技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于操纵机动车的阀控制的内燃机的至少一个排出阀的装置。
背景技术
[0002] 例如，通过文件US 2010/319657 Al已知在惯性运行模式(overrun mode)中由此提升内燃机的
制动作用，即借助于排气区段中的压
力门(pressure flap)将减压作用(EVB或排气阀制动)
叠加于排气背压，在其中，内燃机的每个
气缸的至少一个排出阀在制动模式中在中间
位置中保持开启。这在内燃机的阀机构(valve train)中借助于液压加载的
活塞－气缸单元以在
凸轮轴的起驱动作用的凸轮与加载排出阀的操纵元件或摇杆之间的能流(force flow)来实现。此外，在操纵元件中布置有
第二活塞－气缸单元，其设计为本身已知的液压的阀隙补偿元件(HVC)。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于以结构上简单的器件如此改进这种类型的装置，即，不仅可在正常模式中，而且可在
马达制动模式或EVB中获得功能可靠且无干扰的阀机构。
[0004] 该目的的解决方案以本发明
实施例来实现。
[0005] 根据本发明，提出在阀机构的起驱动作用的凸轮与至少一个排出阀之间设置有至少一个器件，该器件施加与HVC的调整效果相反作用的、然而关于该调整效果更小的力。已经认识到在带有集成的、液压地起作用的两个活塞－气缸单元的这种类型的阀机构中尤其在EVB模式中由于动态运动的叠加而出现复杂且不重要的运动过程，该运动过程并不确保在阀机构中所期望的没有间隙且可由此损害EVB功能。上面提到的没有间隙意指在阀机构中保证在所限定的范围内的间隙，间隙例如还可为零或近似为零，且因此可为理想的没有间隙。通过提出的相对简单的措施可令人惊讶地消除该损害，其中，在动态运动过程中提高在操纵元件处的
质量惯性对EVB功能产生积极影响。在内燃机的正常模式中，相反作用的更小的力不可对HVC的功能有不利影响。
[0006] 尤其可将这样的器件理解为阀机构方的器件，即，该器件对阀机构的运动具有直接或间接影响和/或至少暂时与阀机构处于有效连接中。
[0007] 与HVC的调整效果相反作用或反作用的器件的另一积极的效果在于由此在HVC或HVC器件压缩的情况下减小在燃烧模式中的整个压缩路径。通过所述减小的压缩路径减少运动，由此又减少摩擦损失。
[0008] 至少一个器件的与HVC的调整效果相反作用的更小的力可理解为在某一位置处的力，例如，在该器件的位置处的力，且尤其接下来在该至少一个器件的位置处发生至少一个器件的力与HVC的如有可能由于杠杆作用产生的力的力比较。
[0009] 施加相对于HVC的调整效果相反作用的更小的力的器件可特别优选地为至少一个磁体(例如
永磁体或电磁体)和/或至少一个弹性元件(例如，支腿
弹簧(leg spring))和/或至少一个有
橡胶特性的元件(例如，卡带)，该一个或多个元件可在结构上和在生产技术方面简单地实施且可在装配技术方面有利地布置。施加相对于HVC的调整效果相反作用的更小的力的器件例如可与操纵元件和/或在操纵元件与排出阀(多个排出阀)之间的阀桥接件和/或在操纵元件与阀桥接件之间的连接杯状件和/或阀机构的位置固定的托架相关联，该托架与阀桥接件相关联，尤其如此布置在该托架处使得其以所要求的方式与相邻的构件相互作用或作用到该相邻的构件上。
[0010] 因此，该类型的器件不仅可为永久起作用的预紧元件，而且可为暂时起作用的预紧元件。例如，可结合暂时起作用的器件设置成该器件例如取决于旋转速度以暂时受限制的方式起作用。例如，这可借助于在限定的时间点然后对其进行操控的电磁体来产生。
[0011] 此外，结合通过磁体来设计器件的方案，设置成在此不仅利用磁体的吸引力，而且备选地或如有可能还附加地利用多个磁体的排斥力，这在相应的个别情况下取决于磁体的具体的当地的布置。例如，在利用多个磁体(尤其两个磁体)的排斥力时，磁体可布置在操纵元件与阀桥接件之间的
接触部位处，由此磁体不仅反作用于第二活塞－气缸单元，而且也反作用于优选构造为摇杆的操纵元件的自重或质量惯性。不言而喻，还可使用彼此吸引的磁体，其相应在相邻的和/或相互作用的构件处彼此关联。
[0012] 该类型的磁体原则上可由任何合适的材料或物质制成。尤其有利的是由材料钕来制造磁体。该类型的钕磁体具有的优点为只有在生产和/或装配之后才可激活其磁的性能，从而可例如在生产和/或装配期间有利地避免碎屑累积在磁体处。
[0013] 除了施加相反作用的更小的力的器件(其优选由磁体来构造)之外，可设置成在其附近范围中设置有牺牲性磁体，在该牺牲性磁体处尤其可收集金属的污染物(例如金属磨粒等)，使得该污染物未收集在器件自身处或未收集在其附近范围中。备选地或附加地，然而这还可通过相应的表面几何形状(例如，容器状的收集和容纳凹槽等)来实现或执行。
[0014] 操纵元件可为双臂式的摇杆，在其作用到排出阀上的杆上布置有第一活塞－气缸单元，而在其与
凸轮轴的凸轮相互作用的杆上间接或直接地布置有HVC。摇杆在此可实施成一件式或多件式，尤其实施成两件式，即，带有在凸轮轴的凸轮上行进的凸轮杆和作用到排出阀上的操纵杆，其中，HVC与施加相反作用的力的器件优选接合在凸轮杆与操纵杆之间。因此在EVB模式中实现具有质量的两个构件的有针对性地受限制的联结，而未损害HVC的间隙补偿功能。
[0015] 此外，内燃机的每个气缸可在阀机构中设置有多个(尤其两个)排出阀，该排出阀一起经由阀桥接件由操纵元件或摇杆操纵，其中，第一活塞－气缸单元布置在阀桥接件中并且例如作用到仅仅一个排出阀上以便实现EVB功能。
[0016] 此外，第一活塞－气缸单元和HVC一起可由内燃机的压力循环
润滑油系统供应压力油，其中，在至第一活塞－气缸单元的输送管线中布置有
单向阀，且此外，第一活塞－气缸单元的压力室具有在至少一个排出阀的闭合状态中经由位置固定托架控制的排出管线，并且其中，活塞－气缸单元和排出阀的阀弹簧如此协调使得排出阀在马达制动模式中在内燃机的排气系统中的相应排气门闭合时以所限定的方式保持开启。在此，施加相反作用的力的至少一个器件高效地确保阀桥接件和托架在动态运动过程中以EVB功能有针对性地如此相互作用，即，为活塞－气缸单元或其压力室可靠地供应润滑油。
[0017] 相应地，在本发明的附加的或备选的设计方案中，施加相反作用的力到HVC上的至少一个器件还可布置在阀桥接件处和/或布置在摇杆的操纵杆处且因此在阀桥接件与操纵元件之间起作用，和/或可插在阀桥接件处和/或插在位置固定的托架处且因此在阀桥接件与托架之间起作用。两个变型方案本身以及两个变型方案的组合用于可靠地保持所描述的EVB功能。
[0018] 根据另一特别优选的实施方式，托架和/或阀桥接件可设有活塞－气缸单元(第三活塞－气缸单元)。该第三活塞－气缸单元响应于用来对阀机构磨损进行磨损补偿的HVC元件的根据规定的补偿运动用于“调整”托架与阀桥接件之间的贴靠连接，尤其调节托架与阀桥接件之间的闭合接触。例如，阀盘可在马达的使用寿命内“埋入”
阀座中，由此提高阀的闭合位置(静止位置)且因此提高其阀杆。如果托架和/或阀桥接件对此没有补偿可能性，则在阀桥接件与托架之间和/或在托架、阀桥接件与阀杆之间将出现不利的
应力(压力)。通过将活塞－气缸单元设置在托架和/或阀桥接件中通常可补偿“静止位置的改变”。此外，备选地或附加地，尤其在穿过凸轮的
基圆期间，还可通过托架由此确保阀桥接件方的排出通道的功能可靠的闭合。
附图说明
[0019] 下文以更多的细节进一步阐释本发明的多个示例性的实施例。其中：
[0020] 图1示出了穿过机动车的阀控制的往复式活塞内燃机的气缸头部的局部截面图，其中，每个气缸带有两个排出阀，排出阀经由两件式的摇杆和阀桥接件由内燃机的凸轮轴的凸轮驱动，其中，用于提供EVB功能的活塞－气缸单元和作为HVC元件的活塞－气缸单元集成到阀机构中，
[0021] 图2示出了根据图1的两件式的摇杆的局部示图，其中，摇杆带有集成的HVC和用于施加与HVC的调整效果相反作用的力的备选器件，
[0022] 图3利用图示在制动模式或EVB功能中在内燃机的
曲轴的720度
曲柄角内示出了内燃机的排出阀和进入阀的阀开启曲线的图，其中尤其示出了HVC在没有使用在图2中所述器件的情况下的补偿功能，
[0023] 图4示出了在从内燃机的制动模式或EVB模式过渡到燃烧的正常模式中的相同的图，
[0024] 图5示出了根据图3和图4在内燃机的EVB模式的情况下的图和HVC通过施加相反作用的力的器件来
修改的补偿功能的图示，
[0025] 图6示出了第三活塞－气缸单元在内燃机的第一使用寿命阶段内在托架中的布置，以及
[0026] 图7示出了根据图6在内燃机的第二使用寿命阶段中的布置。
[0027] 参考标号列表
[0028] 1 气缸头
[0029] 2 排出阀
[0030] 3 排出阀
[0031] 4 凸轮
[0032] 5 摇杆轴
[0033] 6 摇杆
[0034] 6a 凸轮杆
[0035] 6b 操纵杆
[0036] 7 阀桥接件
[0037] 8 摆动轴
[0038] 9 轴
[0039] 10 滚轮
[0040] 11 液压的阀隙补偿元件(HVC)
[0042] 13 连接杯状件
[0043] 14 托架
[0044] 15 活塞－气缸单元
[0045] 16 压力室
[0046] 17 活塞
[0047] 18 输送通道
[0048] 19 球形止回阀
[0049] 20 输送通道
[0051] 21 排出通道
[0052] 22 压力室
[0053] 23 活塞
[0054] 24 梃杆
[0055] 25 活塞
[0056] 26 压力室
[0057] 27 单向阀
[0058] 28 永磁体
[0059] 28a 永磁体
[0060] 29 支腿弹簧
[0061] 29a 弹簧臂
[0062] 29b 弹簧端部
[0063] 30 卡带
[0064] 31 开启曲线，排出阀
[0065] 32 开启曲线，进入阀
[0066] 33 调整曲线，HVC
[0067] 34 界线
[0068] 35 活塞－气缸单元
[0069] 36 弹簧
[0070] 37 永磁体
[0071] 38 永磁体
[0072] 39 活塞。
具体实施方式
[0073] 在图1中仅以为了理解本发明所需要的程度示出了阀控制的往复式活塞内燃机－尤其四冲程的往复式活塞内燃机(柴油机)－的气缸头1，在其中，除不可见的进入阀之外，两个排出阀2,3(仅可见阀杆)被可移位地导引。在此未示出以已知的方式使阀2,3保持闭合的阀弹簧。
[0074] 作用到排出阀2,3上的阀机构由内燃机1的凸轮轴的起驱动作用的凸轮4、可摆动地支承在固定的摇杆轴5上的摇杆6以及桥接两个排出阀2,3的阀桥接件7组成。
[0075] 在功能方面双臂式的摇杆6在此例如实施成双件式，即，带有凸轮杆6a和作用到阀桥接件7上的操纵杆6b，杆6a,6b从摇杆轴5上的支承部向两侧突出。
[0076] 摇杆6的凸轮杆6a借助于单独的摆动轴8可摆动地支承在操纵杆6b处且承载可旋转地支承在轴9上的滚轮10，该滚轮在凸轮4处行进以用于驱动摇杆6。
[0077] 在凸轮杆6a与操纵杆6b之间将液压的阀间隙补偿元件11布置成处在摆动轴8之外，该阀间隙补偿元件11还将结合图2在下文中进一步阐述。
[0078] 摇杆6的操纵杆6b经由调节螺栓12(带有
锁紧
螺母)且经由球状地支承在其处的连接杯状件13在
定位在两个排出阀2,3之间的部位处加载阀桥接件7。
[0079] 此外，在阀桥接件7之上设置有位置固定的托架14，该托架14的功能随后还将进行阐述。
[0080] 在阀桥接件7之内布置有活塞－气缸单元15，其带有可在压力室16中受限制地移位地引导的、作用到排出阀2上的活塞17。压力室16经由输送通道18与集成的单向阀元件(例如球形止回阀19)相联接，且经由未进一步示出的、大体以20表示的、在连接杯状件13、调节螺栓12中和在摇杆6中的输送通道且最终经由摇杆轴5联接到内燃机的压力循环润滑油系统处。要理解的是在摇杆6中也设置有其它的通道20以用于润
滑阀机构的可运动的部分(同样参见图2)。
[0081] 此外，在阀桥接件7中设置有限定截面的排出通道21，该排出通道21通到活塞－气缸单元15的压力室16中且经由位置固定的托架14如下文还将说明的那样来控制。
[0082] 图2以放大的图示且示意性地显示了带有凸轮杆6a和部分操纵杆6b的摇杆6的区段，同样实施为活塞－气缸单元的HVC 11集成到该操纵杆6b中。
[0083] 为此，在操纵杆6b中构造有联接到输送通道20处的压力室22，在该压力室22中可移位地引导借助于梃杆24作用到凸轮杆6a上的第一活塞23。
[0084] 在活塞23中可移位地引导限制第二压力室26的第二活塞25，在该第二压力室中布置有单向阀元件，尤其布置有球形止回阀27。此外，设置有
通风孔20a。
[0085] 借助于HVC 11可以已知的方式消除在凸轮4与排出阀2,3或阀桥接件7之间的传动链中例如由于磨损而出现的阀隙，其中，挺杆24相应地驶入或驶出且相应地改变在摇杆6的凸轮杆6a与操纵杆6b之间的间距s(图1)。
[0086] 在没有马达制动的情况下正常地运行内燃机期间，两个排出阀2,3经由摇杆6和阀桥接件7在穿过凸轮时开启，而在到达凸轮基圆时再次闭合。油可经由在穿过凸轮
时空闲的排出开口21从压力室16中逸出，然而在穿过基圆时，油立刻经由输送通道20和单向阀19被再次替换。
[0087] 这种动态平衡在马达制动的情况下改变，在其中，在内燃机的排气区段中的排气门闭合且因此相当大的排气背压或排气压力作用到排出阀的背对
燃烧室的侧部上，在排出阀的阀弹簧与活塞－气缸单元15的设计相应相协调的情况下，该排气背压或排气压力保持排出阀2在中间位置中开启。在此须保证在阀桥接件7(排出通道21)与托架14之间的控制作用不会被可能出现的过大的阀隙干扰。
[0088] 为此，在凸轮4与排出阀2,3之间设置有至少一个器件，其在阀机构中施加与HVC的调整效果相反作用的力。
[0089] 根据图1和图2，所述器件由至少一个永磁体28(以阴影线示出)形成，该永磁体插入到凸轮杆6a中且施加磁力(吸引力)到操纵杆6b的相邻区段和/或活塞23或挺杆24上。该力必须小于由HVC 11施加的调整力矩，以便不影响内燃机的正常的燃烧的模式和/或正常的阀隙调整。
[0090] 永磁体28或如有可能另一永磁体28a(图1)还可设在托架14中，永磁体28或另一永磁体28a的吸引力指向阀桥接件7，以便因此在马达制动的情况下在凸轮杆6a穿过基圆时抵抗阀桥接件7从托架14上升。
[0091] 作为替代或如有可能设置除了布置在托架14中之外，永磁体28a还可设置在连接杯状件13中，或在运动学方面相反地设置在阀桥接件7中。
[0092] 在图2中示出了其它的备选器件以用于施加与HVC 11的调整效果相反作用的力，该备选器件如有可能还可组合使用。
[0093] 例如可围绕摆动轴8将带有沿径向突出的两个弹簧臂29a的支腿弹簧29布置在凸轮杆6a与操纵杆6b之间，其中，弹簧臂29a以成直角突出的端部29b接合到杆6a,6b的凹口或孔(没有参考标号)中，且与HVC的调整相反作用地施加很少的预应力到杆6a,6b上。
[0094] 在另一附加的或备选的设计方案中可在凸轮杆6a与操纵杆6b之间设置有弹簧弹性的和/或有橡胶特性的元件(在此例如卡带30)，该元件以限定的方式使两个杆6a,6b相对彼此预紧。例如可在凸轮杆6a和操纵杆6b的自由端侧处将卡带扣装或以其它的方式固定在相应的容纳部处。
[0095] 根据图3至图5的图显示了以较小的力反作用于HVC 11的调整效果的器件28和/或28a和/或29和/或30的功能，图在内燃机曲轴的720度曲柄角(CA)上示出了排出阀2和进入阀的阀冲程和开启曲线31,32。在此，根据图3和图4的图相应于这样的功能，即没有使用施加相反作用的力的器件28,29和/或30，而图5中的图在带有器件28,29和/或30的情况下对功能进行了描述。
[0096] 图3首先显示了内燃机在马达制动或EVB功能的情况下的运行状态。从相应于零位线的闭合的进入阀和排出阀2,3开始，排出阀2(曲线31)在中间位置中开启(曲线区段31a)。如在曲线区段31b中所示，在穿过凸轮4的凸轮区段的情况下，排出阀2,3在大约180度CA时开启，而在大约330度CA时再次闭合。由于有影响的排气背压和在填充活塞－气缸单元15中的压力室16之后(曲线区段31c)，排出阀2在中间位置中(曲线区段31d)再次开启以用于压缩制动。
[0097] 在之上示出的相对呈线性的曲线33描述了在该运行循环期间且没有施加相反作用的力的器件28,29或30的情况下HVC 11的挺杆24的所测量到的位置。
[0098] 曲线33显示了挺杆24在阀在负载作用下开启时在31b中的最小降低33a，且尤其在区域33b中显示了挺杆24在排出阀2,3闭合之后的调整(箭头38)。调整由在开启排出阀2时经由排气背压控制的无关紧要的运动过程引起，且可干扰EVB的可靠的功能。
[0099] 图4显示了内燃机从制动模式过渡到燃烧模式中的运行状态，其中，排出阀2在区域31a中(燃烧冲程)在中间位置中仍然是开启的。在排出阀2,3相应开启(曲线区段31b)的情况下穿过凸轮4的凸轮区域之后，两个排出阀2,3由于缺乏排气背压而在零位处再次正常地闭合(曲线区段31c)，其中，在内燃机的排气区段中的排气门现在开启。带有开启曲线32的进入阀以常见的方式在330度CA至540度CA之间的区域中开启和闭合。
[0100] HVC的挺杆24的位于之上的曲线33又在33a中示出了降低，且在位于曲线区段31c上方的曲线区段33b中显示了所需的调整。
[0101] 根据图5的图在马达制动运行时显示了带有器件28,29或30的所述的阀机构，器件28,29或30以更小的力反作用于HVC 11的调整效果。线34在此限制从大约120度CA至420度CA的区域，在该区域中，器件28,29,30由于凸轮驱动件(在凸轮基圆之外)的明显更高的操纵力而不起作用。
[0102] 与上述描述的图的相关的差异在于在内燃机的工作循环内的动态运动过程中且尤其在从排出阀2的闭合位置过渡到其中间位置中在阀机构中不再出现起干扰作用的阀隙，且因此没有根据曲线33发生调整运动(图3和图4的箭头38和区段33b)。由此只要排气背压占优势，则马达制动功能EVB就可靠地稳定。
[0103] 在图6和图7中示出了第三活塞－气缸单元35在托架14中的布置方案，其中，两个附图以内燃机的不同的两个阶段(即磨损阶段/使用寿命阶段)示意性地示出了阀桥接件7相对于托架14的位置。在阀机构的使用寿命循环期间可出现阀机构的相邻构件的间隙变化和/或间距变化。通过HVC 11应至少在内燃机的运行状态中(至少在建立运行油压之后)保证在阀机构的单个的构件之间的限定的间隙或几乎没有间隙的间距。但是此外，在穿过凸轮4的基圆期间，通过托架14在功能上可靠地闭合排出通道21也是很关键的。因为HVC 11引起用于补偿磨损的调整，所以阀桥接件7的位置可在穿过凸轮基圆期间变化，这在图6和图7中通过阀桥接件7关于托架14的不同的高度位置示意性地示出。但在此情况下还必须保证排出通道21的之前提到的闭合。这在根据图6和图7的实施方式中通过第三活塞－气缸单元35来实现。借助于布置在托架14中的预紧器件(例如，如所示，弹簧36，备选地或累加地，预紧元件还可构造为弹性体或借助于彼此排斥的磁体来构造)，该器件在朝阀桥接件7中的排出通道21的闭合位置方向上对活塞39进行预紧，尽管阀桥接件7的位置改变，但始终实现排出通道21的可靠的闭合或封闭。不但HVC 11而且第三活塞－气缸单元35必须在出厂状态(即在新的未被使用的马达的状态)中设置驶入和驶出预备量。由此考虑阀机构机械装置的相应的变化。
[0104] 此外可在托架14和阀桥接件7中相应布置永磁体37,38。两个永磁体37,38彼此吸引，由此经由阀桥接件7和连接杯状件13施加反作用于HVC 11的调整效果的力。
[0105] 备选地或除了所示出的实施方案之外，第三活塞－气缸单元35还可布置在阀桥接件7中。
[0106] 此外，可从图6和图7中识别出磁体可优选地布置在单独的构件区域中，例如，布置在其它的元件 (例如所示出的第三活塞－气缸单元35)旁边。
[0107] 本发明不局限于所描述的示例性的实施例。因此可代替两件式的摇杆6，例如还可设置与凸轮4有或没有滚动接触的单件式的摇杆或摆杆。
[0108] 用于施加与HVC的调整效果相反作用的力的器件还可实施成与所示出的方式不同，然而带有相同的功能。
