DE2458635A1

DE2458635A1 - Valve operation system especially for ICE - uses electromagnets in place of conventional cam and rocker gear

Info

Publication number: DE2458635A1
Application number: DE19742458635
Authority: DE
Inventors: Wolf Klemm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-11
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1976-06-16

Abstract

The opening and closing may take place magnetically by reversing the polarity, thereby saving the energy required to overcome the closing spring pressure or a return spring may be provided. The advantages claimed are the omission of the conventional cam and rocker gear and the face that a valve opening and closing time can be selected which is most suited to engine working conditions. The plunger coil (MK) is fixed to the valve shaft or can be part of it, or alternatively able to slide on the valve shaft whereby the valve is held in the closed position by a return spring. The magnetic coils could also be fitted laterally and actuate the valve by a two armed rocker gear.

Description

"Vorrichtung zur Steuerung von Ve@tilen." Beschreibung."Device for controlling valves." Description.

Ventilsteuerungen für Brennjcraft- und andere Maschinen sind in vielfacher Form bekannte Dabei handelt es sich um vorwiegend me= chanische Einrichtungen, bei denen Ventile mittels Exzentern, Nocken, Wellen, Gestängen, Hebeln, Ketten, Zahnrädern, Zahnriemen u.dergl0 mehr bewegt werden.Valve controls for Brennjcraft and other machines are in many ways Form known These are predominantly mechanical devices which valves by means of eccentrics, cams, shafts, rods, levers, chains, gears, Toothed belts and the like can be moved more.

Die Nachteile die ser mechanischen Ventilsteuerungen sind a) Viele Baut3ile, die bewegt werden müssen; b) hohe Herstellungskosten; c) grosse Störanfälligkeit; b) grosser Verschleiss; e) ständige Nachstell-und Wartungsarbeiten sowie f) die nicht vorhandene Nöglichkeit, Schliess-und Öffnungszeiten der Ventile während des Motorenlaufes zu verstellen.The disadvantages of these mechanical valve controls are a) Many Components that need to be moved; b) high manufacturing costs; c) great susceptibility to failure; b) great wear and tear; e) constant readjustment and maintenance work as well as f) the non-existent possibility, closing and opening times of the valves during the To adjust the engine run.

Ziel dar Erfindung war es deshalb, eine Ventilsteuerung zu ent= wickeln, der die o.g. Mängel nicht anhaften.The aim of the invention was therefore to develop a valve control which does not adhere to the above defects.

Die hier beschriebene "Elektromagnetische Ventilsteuerung" wird dieser Forderung durch folgende Eigenschaften voll gerecht a) Wenig Bauteile,, b) Dadurch geringere Herstellungskosten.The "electromagnetic valve control" described here becomes this Requirement due to the following properties fully meet a) Few components ,, b) As a result lower manufacturing costs.

c) Durch weniger Bauteile auch weniger Störanfälligkeit0 d) Durch weniger Bauteile weniger VerschleissO e) Die Nachstell-und Wartungsarbeiten an nicht vorhandenen Bautei= len entfallen0 f) Die Schliess-und Öffnungszeiten der Ventile können während des Motorlaufes manuell und/oder automatisch den günstigsten Lauf= bedingungen angepasst werden, Zu a): Die Ventile werden nicht mehr mittels mechanischer Elemente, die iitrerseits mechanisch mit der Nurbelwellenbewegung gekoppelt sind, bewegt, sondern durch Elektromagneten. Es ist lediglich ein Impulsgeber notwendig, der die Schaltung der Magneten auslöst, Zu b): Sowohl durch den Wegfall aller mechanischen Übertragungs@le= mente als auch durch den Wegfall derjenigen Motorenteile, die diese Übertragungselemente aufzunehmen hätten, werden gleichstarke Mo= toren nicht nur leichter und von geringerem Ausmass, sondern auch preiswerter herzustellen.c) Less components also less susceptibility to failure0 d) By fewer components less wear o e) The readjustment and maintenance work on not Existing components are omitted 0 f) The closing and opening times of the valves you can manually and / or automatically select the most favorable run while the engine is running = conditions to be adapted, to a): The valves are no longer by means of mechanical Elements that are in turn mechanically coupled to the crankshaft movement, moved, but by electromagnets. All that is needed is a pulse generator which triggers the switching of the magnets, To b): Both by the elimination of all mechanical Transmission @ le = elements as well as the elimination of those engine parts that these Transmission elements have to take up, motors of the same power are not only lighter and less powerful Size, but also cheaper to manufacture.

Zu c): Teile, die nicht vorhanden sind, können nicht kaputt gehen und Anlass zu Störungen geben und zu d): Teile, die nicht vorhanden sind, haben auch keinen Ver= schleiss.To c): Parts that are not available cannot break and give rise to malfunctions and d): have parts that are not available also no wear.

Zu e): Mechanische Ventilsteuerungen bedürfen aus Gründen des Ver schleisses der Übertragungsteile und aus thermisch bedingten Mass-und Formveränderungen ihrer Teile ständiger Wartungs-und Nachstell= arbeit.Re e): For reasons of ver wear of the transmission parts and from thermally induced changes in size and shape their parts undergo constant maintenance and readjustment work.

Dies entfällt bei der hier beschriebenen "Elektromagnetischen Ven= tilsteuerung" infolge Wegfalls der Übertragungsteile völlig.This does not apply to the "Electromagnetic Ven =" described here valve control "completely due to the omission of the transmission parts.

Zu f): Mit Ausnahme bei Dampf- und sehr grossen Stationär-oder Schiffsdielelmaschinen sind in der weitaus überwiegenden Mehrzahl die üblichen Motoren mit im Lauf unverstellbaren Nockenwellen aus= gestattet. Damit ist ein differenziertes Spielen der Ventile, das sich im Schliessen und Öffnen dem jeweiligen Laufzustand des Mo= tors anpassen könnte, ausgeschlossen.To f): With the exception of steam engines and very large stationary or ship decking machines the vast majority are the usual motors with non-adjustable running Camshafts off = permitted. This means that there is a differentiated play of the valves, which adjusts itself to the running state of the engine when it closes and opens could be excluded.

Dieser Nachteil der mechanischen Ventilsteuerung entfällt bei der Elektromagnetischen Ventilsteuerung ganz. Denn dieser - mechanisch sehr schwierig darzustellende Vorgang - ist elektromagnetisch sehr einfach zu verwirklichen, da die Steuerimpulse mir durch einen ein= fachen Impulsgeber geschaltet werden.This disadvantage of the mechanical valve control does not apply to the Electromagnetic valve control all over. Because this one - mechanically very difficult Process to be represented - is very easy to implement electromagnetically, there the control impulses are switched to me by a simple impulse generator.

Dieser Impulsgeber kann aRs kollektorartiger Bauteil auf der Kurbel oder einer anderen Nebenwelle sitzen; er kann auch - ähnlich dem Un= terbrecher einer Zündanlage beim Ottomotor - mittels Exzenter oder Nocken betrieben werden; desweiteren ist eine direkte Koppelung des Impulsgebers mit der Zünd-bzw.Einspritzanlage des betreffenden Mo= tors möglich.This pulse generator can be a collector-like component on the crank or another auxiliary shaft; he can also - similar to the breaker an ignition system in a gasoline engine - operated by means of an eccentric or cam; Furthermore, there is a direct coupling of the pulse generator with the ignition or injection system of the relevant engine is possible.

Dadurch lassen sich die Schliess-und Öffnungszeiten durch entspre= chende Impulse des Gebers ebenso regulieren, wie dies beim Verstel= len der Zünd-bzw.Einspritzzeiten längst üblich ist Der Strom zum Betrieb der "Elektromagnetischen Ventilsteuerung" kann entweder aus einem eigenen Generator, der speziell diesem Zweck dient, oder von der normalen Lichtmaschine, von einer Batterie, von einer B2tterie-Generator-Kombination oder letztlich auch, zOB bei stationären Anlagen, durch Anschluss an ein gegebenes Stromnetz be= zogen werden.This means that the closing and opening times can be set by corresponding Regulate the corresponding impulses from the sender in the same way as when adjusting the ignition or injection times The electricity to operate the "electromagnetic valve control" has long been common can either from its own generator, which is specifically used for this purpose, or from the normal alternator, from a battery, from a battery-generator combination or ultimately, zOB for stationary systems, by connecting to a given one Electricity grid.

Bei den Magneten kennen sowohl beide Teile als Elektromagneten ausgebildet werden, als auch nur einer - wahlweise der Mantel-oder der Kernmagnet - als Elektromagnet und der andere als Weicheisenteil hergestellt sein.In the case of magnets, both parts are designed as electromagnets as well as only one - either the jacket magnet or the core magnet - as an electromagnet and the other to be manufactured as a soft iron part.

In der Zeichnung zeigen beispielsweise die Figol mit Fig.6 Anordnungen mit geöffneten Ventilen; Fig.7 zeigt ein Beispiel mit geschlossenem Ventil0 Bei allen Figuren bedeutet "MM"= '= Mantel-Magnet; "MK"= Magnet-ïern; V0Sch0=Ventil-Schaft; x = Ventilweg.In the drawing, for example, the Figol with Fig.6 show arrangements with open valves; Fig. 7 shows an example with the valve closed in all figures "MM" means = '= jacket magnet; "MK" = magnet-ïern; V0Sch0 = valve stem; x = valve travel.

Fig.1 zeigt eine Anordnung, bei der die Ventilfeder unterhalb der Magneten sitzt und der NK mittels Verschraubung mit den V.Sch. rer= bunden ist.Fig.1 shows an arrangement in which the valve spring below the Magnet is in place and the NK is screwed to the V.Sch. rer = is bound.

Fig.2 Hier sitzt die Ventilfeder oberhalb der Magneten und stützt sich unten auf dem MM und oben an einem mit dein VTSchç verbundenen Ventilfederteller ab. Der NK wird auf dem V,Sch. von einer zweiten, kleinercn Feder nach unten auf seinen Sitz gedrückt.Fig. 2 Here the valve spring sits above the magnets and provides support on the bottom of the MM and on top of a valve spring plate connected to your VTSchç away. The NK is on the V, Sch. by a second, smaller feather downwards pressed his seat.

Fig.3 zeigt eine sehr niedrige Konstruktion, die dadurch erreicht wird, dass die Ventilfeder, die Ventilführung und der Ventilschaft im Inneren der Magneten untergebracht sind.Fig.3 shows a very low construction that is achieved thereby that the valve spring, the valve guide and the valve stem are inside the Magnets are housed.

Fig.4 Hier sind die Magneten seitlich vom Ventil angeordnet und übertragen ihre Kraft mittels Kipphebel auf das Ventil, wobei die Hebelarme beiderseits des festen Achspunktes verschieden lang und somit dem erforderlichen Kraftbedarf angepasst sind.Fig. 4 Here the magnets are arranged and transferred to the side of the valve their force by means of rocker arms on the valve, the lever arms on both sides of the fixed axis point of different lengths and thus adapted to the required power requirement are.

Eine gleiche Möglichkeit, die Hebelwirkung anzuwenden, ist gegeben, wenn z.B. ein Hebel verwendet wird, dessen kurzer Arm vom Ventilschaftende nach links zum festen Achspunkt, dessen langer Arm aber vom Ventil nach rechts zum Magneten zeigt, Weitere Kipphebel-Versionen mit verschieden-oder gleichlangen He belarmen und von unterschiedlichster Form sind möglich, eine davon zeigt Fig.5.There is an equal possibility of using the leverage effect, if, for example, a lever is used, its short arm from the end of the valve stem left to the fixed axis point, but its long arm from the valve to the right to the magnet shows other rocker arm versions belarmen with different or equal lengths of lever and of various shapes are possible, one of which is shown in Fig. 5.

Fig.6 stellt eine Anordnung dar, bei der ein mit einer "Schiefen Ebene" ausgestatteter Teil von zwei Magneten waagrecht bin-und her bewegt wird und dadurch das Ventil, dessen V.Sch.mittels Nocken, die in Schrägnuten eingreifen, desmodromisch geöffnet und geschlossen wird. Auch hier kann die Kraft der Magneten durch entsprechendes Auslegen des Neigungswinkels der "Schiefen Ebene" den gegebenen Er= fordernissen angepasst werden.6 shows an arrangement in which an "inclined plane" equipped part of two magnets horizontally bin and is moved forward and thereby the valve, whose V.Sch.by means of cams that engage in inclined grooves, desmodromic is opened and closed. Here, too, the force of the magnets can be adjusted accordingly Design the angle of inclination of the "inclined plane" to meet the given requirements be adjusted.

Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem d-ie Ventilferen unter= haib des MM zwischen dem Zylinderkopf und einem Ventilfederteller eingespannt ist0 Auf dem V.Sch. steckt der MK, der dort von einer zweiten, kleineren Feoer, die an @beren Ende des V,Sch, ebenfalls an einem Ventilfederteller anliegt, nach unten auf seinen Sitz ge= drückt wird. Der NK hat am oberen Teil seines Körpers einen Kontakt= ring Ko, an dem der Kontaktbügel KB während des Betriebes entlang= schleift. Die beiden Magneten MM und MK liegen bei diesem Beispiel mit ihren Minus-(-)-Polen jeweils an Masse ( der ivII im Bereich der Ventilführung); der Plus-(+)-Pol wird in der dargestellten Weise angeschlossen. Bei dieser Konstruktion kann sich der V.Sch. achsial und radial frei bewegen und die Drehbewegung, die ihm durch das Spiel der Ventilfeder verlichen wird, auf den Ventilteller übertragen,wo= durch ein gleichmässiges Abnützen des Ventiltellers, guter Ventil schluss und lange Lebensdauer erreicht werden0 Ganz allgemein kann bei einer "Elektromagnetischen Ventilsteuerung" sowohl der Vorgang des "Öffnens" als auch der des "Schliessens" auf magnetischem liege erfolgen und somit auf die Ventilfeder in dieser Hinsicht verzichtet werden.Ein "Polwechseln" der Magneten genügt.7 shows an exemplary embodiment in which the valves below = half of the MM is clamped between the cylinder head and a valve spring plate0 On the V.Sch. is the MK, who is there by one second, smaller Feoer, which at the upper end of the V, Sch, also rests on a valve spring plate, is pressed down on its seat. The NK has on the upper part of its body a contact = ring Ko, along which the contact clip KB = during operation grinds. In this example, the two magnets MM and MK have their minus (-) poles each to ground (the ivII in the area of the valve guide); becomes the plus (+) pole connected in the manner shown. With this construction, the V.Sch. Moving freely axially and radially and the rotational movement brought about by the game the valve spring is transferred to the valve disc, where = by a uniform Wear of the valve plate, good valve closure and long service life achieved werden0 In general, with an "electromagnetic valve control" both the process of "opening" as well as that of "closing" is based on a magnetic one and thus the valve spring can be dispensed with in this regard "Changing the polarity" of the magnets is sufficient.

Dadurch entfiele sowohl der Kraftaufwand, der zur Überwinden der Federkraft eingesetzt werden muss, als auch der mit der Feder ver= bundene Kostenfaktor.This would eliminate both the effort required to overcome the spring force must be used, as well as the cost factor associated with the spring.

Der Nachteil beim Weglassen der Feder ist darin zu sehen, dass durch event.Stromausfall die Magneten nicht mehr arbeiten und somit die Ventile ungesteuerte Bewegungen ausführen können, die leicht zu Schäden am Motor führen. Sinnvoll wäre es deshalb, zumindest Federn einzubauen, die zwar keine "Steueraufgabe cB naben, dafür aber eine nur der Sicherheit dienende "Rückholaufgabe" ausüben.The disadvantage of leaving out the spring can be seen in the fact that through possible power failure the magnets no longer work and thus the valves are uncontrolled Perform movements that can easily damage the engine. Would be useful it is therefore at least to install springs that do not have a "control task cB, to do this, however, carry out a "retrieval task" that is only used for security purposes.

Claims

"Device for controlling valves.? Patent claims.

1. Device for controlling valves in internal combustion engines, characterized in that the valves are replaced by an exchange core (MK) or a The armature of an electromagnet can be actuated by means of one of the operating conditions the machine-dependent pulse generator can be controlled.

20 The device according to claim 1, characterized in that the Changing the closing and opening movements of the valve by switching it on or off the power supply or by reversing the polarity of the electromagnet is.

3 Device according to claim 1 and 2, characterized in that the plunger core or the magnet armature of the electromagnet, optionally a soft iron core or a coil with or without an iron core.

4. Apparatus according to claim 1-3, characterized in that the Plunger core is arranged on the stem of the valve.

5e device according to claim 1!., Characterized in that the Plunger core is positively connected to the valve stem.

6. The device according to claim 4, characterized in that the Diving core can be moved on the stem of the valve and in the direction of a bucket spring the opening movement of the valve against a stop on the valve stem is.

7. Apparatus according to claim 1-3, characterized in that the Immersion core has a backdrop with a slide track into which a valve stem engages related guide pin.

8. The device according to claim 7, characterized in that the The backdrop is provided in the central area of the Tauclilcerns and the diving core on both sides the backdrop is guided.

9. Apparatus according to claim 1-3, characterized in that the Valve via a rocker arm rait is connected to the plunger core of the electromagnet.

10 The device according to claim 9, characterized in that the rocker arm optionally a one-armed or a two-armed Ne at ist0

11. Device according to a of claims 1 - 10, characterized in that only the plunger core actuates the valve and holds it in the open and closed position c

12. Device according to one of claims 1 - 10, characterized in that one on the plunger core or the spring acting on the valve stem and acting in the closing direction Plunger core supports the closing force exerted on the valve.

13. Device according to one of claims 1 - 10, characterized in that it = draws, that the plunger opens the valve and a mechanical or hydraulic or Pneumatic restoring force as the valve closes.

14. Device according to one of claims 1 - 13, characterized = characterized that the plunger core, which has an electrical coil, has sliding contacts and or a flexible cable is connected to the power source.