(57)【要約】  本発明は、内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置であって、燃焼シリンダに組み込まれたガス交換弁と、弁部材（１２）を開放行程及び閉鎖行程のために駆動するアクチュエータ（１６）とが設けられている形式のものに関する。弁部材の閉鎖行程時に弁座への弁部材の弁閉鎖体の衝突速度を減じるために、本発明の構成では、弁部材の残留閉鎖行程中に作用する弁ブレーキ（５０）が設けられており、該弁ブレーキ（５０）が、絞り開口（３５）の絞り横断面を介して流出する液体の押し退け容積を備えた緩衝機構（３１）と、押し退け容積の粘性に関連して絞り横断面を制御する制御ユニット（４９）とを有している。
2005515342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼シリンダ（１０）における少なくとも１つの開放横断面（１１）を制御する装置であって、燃焼シリンダ（１０）に組み込まれたガス交換弁（５１）が設けられており、該ガス交換弁（５１）が摺動可能な弁部材（１２）を有していて、該弁部材（１２）が、弁軸（１３）と、開放横断面（１１）を取り囲む弁座（１５）と共働しかつ弁軸（１３）に形成されている弁閉鎖体（１４）を備えており、弁部材（１２）を駆動するアクチュエータ（１６）が設けられており、該アクチュエータ（１６）が、弁部材（１２）を、弁閉鎖体（１４）を弁座（１５）から持ち上げる開放行程と、弁閉鎖体（１４）を弁座（１５）に載着させる閉鎖行程とに駆動する形式のものにおいて、弁部材（１２）の残留閉鎖行程中に作用する弁ブレーキ（５０）が設けられており、該弁ブレーキ（５０）が、絞り開口（３５）の絞り横断面を介して流出する液体の押し退け容積を備えた緩衝機構（３１）と、押し退け容積の粘性に関連して絞り横断面を制御する制御ユニット（４９）とを有していることを特徴とする、内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置。
【請求項２】
制御ユニット（４９）が、押し退け容積の粘性の低下と共に絞り孔（３５）の絞り横断面が小さくなるように、設計されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
緩衝機構（３１）が緩衝シリンダ（３２）と、該緩衝シリンダ（３２）内を軸方向摺動可能でかつ弁部材（１２）の行程運動に堅固に連結された緩衝ピストン（３３）と、該緩衝ピストン（３３）によって制限されて液体を充填可能な容積押し退け室（３４）とを有しており、該容積押し退け室（３４）が絞り開口（３５）に接続されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
緩衝機構（３１）がアクチュエータ（１６）内に組み込まれている、請求項３記載の装置。
【請求項５】
アクチュエータ（１６）が、シリンダケーシング（１７）と該シリンダケーシング内を摺動可能な調節ピストン（１８）とを備えた複動式の作業シリンダを有しており、調節ピストン（１８）が、弁部材（１２）の弁軸（１３）と堅固に結合されていて、シリンダケーシング（１７）内において２つの圧力室（１９，２０）を制限しており、両圧力室のうちの第１圧力室（１９）が液圧によって負荷されていて、供給部（２０１）と戻し部（２０２）とを有する第２圧力室（２０）が、選択的に液圧を負荷又は放圧可能であり、緩衝シリンダ（３２）が有利にはシリンダケーシング（１７）に一体的に取り付けられていて、容積押し退け室（３４）が第２圧力室（２０）と液体交換可能に接続されていて、かつ緩衝ピストン（３３）が調節ピストンと堅固に、有利には一体的に結合されていて、しかも緩衝ピストン（３３）が弁部材（１２）の所定の閉鎖行程後に戻し部（２０２）を閉鎖するようになっている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
絞り横断面を介して流出する液体容積が、シリンダケーシング（１７）における戻し部（２０２）に、流れ方向で見て第２圧力室（２０）への該戻し部（２０２）の開口の後ろで供給されている、請求項５記載の装置。
【請求項７】
緩衝ピストン（３３）が、弁部材（１２）の弁軸（１３）と堅固に、有利には該弁軸（１３）と一体的に結合されている、請求項３記載の装置。
【請求項８】
制御ユニット（４９）が、容積押し退け室（３４）内に進入する制御ピストン（３９）と、絞り開口（３５）の絞り横断面に影響を与える絞りピン（４０）とを有しており、該絞りピン（４０）が制御ピストン（３９）と連結されていて、容積押し退け室（３４）からの制御ピストン（３９）の進出増大に連れて、絞り横断面が増大するようになっている、請求項３から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
制御ピストン（３９）と絞りピン（４０）とが互いに合わせられかつ調整されていて、液体の運転温度時に絞り開口（３５）の絞り横断面が次のような大きさ、すなわち弁部材の閉鎖行程時に緩衝ピストン（３３）によって容積押し退け室（３４）から押し出される液体容積が、所定の流速度で絞り横断面を貫流するような大きさを、有するようになっている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
制御ピストン（３９）が、容積押し退け室（３４）からの制御ピストン（３９）の進出方向とは逆向きに作用する、戻しばね（４５）のばね力によって、負荷されている、請求項８又は９記載の装置。
【請求項１１】
絞り開口（３５）が、容積押し退け室（３４）に開口する流出孔（４２）によって形成されており、流出孔（４２）が、該流出孔に対して垂直に延びる案内孔（４３）によって貫通されていて、該案内孔（４３）内において絞りピン（４０）が摺動可能に受容されており、絞りピン（４０）が、該絞りピン（４０）の移動もしくは摺動によって流出孔（４２）と案内孔（４３）との交差領域に進入可能な横方向孔（４０１）を有している、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
別の絞り開口（３５′）が、容積押し退け室（３４）に開口している第２の流出孔（４２′）によって形成されていて、該第２の流出孔（４２′）が、制御ピストン（３９）と連結された第２の絞りピン（４０′）を案内するために働きかつ第２の流出孔（４２′）に対して直角に延びている第２の案内孔（４３′）によって、貫通されており、第２の絞りピン（４０′）が、第１の絞りピン（４０）における横方向孔（４０１）に対して摺動方向でずらされた横方向孔（４０１′）を有しており、該横方向孔（４０１′）が、第２の絞りピン（４０′）の摺動によって第１の絞りピン（４０）における横方向孔（４０１）に対して行程をずらされて、第２の流出孔（４２′）と第２の案内孔（４３′）との交差領域に進入するようになっている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
第１の絞りピン（４０）と第２の絞りピン（４０′）と制御ピストン（３９）とが互いに平行に方向付けられていて、横方向ビーム（４４）を介して互いに結合されており、戻しばね（３５）が横方向ビーム（４４）に支持されている、請求項１０又は１２記載の装置。
【請求項１４】
絞り開口（３５）が容積押し退け室（３４）の室壁（３４１）に配置されていて、制御ユニット（４９）が絞りスライダ（５２）を有しており、該絞りスライダ（５２）が、押し退け容積の液体温度にさらされるガス容積によって絞り開口（３５）に沿って摺動可能であって、ガス容積の増大によって生ぜしめられる絞りスライダ（５２）の摺動方向において絞り開口（３５）の絞り横断面が減少するようになっている、請求項３から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
容積押し退け室（３４）に対して垂直に設けられた案内孔（５３）が、容積押し退け室（３４）と交差していて、容積押し退け室（３４）の室壁（３４１）に絞り開口（３５）が生ぜしめられており、案内孔（５３）内に軸方向摺動可能に受容されている絞りスライダ（５２）が、円形横断面を有し、かつ該絞りスライダ（５２）の摺動によって絞り開口（３５）を越えて摺動可能でかつスライダ軸線に対して垂直な方向に延びる少なくとも１つの貫通開口（５４）を有している、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
絞りスライダ（５２）に、第１貫通開口（５４）に直接的に接続していて該第１貫通開口に比べて小さな開放横断面を有している第２貫通開口（５５）が設けられている、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
ガス容積が、容積押し退け室（３４）と熱伝導接続されている閉鎖された容器（５８）内に閉じ込められていて、該容器（５８）が、弾性的に伸長可能又は移動可能な容器壁（５９）を有していて、該容器壁（５９）が絞りスライダ（５２）と堅固に結合されている、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
容器壁がダイヤフラム（５９）によって形成されており、該ダイヤフラム（５９）が、縁部側において容器壁（５８）に固定されていて、真ん中で絞りスライダ（５２）に結合されている、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
ガス容積が付加的に加熱可能である、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
容器（５８）内に加熱部材、有利には電気式のヒータコイル（６０）が配置されていて、該ヒータコイル（６０）の加熱電流が電子制御装置（６１）を用いて調節可能である、請求項１７又は１９記載の装置。
【請求項２１】
制御ユニット（４９）が、絞り開口（３５）の絞り横断面を変化させる圧力制御式の絞り部材（６６）と、該絞り部材（６６）における制御圧を調節しかつ電気制御される液圧式の圧力弁（７０）と、該圧力弁（７０）を制御する電子制御装置（７１）とを有していて、該電子制御装置（７１）が、押し退け容積の粘性に関連して圧力弁（７０）のための制御信号を発生させる、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
押し退け容積の粘性を測定する粘性センサ（７５）が設けられていて、該粘性センサ（７５）の測定信号が制御装置（７１）に供給されるようになっており、制御装置（７１）内に、絞り開口（３５）の絞り横断面と絞り部材（６６）における液圧式の制御圧の間における関数関係を表す第１の特性線と、粘性と液圧式の制御圧との間における関数関係を表す第２の特性線とが記憶されており、圧力弁（７０）のための制御信号が、両特性線に基づいて生ぜしめられる、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
押し退け容積の温度を測定する温度センサが設けられていて、該温度センサの測定信号が制御装置（７１）に供給されるようになっており、該制御装置（７１）内に、絞り開口（３５）の絞り横断面と絞り部材（６６）における液圧式の堰き止め圧との間における機能関数を表す第１の特性線と、粘性と液圧式の制御圧との間における関数関係を表す第２の特性線と、粘性と温度との機能関数を表す第３の特性線とが記憶されており、圧力弁（７０）のための制御信号が、これら３つの特性線に基づいて生ぜしめられる、請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
複数の開放横断面を、これらの開放横断面に所属のガス交換弁（５１）を操作するアクチュエータ（１６）を用いて制御するために、各アクチュエータ（１６）に緩衝機構（３１）と、該緩衝機構（３１）の絞り開口（３５）を変化させる絞り部材（６６）とが配属されており、制御圧調節のための圧力弁（７０）がすべての絞り部材（６６）に共通である、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
圧力弁（７０）が、電気制御される圧力制限弁であり、該圧力制限弁が、絞り部材（６６）における最大制御圧を、制御装置（７１）によって所定された圧力値に減じる、請求項２１から２４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２６】
絞り部材（６６）が、絞り開口（３５）の絞り横断面を制御する制御縁（６７）を備えた軸方向摺動可能な制御スライダ（６６）によって形成されており、該制御スライダ（６６）が、一方の端面で制御圧室（６８）を制限していて、他方の端面で戻しばね（６９）に支持されており、該戻しばね（６９）が制御スライダ（６６）を、該制御スライダ（６６）が絞り横断面を閉鎖する基本位置に移動させるように働き、制御圧室（６８）が、圧力制限弁（７０）の弁入口と一緒に、最大制御圧を供給する圧力源（７３）に接続されている、請求項２１から２５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
制御装置（７１）において電気的な制御信号の振幅が次のように、すなわち粘性の低下と共に制御圧室（６８）における制御圧が低下するように、調節される、請求項２２又は２６記載の装置。
【請求項２８】
制御装置（７１）において電気的な制御信号の振幅が次のように、すなわち温度の上昇と共に制御圧室（６８）における制御圧が低下するように、調節される、請求項２３又は２６記載の装置。
【請求項２９】
圧力源（７３）が、液体を液体リザーバ（２４）から圧送する液体ポンプである、請求項２６から２８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
液体ポンプが、アクチュエータ（１６）に高圧下にある液体を供給する高圧ポンプ（２７）のための前フィードポンプ（７４）として使用されている、請求項２９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置に関する。
【０００２】
このような形式の公知の装置（ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書）は、アクチュエータ又は弁調節装置として複動式の液圧式の作業シリンダを有しており、この作業シリンダ内においては調節ピストンが軸方向摺動可能に案内されており、この調節ピストンは、燃焼シリンダに組み込まれたガス交換弁の弁軸と堅固に結合されているか、又は弁閉鎖体とは反対側の弁軸端部自体を形成している。調節ピストンは作業シリンダ内において、互いに反対側に位置している端面で、第１圧力室と第２圧力室とを制限している。弁閉鎖方向における弁移動を生ぜしめる第１圧力室が、圧力下にある液体によって常に負荷されているのに対して、弁開放方向における移動を生ぜしめる第２圧力室は、有利には２ポート２位置方向切換え電磁弁である制御弁を用いて、所望のように圧力下にある液体によって負荷されるか又は再びほぼ周囲圧に放圧されるようになっている。圧力下にある液体は、調整される圧力供給装置から供給される。制御弁のうち、第１制御弁は第２圧力室を圧力供給装置と接続し、第２制御弁は第２圧力室を、液体リザーバに開口する放圧管路と接続する。ガス交換弁の閉鎖状態において第２圧力室は、閉鎖された第１制御弁によって圧力供給装置から切り離されていて、開放された第２制御弁によって放圧管路と接続されており、その結果調節ピストンは、第１圧力室における液圧によって閉鎖位置へと移動させられる。ガス交換弁を開放するためには制御弁が切り換えられ、これによって第２圧力室が放圧管路から遮断されて、圧力供給装置に接続される。そしてガス交換弁は開放する。それというのは、第２圧力室における調節ピストンのピストン面は、第１圧力室における調節ピストンのピストン面よりも大きいからであり、この場合開放行程の大きさは、第１制御弁に加えられる電気的な制御信号の形成に関連し、かつ開放速度は、圧力供給装置によって制御される液圧に関連している。ガス交換弁を閉鎖するためには、制御弁が再び切り換えられる。これによって、圧力供給装置に対して遮断されていた第２圧力室が放圧管路に接続され、第１圧力室における液圧によって調節ピストンはその弁閉鎖位置に戻され、その結果調節ピストンによってガス交換弁は閉鎖される。
【０００３】
このような装置では、ガス交換弁の迅速な閉鎖に対する要求と同時に、弁座への弁閉鎖体の衝突速度を小さくするという要求があり、弁座への弁閉鎖体の衝突速度は、騒音及び摩耗の理由から規定の限界値を超えてはならない。
【０００４】
発明の利点
内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する本発明による装置には、次のような利点がある。すなわち本発明による装置では、弁部材が閉鎖行程時に閉鎖位置への到達前に極めて強く制動され、その際にブレーキ作用は、絞り横断面を介して押し退けられる液体容積の温度、及びこの温度に関連した液体容積の粘性とは無関係である。絞り横断面は、この場合温度の上昇と共に、ひいてはこれに伴う粘性の低下と共に小さくなり、その結果、押し退けられる液体容積の絞りを通る流速度、ひいては緩衝機構のブレーキ作用はほぼ一定に保たれる。
【０００５】
請求項１に記載された本発明による装置の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００６】
本発明の有利な構成では、緩衝機構が緩衝シリンダと、該緩衝シリンダ内を軸方向摺動可能でかつ弁部材の行程運動に堅固に連結された緩衝ピストンと、該緩衝ピストンによって制限されて液体押し退け容積を収容する容積押し退け室とを有しており、該容積押し退け室が絞り開口に接続されており、さらに有利には、緩衝機構がアクチュエータ内に組み込まれている。アクチュエータが調節ピストンを備えた複動式の作業シリンダとして構成されている場合には、緩衝ピストンは調節ピストン自体によって形成される。
【０００７】
本発明の別の有利な構成では、絞り横断面を制御する制御ユニットが、容積押し退け室内に進入する制御ピストンと、絞り開口の絞り横断面に影響を与える絞りピストンとを有しており、該絞りピストンが制御ピストンと連結されていて、容積押し退け室からの制御ピストンの進出増大に連れて、絞り横断面が増大するようになっている。この場合、制御ピストン絞りピストンとは互いに合わせられかつ調整されていて、液体の運転温度時に絞り開口の絞り横断面が次のような大きさ、すなわち弁部材の閉鎖行程時に緩衝ピストンによって容積押し退け室から押し出される液体容積が、所定の流速度で絞り横断面を貫流するような大きさを、有するようになっている。絞り横断面がこのように設計されていることによって、通常運転時における絞りピストンのための調整動作が最小になる。絞り横断面というのは、瞬間的に有効な、つまり液体貫流のために開放された、絞り開口部分のことである。
【０００８】
本発明の別の有利な構成では、制御ピストンが、容積押し退け室からの制御ピストンの進出方向とは逆向きに作用する、戻しばねのばね力によって、負荷されている。ばね蓄力器として作用するこの戻しばねによって、ブレーキエネルギの一部は再び回収され、次いで弁開放の方向で弁部材を加速するために使用されることができる。これによって、弁部材を駆動するアクチュエータにおける調節ピストンの直径を減じること、又はアクチュエータのための液体の供給圧を減じることが可能になり、その結果装置のエネルギ効果が全体として改善される。
【０００９】
本発明の択一的な構成では、絞り開口が容積押し退け室の室壁に配置されていて、絞り開口の絞り横断面を制御する制御ユニットが絞りスライダを有しており、該絞りスライダが、押し退け容積の液体温度にさらされるガス容積によって絞り開口に沿って摺動可能であって、ガス容積の増大によって生ぜしめられる絞りスライダの摺動方向において絞り開口の絞り横断面が減少するようになっている。そのために、容積押し退け室に対して垂直に延びる案内孔が、容積押し退け室と交差していて、容積押し退け室の室壁に絞り開口が生ぜしめられており、案内孔内に軸方向摺動可能に受容されている絞りスライダが、円形横断面を有し、かつ該絞りスライダの摺動によって絞り開口を越えて摺動可能でかつスライダ軸線に対して垂直な方向に延びる少なくとも１つの貫通開口を有している。
【００１０】
本発明の別の有利な構成では、絞りスライダを操作するガス容積が、容積押し退け室と熱伝導接続されている容器内に閉じ込められていて、該容器が、弾性的に伸長可能又は移動可能な容器壁、有利にはダイヤフラムを有していて、該容器壁もしくはダイヤフラムが絞りスライダと堅固に結合されている。このような構成によって、制御装置は製造技術的に極めて有利に実現することができ、かつガス容積の付加的な加熱によって、制御装置の応働特性を助成することができる。
【００１１】
本発明の別の有利な構成では、制御ユニットが、絞り開口の絞り横断面を変化させる圧力制御式の絞り部材と、該絞り部材における制御圧を調節しかつ電気制御される液圧式の圧力弁と、該圧力弁を制御する電子制御装置とを有していて、該電子制御装置が、押し退け容積の粘性に関連して圧力弁のための制御信号を発生させるようになっている。圧力制御される絞りをガス交換弁毎に使用することによって、内燃機関の複数のガス交換弁において、すべてのガス交換弁におけるブレーキ作用を、圧力制御される絞りにおいて圧力を共通に調節することによって、簡単に調節することが可能になる。
【００１２】
本発明のさらに別の有利な構成では、押し退け容積の粘性を測定する粘性センサが設けられていて、該粘性センサの測定信号が制御装置に供給されるようになっており、制御装置内に、絞り開口の絞り横断面と絞り部材における液圧式の制御圧の間における関数関係を表す第１の特性線と、粘性と液圧式の制御圧との間における関数関係を表す第２の特性線とが記憶されており、記憶されたこの両特性線に基づいて、制御装置が圧力弁のための制御信号を生ぜしめるようになっている。
【００１３】
本発明の択一的な構成では、粘性センサの代わりに、押し退け容積の温度を測定する温度センサが設けられていて、該温度センサの測定信号が制御装置に供給されるようになっており、該制御装置内に、使用される液体の粘性と温度との機能関数を表す第３の特性線とが記憶されており、圧力弁のための制御信号が、前記３つの特性線に基づいて生ぜしめられるようになっている。
【００１４】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１５】
図１は、内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置を示す図、
図２は、図１のＩＩで示された領域を拡大して示す断面図、
図３は、図２に相当する断面図で変化実施例を示す図あって、図４のＩＩＩｏ−ＩＩＩｏ線に沿って断面して上部を示しかつＩＩＩｕ−ＩＩＩｕ線に沿って断面して下部を示す断面図、
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、
図５は、内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置の別の実施例を示す図
図６は、図５に示された装置における制御可能な絞りを示す縦断面図である。
【００１６】
実施例の記載
図１には、車両における内燃機関又はエンジンの燃焼シリンダ１０における開放横断面１１を制御する装置が概略的に示されており、この装置は、燃焼シリンダ１０に組み込まれたガス交換弁５１を有しており、このガス交換弁５１は軸方向移動可能な弁部材１２を備えており、この弁部材１２は弁軸１３と、この弁軸１３の端部に形成された弁閉鎖体１４とを有している。この弁閉鎖体１４は、開放横断面１１を取り囲む弁座１５と共働し、この弁座１５には、弁閉鎖体１４がその弁シール面１４１でガス交換弁５１の閉鎖位置において接触し、これによって開放横断面１１を気密に閉鎖する。
【００１７】
弁部材１２の行程操作のために装置は、以下においてはアクチュエータ１６と呼ぶ液圧作動式の弁調節装置を有しており、このアクチュエータ１６は複動式の作業シリンダであり、シリンダケーシング１７と、このシリンダケーシング１７内に軸方向摺動可能に案内された調節ピストン１８とを有しており、この調節ピストン１８はシリンダケーシング１７内において、下側の第１圧力室１９と上側の第２圧力室２０とを制限している。第１圧力室１９は液体接続部１９１で、調整可能な圧力供給装置２２の出口２２１に直接接続されており、第２圧力室２０は液体接続部２０１で、第１制御弁２１を介して出口２２１に接続されている。第２圧力室２０は付加的に液体接続部２０２で、第２制御弁２３を介して、液体リザーバ２４に開口する戻し管路２５に接続されており、この戻し管路２５にはさらに逆止弁２６が配置されていてもよい。制御弁２１，２３は、ばね戻し位置を備えた２ポート２一方向切換え電磁弁として形成されている。圧力供給装置２２は有利には調整可能な高圧ポンプ２７を有しており、この高圧ポンプ２７は液体有利には液圧オイルを液体リザーバ２４から圧送し、圧力供給装置２２はさらに逆止弁２８と、脈動緩衝及びエネルギ蓄積のための圧力アキュムレータ２９とを有している。調節ピストン１８は、シリンダケーシング１７から進出して延びるピストンロッド３０を介して、ガス交換弁５１の弁軸１３と堅固に結合されている。択一的に調節ピストン１８は弁軸１３に直接形成されていてもよい。
【００１８】
図１に示されているように、第１制御弁２１は閉鎖されていて、第２制御弁２３は開放されている。第１圧力室１９における高圧に基づいて、調節ピストン１８は上死点位置を占め、これによって弁閉鎖体１４の弁閉鎖面１４１は気密に弁座１５に押し付けられ、ひいては開放横断面１１は気密に閉鎖されている。制御弁２１，２３が切り換えられると、第２圧力室２０は戻し管路２５から遮断され、圧力供給装置２２の出口２２１における高圧が第２圧力室２０に作用させられる。第２圧力室２０を制限する調節ピストン１８の面は、第１圧力室１９を制限する調節ピストン１８の面よりも大きいので、調節ピストン１８は図１で見て下方に向かって移動し、弁部材１２の弁閉鎖体１４は弁座１５から持ち上げられ、そして開放横断面１１は開放される。ガス交換弁５１を閉鎖するためには制御弁２１，２３が、図１に示された切換え位置に戻される。これによって第２圧力室２０は戻し管路２５に接続されて無圧になる。調節ピストン１８は図１で見て上方に向かって移動し、弁部材１２の弁閉鎖体１４を弁座１５に押し付けて、開放横断面１１をシールする。
【００１９】
内燃機関用のガス交換弁では、このガス交換弁が特に吸気弁として使用される場合には、迅速な閉鎖に対する要求と同時に、弁座における弁閉鎖体の衝突速度が小さいことが望まれており、この衝突速度は、ノイズ及び騒音の理由から規定された限界値を上回ってはならない。従ってこの限界値を維持するために、弁ブレーキ５０が設けられている。弁ブレーキ５０は液圧式の緩衝機構３１を有していて、この緩衝機構３１には、絞り開口３５（図２及び図３）の絞り横断面を介して流出する液体の押し退け容積が設けられており、弁ブレーキ５０はさらに、押し退け容積の粘性に関連して絞り横断面を制御する制御ユニット４９を有している。絞り横断面というのはこの場合絞り開口３５の、液体貫流のためにその都度開放される部分を意味する。制御ユニット４９は次のように、すなわち押し退け容積の粘性が低下した場合に絞り開口３５の絞り横断面が小さくなるように、設計されている。
【００２０】
図１及び図２に示された弁ブレーキ５０の実施例では、緩衝機構３１及び制御ユニット４９はアクチュエータ１６内に組み込まれている。緩衝機構３１は、アクチュエータ１６のシリンダケーシング１７に一体的に取り付けられた緩衝シリンダ３２と、この緩衝シリンダ３２内を軸方向摺動可能に案内されていて弁部材１２の行程運動に連動するように連結されていてアクチュエータ１６の調節ピストン１８と一体的に構成された緩衝ピストン３３と、第２圧力室２０と液体交換できるように接続された容積押し退け室３４とを有している。図２から分かるように、容積押し退け室３４は少なくとも１つの絞り開口３５と接続されている。アクチュエータ１６の調節ピストン１８と１つにまとめられた緩衝ピストン３３は次のように、すなわち弁部材１２の閉鎖行程後に戻し管路２５に続く第２圧力室２０の液体接続部２０２を少なくとも一時的に閉鎖するように、形成されている。緩衝ピストン３３が矢印４８の方向でさらに運動することによって容積押し退け室３４から絞り開口３５の絞り横断面を介して押し出された液体容積は、緩衝シリンダ３２における相応な孔を介して、戻し管路２５に接続された液体接続部２０２に供給され、つまり流れ方向で見て第２圧力室２０への液体接続部２０２の開口の後ろで該液体接続部２０２に供給される。そのために緩衝シリンダ３２に設けられている孔は、図２において符号３６，３７で示されている。軸方向孔３７は半径方向孔３６の開口の上で閉鎖部材３８によって閉鎖されている。
【００２１】
制御ユニット４９は、緩衝シリンダ３２内において軸方向摺動可能に案内されていてリングシール部材４１を用いて容積押し退け室３４に対してシールされていて該容積押し退け室３４に進入している制御ピストン３９と、絞り開口３５の絞り横断面に対して影響を与える絞りピン４０とを有しており、この絞りピン４０は制御ピストン３９と連結されていて、容積押し退け室３４からの制御ピストン３９の進出が増大するに連れて絞り横断面が増大するようになっている。制御ピストン３９の、容積押し退け室３４に進入しているピストン面３９１と、絞りピン４０の形成とは互いに次のように合わせられている。すなわちこの場合液体の運転温度時に、絞りピン４０によって開放制御される絞り開口３５の絞り横断面が、次のような大きさを有するように、すなわち弁部材１２の閉鎖行程時に緩衝ピストン３３によって容積押し退け室３４から押し出される液体容積が所定の流速度で絞り開口３５の絞り横断面を貫流するような大きさを有するようになっている。
【００２２】
絞り開口３５は、容積押し退け室３４に開口する流出孔４２によって形成され、この流出孔４２は、該流出孔に対してほぼ垂直に延びている案内孔４３によって貫通されている。案内孔４３においては絞りピストン４０が軸方向摺動可能に案内されている。絞りピストン４０は、この絞りピストン４０を貫通する横方向孔４０１を有しており、この横方向孔４０１は流出孔４２と案内孔４３との交差領域に移動可能である。横方向孔４０１の直径はほぼ流出孔４２の直径に相当している。横方向孔４０１が交差領域の上に位置している場合には、絞り開口３５は絞りピストン４０によって完全に閉鎖されており、流出孔４２への横方向孔４０１の進入の増大に連れて、絞り開口３５の絞り横断面は連続的に増大する。絞りピストン４０の調節は、制御ピストン３９に作用する圧力に関連して制御ピストン３９によって行われる。
【００２３】
図２の実施例において容積押し退け室３４は、第２絞り開口３５′と接続されており、この第２絞り開口３５′は同様な形式で流出孔４２′によって形成されていて、この流出孔４２′自体は案内孔４３′によって貫通されており、この案内孔４３′内においては、横方向孔４０１′を備えた別の絞りピストン４０′が軸方向摺動可能に案内されている。横方向孔４０１′は絞りピン４０における横方向孔４０１に対して行程をずらされて配置されていて、横方向孔４０１′は絞りピストン４０′が大きな行程を進んで後で初めて絞り開口３５′の絞り横断面を開放するようになっている。両絞りピストン４０，４０′と制御ピストン３９とは互いに平行に方向付けられていて、横方向ビーム４４によって互いに堅固に結合されている。横方向ビーム４４には戻しばね４５が支持されており、この戻しばね４５は制御ピストン３９に、容積押し退け室３４からの制御ピストン３９の進出方向とは逆方向に作用するばね力を負荷している。図２の実施例では、戻しばね４５は、１つのユニットにまとめられた複数の皿ばねによって形成されている。ばね蓄力器であるこの戻しばね４５によって、弁ブレーキ５０によって吸収されたブレーキエネルギの一部を回収し、次いで弁開放の方向に弁部材１２を加速するために使用することができる。
【００２４】
弁ブレーキ５０の作用形式は以下の通りである：
ガス交換弁５１を閉鎖する方向での調節ピストン１８の行程時に、調節ピストン１８に結合された緩衝ピストン３３によって、アクチュエータ１６における液体接続部２０２が閉鎖されると、矢印４８の方向における調節ピストン１８の上昇運動によって、容積押し退け室３４内における圧力が上昇する。それというのは絞り開口３５においては、緩衝ピストン３３によって押し出されるよりも僅かな液体容積しか流出できないからである。容積押し退け室３４における圧力がさらに上昇すると、制御ピストン３９が、そのピストン面３９１に作用する圧力によって図２で見て上方に向かって移動させられ、そして絞りピン４０′，４１′を移動させる。これにより横方向孔４０１（及び行程をずらされて横方向孔４０１′も）はさらに流出孔４２（もしくは４２′）内に押し込まれ、絞り開口３５の横断面は増大される。通常運転における調整動作を最小にするために、絞り横断面の設計ポイントは運転温度である。運転温度にまだ達していない場合には、上に述べたように容積押し退け室３４内における圧力が上昇し、その結果絞り横断面が増大させられ、大きな粘性を有する液体が増大された絞り横断面を介して、運転温度に加熱されかつ相応に低い粘性を有する等しい流速度で流出することができる。この際に制御ピストン３９及び絞りピストン４０，４０′を介して生じる漏れは、緩衝シリンダ３２に設けられた漏れ孔４６を介して排出される。
【００２５】
図３には、図４のＩＩＩｏ−ＩＩＩｏ線もしくはＩＩＩｕ−ＩＩＩｕ線に沿って断面された２つの異なった縦断面図が示され、かつ図４には図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図で示されている弁ブレーキ５０においても、緩衝機構３１と制御ユニット４９とはアクチュエータ１６に組み込まれており、緩衝シリンダ３２はアクチュエータ１６のシリンダケーシング１７と一体的に構成されていて、容積押し退け室３４はアクチュエータ１６の第２圧力室２０から直接続いている。容積押し退け室３４を制限する緩衝ピストン３３は、この実施例においてもアクチュエータ１６の調節ピストン１８と一体的に構成されている。
【００２６】
絞り開口３５の絞り横断面を制御する制御ユニット４９は、絞りスライダ５２を有しており、この絞りスライダ５２は、緩衝シリンダ３２に容積押し退け室３４に対して垂直に設けられた案内孔５３において、軸方向摺動可能に受容されている。案内孔５３は次のように、すなわちこの場合案内孔５３が容積押し退け室３４を横切って、容積押し退け室３４の室壁３４１において絞り開口３５が生じるように、設けられており、この絞り開口３５は図３及び図４の実施例では、絞りスライダ５２の摺動方向で見て幅ｄを有する楕円である。絞りスライダ５２は、絞り開口３５を越えて移動可能でかつスライダ軸線に対して垂直に延びる第１貫通開口５４と、この第１貫通開口５４に直接接続している第２貫通開口５５とを有しており、この第２貫通開口５５は第１貫通開口５４に比べて著しく小さな開放横断面を備えている。第１貫通開口５４は孔として形成され、第２貫通開口５５は長孔として形成されている。絞りスライダ５２はガス容積、つまり容積押し退け室３４における液体の押し退け容積の液体温度にさらされているガス容積を用いて、操作される。そのために緩衝シリンダ３２には、ガスを満たされたダイヤフラムボックス５６が固定されていて、このダイヤフラムボックス５６は緩衝シリンダ３２と熱伝導結合している。ダイヤフラムボックス５６は、ガスを満たされたフード状の容器５８を有しており、この容器５８はダイヤフラム５９によって覆われている。ダイヤフラムボックス５６は、熱伝導性の良好なベース体５７に固定されており、このベース体５７自体は緩衝シリンダ３２に固定されている。ダイヤフラム５９は縁部において容器５８とベース体５７との間で気密に緊締されていて、真ん中で絞りスライダ５２と堅固に結合されている。
【００２７】
容積押し退け室３４内における液体の温度が高まると、ダイヤフラムボックス５６内におけるガス容積の温度も上昇する。これによって増大するガス容積は、ダイヤフラム５９を介して絞りスライダ５２を移動させ、これによって絞り開口３５の横断面、つまりこれを介して、緩衝ピストン３３によって押し出される押し退け容積が流出可能な横断面は、減少させられる。この横断面の狭窄によって、液体は温度上昇時に、ひいてはこれによる粘性の低下時にも、低温時ひいては高粘性時とほぼ等しい速度で流出し、その結果弁部材１２に対する弁ブレーキ５０のブレーキ作用は、容積押し退け室３４内における液体の温度もしくは粘性とは無関係になる。ダイヤフラムボックス５６の内部にはさらに電気式のヒータコイル６０が配置されており、このヒータコイル６０の加熱電流は電子制御装置６１を用いて調節可能である。部材の加熱によって行われるガス容積の加熱は、電気式の付加加熱によって助成することができ、これによって弁ブレーキ５０の応働特性が改善される。
【００２８】
図５に回路図で示された装置は、ほぼ図１について記載された装置に相当しており、図示の装置では燃焼シリンダにおける２つの開放横断面１１の制御に関して記載されている。従って同一部材には同一符号が付けられている。制御可能な開放横断面１１の数ひいてはこれらの開放横断面１１に所属のガス交換弁５１の数はしかしながら、任意に選択することができる。装置には、弁ブレーキ５０が他の作用形式を有するという点においては、変化形態が存在しているが、押し退け容積の粘性もしくは温度とは無関係にガス交換弁５１の衝突速度が減じられるということに関しては同じである。
【００２９】
弁ブレーキ５０はそれぞれ、ガス交換弁５１もしくはそのアクチュエータ１６に配属された液圧式の緩衝機構３１を有していて、この緩衝機構３１は、緩衝ピストンによって押し退けられて絞り開口３５の絞り横断面を介して流出する液体の押し退け容積を備えており、弁ブレーキ５０はさらに、すべてのガス交換弁５１もしくはそのアクチュエータ１６に共通の制御ユニット４９を、緩衝機構３１における絞り横断面を押し退け容積の粘性に関連して制御するために有している。液圧式の緩衝機構３１はそれぞれアクチュエータ１６に組み込まれており、この場合調節ピストン１８は同時に緩衝機構３１の緩衝ピストンをも形成している。各アクチュエータ１６における第２圧力室２０の液体接続部２０１，２０２は次のように、すなわち調節ピストン１８が弁部材１２の所定の閉鎖行程の後で、戻し管路２５に接続された液体接続部２０２を閉鎖するように、配置されている。第２圧力室２０はさらに第３の液体接続部２０３を有しており、この第３の液体接続部２０３は液体接続部２０１と同様に、調節ピストン１８によって閉鎖することができない。第３の液体接続部２０３は圧力制御される絞り６２を介して、第２制御弁２３の弁入口に接続されていて、この第２制御弁２３の弁入口は、この実施例においても第２圧力室２０の第２の液体接続部２０２と接続されている。
【００３０】
圧力制御される絞り６２は、図６に縦断面図で示されている。この絞り６２は円筒形の絞り本体６３を有しており、この絞り本体６３は、直径方向に延びる貫通孔６４の形の絞り開口３５を有している。貫通孔６４は絞り本体６３における盲孔状の長手方向孔６５と交差しており、この長手方向孔６５内には、絞り開口３５の絞り横断面に影響を与える絞り部材、つまり長手方向孔６５内を軸方向摺動可能な制御スライダ６６の形をした絞り部材が、長手方向摺動可能に配置されている。制御スライダ６６は、絞り開口３５と共働する環状の制御縁６７を有していて、一方の端面で制御圧室６８を制限しており、この制御圧室６８の制御圧は制御ニット４９によって調節可能である。長手方向孔６５の底部と制御スライダ６６との間には、圧縮ばねとして形成された戻しばね６９が支持されており、この戻しばね６９は制御スライダ６６を制御圧室６８の無圧時に基本位置へと移動させ、この基本位置において制御スライダ６６は絞り開口３５を閉鎖する。制御圧室６８における制御圧の増大に連れて、制御スライダ６６は図６で見て左に向かって戻しばね６９の戻し力に抗して移動させられ、これによって絞り開口３５の大きくなる絞り横断面を開放する。
【００３１】
絞り開口３５に影響を与える圧力制御される制御スライダ６６の他に、制御ユニット４９はさらに、すべての制御圧室６８における制御圧を共通に調節する電気制御型の液圧式の圧力弁７０と、この圧力弁７０を制御する電子制御装置７１とを有しており、この電子制御装置７１は、押し退け容積の粘性に関連して圧力弁７０のための制御信号を生ぜしめる。制御圧室６８における制御圧を発生させるために、制御圧室６８と、図示の実施例では圧力制限弁として形成された圧力弁７０の弁入口とは、共通の逆止弁７２を介して、最大の制御圧を供給する圧力源７３に接続されている。圧力源７３は高圧ポンプ２７のための前フィードポンプ７４によって形成され、この前フィードポンプ７４は液体を液体リザーバ２４から吸い上げて、高圧ポンプ２７に圧送し、かつ逆止弁７２を介して圧力制御される絞り６２の制御圧室６８と、圧力制限弁７０とに圧送される。
【００３２】
ガス交換弁５１のアクチュエータ１６のための液体供給回路には、粘性センサ７５が配置されており、この粘性センサ７５は、流れる液体の粘性もしくは粘度を検出して、粘性センサ７５の測定信号は制御装置７１に供給される。制御装置７１には、制御圧室６８における液圧式の制御圧と絞り開口３５の絞り横断面との間における関数関係を表す第１の特性線と、粘性と液圧式の制御圧との間における関数関係を表す第２の特性線とが記憶されている。これらの特性線と粘性センサ７５によって得られた測定とに基づいて、制御装置７１は圧力制限弁７０のための電気的な制御信号を生ぜしめる。この場合電気的な制御信号の振幅は、粘性の低下と共に制御圧室６８における制御圧が低下し、これによって絞り開口３５の絞り横断面が徐々に減じられるように、調節されている。
【００３３】
択一的な別の構成では粘性センサ７５の代わりに、同じ箇所に温度センサを配置することが可能であり、この温度センサの測定信号もまた同様に制御装置７１に供給されるようになっている。上に述べた２つの特性線の他に、制御装置７１にはさらに、温度による粘性の関数関係を表す第３の特性線が記憶されている。制御装置７１における制御信号の発生は、いまや第３の特性線をも考慮して行われ、この場合電気的な制御信号の振幅は、温度の上昇と共に制御圧室６８における制御圧が、圧力制限弁７０の増大する開放制御によって低下し、絞り開口３５の絞り横断面が狭くなるように、調節されている。
【００３４】
本発明は図示の実施例に制限されるものではない。例えば弁ブレーキ５１の緩衝部材３２はアクチュエータ１６に組み込まれている必要はなく、緩衝ピストン３３はアクチュエータ１６の調節ピストン１８と堅固に連結されているもしくは該調節ピストンと一体に結合されている必要もない。緩衝ピストン３３はむしろ弁部材１２の弁軸１３と直接的に堅固に結合されているもしくは一体に結合されていることができる。この場合緩衝シリンダ３２は、液体容積を供給するための固有の供給部を備えており、この供給部は弁ブレーキの作用時に緩衝ピストン３３によって遮断される。もちろん、図１に示された装置を用いて１つの燃焼シリンダにおける複数の開放横断面を制御することも可能であり、このような場合には各開放横断面に、上述のような形式でそれぞれアクチュエータによって操作されるガス交換弁が配属されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置を示す図である。
【図２】図１のＩＩで示された領域を拡大して示す断面図である。
【図３】図２に相当する断面図で変化実施例を示す図あって、図４のＩＩＩｏ−ＩＩＩｏ線に沿って断面して上部を示しかつＩＩＩｕ−ＩＩＩｕ線に沿って断面して下部を示す断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】内燃機関の燃焼シリンダにおける開放横断面を制御する装置の別の実施例を示す図である。
【図６】図５に示された装置における制御可能な絞りを示す縦断面図である。
【図１】
2005515342.tif 000003
【図２】
2005515342.tif 000004
【図３】
2005515342.tif 000005
【図４】
2005515342.tif 000006
【図５】
2005515342.tif 000007
【図６】
2005515342.tif 000008
【国際調査報告】
2005515342.tif 000009
2005515342.tif 000010
2005515342.tif 000011
2005515342.tif 000012
2005515342.tif 000013
2005515342.tif 000014