DE4004876A1

DE4004876A1 - Elektrisch betaetigte ventilsteuerung fuer periodisch betriebene ventile fuer kraftmaschinen

Info

Publication number: DE4004876A1
Application number: DE4004876A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Karrer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1991-09-26

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch betätigte Ventil steuerung für periodisch betriebene Ventile für Kraftma schinen.

Die Gaswechselsteuerung bei fast allen herkömmlichen Syste men erfolgt mit Hilfe von Nockenwellen, die direkt oder über Kipp-, Schlepphebel auf die Ein- bzw. Auslaßventile wirken. Die Nachteile eines solchen Systems bestehen in der Konstanz der Steuerzeiten, die durch die Nockengeometrie vorgegeben sind und auch durch hydraulisch verstellbare Nockenwellen nicht vollkommen zu beheben sind.

In neuerer Zeit wurden elektromagnetische Systeme entwickelt und vorgestellt, die dieses Manko beseitigt haben. Diese Systeme arbeiten mit einer Ankerplatte, die zwischen zwei Elektromagneten schwingt und deren Bewegung direkt oder indirekt auf die Ventile überträgt, diese somit betätigt (DE-PS 33 11 250 oder DE-OS 35 00 530). Die Steuerzeiten werden last- und drehzahlabhängig von einer Mikroprozessor einheit bestimmt und mit Hilfe einer Leistungsendstufe wer den die Elektromagnete in dem berechneten Zeitraum bestromt. Diese Systeme weisen aber dennoch drei Nachteile auf:

- Die Möglichkeit, die Hubhöhe des Ventils im Betrieb zu ändern, ist nicht gegeben. Dies wäre aber wünschenswert, um die strömungsungünstige Drosselklappe einzusparen und um die Geschwindigkeit des Gasstromes auch im Niederdreh zahlbereich noch hoch genug zu halten, damit eine optimale Gemischbildung schon kurz nach der Einspritzdüse möglich ist.
- Die Notwendigkeit eines Kipphebels oder sonstiger Einrich tungen bei Übersetzung des Ankerhubs zu Ventilhub, die zudem die Baugröße anwachsen lassen.
- Die aufwendige Realisierung eines Ventilspielausgleichs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Hubhöhe des Ventils im Betrieb zu ändern, eine Hubübersetzung ohne Kipphebel zu realisieren und einen einfachen Ventilspielausgleich zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung mit den im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln.

Bei der in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellten Ausfüh rungsform ist die Ventilbetätigungseinrichtung in den Zylinder kopf 1 eingebaut. Das Ventil 3 sitzt in geschlossenem Zustand auf dem Ventilsitz 2 und wird von einer Ventilführungshülse 4 geführt. die Federn 6a, b werden zwischen dem Ventilfeder teller 7, der mit Hilfe des Ventilkegelstückes 8 am Ventil 3 angebraucht ist, und der Ventildreheinrichtung "Rotocap" 5, die auf dem Zylinderkopf aufliegt, befestigt. Der Ventilschaft, dessen oberes Ende als Hydraulikkolben ausgebildet ist, steckt in dem Ventil-Kolben-Führungsteil 16, das seinerseits in dem unteren Elektromagnet 9a befestigt ist. Die erfindungsgemäße Umgestaltung besteht also in der Schaffung einer Hydraulik kammer 15 im ventilseitigen Elektromagnet 9a.

Die Hydraulikkammer 15 wird mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Elektroventils mit dem Ölkreislauf des Motors verbunden und so befüllt bzw. entleert. Von oben sitzt der Ankerplattenaufnehmer-Hydraulikkolben 11 in dem Ventil- Kolben-Führungsteil 16. Die Ankerplatte 10 ist auf den Anker plattenaufnehmer-Hydraulikkolben 11 aufgeschrumpft.

Der obere Elektromagnet 9b wird an die Abdeckplatte 12 geschraubt, die mit dem Zylinderkopf 1 verbunden ist. Zwischen Abdeckplatte 12 und Ankerplattenaufnehmer-Hydraulikkolben 11 ist eine Feder 6c angeordnet. Die Führungsschraube 13 dient der Führung des Ankerplattenaufnehmer-Hydraulikkolben-Teils 11.

Funktionen Ruhezustand

Das Ventil 3 wird von den Federn 6a, b ge schlossen gehalten, wobei es auf dem Ventilsitzring 2 auf sitzt. Die Ankerplatte 10 befindet sich in ihrer untersten Lage, d. h. sie liegt auf dem Elektromagnet 9a auf. Die von Teil 11 und Teil 3 eingeschlossene Ölmenge in der Hydraulikkammer 15 steht nicht unter Druck.

Inbetriebnahme

Zu Beginn wird das Elektromagnetventil, das die Verbindung zwischen dem Öl in der Hydraulikkammer 15 und dem Ölkreislauf des Motors schafft, geöffnet. Die Bestromung des oberen Elektromagneten 9a bewirkt den Aufbau eines Magnetfeldes, das die magnetische Kraft auf die Ankerplatte 10 überträgt und diese anzieht, so daß die Bauteilgruppe 10, 11 in ihre höchste Lage kommt. Dabei ist das Volumen der Hydraulikkammer 15 vergrößert worden und es konnte eine be stimmte Menge Öl hinzufließen. Jetzt wird das Elektromagnet ventil geschlossen, der obere Elektromagnet 9b abgeschaltet und der untere Elektromagnet 9a bestromt.

Betrieb

Nach der Inbetriebnahme bewegt sich die Bauteil gruppe 10, 11 nach unten, wobei der hydraulikkolbenartig aus gebildete Teil des Ankerplattenaufnehmers 11 in das Ventil- Kolben-Führungsteil 16 hineintaucht. Dabei wird das Fluid in der Hydraulikkammer 15 unter Druck gesetzt und kann so die Kraft, die von dem unteren Elektromagneten 9a ausgeht und durch die Teile 10, 11 übertragen wird, an das Ventil 3 weitergeben. Danach wird sich das Ventil 3 gegen die Kraf t der Federn 6a, b öffnen und dabei ein n-faches des Weges (abhängig vom Durchmesser des Hydraulikkolbens 11 und des Ventildurchmessers) der Teile 10, 11 zurücklegen.

Um das Ventil zu schließen, schaltet man den unteren Elektro magneten 9a ab und bestromt den oberen Elektromagneten 9b.

Hat die Bauteilgruppe 10, 11 ihre höchste Position erreicht, ist ein Arbeitsspiel zu Ende und das nächste kann beginnen. Um die Hubhöhe des Ventils 3 zu ändern, läßt man das Elektro magnetventil eine gewisse Zeit während der Abwärtsbewegung offen, damit ein wenig des Öls aus der Hydraulikkammer 15 herausfließen kann. Anschließend wird das Elektromagnetventil geschlossen und das Ventil 3 wird geöffnet - aber nicht bis zum Vollhub -, sondern nur bis zu einer sonstigen gewünschten Höhe.

Das Ventilspiel wird von der Ölmenge in der Hydraulikkammer automatisch ausgeglichen.

Hauptvorteile

- Die Möglichkeit der Hubhöhenverstellung während des Betriebs, dadurch Einsparung der Drosselklappe und Begünstigung der Gemischbildung,
- der Wegfall eines Kipp- oder Schlepphebels bei Übersetzung des Ankerhubes zu Ventilhub,
- die einfache Realisierung eines Ventilspielausgleichs.

Zusätzliche Vorteile

Gute Dämpfung des Aufpralls des Ventils auf den Ventilsitz, die durch Optimierung der Ansteuersoftware für das Elektro magnetventil und der Elektromagnete 9a, b noch zu verbessern wäre,

- bei größeren Einheiten auch räumliche Trennung von Magnet system und Ventil denkbar (Verbindung über Hydraulikleitungen).

Claims

1. Elektrisch betätigte Ventilsteuerung für periodisch betriebene Ventile für Kraftmaschinen mit Über setzung von Ankerhub zu Ventilhub in elektromagneti schen Stelleinheiten gekennzeichnet durch

- eine Ventil-Hydraulikkolbenführung (16), in die eine Kammer (15) für ein Ölvolumen integriert ist,
- einen Ankerplattenaufnehmer (11), der als Hydraulik kolben arbeitet und
- ein als zweiter Hydraulikkolben benutztes Ventilschaft ende,
- wobei das Ventil (3) einen n-fachen Weg (je nach konstruktionsbedingtem Übersetzungsverhältnis) des Hydraulikkolbens (11), übertragen durch das Fluid zurücklegt.

2. Elektrisch betätigte Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubhöhe des Ventils (3) durch die Menge des Fluids in der Hydraulikkammer (15) geregelt wird (Null- bis Maximalhub).

3. Elektrisch betätigte Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilspiel und Verschleiß erscheinungen im Bereich des Ventilsitzes selbständig aus geglichen wird.