EP0971098B1 - Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil Download PDF

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EP0971098B1
EP0971098B1 EP99109776A EP99109776A EP0971098B1 EP 0971098 B1 EP0971098 B1 EP 0971098B1 EP 99109776 A EP99109776 A EP 99109776A EP 99109776 A EP99109776 A EP 99109776A EP 0971098 B1 EP0971098 B1 EP 0971098B1
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pneumatic
internal combustion
compressed air
control
combustion engine
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Herbert Klausnitzer
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/16—Pneumatic means

Definitions

  • the invention relates to a preamble of claim 1 Internal combustion engine with a pneumatic and / or hydraulic actuator for a gas exchange lift valve, the lift valve with a shaft over its shaft a control chamber with pistons which can be acted upon on both sides in drive connection stands, and the control rooms on both sides of the piston with lines stand, which are controlled by solenoid valves.
  • a pneumatically operated valve control for internal combustion engines in combination with a mechanical return spring is for example from DE-A 41 32 891 known, the supply and discharge of the pressure medium via electrically controlled Valves is effected.
  • a hydraulic valve control is known from DE-A 195 15 142, at of the supply and discharge lines of the hydraulic pressure medium from the control rooms are controlled on both sides of the piston by solenoid valves.
  • Coaxial valves are known from DE-U-1866 548 (Fig. 2) known. Because especially in Otto internal combustion engines with relatively high speeds in pneumatic or hydraulic actuators quickly supplied the respective pressure medium and have to be discharged, fast-switching valves are required for this.
  • the invention is based on the object for a generic actuator for the control / reversal of large quantities of the respective print medium or To propose flow medium quick acting solenoid valve with a simplified Arrangement of lines for the supply and discharge of the respective flow medium.
  • solenoid valves Serve electromagnetically controlled coaxial valves and arranged them in this way are that by filling a single line to each control room and Emptying is effected.
  • a pneumatic actuator is selected the one with the front of the internal combustion engine in the area of the omitted camshaft drive Air pump arranged on a crankshaft with interposition a compressed air reservoir arranged in the cylinder head in connection stands.
  • An internal combustion engine 23, not shown in detail, is preferably equipped with a pneumatic actuator 4 equipped for a gas exchange valve 2.
  • the lift valve 2 stands over its shaft 2 'with one in a control chamber 3 on both sides Actuatable piston 1 in drive connection.
  • the piston 1 divides the Control chamber 3 in the control rooms 3 'and 3 ", the control room 3' with a Line 15 and the control room 3 "according to Figure 2 with a line 18 in connection stands.
  • Solenoid valves 5 and 6 are used to control lines 15 and 18.
  • the control chamber 3 can be part of the actuator 4, in which the two furthermore Electromagnetically controlled coaxial valves 5 and 6 are arranged.
  • the longitudinal channel 7 of the compressed air supply and the longitudinal channel 8 of the compressed air discharge serves.
  • the compressed air longitudinal duct 7 there is a compressed air supply duct in the actuator 10 connected, the two coaxial valves 5 and 6 feeds compressed air.
  • the compressed air duct 11 is connected in the actuator to the longitudinal duct 8 for compressed air discharge, The respective compressed air flows into the longitudinal duct via the valve-controlled system 8th.
  • Compressed air is always present in the supply duct 10. Via the disposal channel 11 the air flows into the longitudinal bore 8, from there, depending on the valve, through bores 12 in the intake or exhaust port 13 in the cylinder head 9.
  • FIG. 1 the opening of the valve 2 is shown.
  • An armature 14 of the coaxial valve 5 is in the lower position, so that compressed air via the channels 10 and 15 in can flow into the control chamber 3 above the piston 1, while the Disposal channel 16 of the coaxial valve 5 is closed.
  • An armature 17 of the coaxial valve 6 is in the upper position and closes the Compressed air supply, while the air below the piston 1 from the control room 3 " can escape via the disposal channels or lines 18, 19 and 11.
  • the internal combustion engine 23 shown in FIG. 3 is on the front side in the area of the omitted one Camshaft drive with a compressed air pump arranged on the crankshaft 21 20 equipped with the interposition of one arranged in the cylinder head 9 Compressed air reservoir 22 with the compressed air supply channel 7 in connection stands.

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Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil, wobei das Hubventil über seinen Schaft mit einem in einer Steuerkammer beidseitig beaufschlagbaren Kolben in Antriebsverbindung steht, und die Steuerräume beiderseits des Kolbens mit Leitungen in Verbindung stehen, die mittels Magnetventilen gesteuert sind.
Eine pneumatisch betätigte Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen in Kombination mit einer mechanischen Rückstellfeder ist beispielsweise aus der DE-A 41 32 891 bekannt, wobei die Zu- und Ableitung des Druckmediums über elektrisch gesteuerte Ventile bewirkt ist.
Weiter ist aus der DE-A 195 15 142 eine hydraulische Ventilsteuerung bekannt, bei der die Zu- und Ableitungen des hydraulischen Druckmediums aus den Steuerräumen beiderseits des Kolbens über Magnetventile gesteuert sind. Koaxialventile sind für sich aus der DE-U-1866 548 (Fig.2) be kannt. Da insbesondere bei Otto-Brennkraftmaschinen mit relativ hohen Drehzahlen in pneumatischen oder hydraulischen Aktuatoren die jeweiligen Druckmittel rasch zugeführt und abgeführt werden müssen, sind hierfür flink schaltende Ventile erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gattungsgemäßen Aktuator ein für die Steuerung/Umsteuerung großer Mengen an jeweiligem Druckmedium bzw. Strömungsmedium flink schaltendes Magnetventil vorzuschlagen mit einer vereinfachten Anordnung von Leitungen zum Zu- und Abführen des jeweiligen Strömungsmediums.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen und diese derart angeordnet sind, daß mittels jeweils einer einzigen Leitung zu jedem Steuerraum das Füllen und Entleeren bewirkt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Auswahl von elektromagnetischen Koaxialventilen in Verbindung mit der vereinfachten Leitungs-Anordnung ist in vorteilhafter Weise ein relativ einfacher Aufbau des jeweiligen Aktuators erzielt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein pneumatischer Aktuator gewählt, der mit einer stirnseitig der Brennkraftmaschine im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes auf einer Kurbelwelle angeordneten Druckluftpumpe unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf angeordneten Druckluftspeichers in Verbindung steht.
Die vorbeschriebene Anordnung ist vorteilhaft für Brennkraftmaschinen, die von einer mechanischen Gaswechsel-Ventilsteuerung auf eine pneumatische oder hydraulische Steuerung umzurüsten sind.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1
einen pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil einer Brennkraftmaschine,
Figur 2
einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Figur 1 und
Figur 3
ein Druckluftsystem in einer Brennkraftmaschine für pneumatische Aktuatoren.
Eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine 23 ist vorzugsweise mit einem pneumatischen Aktuator 4 für ein Gaswechsel-Hubventil 2 ausgerüstet. Das Hubventil 2 steht über seinen Schaft 2' mit einem in einer Steuerkammer 3 beidseitig beaufschlagbaren Kolben 1 in Antriebsverbindung. Der Kolben 1 unterteilt die Steuerkammer 3 in die Steuerräume 3' und 3", wobei der Steuerraum 3' mit einer Leitung 15 und der Steuerraum 3" gemäß Figur 2 mit einer Leitung 18 in Verbindung steht. Magnetventile 5 und 6 dienen der Steuerung der Leitungen 15 und 18.
Um im Hinblick auf hohe Drehzahlen insbesondere bei Otto-Brennkraftmaschinen ein sicheres Befüllen und Entleeren der Steuerräume 3' und 3" zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile 5 und 6 dienen und diese derart angeordnet sind, daß mittels jeweils einer einzigen Leitung 15 bzw. 18 zu jedem Steuerraum 3' bzw. 3" das Füllen und Entleeren bewirkt ist.
Die Steuerkammer 3 kann Bestandteil des Aktuators 4 sein, in dem ferner die beiden elektromagnetisch gesteuerten Koaxialventile 5 und 6 angeordnet sind. Im Zylinderkopf 9 sind der Steuerkammer 3 benachbart Längskanäle 7 und 8 zugeordnet, wobei der Längskanal 7 der Druckluftzuführung und der Längskanal 8 der Druckluftabfuhr dient. Mit dem Druckluft-Längskanal 7 ist im Aktuator ein Druckluft-Versorgungskanal 10 verbunden, der beiden Koaxialventilen 5 und 6 Druckluft zuführt. Mit dem Längskanal 8 zur Druckluftabfuhr ist im Aktuator der Druckluftkanal 11 verbunden, über den ventilgesteuert die jeweilige Druckluft abströmt in den Längskanal 8.
Im Versorgungskanal 10 steht immer Druckluft an. Über den Entsorgungskanal 11 strömt die Luft in die Längsbohrung 8, von dort, je nach Ventil, über Bohrungen 12 in den Ein- oder Auslaßkanal 13 im Zylinderkopf 9.
In Figur 1 ist das Öffnen des Ventils 2 dargestellt. Ein Anker 14 des Koaxialventils 5 befindet sich in der unteren Stellung, so daß Druckluft über die Kanäle 10 und 15 in den Steuerraum 3 oberhalb des Kolbens 1 einströmen kann, während dabei der Entsorgungskanal 16 des Koaxialventils 5 verschlossen ist.
Ein Anker 17 des Koaxialventils 6 ist in der oberen Stellung und verschließt die Druckluftzufuhr, während die Luft unterhalb des Kolbens 1 aus dem Steuerraum 3" über die Entsorgungskanäle bzw. Leitungen 18, 19 und 11 entweichen kann.
Zum Schließen des Hubventils 2 wird Druckluft in den unteren Steuerraum 3" über die Leitung 18 und das obere Koaxialventil 6 aus dem Druckluftkanal 10 zugeführt, wobei das untere Koaxialventil 5 in Öffnungsstellung die Druckluft über die Leitungen 15 und 16 in den Entsorgungskanal 11 abströmen läßt.
Die in Figur 3 dargestellte Brennkraftmaschine 23 ist stimseitig im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes mit einer auf der Kurbelwelle 21 angeordneten Druckluftpumpe 20 ausgerüstet, die unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf 9 angeordneten Druckluftspeichers 22 mit dem Druckluftversorgungskanal 7 in Verbindung steht.

Claims (2)

  1. Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil
    wobei das Hubventil (2) über seinen Schaft (2') mit einem in einer Steuerkammer (3) beidseitig beaufschlagbaren Kolben (1) in Antriebsverbindung steht, und
    mit je einem Steuerraume (3' 3") beiderseits des Kolbens (1), die mit Leitungen mit je einem (15, 18) in Verbindung stehen, die
    mittels Magnetventilen (5, 6) gesteuert sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile (5, 6) dienen und diese derart angeordnet sind,
    daß mittels jeweils einer einzigen Leitung (15, 18) zu jedem Steuerraum (3', 3") das Füllen und Entleeren bewirkt ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein pneumatischer Aktuator (4) vorgesehen ist, der
    mit einer stimseitig an der Brennkraftmaschine (23) im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes auf einer Kurbelwelle (21) angeordneten Druckluftpumpe (20) unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf (9) angeordneten Druckluftspeichers (22) in Verbindung steht.
EP99109776A 1998-07-05 1999-05-18 Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil Expired - Lifetime EP0971098B1 (de)

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