DE602005000844T2

DE602005000844T2 - Steuerung von Ventilen in Motoren mit Innenverbrennung

Info

Publication number: DE602005000844T2
Application number: DE602005000844T
Authority: DE
Inventors: Patrice Martinez
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2025-03-12
Also published as: AU2005201158A1; DE602005000844D1; EP1577508A1; ES2285652T3; US20050217619A1; JP2005264942A; EP1577508B1; CA2500689A1; US7249580B2; FR2867807B1; FR2867807A1

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung von Ventilen in Motoren mit Innenverbrennung.
Sie betrifft eine Rückholvorrichtung eines Ventils sowie einen mit einer solchen Vorrichtung ausgestatteten Motor mit Innenverbrennung.
Es sei daran erinnert, dass das Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen von Motoren mit Innenverbrennung durch eine an die Kurbelwelle drehgekoppelte Nockenwelle gesteuert ist.
Um ein Öffnen und Schließen des Ventils im gewählten Moment sicherzustellen, ist es unverzichtbar, dass dieses in Kontakt mit dem entsprechenden Nocken der Nockenwelle gehalten wird.
Aus diesem Grund sind die Motoren mit Rückholvorrichtungen ausgestattet, die für jedes Ventil eine Feder umfassen, die dieses ständig in seiner Schließrichtung (das heißt: in Richtung des entsprechenden Nockens) beaufschlagen.
Die Mehrzahl dieser Rückholvorrichtungen umfassen mechanische Federn, die bei gemäßigtem Motorregime das Ventil ständig gegen den entsprechenden Nocken gedrückt halten.
Die mechanischen Federn haben jedoch als Hauptnachteil, dass sie bei ausreichend hohem Motorregime in Resonanz gelangen, wobei diese als "Ventilflattern" bekannte Erscheinung die Folge hat, dass die Translationsbewegung des Ventils von der Drehbewegung der Nockenwelle entkoppelt ist.
Dies führt zu einem erheblichen Leistungsverlust.
Diverse Lösungen sind vorgeschlagen worden, um dieses Problem zu beheben.
So ist bekannt, jedes Ventil mit mehreren Rückholfedern unterschiedlicher Steifigkeit auszustatten, um die Resonanzfrequenz des so gebildeten elastischen Systems zu erhöhen.
Diese Lösung ist geeignet für Großserienmotoren, deren Betriebsregimes relativ gemäßigt sind (das heißt: ihre maximale Drehzahl überschreitet im Allgemeinen nicht 8000 U/min).
Diese Lösung stößt jedoch an ihre Grenzen bei den Motoren von Motorrädern und Rennwagen, deren maximale Drehzahl häufig 15000 U/min überschreitet.
Tatsächlich wurde bei diesem Typ von Motor das Auftreten des Ventilflatterns auch festgestellt, wenn diese mit Rückholvorrichtungen mit mehreren Federn ausgestattet sind.
Um dieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, in bestimmten Motoren mit hoher Drehzahl die mechanischen Federn durch pneumatische Federn zu ersetzen, die weniger dazu neigen, bei hohem Motorregime in Resonanz zu geraten.
So ist ein pneumatisches Ventilrückholsystem für Motoren mit Innenverbrennung aus dem bereits vor einiger Zeit veröffentlichten Dokument FR-2 529 616 bekannt.
Das vorgeschlagene System umfasst einen Kolben, der fest mit einem Ventilschaft verbunden ist und in einem Zylinder gleitbeweglich ist, wobei der Kolben, der Ventilschaft und der Zylinder eine dichte Kammer bilden, die ein komprimierbares Fluid enthält, das sich unter einem vorgegebenen Mindest-Regulierdruck befindet, der der Position vollständiger Schließung des Ventils entspricht.
Auch wenn dieses System bereits befriedigend gewesen ist, ermöglicht es keine Steuerung der Rückholkraft, der das Ventil ausgesetzt ist.
Das Dokument US-5 233 950 sieht vor, die Rückholvorrichtung mit Mitteln zum Regeln des pneumatischen Druckes auszustatten, der in dem Zylinder herrscht, in welchem das Ventil gleitet.
Zwar stellt das so vorgeschlagene Ventilsteuersystem einen Fortschritt gegenüber dem System des Dokumentes FR-2 529 616 dar, doch ist die zur Gewährleistung der Druckregelung eingesetzte Struktur relativ komplex, und ihre unzureichende Reaktionsfähigkeit erweist sich als Beeinträchtigung bei abrupten Schwankungen des Motorregimes.
Die Erfindung zielt insbesondere drauf ab, die oben genannten Nachteile zu beheben, indem sie eine Rückholvorrichtung vorschlägt, die eine genaue Regelung der Rückholkraft erlaubt, der das Ventil ausgesetzt ist, und die bei erhöhter Reaktionsfähigkeit (mit anderen Worten einer verringerten Antwortzeit, insbesondere bei abrupten Drehzahländerungen) es ermöglicht, die Gefahr des Ventilflatterns noch weiter zu verringern.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Rückholvorrichtung eines Ventils eines Motors mit Innenverbrennung vor, welche umfasst:

– einen fest mit dem Ventil verbundenen, in einem Zylinder gleitbeweglich montierten Kolben,
– eine Druckfluidversorgung, die an den Zylinder über einen Versorgungskanal angeschlossen ist, und
– ein Überdruckventil, das an den Zylinder über einen Entleerungskanal angeschlossen ist und eingerichtet ist, den in dem Zylinder herrschenden Druck auf einen vorgegebenen Maximaldruck zu beschränken, wobei diese Vorrichtung ferner Mittel zum Regeln des Maximaldruckes in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck nach einer Regel vom linearen Typ umfasst.

So ist es möglich, die Steifigkeit der durch das in dem Zylinder enthaltene Druckfluid gebildeten pneumatischen Feder in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern wie etwa dem Motorregime linear zu variieren.
Daraus resultiert eine bessere Regelung der Rückholkraft, der das Ventil ausgesetzt ist, was die Gefahr des Ventilflatterns verringert.
Der maximale Druck ist zum Beispiel vom Versorgungsdruck nach einer Regel vom Typ: PM = λPA + P2 abhängig, wobei

P_M: der maximale Druck,
λ: eine Konstante,
P_A: der Versorgungsdruck und
P₂: eine Konstante ist.

Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist das Überdruckventil mit einer Rückholfeder versehen, und die Konstante P₂ ist der von der Rückholfeder gelieferte Einstelldruck des Überdruckventils.
Um die oben angegebene Druckregel zu realisieren, ist das Überdruckventil zum Beispiel an die Versorgung über einen Abzweigkanal angeschlossen.
Außerdem kann ein an dem Versorgungskanal platziertes Rückschlagventil vorgesehen sein, wobei der Abzweigkanal mit der Versorgung stromaufwärts von diesem Rückschlagventil verbunden ist.
Die Versorgung kann gesteuert werden, um den Versorgungsdruck in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Parametern wie etwa dem Motorregime zu regeln.
So ist die Versorgung vorzugsweise gesteuert, um den Versorgungsdruck zu erhöhen, wenn das Motorregime zunimmt.
Einem anderen Ziel zufolge schlägt die Erfindung einen Motor mit Innenverbrennung vor, der mit einer Rückholvorrichtung wie oben angegeben ausgestattet ist.
Andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 bis 6 schematische Ansichten der Rückholvorrichtung eines Ventils, die sukzessive einen vollständigen Zyklus des Öffnens/Schließens des Ventils zeigen;
7 ein Diagramm, das die Schwankungen des Drucks P im Inneren des Zylinders in Abhängigkeit von der Verschiebung h des Kolbens im Laufe eines vollständigen Öffnungs-/Schließzyklus des Ventils veranschaulicht;
8 und 9 zu 7 analoge Diagramme, die Öffnungs-/Schließzyklen des Ventils mit Regelung des Versorgungsdruckes zeigen.
In 1 ist eine Rückholvorrichtung 1 eines Ventils 2 eines Motors mit Innenverbrennung dargestellt, von dem lediglich das Einlass-(oder Auslass-)Rohr 3 dargestellt ist, dessen Öffnen und Schließen das Ventil 2 steuert.
Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das Ventil 2 einen Schaft 4, der an einem seiner Enden durch einen Kopf 5 abschließt, der eingerichtet ist, um an einem Sitz 6 anzuliegen, der die Einmündung des Einlassrohres 3 bildet.
Der Schaft 4 läuft an seinem entgegengesetzten Ende in einen als Nockenfolger ausgebildeten Schwanz 7 aus, der durch eine (nachfolgend beschriebene) pneumatische Feder 8 gegen einen Nocken 9 einer Nockenwelle gedrückt gehalten wird, deren Drehung das Öffnen und Schließen des Ventils 2 steuert.
Das Ventil 2 ist mit einem Kolben 10 versehen, der, fest mit dem Ventilschaft 4 verbunden, gleitbeweglich in einem Zylinder 11 montiert ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Druckfluidversorgung 12, die fluidisch an den Zylinder 11 über einen Versorgungskanal 13 angeschlossen ist, an dem ein Rückschlagventil 14 angebracht ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner ein Überdruckventil 15, das fluidisch einerseits mit dem Zylinder 11 durch einen Entleerungskanal 16 und andererseits mit der Versorgung 12 durch einen Abzweigkanal 17 verbunden ist, der, wie in den 1 bis 6 zu sehen, an die Versorgung 12 stromaufwärts von dem Rückschlagventil 14 angeschlossen ist.
Das Überdruckventil 15 umfasst einen Zylinder 18, in dem ein Kolben 19 gleitet, der fest mit einem Ventil 20 verbunden ist. Der Kolben 19 unterteilt den Zylinder 18 in zwei dicht voneinander isolierte Kammern, eine sogenannte Überdruckkammer 21, in die der Abzweigkanal 17 mündet, und eine Entspannungskammer 22, in die der Entleerungskanal 16 und ein Freiluftverbindungskanal 23 münden, durch den der in der Entspannungskammer 22 herrschende Druck ständig gleich dem Atmosphärendruck gehalten ist.
Der Kolben 19 ist zwischen einer in 1 gezeigten so genannten Schließposition, in welcher das Ventil 20 den Entleerungskanal 16 verschließt, und einer in 3 gezeigten so genannten Öffnungsposition, in der das Ventil 20 vom Entleerungskanal 16 beabstandet ist und ihn so mit der Entspannungskammer 22 in Verbindung setzt, beweglich montiert.
Die Oberfläche der der Überdruckkammer 21 zugewandten Seite des Kolbens 19 ist mit S_P und die Oberfläche der dem Entleerungskanal 16 zugewandten Seite des Ventils 20 ist mit S_S bezeichnet.
Wie in den 1 bis 6 deutlich wird, ist das Überdruckventil 15 mit einer Rückholfeder 24 ausgestattet, die den Kolben 19 ständig in seine Schließposition beaufschlagt.
Einer in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltung zufolge umfasst die Versorgung 12 einen Druckregler, der über einen Kanal 26 mit einer (nicht dargestellten) Druckfluidquelle verbunden ist, wobei dieser Regler eingerichtet ist, um den Druck in dem Versorgungskanal 13 in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Parametern wie etwa dem Motorregime zu variieren, das gekennzeichnet ist durch die – mit V_R bezeichnete – Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle.
Es sei:

– P_A der Versorgungsdruck, der in dem Versorgungskanal 13 stromaufwärts von dem Rückschlagventil 14 und in dem Abzweigkanal 17 herrscht;
– P₁ der Einstelldruck des Rückschlagventils 14;
– P₂ der Einstelldruck des Überdruckventils 15, der aus der von der Feder 24 auf den Kolben ausgeübten Rückholkraft resultiert;
– P der Druck, der in dem Zylinder 11, in dem Versorgungskanal 13 stromabwärts vom Rückschlagventil 14 und in dem Entleerungskanal 16 herrscht;
– P_m der Mindestwert des Druckes P, wobei dieser Mindestwert die folgende Beziehung erfüllt: PA = Pm + P1;
– λ das (konstante) Verhältnis der Oberflächen S_P und S_S: λ = SP/SS;
– P_M der Maximalwert des Druckes P. Dieser Wert entspricht dem Druck, der in der Überdruckkammer 21 herrscht und folglich die Beziehung PM = λPA + P2 erfüllt; und schließlich
– P₀ der Atmosphärendruck.

Das Überdruckventil 15 ist eingerichtet, um den in dem Zylinder 11 herrschenden Druck P auf den Maximaldruck P_M zu begrenzen: Wenn nämlich der Druck P diesen Maximaldruck P_M erreicht oder überschreitet, übt das Fluid des Entleerungskanals 16, vom Zylinder 11 kommend, auf das Ventil 20 einen Druck aus, der den in der Überdruckkammer 21 herrschenden Druck P_M kompensiert, was dazu führt, dass der ursprünglich in seiner Schließposition befindliche Kolben 19 zur Öffnungsposition hin verschoben wird, wodurch der Entleerungskanal 16 in Verbindung mit der Entspannungskammer 22 gesetzt wird.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung 1 beschrieben.
In 1 ist das Ventil an seinem oberen Totpunkt (point mort haut, PMH, siehe 7) dargestellt, wo es, gegen den Sitz 6 gedrückt, das Einlassrohr 3 verschließt.
In dieser Position ist die Summe P + P₁ des im Inneren des Zylinder herrschenden Druckes 11 und des Einstelldruckes des Rückschlagventils 14 kleiner oder gleich dem Versorgungsdruck P_A, was die Öffnung des Rückschlagventils 14 bis zum Ausgleich der Drücke bewirkt, der bei P = P_M eintritt.
Wenn dieser Ausgleich eintritt, schließt sich das Rückschlagventil 14 wieder (2), was dem Punkt A im Diagramm der 7 entspricht.
Die Drehung des Nockens 9 (3) bewirkt dann die Verschiebung des Ventils 2 in Richtung seiner Öffnungsposition, wodurch das in dem Zylinder 11 enthaltene Fluid komprimiert wird.
Es kommt zu einer Erhöhung des Druckes P, bis dessen Wert den Maximaldruck P_M erreicht, was dem Punkt B des Diagramms der 7 entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einem Ausgleich der Drücke in dem Überdruckventil 15: der Kolben 19 wird in seine Öffnungsposition zurückgedrängt, wodurch der Entleerungskanal 16 mit der Entspannungskammer 21 in Verbindung gesetzt wird. Der Druck P wird so gleich dem Maximaldruck P_M gehalten.
Diese Situation, die der die Punkte B und C auf dem Diagramm der 7 verbindenden Linie entspricht, dauert an, so lange die Bewegung des Nockens 9 dazu neigt, das sich im Zylinder 11 befindende Fluid zu komprimieren (4).
Wenn das Ventil 2 seinen unteren Totpunkt (point mort bas, PMB) erreicht, neigt das im Zylinder 11 vorhandene Fluid nicht mehr dazu, komprimiert zu werden, so dass der in der Überdruckkammer 21 herrschende Druck P_M ausreichend ist, um den Kolben 19 in seine Schließposition zurückzudrängen, so dass das Ventil 20 von neuem den Entleerungskanal 16 verschließt (5), was dem Punkt C in dem Diagramm der 7 entspricht.
Die Drehung des Nockens 9 ermöglicht es dann dem Ventil 2, unter der Wirkung der durch das im Zylinder 11 vorhandene Druckfluid gebildeten pneumatischen Feder 8, die den Nockenfolger 7 in ständigem Kontakt mit dem Nocken 9 hält, wieder in seine Schließposition anzusteigen, wie in 6 dargestellt. Es kommt dann zu einer Entspannung des in dem Zylinder 11 vorhandenen Fluids, was der die Punkte C und D in dem Diagramm der 7 verbindenden Linie entspricht.
Diese Entspannung geht weiter, bis der Druck P des in dem Zylinder 11 vorhandenen Fluids seinen Minimalwert P_m erreicht (Punkt D in dem Diagramm der 7), was das Öffnen des Rückschlagventils 14 hervorruft (6).
Diese Situation (die der die Punkte D und A in dem Diagramm der 7 verbindenden Linie entspricht), dauert an, so lange das Ventil 2 nicht wieder seinen oberen Totpunkt erreicht hat, wodurch der Druck des in dem Zylinder 11 enthaltenen Fluids konstant und gleich dem Minimalwert P_m gehalten wird, trotz der Bewegung des Ventils, das, dem Nocken 9 folgend, dazu neigt, das Fluid zu entspannen.
Sobald das Ventil 2 seinen oberen Totpunkt erreicht hat (1), beginnt der oben beschriebene Zyklus von neuem.
Es ist zu verstehen, dass das Vorhandensein des Rückschlagventils 14 und des Überdruckventils 15 es erlaubt, die Rückholkraft, die von der durch das im Zylinder 11 vorhandene Fluid gebildeten pneumatischen Feder 8 auf das Ventil 2 ausgeübt wird, zwischen zwei Extremwerten (entsprechend jeweils dem Minimaldruck P_m und dem Maximaldruck P_M) zu begrenzen.
Um die Bewegung des Ventils zu optimieren (und insbesondere sein Flattern zu verhindern) ist es wünschenswert, die Steifigkeit der pneumatischen Feder 8 in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Parametern zu variieren.
In der Praxis möchte man diese Steifigkeit in Abhängigkeit vom Motorregime variieren, und genauer gesagt möchte man die Steifigkeit der pneumatischen Feder 8 erhöhen, wenn die Drehgeschwindigkeit V_R der Kurbelwelle zunimmt, was es erlaubt, die Reaktivität des Ventils zu erhöhen und seine Flattergrenze hinauszuschieben.
In 8 ist ein Diagramm dargestellt, das den Druck P des im Zylinder 11 enthaltenen Fluids in Abhängigkeit von der Verschiebung h des Kolbens 10 zeigt und drei aufeinanderfolgende Öffnungs-/Schließzyklen des Ventils 2 zeigt, zwischen denen zunächst eine Erhöhung des Versorgungsdruckes P_A infolge einer Erhöhung des Motorregimes und dann eine Verringerung des Versorgungsdruckes P_A infolge einer Erniedrigung des Motorregimes gesteuert wird.
Zu Beginn (Punkt A) ist der Druck P gleich dem Minimaldruck P_m1, der dem ursprünglichen Versorgungsdruck P_A entspricht. Diesem Anfangs-Versorgungsdruck P_A entspricht auch ein Maximaldruck P_M1, der in der Überdruckkammer 21 herrscht.
Die Phase des Öffnens des Ventils 2 ist so wie oben beschrieben (zwischen den Punkten A und B, durchgezogen gezeichnete Kurve), und das Überdruckventil 15 wird (zwischen den Punkten B und C) wirksam, wenn der Druck P den Maximaldruck P_M1 überschreitet.
Eine Erhöhung des Motorregimes wird (willkürlich) in einer Schließphase des Ventils 2, entsprechend der Entspannung des Fluids (zwischen den Punkten C und D des Diagramms der 8) gesteuert: Der Regler 25 steuert dann die Erhöhung des Versorgungsdruckes P_A.
Dies führt zu einer Erhöhung des Minimaldruckes, der sich auf einen – mit P_m2 bezeichneten – neuen Wert einstellt, während der Maximaldruck sich gleichzeitig über den Abzweigkanal 17 auf einen – mit P_M2 bezeichneten – Maximalwert einstellt, wobei diese neuen Werte P_m2 und P_M2 jeweils höher sind als die vorhergehenden Werte P_m1 und P_M1.
Wenn der Druck P den Minimaldruck P_m2 erreicht, tritt das Rückschlagventil 14 in Aktion, so dass der Druck P konstant und gleich dem Wert P_m2 bleibt, bis das Ventil von neuem seinen oberen Totpunkt (Punkt A' im Diagramm der 8) erreicht.
Die pneumatische Feder 8 ist so im Vergleich zum vorhergehenden Zyklus verändert, und ihre Steifigkeit ist höher.
Die Ventilöffnungsphase ist so wie zuvor beschrieben (Punkte B' und C', gestrichelte Kurve). Im Laufe der Schließphase des Ventils 2 (zwischen den Punkten C' und D') wird (willkürlich) eine Senkung des Motorregimes gesteuert: Der Regler 25 steuert dann eine Verringerung des Versorgungsdruckes P_A, worauf sich der Minimaldruck auf einen neuen Wert P_m3 einstellt, während der Maximaldruck, der in der Überdruckkammer 21 herrscht, sich auf einen neuen Wert P_M3 einstellt, wobei diese neuen Werte P_m3 bzw. P_M3 jeweils niedriger als die Anfangswerte P_m1 und P_M1 sind.
Wenn im Laufe der Entspannung der Druck P den Wert P_m3 erreicht (Punkt D'), tritt das Überdruckventil 14 in Aktion, um den Druck P (zwischen den Punkten D' und A'') auf diesem Wert zu halten, so lange nicht das Ventil 2 seinen oberen Totpunkt (Punkt A'') erreicht hat.
Die Öffnungsphase des Ventils 2 wiederholt sich dann wie zuvor (zwischen den Punkten A'' und B'', dann zwischen den Punkten B'' und C'', strichpunktierte Kurve), wobei die pneumatische Feder 8 auf jeden Fall eine geringere Steifigkeit aufweist als diejenige, die sie während der zwei vorhergehenden Zyklen gezeigt hat.
Im Laufe der Entspannung (zwischen den Punkten C'' und D'') nimmt man an, dass es wieder zu einer Erhöhung des Motorregimes kommt, welches zu seinem Anfangswert zurückkehrt.
Der Regler 25 steuert dann eine Erhöhung des Versorgungsdruckes P_A, und der minimale und der maximale Druck erhalten dann wieder ihre jeweiligen Anfangswerte P_m1 und P_M1).
Wenn der Druck P den Mindestwert P_m1 (Punkt D'') erreicht, tritt das Ventil 14 in Aktion, um den Druck P konstant auf diesem Wert zu halten (zwischen den Punkten D'' und A).
9 zeigt einen Öffnungs-/Schließzyklus des Ventils 2, in dessen Verlauf nacheinander:

– während der Öffnungsphase, bevor der Druck P den maximalen Anfangsdruck P_M erreicht hat, aber bevor dieser den neuen Wert P_M übersteigt, der aus der Regelung des Versorgungsdrucks P_A resultiert, eine Absenkung des Motorregimes und
– im Laufe der Entspannung, bevor der Druck P den dieser Regelung entsprechenden Mindestwert P_m2 erreicht hat, aber nachdem der Druck P den aus der neuen Regelung des Versorgungsdruckes P_A hervorgehenden Wert P_m3 unterschritten hat, eine plötzliche Erhöhung des Motorregimes

Zu Beginn (Punkt A) befindet sich der Minimaldruck auf einem Wert P_m1, und das Ventil 2 befindet sich an seinem oberen Totpunkt.
Die Drehung des Nockens 9. bewirkt, wie zuvor beschrieben, die Kompression des in dem Zylinder 11 vorhandenen Fluids. Allerdings kommt es zu einem gegebenen Zeitpunkt (Punkt B₁ auf dem Diagramm der 9), wo der Druck P noch nicht den Maximalwert P_M1 erreicht hat, zu einer abrupten Abnahme des Motorregimes, was zur Folge hat, dass der Regler 25 die Verringerung des Versorgungsdruckes P_A steuert, so dass sich die Minimal- und Maximalbrücke auf Werte P_m2 und P_M2 einstellen, die jeweils unter den Anfangswerten P_m1 und P_M1 liegen.
Der Überdruck bewirkt sofort das Öffnen des Ventils 15, wodurch der Druck P abfällt, bis er den neuen Wert des Maximaldruckes P_M2 erreicht (Punkt B₂).
Es ist festzuhalten, dass auf dem Diagramm der 9 die Trägheit des Systems nicht berücksichtigt ist, so dass das die Punkte B₁ und B₂ verbindende Segment geradlinig und vertikal erscheint.
Der weitere Verlauf des Zyklus ist (momentan) wie zuvor beschrieben. Der Druck P wird konstant und gleich dem Wert P_M2 bis zum unteren Totpunkt (Punkt C) gehalten, wo das Überdruck ventil 15 schließt, woraufhin der Zyklus seine Öffnungsphase des Ventils 2 beginnt.
Im Laufe der Entspannung kommt es, bevor der Druck P den gegenwärtigen Minimalwert P_m2 erreicht hat (Punkt D₁) zu einem abrupten Wiederanstieg des Motorregimes, das der Regler 25 durch eine Erhöhung des Versorgungsdruckes umsetzt, woraufhin sich der Minimaldruck auf einen neuen Wert P_m3 einstellt, der in dem hier beschriebenen Beispiel höher ist als die vorhergehenden Werte P_m1 und P_m2.
Dann tritt das Rückschlagventil 14 in Aktion, und der Druck P steigt abrupt an, bis er den neuen Minimalwert P_m3 erreicht (Punkt D₂), den er bis zum oberen Totpunkt (Punkt A') beibehält.
Wie zuvor ist die Trägheit des System vernachlässigt, so dass das Segment, das in dem Diagramm der 9 die Punkte D₁ und D₂ verbindet, geradlinig und vertikal erscheint.
Wie wir gesehen haben, ermöglicht es die Rückholvorrichtung 1, nicht nur den im Zylinder 11 benötigten Minimaldruck P_m, sondern auch den Maximaldruck P_M in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck P_A zu regeln.
Diese Regelung folgt einer Regel vom linearen Typ, was es ermöglicht, die Steifigkeit der pneumatischen Feder 8 präzise, insbesondere, wie oben dargestellt, in Abhängigkeit vom Motorregime zu regeln.
Wie wir gesehen haben, läuft diese Regelung einfach und schnell ab, weil das Überdruckventil 15 direkt an die Versorgung 12 angeschlossen ist.
Die oben beschriebene Struktur (insbesondere das Vorhandensein des Abzweigkanals 17 und der Rückholfeder 24) ermöglicht auf einfache Weise die lineare Druckregel P_M = λP_A + P₂ zu implementieren, der der Maximaldruck P_M gehorcht.
Gleichzeitig gehorcht der Minimaldruck P_m ebenfalls einer Regel vom linearen Typ, da er die Beziehung P_m = P_A – P₁ erfüllt, was aus dem Vorhandensein des Rückschlagventils 14 an dem Versorgungskanal 13 resultiert.
Man kann so eine lineare Schwankung der Steifigkeit der pneumatischen Feder 8 in Abhängigkeit (wie gesehen) vom Motorregime steuern, so dass diese Steifigkeit gleichzeitig hoch genug ist (was aus der Regelung des Minimaldruckes P_m resultiert), um das Ventilflattern zu vermeiden, die aber auch gemäßigt genug ist, um einen vorzeitigen Verschleiß der sich berührenden Teile, insbesondere des Ventilschwanzes 7 und des entsprechenden Nockens 9 zu vermeiden.

Claims

Rückholvorrichtung (1) eines Ventils (2) eines Motors mit Innenverbrennung, welche umfasst: – einen fest mit dem Ventil (2) verbundenen, in einem Zylinder (11) gleitbeweglich montierten Kolben (10), – eine Druckfluidversorgung (12), die mit dem Zylinder über einen Versorgungskanal (13) verbunden ist, und – ein Überdruckventil (15), das an den Zylinder (11) über einen Entleerungskanal (16) angeschlossen ist und eingerichtet ist, den in dem Zylinder (11) herrschenden Druck (P) auf einen vorgegebenen Maximaldruck (P_M) zu beschränken, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (25, 17, 24) zum Regeln des Maximaldrucks (P_M) in Abhängigkeit vom Versorgungsdruck nach einer Regel vom linearen Typ umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Maximaldruck (P_M) Funktion des Versorgungsdrucks nach einer Regel vom Typ: PM = λPA + P2 ist, wobei P_M der Maximaldruck ist, λ eine Konstante ist, P_A der Versorgungsdruck ist und P₂ eine Konstante ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Überdruckventil (15) mit einer Rückholfeder (24) versehen ist und die Konstante P₂ der von der Rückholfeder (24) gelieferte Einstelldruck des Überdruckventils (15) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Überdruckventil (15) an die Versorgung (12) über einen Abzweigkanal (17) angeschlossen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ein an dem Versorgungskanal (13) angeordnetes Rückschlagventil (14) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 und nach Anspruch 5, bei der der Abzweigkanal (17) mit der Versorgung (12) stromaufwärts vom Rückschlagventil (14) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Versorgung (12) zum Regeln des Versorgungsdrucks (P_A) in Abhängigkeit von einem oder mehreren festgelegten Parametern gesteuert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, bei der die Versorgung (12) gesteuert ist, um den Versorgungsdruck (P_A) in Abhängigkeit vom Motorregime (V_R) zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Versorgung (12) gesteuert ist, um den Versorgungsdruck (P_A) zu erhöhen, wenn das Motorregime (V_R) zunimmt.
Motor mit Innenverbrennung, ausgestattet mit einer Rückholvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.