(57)【要約】本発明は、内燃機関のガス交換弁（１２，１３）を制御するための装置であって、液圧的な弁駆動装置（１７，１８）が設けられており、該弁駆動装置（１７，１８）が、それぞれガス交換弁（１２，１３）に作用する１つの作動ピストン（２６）と、該作動ピストン（２６）によって制限された２つの作業室（２７，２８）とを有しており、両作業室（２７，２８）のうちの、ガス交換弁（１２，１３）の閉鎖のための第１の作業室（２７）が、常に流体圧力下にあって、ガス交換弁（１０）の開放のための第２の作業室（２８）が、第１および第２の電気的な制御弁（３４，３５）を介して、加圧下の流体によって交互に充填可能でかつ放圧可能である形式のものに関する。所要の制御弁の点数を削減するために、一対の弁駆動装置において、第２の弁駆動装置（１８）の第２の作業室（２８）の充填が、第１の弁駆動装置（１７）の作動ピストン（２６）の、対応するガス交換弁（１２）の開放のための所定の行程の後に、第１の弁駆動装置（１７）の、第１の制御弁（３４）に接続された第２の作業室（２８）を介して行われる。
2005507045.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）内のガス交換弁（１２，１３）を制御するための装置であって、それぞれ１つのガス交換弁（１２，１３）に対応する液圧的な弁駆動装置（１７，１８）が設けられており、該弁駆動装置（１７，１８）が、ガス交換弁（１２，１３）に作用するそれぞれ１つの作動ピストン（２６）と、該作動ピストン（２６）によって制限されたそれぞれ２つの液圧的な作業室（２７，２８）とを有しており、両作業室（２７，２８）のうちの、ガス交換弁（１２，１３）を閉鎖方向に負荷する第１の作業室（２７）が、加圧下の流体によって常に充填されていて、ガス交換弁（１２，１３）を開放方向に負荷する第２の作業室（２８）が、第１および第２の電気的な制御弁（３４，３５）を介して、加圧下の流体によって交互に充填可能でかつ放圧可能である形式のものにおいて、一対の弁駆動装置の第２の弁駆動装置（１８）の第２の作業室（２８）の充填が、第１の弁駆動装置（１７）の作動ピストン（２６）の、対応するガス交換弁（１２）の開放方向での所定の行程の後に、第１の弁駆動装置（１７）の、第１の制御弁（３４）に接続された第２の作業室（２８）を介して行われることを特徴とする、ガス交換弁を制御するための装置。
【請求項２】
第１の弁駆動装置（１７）の第２の作業室（２８）が、第１の制御弁（３４）に接続された１つの流入部（２９）と、２つの流出部（３０，３１）とを有しており、両流出部（３０，３１）のうちの第１の流出部（３０）が、第２の制御弁（３５）に接続されていて、第２の流出部（３１）が、第２の弁駆動装置（１８）の第２の作業室（２８）に接続されており、第２の弁駆動装置の第２の作業室（２８）が、第２の作業室（２８）へ遮断方向を向けた逆止弁（３７）を介して、第２の制御弁（３５）に接続されており、第１の弁駆動装置（１７）の第２の作業室（２８）における第２の流出部（３１）が、第１の流出部（３０）から次のような行程間隔を保って配置されている、すなわち、第２の流出部（３１）が、第１の弁駆動装置（１７）の作動ピストン（２６）の、対応するガス交換弁（１２）の閉鎖をもたらす閉鎖位置で、該作動ピストン（２６）によって閉鎖されていて、対応するガス交換弁（１２）の開放をもたらす開放方向への該作動ピストン（２６）の所定の行程の後に開放されるような行程間隔を保って配置されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１の弁駆動装置（１７）の両流出部（３０，３１）の相互の行程間隔が、制御により変化可能である、請求項２記載の装置。
【請求項４】
第２の弁駆動装置（１８）の第２の作業室（２８）が、第１の弁駆動装置（１７）の第２の流出部（３１）に接続された流入部（３２）と、逆止弁（３７）に接続された流出部（３３）とを有している、請求項２または３記載の装置。
【請求項５】
第１の弁駆動装置（１７）が、機械的な行程制限手段（３８）を有しており、該行程制限手段（３８）が、作動ピストン（２６）による第２の流出部（３１）の開放後に、対応するガス交換弁（１２）の開放方向への作動ピストン（２６）のさらなる行程運動をプロックするように設計されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
第１および第２の弁駆動装置（１７，１８）によって操作される両ガス交換弁（１２，１３）が、同じ燃焼シリンダ（１０）内に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
第１および第２の弁駆動装置（１７，１８）に対応するガス交換弁（１２，１３）が、流入弁または流出弁として使用されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、内燃機関の燃焼シリンダ内のガス交換弁を制御するための装置から出発する。
【０００２】
この形式の公知装置（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２６０４７号明細書）では、それぞれ対応するガス交換弁の弁タペットと一体的に作動ピストンが結合されているそれぞれの弁駆動装置の、その第１の作業室は、高圧源に常時接続されていて、その第２の作業室は、一方では該高圧源への供給管路を交互に閉鎖または開放する第１の電気的な制御弁に、かつ他方では放圧管路を交互に開放または閉鎖する第２の制御弁に接続されている。これらの電気的な制御弁は、スプリングリターン式の２ポート２位置切換電磁弁として形成されている。制御弁の無通電時には、第１の作業室が依然として高圧下にあるのに対して、第２の作業室は、高圧源から遮断されて放圧管路に接続されている。ガス交換弁は閉じられている。ガス交換弁の開放のためには、両制御弁が給電される。制御弁が切換えられることにより、弁駆動装置の第２の作業室は、一方では第２の制御弁によって放圧管路に対して遮断され、他方では第１の制御弁によって高圧源への供給管路に接続される。ガス交換弁は開放され、この場合、開放行程の大きさは、第１の電気的な制御弁に印加された電気的な制御信号の形成に依存し、開放速度は、高圧源から流入制御された圧力に依存する。ガス交換弁を規定された開放位置に保つためには、次いで第１の制御弁が無通電に切換えられ、その結果、弁駆動装置の第２の作業室に通じる供給管路が遮断される。この形式で、制御信号発生のための電気的な制御装置によってガス交換弁のすべての弁開放位置が調整され得る。１つのガス交換弁の制御のためには、対応する弁駆動装置を対応して液圧で負荷するそれぞれ２つの電気的な制御弁が必要である。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた、ガス交換弁を制御するための本発明による装置が有する利点は、液圧的なエネルギをガス交換弁の線運動に変換するために１対の弁駆動装置の２つの弁駆動装置の第２の作業室を相互に直接的に液圧的に結合したことによって、２つの弁駆動装置の制御のために必要な制御弁の点数が従来の４つから２つにまで削減されることにある。このことによって、電子制御装置の、制御弁の制御に必要なアウトプット素子の点数も半減し、ひいては付加的に配線費用も軽減されるので、制御装置のための製作費用が全体として著しく低減され得る。さらに付加的に、構成部品と配線との省略によって必要な組込みスペースが減少し、弁の点数が少ないことによって制御弁の故障の確率が低下し、かつ液圧的な所要エネルギのみならず電気的な所要エネルギも減少する。
【０００４】
その他の請求項に記載した手段によって、請求項１記載に記載した、ガス交換弁を制御するための装置の、有利な構成および改良形が可能である。
【０００５】
本発明の有利な１実施態様によれば、第１および第２の弁駆動装置によって操作される両ガス交換弁が、内燃機関の同じ燃焼シリンダ内に配置されている。このことが有する利点は、対応するガス交換弁を開放するための第２の弁駆動装置の余剰力が、対応するガス交換弁を燃焼シリンダ内で形成される最大の対抗圧に抗して開放しなければならない第１の弁駆動装置の余剰力と同じ大きさに設計される必要がなく、むしろ比較的に小さく設計され得ることにある。なぜならば、同じ燃焼シリンダの第２のガス交換弁を開放するための対抗力は、部分的にすでに第１のガス交換弁の開放によって減衰されているからである。
【０００６】
本発明のさらなる有利な実施態様によれば、少なくとも第１の弁駆動装置が、機械的な行程制限手段を有している。該行程制限手段は次のように設計されており、すなわち、第２の弁駆動装置の第２の作業室に接続された、第１の弁駆動装置の流出部が、作動ピストンによって開放された後に、開弁方向への作動ピストンのさらなる行程運動をプロックするように設計されている。第１の弁駆動装置内のこのような行程制限手段は、両ガス交換弁の最大開口横断面が全負荷範囲のためにもまだ充分である場合には、エネルギ論的に有利である。なぜならば、第１の弁駆動装置内の作動ピストンをブロックすることによって、余剰力全体が、第２の弁駆動装置内の作動ピストンの押し退けのために、かつ第２のガス交換弁の開放のために使用され得るからである。両ガス交換弁の行程速度は圧力依存的であり、第１の弁駆動装置の第２の作業室における流出部を第２の弁駆動装置の第２の作業室に通じるように開放することに関連した、行程相互の重なり量の変化によって影響される。このことによって、ガス交換弁の圧力または行程に依存した速度特性曲線が得られる。
【０００７】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図１に制御回路図で示された、ガス交換弁を制御するための装置によって、内燃機関の燃焼シリンダ１０（部分的にしか図示せず）内に配置されている一対のガス交換弁１２，１３が、内燃機関の運転特性に依存してエネルギ最良に制御される。これらのガス交換弁１２，１３は、燃焼シリンダ１０内に形成された燃焼室１１をガス密に閉鎖する吸気弁または排気弁であってよい。それぞれのガス交換弁１２，１３は公知形式通り、燃焼シリンダ１０の開口横断面１４を取り囲む弁座１５と、軸方向摺動可能に案内された弁ステム１６１に座着している弁閉鎖体１６２を備えた弁部材１６とを有している。この弁閉鎖体１６２は、開口横断面１４の閉鎖および開放のために弁座１５と協働する。一方の軸方向にまたは他方の軸方向に弁ステム１６１が摺動せしめられることによって、弁閉鎖体１６２は弁座１５から押し離されるかまたは弁座１５上へ載着する。
【０００９】
ブロック回路図として図示された、両ガス交換弁１２，１３を制御するための装置は、ガス交換弁１２を操作する第１の弁駆動装置１７と、ガス交換弁１３を操作する第２の弁駆動装置１８とを有している。アクチュエータまたはアクタとも呼ばれる液圧的な両弁駆動装置１７，１８は、両ガス交換弁１２，１３の弁ステム１６１にそれぞれ係合している。弁制御装置にはさらに圧力供給装置１９が付属しており、該圧力供給装置１９は流体例えば液圧オイルを流体リザーバ２１から搬送する有利には調整可能な高圧ポンプ２０と、逆止弁２２と、蓄圧器２３とを有している。逆止弁２２と蓄圧器２３との間から導出された、圧力供給装置１９の出口１９１には、持続的で調整可能な高圧が常にかかっており、この場合、該出口１９１の手前にはさらに、通流方向が出口１９１に向かっている第２の逆止弁２４が接続されていてよい。
【００１０】
両液圧的な弁駆動装置１７，１８は全く同じに形成されており、それぞれ、シリンダケーシング２５と、この内部に軸方向摺動可能に案内された作動ピストン２６とを備えた復動式の作業シリンダとして形成されている。前記作動ピストン２６は、シリンダケーシング２５の内室を、第１の作業室２７と第２の作業室２８とに分割している。両弁駆動装置１７，１８のそれぞれの第１の作業室２７は、常に圧力供給装置１９の出口１９１に連通している。第１の弁駆動装置１７の第２の作業室２８は、１つの流入部２９と２つの流出部３０，３１とを有している。この場合、第２の流出部３１は、第１の流出部３０から次のような行程間隔を保って配置されており、すなわち、ガス交換弁１２の閉鎖をもたらした作動ピストン２６の閉鎖位置（図１に示す）において、第２の流出部３１が作動ピストン２６によって閉鎖されていて、ガス交換弁１２を開放するための作動ピストン２６の所定の開放行程の後に初めて前記第２の流出部３１が第２の作業室２８に向かって開放されるような行程間隔を保って配置されている。第２の弁駆動装置１８の第２の作業室２８は、１つの流入部３２と１つの流出部３３とを有している。第１の弁駆動装置１７の流入部２９は、第１の制御弁３４を介して圧力供給装置１９の出口１９１に接続されている。第１の弁駆動装置１７の第１の流出部３０は、第２の制御弁３５の弁流入部に接続されており、該制御弁３５の弁流出部は、流体リザーバ２１への戻り路３６に連通している。第２の弁駆動装置１８の流入部３２は、第１の弁駆動装置１７の第２の流出部３１に接続されており、第２の弁駆動装置１８の流出部３３は、逆止弁３７を介して、第２の制御弁３５の弁流入部に接続されている。逆止弁３７の通流方向は、流出部３３から第２の制御弁３５へ向かっている。両制御弁３４，３５は、スプリングリターン式の２ポート２位置切換電磁弁として形成されている。
【００１１】
本弁装置の作用方式は次の通りである。
【００１２】
図面に示されているように第１の制御弁３４が閉じられており、かつ第２の制御弁３５が開かれている場合、弁駆動装置１７，１８の両方の第２の作業室２８は無圧であり、弁駆動装置１７，１８の第１の作業室２７内にかかっている、圧力装置１９の高圧は、作動ピストン２６をその上方の行程終端位置に位置せしめており、ひいてはガス交換弁１２，１３をその閉鎖位置に保持している。この上方の行程終端位置または閉鎖位置では、第１の弁駆動装置１７内の作動ピストン２６が、第２の弁駆動装置１８の流入部３２に接続された第２の流出部３１を閉じている。
【００１３】
制御弁３４，３５が切換えられると、両弁駆動装置１７，１８の第２の作業室２８が戻し路３６から遮断され、第１の弁駆動装置１７の第２の作業室２８が圧力供給装置１９の出口１９１に連通する。作動ピストン２６の、第２の作業室２８を制限している面が、作動ピストン２６の、第１の作業室２７内の作用面よりも大きいため、第２の作業室２８内にかかっている高圧は、作動ピストン２６を下向きに運動せしめて、弁ステム１６１を介して弁閉鎖体１６２を弁座１５から押し離し、その結果、ガス交換弁１２が開く。
【００１４】
内燃機関の運転点に応じて、燃焼シリンダ１０内の種々の開口横断面１４が準備されなければならない。要するに、ガス交換弁１２だけが、または両交換弁１２，１３が小さな行程または大きな行程で起動制御されなければならない。大きな開口横断面が要求される場合には、第１の弁駆動装置１７内の作動ピストン２６の規定された行程の後に、流出部３１が作動ピストン２６から開放され、その結果、いまや第２の弁駆動装置１８の第２の作業室２８内にも、高圧が形成される。これにより第２の弁駆動装置１８内の作動ピストン２６に作用する、第２の作業室２８内の余剰力が、いまや作動ピストン２６を摺動せしめ、その結果、弁部材１３も開く。
【００１５】
第１の弁駆動装置１７の両流出部３０，３１の間隔の設計は、エネルギ最良に、内燃機関の運転特性に依存して行われる。さらに、例えば第２の作業室２８に液密に結合されていてシリンダケーシング２５において摺動可能な調整リングに第２の流出部３１を設けることによって、両流出部３０，３１の行程間隔を制御可能にすることも可能である。該調整リングには行程駆動装置が係合し、該行程駆動装置は、両制御弁３４，３５をも制御する電子制御装置によって制御される。第１の流出部に対する第２の流出部３１の軸方向の相対的な移動性は、図面において第２の流出部３１に対応して図示された二重矢印３９によって示されている。これと択一的に、調整リングによって相前後して閉鎖可能である複数の第２の流出部３１を、作動ピストン２６の行程方向で互いに前後して配置することができる。
【００１６】
開放時のそれぞれのガス交換弁１２；１３の行程高さは、まず第１に、第１の制御弁３４の起動制御持続時間の長さに依存する。起動制御持続時間が比較的長いと、少なくとも第１の駆動装置１７内に設けられた機械的な行程制限手段が係合する。図面にストッパ３８として概略的にしか示していない該行程制限手段は、例えば次のように設計される、すなわち、第２の弁駆動装置１８の第２の作業室２８に通じる流出部３１の開放直後に、第１の弁駆動装置１７内の作動ピストン２６の、開弁方向へのさらなる行程運動が阻止されるように設計される。このような行程制限は、エネルギ論的に有意義である。なぜならば、その場合には第２の弁駆動装置１８内で作動ピストン２６を摺動させるためだけの液力的なエネルギしか必要とされないからである。このような行程制限のための前提は、両ガス交換弁１２，１３内の開口横断面の、該行程制限によってもまだ得られる合計が、内燃機関の全負荷範囲のために充分であることである。
【００１７】
両交換弁１２，１３の行程速度はまず第１に圧力に依存していて、行程相互の重なり量の変化と、両弁駆動装置１７，１８の第２の作業室２８間の接続部の開放とによって影響される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関の燃焼シリンダ内の２つのガス交換弁を制御するための本発明による装置の制御回路図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2005507045.tif 000019
2005507045.tif 000020
2005507045.tif 000021
2005507045.tif 000022