleitung zu vermeiden. Überdies kann auch über den Abstand zwischen Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Gasventils die Ventilöffnungszeit verändert werden. Des weiteren ist eine Optimierung des Verbrennungsvorganges durch Variieren des Öffnungszeit­ punktes und des Schließzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl und unabhängig voneinander möglich.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei Verwendung eines Hydrauliköls, insbesondere des im Schmieröl-Kreislauf des Motors vorhandenen Öls, als Druckmedium ist vorzugsweise eine mit einem Hydraulik­ ölspeicher verbundene Rückführleitung an zwei in der Steuereinrichtung angeordnete Rückführbohrungen ange­ schlossen, was einen Rücklauf des Hydrauliköls bei Er­ reichen dieser Position ermöglicht.

Zweckmäßig ist eine an eine vom Hydraulikölspeicher gespeiste Pumpe angeschlossene Druckzufuhrleitung über die Vorsteuerungseinrichtung mit jeweils einer zu einer der Stirnseiten des Steuerschiebers führenden Druck­ leitung verbindbar, was eine einfache und effektive Individualsteuerung von Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Gasventils durch Druckbeaufschlagung auf jeweils einer Druckleitung und Rückführung über die jeweils andere Druckleitung ermöglicht.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils eine Stirnseite eines durch einen auf einer Steuerwelle angeordneten Steuernocken auslenkbaren Vorsteuerstempels über eine Druckleitung mit jeweils einer Stirnseite des Steuerschiebers verbunden. Damit lassen sich unter Ver­ wendung einer Nockenwelle einfach Druckstöße zur Um­ schaltung durch Translation oder Rotation des Steuerschiebers erzeugen.

Dabei ist vorzugsweise an einer von einer Stirnseite eines Vorsteuerstempels zu einer Stirnseite des Steuerschiebers führenden Druckleitung jeweils ein Rück­ schlagventil zum Nachfüllen der Druckleitung mit Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl während der Abwärtsbewegung des dieser Druckleitung zugeordneten Vorsteuerstempels vorgesehen, um einfach und zuverlässig eine Rückstellung des jeweiligen Vorsteuerstempels nach seiner Auslenkung durch einen Nocken unabhängig von Position und Bewegen des anderen Vorsteuerstempels zu ermöglichen. Überdies ist vorzugsweise bei Druck­ stoßbeaufschlagung einer Druckleitung durch Anheben des ihr zugeordneten Vorsteuerstempels durch diese Druck­ stoßbeaufschlagung das der anderen Druckleitung zugeordnete Rückstoßventil zur Ermöglichung des Abflusses von Hydrauliköl aus der letzteren Druckleitung in Sperrichtung durch eine Deblockierleitung deblockierbar, was einfach und effektiv die Translation des Schieber­ ventils durch Abbau des in dies letztere Druckleitung übertragenen Druckstoßes ermöglicht.

Der Schließ- bzw. Öffnungszeitpunkt ist wiederum durch Verdrehen des jeweiligen Vorsteuerstempels, z. B. mittels eines Hebels, unter Mitwirkung jeweils einer Steuerkante unabhängig, insbesondere stufenlos veränderbar.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein rotierendes Steuerorgan, wie eine Drehschieberwelle oder Steuerscheibe etc. mit Durchtrittsausnehmungen für das Steueröl als Vorsteuereinrichtung vorgesehen, was eine sehr störungsunanfällige und verschleiß- und wartungsarme Durchführung der Umschaltung der beiden zum Steuer­ schieber führenden Druckleitungen auf eine Druckzufuhr­ leitung und eine Rückflußleitung ermöglicht. Eine Ver­ stellung der Steuerzeiten ist hier durch axiale Ver­ schiebung der Drehschieberwelle und damit der Steuer­ kanten und/oder durch Relativdrehung der Drehschieberwel­ le zur Nockenwelle erreichbar. Die Drehschieberwellen­ drehzahl entspricht der Nockenwellendrehzahl.

Dabei ist zweckmäßig in Abhängigkeit von der Drehposition der Drehschieberwelle höchstens jeweils eine der beiden zu den Stirnseiten der Steuereinrichtung, insbesondere Steuerschieber, führenden Druckleitungen mit dem Druck des Hydrauliksystems beaufschlagbar und die andere mit der Rückführleitung zum Ölrücklaufbehälter verbunden, was präzises, synchrones Umschalten sowie definiertes Ab­ schließen beider Druckleitungen zwischen Umschaltvor­ gängen ermöglicht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Vorsteuerungseinrichtung eine elektronische Steuer­ einheit zur elektronischen Ansteuerung eines die beiden zum Steuerschieber führenden Druckleitungen, eine Zufuhr­ leitung und eine Rücklaufleitung zum Ölrücklaufbehälter zueinander verschaltenden Schaltelementes. Damit ist eine überaus universelle, programierbare, jederzeit, also auch während des Betriebes variierbare Ansteuerung sowohl des Öffnungs- wie auch des Schließzeitpunktes des gesteuerten Gasventiles möglich. Insbesondere kann bei Detektion der aktuellen Phase der Innenbrennkraftmaschine mit einem oder mehreren mit der elektronischen Steuereinheit ver­ bundenen Aufnehmern diese mit Daten versorgt werden, die die Berechnung des erforderlichen, optimalen Öffnungs­ zeitpunktes und Schließzeitpunktes in der elektronischen Steuereinheit erlaubt. Dabei können zur Berechnung sowohl gemessene Daten, wie Dauer der Öffnung des Einlaßventils, Solldrehzahl und Istdrehzahl des Motors, Lastzustände wie Beschleunigung oder kontinuierliche Drehzahl und Verbren­ nungsparameter mit einbezogen werden.

Die elektronische Ausbildung der Vorsteuereinheit erlaubt überdies die Einbindung in ein Gesamtsteuerungskonzept der Innenbrennkraftmaschine, da insbesondere die aktuelle Schaltposition der Umschaltelemente und damit des Steuer­ organs, insbesondere Steuerschiebers jederzeit bekannt und varierbar sind.

Zweckmäßig ist dabei durch eine von der elektronischen Steuereinheit angesteuerte Umschalteinrichtung die eine vom bewegbaren Steuerorgan, insbesondere von einer Stirn­ seite des Steuerschiebers kommende Druckleitung mit der Druckzufuhrleitung und die andere Druckleitung mit einer Rückführleitung zum Ölrücklaufbehälter synchron verbind­ bar. Damit ist gewährleistet, daß bei Druckbeaufschlagung der einen Druckleitung durch Verbinden mit der Druck­ zufuhrleitung und damit bedingte Auslenkung des Steuer­ organs, insbesondere Translation des Steuerschiebers das Druckmittel, insbesondere die Hydraulikflüssigkeit in der anderen Druckleitung ohne weitere Einrichtungen und Vorkehrungen einfach kostengünstig und zuverlässig über die Rückführleitung herauspreßbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht von zur Steuerung eines Gasventiles über eine Nockenwelle zusammenwirkenden Komponenten eines Gasmotors,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Ansteuerung eines Gasventiles über eine Drehschieberwelle und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit Ansteuerung des Gasventils durch eine elektronische, hydraulische Vorsteuerung.

Fig. 1 zeigt ein anzusteuerndes Gasventil 1 eines Gasmotors, z. B. Dieselgasmotors, das z. B. einem nicht gezeigten Einlaßventil zum Brennraum dieses Gasmotors vorgeordnet ist. Das Gasventil 1 ist aus seiner gezeig­ ten, den Zustrom von Gas 2 unterbrechenden Stellung um einen Maximalhub H in die gestrichelte Stellung 1′ translatorisch bewegbar, indem in seiner gezeigten Schließposition der obere Arbeitsraum 3 oberhalb des mit dem Gasventil 1 verbundenen Kolbens 4 mit entgegen der Rückstellkraft einer Gasventilrückstellfeder 5 wirkendem Druck P2, dem Steuerdruck beaufschlagt wird. Der Steuer­ druck P2 wird in den oberen Arbeitsraum 3 zur Auslenkung des Gasventils 1 aus dem dargestellten in den gestrichel­ ten Zustand durch ein bewegbares Steuerorgan, hier in Form einer als Steuerschieber 6 ausgebildeten Steuer­ einrichtung von einer Druckzulaufleitung 7 mit dem von einer Pumpe erzeugten Steuerdruck P2 über eine Druck­ zufuhrbohrung 8, entlang einer Drucksteuerausnehmung 9 am Steuerschieber 6 durch einen Druckzufuhrkanal 10 zum oberen Arbeitsraum 3 oberhalb des mit dem Gasventil 1 verbundenen Kolbens 4 durchgeschaltet. Damit wird der Kolben 4 aus der dargestellten Position maximal um dem Hub H in Fig. 1 nach unten ausgelenkt, bis die schräg verlaufende Steuerkante 12 die Rückführbohrung 20 passiert, so daß das unter Druck P2 stehende Druckmedium nunmehr über eine nicht im Detail dargestellte Druckrücklaufleitung zum Ölrücklaufbehälter 14 zurück geführt wird.

Wenn sich der Steuerschieber 6 hingegen in der in Fig. 1 unteren Position befindet, wird der obere Arbeitsraum 3 oberhalb des Kolbens 4 zur Rückstellung des Gasventils 1 aus der gestrichelten in die dargestellte Position über den Zufuhrkanal 10, die Steuerausnehmung 9 am Steuer­ schieber 6 und die Rücklaufbohrung 16 mit der zum Ölrücklaufbehälter 14 führenden Rücklaufleitung 15 verbunden. Damit folgt die Rückstellung des Kolbens 4 durch die Rückstellkraft der Gasventilrückstellfeder 5. Dabei wird der unter dem Kolben 4 liegende untere Arbeitsraum 17 über die an ein Rückschlagventil 18 angeschlossene Zufuhrbohrung 19 mit Hydrauliköl gefüllt. Die die translatorische Auslenkung des Kolbens 4 nach unten begrenzende mittlere Bohrung 20 läßt ebenfalls Hydrauliköl in den unteren Arbeitsraum 17 ein und aus.

Der Kolben 4 bewegt sich solange in Richtung seines Zylinderbodens, bis die Steuerkante 12 durch Überstreichen die Bohrung 20 verschließt. Das sich im Arbeitsraum 17 befindliche, durch die Bohrungen 19,20 zugeführte Öl kann nicht mehr durch die Bohrung 20 ent­ weichen und wird somit unter Druck gesetzt, so daß die Kolbenbewegung aufhört. Zugleich öffnet die Steuerkante 12 die Rückführbohrung 11. Das im oberen Arbeitsraum 3 auf die Kolbenoberseite wirkende Steuerdrucköl P2 kann teilweise P0 abfließen. Die Kolbenbewegung und ein eventuelles Rückschlagen wird auf diese Weise gedämpft und die Hochdruckspitzen abgebaut.

Die Umschaltung des Steuerschiebers 6 zwischen einer den Kolben 4 zur Auslenkung des Gasventils 1 in die gestrichelte, untere Position mit Druck beaufschlagenden, oberen Position und der nicht dargestellten, die Rückstellung des Kolbens 4 zur Rückführung des Gasventils 1 in die gezeigte Position durch Freigabe der Rückführung des im oberen Arbeitsraum 3 befindlichen Hydrauliköls ermöglichenden unteren, nicht dargestellten Position erfolgt durch Beaufschlagung der oberen 21 bzw. unteren 22 Stirnseite des Steuerschiebers 6 über jeweils mit einer Stirnseite 21, 22 verbundene Druckleitungen 23, 24 mit Druckstößen. Ein Druckstoß in der Druckleitung 23 wird durch Auslenkung eines stirnseitig 25 gegen die Rückstellkraft einer Feder 26 durch eine auf einer Nockenwelle 27 angeordnete Steuernocke 28 auslenkbaren Vorsteuerstempels 29 erzeugt.

Bei Auslenkung des Vorsteuerstempels 29 durch den Steuernocken 28 wird ein Druckstoß über die Druckleitung 23 zur oberen Stirnseite 21 des Steuerschiebers 6 übertragen, so daß dieser aus der dargestellten oberen Position in eine nicht dargestellte untere Position verschoben wird, wobei er die Zulaufleitung 7 versperrt und die Rücklaufbohrung 16 freigibt. Die maximale Auslenkung des Steuerschiebers 6 nach unten bei diesem Druckstoß wird durch den Anschlag am Gehäuse festgelegt. Durch Absteuerbohrungen 30a, b wird ein Druckanstieg in den Leitungen 23, 24 nach dem Erreichen der jeweiligen Endstellung des Steuerschiebers 6 verhindert. Der die Auslenkung des Steuerschiebers verursachende Druckstoß wird über die untere Stirnseite 22 des Steuerschiebers 6 auf die andere Druckleitung 24 übertragen, aus welcher Hydraulikflüssigkeit über das Rückschlagventil 31 abströmen kann. Nach Passieren des den Hub des Steuerschiebers 6 auslösenden Steuernockens 28 wird durch die Rückstellkraft der Feder 26 der Vorsteuerstempel 29 in seine in Fig. 1 untere Position zurückgeführt, wobei über das Rückschlagventil 32 hydraulische Flüssigkeit mit dem Druck P1, dem Betriebsdruck, in die Druckleitung 23 einfließen kann. Der Zufluß von Hydrauliköl in die Druckleitung 23 entspricht der normalen Durchlaßrichtung des Ventils 32. Um das ausweichende Abströmen von Hydrauliköl z. B. aus der Druckleitung 23 bei einem nach oben gerichteten Hub des Steuerschiebers 6 zu ermög­ lichen, wird der bei diesem Hub auf die Druckleitung 24 ausgeübte Druckstoß über eine Deblockierleitung 33 auf das Rückschlagventil 32 in einer Weise übertragen, die den Durchlaß des Rückschlagventils 32 z. B. durch Aus­ lenkung des Ventilkörpers mit Stiften aus der Rückschlag­ position etc. entgegen der Rückschlagventildurchlaß­ richtung bewirkt.

Die Auslenkung des Steuerschiebers 6 nach oben wird entsprechend durch Übertragen eines Druckstoßes beim Passieren eines Steuernockens 34 am Vorsteuerstempel 35 über die Druckleitung 24 zur Stirnseite 22 des Steuer­ schiebers 6 ausgelöst.

Der Versorgungsdruck P1 der Vorsteuereinrichtung kann kleiner oder gleich dem Druck P2 der Steuereinrichtung sein.

Die Steuernocken 28, 34 sind z. B. zur Synchronisierung der Ventilerhebungen verschiedener Zylinder oder zur voneinander unabhängigen Einstellung des Öffnungs- und Schließzeitpunktes des Gasventils einzeln in Umfangs­ richtung auf der Nockenwelle 27 verschiebbar angeordnet.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann der Kolben 4 nach unten bewegt werden, wenn der im oberen Arbeitsraum 3 anliegende Druck z. B. auf eine größere Fläche des Kolbens 4 wirkt, als der im unteren Arbeitsraum 17 anliegende Druck, da die auf den Kolben wirkende Kraft jeweils das Produkt aus anliegendem Druck und zugeordneter Druck­ fläche ist. Insbesondere kann der untere Arbeitsraum 17 mit einem komprimierbaren Druckmittel wie beispielsweise Luft gefüllt sein oder mit keinem oder geringerem Druck beaufschlagt werden als der obere Arbeitsraum 3.

In Fig. 1 sind zur Erzeugung der Drucke P1 und P2 Ölpumpen 51, 52 vorgesehen, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 die Ölpumpe 52, z. B. die Pumpe des Schmieröl-Kreislaufes des Motors, den Nieder­ druck P1 und die gesonderte Ölpumpe 51 den Hochdruck P2 erzeugt. Damit ist vorteilhafterweise ein Hydraulikkreis nur mit Niederdruck beaufschlagt. Ebenso ist es möglich, für beide Hydraulikkreise den gleichen Druck P1, P2 zu verwenden. Damit ist gemäß dem Aufbau in Fig. 2 und Fig. 3 nur eine Ölpumpe 51 erforderlich.

Fig. 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Möglichkeit zur Auslenkung des Steuerschiebers 6 nach oben oder nach unten mit einer Durchgangsausnehmungen 36, 37, 38, 39 aufweisenden Drehschieberwelle 40.

Bei der dargestellten Größe der Durchgangsausnehmungen 36-39 ist in einer nicht dargestellten Zwischenposition keine der Durchgangsausnehmungen 36-39 mit einer Zu- oder Ableitung verbunden.

In Fig. 2 von unten führen die Anschlüsse 41, 42, 43, 44 zu einer Seite der Drehschieberwelle 40 und die Anschlüsse 45, 46, 47, 48 von oben zur Drehschieberwelle 40.

Dabei werden die unteren Anschlüsse 41, 43 mit einem Druck P2 beaufschlagt, während die Anschlüsse 42, 44 mit dem Ölrücklaufbehälter 14 verbunden sind.

Auf der oberen Seite der Drehschieberwelle 40 sind die beiden Anschlüsse 45 und 48 mit der Niederdruckleitung 24 und die Anschlüsse 46, 47 mit der Niederdruckleitung 23 verbunden.

Damit kann durch Drehung der Drehschieberwelle 40 um ihre Achse A-A entweder keine der beiden Druckleitungen 23, 24 mit Druck P2 oder Ölrücklaufbehälter 14 verbunden werden oder, wie hier dargestellt, die Druckleitung 23 über den Anschluß 47, die Durchgangsausnehmung 38, den Anschluß 43 mit dem Druck P2 beaufschlagt werden und gleichzeitig die Druckleitung 24 über den Anschluß 48, die Durchgangsaus­ nehmung 39 und den Anschluß 44 mit dem Ölrücklaufbehälter verbunden werden oder in einer weiteren hier nicht dar­ gestellten Position der Drehschieberwelle 40 die Druck­ leitung 23 über den Anschluß 46, die Durchgangsausnehmung 37 und den Anschluß 42 mit dem Ölrücklaufbehälter 14 und gleichzeitig die Druckleitung 24 über den Anschluß 45, die Durchgangsausnehmung 36 und den Anschluß 41 mit dem Druck P2 beaufschlagt werden.

Wenn die Druckleitung 23 mit Druck P2 beaufschlagt ist, und die Druckleitung 24 mit dem Ölrücklaufbehälter 14 verbunden ist, kann ohne weitere Rückschlagventile, Über­ laufelemente oder dergleichen einfach und effektiv der Steuerschieber 6 aus der dargestellten in Fig. 2 oberen Position in eine nicht dargestellte in Fig. 2 untere Position translatorisch bewegt werden, um die Druckzu­ fuhrbohrung 8 zu verschließen und gleichzeitig die Druckrücklaufbohrung 16 freizugeben, wodurch der obere Arbeitsraum 3 des Kolbens 4 sich mit dem Gasventil 1 nach oben bewegen kann. Dabei fließt das Druckmittel, hier Hydrauliköl aus der Niederdruckleitung 24 in den Ölrücklaufbehälter 14 zurück. Entsprechend bewegt sich bei einer Beaufschlagung der Niederdruckleitung 24 mit Druck P2 der Steuerschieber 6 aus einer nicht dar­ gestellten unteren in die dargestellte obere Position, wobei Hydraulikflüssigkeit aus der Niederdruckleitung 23 in den Ölrücklaufbehälter 14 abfließt. Die Beeinflussung der Steuerzeiten des Ventils 1 erfolgt durch die Ver­ schiebung der Steuerkanten der Durchgangsausnehmungen 36 bis 39 mittels Axialverschiebung und/oder Relativdrehung der Drehschieberwelle 40.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer eine elektronische Steuereinheit 49 umfassenden Vor­ steuereinrichtung. Wie in den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt die Umschaltung des Steuer­ schiebers 6 zwischen der den oberen Arbeitsraum 3 ober­ halb des Kolbens 4 mit Druck P2 beaufschlagenden, oberen Stellung und der die Druckentlastung des oberen Arbeits­ raumes 3 über die Rücklaufbohrung 16 zur Rückstellung des Kolbens 4 mit dem Gasventil 1 in Fig. 3 nach oben er­ möglichenden, unteren Stellung durch Beaufschlagung jeweils einer der beiden Druckleitungen 23, 24 mit Druck P2 und Entlasten bzw. teilweises Entleeren der anderen Druckleitung 23, 24 durch Verbinden mit dem Ölrücklauf­ behälter 14. Dafür ist hier ein von einer elektronischen Steuereinheit 49 betätigbares elektromagnetisches Schaltelement 50 vorgesehen, welches zwischen mindestens zwei Positionen umschaltbar ist. In der einen Position des Schaltelements 50 ist die Druckleitung 23 mit dem Druck P2 beaufschlagt und die Druckleitung 24 mit dem Ölrücklaufbehälter 14 also mit P0 verbunden. In einer weiteren Position des Schaltelements 50 ist die Druckleitung 23 mit dem Ölrücklaufbehälter 14 verbunden und die Druckleitung 24 mit dem Druck P2 beaufschlagt, so daß sich der Steuerschieber 6 aus einer nicht dar­ gestellten, unteren Position in die dargestellte, obere Position bewegt. Zusätzlich kann mindestens eine weitere Schaltposition des Schaltelements 50 vorgesehen sein, in welcher die beiden Druckleitungen 23, 24 weder mit dem Druck P2 noch mit dem Ölrücklaufbehälter verbunden sind sondern beide abgeschlossen sind.

Die elektronische Steuereinheit 49 zur Ansteuerung des Schaltelements 50 kann mit unterschiedlichen Eingangs­ informationen versorgt werden. Beispielsweise können über die Eingangsleitung E1, E2 . . En Eingangssignale von Aufnehmern oder weiteren Steuereinheiten mit Informatio­ nen über die Betriebsart (Kraftstoffart, verbrauchs-, oder schadstoffoptimiert), die Motorlast, die Ist-Dreh­ zahl der Innenbrennkraftmaschine etc. versorgt werden. Zusätzlich oder alternativ ist auch die ein- oder mehr­ kanalige Beaufschlagung mit Informationen E_H von einem Hauptrechner oder einem anderen Teilrechner mit Informationen beispielsweise über Stellung des Einlaß­ ventils, Soll- und Ist-Drehzahl der Innenbrennkraft­ maschine, gegebenenfalls zu erwartender Lastanstieg, und weitere Motorparameter möglich. In der elektronischen Steuereinheit 49 können damit Öffnungs- und Schließzeit­ punkt des angesteuerten Gasventiles 1 berechnet und durch Umschalten des Schaltelements 50 entsprechend die Druck­ leitungen 23, 24 zum geeigneten Zeitpunkt zur Betätigung des Steuerschiebers 6 beaufschlagt werden.

Alternativ zur dargestellten Anordnung wäre es auch möglich, ein Schaltelement 50 beispielsweise in Form zweier EMV (elektromagnetischer Ventile) anstelle des Steuerschiebers 6 einzusetzen, so daß der obere Arbeits­ raum 3 anstelle über den Steuerschieber 6 direkt über ein z. B. an dessen Position angeordnetes, diesen ersetzendes Schaltelement 50 mit Druck P2 beaufschlagt oder mit dem Ölrücklaufbehälter 14 verbunden wird. Damit würde ein hydraulischer Steuerkreis entfallen und die Anordnung noch kostengünstiger und fehlerunanfälliger.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Steuerung des Gaszufuhrventils eines Gasmotors. Entsprechende Anordnungen sind jedoch auch zur Ansteuerung anderer Ventile, insbesondere der Ein- und Auslaßventile einer Innenbrennkraftmaschine einsetzbar.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Aus­ führungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können An­ ordnung, Ausbildung und Dimensionierung der dargestellten Elemente erfindungsgemäß auch abweichend von den dar­ gestellten ausgebildet sein. Insbesondere kann der Steuerschieber 6 auch als beispielsweise teilweise analog zur Drehschieberwelle 40 in Fig. 2 ausgebildetes Element oder z. B. als Klappe etc. ausgebildet sein.

Anstelle der Drehschieberwelle 40 in Fig. 2 ist auch eine Steuerscheibe, die axiale Durchtrittsausnehmungen für das Steueröl aufweist, möglich.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Ventils einer Innenbrennkraftmaschine, insbeson­ dere des Gaszufuhrventils (1) eines Gasmotors, welches mittels eines vorzugsweise gegen die Rück­ stellkraft einer Feder (5) mit einem Druckmedium beaufschlagbaren Kolbens (4) eines Arbeitszylin­ ders betätigbar ist, dem beaufschlagungsseitig eine vorzugsweise als Steuerschieber (6) ausge­ bildete Steuereinrichtung vorgeordnet ist, die ein bewegbares Steuerorgan aufweist, mittels dessen ein Arbeitsraum (3) des Arbeitszylinders zum Öffnen des Ventils (1) mit dem Druckmittel beauf­ schlagbar und zum Schließen (1′) entlastbar ist und das seinerseits mittels einer zugeordneten Vorsteuereinrichtung (27, 29; 40; 49, 50) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (6) der dem Kolben vorgeordneten Steuerung mittels der Vorsteuereinrichtung (27, 29; 40; 49, 50) in die den Arbeitsraum (3) mit Druckmittel beauf­ schlagende und unabhängig davon in die entlastende Stellung bringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das verwendete Hydrauliköl das im Schmierölkreislauf des Motors vorhandene Öl ist, wobei zur Erzeugung eines Versorgungsdruckes (P1) die Pumpe (52) des Schmierölkreislaufes des Motors und zur Erzeugung eines Steuerdruckes P2 eine gesonderte Pumpe (51) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Druckmedium ein Hydrauliköl verwendet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß eine mit einem Hydraulikölspeicher (14) verbundene Rückführ­ leitung an zwei in der Steuereinrichtung in je­ weils einer Maximalauslenkung des Steuerorgans, insbesondere Steuerschiebers (6) zugeordneter Position angeordnete Rückführbohrungen (30) ange­ schlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine an eine von einem Hydraulikölspeicher (14) gespeiste Pumpe (52; 51) angeschlossene Druckzufuhrleitung über die Vorsteuerungseinrichtung (27, 29; 40; 49, 50) mit jeweils einer zu einer der Stirnseiten (21, 22) des Steuerschiebers (6) führenden Druckleitung (23, 24) verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Stirnseite (25) eines durch einen auf einer Steuerwelle (27) angeordneten Steuernocken (28, 34) auslenkbaren Vorsteuerstempels (29, 35) über eine Druckleitung (23, 24) mit jeweils einer Stirnseite (21, 22) des Steuerschiebers (6) verbunden ist, wobei die Vorsteuerstempel (29, 35) zum Einstellen der Steuerzeitpunkte einstellbare Steuerkanten aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einer von einer Stirnseite (25) eines Vorsteuerstempels (29) zu einer Stirnseite (21) des Steuerschiebers (6) führenden Druck­ leitung (23) jeweils ein Rückschlagventil (32) zum Nachfüllen der Druckleitung (23) mit Druckmittel, insbesondere Hydrauliköl, während der Abwärts­ bewegung des dieser Druckleitung (23) zugeordneten Vorsteuerstempels (29) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckstoßbeaufschlagung einer Druckleitung (23) durch Anheben des ihr zugeordneten Vorsteuerstempels (29) durch diese Druckstoßbeaufschlagung das der anderen Druck­ leitung (24) zugeordnete Rückstoßventil (31) zur Ermöglichung des Abflusses von Druckmittel, ins­ besondere Hydrauliköl, aus der letzteren Druck­ leitung (24) in Sperrichtung durch eine Deblockierleitung (33) deblockierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierendes Steuerorgan, vorzugsweise eine Drehschieberwelle (40) mit Durchtrittsausnehmungen (36, 37, 38, 39) für das Steueröl als Vorsteuerungseinrichtung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Drehposition der Drehschieberwelle (40) höchstens jeweils eine der beiden zu den Stirnseiten der Steuereinrichtung, insbesondere Steuerschieber (6) führenden Druckleitungen (23, 24) mit Druck (P2) beaufschlagbar und die andere (24, 23) mit der Rückführleitung zum Ölrücklaufbehälter (14) ver­ bunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerein­ richtung eine elektronische, insbesondere elektro­ magnetische Steuereinheit (49) zur elektronischen Ansteuerung eines die beiden zum Steuerschieber (6) führenden Druckleitungen (23, 24), eine Zufuhrleitung (P2) und eine Rücklaufleitung (P0) zum Ölrücklaufbehälter (14) zueinander verschal­ tenden Schaltelements (50) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch eine von der elektronischen Steuereinheit (49) angesteuerte Umschalteinrich­ tung (50) die eine vom bewegbaren Steuerorgan, insbesondere von einer Stirnseite (21, 22) des Steuerschiebers (6) kommende Druckleitung (23, 24) mit der Druckzufuhrleitung (P2) und die andere Druckleitung (24, 23) mit einer Rückführleitung (P0) zum Ölrücklaufbehälter (14) verbindbar ist.