DE10003115A1 - Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor - Google Patents

Abstract

Für eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor, der einen zwischen Magneten gegen Rückstellkräfte von Gasfedern oszillierend angeordneten Anker umfasst und die Gasfedern über Ventile drucksteuerbar sind, wird für eine weitere Variation der Federkennlinien sowie einer Anschlag-Dämpfung des Ankers vorgeschlagen, dass der Anker als ein in einem Zylinder des Aktors gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben zwischen beiden Gasfedern ausgebildet ist und dass den Gasfedern zugeordnete Zumess-Ventile und Ablass-Ventile in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder jenseits der begrenzenden Stirnseite des Schließmagneten bzw. Öffnungsmagneten mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer im jeweiligen Magneten in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor, bei dem ein mit einem Gaswechselventil in Antriebs­ verbindung stehender Anker zwischen einem Schließmagneten und einem Öff­ nungsmagneten gegen Rückstellkräfte der Gasfedern oszillierend angeordnet ist, wobei den mittels des Ankers voneinander getrennten Gasfedern aus einem auflad­ baren Speicher ein Gas über ansteuerbare Ventile zugemessen und aus den Gas­ federn über ansteuerbare Ablass-Ventile Gas abgelassen ist.

Eine derartige Ventilsteuerung ist beispielsweise aus der US 5,611,303 bekannt, wobei das Zusammenspiel der Zumess-Ventile und der Ablass-Ventile der Gas­ federn im Hinblick auf einen hubverstellbaren Aktor gestaltet ist. Weiter sind die Gasfedern im wesentlichen durch ein kolbenartig geführtes Rohr gebildet, das auf halber Länge über einen Ankerabschnitt unterteilt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Ventilsteuerung bei einfachem Aufbau so weiterzubilden, dass variable Federkennlinien in Verbindung mit einer gesteuerten Anschlagdämpfung erzielt sind, wobei die Anschlagdämpfung zusätzlich bzw. unabhängig von den Ablass-Ventilen beeinflussbar ist.

Diese Aufgabe ist mit dem Patenanspruch 1 dadurch gelöst, dass der Anker als ein in einem Zylinder des Aktors gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben zwi­ schen beiden Gasfedern ausgebildet ist, und dass die Zumess-Ventile und die Ab­ lass-Ventile in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder jenseits der begrenzenden Stirnseite des Schließmagneten bzw. des Öffnungs­ magneten mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer im jeweiligen Magneten in Verbindung steht.

Mit der erfindungsgemäßen Kombination ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass mit den volumenvariablen Kammern sowohl die Federkennlinie als auch die Anschlag- Dämpfung sowohl jeweils für sich als auch in gegenseitiger Abhängigkeit be­ einflussbar sind, wobei mit den volumenvariablen Kammern gegenüber den ge­ steuerten Ablass-Ventilen gesonderte bzw. unabhängig ansteuerbare Dämpfungs­ mittel aufgezeigt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass jede Kammer einen druckgesteuert gegen eine Rückstellfeder verschiebbaren Kolben umfasst, über dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungsdruck zwischen Trennkolben bzw. Anker und der jeweiligen Stirnseite des Schließmagneten und des Öffnungsmagneten bewirkt ist.

Mit dieser Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise sowohl die Federsteifigkeit als auch die Anschlagdämpfung beeinflusst werden, wobei beispielsweise bei relativ weicher Federkennlinie und schnell wirksamen Kolben eine hohe Dämpfung erziel­ bar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, dass über die Kammer im Schließmagneten mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens beim Start der Brennkraftmaschine eine Gasverdrängung bewirkt ist zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils mittels eines Dauer­ magneten an der Stirnseite des Schließmagneten gehaltenen Trennkolbens bzw. Ankers, der beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in der Schließ­ stellung angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße volumenvariable Kammer kann also bei entsprechender An­ steuerung des Kolbens als Losbrech-Einrichtung für den am Schließmagneten ge­ haltenen Anker dienen.

Schließlich bezieht sich ein weiterer Vorschlag darauf, dass die Kammern jeweils gesondert oder gemeinsam angesteuert sind, wobei beispielsweise mit der geson­ derten Ansteuerung der Kammern für jede der Gasfedern eine andere Federkenn­ linie zu verwirklichen ist.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels beschrieben.

Eine Ventilsteuerung 1 für nicht dargestellte Brennkraftmaschinen umfasst einen elektro-magnetischen Aktor 2 mit Gasfedern 3 und 4, wobei ein mit einem Gas­ wechselventil 5 in Antriebsverbindung stehender Anker 6 zwischen einem Schließ­ magneten 7 und einem Öffnungsmagneten 8 gegen Rückstellkräfte der Gasfedern 3 und 4 oszillierend angeordnet ist. Den Gasfedern 3 und 4 ist aus einem aufladbaren Speicher 9 mittels Leitungen 9', 9" ein Gas über ansteuerbare Ventile 10 zugemes­ sen, wobei aus den Gasfedern 3 und 4 über ansteuerbare Ablass-Ventile 11 Gas abgelassen ist.

Zur Erzielung variabler Federkennlinien bei einfachem Aufbau des Aktors 2 in Ver­ bindung mit einer gesteuerten Anschlagdämpfung, die zusätzlich bzw. unabhängig von den Ablass-Ventilen 11 beeinflussbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Anker 6 als ein in einem Zylinder 12 des Aktors 2 gleitbeweglich dicht an­ geordneter Trennkolben 13 zwischen beiden Gasfedern 3 und 4 ausgebildet ist, und dass die Zumess-Ventile 10 und die Ablass-Ventile 11 in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Fe­ derkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder 3, 4 jenseits der begrenzenden Stirnseite 7' bzw. 8' des Schließmagneten 7 bzw. des Öffnungsmagneten 8 mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer 14 im jeweiligen Magneten 7, 8 in Verbindung steht.

Zur Erzielung einer vorbestimmten Federsteifigkeit einerseits und einer vorbe­ stimmten Anschlag-Dämpfung andererseits umfasst jede Kammer 14 einen druck­ gesteuert gegen eine Rückstellfeder 15 verschiebbaren Kolben 16, über dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungsenddruck zwischen Trenn­ kolben 13 bzw. Anker 12 und der jeweiligen Stirnseite 7' bzw. 8' des Schließ­ magneten 7 bzw. des Öffnungsmagneten 8 bewirkt ist.

Weiter ist über die Kammer 14 im Schließmagneten 7 mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens 16 beim Start der Brennkraftmaschine eine Gasver­ drängung bewirkt zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils 5 mittels eines Dauermagneten 17 an der Stirnseite 7' des Schließmagneten 7 gehal­ tenen Trennkolbens 13 bzw. Ankers 12, der beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in dieser Schließstellung angeordnet ist.

Mit dieser Anordnung können sämtliche beim Stillstand der Brennkraftmaschine geschlossen gehaltenen Gaswechselventile beim Start der Brennkraftmaschine zu­ nächst ohne Bestromung der jeweiligen Magnete rasch von der Halteposition gelöst werden und bei eingeschalteten Schließ- und Öffnungsmagneten rasch an­ geschwungen werden.

Schließlich können die Kammern 14 jeweils gesondert oder gemeinsam angesteuert sein, womit beispielsweise bei gesonderter Ansteuerung der Kammern 14 in den Gasfedern 3 und 4 unterschiedliche Federkennlinien zu verwirklichen sind.

Claims (4)

1. Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausge­ rüsteten elektro-magnetischen Aktor,

• - bei dem ein mit einem Gaswechselventil (5) in Antriebsverbindung stehender Anker (6) zwischen einem Schließmagneten (7) und einem Öffnungsmagneten (8) gegen Rückstellkräfte der Gasfedern (3, 4) oszillierend angeordnet ist, wobei
• - den mittels des Ankers (6) voneinander getrennten Gasfedern (3, 4) aus einem aufladbaren Speicher (9) ein Gas über ansteuerbare Ven­ tile (10) zugemessen und
• - aus den Gasfedern (3, 4) über ansteuerbare Ablass-Ventile (11) Gas abgelassen ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - dass der Anker (6) als ein in einem Zylinder (12) des Aktors (2) gleit­ beweglich dicht angeordneter Trennkolben (13) zwischen beiden Gasfedern (3, 4) ausgebildet ist, und
• - dass die Zumess-Ventile (10) und die Ablass-Ventile (11) in Ab­ hängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei
• - die jeweilige Gasfeder (3, 4) jenseits der begrenzenden Stirnseite (7', 8') des Schließmagneten (7) bzw. des Öffnungsmagneten (8) mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer (14) im jeweiligen Magneten (7, 8) in Verbindung steht.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - dass jede Kammer (14) einen druckgesteuert gegen eine Rückstell­ feder (15) verschiebbaren Kolben (16) umfasst, über
• - dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungs­ enddruck zwischen Trennkolben (13) bzw. Anker (6) und der jeweili­ gen Stirnseite (7', 8') des Schließmagneten (7) und des Öffnungs­ magneten (8) bewirkt ist.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - dass über die Kammer (14) im Schließmagneten (7) mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens (16) beim Start der Brenn­ kraftmaschine eine Gasverdrängung bewirkt ist zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils (5) mittels eines Dauer­ magneten (17) an der Stirnseite (7') des Schließmagneten (7) gehal­ tenen Trennkolbens (13) bzw. Ankers (6), der
• - beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in dieser Schließstellung angeordnet ist.

4. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (14) jeweils gesondert und/oder gemeinsam angesteuert sind.