DE19811502A1

DE19811502A1 - Valve drive with variable valve lift for IC engine

Info

Publication number: DE19811502A1
Application number: DE1998111502
Authority: DE
Inventors: Claus Hohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-23

Abstract

The valve drive has a lever, which is power-charged via a cam, and is supported on a valve shaft (13) and a height-adjustable support element (2). The pressure chamber (6) has a connection (7) to a pressure-charged oil circuit (9,10), which is blocked by a shutoff element (8). The support element is formed as a cylindrical piston and moves axially in an engine housing-fastened guide sleeve (3). The end face of the support element and the wall of the guide bore (14) define a pressure chamber. The end face of the element is charged by a return spring (5).

Description

Das Ziel der Erfindung ist es, den Ventilhub unabhängig vom Nockenhub zu steuern.The aim of the invention is to make the valve lift independent to be controlled by the cam lift.

Die Patentschriften DE 41 24 305 C2 und DE 196 30 309 A1 beschäftigen sich bereits mit dieser Aufgabenstellung. In der erstgenannten Patentschrift wird die Ventilhub regelung durch konische Nocken erreicht. Die zweite Patentschrift regelt den Ventilhub über eine Unterbrechung des Kraftflusses zwischen Nockenwelle und dem Ventil. Die Vorteile eines regelbaren Ventilhubes liegen darin, daß das Füllungsverhalten des Motors und damit der Dreh momentenverlauf verbessert werden können und zusätzlich die Möglichkeit gegeben ist die Drosselung des Motors über den variierbaren Ventilhub zu steuern. Der letztere Vorteil bietet sich für die im Anzug befindlichen Otto-Direktein spritzmotoren an.The patents DE 41 24 305 C2 and DE 196 30 309 A1 are already dealing with this task. In the first-mentioned patent, the valve lift regulation achieved by conical cams. The second Patent specification regulates the valve stroke via an interruption of the power flow between the camshaft and the valve. The advantages of an adjustable valve stroke are that the filling behavior of the engine and thus the rotation Moments can be improved and in addition the possibility is given of throttling the engine to control the variable valve lift. The latter advantage offers itself for the Otto direct in the suit injection motors.

Erfindungsgemäß wird die Variation des Ventilhubes dadurch gesteuert, indem das Abstützelement für den Schlepphebel, über den der Nocken die Ventile betätigt, höhenverstellbar gestaltet wird. Die gestellte Aufgabe wird wie in Fig. 1 dargestellt gelöst. Das Abstützelement (2) für den Schlepphebel (1) ist axial beweglich in einer motorgehäusefesten Führungsbuchse (3) ge lagert. Die Stirnseite des Abstützelementes (15) und die Wand der Führungsbohrung (14) bilden eine mit Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Öl, gefüllte Druckkammer (6). Die Druckkammer (6) hat eine Verbindung (7) zu einem druckbeaufschlagten Ölkreis lauf (9, 10), welche mit einem Absperrelement (8) unterbrochen werden kann. Der Schlepphebel (1) liegt auf dem Abstützelement (2) und dem Ventilschaft (13) auf. Mit dem Nocken (11) kann der Schlepphebel (1) ausgelenkt werden. Der Schlepphebel (1) hat abhängig von der Schaltstellung des Absperrelements (8) seinen Drehpunkt entweder auf der Kuppe vom Abstützelement (46) oder auf dem Ventilschaft (13). Der Steuermechanismus ist in zwei Phasen aufgeteilt. According to the invention, the variation of the valve lift is controlled by making the support element for the rocker arm, via which the cam actuates the valves, height-adjustable. The task is solved as shown in Fig. 1. The support element ( 2 ) for the rocker arm ( 1 ) is axially movably mounted in a guide bush ( 3 ) fixed to the motor housing. The end face of the support element ( 15 ) and the wall of the guide bore ( 14 ) form a pressure chamber ( 6 ) filled with hydraulic fluid, preferably oil. The pressure chamber ( 6 ) has a connection ( 7 ) to a pressurized oil circuit ( 9 , 10 ), which can be interrupted with a shut-off element ( 8 ). The rocker arm ( 1 ) rests on the support element ( 2 ) and the valve stem ( 13 ). The rocker arm ( 1 ) can be deflected with the cam ( 11 ). Depending on the switching position of the shut-off element ( 8 ), the rocker arm ( 1 ) has its fulcrum either on the dome of the support element ( 46 ) or on the valve stem ( 13 ). The control mechanism is divided into two phases.

In Phase 1 (Fig. 1) ist die Verbindung von Druckkammer zum Ölkreislauf (7) nicht vom Absperrelement (8) unterbrochen und der Nocken (11) verschiebt über den Schlepphebel (1) wirkend das Abstützelement (2) nach unten, weil das Öl aus der Druckkammer (6) ungehindert abfließen kann und weil die Reaktionskraft der Rückstellfeder (5), welche die Stirn seite des Abstützelements (15) beaufschlagt, deutlich kleiner ist als die Reaktionskraft der Ventilfeder (12), welche beide der Nockenkraft entgegenwirken. Der Dreh punkt vom Schlepphebel (1) befindet sich während der Depressionsphase vom Abstützelement (2) auf dem Ventilschaft (13) und das Ventil (17) bleibt geschlossen. Der Öffnungs zeitpunkt des Ventils (17) wird durch den Schließzeitpunkt vom Absperrelement (8) geregelt.In Phase 1 (Fig. 1) is not the connection from the pressure chamber to the oil circuit (7) is interrupted by the shut-off element (8) and the cam (11) shifts via the drag lever (1) acting the supporting element (2) down because the oil can flow freely from the pressure chamber ( 6 ) and because the reaction force of the return spring ( 5 ), which acts on the end face of the support element ( 15 ), is significantly smaller than the reaction force of the valve spring ( 12 ), both of which counteract the cam force. The fulcrum of the rocker arm ( 1 ) is during the depression phase of the support element ( 2 ) on the valve stem ( 13 ) and the valve ( 17 ) remains closed. The opening time of the valve ( 17 ) is regulated by the closing time of the shut-off element ( 8 ).

Voraussetzung hierfür ist, daß sich der Nocken noch auf seiner Erhebungsflanke befindet.The prerequisite for this is that the cam is still open its survey flank.

In Phase 2 (Fig. 1) wird das Ventil (17) dadurch geöffnet, indem die Verbindung von Druckkammer mit dem Ölkreislauf (7) vom Absperrelement (8) unterbrochen wird. Somit baut sich in der Druckkammer (6) ein Druck auf, welcher auf die Stirnseite des Abstützelementes (15) wirkt und dadurch eine hydraulische Reaktionskraft hervorruft die der Nocken kraft das Gleichgewicht hält und dadurch die Depressions phase vom Abstützelement (2) beendet. Der Drehpunkt vom Schlepphebel (1) ist jetzt die Kuppe des Abstützelementes (16) und der Nocken (11) beginnt über den Schlepphebel (1) wirkend das Ventil (17) zu öffnen. Der Ventilhub ergibt sich aus dem maximalen Nockenhub, der um die Verschiebungs tiefe vom Abstützelement (2) verringert ist.In phase 2 ( Fig. 1), the valve ( 17 ) is opened by the connection of the pressure chamber to the oil circuit ( 7 ) being interrupted by the shut-off element ( 8 ). Thus, a pressure builds up in the pressure chamber ( 6 ), which acts on the end face of the support element ( 15 ) and thereby causes a hydraulic reaction force which keeps the cam force in balance and thereby ends the depression phase of the support element ( 2 ). The pivot point of the rocker arm ( 1 ) is now the top of the support element ( 16 ) and the cam ( 11 ) begins to open the valve ( 17 ) via the rocker arm ( 1 ). The valve lift results from the maximum cam lift, which is reduced by the displacement depth of the support element ( 2 ).

Nach dem Schließen des Ventils (17) befindet sich der Nocken (11) noch auf seiner ablaufenden Flanke und die Federkraft der Rückstellfeder (5) beginnt das Abstütz element (2) nach oben zu schieben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Absperrelement (8) geöffnet, damit über die Verbindung von Druckkammer mit dem Ölkreislauf (7) Öl in die Druck kammer (6) nachströmen kann und daher kein Unterdruck auf grund der Aufwärtsbewegung des Abstützelementes (2) ent steht. After closing the valve ( 17 ), the cam ( 11 ) is still on its trailing flank and the spring force of the return spring ( 5 ) begins to push the support element ( 2 ) upwards. At this time, the shut-off element ( 8 ) is opened so that oil can flow into the pressure chamber ( 6 ) via the connection of the pressure chamber with the oil circuit ( 7 ) and therefore there is no negative pressure due to the upward movement of the support element ( 2 ).

Um den maximalen Ventilhub zu erzielen, wird die Verbindung von der Druckkammer mit dem Ölkreislauf (7) vor dem Ein setzen der Nockenerhebungsflanke vom Absperrelement (8) unterbrochen, so daß sich bei einsetzender Erhebungs flanke des Nockens (11) ein sofortiger Druckaufbau in der Druckkammer (6), wie oben beschrieben, ergibt und das Abstützelement (2) sich nicht absenkt. Dadurch betätigt der ausgelenkte Schlepphebel (1) sofort das Ventil (17).In order to achieve the maximum valve lift, the connection from the pressure chamber to the oil circuit ( 7 ) is interrupted by the shut-off element ( 8 ) before the cam elevation flank is inserted, so that when the cam flank ( 11 ) begins to rise, the pressure in the pressure chamber builds up immediately ( 6 ), as described above, results and the support element ( 2 ) does not lower. The deflected rocker arm ( 1 ) immediately actuates the valve ( 17 ).

Das Absperrelement (8) ist idealerweise als elektromag netisches Ventil mit einem Kugelsitz als Dichtelement aus geführt. Weitere Varianten wären eine Ausführung als Schieber oder Hahn. Die Betätigung des Absperrelements (8) könnte hydraulisch oder mit piezoelektrischen oder magnetostriktiven Festkörperaktoren erfolgen.The shut-off element ( 8 ) is ideally performed as an electromagnetic valve with a ball seat as a sealing element. Other variants would be a slide or tap design. The shut-off element ( 8 ) could be actuated hydraulically or with piezoelectric or magnetostrictive solid-state actuators.

Da im Gegensatz zu herkömmlichen Schlepphebellagerungen das Abstützelement zur bewegten Masse gehört versteht sich eine gewichtsoptimierte Ausführung wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, bei der das Abstützelement (1) mit einer Sacklochbohrung (2) versehen ist.Since, in contrast to conventional rocker arm bearings, the support element belongs to the moving mass, a weight-optimized embodiment is understood, as shown for example in FIG. 2, in which the support element ( 1 ) is provided with a blind hole ( 2 ).

Reference list

11

Schlepphebel
Rocker arm

22nd

Abstützelement
Support element

33rd

Führungsbuchse
Guide bushing

44th

Zylinderkopf
Cylinder head

55

Rückstellfeder
Return spring

66

Druckkammer
Pressure chamber

77

Verbindung von Druckkammer mit Ölkreislauf
Connection of pressure chamber with oil circuit

88th

Absperrelement
Shut-off element

99

Druckquelle
Pressure source

1010th

Ölkreislauf
Oil circuit

1111

Nocken
cam

1212th

Ventilfeder
Valve spring

1313

Ventilschaft
Valve stem

1414

Führungsbohrung
Pilot hole

1515

Stirnseite vom Abstützelement
Front side of the support element

1616

Kuppe des Abstützelementes
Top of the support element

1717th

Ventil
Valve

Claims

1. Valve train with variable valve lift for an internal combustion engine is characterized in that a rocker arm, which can be acted upon by a cam, rests on at least one valve stem ( 13 ) and a height-adjustable support element ( 2 ).

2. Valve train according to claim 1, characterized in that the pressure chamber ( 6 ) has a connection ( 7 ) to a pressurized oil circuit ( 9 , 10 ) which can be interrupted by a shut-off element ( 8 ).

3. Valve train according to claim 1, characterized in that the support element ( 2 ) is designed as a cylindrical piston and is axially displaceably mounted in a guide bush ( 3 ) fixed to the motor housing.

4. Valve train according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end face of the support element ( 15 ) and the wall of the guide bore ( 14 ) limit a pressure chamber.

5. Valve train according to one of claims 1 to 4, characterized in that the end face of the support element ( 15 ) is acted upon by a return spring ( 5 ).

6. Valve drive according to claim 5, characterized in that the spring constant of the return spring ( 5 ) is small in relation to the spring constant of the valve spring ( 12 ).