EP1120550A2 - Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor - Google Patents

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

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gas springs
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internal combustion
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Hans-Jörg Steffens
Frank Meissner
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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.
  • the invention is based, for a generic valve control the task to show a gas spring system with lower sealing losses.
  • the advantage of the invention can be seen in the fact that the same, for air as a medium used sealing gap when using a medium with the air molecules in their Molecules significantly exceed size, the flow or sealing losses are significantly reduced.
  • Carbon dioxide is proposed as an advantageously suitable medium for this purpose carbon dioxide generated in the internal combustion engine is preferably used for this is.
  • carbon dioxide is proposed to be on the exhaust side
  • Carbon dioxide of the internal combustion engine via a cleaning and / or cooling device is supplied to the memory and that the metering valves assigned to the gas springs and drain valves controlled over load ranges of the internal combustion engine serve to adjust adjusted spring characteristics.
  • the invention is based on an example shown schematically in the drawing described a valve control.
  • a valve controller 1 for an internal combustion engine includes one electro-magnetic actuator 2 with gas springs 3, 4, one with a gas exchange valve 5 armature 6 in drive connection between a closing magnet 7 and an opening magnet 8 oscillating against restoring forces of the gas springs 3, 4 is arranged.
  • the gas springs 3 and 4 is from a rechargeable memory 9 via lines 9 'and 9 "metered a gas via controllable valves 10, with gas springs 3 and 4 gas is triggered via controllable drain valves 11.
  • the invention suggest that the armature 6 as one in a cylinder 12 of the actuator 2 separating piston 13 arranged so as to be slidably movable between the two gas springs 3 and 4 is formed, being a medium with the size for the gas springs 3 and 4 of molecules exceeding air molecules is used.
  • carbon dioxide (CO 2 ) is preferably used as the medium. This gives the advantage of using carbon dioxide produced during combustion in an internal combustion engine.
  • the controlled inflow is made so that the metering valves 10 and drain valves assigned to the gas springs 3 and 4 11 controlled by the load ranges of the internal combustion engine adapted to the setting Spring characteristics of the gas springs 3 and 4 are used.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

Für eine Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor mit einem zwischen einem Schließmagneten und einem Öffnungsmagneten gegen Rückstellkräfte der Gasfedern oszillierend angeordneten Anker wird zur Erzielung eines Gasfedern-Systems mit geringen Dichtungsverlusten vorgeschlagen, dass der Anker als ein in einem Zylinder des Aktors gleitbeweglich dicht angeordneter Trennkolben zwischen beiden Gasfedern ausgebildet ist, wobei für die Gasfedern ein Medium mit die Größe von Luftmolekülen übertreffenden Molekülen verwendet ist. <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 die Ausgestaltung der Gasfedern beiderseits des Ankers über an diesen beiderseits angeordneten Rohrabschnitten in Verbindung mit einer Hubverstellung des Aktors zu einer aufwendigen Dichtungsanordnung führt mit erheblichen Reibungsverlusten einerseits und Dichtungsverlusten der Dichtungsanordnung andererseits. Zwar können die Dichtungsverluste durch eine entsprechende Versorgung der Gasfedern aus dem aufladbaren Speicher kompensiert werden, was jedoch zu einer erhöhten Leistungsaufnahme einer den Speicher versorgenden Luftpumpe führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Ventilsteuerung ein Gasfedern-System mit geringeren Dichtungsverlusten aufzuzeigen.
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, wobei für die Gasfedern ein Medium mit die Größe von Luftmolekülen übertreffenden Molekülen verwendet ist.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass bei gleichem, für Luft als Medium verwendeten Dichtspalt bei Einsatz eines Mediums mit die Luftmoleküle in ihrer Größe wesentlich übertreffenden Molekühlen die Strömungs- bzw. Dichtungsverluste wesentlich reduziert sind.
Als ein vorteilhaft geeignetes Medium wird hierfür Kohlendioxid vorgeschlagen, wobei hierfür vorzugsweise in der Brennkraftmaschine erzeugtes Kohlendioxid verwendet ist.
Für den Einsatz des bei einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine erzeugten Kohlendioxides wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass abgasseitiges Kohlendioxid der Brennkraftmaschine über eine Reinigungs- und/oder Kühleinrichtung dem Speicher zugeführt ist und dass die den Gasfedern zugeordneten Zumess-Ventile und Ablass-Ventile über Lastbereiche der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispiels einer Ventilsteuerung beschrieben.
Eine Ventilsteuerung 1 für eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine umfasst einen elektro-magnetischen Aktor 2 mit Gasfedern 3, 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, 4 oszillierend angeordnet ist.
Den Gasfedern 3 und 4 ist aus einem aufladbaren Speicher 9 über Leitungen 9' und 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 eines Gasfeder-Systems mit geringen Dichtungsverlusten ist erfindungsgemäß vorschlagen, 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, wobei für die Gasfedern 3 und 4 ein Medium mit die Größe von Luftmolekülen übertreffenden Molekülen verwendet ist.
Erfindungsgemäß findet vorzugsweise Kohlendioxid (CO2) als Medium Verwendung. Dies ergibt den Vorteil, in einer Brennkraftmaschine bei der Verbrennung entstehendes Kohlendioxid zu verwenden.
Zur Erzielung einer betriebssicheren Ventilsteuerung 1 ist das abgasseitige Kohlendioxid der Brennkraftmaschine über eine Reinigungs- und/oder Kühleinrichtung 14 dem Speicher 9 zugeführt, aus dem das Kohlendioxid über Leitungen 9' und 9" den Gasfedern 3 und 4 gesteuert zuströmt. Die gesteuerte Zuströmung ist so getroffen, dass die den Gasfedern 3 und 4 zugeordneten Zumess-Ventile 10 und Ablass-Ventile 11 über Lastbereiche der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien der Gasfedern 3 und 4 dienen.

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, wobei
    für die Gasfedern (3, 4) ein Medium mit die Größe von Luftmolekülen übertreffenden Molekülen verwendet ist.
  2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Medium Kohlendioxid (CO2) ist.
  3. Ventilsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkraftmaschine erzeugtes Kohlendioxid (CO2) verwendet ist.
  4. Ventilsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass abgasseitiges Kohlendioxid (CO2) der Brennkraftmaschine über eine Reinigungs- und/oder Kühleinrichtung (14) dem Speicher (9) zugeführt ist und
    dass die den Gasfedern (3, 4) zugeordneten Zumess-Ventile (10) und Ablass-Ventile (11) über Lastbereiche der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen.
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