DE10009299A1 - Electro-magnetic or electro-hydraulic valve control arrangement for internal combustion engine has preferably several electro-magnetic actuators fixed on common support connected to cylinder head and via which coolant is introduced - Google Patents
Electro-magnetic or electro-hydraulic valve control arrangement for internal combustion engine has preferably several electro-magnetic actuators fixed on common support connected to cylinder head and via which coolant is introducedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Ventilsteueranordnung mit den Merk malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an electromagnetic valve control arrangement with the Merk paint the preamble of claim 1.
In der DE 197 560 501 A1 sind die Aktuatoren in einem Aktuatorträger montiert, der auf den Zylinderkopf aufsitzt und welcher von Kühlwasser durchspült ist. Zusätzlich besitzt dieser Aktuatorträger einen vom Kühlwasser durchsetzten Deckel. Durch die sen Deckel werden die Steckkontakte geführt und mit einem elektronischen Steuer gerät verbunden. Bei dieser Lösung sind sowohl Aktuatoren als auch elektronisches Steuergerät auf dem Temperaturniveau des Kühlwassers, also im Bereich 80 bis 100 Grad, was ein sehr hohes Temperaturniveau bedeutet. Diese Kühlkörper bedeuten einen nicht geringen zusätzlichen Aufwand, bringen auch Gewicht und erhöhen die Baugröße.In DE 197 560 501 A1, the actuators are mounted in an actuator carrier which sits on the cylinder head and which is flushed with cooling water. In addition, this actuator bracket has a cover through which cooling water flows. The plug contacts are guided through the cover and connected to an electronic control unit. In this solution, both the actuators and the electronic control unit are at the temperature level of the cooling water, that is in the range from 80 to 100 degrees, which means a very high temperature level. These heat sinks mean a lot of additional effort, also bring weight and increase the size.
In der WO 98/42957, von der die Erfindung ausgeht wird eine Anordnung beschrie ben, bei der mehrere Aktuatoren auf einem Träger, insbesondere in einem Kasten angeordnet sind. Die aufgesetzte Elektronik wird durch die Luft des Ansaugrohrs ge kühlt. Da die angesaugte Luft ungefähr der Umgebungstemperatur entspricht ist hier das Temperaturniveau für die Elektronik günstig.An arrangement is described in WO 98/42957, from which the invention is based ben, in which several actuators on a carrier, especially in a box are arranged. The attached electronics are ge through the air of the intake pipe cools. Since the air sucked in corresponds approximately to the ambient temperature, here is the temperature level for the electronics favorable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die elektromagnetische Ventilsteuer anordnung weiter hinsichtlich der Umgebungstemperatur der Aktuatoren zu verbes sern.The invention is based on the object, the electromagnetic valve control arrangement to verbes further regarding the ambient temperature of the actuators ser.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.
Durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die Weiterbildungen der Unteransprüche wird im Aktuatorenraum eine mittlere Temperatur von ca. 50° erreicht, was 20% we niger Verlustleistung bedeutet. Der Luftstrom kann künstlich erzeugt werden, z. B. mit einen Ventilator und/oder durch Luftleitmittel. Vorzugsweise wird jedoch die An saugluft des Ansaugrohrs zur Kühlung ausgenutzt. Es kann der Aktuatordeckel auch an einen getrennten kühleren Kühlkreislauf angeschlossen werden. Auch kann zu sätzlich ein thermoelektrischer Kühler eingesetzt werden.By the features of claim 1 and the developments of the subclaims an average temperature of approximately 50 ° is reached in the actuator space, which is 20% less power loss means. The air flow can be generated artificially, e.g. B. with a fan and / or by air guide. However, the An suction air of the intake pipe used for cooling. The actuator cover can too be connected to a separate cooler cooling circuit. Can too a thermoelectric cooler can also be used.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine klare Schnittstelle zum Zylinder kopf erreicht. Die Aktuatoren können vorgeprüft angeliefert und mit dem Zylinderkopf verschraubt werden. Es können beliebige Zahlen von Aktuatoren zusammengefaßt werden, z. B. können jeweils die Aktuatoren einer Ventilreihe zusammengefaßt wer den. Die Anzahl der Verbindungskabel wird klein gehalten und es wird nur eine ge ringe Zahl von Dichtungen gebraucht. Die Verlustleistung der Aktuatoren wird über wärmeleitende Komponenten zum kühleren Aktuatordeckel abgeführt.The arrangement according to the invention provides a clear interface to the cylinder head reached. The actuators can be delivered pre-tested and with the cylinder head be screwed. Any number of actuators can be combined be, e.g. B. the actuators of a valve series can be summarized who the. The number of connecting cables is kept small and only one is used rings number of seals used. The power loss of the actuators is about heat-conducting components dissipated to the cooler actuator cover.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu tert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with the aid of the drawings tert.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel Fig. 1 shows a first embodiment
Fig. 2 ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel Fig. 2 shows a slightly modified embodiment
Fig. 3-5 weitere Abwandlungen Fig. 3-5 further modifications
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit verschwenkbarer Elektronik Fig. 6 shows an embodiment with pivotable electronics
In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinderkopf bezeichnet, dessen oberes Teil als Wanne 10 aus gebildet ist. Im Zylinderkopf 1 sind zwei Reihen von Ventilen 3 und 4 angeordnet, die von elektromagnetischen Aktuatoren 5 und 6, bzw. 7 und 8 angetrieben werden. Der Aktuator 5 treibt das Ventil 3 an, der Aktuator 6 ein dahinter liegendes weiteres Ven til. Die Aktuatoren 5 und 6 usw. treiben, z. B. die Einlaßventile an, die Aktuatoren 7 und 8 die Auslaßventile. Alle Einlaß- und alle Auslaßventile sind auf einem Träger 9 bzw. 10 montiert und diese Träger sind auf dem Zylinderkopf angeschraubt. In Fig. 1, 1 denotes a cylinder head, the upper part of which is formed as a tub 10 . In the cylinder head 1 , two rows of valves 3 and 4 are arranged, which are driven by electromagnetic actuators 5 and 6 , or 7 and 8. The actuator 5 drives the valve 3 , the actuator 6 is a further Ven til behind. Actuators 5 and 6 etc. drive, e.g. B. the intake valves, the actuators 7 and 8, the exhaust valves. All intake and all exhaust valves are mounted on a bracket 9 and 10 and these brackets are screwed onto the cylinder head.
Die Wanne 10 bildet mit einem Aktuator Deckel 11 einen außen abgeschlossen Raum 2, in dem alle Aktuatoren untergebracht sind. Die Wanne 10 weist innen eine Wärmeisolierung 12 auf, um eine Wärmeabgabe des Zylinderkopfs 1 an den Raum 2 klein zu halten. Auch in die Verbindung zwischen der Wanne 10 und dem Deckel 11 ist eine wärmeisolierende Dichtung 13 eingefügt. Am oberen Ende grenzt der Deckel 11 an den Luftleitkanal 14 an und wird von dessen relativ kühler Luft oder Kühlmittel umströmt, also gekühlt. Mit dem Deckel 11 sind über Wärmebrücken, z. B. in Form von wärmeleitenden Bändern 15 oder von einem wärmeleitenden Elastomer 16 die Aktuatoren verbunden, die die in den Aktuatoren erzeugte Wärme an den gekühlten Deckel abführen. In einer Ausbuchtung des Deckels 11 ist eine Steuerelektronik 17 untergebracht, die von einer Abdeckung 18 umgeben ist. Durch diese Abdeckung 18 sind Steckverbindungselemente 19 durchsteckbar, die auf Kontaktteile der Elektronik 17 aufgeschoben werden. Die Steckverbindungselemente 19 sind über kurze Leitun gen mit den Aktuatoren 5 bis 8, bzw. mit einer im Raum untergebrachten Zündspule (oder Spulen) 21 verbunden, deren Unterbringung in den geschützten Raum hin sichtlich Temperatur, Feuchte und Staub vorteilhaft ist. Am oberen Ende des Deckels 11 sind Kühlrippen 20 angebracht, die in den Kühlkanal 14 hinein ragen und somit die Kühlung unterstützen. Oben links ist eine Zusatzkühlung 20' durch den Fahrtwind vorgesehen.The tub 10 forms with an actuator cover 11 an externally closed space 2 , in which all actuators are housed. The trough 10 has thermal insulation 12 on the inside in order to keep heat output from the cylinder head 1 to the space 2 small. A heat-insulating seal 13 is also inserted into the connection between the tub 10 and the cover 11 . At the upper end, the cover 11 borders on the air duct 14 and is flowed around by its relatively cool air or coolant, that is, cooled. With the lid 11 are over thermal bridges, for. B. in the form of heat-conducting strips 15 or a heat-conducting elastomer 16, the actuators are connected, which dissipate the heat generated in the actuators to the cooled cover. Control electronics 17 , which is surrounded by a cover 18 , are accommodated in a bulge of the cover 11 . Through this cover 18 connector elements 19 can be pushed through, which are pushed onto contact parts of the electronics 17 . The connector elements 19 are connected via short lines with the actuators 5 to 8 , or with an ignition coil (or coils) 21 housed in the room, the accommodation of which in the protected room is clearly advantageous in terms of temperature, humidity and dust. At the upper end of the cover 11 cooling fins 20 are attached, which protrude into the cooling channel 14 and thus support the cooling. Additional cooling 20 'by the airstream is provided at the top left.
Alternativ hierzu kann der Zylinderkopf eben ausgebildet sein und der Zylinderkopf deckel direkt auf dem Zylinderkopf aufliegen. Diese Lösung bringt Gewichtsvorteile.Alternatively, the cylinder head and the cylinder head can be flat Place the cover directly on the cylinder head. This solution brings weight advantages.
Der Anschlußstecker zum Bordnetz ist seitlich angeordnet und nicht sichtbar. Dieser Stecker besitzt bei vernetzten Systemen, z. B. mit CAN nur eine geringe Anzahl von Anschlüssen, nämlich die Busanschlüsse und die Stromversorgung. Damit ist der Verkabelungsaufwand sehr gering und die Kabel können sehr gut vibrationsfest ge lagert werden.The connector to the vehicle electrical system is located on the side and is not visible. This In networked systems, e.g. B. with CAN only a small number of Connections, namely the bus connections and the power supply. So that's the Cabling effort very low and the cables can be very vibration-resistant be stored.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die Aktuatoren ziemlich dicht aneinander gebaut werden können, ohne daß sie durch Kästen getrennt sind. Au ßerdem braucht für einen Zylinderkopf nur eine Elektronik eingebaut werden, was weniger Leitungen und Steckverbindungen beinhaltet. Der Zylinder- bzw. Aktuator deckel wird von der Motorrauminnenluft umströmt und diese besitzt, insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten eine erheblich niedrigere Temperatur als das Kühlwasser, so daß im Aktuatorraum eine niedrigere Temperatur entsteht als im Zy linderkopf. Die entstehende Verlustwärme der Aktuatoren wird, wie oben beschrie ben, abgeführt. Es besteht die Möglichkeit das wärmeleitende Band zu isolieren, um zu verhindern, daß von diesem Wärme an den Raum abgegeben wird. Durch die In tegration der Zündspule in einem Trockenraum, kann diese weniger aufwendig in der Isolation gestaltet werden. Vor allen Dingen sind Anschlußkabel einsparbar. Außer dem bestehen sehr kurze Ansteuerwege zu Leistungsendstufen, so daß mit geringen elektromagnetischen Störungen zu rechnen ist. Bei Reparaturen oder Wechsel der Zündkerzen, was heute sehr selten oder erst bei großen Laufzeiten, zum Beispiel 100.000 km vorkommt, muß der Aktuatordeckel entfernt werden. Dazu muß gegebe nenfalls das wärmeleitende Band abgeschraubt werden.The arrangement according to the invention has the advantage that the actuators are quite tight can be built together without being separated by boxes. Au Furthermore, only one electronics needs to be installed for a cylinder head, which contains fewer cables and connectors. The cylinder or actuator The engine air flows around the lid and has it, in particular at higher speeds, a significantly lower temperature than that Cooling water, so that a lower temperature is generated in the actuator room than in the Zy lind head. The resulting heat loss from the actuators is as described above ben, dissipated. There is the possibility to isolate the heat-conducting tape to prevent heat from being given off to the room. By the In tegration of the ignition coil in a drying room, this can be less expensive in the Isolation can be designed. Above all, connection cables can be saved. Except there are very short control paths to power output stages, so that with low electromagnetic interference is to be expected. When repairs or changing the Spark plugs, which is very rare today or only with long terms, for example 100,000 km occurs, the actuator cover must be removed. To do this must give if necessary, the heat-conducting tape must be unscrewed.
In Fig. 2 ist im Gegensatz zu Fig. 1 auf den Zylinderkopf 22 eine isolierende Kunst stoffwanne 23 aufgesetzt. Dies bringt Gewichtsersparnis und glatte Bearbeitungsflä chen. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel die Wanne 23 und der Deckel 24 schräg ausgebildet, was durch die Linie 24 angedeutet ist. Auch die Stecker 25 sind hier schräg eingeführt. Hierdurch wird bei Demontage, insbesondere bei V-Motoren eine Kollision mit der Karosserie vermieden. Bei V-Motoren ergibt sich dabei eine Montage in etwa vertikaler Richtung. Auch ist eine auf den Zylinderkopf aufgesetzte Wanne aus Metall, z. B. Aluminium möglich, die gegenüber dem Zylinderkopf wärme- und schallisoliert sein kann (z. B. durch schallisolierende Strukturen oder kleine Auf lageflächen mit Luft als Isolierung).In Fig. 2, in contrast to Fig. 1, an insulating plastic tub 23 is placed on the cylinder head 22 . This brings weight savings and smooth machining surfaces. In addition, the tub 23 and the lid 24 are formed obliquely in this embodiment, which is indicated by the line 24 . The plugs 25 are also inserted obliquely here. This avoids a collision with the body during disassembly, especially with V-engines. In the case of V engines, this results in assembly in an approximately vertical direction. Also, a tub made of metal, e.g. B. aluminum is possible, which can be heat and sound insulated against the cylinder head (z. B. by sound insulating structures or small bearing surfaces with air as insulation).
Fig. 3 zeigt für den Montage- oder Reparaturfall eine Zentralschraube 30, die im Kräfteschwerpunkt des Zylinderkopfes angeordnet ist, und die es ermöglicht zentral nur mit einer Schraube den Deckel zu befestigen oder auch zu demontieren. Damit dies in beiden Richtungen geschieht ist die Zentralschraube 30 mit einem Bund 32 versehen, der in beiden Richtungen auf Anschläge 33 im Deckel wirkt. Die Zentral schraube 30 ist durch eine Dichtung 34 abgedichtet, damit kein Wasser eindringen kann. Der Aktuatordeckel 31 hat eine derartige Ausbildung, daß sich das Mittelstück 35 auf einem im Zylinderkopf eingeschraubten Zentrierschaft 38 mit Gewinde zen triert. Damit dieses nicht unnötige Wärme an den Raum 36 abgibt, besteht ebenfalls die Möglichkeit der Wärmeisolation 37 dieses Zentrierfortsatzes. Fig. 3 shows a central screw 30 for assembly or repair, which is arranged in the center of gravity of the cylinder head, and which makes it possible to attach or remove the cover centrally with only one screw. In order for this to happen in both directions, the central screw 30 is provided with a collar 32 which acts on stops 33 in the cover in both directions. The central screw 30 is sealed by a seal 34 so that no water can penetrate. The actuator cover 31 has such a design that the center piece 35 on a screwed in the cylinder head centering shaft 38 with a thread. So that this does not emit unnecessary heat to the room 36 , there is also the possibility of heat insulation 37 of this centering extension.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung des Aktuatordeckels 31 bei der das Oberteil 39 (, z. B. Schacht) von Kühlluft oder Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Hierbei ist der Schacht 39 aufgeklebt. Fig. 4 shows an embodiment of the actuator cover 31 in which the upper part 39 (, z. B. slot) of cooling air or cooling liquid flows through. Here, the shaft 39 is glued on.
Fig. 5 zeigt den Einsatz eines thermoelektrischen Generators oder auch Kühlele ments 40, das z. B. auf Peltiereffekt basiert. Fig. 5 shows the use of a thermoelectric generator or element 40 Kühlele, the z. B. based on Peltier effect.
Bei der Erfindung ist es somit möglich parallel zur Ansaugluft mit entsprechendem Kanal im Aktuatordeckel zusätzliche Kanäle vorzusehen, in die Fahrtwind oder Kühlluft über elektromotorisch oder motorisch angetriebene Gebläse eingeleitet wer den.In the invention, it is thus possible parallel to the intake air with the corresponding Channel in the actuator cover to provide additional channels in the wind or Cooling air is introduced via an electric motor or motor-driven fan the.
In Fig. 6, die weitgehend der Fig. 5 entspricht sind die in der Wanne 50 unterge brachten Aktuatoren mit 51 bezeichnet. Der Deckel trägt das Bezugszeichen 52. Die Elektronik 54 ist hier um eine Achse 55 schwenkbar. Zwischen dem Deckel 52 und dem Boden der Elektronik 53 sind Dämpfungsglieder 56 angeordnet, die hier mit dem Deckel 52 verbunden sind. Mit 54 ist ein Teil des Kühlkanals, z. B. des Ansaug rohrs bezeichnet. Es werden vorzugsweise sogenannte Schwingmetallgummis zur Dämpfung verwendet, d. h. Gummipuffer mit oben und unten befestigten Metallplat ten, so daß nach dem Einschwenken eine Verschraubung 57 zwischen Elektronik 54 und Deckel 52 möglich ist. Zum Ausschwenken wird die Schraube 57 heraus ge dreht. Der Schraubenkopf trifft dabei auf den Vorsprung 53a des Elektronikgehäuses und unterstützt dabei das Ausschwenken, das heißt Ausbauen der Elektronik. Die Dämpfungsglieder 56 können so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig den Raum unter dem Elektronikboden nach außen abdichten.In Fig. 6, which largely corresponds to FIG. 5, the actuators placed in the tub 50 are denoted by 51. The cover bears the reference number 52 . The electronics 54 can be pivoted about an axis 55 here. Damping elements 56 are arranged between the cover 52 and the bottom of the electronics 53 and are connected here to the cover 52 . At 54 , part of the cooling channel, for. B. of the intake pipe. So-called vibration metal rubbers are preferably used for damping, ie rubber buffers with metal plates attached at the top and bottom, so that a screw connection 57 between electronics 54 and cover 52 is possible after pivoting. To swing out the screw 57 is turned out ge. The screw head meets the projection 53 a of the electronics housing and supports the pivoting out, that is, removing the electronics. The attenuators 56 can be designed so that they simultaneously seal the space under the electronics floor to the outside.
Man kann auch die Dichtung 56a zwischen Wanne 50 und Deckel 52 als Schwin gungsisolation und damit auch zur Geräuschdämpfung ausbilden.You can also form the seal 56 a between tub 50 and cover 52 as vibration isolation and thus also for noise reduction.
Die Aktuatoren 51 werden vorzugsweise über eine Distanzplatte 51b mit dem Träger 51a verbunden, um damit einen Toleranzabgleich zum Ventilschaftkopf oder der Ventilbetätigung zu erreichen. The actuators 51 are preferably connected to the carrier 51 a via a spacer plate 51 b in order to achieve a tolerance comparison with the valve stem head or the valve actuation.
Der Aktuatorträger 51c kann auch zugleich als Wanne ausgebildet sein, wie links gezeigt.The actuator support 51 c can also be designed as a trough, as shown on the left.
Alternativ kann auch das Steckergehäuse 62 schwimmend über ein Trägerelement 64 am Aktuator 51 gelagert sein. Dieses wird beim Einschwenken der Elektronik 53 über federnde Lappen 63a der Messerleiste 63 zentriert und verrastet über eine keilförmige Nut am Gehäuse 62. Dadurch findet bei Stoßbelastungen keine Relativ bewegung zwischen dem Stecker 62 und der Messerleiste mit dem Steckerpin 58 statt.Alternatively, the connector housing 62 can also be floatingly supported on the actuator 51 via a carrier element 64 . This is centered when the electronics 53 are pivoted in via resilient tabs 63 a of the male connector 63 and locked in place via a wedge-shaped groove on the housing 62 . As a result, there is no relative movement between the plug 62 and the male connector with the plug pin 58 during shock loads.
In der Zeichnung sind zwei Stecker 58 und Buchsen 59 gezeigt. Die Buchsen sind in einem Buchsengehäuse 60 (nur für eine Buchse gezeigt) gehaltert. Auch hier können Dämpfungsglieder 61 für die Befestigung des Buchsengehäuses 60 verwendet wer den. Durch die Anordnung der Steckverbindungen 58, 59 ergibt sich, daß sie beim Schwenken des Gehäuses nacheinander in Eingriff treten, bzw. nacheinander ge trennt werden, was insbesondere beim in Eingriff bringen einen geringeren Kraftauf wand erfordert.In the drawing, two plugs 58 and sockets 59 are shown. The sockets are held in a socket housing 60 (only shown for one socket). Again, attenuators 61 can be used for the attachment of the socket housing 60 to who. The arrangement of the plug connections 58 , 59 results in that they come into engagement one after the other when pivoting the housing, or are separated one after the other, which in particular requires less force when engaging.
Die beschriebenen Anordnung weist eine direkte Kontaktierung zwischen Elektronik und Aktuatoren mit kurzen Leitungslängen und wenigen Kontakten auf. Damit wird im Vergleich zur konventionellen Verbindung von Aktuatoren mit der Elektronik über ei nen Kabelbaum erheblich Kosten eingespart und es kommt zu weniger Ausfällen an den Kontaktierungen. Die Elektronik ist gegenüber Spitzenbeschleunigungen ge dämpft. Es ist eine einfache Abdichtung vorhanden.The arrangement described has a direct contact between electronics and actuators with short cable lengths and few contacts. So that in Comparison to the conventional connection of actuators with the electronics via egg cable harness saves considerable costs and there are fewer failures the contacts. The electronics are ge against peak accelerations dampens. There is a simple seal.
Claims (28)
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Cited By (1)
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- 2000-02-29 DE DE2000109299 patent/DE10009299A1/en not_active Withdrawn
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FR3040430A1 (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-03 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR MOUNTING AN ELECTROMAGNETIC VALVE ACTUATOR AND A COOLING OIL CIRCUIT |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |