DE19819401C1

DE19819401C1 - Gas changing valve operating device for reciprocating piston i.c. engine

Info

Publication number: DE19819401C1
Application number: DE19819401A
Authority: DE
Inventors: Alexander Von Gaisberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Patentportfolio 2 S A R L Lu
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2018-05-01

Abstract

The gas changing valve operating device uses electromagnetic actuators (7-14) and levers (15) for operating several inlet valves (4) for each engine cylinder (1,2) and one or more outlet valves (5), with respective electromagnetic actuators for each of the inlet valves. The adjacent actuators on one side of the longitudinal axis of the cylinder row are offset from one another when 2 or more gas changing valves for the same cylinder lie on the same side of the longitudinal axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen von Gas wechselventilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for actuating gas shuttle valves according to the preamble of claim 1.

In der folgenden Beschreibung wird nur auf gattungsmäßige Brennkraftmaschinen bezug genommen. Bei diesen wird der La dungswechsel im Zylinder durch Gaswechselventile gesteuert, nämlich Einlaßventile und Auslaßventile. Es ist bekannt, die Gaswechselventile durch elektromagnetische Aktuatoren zu öffnen und zuschließen. Die Öffnungszeitpunkte und Schließzeitpunkte und damit die Öffnungsintervalle der einzelnen Gaswechselventi le können dadurch unabhängig voneinander eingestellt und ge zielt an gewünschte Anforderungen angepaßt werden. Insbesondere können die Füllung und/oder das Mischungsverhältnis der Zylin derladung durch Veränderung der Öffnungszeitpunkte und/oder der Schließzeitpunkte für bestimmte Betriebsbereiche variabel ge steuert werden, beispielsweise indem im Teillastbereich die Einlaßventile vollständig, jedoch nur kurze Zeit geöffnet und/oder durch vorzeitiges Schließen der Auslaßventile Abgase im Zylinder zurückbehalten werden.The following description only refers to generic Internal combustion engines referenced. With these the La change in the cylinder is controlled by gas exchange valves, namely intake valves and exhaust valves. It is known that Open gas exchange valves by means of electromagnetic actuators and lock. The opening times and closing times and thus the opening intervals of the individual gas exchange valves le can thus be set and ge independently aims to be adapted to desired requirements. In particular can the filling and / or the mixing ratio of the cylin charge by changing the opening times and / or the Closing times for certain operating areas are variable are controlled, for example by the in the partial load range Inlet valves fully, but only open for a short time and / or by prematurely closing the exhaust valves be retained in the cylinder.

Um den Ladungswechsel im Zylinder möglichst variabel steuern zu können, ist es zweckmäßig, jedes Gaswechselventil, zumindest aber die Einlaßventile getrennt voneinander ansteuern zu kön nen. Bei Brennkraftmaschinen mit einer Quantitätsregelung kann dann auf eine Drosselklappe verzichtet und die damit im Teil lastberech auftretenden Drosselverluste können verringert werden, wo durch der Kraftstoffverbrauch sinkt. Aber auch bei Brennkraft maschinen mit einer Qualitätsregelung ist es günstig, die Gas wechselventile schnell vollständig zu öffnen, um die Ladungs wechselverluste gering zu halten.To control the gas exchange in the cylinder as variably as possible , it is advisable to use every gas exchange valve, at least but to be able to control the inlet valves separately from one another nen. In internal combustion engines with a quantity control can then dispensed with a throttle valve and the part throttling losses occurring under load can be reduced where by reducing fuel consumption. But also with internal combustion machines with a quality control, it is cheap to use the gas shuttle valves quickly open fully to the cargo keep exchange losses low.

Um die Gaswechselventile bei kurzen Öffnungsintervallen mög lichst lange vollständig geöffnet zu halten, sind hohe Öff nungs- und Schließgeschwindigkeiten mit entsprechend großen Stellkräften erforderlich. Allerdings ist der Bauraum begrenzt, um entsprechend große Aktuatoren mit deren Magnetspulen und dem Anker unterzubringen. Dies bereitet insbesondere Schwierigkei ten, wenn mehrere Gaswechselventile je Zylinder vorgesehen sind, um möglichst große Gaswechselquerschnitte und kleine Drosselverluste zu erreichen. Die Gaswechselquerschnitte werden durch den Umfang der Sitze der Einlaß- bzw. Auslaßventile eines Zylinders und den Öffnungshub bestimmt. Da der Umfang des Ven tilsitzes linear, die Fläche aber quadratisch mit dem Durchmes ser zunimmt, ist das Verhältnis von Ventilfläche zum Umfang bei mehreren Ventilen mit einem kleineren Durchmesser günstiger als bei einem Ventil mit einem entsprechend größeren Umfang. Hinzu kommt, daß die Masse der Ventile in erster Näherung proportio nal der Flächen ist und somit die für die Betätigungskräfte mitbestimmenden Massenkräfte bei einem großen Ventil ungünsti ger sind als bei mehreren kleinen. Das Problem ist allerdings, mehrere Aktuatoren nebeneinander in einem begrenzten Bauraum unterzubringen.Around the gas exchange valves with short opening intervals possible Keeping them fully open for as long as possible Opening and closing speeds with correspondingly large Actuators required. However, the space is limited, to correspondingly large actuators with their solenoids and Accommodate anchors. This is particularly difficult ten, if several gas exchange valves are provided per cylinder are to the largest possible gas exchange cross sections and small Achieve throttle losses. The gas exchange cross sections are by the size of the seats of the intake and exhaust valves Cylinder and the opening stroke determined. Since the scope of the Ven tilsitzes linear, but the surface square with the diameter ser increases, the ratio of valve area to the circumference several valves with a smaller diameter cheaper than with a valve with a correspondingly larger circumference. In addition comes that the mass of the valves proportio in a first approximation nal of the surfaces and therefore that for the actuation forces unfavorable mass forces with a large valve larger than several small ones. The problem, however, is Several actuators side by side in a limited space to accommodate.

Aus der EP 0796 981 A1 ist ein Aktuatorgehäuse bekannt, dessen Außenwände in Längsrichtung des Zylinderkopfs kreiszylindrische Segmente aufweisen und dessen Außenwände quer zur Längsrichtung eben ausgebildet sind. Durch die ebenen Außenwände können die Aktuatoren nahe in Längsrichtung nebeneinander angeordnet wer den.An actuator housing is known from EP 0796 981 A1 Outer walls in the longitudinal direction of the cylinder head circular cylindrical Have segments and its outer walls transverse to the longitudinal direction are just trained. Due to the flat outer walls, the Actuators arranged close to each other in the longitudinal direction the.

Ferner ist aus der DE 195 11 880 A1 eine Vorrichtung zum Betä tigen von Gaswechselventilen einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der ein elektromagnetischer Aktuator mehrere Ein laß- oder Auslaßventile über Hebel betätigt, die sich einer seits über ein Stützelement am Gehäuse und andererseits am Gas wechselventil abstützen. Dabei ist die Hebelübersetzung größer als eins, so daß der Hub des Aktuators entsprechend vergrößert ist und ein vergrößerter Öffnungsquerschnitt des Gaswechselventils erreicht wird. Gleichzeitig wird der Vorteil ausgenutzt, daß mit einem Aktuator großen Volumens höhere Leistungen steuerbar sind als mit zwei oder drei entsprechend kleineren Aktuatoren. Zudem ist die Summe der bewegten Massen deutlich kleiner als bei einer Konstruktion, bei der je Ventil eine Stelleinheit verwendet wird. Dies ist auch dadurch begründet, daß die Stel leinheitsmasse nicht direkt auf die Gaswechselventile wirkt, sondern sich teilweise am Gehäuse abstützt. Schließlich kann als Stützelement eine Ventilspielausgleichsvorrichtung verwen det werden, wobei die Ausgleichselemente vorteilhaft eine ru hende Masse bilden. Allerdings sind bei dieser bekannten Kon zeption die Gaswechselventile nicht getrennt ansteuerbar.Furthermore, DE 195 11 880 A1 describes a device for actuating term of gas exchange valves of a reciprocating piston internal combustion engine known in which an electromagnetic actuator several Ein lass- or exhaust valves operated by lever, which is one on the one hand via a support element on the housing and on the other hand on the gas Support the shuttle valve. The leverage is greater than one, so that the stroke of the actuator is increased accordingly and an enlarged opening cross section of the gas exchange valve is achieved. At the same time, the advantage is exploited that higher outputs can be controlled with a large volume actuator are than with two or three correspondingly smaller actuators. In addition, the sum of the moving masses is significantly smaller than in a construction in which one actuator per valve is used. This is also due to the fact that the Stel unit mass does not act directly on the gas exchange valves, but is partially supported on the housing. Finally, can use a valve lash adjuster as a support element be det, the compensating elements advantageously a ru Form mass. However, with this known con the gas exchange valves cannot be controlled separately.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Gaswechsel ventile eines Zylinders mittels großer elektromagnetischer Ak tuatoren einzeln zu betätigen.The invention has for its object several gas changes valves of a cylinder by means of large electromagnetic Ak actuators individually.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestal tungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention solved by the features of claim 1. Further design cations result from the subclaims.

Nach der Erfindung ist mindestens jedem Einlaßventil ein Aktua tor zugeordnet, wobei benachbarte Aktuatoren einer Seite der Zylinderreihe quer zur Längsrichtung der Zylinderreihe versetzt zueinander angeordnet sind, wenn zwei oder mehr Gaswechselven tile je Zylinder auf dieser einen Seite der Zylinderreihe vorgesehen sind.According to the invention, at least each inlet valve is an actuator assigned to the gate, with adjacent actuators on one side of the Row of cylinders offset transversely to the longitudinal direction of the row of cylinders are arranged to each other when two or more gas changes tile per cylinder provided on this one side of the cylinder bank are.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Aktuatoren ist es mög lich, trotz der Zuordnung eines Aktuators zu jedem Gaswechsel ventil große Aktuatoren zu verwenden, da die Aktuatoren über die Hebel versetzt zu den Längsachsen der Gaswechselventile an geordnet werden können und somit die freien Bauräume zwischen den Zylindern und sogar im Bereich benachbarter Zylinder opti mal nutzen können, indem sie versetzt zueinander und verschach telt angeordnet sind.With the arrangement of the actuators according to the invention, it is possible Lich, despite the assignment of an actuator to every gas change valve to use large actuators because the actuators are over the levers are offset to the longitudinal axes of the gas exchange valves can be arranged and thus the free space between the cylinders and even in the area of neighboring cylinders opti can use times by offset and chess are arranged.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing spelling. In the drawing, an embodiment of the Invention shown. The description and the claims ent keep numerous features in combination. The specialist will expediently also consider and consider the features individually summarize other useful combinations.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht von Gaswechselven tilen mit elektromagnetischen Aktuatoren und Fig. 1 is a perspective side view of Gaswechselven valves with electromagnetic actuators and

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von oben von Gaswechsel ventilen mit elektromagnetischen Aktuatoren. Fig. 2 is a perspective view from above of gas exchange valves with electromagnetic actuators.

Zwei Zylinder 1 und 2 bilden einen Teil einer Zylinderreihe, deren Längsrichtung mit 18 gekennzeichnet ist. Der Ladungswech sel zu den Zylindern wird durch Gaswechselventile 4, 5 gesteu ert, nämlich durch Einlaßventile 4 und Auslaßventile 5. Die Gaswechselventile 4, 5 sind mittels Ventilführungen 6 in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf einer Hubkolbenbrenn kraftmaschine, der die Zylinder 1 und 2 abdeckt, axial verschiebbar geführt. Den Gaswechselventilen 4, 5 sind getrennte, elektromagnetische Aktuatoren 7 bis 14 zugeordnet, die über Hebel 15 auf Federteller 17 oder Ventilschäfte der Gaswechselventile 4, 5 wirken. Die Hebel 15 stützen sich an ihrem anderen Ende über Stützelemente 15 am Gehäuse ab. Die Stützelemente 16 kön nen von Ventilspielausgleichselementen gebildet werden, die so mit zu den ruhenden Massen zu zählen sind. Zentrisch zwischen den Gaswechselventilen 4, 5 sind Zündhilfen in Form von Zünd kerzen 19 angeordnet. Two cylinders 1 and 2 form part of a row of cylinders, the longitudinal direction of which is identified by 18 . The charge change sel to the cylinders is controlled by gas exchange valves 4 , 5 , namely by intake valves 4 and exhaust valves 5 . The gas exchange valves 4 , 5 are guided by means of valve guides 6 in an unillustrated cylinder head of a reciprocating internal combustion engine, which covers the cylinders 1 and 2 , axially displaceable. The gas exchange valves 4 , 5 are assigned separate, electromagnetic actuators 7 to 14 , which act on levers 15 on spring plates 17 or valve stems of the gas exchange valves 4 , 5 . The lever 15 is supported at its other end via support elements 15 on the housing. The support elements 16 NEN can be formed by valve clearance compensation elements, which are to be counted among the static masses. Centrally between the gas exchange valves 4 , 5 ignition aids in the form of spark plugs 19 are arranged.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Aktuatoren 7, 8, 9, 10 bzw. die Aktuatoren 11, 12, 13, 14 einer Seite der aus den Zylindern 1 und 2 bestehenden Zylinderrei he, quer zur Längsrichtung 18 versetzt zu den benachbarten Aktuatoren angeordnet. Somit ragen die Projektionen der Aktua toren 12, 9 in den Zwischenraum zwischen den Zylindern 1, 2, ja sogar bis in den Bauraum des benachbarten Zylinders 2 bzw. 1. Somit können große Aktuatoren 11, 12, 13, 14 bei opti maler Ausnutzung des vorgegebenen Bauraums verwendet werden.As can be seen from FIG. 2, the actuators 7 , 8 , 9 , 10 and the actuators 11 , 12 , 13 , 14 of one side of the cylinder rows 1 and 2 , offset transversely to the longitudinal direction 18 to the neighboring ones Actuators arranged. Thus, the projections of the actuators 12 , 9 protrude into the space between the cylinders 1 , 2 , even up to the space of the adjacent cylinder 2 and 1 respectively. Thus, large actuators 11 , 12 , 13 , 14 can be used with optimal use of the given installation space.

Claims

1. Device for actuating gas exchange valves of a reciprocating piston internal combustion engine in series with several inlet valves ( 4 ) per cylinder ( 1 , 2 ) and one or more outlet valves ( 5 ) per cylinder ( 1 , 2 ) by electromagnetic actuators ( 7 to 14 ) are actuated via levers ( 15 ), which are pivotally supported at one end ( 16 ) on a housing part, characterized in that at least each inlet valve ( 4 ) is assigned an actuator ( 7 to 10 ) and adjacent actuators ( 7 to 10 or 11 to 14) one side of the row of cylinders (cylinders 1, 2) transversely to the longitudinal direction (18) (the row of cylinders cylinders 1, 2) are arranged offset to each other when two or more cylinder valves (4, 5) per cylinder (1 , 2 ) on one side of the row of cylinders (cylinders 1 , 2 ) are provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the projections of some actuators ( 9 , 12 ) parallel to the direction of the associated Zylin derachse ( 3 ) at least partially protrude into the space that lies between adjacent cylinders ( 1 , 2 ).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the projections of some actuators ( 9 , 12 ) parallel to the direction of the associated cylinder axis ( 3 ) at least partially protrude into the space of adjacent cylinders ( 1 , 2 ).