DE202007015804U1 - Flap valve control for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Klappenventil-Steuerung für eine Verbrennungskraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehachse (2) des Klappenventil (1) auf dem Anker (3) einer elektromagnetischen Wippe befindet und die Betätigung des Ventils dadurch erfolgt, dass jeweils die Magnetfeldrichtung am mit der Spule (5) belegten Anker (3) umgekehrt wird.Butterfly valve control for one Internal combustion engine, characterized in that the Rotary axis (2) of the flap valve (1) on the armature (3) of an electromagnetic Rocker is located and the operation the valve is effected by that in each case the magnetic field direction on the coil (5) occupied anchor (3) is reversed.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klappenventil-Steuerung für eine Verbrennungskraftmaschine.The The invention relates to a flap valve controller for an internal combustion engine.

Ventilsteuerungen für Verbrennungskraftmaschinen sind bisher nahezu ausnahmslos über Nockenwellen betätigte Tellerventile. Die an der Drehzahl des Motors gekoppelte Betätigung der Ventile hat jedoch zum einen den Nachteil, dass diese der Motorcharakteristik genau entgegen läuft, da bei niedrigen Drehzahlen die Ventile relativ lange Zeit und bei hohen Drehzahlen eine kürzere Zeit geöffnet sind. Umgekehrt wäre es sinnvoller.valve controls for internal combustion engines have so far almost without exception Camshafts actuated Poppet valves. The coupled to the speed of the engine actuation of However, valves has the disadvantage that they have the engine characteristics runs exactly contrary, because at low speeds the valves are relatively long time and at high speeds a shorter one Time are open. Vice versa would be it makes more sense.

Zum zweiten bewirken die großen Ventilöffnungszeiten bei niedrigen Drehzahlen, dass die Einströmgeschwindigkeit des Frischgases klein bleibt und somit nur wenig die Gemischaufbereitung unterstützt wird. Dadurch bleibt die Kraftstoffausbeute unvollständig und der Verbrauch unnötig höher.To the second effect the big ones Valve opening times at low speeds that the inflow velocity of the fresh gas remains small and thus little the mixture preparation is supported. As a result, the fuel yield remains incomplete and consumption unnecessarily higher.

Beidem versucht man bisher dadurch zu begegnen, dass man für die Teillast den Ventilhub reduziert oder auch den Ansaugquerschnitt verringert. Das kann in Stufen oder auch vollvariabel erfolgen.In which you try to counter so far by that for the partial load reduces the valve lift or reduces the intake cross section. The can be done in steps or fully variable.

Die Teillastverbräuche von mit solchen Technologien ausgerüsteten saugrohreinspritzenden Motoren (Motoren mit äußerer Gemischbildung) werden dadurch günstiger.The Partial load consumption of sucrose injector equipped with such technologies Engines (engines with external mixture formation) become cheaper.

Für Motoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung und innerer Gemischbildung ist es jedoch nicht nur wichtig, dass die in den Zylinder einströmende Frischluft eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, sondern diese sollte auch noch für einen guten Drall im Zylinder sorgen und damit für eine gute Gemischaufbereitung.For engines with direct fuel injection and internal mixture formation However, it is not only important that the incoming fresh air into the cylinder a high flow velocity has, but this should also for a good twist in the cylinder take care and thus for a good mixture preparation.

Das versucht man zur Zeit mit Spiraleinlasskanälen und/oder Schrägkanälen zu erreichen, wie dies z.B. in der DE 42 24 494 A1 beschrieben ist. Die darüber erzielbaren Zirkulationen und Turbulenzen im Zylinder erreichen jedoch bei weitem nicht die Größenordnung der Einströmgeschwindigkeit der Frischladung und bleiben daher hinter dem was möglich ist zurück.This is currently being attempted with spiral inlet ducts and / or inclined ducts, as is the case in the DE 42 24 494 A1 is described. However, the achievable circulations and turbulence in the cylinder by far not reach the magnitude of the inflow velocity of the fresh charge and therefore remain behind what is possible back.

Nach wie vor fehlt es an einer Ventilsteuerung, die insbesondere die Gemischaufbereitung bei Motoren mit direktem Kraftstoffeinlass verbessert.To As before, it lacks a valve timing, in particular the Mixture preparation improved for engines with direct fuel inlet.

Bei der im folgenden beschriebenen variablen Ventilsteuerung handelt es sich um ein elektromagnetisch gesteuertes Klappenventil.at is the variable valve timing described below it is an electromagnetically controlled flap valve.

Ein Klappenventil zur Anwendung in der Verbrennungsmotorentechnik ist in der DE 37 12 231 A1 bereits erwähnt, jedoch wird in dieser Druckschrift nicht angegeben, wie das Ventil betätigt werden soll.A butterfly valve for use in internal combustion engine technology is in DE 37 12 231 A1 already mentioned, however, this document does not specify how the valve should be actuated.

Die Funktionsweise des Ventils geht aus der einzigen Figur hervor, in welcher ein mit einem solchen Ventil ausgerüsteter Zylinderkopf dargestellt ist.The Operation of the valve is evident from the single figure, in which represents a equipped with such a valve cylinder head is.

Das Klappenventil 1 ist um eine Achse 2 drehbar gelagert, welche ihrerseits im Anker 3 eines elektromagnetischen Kippmechanismus gelagert ist. Die Magnetpole 4 des Stators liegen fest. Durch Phasenwechsel am mit der Spule 5 belegten Anker 3 wird der Kippvorgang und somit die Betätigung des Ventils 1 ausgelöst. Zum Schließen des Ventils 1 wird erneut die Spannungsrichtung an der Spule 5 umgekehrt, womit die Magnetpole am Anker 3 wiederum wechseln.The flap valve 1 is about an axis 2 rotatably mounted, which in turn in the anchor 3 an electromagnetic tilting mechanism is mounted. The magnetic poles 4 of the stator are fixed. By phase change on with the coil 5 occupied anchor 3 is the tilting and thus the operation of the valve 1 triggered. To close the valve 1 again the voltage direction at the coil 5 reversed, bringing the magnetic poles at anchor 3 change again.

Über den Spannungsverlauf an der Spule 5 kann eingestellt werden, zu welchen Zeitpunkten das Ventil 1 öffnet und schließt. Damit insbesondere das Schließen des Ventils 1 schnell und exakt erfolgt, kann auf der Achse 2 zusätzlich eine Torsionsfeder angebracht sein, welche die Rückführung des Ventils 1 in seinen Sitz unterstützt.About the voltage curve at the coil 5 can be set, at which times the valve 1 opens and closes. Thus, in particular, the closing of the valve 1 done quickly and accurately, can be on the axis 2 In addition, a torsion spring be attached, which the return of the valve 1 supported in his seat.

Wird ein solches Klappenventil 1 als Einlassventil am Rand des Zylinders angeordnet, so entsteht ein kräftiger Drall um die Hochachse im Zylinder, welcher bei direkt einspritzenden Motoren die Gemischaufbereitung und die Kraftstoffausbeute verbessert. Da dadurch außerdem die Benetzung der Brennraumwände mit Kraftstoff abnimmt, resultiert zusätzlich ein verringerter Schadgasausstoß.Will such a flap valve 1 arranged as an inlet valve at the edge of the cylinder, so there is a strong spin around the vertical axis in the cylinder, which improves the mixture preparation and the fuel yield in direct-injection engines. In addition, since the wetting of the combustion chamber walls with fuel thereby decreases, additionally results in a reduced emission of harmful gas.

Da das Ventil 1 erst öffnen muss, wenn sich der Kolben im Ansaugtakt bereits nennenswert abgesenkt hat (spätes Einlass-Öffnen) ist auch bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Einströmgeschwindigkeit der Frischluft und damit ein kräftiger Drall im Zylinder darstellbar.Because the valve 1 only has to open when the piston has been significantly lowered in the intake stroke (late inlet opening) is even at low speeds, a high inflow of fresh air and thus a strong twist in the cylinder can be displayed.

Da das Ventil 1 weiterhin bereits wieder schließen kann, noch bevor der Kolben den unteren Umkehrpunkt erreicht hat (frühes Einlass-Schließen), ist auch Impulsaufladung möglich, d.h. der Zylinder erhält einen Füllgrad, welcher sein Volumen übersteigt.Because the valve 1 continue to close again, even before the piston has reached the lower reversal point (early intake closing), and impulse charging is possible, ie the cylinder receives a degree of filling, which exceeds its volume.

Mit einem solchermaßen betätigten Einlassventil wird das im Stand der Technik formulierte technische Problem gelöst. Die Ventilsteuerung vermag es, einen weitaus kräftigeren Drall im Zylinder zu erzeugen als das mit Spiral- und Schrägkanälen möglich ist und hat den weiteren Vorteil, dass der erhaltene Drall nicht noch mit Strömungsverlusten erkauft wird.With in such a way actuated Inlet valve is the formulated in the prior art technical Problem solved. The valve control is capable of a much more powerful twist in the cylinder to generate than with spiral and oblique channels is possible and has the other Advantage that the swirl obtained not even with flow losses is bought.

Das Klappenventil 1 muss nicht unbedingt mit dem erklärten elektromagnetischen Mechanismus gesteuert werden, sondern die geforderten Merkmale sind auch mit einer vollvariablen mechanischen oder hydraulischen Steuerung darstellbar.The flap valve 1 does not necessarily have to be explained with the electromagnetic mechanism be controlled, but the required features can also be displayed with a fully variable mechanical or hydraulic control.

11
Klappenventilflap valve
22
Drehachse von 1 Rotation axis of 1
33
Ankeranchor
44
Magnetpolemagnetic poles
55
elektromagnetische Spuleelectromagnetic Kitchen sink

Claims (5)

Klappenventil-Steuerung für eine Verbrennungskraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehachse (2) des Klappenventil (1) auf dem Anker (3) einer elektromagnetischen Wippe befindet und die Betätigung des Ventils dadurch erfolgt, dass jeweils die Magnetfeldrichtung am mit der Spule (5) belegten Anker (3) umgekehrt wird.Flap valve control for an internal combustion engine characterized in that the axis of rotation ( 2 ) of the flap valve ( 1 ) on the anchor ( 3 ) of an electromagnetic rocker and the actuation of the valve takes place in that in each case the magnetic field direction on the coil ( 5 ) occupied anchor ( 3 ) is reversed. Klappenventil-Steuerung für eine Verbrennungskraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (2) des Klappenventils (1) von einer anderen vollvariablen elektromagnetischen, mechanischen oder hydraulischen Ventilsteuerung betätigt wird.Flap valve control for an internal combustion engine, characterized in that the axis of rotation ( 2 ) of the flap valve ( 1 ) is actuated by another fully variable electromagnetic, mechanical or hydraulic valve control. Klappenventil-Steuerung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klappenventil (1) als Einlassklappenventil ausgeführt ist und bei Randlage im Zylinderkopf der einströmenden Frischluft einen kräftigen Drall um die Hochachse des Zylinders erteilt.Flap valve control according to claims 1 or 2, characterized in that the flap valve ( 1 ) is designed as an inlet flap valve and granted a strong spin around the vertical axis of the cylinder in the cylinder head of the incoming fresh air in the peripheral position. Klappenventil-Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch spätes Einlass-Öffnen auch bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Einströmgeschwindigkeit des Frischgases erhalten wird.Flap valve control according to claim 3, characterized characterized by being late Inlet opening even at low speeds, a high inflow velocity of the fresh gas is obtained. Klappenventil-Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch frühes Einlass-Schließen ein Impulsauflade-Effekt entsteht.Flap valve control according to claim 3, characterized characterized by being early Inlet Close a pulse charging effect arises.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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