DE3520215A1

DE3520215A1 - Vorrichtung zur verringerung der drosselverluste bei kolbenmotoren unter teillast durch phasenschnittsteuerung der ventile

Info

Publication number: DE3520215A1
Application number: DE19853520215
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 8000 München Gohle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE3520215C2

Description

Vorrichtung zur Verringerung der Drosselverluste bei Kolbenmotoren unter Teillast durch Phasenanschnittsteuerung der Ventile. Anlage 2 zur Anmeldung Herbert Gohle vom 5.6. 1985

Bezugnehmend auf meine Anmeldung vom 30.5.85, in der eine Vorrichtung zur Regelung der Steuerzeiten einer Ventilsteuerung vornehmlich für Brennkraftmaschinen beschrieben ist, die in einem Kreisprozess die zum Öffnen der Ventile gegen die Federkraft aufgewendete Energie wieder zurückgewinnt und die zur Umsteuerung der Last auf einen 2. Steuernocken ein Steuerventil benötigt, wird hier eine vereinfachte Vorrichtung beschrieben, die ohne ein solches auskommt.

Es wird der Gedanke verwendet, daß mit den 2 Pumpenelementen 4 verschiedene Zustände dargestellt werden können (00, 01, 10, 11, dabei bezeichnet 0 jeweils die Ruhelage, vgl. Abb.1). Die Pumpenkolben (3,4) werden in einer gemeinsamen Pumpenkammer angeordnet und so geschaltet, daß das Ventil (7) nur im Zustand 11 geöffnet ist (UND-Schaltung), und daß in den anderen Zuständen das Medium im System drucklos, d.h. das Ventil geschlossen ist. Zu diesem Zweck öffnen die Kolben in ihrer Ruhelage durch in ihnen angebrachte Steuerschlitze (5) eine Mediumleitung zum Vorratsbehälter, so daß alle Kolbenbewegungen drucklos verlaufen, wenn dabei einer der Kolben in der Ruhelage bleibt. Die Steuernocken (1,2) haben zum Öffnen und Schließen dieser Steuerschlitze einen 3. Grundkreis. Es muß auch darauf geachtet werden, daß nicht beide Kolben gleichzeitig aus ihrer Ruhelage angehoben werden, da dabei dieser Effekt verloren geht und die doppelte Menge des Mediums unter Druck gefördert wird (wenn man nicht gerade diesen Effekt erreichen will). Andererseits ist mit dieser Anordnung der gewünschte Zweck erreicht, daß nämlich die Öffnungsflanke des 1. Steuernockens (1) das Ventil öffnet wenn der 2. Pumpenkolben (4) schon ausgefahren war und daß die Schließflanke des 2. Steuernockens (2) das Ventil schließt während der 1. Pumpenkolben (3) noch ausgefahren ist. Um Mediumverluste durch Undichtigkeiten auszugleichen wird die Pumpenkammer durch ein Saugventil (6) mit dem Vorratsbehälter verbunden. Es ist auch möglich, daß beide Pumpenkolben gleichzeitig abgelassen werden, dann fällt das Ventil besonders schnell auf seinen Sitz zurück und die Kolben saugen in der 2. Hälfte ihres Hubs Medium aus dem Vorrat an.

Durch die Umsteuervorgänge wird ständig Medium durch die Pumpe gepumpt: aus der Lage 00 geht zuerst der Schließkolben (4) in die Position 1 und pumpt dabei Medium durch den Öffnungskolben (3) in den Vorrat zurück, dann geht der Öffnungskolben nach 1 und öffnet das Ventil, dann geht der Schließkolben wieder unter Ablassen des Ventils auf 0 und am Ende des Zyklus geht der Öffnungskolben nach 0 und saugt durch den Schließkolben aus dem Vorrat Medium an. Wenn diese Pumpvorgänge auch im wesentlichen drucklos verlaufen bedeuten sie doch für die Steuerung Verluste durch Reibung. Deshalb könnte man daran denken, z.B. den Schmierölkreislauf mit dieser zur Verfügung stehenden Pumpleistung zu beschicken, wenn als Medium Schmieröl verwendet wird. Der Druck im Schmierölkreislauf ist rd. eine Zehnerpotenz niedriger als bei der Ventilsteuerung, so daß er nicht stört.

Es gibt auch eine Möglichkeit solche Pumpverluste weitgehend zu vermeiden. Man muß an die Pumpenkammer ein Hilfsvolumen anschließen, das z.B. von einer Membran mit 2 ausgezeichneten Zuständen gebildet wird deren Hubvolumen dem eines Kolbens entspricht. Damit gehen die Medium-Ströme in den o.g. Pump- und Saug-Phasen nur in dieses Hilfsvolumen und heraus. Es ist aber ein weiteres Ventil erforderlich, das den Druck bei geschlossenem Ventil zuverlässig auf dem Null-Niveau hält. Dieser Gedanke wird hier nicht weiter verfolgt.

5. 6. 1985

Die hier vorgestellte Ausführung hat auch einen Nachteil gegenüber der mit Steuerventil. Bei sehr kurzen Steuerzeiten, wenn also der Schließkolben bereits während des Hubvorgangs des Öffnungskolbens beginnt abzulassen, wird das Ventil nicht sofort abgelassen sondern bleibt in dem gerade vorhandenen Öffnungszustand bis der Hub des Öffnungskolbens beendet ist und geht dann erst in seine Ruhelage. Eine solche Überscheidung der Hubvorgänge der beiden Pumpenkolben kommt aber nur beim Einlaßventil im Leerlauf vor und stört deshalb nicht sehr.

Die i.G. 4 Steuernocken je Zylinder - jeweils 2 für das Einlaß- und das Auslaßventil - sitzen entweder auf verschiedenen Nockenwellen (wie in der Bezugsanmeldung vom 30.5.85 beschrieben ist nur Platz für 2 Wellen erforderlich wenn die Pumpen zu 2 Gruppen für die Einlaß- und Auslaßseite hintereinander angeordnet werden) oder die Steuernocken werden koaxial auf einer zentralen Welle angeordnet. Dabei ist die zentrale Welle achsial gegenüber den Steuernocken und dem Antriebsrad verschieblich, die mit artentypischen Steilgewinden auf der Welle sitzen, so daß bei einer achsialen Verschiebung dieser Welle die Phasenlage der einzelnen Steuernocken gegenüber der Kurbelwelle verändert wird.

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- Leerseite

Claims

Vorrichtung zur Verringerung der Drossel Verluste bei Kolbenmotoren unter Teillast durch Phasenanschnittsteuerung der Ventile. Anlage 3 zur Anmeldung Herbert Gohle vom 5.6. 1985

Patentansprüche:

lötvorrichtung zur Verringerung der Drossel Verluste bei Brennkraftmaschinen "Täcfurch, daß die Lastregelung ausschließlich mit Hilfe einer Ventilsteuerung mit variablen Steuerzeiten so erfolgt, daß die Füllung ohne Drosselung durch Variation der Einlaßzeit (d.h. Vorverlegung des Einlaßendes bei geringerer Last) reguliert wird, und daß Drosselverluste am Ende des Arbeitshubs durch entspr. der Füllung richtige Wahl des Auslaßbeginns (d.h. Spätverlegung bei kleiner Füllung bis, bei Überexpansion, in den Ausstoßhub hinein) vermieden werden, und daß die beim Öffnen der Ventile aufgewendete Energie in einem Kreisprozess beim Schließen derselben dadurch zurückgewonnen wird, daß die Ventile zum (regelbar) richtigen Zeitpunkt mit Hilfe der Schließflanke eines 2. Steuernockens abgelassen werden, der zur Rückgewinnung der Energie wie beim klassischen Antrieb den Weg vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (7) in bewährter Form in Schließrichtung federbelastet sind und daß die Ventilbetätigung hydraulisch durch 2, in ihrer Phasenlage untereinander und zur Kurbelwelle regelbare Steuernocken (1,2) und 2, durch diese angetriebene und in einer gemeinsamen Pumpenkammer arbeitende Pumpenkolben (3,4) geschieht, die so geschaltet sind, daß das Ventil nur geöffnet ist, wenn beide Kolben ausgefahren sind (UND-Schaltung).
2.) Vorrichtung entspr. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pumpenkolben in ihrer Ruhelage durch am Zylinderumfang angeordnete Schlitze (5) eine (drucklose) Medium-Leitung zum Vorratsbehälter freigeben durch die % ein evtl. nötiger Druckausgleich stattfinden kann und daß die Pumpenkammer aus demselben Grunde durch ein Saugventil (6) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.
3.) Vorrichtung entspr. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die vom Gaspedal (Lastregelung) regelbare Einstellung der Phasenlage der beiden Steuernocken - je Ventil - zur Kurbelwelle alle vier Steuerpunkte der Ventile (also auch die im 1. Anspruch genannte Spätverlegung des Auslaßbeginns) beliebig eingestellt werden können.
4.) Vorrichtung entspr. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernocken entweder auf maximal 4, durch vom Gaspedal gesteuert achsial verschiebliche, auf Steilgewinden sitzende Antriebsräder angetriebenen Nockenwellen - jew. 2 je Einlaß- und Aus laß-Ventilgruppe - angebracht sind, oder daß sie koaxial derart in einer Achse angeordnet sind, daß die einzelnen Steuernocken und das Antriebsrad mit artentypischen Steilgewinden auf einer vom Gaspedal gesteuert achsial gegenüber den Steuernocken und dem Antriebsrad verschieblichen zentralen Welle laufen, so daß sie entspr. der Gaspedal stellung jeweils die richtige Phasenlage zur Kurbelwelle haben.