EP1120549A2 - Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetichen Aktor - Google Patents

Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetichen Aktor Download PDF

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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
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the invention relates to a preamble of claim 1
  • Valve control for internal combustion engines with one equipped with gas springs electro-magnetic actuator in which one with a gas exchange valve in drive connection standing anchor between a closing magnet and an opening magnet is arranged to oscillate against restoring forces of the gas springs, the gas springs separated from each other by means of the armature from a chargeable Store a gas metered via controllable valves and from the gas springs Gas is drained via controllable drain valves.
  • Such a valve control is known for example from US 5,611,303, the interaction of the metering valves and the drain valves of the gas springs is designed with regard to a stroke-adjustable actuator. They are further Gas springs essentially formed by a piston-like tube that on half length is divided over an anchor section.
  • the invention has for its object to the generic valve control simple structure to develop so that variable spring characteristics in connection are achieved with a controlled cushioning, the cushioning can be influenced additionally or independently of the drain valves.
  • each chamber have one Comprises pressure-controlled pistons displaceable against a return spring whose degree of displacement is a corresponding compression pressure between Separating piston or armature and the respective end face of the closing magnet and Opening magnet is effected.
  • both the spring stiffness and also the stroke damping can be influenced, for example at relative soft spring characteristic and fast-acting pistons high damping can be achieved is.
  • the volume-variable chamber according to the invention can therefore, with appropriate control of the piston as a breakaway device for the one held on the closing magnet Serve anchor.
  • the invention is based on an embodiment shown schematically in the drawing described.
  • a valve control 1 for internal combustion engines includes one electro-magnetic actuator 2 with gas springs 3 and 4, one with a gas exchange valve 5 armature 6 in drive connection between a closing magnet 7 and an opening magnet 8 against restoring forces of the gas springs 3 and 4 is arranged oscillating.
  • the gas springs 3 and 4 is made of a rechargeable Storage 9 metered a gas via controllable valves 10 by means of lines 9 ′, 9 ′′, being gas from the gas springs 3 and 4 via controllable drain valves 11 is drained.
  • the armature 6 is arranged as a slidably movable in a cylinder 12 of the actuator 2 Separating piston 13 is formed between the two gas springs 3 and 4, and that the metering valves 10 and the drain valves 11 depending on Load ranges of the internal combustion engine controlled by the adjustment of adapted spring characteristics serve, the respective gas spring 3, 4 beyond the limiting End face 7 'or 8' of the closing magnet 7 or the opening magnet 8 with a controlled / regulated volume variable chamber 14 in the respective magnet 7, 8 in Connection is established.
  • each chamber 14 includes a pressure controlled against a return spring 15 displaceable piston 16, via its A corresponding compression end pressure between the separating piston measures the displacement 13 or armature 12 and the respective end face 7 'or 8' of the closing magnet 7 or the opening magnet 8 is effected.
  • the chambers 14 can be controlled separately or together be what, for example, with separate control of the chambers 14 in the Gas springs 3 and 4 different spring characteristics can be realized.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Für eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor, der einen zwischen Magneten gegen Rückstellkräfte von Gasfedern oszillierend angeordneten Anker umfasst und die Gasfedern über Ventile drucksteuerbar sind, wird für eine weitere Variation der Federkennlinien sowie einer Anschlag-Dämpfung des Ankers vorgeschlagen, dass der Anker als ein in einem Zylinder des Aktors gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben zwischen beiden Gasfedern ausgebildet ist und dass den Gasfedern zugeordnete Zumess-Ventile und Ablass-Ventile in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder jenseits der begrenzenden Stirnseite des Schließmagneten bzw. Öffnungsmagneten mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer im jeweiligen Magneten in Verbindung steht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor, bei dem ein mit einem Gaswechselventil in Antriebsverbindung stehender Anker zwischen einem Schließmagneten und einem Öffnungsmagneten gegen Rückstellkräfte der Gasfedern oszillierend angeordnet ist, wobei den mittels des Ankers voneinander getrennten Gasfedern aus einem aufladbaren Speicher ein Gas über ansteuerbare Ventile zugemessen und aus den Gasfedern über ansteuerbare Ablass-Ventile Gas abgelassen ist.
Eine derartige Ventilsteuerung ist beispielsweise aus der US 5,611,303 bekannt, wobei das Zusammenspiel der Zumess-Ventile und der Ablass-Ventile der Gasfedern im Hinblick auf einen hubverstellbaren Aktor gestaltet ist. Weiter sind die Gasfedern im wesentlichen durch ein kolbenartig geführtes Rohr gebildet, das auf halber Länge über einen Ankerabschnitt unterteilt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Ventilsteuerung bei einfachem Aufbau so weiterzubilden, dass variable Federkennlinien in Verbindung mit einer gesteuerten Anschlagdämpfung erzielt sind, wobei die Anschlagdämpfung zusätzlich bzw. unabhängig von den Ablass-Ventilen beeinflussbar ist.
Diese Aufgabe ist mit dem Patenanspruch 1 dadurch gelöst, dass der Anker als ein in einem Zylinder des Aktors gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben zwischen beiden Gasfedern ausgebildet ist, und dass die Zumess-Ventile und die Ablass-Ventile in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder jenseits der begrenzenden Stirnseite des Schließmagneten bzw. des Öffnungsmagneten mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer im jeweiligen Magneten in Verbindung steht.
Mit der erfindungsgemäßen Kombination ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass mit den volumenvariablen Kammern sowohl die Federkennlinie als auch die Anschlag-Dämpfung sowohl jeweils für sich als auch in gegenseitiger Abhängigkeit beeinflussbar sind, wobei mit den volumenvariablen Kammern gegenüber den gesteuerten Ablass-Ventilen gesonderte bzw. unabhängig ansteuerbare Dämpfungsmittel aufgezeigt sind.
In Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass jede Kammer einen druckgesteuert gegen eine Rückstellfeder verschiebbaren Kolben umfasst, über dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungsdruck zwischen Trennkolben bzw. Anker und der jeweiligen Stirnseite des Schließmagneten und des Öffnungsmagneten bewirkt ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise sowohl die Federsteifigkeit als auch die Anschlagdämpfung beeinflusst werden, wobei beispielsweise bei relativ weicher Federkennlinie und schnell wirksamen Kolben eine hohe Dämpfung erzielbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, dass über die Kammer im Schließmagneten mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens beim Start der Brennkraftmaschine eine Gasverdrängung bewirkt ist zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils mittels eines Dauermagneten an der Stirnseite des Schließmagneten gehaltenen Trennkolbens bzw. Ankers, der beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in der Schließ-stellung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße volumenvariable Kammer kann also bei entsprechender Ansteuerung des Kolbens als Losbrech-Einrichtung für den am Schließmagneten gehaltenen Anker dienen.
Schließlich bezieht sich ein weiterer Vorschlag darauf, dass die Kammern jeweils gesondert oder gemeinsam angesteuert sind, wobei beispielsweise mit der gesonderten Ansteuerung der Kammern für jede der Gasfedern eine andere Federkennlinie zu verwirklichen ist.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Eine Ventilsteuerung 1 für nicht dargestellte Brennkraftmaschinen umfasst einen elektro-magnetischen Aktor 2 mit Gasfedern 3 und 4, wobei ein mit einem Gaswechselventil 5 in Antriebsverbindung stehender Anker 6 zwischen einem Schließmagneten 7 und einem Öffnungsmagneten 8 gegen Rückstellkräfte der Gasfedern 3 und 4 oszillierend angeordnet ist. Den Gasfedern 3 und 4 ist aus einem aufladbaren Speicher 9 mittels Leitungen 9', 9" ein Gas über ansteuerbare Ventile 10 zugemessen, wobei aus den Gasfedern 3 und 4 über ansteuerbare Ablass-Ventile 11 Gas abgelassen ist.
Zur Erzielung variabler Federkennlinien bei einfachem Aufbau des Aktors 2 in Verbindung mit einer gesteuerten Anschlagdämpfung, die zusätzlich bzw. unabhängig von den Ablass-Ventilen 11 beeinflussbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Anker 6 als ein in einem Zylinder 12 des Aktors 2 gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben 13 zwischen beiden Gasfedern 3 und 4 ausgebildet ist, und dass die Zumess-Ventile 10 und die Ablass-Ventile 11 in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei die jeweilige Gasfeder 3, 4 jenseits der begrenzenden Stirnseite 7' bzw. 8' des Schließmagneten 7 bzw. des Öffnungsmagneten 8 mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer 14 im jeweiligen Magneten 7, 8 in Verbindung steht.
Zur Erzielung einer vorbestimmten Federsteifigkeit einerseits und einer vorbestimmten Anschlag-Dämpfung andererseits umfasst jede Kammer 14 einen druckgesteuert gegen eine Rückstellfeder 15 verschiebbaren Kolben 16, über dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungsenddruck zwischen Trennkolben 13 bzw. Anker 12 und der jeweiligen Stirnseite 7' bzw. 8' des Schließmagneten 7 bzw. des Öffnungsmagneten 8 bewirkt ist.
Weiter ist über die Kammer 14 im Schließmagneten 7 mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens 16 beim Start der Brennkraftmaschine eine Gasverdrängung bewirkt zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils 5 mittels eines Dauermagneten 17 an der Stirnseite 7' des Schließmagneten 7 gehaltenen Trennkolbens 13 bzw. Ankers 12, der beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in dieser Schließstellung angeordnet ist.
Mit dieser Anordnung können sämtliche beim Stillstand der Brennkraftmaschine geschlossen gehaltenen Gaswechselventile beim Start der Brennkraftmaschine zunächst ohne Bestromung der jeweiligen Magnete rasch von der Halteposition gelöst werden und bei eingeschalteten Schließ- und Öffnungsmagneten rasch angeschwungen werden.
Schließlich können die Kammern 14 jeweils gesondert oder gemeinsam angesteuert sein, womit beispielsweise bei gesonderter Ansteuerung der Kammern 14 in den Gasfedern 3 und 4 unterschiedliche Federkennlinien zu verwirklichen sind.

Claims (4)

  1. Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor,
    bei dem ein mit einem Gaswechselventil (5) in Antriebsverbindung stehender Anker (6) zwischen einem Schließmagneten (7) und einem Öffnungsmagneten (8) gegen Rückstellkräfte der Gasfedern (3, 4) oszillierend angeordnet ist, wobei
    den mittels des Ankers (6) voneinander getrennten Gasfedern (3, 4) aus einem aufladbaren Speicher (9) ein Gas über ansteuerbare Ventile (10) zugemessen und
    aus den Gasfedern (3, 4) über ansteuerbare Ablass-Ventile (11) Gas abgelassen ist,
       dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anker (6) als ein in einem Zylinder (12) des Aktors (2) gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben (13) zwischen beiden Gasfedern (3, 4) ausgebildet ist, und
    dass die Zumess-Ventile (10) und die Ablass-Ventile (11) in Abhängigkeit von Lastbereichen der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen, wobei
    die jeweilige Gasfeder (3, 4) jenseits der begrenzenden Stirnseite (7', 8') des Schließmagneten (7) bzw. des Öffnungsmagneten (8) mit einer gesteuert/geregelt volumenvariablen Kammer (14) im jeweiligen Magneten (7, 8) in Verbindung steht.
  2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Kammer (14) einen druckgesteuert gegen eine Rückstellfeder (15) verschiebbaren Kolben (16) umfasst, über
    dessen Maß der Verschiebung ein entsprechender Verdichtungsenddruck zwischen Trennkolben (13) bzw. Anker (6) und der jeweiligen Stirnseite (7', 8') des Schließmagneten (7) und des Öffnungsmagneten (8) bewirkt ist.
  3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass über die Kammer (14) im Schließmagneten (7) mittels eines druckgesteuert beschleunigten Kolbens (16) beim Start der Brennkraftmaschine eine Gasverdrängung bewirkt ist zum Trennen eines in Schließstellung des Gaswechselventils (5) mittels eines Dauermagneten (17) an der Stirnseite (7') des Schließmagneten (7) gehaltenen Trennkolbens (13) bzw. Ankers (6), der
    beim Abstellen der Brennkraftmaschine druckgesteuert in dieser Schließstellung angeordnet ist.
  4. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (14) jeweils gesondert und/oder gemeinsam angesteuert sind.
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