EP0971099B1 - Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0971099B1
EP0971099B1 EP99110275A EP99110275A EP0971099B1 EP 0971099 B1 EP0971099 B1 EP 0971099B1 EP 99110275 A EP99110275 A EP 99110275A EP 99110275 A EP99110275 A EP 99110275A EP 0971099 B1 EP0971099 B1 EP 0971099B1
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pneumatic
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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
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F01L1/462—Valve return spring arrangements
    • F01L1/465—Pneumatic arrangements
    • 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
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the invention relates to a Combined electromagnetic / pneumatic actuator for controlling a Lift valve, in particular gas exchange valve of an internal combustion engine, in which a Anchor connected to a stem of the lift valve in the drive connection Stroke-spaced switching magnets against diametrically acting pneumatic Springs controlled oscillating is arranged, further comprising one with the shaft Piston connected to the drive, a chamber assigned to the actuator in diametrical Air spring compartments divided for filling and emptying by means of electromagnetic valves are controlled.
  • a similar actuator is known for example from EP-A 0 328 192. Further an actuator is known from US-A 5 611 303, the upper, rigidly arranged Closing switching magnet a lower, movably arranged in the axial direction Opening solenoid is assigned to achieve a variable valve lift. The closing magnet is adjusted hydraulically, so that this actuator different fluids to achieve pneumatic springs on the one hand and hydraulic valve lift adjustment are required on the other hand.
  • the invention has for its object to provide a generic actuator variable valve lift adjustment with less effort to set up.
  • the advantage of the invention is that the selection is particularly agile or fast-working Valves to see, so that in a further advantageous manner on the pneumatic Springs the desired valve lift adjustment can be controlled, as in Another embodiment of the invention is proposed in claim 2.
  • the chamber side Mouths of the pneumatic control lines in the respective stroke end area of the armature serving as a piston to achieve pneumatic stops in each case are controlled by the armature or piston.
  • This is advantageously between the armature and the respective switching magnet generates an air cushion that prevents the armature from striking the respective magnet and thus prevents it from moving acoustically advantageous quietly working actuator is achieved.
  • a combined electromagnetic / pneumatic actuator 1 is used for control of a lift valve 2 of an internal combustion engine 3, which is only indicated
  • Actuator 1 is a drive connection with a shaft 2 'of the lift valve 2 standing armature 4 between shift solenoids 5 and 5 'against diametrically acting pneumatic springs 6 and 7 controlled oscillating arranged.
  • this actuator 1 has a drive-connected connection to the shaft 2 ' Piston 8, which also serves as an armature 4 and one assigned to the actuator 1 Chamber 9 divided into diametrical spaces 10, 11 for the air springs 6, 7.
  • the air springs 6, 7 are for filling and emptying by means of solenoid valves 12 and 13 controlled.
  • the solenoid valves 12 and 13 are according to the invention formed as an electromagnetically controlled coaxial valves 14 and 15. Both coaxial valves 14 and 15 are each via the connection 22 with compressed air provided.
  • the pneumatic Closing spring 7 in space 11 of chamber 9 relaxes via lines 20, 17 and 16, whereas the pneumatic opening spring 6 in the space 10 of the air chamber 9 by supplying compressed air via the coaxial valve 15 and the line 21 with compressed air is applied.
  • the actuator 1 is further designed such that the chamber side Mouths 18, 19 of the pneumatic control lines 20 and 21 in respective stroke end area of the piston-like armature 4 to achieve the pneumatic Attacks are additionally controlled by the armature 4.
  • the anchor 4 can also be designed as a double cone advantageously better coordination of the switching magnets 5 and 5 'on the one hand and the electromagnetic coaxial valves 14 and 15 on the other hand for a sensitive responsive Stroke adjustment of the lift valve 2.

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Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen kombinierten elektromagnetischen/pneumatischen Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, bei dem ein mit einem Schaft des Hubventils in Antriebsverbindung stehender Anker zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten gegen diametral wirkende pneumatische Federn gesteuert oszillierend angeordnet ist, wobei ferner ein mit dem Schaft antriebsfest verbundener Kolben eine dem Aktuator zugeordnete Kammer in diametrale Luftfederräume unterteilt, die zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elektromagnetventile angesteuert sind.
Ein ähnlicher Aktuator ist beispielsweise aus der EP-A 0 328 192 bekannt. Weiter ist aus der US-A 5 611 303 ein Aktuator bekannt, wobei dem oberen, starr angeordneten Schließ-Schaltmagnet ein in axialer Richtung beweglich angeordneter, unterer Öffnungs-Schaltmagnet zugeordnet ist zur Erzielung eines variablen Ventilhubes. Die Verstellung des Schließ-Magneten erfolgt hydraulisch, so daß bei diesem Aktuator unterschiedliche Strömungsmittel zur Erzielung pneumatischer Federn einerseits und einer hydraulischen Ventilhub-Verstellung andererseits erforderlich sind.
Der Einsatz unterschiedlicher Strömungsmittel an einem elektromagnetisch gesteuerten Aktuator zur Betätigung eines Hubventils einer Brennkraftmaschine ist in nachteiliger Weise bau- und funktionsaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Aktuator mit variabler Ventilhub-Verstellung mit einem im Aufbau geringeren Aufwand aufzuzeigen.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß als Elektromagnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen.
Der Vorteil der Erfindung ist in der Auswahl besonders flinker bzw. schnell arbeitender Ventile zu sehen, so daß in weiterer vorteilhafter Weise über die pneumatischen Federn die gewünschte Ventilhub-Verstellung eingesteuert werden kann, wie dies in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im Anspruch 2 vorgeschlagen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die kammerseitigen Mündungen der pneumatischen Steuerleitungen im jeweiligen Hubendbereich des als Kolben dienenden Ankers zur Erzielung pneumatischer Anschläge jeweils durch den Anker bzw. Kolben abgesteuert sind. Damit ist in vorteilhafter Weise zwischen dem Anker und dem jeweiligen Schaltmagneten ein Luftpolster erzeugt, das ein Aufschlagen des Ankers auf den jeweiligen Magneten verhindert und somit ein akustisch vorteilhaft ruhig arbeitender Aktuator erzielt ist.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1
einen kombinierten Aktuator im Längsschnitt mit einem elektromagnetischen Koaxialventil für die pneumatische Öffnungsfeder und in
Figur 2
einen Längsschnitt durch ein elektromagnetisches Koaxialventil für die pneumatische Schließfeder.
Ein kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator 1 dient zur Steuerung eines Hubventils 2 einer lediglich angedeuteten Brennkraftmaschine 3. Bei diesem Aktuator 1 ist ein mit einem Schaft 2' des Hubventils 2 in Antriebsverbindung stehender Anker 4 zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten 5 und 5' gegen diametral wirkende pneumatische Federn 6 und 7 gesteuert oszillierend angeordnet.
Weiter weist dieser Aktuator 1 einen mit dem Schaft 2' antriebsfest verbundenen Kolben 8 auf, der zugleich als Anker 4 dient und eine dem Aktuator 1 zugeordnete Kammer 9 in diametrale Räume 10, 11 für die Luftfedern 6, 7 unterteilt. Die Luftfedern 6, 7 sind zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elektromagnetventilen 12 und 13 angesteuert.
Zur aufgabengemäßen Erzielung eines im Aufbau einfachen kombinierten Aktuators 1 mit variabler Ventilhub-Verstellung sind die Elektromagnetventile 12 und 13 erfindungsgemäß als elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile 14 und 15 ausgebildet. Beide Koaxialventile 14 und 15 sind über den Anschluß 22 jeweils mit Druckluft versorgt. In der gezeigten Stellung des Koaxialventils 14 wird die pneumatische Schließfeder 7 im Raum 11 der Kammer 9 entspannt über die Leitungen 20, 17 und 16, wogegen die pneumatische Öffnungsfeder 6 im Raum 10 der Luftkammer 9 durch Druckluftzufuhr über das Koaxialventil 15 und die Leitung 21 mit Druckluft beaufschlagt wird.
Mit den vorteilhaft schnell schaltenden elektromagnetischen Koaxialventilen 14 und 15 ist es in weiterer vorteilhafter Weise möglich, daß die der Steuerung der pneumatischen Federn 6 und 7 dienenden Koaxialventile 14 und 15 relativ zu den hubwirksamen Schaltmagneten 5 und 5' derart steuerbar sind, daß ein variabler Hub des Hubventils 2 erzielt ist.
Zur Bewirkung einer schließ- und öffnungsseitigen Anschlagdämpfung des als Kolben 8 gestalteten Ankers 4 ist der Aktuator 1 weiter derart ausgebildet, daß kammerseitige Mündungen 18, 19 der pneumatischen Steuerleitungen 20 und 21 im jeweiligen Hubendbereich des kolbenartigen Ankers 4 zur Erzielung der pneumatischen Anschläge jeweils durch den Anker 4 zusätzlich abgesteuert sind.
Im Rahmen der Erfindung kann der Anker 4 auch als Doppelkegel gestaltet sein zur vorteilhaft besseren Abstimmung der Schaltmagneten 5 und 5' einerseits und der elektromagnetischen Koaxialventile 14 und 15 andererseits für eine feinfühlig ansprechende Hubverstellung des Hubventils 2.

Claims (3)

  1. Kombinierter eiektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine,
    bei dem ein mit einem Schaft (2') des Hubventils (2) in Antriebsverbindung stehender Anker (4) zwischen hubbeabstandet angeordneten Schaltmagneten (5, 5') gegen diametral wirkende pneumatische Federn (6, 7) gesteuert oszillierend angeordnet ist, wobei
    ferner ein mit dem Schaft (2') antriebsfest verbundener Kolben (8) eine dem Aktuator (4) zugeordnete Kammer (9) in diametrale Räume (10, 11) für die Luftfedern (6, 7) unterteilt, die
    zum jeweiligen Füllen und Entleeren mittels Elektromagnetventile (12, 13) angesteuert sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Elektromagnetventile (12, 13) elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile (14, 15) dienen.
  2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die der Steuerung der pneumatischen Federn (6, 7) dienenden Koaxialventile (14, 15) relativ zu den hubwirksamen Schaltmagneten (5, 5') derart steuerbar sind, daß
    ein variabler Hub des Hubventils (2) erzielt ist.
  3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß kammerseitige Mündungen (18, 19) der pneumatischen Steuerleitungen (20, 21) im jeweiligen Hubendbereich des als Kolben (8) dienenden Ankers (4) zur Erzielung pneumatischer Anschläge jeweils durch den Anker (4) bzw. den Kolben (8) abgesteuert sind.
EP99110275A 1998-07-05 1999-05-27 Kombinierter elektromagnetischer/pneumatischer Aktuator zur Steuerung eines Hubventils, insbesondere Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0971099B1 (de)

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