DE102016213113A1 - Method for operating an electro-hydraulic valve control - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine elektrohydraulische Ventilsteuerung zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, umfassend: – eine Pumpe – einen Aktuator mit einem Kolben – ein elektrohydraulisches Schaltventil, das einen 2-Positions-Magnetventil-Aktuator mit Übergangskontrolle und ein direktionales 2-Positions-4-Wege-Steuerventil mit drei Übergangszuständen umfasst – und einen Druckspeicher Dabei soll die Ventilsteuerung im OCE-Modus betrieben werden.Proposed is an electrohydraulic valve control for variably actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine, comprising: a pump, an actuator with a piston, an electrohydraulic switching valve including a 2-position solenoid valve actuator with transition control and a directional 2-position 4-way Control valve with three transition states includes - and a pressure accumulator The valve control is to be operated in OCE mode.
Description
Ein Hydrauliksystem zum Antreiben einer Umkehrlast besitzt bestimmte Vorteile gegenüber mechanischen Systemen. Insbesondere bei Anwendungen in der KFZ-Industrie ist bei begrenztem Einbauraum eine variable Steuerung für die Umsetzung sehr wünschenswert. In einer solchen Situation könnte ein mechanisches System vollkommen ungeeignet sein.A hydraulic system for driving an inverse load has certain advantages over mechanical systems. In particular, in applications in the automotive industry, a variable control for implementation is very desirable with limited installation space. In such a situation, a mechanical system could be completely inappropriate.
Ein Typ solcher Systeme wird zum Antreiben einer Umkehrlast verwendet z. B. durch ein mechanisches Ventil. Ein solches System wird oft in der KFZ-Industrie als Ventiltrieb bezeichnet. Tatsächlich werden die Einlass- und Auslassventile in einem Verbrennungsmotor durch einen solchen Ventiltrieb angetrieben. Vorliegend wird ein mechanisches Ventil als Umkehrlast zugrunde gelegt, um das neue Hydrauliksystem zu erklären. Die Verwendung des Systems begrenzt sich jedoch nicht nur auf Anwendungen in Ventiltrieben.One type of such systems is used to drive an inverse load, e.g. B. by a mechanical valve. Such a system is often referred to in the automotive industry as a valvetrain. In fact, the intake and exhaust valves in an internal combustion engine are driven by such a valvetrain. In the present case, a mechanical valve is used as a reverse load to explain the new hydraulic system. However, the use of the system is not limited to applications in valve trains.
Ein in Verbrennungsmotoren verwendeter hydraulischer Ventiltrieb weist folgende Nachteile auf, und zwar
- • Niedrige Effizienz: der Energiebedarf, um die gleiche Last anzutreiben, ist höher im Vergleich zu einem mechanischen Ventiltrieb;
- • Lüftung: die Steuerungspräzision ist in hohem Maß reduziert, weil sich im Öl des Systems Lufttaschen oder/Luftblasen befinden:
- • Befüllen/Nachfüllen der Hydraulikkammer: aus einem wenig benutzten System gibt es Ölleckagen; ein langsames Nachfüllen ist für den Endkunden nicht wünschenswert;
- • Niedrige Steuerungspräzision bei niedrigen Temperauren: wegen der hohen Viskosität des Öls verhindern bestimmte mechanische Bremssysteme eine rechtzeitige Reaktion des Systems.
- • Low efficiency: the energy demand to drive the same load is higher compared to a mechanical valve train;
- • Ventilation: the control precision is greatly reduced because there are air pockets or / air bubbles in the system's oil:
- • filling / refilling the hydraulic chamber: there is an oil leak from a less used system; Slow refilling is not desirable for the end user;
- • Low control precision at low temperatures: due to the high viscosity of the oil, certain mechanical brake systems prevent a timely reaction of the system.
Im Folgenden ist ein neues Hydrauliksystem offenbart. Das System ist gestaltet, um
- • Die im System verbrauchte oder nicht verbrauchte Energie optimal zu managen (oder recyceln), um die Energieeffizienz des Systems durch die Strategie des Energiemanagements zu steigern;
- • Das System rechtzeitig zu entlüften (Luftblasen und Lufttaschen zu entfernen), um die Entlüftung des Systems effektiv zu gestalten und den Energieverlust zu minimieren;
- • Die richtigen Stellen in den Bauteilen mit Hydrauliköl zu versorgen und ein schnelles und effektives Befüllen/und Nachfüllen des Systems zu ermöglichen;
- • Für das Ein-/Ausschalten des Ölpfads zum Bremsventil, Software zu verwenden, um bei niedriger Temperatur den Aktuator weniger (oder nicht) zu bremsen und bei hoher Temperatur stark zu bremsen.
- • optimally manage (or recycle) the energy consumed or not consumed in the system to increase the energy efficiency of the system through the energy management strategy;
- • De-aerate the system in time (remove air bubbles and air pockets) to effectively vent the system and minimize energy loss;
- • supply the right parts in the components with hydraulic oil and allow fast and effective filling / refilling of the system;
- • To turn the oil path to the brake valve on / off, use software to slow (or not slow) the actuator at low temperature and to brake sharply at high temperature.
Unter dem Namen MultiAir der Fa. FIAT ist ein elektronisch gesteuertes Hydrauliksystem zum Antreiben der Einlass- oder Auslassventile einer Brennkraftmaschine bekannt.Under the name MultiAir from the company FIAT an electronically controlled hydraulic system for driving the intake or exhaust valves of an internal combustion engine is known.
Das in Patent MultiAir (Fiat) als flexibler Ventiltrieb beschriebene Hydrauliksystem leidet unter den Nachteilen von hohem Energieverlust und Schwierigkeit beim Nachfüllen, welche die vorliegende Offenbarung versucht zu überwinden.The hydraulic system described in Patent MultiAir (Fiat) as a flexible valve train suffers from the disadvantages of high energy loss and difficulty in refilling which the present disclosure seeks to overcome.
Das neue hierin beschriebene System ist bei einem Hydrauliksystem verwendbar, wo die mechanische Last eine Umkehrbewegung aufweist. Das System wird erreichen:
Die Energierückführung zu maximieren und den Energieverlust im System zu minimieren;
- • Das System mit minimaler Energieverlust oder (Druckverlust) zu entlüften;
- • Schnelles Auffüllen/Nachfüllen des Systems mit Öl.
Maximize energy return and minimize energy loss in the system;
- • vent the system with minimal energy loss or (pressure loss);
- • Fast filling / refilling of the system with oil.
Das neue System wird anhand eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine als mechanische Last vorgestellt und, wie oben erwähnt, daraus ein Ventiltriebsystem gemacht. Um eine fließende Erklärung zu ermöglichen, wird kein Unterschied gemacht in der Benennung zwischen Öffnungszeit und Öffnungswinkel, weil sie durch die Drehgeschwindigkeit des Motors ineinander verwandelt werden können. Das Gleiche gilt auch für Schließzeit und Schließwinkel.The new system is presented as an engine load on the basis of an intake valve of an internal combustion engine and, as mentioned above, made into a valve train system. In order to provide a fluent explanation, no distinction is made in the designation between opening time and opening angle, because they can be interconverted by the rotational speed of the motor. The same applies to closing time and closing angle.
Gezeigt in
-
1 ) Ein 2-Positions-Magnetventil-Aktuator (SA) mit Übergangskontrolle; -
2 ) Ein direktionales 2-Positions-4-Weg-Steuerventil (DVC) mit Übergangszuständen; -
3 ) Druckspeicher (PA) mit Entlüftungsmechanismus; -
4 ) Hydraulischer Aktuator (HA) mit einem einfachen Zylinder-Kolben-Aufbau für einen effizienten Antrieb des Einlassventils; -
5 ) Mechanisches Bremsventil (BV), das während der letzten Phase des Aufsetzens des Ventils auf seinen Sitz aktiv ist (12 ); -
6 ) Absperrventile für die Ölversorgung des hydraulischen Aktuators (4 ); -
7 ) Absperrventile für die Ölversorgung der hydraulischen Pumpe (9 ); -
8 ) Nocken mit speziell gestaltetem Profil und versetzt, um die Energierückführung sowie die Dynamik zu erleichtern; -
9 ) Hydraulische Pumpe (HP); -
10 ) Positionssensor zum Erkennen der Position des Kolbens des hydraulischen Aktuators oder des mechanischen Ventils (optional); -
11 ) Einlassventil als mechanische Last des hydraulischen Aktuators; -
12 ) Ventilsitz.
-
1 ) A 2-position solenoid valve actuator (SA) with transition control; -
2 ) A directional 2-position 4-way control valve (DVC) with transient states; -
3 ) Accumulator (PA) with venting mechanism; -
4 Hydraulic actuator (HA) with a simple cylinder-piston construction for efficient intake valve drive; -
5 ) Mechanical brake valve (BV), which is active during the last phase of putting the valve on its seat (12 ); -
6 ) Shut-off valves for the oil supply of the hydraulic actuator (4 ); -
7 ) Shut-off valves for the oil supply of the hydraulic pump (9 ); -
8th ) Cam with specially designed profile and offset to facilitate energy return and dynamics; -
9 ) Hydraulic pump (HP); -
10 ) Position sensor for detecting the position of the piston of the hydraulic actuator or the mechanical valve (optional); -
11 ) Inlet valve as a mechanical load of the hydraulic actuator; -
12 ) Valve seat.
Zusätzlich zu dem durch das speziell gestaltete DCV realisierten Verfahren des Energiemanagements ist der gesamte Energiebedarf des Systems als Ganzes ebenfalls reduziert, weil
- • ein einfacher Aufbau der Zylinder-Kolbeneinheit des hydraulischen Aktuators zum Einsatz kommt. Folglich ist der zum Antreiben des hydraulischen Aktuators als auch des mechanischen Ventils viel niedriger;
- • der Entlüftungsmechanismus wird nur zum richtigen Zeitpunkt aktiviert und nicht während der gesamten Zeit;
- • Der Druckspeicher ist derart gestaltet, dass er eine hoch effiziente Energierückführung erreicht;
- • Das Nockenprofil und seine bezüglich der Mittellinie der Pumpe versetzte Anordnung (oder die Bewegungsrichtung eines anderen zwischen der Pumpe und dem Nocken angeordneten Bauteils (wenn vorhanden) werden optimiert, um die Energie nutzbar zu machen.
- • a simple design of the cylinder-piston unit of the hydraulic actuator is used. Consequently, it is much lower for driving the hydraulic actuator as well as the mechanical valve;
- • the venting mechanism is activated only at the right time and not during the whole time;
- • The pressure accumulator is designed so that it reaches a highly efficient energy return;
- • The cam profile and its offset relative to the pump centerline (or the direction of movement of another component between the pump and cam (if any) are optimized to harness the energy.
Betrieb des Systems:Operation of the system:
Der Schlüsselbauteil des Systems ist das direktionale 4-Weg-2-Positions-Steuerventil (
Die zwei Hauptpositionen des DCV sind:
- 1. Position 1 (P1): die Leerlaufposition des DCV, das heißt, die Position, in der der Magnetventil-Aktuator nicht aktiviert ist;
- 2. Position 2 (P2): In dieser Position ist der Magnetventil-Aktuator vollständig aktiviert.
- 1. Position 1 (P1): the idling position of the DCV, that is, the position in which the solenoid valve actuator is not activated;
- 2. Position 2 (P2): In this position, the solenoid valve actuator is fully activated.
Die drei Übergangspositionen (Zustände) zwischen den zwei Hauptpositionen sind:
- 1. Übergangsposition 1 (T1): die Schaltpositionen, in denen die Ölpfade sowohl der Ölpumpe (
9 ) als auch des Druckspeichers ((3 ) verbunden sind; - 2. Übergangsposition 2 (T2): die Schaltpositionen, in denen die Ölpfade der Ölpumpe (
9 ) des Druckspeichers (3 ) als auch des Elektromagnet-Aktuators (4 ) verbunden sind; - 3. Bremsposition (BK): die Pfadverbindung ist identisch mit der Übergangsposition 2 (T2), aber diese Position liegt sehr nah bei der Position 2 (P2). Folglich findet eine sehr starke Drosselungswirkung auf den Fluss statt, so dass der hydraulische Aktuator (
4 ) wie auch das mechanische Ventil (11 ) im hohen Maße gebremst ist.
- 1. Transition position 1 (T1): the switching positions in which the oil paths of both the oil pump (
9 ) as well as the accumulator ((3 ) are connected; - 2. Transition position 2 (T2): the switching positions in which the oil paths of the oil pump (
9 ) of the pressure accumulator (3 ) as well as the solenoid actuator (4 ) are connected; - 3. Braking position (BK): the path connection is identical to the transition position 2 (T2), but this position is very close to position 2 (P2). Consequently, a very strong throttling action takes place on the flow, so that the hydraulic actuator (
4 ) as well as the mechanical valve (11 ) is braked to a high degree.
Mit diesen Übergangspositionen wird das Energiemanagement (Mechanismus zum Speichern und Freisetzen der Energie) bei T1 und T2 realisiert. Weiterhin begünstigt der Übergangszustand BK die frühe Phase der Bremswirkung auf die mechanische Last (vorliegend das Einlassventil der Brennkraftmaschine).These transition positions realize the energy management (mechanism for storing and releasing the energy) at T1 and T2. Furthermore, the transitional state BK promotes the early phase of the braking action on the mechanical load (in the present case the intake valve of the internal combustion engine).
Da der Tauchkolben des Magnetventil-Aktuators und der Kolben des DCV fest miteinander verbunden sind und sich zusammen bewegen, reflektiert eine Position des DCV auch die entsprechende Position des Tauchkolbens des Magnetventil-Aktuators.Since the plunger of the solenoid valve actuator and the piston of the DCV are fixed together and move together, a position of the DCV also reflects the corresponding position of the plunger of the solenoid valve actuator.
Die Tabelle 1 fasst die verschiedenen Schaltvorgänge der Kanäle, die Verwendung und die daraus resultierenden Vorgänge gemäß der DCV Positionen. Tabelle 1: Hydraulische Schaltpositionen, deren Verwendung und daraus resultierende Aktivitäten.
Um die Funktionsart und die kennzeichnenden Merkmale des Systems für Anwendungen bei Ventiltrieben des Motors zu beschreiben, wird oft auf ein Diagramm der Ventilhubveränderung mit der Zeit, ähnlich dem Diagramm gemäß
In
Anwendung verschiedener Modi und deren Steuerung:
In verschiedenen Positionen des durch einen Magnetventil-Aktuator (
In different positions of the solenoid valve actuator (
In dem Fall jedoch, wo die Steuerungspräzision des Magnetventil-Aktuators begrenzt ist, wird es nötig, einen Positionssensor (
Mit der Positionskontrolle des DCV (siehe Tabelle 1) können verschiedene Modi für die Öffnung und die Schließung des Ventils (siehe Tabelle 2) realisiert werden. Im Folgenden wird die Reihenfolge der Ereignisse für verschiedene Aktuationsmodi ausführlich besprochen, insbesondere wird auf das Verhalten oder die Reaktion jeder der Bauteile im Laufe des Verfahrens eingegangen. Tabelle 2: Ventilaktuationsmodi und Richtungsteuerung der Ventilpositionen
OCE-ModusOCE mode
Beim OCE-Modus ist die Öffnungszeit erwünscht, die Schließungszeit jedoch wird mittelbar durch das Nockenprofil und das hydraulische System bestimmt. Die erwünschte Öffnungszeit muss zwischen dem Nockenanfangspunkt und der Zeit, wenn das Nockenprofil seinen höchsten Punkt erreicht, liegen.In the OCE mode, the opening time is desired, but the closing time is determined indirectly by the cam profile and the hydraulic system. The desired opening time must be between the cam start point and the time when the cam profile reaches its highest point.
Die Strategie zum Energiesparen mit Druckspeicher wird aktiviert.The energy saving with accumulator strategy is activated.
Die entsprechende Ereignisfolge für den OCE-Modus wird wie folgt beschrieben – siehe auch
- 1. Anfangspunkt: DCV ist an P1 Position, das System ist im Niedrigdruckzustand und das Ventil ist geschlossen;
- 2. Öffnungssteuerungsbefehl: Öffnungszeit;
- 3. Verfahren zum Energiemanagement:
- a. Hydraulikschalter aktiviert auf Position T1 bis zum Erreichen der Öffnungszeit;
- b. Pumpe drückt Öl in das System;
- c. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- d. Druckspeicher verwandelt den Druck in die potentielle Energie seiner Pumpe;
- e. Energie wird bis zum Erreichen der Öffnungszeit in den Druckspeicher geleitet;
- 4. Ventil öffnen: DCV wird in Position P2 bewegt;
- 5. Innerhalb der Ventilöffnungsspanne: Position P2 beibehalten;
- 6. Schließungssteuerungsbefehl: Schließungszeit (vorbestimmt durch Nockenprofil);
- 7. Verfahren zum Energiemanagement:
- a. Schnelles Schließen: DCV wird in Position T2 bewegt;
- b. Pumpe ist schon beim Runterfahren, HA drückt das Öl zurück in die Pumpe und auch PA entlädt seine Energie in die Pumpe;
- c. DVC Bremse: DCV wird in die Position BK bewegt, um eine moderate aber kontrollierbare Bremswirkung zu erzeugen;
- d. Mechanische Bremse: Bremsventil wird ausgelöst und hierdurch eine heftige Bremsung während der letzten Anlegephase des Ventils erzeugt;
- e. Hydraulischer Schalter wird in Position T1 bewegt, um Rückführung von Energie zu erleichtern;
- f. Pumpe setzt Runterfahren fort und PA pumpt weiterhin seine Energie in die Pumpe bis seine gesamte Energie geleert ist;
- g. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Pumpe;
- 8. Endpunkt: DCV wird in Position P1 bewegt;
- 9. Nachfüllung des Systems: Nachfüllen für das nächste Ereignis beginnt.
- 1. Start point: DCV is at P1 position, the system is in low pressure condition and the valve is closed;
- 2. Opening control command: opening time;
- 3. Method for energy management:
- a. Hydraulic switch activated at position T1 until reaching the opening time;
- b. Pump pushes oil into the system;
- c. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- d. Accumulator transforms the pressure into the potential energy of its pump;
- e. Energy is directed to the opening time in the pressure accumulator;
- 4. Open valve: DCV is moved to position P2;
- 5. Within the valve opening span: maintain position P2;
- 6. Closing control command: closing time (predetermined by cam profile);
- 7. Method for energy management:
- a. Fast closing: DCV is moved to position T2;
- b. Pump is already on shutdown, HA pushes the oil back into the pump and also PA discharges its energy into the pump;
- c. DVC brake: DCV is moved to position BK to produce a moderate but controllable braking action;
- d. Mechanical brake: Brake valve is triggered causing heavy braking during the last application phase of the valve;
- e. Hydraulic switch is moved to position T1 to facilitate return of energy;
- f. Pump continues to shut down and PA continues to pump its energy into the pump until all of its energy has been drained;
- G. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA pump;
- 8. End point: DCV is moved to position P1;
- 9. Refilling the system: Refilling for the next event begins.
CCE-ModusCCE mode
Im CCE-Modus ist der Startpunkt des Nockenprofils für die Öffnungszeit. Der Zeitpunkt für die Ventilschließungszeit ist erwünscht und muss zwischen dem Startpunkt des Nockenprofils und dem Endpunkt liegen.In CCE mode, the starting point of the cam profile is the opening time. The timing for the valve closing time is desirable and must be between the starting point of the cam profile and the end point.
Die Strategie zum Energiesparen mit dem Druckspeicher ist aktiviert.The energy saving strategy with accumulator is activated.
Die entsprechende Ereignisfolge für den CCE-Modus ist wie folgt beschrieben – s. auch
- 1. Startpunkt: DCV ist an position P1, das System ist im Niedrigdruckzustand und das Ventil ist geschlossen;
- 2. Zum Öffnen des Ventils: DCV wird in die Position P2 bewegt;
- 3. Öffnungsspanweite: Position P2 beibehalten;
- 4. Schließungssteuerungsbefehl: Schließungszeit;
- 5. Verfahren zum Energiemanagement:
- a. Schnelles Schließen: DCV wird in die Position T2 bewegt;
- b. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- c. Pumpe ist immer noch aktiv und pumpt Öl in PA hinein, und HA führt Öl zurück in PA;
- d. DVC-Bremse: DCV wird in die Position BK bewegt, um eine moderate aber kontrollierbare Bremswirkung zu erreichen;
- e. Mechanische Bremse: Bremsventil wird ausgelöst, wodurch eine heftige Bremsung während der letzten Anlegephase des Ventils erzeugt wird;
- f. Hydraulischer Schalter wird in Position T1 bewegt, um Rückführung von Energie zu erleichtern;
- g. Pumpe setzt Herauffahren fort und pumpt Öl weiter in PA bis zum oberen Nockenpunkt;
- h. Pumpe fährt herab und PA lässt seine Energie in die Pumpe fließen;
- i. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- 6. Endpunkt: DCV wird in Position P1 bewegt;
- 7. Nachfüllung des Systems: Nachfüllen für das nächste Ereignis beginnt.
- 1. Starting point: DCV is at position P1, the system is in low pressure and the valve is closed;
- 2. To open the valve: DCV is moved to position P2;
- 3. Opening span: maintain position P2;
- 4. Closing control command: closing time;
- 5. Method for energy management:
- a. Quick Close: DCV is moved to position T2;
- b. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- c. Pump is still active, pumping oil into PA and HA returning oil to PA;
- d. DVC brake: DCV is moved to position BK to achieve a moderate but controllable braking effect;
- e. Mechanical brake: Brake valve is triggered, causing a heavy braking during the last application phase of the valve;
- f. Hydraulic switch is moved to position T1 to facilitate return of energy;
- G. Pump continues to ramp up and continues to pump oil in PA up to the top cam point;
- H. Pump descends and PA lets its energy flow into the pump;
- i. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- 6. End point: DCV is moved to position P1;
- 7. Refilling the system: Refilling for the next event begins.
OCCE ModusOCCE mode
In diesem Modus sind sowohl die Öffnungszeit als auch die Schließungszeit erwünschte Zeiten. Die Zeitbeschränkungen sind wie beim OCE- bzw. beim CCE-Modus.In this mode, both the opening time and the closing time are desired times. The time restrictions are the same as in OCE or CCE mode.
Die Öffnungszeit des mech. Ventils und die Ereignisfolge werden auf gleiche Weise realisiert wie beim OCE-Modus während seiner Öffnungsphase; ähnlich werden die Schließungszeit und die Ereignisfolge auf gleiche Weise realisiert wie beim CCE-Modus während seiner Schließungsphase.The opening time of the mech. Valve and the event sequence are realized in the same way as in the OCE mode during its opening phase; similarly, the closing time and the sequence of events are realized in the same way as in the CCE mode during its closing phase.
ME-ModusME mode
Beim ME-Modus gibt es zwei Alternative d. h.
- 1. CCE gefolgt von OCE, s.
5 ; - 2. OCCE gefolgt von OCE.
- 1. CCE followed by OCE, s.
5 ; - 2. OCCE followed by OCE.
Die Strategie zum Energiesparen mit dem Druckspeicher ist aktiviert.The energy saving strategy with accumulator is activated.
Auf ähnliche Weise ist im CCE-Modus der Startpunkt des Nockenprofils die Öffnungszeit; die Schließungszeit ist eine erwünschte Zeit und muss zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt des Nockenprofils liegen. Beim OCE-Modus ist die Öffnungszeit die erwünschte Zeit, und die Schließungszeit ist jedoch mittelbar durch das Nockenprofil und das hydraulische System bestimmt. Die erwünschte Öffnungszeit muss zwischen der Schließungszeit der vorangehenden CCE-Aktivierung und der Zeit, wann das Nockenprofil seinen oberen Punkt erreicht liegen. Gezeigt in
CSE-ModusCSE mode
Beim CSE-Modus (Kaltstart Energiemanagement), die Öffnungszeit ist eine erwünschte Zeit, wobei jedoch die Schließungszeit mittelbar durch das Nockenprofil und das hydraulische System bestimmt wird. Die erwünschte Öffnungszeit muss zwischen dem Startpunkt des Nockens und dem Zeitpunkt, wo das Nockenprofil seinen oberen Punkt erreicht, liegen.In CSE (cold start energy management) mode, the opening time is a desired time, but the closing time is indirectly determined by the cam profile and the hydraulic system. The desired opening time must be between the starting point of the cam and the time when the cam profile reaches its upper point.
Der CSE-Modus wird mit folgenden Merkmalen aktiviert, um ein verspätetes Schließen des Ventils zu verhindern:
- • OCE-Modus mit wenig oder keiner Bremsung.
- • Vollständiger Hub mit wenig oder keiner Bremsung und ohne Energiemanagement;
- • OCE mode with little or no braking.
- • Complete stroke with little or no braking and no energy management;
Die entsprechende Ereignisfolge beim CSE-Modus mit OCE-Merkmal wird wie folgt beschrieben.
- 1. Startpunkt: DCV befindet sich in Position P1, das System ist im Niedrigdruckbereich und das Ventil ist geschlossen;
- 2. Öffnungssteuerungsbefehl: Öffnungszeit;
- 3. Verfahren zum Energiemanagement:
- a. Hydraulischer Schalter ist bis Erreichen der Öffnungszeit in Richtung Position T1 aktiviert;
- b. Pumpe drückt Öl in das System hinein;
- c. Entlüftung: ausgelost bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- d. Druckspeicher verwandelt den Druck in die potentielle Energie seiner Feder;
- e. Energie wird bis zum Erreichen der Öffnungszeit in den Druckspeicher geleitet;
- 4. Ventil öffnen: DCV wird in Position P2 bewegt;
- 5. Innerhalb der Ventilöffnungsspanne: Position P2 beibehalten;
- 6. Schließungssteuerungsbefehl: Schließungszeit (vorbestimmt durch Nockenprofil);
- 7. Verfahren zum Energiemanagement:
- a. Schnelles Schließen: DCV wird in Position T2 bewegt;
- b. Pumpe ist schon beim Runterfahren, HA drückt das Öl zurück in die Pumpe und auch PA entlädt seine Energie in die Pumpe;
- c. Pumpe setzt Runterfahren fort und PA pumpt weiterhin seine Energie in die Pumpe bis seine gesamte Energie geleert ist;
- d. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- 8. Endpunkt: DCV wird in Position P1 bewegt;
- 9. Nachfüllung des Systems: Nachfüllen für das nächste Ereignis beginnt.
- 1. Starting point: DCV is in position P1, the system is in the low pressure range and the valve is closed;
- 2. Opening control command: opening time;
- 3. Method for energy management:
- a. Hydraulic switch is activated until reaching the opening time in the direction of position T1;
- b. Pump pushes oil into the system;
- c. Vent: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- d. Accumulator transforms the pressure into the potential energy of its spring;
- e. Energy is directed to the opening time in the pressure accumulator;
- 4. Open valve: DCV is moved to position P2;
- 5. Within the valve opening span: maintain position P2;
- 6. Closing control command: closing time (predetermined by cam profile);
- 7. Method for energy management:
- a. Fast closing: DCV is moved to position T2;
- b. Pump is already on shutdown, HA pushes the oil back into the pump and also PA discharges its energy into the pump;
- c. Pump continues to shut down and PA continues to pump its energy into the pump until all of its energy has been drained;
- d. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- 8. End point: DCV is moved to position P1;
- 9. Refilling the system: Refilling for the next event begins.
Der CSE-Modus mit Vollhubmerkmal funktioniert auf ähnliche Weise. Energiemanagement wird nicht benötigt.The full lift CSE mode works in a similar way. Energy management is not needed.
NE-ModusNE mode
Der Modus mit Nullhub, aber trotzdem mit Energiemanagement versehen, wird wieder durch Verwenden der T1 Position des DCV realisiert, durch die das komprimierte Öl aus der Pumpe unmittelbar in den Druckspeicher geleitet wird, ohne es während der Aufwärtsbewegung des Nockens in den hydraulischen Aktuator umzulenken. Auf der anderen Seite, während der Abwärtsbewegung des Nockens, wird das unter Druck stehende Öl aus dem Druckspeicher hinaus zurück in die Pumpe geleitet. Während dieses Vorgangs wird das Großteil der aus dem Motor entnommenen Energie in Form eines positiven Drehmoments von der Nockenwelle zurück auf den Motor übertragen; die Ereigniszeitkurve für den NE-Modus kann aus der
FE-ModusFE mode
Im Falle einer Nichtbenutzung während einer langen Zeitdauer könnte ein hydraulisches System sich leerlaufen. In dieser Situation ist ein schnelles Wiederauffüllen wichtig.If not used for a long period of time, a hydraulic system could drain. In this situation, a quick refill is important.
Wenn ein System mit einer elektrischen Ölpumpe versehen ist, die vor Beginn der Drehbewegung der Brennkraftmaschine aktiviert werden kann, wird kein Ventilhub möglich sein. Es wird hier die folgende Ereigniszeitkurve für das Auffüllen/Nachfüllen verwendet.
- 1. Startpunkt: P1 (Motor bleibt im Stillstand);
- 2. Ölversorgung: Druckhöhe festgelegt innerhalb eines vorbestimmten Niveaus, um den Entlüftungsmechanismus im Druckspeicher zu aktivieren;
- 3. Auffüllen/Nachfüllen beginnt, und gleichzeitig findet die Entlüftung statt;
- 4. Endpunkt: erst wenn das System aufgefüllt ist und die Entlüftung beendet ist.
- 1st starting point: P1 (engine stops at standstill);
- 2. oil supply: pressure level set within a predetermined level to activate the venting mechanism in the accumulator;
- 3. filling / refilling starts, and at the same time the venting takes place;
- 4. End point: only when the system is filled up and the venting is completed.
Im Falle eines Systems, das lediglich mit einer mechanischen Pumpe versehen ist, welche durch die Brennkraftmaschine selbst angetrieben wird, ist ein Ventilhub möglich. Es wird hier die folgende Ereigniszeitkurve für das Auffüllen/Nachfüllen verwendet d. h.
- 1. Startpunkt: P1: (Zündschlüssel ist in Betrieb und der Motor rotiert.);
- 2. Ölversorgung: das Öldruckniveau muss höher sein als der Öldruck im hydraulischen System, wenn die Ölpumpe sich auf dem Nockengrundkreis befindet;
- 3. Ventilaktivierung: mit N-Modus (kein Hub vorhanden), so dass die Ölpumpe den Druckspeicher PA laden und entladen kann. Wenn sich der Öldruck während des Pumpens eine Höhe innerhalb eines vorbestimmten Druckniveaus erreicht hat, wird die Entlüftung ausgelöst;
- 4. Endpunkt: erst wenn das System aufgefüllt, entlüftet und ein normaler Ventilhub möglich ist.
- 1. Starting point: P1: (Ignition key is in operation and the engine is rotating.);
- 2. Oil supply: the oil pressure level must be higher than the oil pressure in the hydraulic system when the oil pump is on the cam base circuit;
- 3. Valve activation: with N-mode (no stroke present) so that the oil pump can charge and discharge the accumulator PA. When the oil pressure has reached a level within a predetermined pressure level during pumping, venting is initiated;
- 4. End point: only when the system is filled, vented and a normal valve lift is possible.
OC-ModusOC mode
Beim OC-Modus sind die Definitionen und Einschränkungen der Öffnungszeit und der Schließungszeit genau identisch mit denen des OCE-Modus.In the OC mode, the definitions and limitations of the opening time and the closing time are exactly the same as those of the OCE mode.
Die Strategie zum Energiesparen mit dem Druckspeicher ist nicht aktiviert. Die dem System innewohnenden Merkmale ermöglichen jedoch, dass ein beschränkter Energiesparvorgang stattfindet. Genaugenommen wird die gesamte hydraulische Kammer dazu verwendet, Energie in den Druckspeicher zu leiten und von dem Druckspeicher herauszulassen sogar mit dem Ölpfad des hydraulischen Aktuators.The energy saving strategy with the accumulator is not activated. However, the inherent features of the system allow a limited power saving process to occur. Strictly speaking, the entire hydraulic chamber is used to conduct energy into the accumulator and let it out of the accumulator even with the oil path of the hydraulic actuator.
Die entsprechende Ereignisfolge im CC-Modus wird wie folgt beschrieben.
- 1. Startpunkt: DCV ist in Position P1, das System befindet sich im Niedrigdruckzustand und das Ventil ist geschlossen;
- 2. Öffnungssteuerungsbefehl: Öffnungszeit;
- 3. Eingeschränkter Energiesparvorgang:
- a. Pumpe drückt Öl in das System hinein bis zum Erreichen der Öffnungszeit;
- b. Entlüftung: ausgelost bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- c. Druckspeicher verwandelt den Druck in die potentielle Energie seiner Feder;
- d. Energie wird bis zum Erreichen der Öffnungszeit in den Druckspeicher geleitet;
- 4. Ventil öffnen: DCV wird in Position P2 bewegt;
- 5. Innerhalb der Ventilöffnungsspanne: Position P2 beibehalten;
- 6. Schließungssteuerungsbefehl: Schließungszeit (vorbestimmt durch Nockenprofil);
- 7. Eingeschränkter Energiesparvorgang:
- a. Schnelles Schließen: DCV wird in Position T2 bewegt;
- b. Pumpe ist schon beim Runterfahren, HA drückt das Öl zurück in die Pumpe und auch PA entlädt seine Energie in die Pumpe;
- c. DVC-Bremse: DCV wird in die Position BK bewegt, um eine moderate aber kontrollierbare Bremswirkung zu erzeugen;
- d. Mechanische Bremse: Bremsventil wir aktiviert, so dass sich für die letzte Anlagephase ein heftige Bremswirkung ergibt;
- e. Hydraulischer Schalter wird in die Position P1 bewegt, um eine Rückführung der Energie zu erleichtern;
- f. Pumpe setzt Runterfahren fort und PA pumpt weiterhin seine Energie in die Pumpe bis seine gesamte Energie geleert ist;
- g. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- 8. Endpunkt: Die gesamte Energie ist aus dem Druckspeicher herauslassen;
- 9. Nachfüllung des Systems: Nachfüllen für das nächste Ereignis beginnt.
- 1. Starting point: DCV is in position P1, the system is in low pressure and the valve is closed;
- 2. Opening control command: opening time;
- 3. Limited energy saving process:
- a. Pump pushes oil into the system until it reaches the opening time;
- b. Vent: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- c. Accumulator transforms the pressure into the potential energy of its spring;
- d. Energy is directed to the opening time in the pressure accumulator;
- 4. Open valve: DCV is moved to position P2;
- 5. Within the valve opening span: maintain position P2;
- 6. Closing control command: closing time (predetermined by cam profile);
- 7. Limited energy saving process:
- a. Fast closing: DCV is moved to position T2;
- b. Pump is already on shutdown, HA pushes the oil back into the pump and also PA discharges its energy into the pump;
- c. DVC brake: DCV is moved to position BK to produce a moderate but controllable braking action;
- d. Mechanical brake: Brake valve is activated so that a strong braking effect results for the last conditioning phase;
- e. Hydraulic switch is moved to position P1 to facilitate return of energy;
- f. Pump continues to shut down and PA continues to pump its energy into the pump until all of its energy has been drained;
- G. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- 8. End point: The entire energy is let out of the accumulator;
- 9. Refilling the system: Refilling for the next event begins.
CC Modus CC mode
Beim CC-Modus sind die Definitionen und Einschränkungen der Öffnungszeit und der Schließungszeit genau identisch mit denen des CCE-Modus.In the CC mode, the definitions and limitations of the opening time and the closing time are exactly the same as those of the CCE mode.
Die Strategie zum Energiesparen mit dem Druckspeicher ist nicht aktiviert. Die dem System innewohnenden Merkmale ermöglichen jedoch, dass ein beschränkter Energiesparvorgang stattfindet. Genaugenommen wird die gesamte hydraulische Kammer dazu verwendet, Energie in den Druckspeicher zu leiten und von dem Druckspeicher herauszulassen sogar mit dem Ölpfad des hydraulischen Aktuators.The energy saving strategy with the accumulator is not activated. However, the inherent features of the system allow a limited power saving process to occur. Strictly speaking, the entire hydraulic chamber is used to conduct energy into the accumulator and let it out of the accumulator even with the oil path of the hydraulic actuator.
Die entsprechende Ereignisfolge für den CC-Modus ist wie folgt beschrieben.
- 1. Startpunkt: DCV befindet sich in Position P1, das System ist im Niedrigdruckbereich und das Ventil ist geschlossen;
- 2. Ventilöffnung: DCV wird in die Position P2 bewegt;
- 3. Öffnungsspanne: Position P2 beibehalten;
- 4. Schließungssteuerbefehl: Schießungszeit;
- 5. Eingeschränkter Energiesparvorgang:
- a. Schnelles Schließen: DCV wird in die Position T2 bewegt;
- b. Entlüftung: ausgelost bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- c. Pumpe ist noch beim Herauffahren und pumpt Öl in PA hinein und HA drückt das Öl zurück in PA;
- d. DVC-Bremse: DCV wird in die Position BK bewegt, um eine moderate aber kontrollierbare Bremswirkung zu erzeugen;
- e. Mechanische Bremse: Bremsventil wird aktiviert, so dass sich für die letzte Anlagephase eine heftige Bremswirkung ergibt;
- f. Pumpe setzt Herauffahren fort und pumpt Öl in PA hinein bis zum Erreichen des oberen Nockenpunkts;
- g. Pumpe ist beim Herunterfahren und PA entlädt seine in die Pumpe hinein;
- h. Entlüftung: ausgelöst bei einer vorbestimmten Verschiebung der PA-Feder;
- 6. Endpunkt: die gesamte Energie ist aus dem Druckspeicher herausgelassen;
- 7. Nachfüllung des Systems: Nachfüllen für das nächste Ereignis beginnt.
- 1. Starting point: DCV is in position P1, the system is in the low pressure range and the valve is closed;
- 2. Valve opening: DCV is moved to position P2;
- 3. Opening span: maintain position P2;
- 4. Close control command: shooting time;
- 5. Limited energy saving process:
- a. Quick Close: DCV is moved to position T2;
- b. Vent: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- c. Pump is still pumping up and pumping oil into PA and HA pushing oil back into PA;
- d. DVC brake: DCV is moved to position BK to produce a moderate but controllable braking action;
- e. Mechanical brake: Brake valve is activated, resulting in a strong braking effect for the last conditioning phase;
- f. Pump continues to ramp up and pumps oil into PA until reaching the top cam point;
- G. Pump is shut down and PA discharges its into the pump;
- H. Venting: triggered by a predetermined displacement of the PA spring;
- 6th end point: the entire energy is released from the accumulator;
- 7. Refilling the system: Refilling for the next event begins.
OCC-ModusOCC mode
In diesem Modus sind sowohl die Öffnungszeit als auch die Schließungszeit erwünschte Zeiten. Die Zeitbeschränkungen sind wie beim OC- bzw. beim CC-Modus.In this mode, both the opening time and the closing time are desired times. The time restrictions are the same as in OC or CC mode.
Die Öffnungszeit des mechanischen Ventils und die Ereignisfolge werden auf gleiche Weise realisiert wie beim OC-Modus während seiner Öffnungsphase; ähnlich werden die Schließungszeit und die Ereignisfolge auf gleiche Weise realisiert wie beim CC-Modus während seiner Schließungsphase.The opening time of the mechanical valve and the sequence of events are realized in the same way as in the OC mode during its opening phase; similarly, the closing time and the sequence of events are realized in the same way as in the CC mode during its closing phase.
M-ModusM mode
Das System realisiert den normalen Mehrfachhub-Modus durch einfaches Ersetzen der Position T1 durch die Position P1 für DCV, verglichen mit dem ME-Modus.
Da die Position T1 für eine Rückgewinnung von Energie definiert ist, wird ohne T1 die Effektivität des Systems zum Speichern von ungenützter Energie in den Druckspeicher hinein reduziert, und es könnte möglicherweise für die Reaktivierung des hydraulischen Aktuators und des mechanischen Ventils eine zu starke Energie (Druck) freigesetzt werden.Since the position T1 is defined for energy recovery, without T1 the effectiveness of the system to store unused energy into the accumulator is reduced, and possibly too much energy (pressure) could be used to reactivate the hydraulic actuator and the mechanical valve ) are released.
N-ModusN mode
Das System realisiert den N-Modus (Nullhub) einfach dadurch, dass das DCV in der Position P1 belassen wird, ähnlich wie beim FE-Modus.The system realizes the N (zero-stroke) mode simply by leaving the DCV in the P1 position, similar to the FE mode.
In diesem Modus findet auf Grund des innewohnenden Merkmals des Systems keine aktive sondern nur eine passive Rückgewinnung von Energie statt. Die Ölpumpe drückt das Öl in das System und in den Druckspeicher während der Aufwärtsbewegung des Nockens, und Speicherfeder drückt das Öl zurück in das System und in die Pumpe während der Abwärtsbewegung des Nockens. Es findet nur eine beschränkte Rückgewinnung von Energie statt, weil der Druck im System niedrig ist und weil eine gewisse Entlüftungswirkung eine Einiges von dem Druck/der Energie verbraucht.In this mode, due to the intrinsic feature of the system, there is no active but only passive energy recovery. The oil pump pushes the oil into the system and into the Accumulator during the upward movement of the cam, and storage spring pushes the oil back into the system and into the pump during the downward movement of the cam. There is only a limited recovery of energy because the pressure in the system is low and because some venting will consume some of the pressure / energy.
Es ist ein neues hydraulisches System zum Antreiben einer Umkehrlast geschaffen worden. Mit diesem System ist der Energieverbrauch optimal reduziert worden, die Entlüftung in den hydraulischen Pfaden wird wirksam gehandhabt und das Auffüllen/Nachfüllen des Systems ist schnell zu realisieren.A new hydraulic system for driving an inverse load has been created. With this system, the energy consumption has been optimally reduced, the ventilation in the hydraulic paths is handled effectively and the filling / refilling of the system can be realized quickly.
Die Merkmale und die Funktionalitäten des Systems werden wie folgt zusammengefasst:
- 1. Mit dem in
1 beschriebenen Aufbau besteht das System selbst aus folgenden Hauptbauteilen: - 1) 3-Positions-Magnetventil-HydraulikAktuator;
- 2) 3-positions-4-Weg-DCV;
- 3) Druckspeicher mit Entlüftungsmechanismus;
- 4) Hydraulischer Aktuator;
- 5) Mechanisches Bremsventil;
- 6) Absperrventile von der Ölversorgung zum hydraulischen Aktuator;
- 7) Absperrventile von der Ölversorgung zur Pumpe;
- 8) Nocken;
- 9) Hydraulische Pumpe;
- 10) (optional) Ein Positionssensor, um die Position des Kolbens des mechanischen Ventils des hydraulischen Aktuators zu erkennen;
- 11) Mechanische Last für den Aktuator (z. B. ein Einlassventil);
- 2. Die verschiedenen Bauteile des Systems werden wie in
1 gezeigt miteinander verbunden werden; - 3. Nockenversatz und Nockenprofil werden optimal durch die benötigte Dynamik für den Nocken mit seinen mechanischen Bauteilen insbesondere Pumpe und hydraulischem System bestimmt;
- 1) Erleichterung einer schnellen und leichtgängigen Bewegung der mechanischen Last;
- 2) Stets einen Kontakt zwischen Bauteilen in der Kette der mechanischen Teile von Nocken bis zum Pumpenkolben halten.
- 3) Die Beanspruchung durch den Kontakt muss innerhalb der erlaubten Grenzen bleiben;
- 4) Zusammenwirkung mit anderen Bauteilen des Systems, um das positive Drehmoment nutzbar zu machen und das negative Drehmoment zu reduzieren;
- 4. Die Bauteile und die Einlassstellen der Ölversorgung werden derart im System positioniert, dass sie das Entfernen von Lufttaschen/-blasen maximieren, und zwar durch:
- 1) Anordnung des Druckspeichers (Entlüftungsfunktion) an einer höheren Stelle als das DCV, der hydraulische Aktuator und die Pumpe;
- 2) Anordnung des hydraulischen Aktuators und der Pumpe mit den Einlasspunkten ihrer Ölversorgung an niedrigeren Stellen in den Bauteile;
- 3) Tote Ecken und scharfe Kanten in den Öldurchfluss-Pfaden vermeiden, um das Entfernen von Lufttaschen/-blasen zu erleichtern und auch, um örtliche Flussverluste zu vermeiden;
- 5. Der Ölversorgungsdruck wird reguliert
- 1) mit ausreichender Stärke, um ein normales Nachfüllen des Systems zwischen den Aktivierungsvorgängen zu ermöglichen;
- 2) innerhalb eines geeigneten Bereiches, in dem der Entlüftungsmechanismus ausgelöst wird, in einer Situation, in der das System leer oder teilweise entleert ist;
- 3) auf schwankende Weise, um zu ermöglichen, dass der Druck immer wieder diesen Druckbereich überschreitet, um den Entlüftungsmechanismus mehrmals während der Dauer des Auffüllens/Nachfüllens auszulösen;
- 6. Ein DCV besitzt die Funktionen, 4
Kanäle mit 2 Positionen von P1 und P2 für die An- und Ausfunktionen zu schalten, aber mit drei zusätzlichen, in Tabelle 1 definierten Übergangspositionen T1, T2 und BK, um 12 verschiedene, inTabelle 2 definierte Aktuationsmodi zu ermöglichen, genauer gesagt, müssen die Übergangspositionen Folgendes ermöglichen: - 1) eine Trennung der Kanäle der hydraulischen Pumpe und des hydraulischen Aktuators, um die unverbrauchte Energie von der Pumpe an den Druckspeicher maximal umzuleiten;
- 2) eine durch Software gesteuerte Bremswirkung, um die mechanische Last zu verlangsamen.
- 7. Ein Entlüftungsmechanismus ist in dem Druckspeicher integriert, der den Entlüftungsvorgang während des Betriebs innerhalb eines kleinen Niedrigdruckbereichs ermöglicht;
- 8. Ein mechanisches Bremsventil (
5 ) wird verwendet, um ein sanftes Anlegen in der letzten Etappe der Stopp-Phase der mechanischen Last zu erleichtern.
- 1. With the in
1 The system itself consists of the following main components: - 1) 3-position solenoid valve hydraulic actuator;
- 2) 3-position 4-way DCV;
- 3) accumulator with venting mechanism;
- 4) hydraulic actuator;
- 5) Mechanical brake valve;
- 6) shut-off valves from the oil supply to the hydraulic actuator;
- 7) shut-off valves from the oil supply to the pump;
- 8) cams;
- 9) hydraulic pump;
- 10) (optional) A position sensor to detect the position of the piston of the mechanical valve of the hydraulic actuator;
- 11) mechanical load for the actuator (eg, an inlet valve);
- 2. The various components of the system will be as in
1 be shown connected to each other; - 3. cam offset and cam profile are optimally determined by the dynamics required for the cam with its mechanical components, in particular pump and hydraulic system;
- 1) facilitating a quick and smooth movement of the mechanical load;
- 2) Always maintain contact between components in the chain of mechanical parts from cams to the pump piston.
- 3) The stress from the contact must remain within the permitted limits;
- 4) interaction with other components of the system to harness positive torque and reduce negative torque;
- 4. The components and inlet ports of the oil supply are positioned in the system to maximize the removal of air pockets / bubbles by:
- 1) location of the accumulator (venting function) at a higher place than the DCV, the hydraulic actuator and the pump;
- 2) placing the hydraulic actuator and the pump with the inlet points of their oil supply at lower points in the components;
- 3) Avoid dead corners and sharp edges in the oil flow paths to facilitate the removal of air pockets / bubbles and also to avoid local flow losses;
- 5. The oil supply pressure is regulated
- 1) of sufficient strength to allow normal replenishment of the system between activation operations;
- 2) within a suitable range in which the venting mechanism is triggered, in a situation where the system is empty or partially depleted;
- 3) in a wavering manner to allow the pressure to repeatedly exceed this pressure range to trigger the venting mechanism several times during the refilling / refilling period;
- 6. A DCV has the functions to switch 4 channels with 2 positions of P1 and P2 for the on and off functions, but with three additional transition positions T1, T2 and BK defined in Table 1, by 12 different, defined in Table 2 To enable actuation modes, more specifically, the transition positions must allow:
- 1) a separation of the channels of the hydraulic pump and the hydraulic actuator to redirect the unused energy from the pump to the pressure accumulator maximum;
- 2) a software controlled braking action to slow the mechanical load.
- 7. A venting mechanism is incorporated in the accumulator which allows the venting operation during operation within a small low pressure range;
- 8. A mechanical brake valve (
5 ) is used to facilitate a smooth application in the last stage of the mechanical load stop phase.
Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich hauptsächlich auf ein neues Konzept bezüglich des Systems. The present patent application relates mainly to a new concept relating to the system.
Die speziell gestalteten Bauteile des Systems spielen jedoch zusammen eine kritische Rolle bei der Realisierung der definierten Funktionen des Systems. In den nun folgenden Abschnitten sind diese Bauteile der Vollständigkeit der Beschreibung des Systems halber kurz beschrieben.However, the specially designed components of the system together play a critical role in realizing the defined functions of the system. In the following sections these components are briefly described for the sake of completeness of the description of the system.
Die Steuerungsstrategien und die Verfahren für das System sind auch weiter erklärt in späteren Abschnitten.The control strategies and procedures for the system are also further explained in later sections.
Magnetventil-AktuatorSolenoid valve actuator
Der Magnetventil-Aktuator (SA) hat 2 präzise Dauerzustandspositionen, d. h. An- und Auszustand. Zusätzlich dazu hat der SA die Eigenschaft das DCV an bestimmten Übergangspositionen zu bringen.Solenoid Valve Actuator (SA) has 2 precise steady state positions, i. H. On and off state. In addition, the SA has the property of bringing the DCV to certain transitional positions.
Wir erwarten folgende Herausforderungen:
- • Den Kolben präzise an 5 Positionen zu bringen; im Moment scheint dieses nicht einfach zu sein;
- • Die Schaltzeit muss sehr kurz sein;
- • Er hat einen langen Hub;
- • Was wenn eine falsche Position oder eine nicht präzise Position zu einer Wiederöffnung des Ventils führt?
- • to bring the piston precisely to 5 positions; At the moment this does not seem to be easy;
- • The switching time must be very short;
- • He has a long stroke;
- • What if a wrong position or position does not reopen the valve?
Direktionales Steuerungsventil (DCV)Directional Control Valve (DCV)
Angetrieben durch den Magnetventil-Aktuator steuert das DCV 4 Flusspfade nämlich
- • D: zum/vom Druckspeicher;
- • B: zum Bremsventil;
- • P: zur/von der hydraulischen Pumpe;
- • A: zum/vom hydraulischen Aktuator.
- • An;
- • Aus;
- • T1: zum Trennen vom Aktuator und Energiespeicherungskanälen;
- • T2: zur schnellen Freigabe von Öl im Aktuator;
- • BK: für eine Bremswirkung durch eine heftige Drosselung im DCV.
- • D: to / from accumulator;
- • B: to the brake valve;
- • P: to / from the hydraulic pump;
- • A: to / from the hydraulic actuator.
- • At;
- • Out;
- T1: for disconnecting the actuator and energy storage channels;
- • T2: for quick release of oil in the actuator;
- • BK: for a braking effect due to severe throttling in the DCV.
Siehe
Wir erwarten folgende Herausforderungen:
- • Für die Steuerung des Ganzen hat der Kolben des
DCV 5 verschiedene Positionen. Was ist der maximale und der minimale Hub, der realisiert werden kann und der gleichzeitig ein richtiges Gleichgewicht erreichen kann von - – Hub ist kurz genug, um durch seinen Magnetventil-Aktuator angetrieben zu werden, und lang genug, um zwischen
den 5 Reihen von Löchern (Wegen) zu unterscheiden; - – Schnelles und genaues Schalten;
- – Langzeitige Abnutzung;
- – Leckage;
- • Was wenn ein Ungleichgewicht des Öldrucks das DVC vollkommen unkontrollierbar macht;
- • For the control of the whole, the piston of the DCV has 5 different positions. What is the maximum and minimum lift that can be realized and at the same time can achieve a proper balance of
- - Stroke is short enough to be driven by its solenoid valve actuator and long enough to distinguish between the 5 rows of holes;
- - Fast and accurate switching;
- - long-term wear;
- - leakage;
- • What if an imbalance in oil pressure makes the DVC completely uncontrollable?
Bremsventilbrake valve
Wir erwarten folgende Herausforderungen:
- • Herstellbarkeit, auch bei der Kugelform;
- • Kann sie die Bremsaufgabe des DVC insgesamt übernehmen, um die Bremswirkung zu realisieren?
- • manufacturability, also with the spherical form;
- • Can she take over the braking task of the DVC as a whole in order to realize the braking effect?
Druckspeicheraccumulator
Wir erwarten folgende Herausforderungen:
- • Ein großer Durchmesser speichert mehr Energie bei niedrigem Druck aber mit hoher Verschiebung der Feder, und umgekehrt. Es ist günstig, eine Wiederöffnung zu vermeiden, aber eine hohe Dynamik des Speichers könnte den Ölfluss schnell genug verhindern, um ein positives Drehmoment beim Herunterfahren zu generieren.
- • Ein kleiner Durchmesser speichert einen hohen Druck, und eine kleine Verschiebung der Feder setzt ihre Energie schnell frei, um die Pumpe beim Herunterfahren nach unten zu schieben. Aber eine Wideröffnung ist leicht zu realisieren;
- • Was wenn das weiche Teil der Feder Resonanz induziert mit Schwankung des Öldrucks in der Hochdruckkammer?
- • Wo liegt ein gutes Gleichgewicht zwischen einer guten Dämpfung für NVH und, gleichzeitig einer guten Rückgewinnung der Energie?
- • Was wenn wenig Nuten der heftigen Lüftung nicht gewachsen sind aber zu viele Nuten einen großen Druckverlust verursachen?
- • A large diameter stores more energy at low pressure but with high displacement of the spring, and vice versa. It is beneficial to avoid re-opening, but high dynamics of the accumulator could prevent the flow of oil fast enough to generate positive shutting-down torque.
- • A small diameter stores high pressure, and a small shift in the spring quickly releases its energy to push the pump down when it shuts down. But a reopening is easy to realize;
- • What if the soft part of the spring induces resonance with fluctuation of the oil pressure in the high pressure chamber?
- • What is the right balance between good damping for NVH and, at the same time, good energy recovery?
- • What if a few grooves of heavy ventilation are not equal but too many grooves cause a large pressure loss?
Hydraulischer Druckspeicher mit einer Feder mit variabler SteifigkeitHydraulic accumulator with a spring with variable stiffness
Entlüftungsmechanismus für ein im Druckspeicher integriertes hydraulisches SystemVentilation mechanism for a hydraulic system integrated in the pressure accumulator
Verfahren zur Optimierung des Nockenprofils und Versatz für EnergieeffizienzMethod for optimizing the cam profile and offset for energy efficiency
Der Versatz, die Nockenwelle sowie das Nockenprofil sind optimiert, um sich an das neue System anzupassen, mit folgenden Zielen:
- • Bedarf an Energie von der Nockenwelle (in Form eines negativen Drehmoments) während des Anlaufs des Nockens zu reduzieren;
- • Erhöhung des positiven Drehmoments an die Nockenwelle während des Nockenablaufs.
- • reduce the need for energy from the camshaft (in the form of a negative torque) during cam start-up;
- • Increasing the positive torque to the camshaft during the cam run.
Steuerungsstrategien und -verfahrenControl strategies and procedures
Folgende Steuerungsstrategien und -verfahren müssen ausgearbeitet werden, bevor das System in die Praxis umgesetzt werden kann:
- • Ein 2-Positions 4-Wege direktionales Steuerungsventil mit Übergangszuständen
- • Auffüll-/Nachfüllstrategie für ein hydraulisches System
- • Steuerung der Bremswirkung für einen hydraulischen Aktuator basierend auf seinem Positionssignal
- • Verfahren zur Integrierung von durch Software gesteuerten und mechanischen Bremseffekten
- • Steuerung der Übergangszustände eines Mehrpositions-Aktuators mit Magnetventil
- • Steuerung der Bremswirkung für einen hydraulischen Aktuators basierend auf seinem Antriebsstrom
- • Steuerung der Bremswirkung für einen hydraulischen Aktuators basierend auf seiner Position
- • A 2-position 4-way directional control valve with transient states
- • Refilling / refilling strategy for a hydraulic system
- • Control of the braking effect for a hydraulic actuator based on its position signal
- • Method of integrating software controlled and mechanical braking effects
- • Control of the transient states of a multi-position actuator with solenoid valve
- • Control of the braking effect for a hydraulic actuator based on its drive current
- • Control of the braking effect for a hydraulic actuator based on its position
Das neue System kann als eine Alternative zum hydraulischen Ventiltrieb betrachtet werden, mit mehr Vorteilen gegenüber dem heutigen UniAir System. Einige Bauteile aus dem neuen System können sofort in das UniAir System übernommen werden.The new system can be considered as an alternative to the hydraulic valve train, with more advantages over today's UniAir system. Some components from the new system can be immediately transferred to the UniAir system.
Ferner kann die Anwendung des Alternativsystems auf Bereiche ausgeweitet werden, in denen eine präzise Kontrolle einer mechanischen Last in einer Hin- und Herbewegung benötigt wird, wie zum Beispiel in anderen Bereiche der KFZ-Industrien, bei medizinischen Ausrüstungen, Energietechnik, Maschinenbau und in chemischen IndustrienFurther, the application of the alternative system can be extended to areas where precise control of a mechanical load in a reciprocating motion is needed, such as in other areas of automotive industries, medical equipment, power engineering, mechanical engineering, and chemical industries
Es ist ein neues hydraulisches System geschaffen worden, um bestimmte Nachteile der existierenden Systeme zu überwinden, d. h.
- • Hoher Energieverlust;
- • Lüftungsprobleme;
- • Schwierigkeiten beim Nachfüllen;
- • Niedrige Präzision in der Kontrolle im kalten Zustand.
- • high energy loss;
- • ventilation problems;
- • difficulty refilling;
- • Low precision in cold control.
Ferner besitzt das neue System auch einige zusätzliche vorteilhafte Merkmale d. h.
- • Potential zum Reduzieren von NVH im System;
- • Potential zum Reduzieren der Anzahl von mechanischen Bauteilen im System.
- • potential to reduce NVH in the system;
- • Potential to reduce the number of mechanical components in the system.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110094244A (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-06 | 哈尔滨工程大学 | The electro-hydraulic full variable gas distribution actuator of one kind and its control method |
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2016
- 2016-07-19 DE DE102016213113.3A patent/DE102016213113A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110094244A (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-06 | 哈尔滨工程大学 | The electro-hydraulic full variable gas distribution actuator of one kind and its control method |
CN110094244B (en) * | 2019-05-13 | 2021-09-10 | 哈尔滨工程大学 | Electro-hydraulic fully-variable gas distribution actuator and control method thereof |
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