DE102009046943A1

DE102009046943A1 - Electrohydraulic actuator

Info

Publication number: DE102009046943A1
Application number: DE102009046943A
Authority: DE
Inventors: Karsten Mischker; Stefan Reimer; Rolf Lernbecher; Hermann Gaessler; Udo Diehl; Stefan Frenz; Rainer Walter; Bernhard Mader; Ralph Engelberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: CN102713173B; FI20125667A; WO2011060855A3; FI126134B; CN102713173A; WO2011060855A2

Abstract

Es wird ein elektrohydraulischer Aktor angegeben, der einen Arbeitszylinder (22) mit darin verschieblichen, eine erste und zweite Kolbenfläche (231, 232) aufweisenden Kolben (23) und zwei im Arbeitszylinder (22) ausgebildete, von dem Kolben (23) begrenzte Arbeitsräume (24, 25) sowie elektrische Steuerventile aufweist. Von den beiden Arbeitsräumen (24, 25) ist ein permanent an Hochdruck liegender erster Arbeitsraum (24) von der ersten Kolbenfläche (231) und ein zweiter Arbeitsraum (25) von der größeren zweiten Kolbenfläche (232) begrenzt. Die Steuerventile stellen wechselweise eine Verbindung des zweiten Arbeitsraums (25) zu Hochdruck und Niederdruck her. Zwecks Erzielung umfangreicher Steuermöglichkeiten des Kolbens (23) über seinen Hubweg ist mindestens eine der Verbindungen des zweiten Arbeitsraums (25) zu Hoch- und Niederdruck mit mehreren Steuerventilen hergestellt, wobei sowohl mehrere Hochdruck-Steuerventile (30, 31) die Verbindung zu Hochdruck als auch mehrere Niederdruck-Steuerventile (32, 33) die Verbindung zu Niederdruck herstellen können.An electrohydraulic actuator is specified which has a working cylinder (22) with a first and second piston surface (231, 232) slidable therein, piston (23) and two working spaces (23) formed in the working cylinder (22) and delimited by the piston (23). 24, 25) and electrical control valves. Of the two working chambers (24, 25), a first working chamber (24) permanently at high pressure is delimited by the first piston surface (231) and a second working chamber (25) by the larger, second piston surface (232). The control valves alternately connect the second working chamber (25) to high pressure and low pressure. In order to achieve extensive control possibilities of the piston (23) over its stroke path, at least one of the connections of the second working chamber (25) to high and low pressure is established with several control valves, with several high pressure control valves (30, 31) connecting to high pressure as well several low pressure control valves (32, 33) can establish the connection to low pressure.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem elektrohydraulischen Aktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on an electrohydraulic actuator according to the preamble of claim 1.

Ein bekannter elektrohydraulischer Aktor zur Steuerung eines Gaswechselventils für Brennkraftmaschinen weist einen Arbeitszylinder, einen im Arbeitszylinder axial verschieblichen Kolben mit einer ersten Kolbenfläche und einer dieser gegenüber größeren zweiten Kolbenfläche, zwei im Arbeitszylinder ausgebildete, von den Kolbenflächen begrenzte Arbeitsräume, sowie elektrische Steuerventile auf. Dabei begrenzt die erste Kolbenfläche des Kolbens einen permanent mit unter Hochdruck stehendem Fluid beaufschlagten ersten Arbeitsraum und die zweite Kolbenfläche einen zweiten Arbeitsraum, der mit den Steuerventilen verbunden ist. Die als Magnetventile ausgebildeten Steuerventile stellen wechselweise eine Verbindung des zweiten Arbeitsraums zu unter Hochdruck und zu unter Niederdruck stehendem Fluid her. Wird der zweite Arbeitsraum mit unter Hochdruck stehendem Fluid belastet, so bewegt sich der Kolben aus seiner oberen Totpunktlage heraus und bewirkt eine Öffnung des Gaswechselventils. Wird der zweite Arbeitsraum gegen Hoch- und Niederdruck abgesperrt, so verharrt der Kolben in seiner aktuellen Hubposition und damit das Gaswechselventil in seiner aktuellen Offenstellung. Wird der zweite Arbeitsraum entlastet, so bewirkt der im ersten Arbeitsraum anstehende Hochdruck einen Rückhub des Kolbens in seine obere Totpunktlage, wodurch das Gaswechselventil wieder geschlossen wird.A known electrohydraulic actuator for controlling a gas exchange valve for internal combustion engines has a working cylinder, a piston axially displaceable in the working cylinder with a first piston surface and one of these opposite larger second piston surface, two formed in the working cylinder, limited by the piston surfaces working spaces, and electrical control valves. In this case, the first piston surface of the piston defines a permanently pressurized fluid under high pressure first working space and the second piston surface a second working space, which is connected to the control valves. The control valves designed as solenoid valves alternately establish a connection of the second working space to high pressure and to low pressure fluid. If the second working space is loaded with fluid under high pressure, then the piston moves out of its top dead center position and causes an opening of the gas exchange valve. If the second working space shut off against high and low pressure, so the piston remains in its current stroke position and thus the gas exchange valve in its current open position. If the second working space is relieved, the high pressure applied in the first working space causes a return stroke of the piston into its upper dead center position, whereby the gas exchange valve is closed again.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße elektrohydraulische Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bringt insbesondere bei seiner Verwendung zum Steuern von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen deutliche Vorteile. Durch die mehreren Steuerventile, die vorzugsweise gleiche oder unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen und individuell, z. B. zeitsynchron und/oder zeitversetzt, angesteuert werden können, lässt sich der Hub des Kolbens sehr feinfühlig steuern und damit gezielt Einfluss auf die Erhebungskurven des Gaswechselventils nehmen. Durch mehrere Hochdruck-Steuerventile mit gleichen oder unterschiedlichen Strömungsquerschnitten lassen sich durch individuelle Ansteuerung der Hochdruck-Steuerventile Kleinhübe des Kolbens sehr viel besser einstellen als mit einem einzigen Hochdruck-Steuerventil, das einen für den schnellen Öffnungshub sehr großen Strömungsquerschnitt aufweisen muss. Da der Hub des Gaswechselventils der dosierten Fluidmenge während des Öffnungshubs des Kolbens entspricht, können bei der Ausführung der Hochdruck-Steuerventile mit unterschiedlichen Strömungs- oder Durchflussquerschnitten kleinere Fluidmengen und damit kleinere Hübe des Gaswechselventils besser eingestellt werden, als mit einem einzigen Hochdruck-Steuerventil mit einem entsprechend großem Strömungsquerschnitt. Durch zeitverzögertes Schließen der Hochdruck-Steuerventile erfolgt die Beendigung des Öffnungsvorgangs des Gaswechselventils nicht schlagartig mit der Schaltzeit des hochdynamischen Steuerventils, sondern durch stetige Annäherung. Dadurch wird die Neigung des Gaswechselventils zum Überschwingen reduziert. Der maximale Hub des Gaswechselventils lässt sich damit sehr genau einstellen. Anders als bei bekannten Techniken zur Vermeidung des Überschwingens des Gaswechselventils erfolgt eine wesentlich genauere Dosierung der Fluidmenge, woraus eine genauere Hubgenauigkeit des elektrohydraulischen Aktors resultiert.The electrohydraulic actuator according to the invention with the features of claim 1 brings significant advantages in particular in its use for controlling gas exchange valves in internal combustion engines. By the plurality of control valves, which preferably have the same or different flow cross-sections and individually, z. B. time-synchronous and / or time-delayed, can be controlled, the stroke of the piston very sensitive control and thus take targeted influence on the elevation curves of the gas exchange valve. By means of several high-pressure control valves with the same or different flow cross sections, small strokes of the piston can be set much better by individual control of the high-pressure control valves than with a single high-pressure control valve, which must have a very large flow cross-section for the fast opening stroke. Since the stroke of the gas exchange valve corresponds to the metered amount of fluid during the opening stroke of the piston, smaller amounts of fluid and thus smaller strokes of the gas exchange valve can be set better in the execution of the high-pressure control valves with different flow or flow cross-sections, as with a single high-pressure control valve with a correspondingly large flow cross-section. By time-delayed closing of the high-pressure control valves, the completion of the opening process of the gas exchange valve does not abruptly with the switching time of the highly dynamic control valve, but by continuous approach. This reduces the tendency of the gas exchange valve to overshoot. The maximum stroke of the gas exchange valve can thus be set very accurately. Unlike known techniques for avoiding the overshoot of the gas exchange valve, a much more accurate metering of the amount of fluid, resulting in a more accurate stroke accuracy of the electro-hydraulic actuator results.

Durch mehrere Niederdruck-Steuerventile mit gleichen oder unterschiedlichen Strömungsquerschnitten lässt sich der Rückhub des Kolbens sehr viel feinfühliger steuern und so der Verlauf der Erhebungskurve des Gaswechselventils im Endbereich hochgenau beeinflussen. Auch eine hydraulische Gaswechselventilbremse, die ein hartes Aufschlagen des Ventilglieds auf dem Ventilsitz vermeidet, lässt sich mit Hilfe der mehreren Niederdruck-Steuerventile sehr einfach realisieren.By means of several low-pressure control valves with the same or different flow cross-sections, the return stroke of the piston can be controlled much more sensitively and thus the course of the elevation curve of the gas exchange valve in the end region can be influenced with great precision. Even a hydraulic gas exchange valve brake, which avoids a hard impact of the valve member on the valve seat, can be realized very easily with the help of several low-pressure control valves.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Aktors möglich.The measures listed in the further claims advantageous refinements and improvements of the claim 1 actuator are possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist von den mehreren Hochdruck-Steuerventilen mindestens eines eingangsseitig an einer Hochdruck führenden Hochdruckleitung und mindestens eines eingangsseitig an einer in den ersten Arbeitsraum mündenden Abströmöffnung angeschlossen. Die Abströmöffnung ist im Arbeitszylinder so angeordnet, dass sie der Kolben ab einem definierten, von der Hochdruckbeaufschlagung des zweiten Arbeitsraums ausgelösten Verschiebehub des Kolbens verschließt. Die jeweiligen Hochdruck-Steuerventile, die an die jeweils überfahrenen Abströmöffnungen angeschlossen sind, sind damit von der Fluidzuführung zum zweiten Arbeitsraum abgekoppelt, so dass durch die Zuführung von stufenweise reduzierten Fluidmengen der Verschiebeweg des Kolbens stufenweise verlangsamt und genauer eingestellt werden kann. Damit kann eine wirkungsvolle Hubbegrenzung realisiert werden und durch geeignete Ansteuerung können gestufte Hübe mit definiertem Plateau realisiert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, of the plurality of high-pressure control valves, at least one high-pressure line leading on the input side and at least one inlet connected to an outflow opening into the first working chamber. The discharge opening is arranged in the working cylinder so that it closes the piston from a defined, triggered by the high pressure loading of the second working space displacement stroke of the piston. The respective high-pressure control valves, which are connected to the respectively run-off outflow openings, are thus decoupled from the fluid supply to the second working space, so that by the introduction of gradually reduced amounts of fluid, the displacement of the piston can be gradually slowed down and adjusted more accurately. Thus, an effective stroke limitation can be realized and by suitable control stepped strokes with a defined plateau can be realized.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist von den mehreren Niederdruck-Steuerventilen mindestens eines eingangsseitig an dem zweiten Arbeitsraum und mindestens eines eingangsseitig an einer in den zweiten Arbeitsraum mündenden Abströmöffnung angeschlossen. Die Abströmöffnung ist im Arbeitszylinder so angeordnet, dass sie der Kolben ab einem von der Hochdruckentlastung des zweiten Arbeitsraums ausgelösten, definierten Rückhub verschließt. Solange der Kolben noch nicht diese Hubposition erreicht hat, kann die Abströmung des Fluids aus dem zweiten Arbeitsraum über die Summe der Strömungsquerschnitte der geöffneten Niederdruck-Steuerventile erfolgen. Mit Überfahren jeweils einer der Abströmöffnungen wird die Abströmung über das an diese Abströmöffnung angeschlossene Niederdruck-Steuerventil gesperrt und die Abströmung erfolgt nur noch über die verbleibenden, reduzierten Strömungsquerschnitte. Die Abströmung wird somit zunehmend gedrosselt, wodurch sich in dem zweiten Arbeitsraum ein Druckstau bildet, der die Hubgeschwindigkeit des Kolbens drosselt. Mit den Niederdruck-Steuerventilen lässt sich somit der Endbereich der Erhebungskurve des Gaswechselventils beeinflussen und in einfacher Weise eine Ventilbremse realisieren, die beim schnellen Ventilschließen ein hartes Aufschlagen des Ventilglieds auf dem Ventilsitz vermeidet.According to an advantageous embodiment of the invention, of the several low-pressure Control valves connected at least one input side to the second working space and at least one input side at an opening into the second working space outflow opening. The discharge opening is arranged in the working cylinder so that it closes the piston from one of the high-pressure relief of the second working space triggered defined return stroke. As long as the piston has not yet reached this stroke position, the outflow of the fluid from the second working space can take place via the sum of the flow cross sections of the opened low-pressure control valves. When one of the outflow openings is passed over, the outflow is blocked via the low-pressure control valve connected to this outflow opening, and the outflow only takes place via the remaining, reduced flow cross-sections. The outflow is thus increasingly throttled, which forms a pressure jam in the second working space, which throttles the stroke speed of the piston. With the low-pressure control valves can thus influence the end portion of the elevation curve of the gas exchange valve and realize a valve brake in a simple manner, which avoids a hard impact of the valve member on the valve seat at fast valve closing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:The invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Shown schematically in each case:

1 bis 4 jeweils einen Längsschnitt eines elektrohydraulischen Aktors in Verbindung mit einem Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine in insgesamt vier Ausführungsbeispielen. 1 to 4 in each case a longitudinal section of an electrohydraulic actuator in conjunction with a gas exchange valve for an internal combustion engine in a total of four embodiments.

In 1 bis 4 ist ausschnittweise im Längsschnitt ein Zylinderkopf 11 eines Verbrennungszylinders angedeutet, der zusammen mit einem im Verbrennungszylinder geführten Hubkolben einen Brennraum 12 einschließt. Im Zylinderkopf 11 ist ein im Brennraum 12 mündender Gaskanal 13 ausgebildet, dessen Mündungsöffnung von einem Gaswechselventil 14 gesteuert wird. Das Gaswechselventil 14 kann ein Einlass- oder ein Auslassventil sein. Das Gaswechselventil 14 umfasst einen im Zylinderkopf 11 angeordneten Ventilsitzring 15, in dem eine Ventilöffnung 16 und ein die Ventilöffnung 16 umgebender Ventilsitz 17 ausgebildet sind, sowie ein Ventilglied 18 mit einem Ventilschaft 19 und einem am Ende des Ventilschafts 19 angeordneten Ventilteller 20, der mit dem Ventilsitz 17 zum Freigeben und Verschließen der Ventilöffnung 16 zusammenwirkt.In 1 to 4 is a section in longitudinal section a cylinder head 11 a combustion cylinder indicated, which together with a piston guided in the combustion cylinder a combustion chamber 12 includes. In the cylinder head 11 is one in the combustion chamber 12 opening gas canal 13 formed, the mouth opening of a gas exchange valve 14 is controlled. The gas exchange valve 14 may be an inlet or an exhaust valve. The gas exchange valve 14 includes one in the cylinder head 11 arranged valve seat ring 15 in which a valve opening 16 and a the valve opening 16 surrounding valve seat 17 are formed, and a valve member 18 with a valve stem 19 and one at the end of the valve stem 19 arranged valve plate 20 that with the valve seat 17 for releasing and closing the valve opening 16 interacts.

Das Ventilglied 18 des Gaswechselventils 14 wird mittels eines elektrohydraulischen Aktors 21 betätigt. Der Aktor 21 weist einen Arbeitszylinder 22, einen im Arbeitszylinder 22 axial verschieblich geführten Kolben 23, zwei im Arbeitszylinder 22 ausgebildete, von dem Kolben 23 begrenzte Arbeitsräume 24, 25 sowie elektrische Steuerventile auf. Der Kolben 23 begrenzt mit einer ersten Kolbenfläche 231 den ersten Arbeitsraum 24 und mit einer gegenüber dieser Kolbenfläche 231 größeren zweiten Kolbenfläche 232 den zweiten Arbeitsraum 25. Der erste Arbeitsraum 24 ist permanent mit unter Hochdruck stehendem Fluid beaufschlagt, während die Steuerventile an dem zweiten Arbeitsraum 25 angeschlossen sind und wechselweise eine Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zu unter Hochdruck und zu unter Niederdruck stehendem Fluid herstellen.The valve member 18 of the gas exchange valve 14 is by means of an electro-hydraulic actuator 21 actuated. The actor 21 has a working cylinder 22 , one in the working cylinder 22 axially displaceably guided piston 23 , two in the working cylinder 22 trained, from the piston 23 limited work spaces 24 . 25 and electrical control valves. The piston 23 limited with a first piston surface 231 the first workroom 24 and with one opposite this piston surface 231 larger second piston area 232 the second workspace 25 , The first workroom 24 is permanently pressurized fluid under high pressure, while the control valves on the second working space 25 are connected and alternately a connection of the second working space 25 to produce under high pressure and low pressure fluid.

Zur Bereitstellung des Fluid-Hoch- und Niederdrucks sind ein Fluidreservoir 26, eine Hochdruckpumpe 27, eine Hochdruckleitung 28 und eine Entlastungsleitung 29 vorgesehen. Die Hochdruckpumpe 27 saugt Fluid aus dem Fluidreservoir 26 an und speist unter Hochdruck stehendes Fluid in die Hochdruckleitung 28 ein. Die Niederdruck- oder Entlastungsleitung 29 führt aus dem zweiten Arbeitsraum 25 abströmendes Fluid zu dem Fluidreservoir 26 zurück. Beispielhaft liegt der Niederdruck in der Entlastungsleitung 29 zwischen 1 bis 6 bar. Von den Verbindungen des zweiten Arbeitsraums 25 zu dem Hochdruck in der Hochdruckleitung 28 und dem Niederdruck in der Entlastungsleitung 29, die bei allen Ausführungsbeispielen des elektrohydraulischen Aktors 21 in 1 bis 4 mit den Steuerventilen hergestellt werden, ist mindestens eine dieser Verbindungen mit mehreren Steuerventilen hergestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zum Hochdruck mit mehreren Hochdruck-Steuerventilen hergestellt, von denen in 1 beispielhaft zwei Hockdruck-Steuerventile 30, 31 dargestellt sind. Die Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zu Niederdruck erfolgt durch ein einziges Niederdruck-Steuerventil 32. Die mehreren, hier zwei, Hochdruck-Steuerventile 30, 31 sind eingangsseitig parallel an der Hochdruck führenden Hochdruckleitung 28 angeschlossen. Die mehreren Hochdruck-Steuerventile 30, 31 können sowohl einen gleichen Strömungsquerschnitt als auch unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen und werden individuell, z. B. zeitsynchron oder zeitversetzt, angesteuert. Die elektrische Ansteuerung aller Steuerventile, die hier beispielhaft als 2/2-Wege-Magnetventile ausgeführt sind, erfolgt durch ein hier nicht dargestelltes Motorsteuergerät.To provide the fluid high and low pressure are a fluid reservoir 26 , a high pressure pump 27 , a high pressure line 28 and a relief line 29 intended. The high pressure pump 27 sucks fluid from the fluid reservoir 26 and supplies under high pressure fluid in the high pressure line 28 one. The low pressure or discharge line 29 leads out of the second workspace 25 outflowing fluid to the fluid reservoir 26 back. By way of example, the low pressure is in the discharge line 29 between 1 to 6 bar. From the connections of the second workspace 25 to the high pressure in the high pressure line 28 and the low pressure in the relief line 29 , which in all embodiments of the electro-hydraulic actuator 21 in 1 to 4 are made with the control valves, at least one of these compounds is made with multiple control valves. In the embodiment of 1 is the connection of the second workspace 25 designed for high pressure with several high pressure control valves, of which in 1 for example, two high-pressure control valves 30 . 31 are shown. The connection of the second working space 25 to low pressure is effected by a single low-pressure control valve 32 , The several, here two, high pressure control valves 30 . 31 are on the input side parallel to the high pressure high pressure line 28 connected. The multiple high-pressure control valves 30 . 31 can both have a same flow cross-section and different flow cross-sections and are individually, z. B. time synchronous or delayed. The electrical control of all control valves, which are exemplified here as 2/2-way solenoid valves, carried by a not shown here engine control unit.

Ist das Niederdruck-Steuerventil 32 angesteuert und damit geschlossen und werden die Hochdruck-Steuerventile 30, 31 angesteuert und damit geöffnet, so strömt ein großes, unter Hochdruck stehendes Fluidvolumen in den zweiten Arbeitsraum 25 ein. Der Kolben 23 wird mit hoher Geschwindigkeit aus seiner oberen Totpunktlage verschoben und das Gaswechselventil 14 schnell geöffnet, so dass dessen Erhebungskurve eine steile Eingangsflanke aufweist. Wird während des Kolbenhubs eines der beiden Hockdruck-Steuerventile 30, 31 geschlossen, so wird die in den zweiten Arbeitsraum 25 nachströmende Fluidmenge deutlich reduziert. Die Kolbengeschwindigkeit nimmt ab, und der Verschiebeweg des Kolbens 23 kann sehr viel feiner gesteuert werden. Zugleich kann das Einfahren des Kolbens 23 in eine gewünschte Hub-Endlage, der eine definierte Öffnung des Gaswechselventils entspricht, sehr genau gesteuert werden und ein Überschwingen des Kolbens 23 durch schlagartiges Schließen des verbleibenden Hochdruck-Steuerventils 30 bzw. 31 deutlich reduziert werden. Die Neigung des Ventilglieds 18 des Gaswechselventils 14 zum Überschwingen in einer bestimmten Öffnungsstellung wird damit reduziert.Is the low pressure control valve 32 controlled and thus closed and are the high-pressure control valves 30 . 31 activated and thus opened, so flows a large, high-pressure fluid volume in the second working space 25 one. The piston 23 is moved at high speed from its top dead center and the gas exchange valve 14 open quickly, so that whose survey curve has a steep input edge. During the piston stroke one of the two high-pressure control valves 30 . 31 closed, it will be in the second workspace 25 inflowing fluid quantity significantly reduced. The piston speed decreases, and the displacement of the piston 23 can be much finer controlled. At the same time, the retraction of the piston 23 in a desired stroke end position, which corresponds to a defined opening of the gas exchange valve, are controlled very accurately and overshoot of the piston 23 by abruptly closing the remaining high-pressure control valve 30 respectively. 31 be significantly reduced. The inclination of the valve member 18 of the gas exchange valve 14 to overshoot in a specific open position is thus reduced.

Das Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktors 21 in 2 ist gegenüber dem in 1 insofern modifiziert, als das Hochdruck-Steuerventil 31 eingangsseitig nicht an die Fluidleitung 28, sondern an einer im ersten Arbeitsraum 24 innerhalb des Hubwegs des Kolbens 23 mündenden Abströmöffnung 34 angeschlossen ist. Damit ist von den mehreren Hochdruck-Steuerventilen, von denen in 2 beispielhaft die beiden Steuerventile 30, 31 dargestellt sind, mindestens eines eingangsseitig an der Hochdruck führenden Hochdruckleitung 28 und mindestens eines eingangsseitig an der Abströmöffnung 34 angeschlossen. Dabei können mehrere Abströmöffnungen 34 in den zweiten Arbeitsraum 25 münden und jeweils mit den Eingängen von weiteren Hochdruck-Steuerventilen verbunden sein, deren Ausgänge wiederum an dem zweiten Arbeitsraum 25 angeschlossen sind. Die Abströmöffnung 34 ist im Arbeitszylinder 22 so angeordnet, dass sie von dem Kolben 23 ab einem definierten, von der Hochdruckbeaufschlagung des zweiten Arbeitsraums 25 ausgelösten Verschiebehub aus einer oberen Totpunktlage verschlossen wird. Die Position des Kolbens 23, in der die Abströmöffnung 34 verschlossen ist, ist in 2 strichliniert eingezeichnet und mit 35 bezeichnet. Ist bei geschlossenem Niederdruck-Steuerventil 32 das Hochdruck-Steuerventil 31 geöffnet und das Hochdruck-Steuerventil 30 geschlossen, so kann der Kolben 23 maximal in die Hubposition 35 verschoben werden. Damit sind durch die mehrere Abströmöffnungen von denen in 4 die Abströmöffnung 34 dargestellt ist, gestufte Hübe des Kolbens 23 mit definiertem Plateau realisierbar. Zusätzlich kann noch durch geeignete, individuelle Ansteuerung der Hochdruck-Steuerventile 30, 31 das Hubverhalten des Kolbens 23 beeinflusst werden.The embodiment of the electro-hydraulic actuator 21 in 2 is opposite to in 1 insofar as modified as the high-pressure control valve 31 not on the input side to the fluid line 28 but at one in the first workspace 24 within the stroke of the piston 23 opening outflow opening 34 connected. Thus, of the several high-pressure control valves, of which in 2 as an example, the two control valves 30 . 31 are shown, at least one input side leading to the high pressure high pressure line 28 and at least one input side at the discharge opening 34 connected. In this case, several outflow openings 34 in the second workspace 25 open and connected to the inputs of other high-pressure control valves whose outputs in turn to the second working space 25 are connected. The discharge opening 34 is in the working cylinder 22 arranged so that they are from the piston 23 from a defined, from the high pressure loading of the second working space 25 triggered displacement stroke is closed from a top dead center. The position of the piston 23 in which the discharge opening 34 is locked in is 2 drawn with dashed lines and with 35 designated. Is with closed low-pressure control valve 32 the high pressure control valve 31 opened and the high pressure control valve 30 closed, so can the piston 23 maximum in the stroke position 35 be moved. Thus are by the multiple outflow openings of those in 4 the discharge opening 34 is shown, stepped strokes of the piston 23 feasible with a defined plateau. In addition, by suitable, individual control of the high-pressure control valves 30 . 31 the stroke behavior of the piston 23 to be influenced.

Bei dem elektrohydraulischen Aktor 21 gemäß 3 ist auf zusätzliche Maßnahmen zur Beeinflussung des Kolbens 23 beim Verschieben aus seiner oberen Totpunktlage verzichtet worden, so dass der zweite Arbeitsraum 25 über ein einziges Hochdruck-Steuerventil 30 mit einem für eine schnelle Verschiebebewegung des Kolbens 23 erforderlichen großen Strömungsquerschnitt an die Hochdruckleitung 28 angeschlossen ist. Die Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zu der Niederdruck führenden Entlastungsleitung 29 ist dagegen mit mehreren Niederdruck-Steuerventilen hergestellt, von denen in 3 beispielhaft zwei Niederdruckventile 32, 33 dargestellt sind. Von den mehreren Niederdruck-Steuerventilen 32, 33 ist mindestens eines, hier das Niederdruck-Steuerventil 32, eingangsseitig mit dem zweiten Arbeitsraum 25 und mindestens eines, hier das Niederdruck-Steuerventil 33, eingangsseitig an einer in den zweiten Arbeitsraum 25 im Hubbereich des Kolbens 23 mündenden Abströmöffnung 34 angeschlossen. Die Abströmöffnung 34 ist im Arbeitszylinder 22 so angeordnet, dass sie der Kolben 23 ab einem definierten, von der Hochdruckentlastung des zweiten Arbeitsraums 25 ausgelösten Rückhub verschließt. Die Hubposition des Kolbens 23, ab der die Abströmöffnung 37 verschlossen ist, ist in 3 strichliniert dargestellt und mit 38 bezeichnet. Die Niederdruck-Steuerventile 32, 33 können einen gleichen Strömungsquerschnitt aufweisen, aber auch mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten versehen sein. Die Niederdruck-Steuerventile 32, 33 werden wiederum individuell, z. B. zeitsynchron oder zeitverzögert, angesteuert. Auch hier können weitere Niederdruck-Steuerventile 32, 33 eingangsseitig mit je einer Abströmöffnung verbunden sein, die in dem Arbeitszylinder übereinander angeordnet sind, wodurch der Kolben 23 die im Hubweg aufeinanderfolgenden Abströmöffnungen 37 nacheinander verschließt.In the electrohydraulic actuator 21 according to 3 is on additional measures to influence the piston 23 has been waived when moving from its top dead center, so that the second working space 25 via a single high-pressure control valve 30 with one for a quick displacement movement of the piston 23 required large flow cross section to the high pressure line 28 connected. The connection of the second working space 25 to the low pressure leading discharge line 29 is, in contrast, manufactured with several low-pressure control valves, of which in 3 for example, two low-pressure valves 32 . 33 are shown. Of the several low-pressure control valves 32 . 33 is at least one, here the low pressure control valve 32 , on the input side with the second working space 25 and at least one, here the low pressure control valve 33 , on the input side to one in the second working space 25 in the stroke range of the piston 23 opening outflow opening 34 connected. The discharge opening 34 is in the working cylinder 22 arranged so that they are the piston 23 from a defined, from the high-pressure relief of the second working space 25 closed return stroke closes. The stroke position of the piston 23 , from the outlet opening 37 is locked in is 3 shown with dashed lines and with 38 designated. The low pressure control valves 32 . 33 may have the same flow cross-section, but also be provided with different flow cross-sections. The low pressure control valves 32 . 33 are again individually, z. B. time-synchronized or delayed. Again, other low-pressure control valves 32 . 33 Be connected on the input side, each with a discharge opening, which are arranged one above the other in the working cylinder, whereby the piston 23 the successive in the stroke path outflow openings 37 closes one after the other.

Ist das Hochdruck-Steuerventil 30 geschlossen und die beiden Niederdruck-Steuerventile 32, 33 geöffnet, so kann beim Rückhub des Kolbens 23 die Abströmung des Fluids aus dem zweiten Arbeitsraum 25 über beide Niederdruck-Steuerventile 32 erfolgen. Es ergibt sich ein großer Abströmquerschnitt durch die Summe der Strömungsquerschnitte der Niederdruck-Steuerventile 32, 33, und der Kolben 23 bewegt sich sehr schnell zurück, wodurch das Gaswechselventil 14 schnell geschlossen wird. Hat der Kolben 23 die Hubposition 38 erreicht, so ist die Abströmöffnung 37 durch den Kolben 23 versperrt. Das Fluid kann nur noch über den gegenüber den Summen-Strömungsquerschnitt deutlich kleineren Strömungsquerschnitt des Niederdruck-Steuerventils 32 abströmen. Die Abströmung ist deutlich stärker gedrosselt, wodurch sich ein Druck im zweiten Arbeitsraum 25 aufbaut und die Geschwindigkeit der Schließbewegung drosselt. Das Niederdruck-Steuerventil 32 kann nunmehr zur Steuerung der Abbremsung des Kolbens 23 eingesetzt werden und so ein Schließen des Gaswechselventils 14 herbeigeführt werden, bei dem der Ventilteller 20 nicht hart auf dem Ventilsitz 17 aufschlägt. Weitere Steuerungsmöglichkeiten in der Rückhubphase des Kolbens 23 sind dann gegeben, wenn das zuletzt noch aktive Niederdruck-Steuerventil 32 als Proportionalventil ausgebildet ist Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktors 21 sind sowohl die konstruktiven Maßnahmen im Aktor 21 gemäß 2 als auch die im Aktor 21 gemäß 3 zusammen verwirklicht. Die Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zu Hochdruck erfolgt über mindestens zwei Hochdruck-Steuerventile 30, 31, von denen eines eingangsseitig an der Hochdruckleitung 28 und das andere eingangsseitig an der im Hubweg des Kolbens 23 mündenden Abströmöffnung 34 im ersten Arbeitsraum 24 angeschlossen ist. Ausgangsseitig sind beide Hochdruck-Steuerventile 30, 31 mit dem zweiten Arbeitsraum 25 verbunden. Die Verbindung des zweiten Arbeitsraums 25 zum Niederdruck erfolgt über mindestens zwei Niederdruck-Steuerventile 32, 33, von denen eines eingangsseitig an dem zweiten Arbeitsraum 25 und das zweite Niederdruck-Steuerventil 33 an der im Hubweg des Hubkolbens 23 in den ersten Arbeitsraum 24 mündenden Abströmöffnung 37 angeschlossen ist. Beide Niederdruck-Steuerventile 32, 33 sind ausgangsseitig mit der Entlastungsleitung 29 verbunden. Bei diesem elektrohydraulischen Aktor 21 sind die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Erhebungskurve der Gaswechselventile in Summa gegeben. Alternativ können die Hochdruck-Steuerventile 30, 31 auch so angeschlossen sein, wie dies in 1 dargestellt ist.Is the high pressure control valve 30 closed and the two low-pressure control valves 32 . 33 open, so may during the return stroke of the piston 23 the outflow of the fluid from the second working space 25 over both low-pressure control valves 32 respectively. This results in a large outflow cross section through the sum of the flow cross sections of the low-pressure control valves 32 . 33 , and the piston 23 moves back very quickly, causing the gas exchange valve 14 is closed quickly. Has the piston 23 the stroke position 38 reached, so is the discharge opening 37 through the piston 23 blocked. The fluid can only on the opposite to the sum flow cross section significantly smaller flow cross section of the low pressure control valve 32 flow out. The outflow is significantly more restricted, resulting in a pressure in the second working space 25 builds and throttles the speed of the closing movement. The low pressure control valve 32 can now be used to control the deceleration of the piston 23 be used and so closing the gas exchange valve 14 be brought about, in which the valve plate 20 not hard on the valve seat 17 hits. Further control options in the return stroke phase of the piston 23 are then given, if the last still active Low pressure control valve 32 is designed as a proportional valve In the in 4 illustrated embodiment of the electro-hydraulic actuator 21 are both the constructive measures in the actuator 21 according to 2 as well as those in the actor 21 according to 3 realized together. The connection of the second working space 25 To high pressure via at least two high-pressure control valves 30 . 31 , one of which on the input side to the high pressure line 28 and the other input side of the stroke of the piston 23 opening outflow opening 34 in the first workroom 24 connected. On the output side are both high-pressure control valves 30 . 31 with the second workspace 25 connected. The connection of the second working space 25 for low pressure via at least two low-pressure control valves 32 . 33 of which one on the input side to the second working space 25 and the second low pressure control valve 33 at the in the stroke of the reciprocating piston 23 in the first workroom 24 opening outflow opening 37 connected. Both low-pressure control valves 32 . 33 are output side with the discharge line 29 connected. In this electrohydraulic actuator 21 the possibilities described above for influencing the survey curve of the gas exchange valves are given in summary. Alternatively, the high pressure control valves 30 . 31 also be connected as in 1 is shown.

Bei den beschriebenen elektrohydraulischen Aktoren 21 kann der Öffnungshub des Kolbens 23 noch auf andere Weise beeinflusst werden, z. B. durch einen auf dem Kolben (23) sitzenden Ringkolben, wie dies in der DE 101 43 952 A1 , 2 beschrieben ist. Des weiteren kann der elektrohydraulische Aktor 21 auch ein Paar von Auslassventilen oder ein Paar vom Einlassventilen der Brennkraftmaschine ansteuern, indem der als Stufen- oder Differenzialkolben ausgeführte Kolben 23 mit einem an dem Ventilpaar angreifenden Koppelglied verbunden wird. Ein sog. „Twinsteller” ist beispielsweise in der DE 101 47 305 A1 beschrieben.In the described electro-hydraulic actuators 21 can the opening stroke of the piston 23 be influenced in another way, for. B. by a on the piston ( 23 ) sitting ring piston, as in the DE 101 43 952 A1 . 2 is described. Furthermore, the electro-hydraulic actuator 21 Also, drive a pair of exhaust valves or a pair of the intake valves of the internal combustion engine by the designed as a stepped or differential piston piston 23 is connected to a coupling member acting on the valve pair. A so-called "Twinsteller" is for example in the DE 101 47 305 A1 described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10143952 A1 [0017]
DE 10147305 A1 [0017]

Claims

Electrohydraulic actuator with a working cylinder ( 22 ), with one in the working cylinder ( 22 ) axially displaceable piston ( 23 ), which has a first piston surface ( 231 ) and one of these opposite larger second piston surface ( 232 ), with two in the working cylinder ( 22 ) trained workrooms ( 24 . 25 ), of which a permanently pressurized with high pressure fluid first working space ( 24 ) from the first piston surface ( 231 ) and a second workspace ( 25 ) from the second piston surface ( 232 ) is limited, and with at the second working space ( 25 ), electrical control valves which alternately connect to high-pressure and low-pressure fluid, characterized in that at least one of the connections of the second working space ( 25 ) is made to high and low pressure with multiple control valves.

Electrohydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the connection of the second working space ( 25 ) to high pressure with multiple high pressure control valves ( 30 . 31 ) is made.

Electrohydraulic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the connection of the second working space ( 25 ) to low pressure with several low pressure control valves ( 32 . 33 ) is made.

Electrohydraulic actuator according to claim 2 or 3, characterized in that the plurality of high-pressure control valves ( 30 . 31 ) on the input side parallel to a high-pressure high-pressure line ( 28 ) are connected.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 2 to 4, characterized in that of the plurality of high pressure control valves ( 30 . 31 ) at least one high-pressure control valve ( 30 ) on the input side to a high-pressure high-pressure line ( 28 ) and at least one high-pressure control valve ( 31 ) at one in the region of the stroke of the piston ( 23 ) in the first workspace ( 24 ) outflow opening ( 34 ) and that the outflow opening ( 34 ) in the working cylinder ( 22 ) is arranged so that the piston ( 23 ) from one of the high-pressure admission of the second working space ( 25 ) triggered, defined Verschiebehub closes.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 3 to 5, characterized in that of the plurality of low-pressure control valves ( 32 . 33 ) at least one low-pressure control valve ( 32 ) on the input side with the second working space ( 25 ) and at least one low-pressure control valve ( 33 ) on the input side at one in the region of the stroke of the piston ( 23 ) into the second workspace ( 25 ) outflow opening ( 37 ) and that the outflow opening ( 37 ) in the working cylinder ( 22 ) is arranged so that the piston ( 23 ) from one of the high pressure relief of the second working space ( 25 ) triggered, defined return stroke closes.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 2 to 6, characterized in that the plurality of high pressure control valves ( 30 . 31 ) have different flow cross sections.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 3 to 7, characterized in that the plurality of low-pressure control valves ( 32 . 33 ) have different flow cross sections.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 2 to 8, characterized in that the plurality of high-pressure control valves ( 30 . 31 ) are individually controllable.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 3 to 9, characterized in that the plurality of low-pressure control valves ( 32 . 33 ) are individually controllable.

Electrohydraulic actuator according to one of claims 2 to 10, characterized in that the piston ( 23 ) with a valve member ( 18 ) at least one gas exchange valve ( 14 ) of an internal combustion engine is connected in such a way that with closed low-pressure control valves ( 32 . 33 ) with opening at least one of the plurality of high-pressure control valves ( 30 . 31 ) the at least one gas exchange valve ( 14 ) and closed with high-pressure control valves ( 30 . 31 ) upon opening at least one of the low pressure control valves ( 32 . 33 ) the at least one gas exchange valve ( 14 ) is closed.