EP1120550B1 - 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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EP1120550B1
EP1120550B1 EP00126375A EP00126375A EP1120550B1 EP 1120550 B1 EP1120550 B1 EP 1120550B1 EP 00126375 A EP00126375 A EP 00126375A EP 00126375 A EP00126375 A EP 00126375A EP 1120550 B1 EP1120550 B1 EP 1120550B1
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EP
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pneumatic springs
gas
valve control
carbon dioxide
control system
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EP1120550A2 (de
Inventor
Hans-Jörg Steffens
Frank Meissner
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Bayerische Motoren Werke AG
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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
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means

Definitions

  • the invention relates according to the preamble of claim 1 to a Valve control for internal combustion engines equipped with a gas springs Electromagnetic actuator, in which one with a gas exchange valve in drive connection standing armature between a closing magnet and an opening magnet is arranged to oscillate against restoring forces of the gas springs, wherein the separated by means of the armature gas springs from a rechargeable Memory a gas via controllable valves and metered from the gas spring via controllable drain valves gas is drained.
  • valve control is known for example from US 5,611,303, wherein the configuration of the gas spring on both sides of the armature on at both sides thereof arranged pipe sections in conjunction with a stroke adjustment of Actors to a complex seal arrangement leads to considerable friction losses on the one hand and sealing losses of the seal arrangement on the other.
  • seal losses by an appropriate supply of Gas springs are compensated from the rechargeable storage, however, resulting in a increased power consumption of a memory supplying air pump leads.
  • the invention is based on the object for a generic valve control to show a gas spring system with lower sealing losses.
  • the advantage of the invention is the fact that at the same, for air as a medium used sealing gap when using a medium with the air molecules in their Size significantly surpassing molecules, the flow or sealing losses are substantially reduced.
  • carbon dioxide is proposed for this purpose, wherein used for this purpose preferably in the internal combustion engine generated carbon dioxide is.
  • Carbon dioxide is proposed in a further embodiment that the exhaust side Carbon dioxide of the internal combustion engine via a cleaning and / or cooling device the memory is supplied and that the gas spring associated Zumess valves and drain valves controlled via load ranges of the internal combustion engine the setting adjusted spring characteristics are used.
  • the invention is based on an example shown schematically in the drawing a valve control described.
  • a valve controller 1 for an internal combustion engine includes a electro-magnetic actuator 2 with gas springs 3, 4, one with a gas exchange valve 5 in drive connection armature 6 between a closing magnet 7 and an opening magnet 8 against restoring forces of the gas springs 3, 4 oscillating is arranged.
  • the gas springs 3 and 4 is made of a rechargeable memory 9 via lines 9 'and 9 "metered a gas via controllable valves 10, wherein from the gas springs. 3 and 4 is discharged via controllable drain valves 11 gas.
  • the armature 6 as a in a cylinder 12 of the actuator 2 slidably arranged separating piston 13 between two gas springs. 3 and 4, wherein for the gas springs 3 and 4, a medium with the size is used by molecules surpassing air molecules.
  • carbon dioxide (CO 2 ) is preferably used as the medium. This provides the advantage of using carbon dioxide generated in an internal combustion engine during combustion.
  • valve control 1 To achieve a reliable valve control 1 is the exhaust gas carbon dioxide the internal combustion engine via a cleaning and / or cooling device 14th fed to the memory 9, from which the carbon dioxide via lines 9 'and 9 "the Gas springs 3 and 4 controlled flows.
  • the controlled inflow is so taken that the gas valves 3 and 4 associated metering valves 10 and drain valves 11 controlled via load ranges of the engine adapted to the setting Spring characteristics of the gas springs 3 and 4 serve.

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

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 Gasfedem aus einem aufladbaren Speicher ein Gas über ansteuerbare Ventile zugemessen und aus den Gasfedem über ansteuerbare Ablass-Ventile Gas abgelassen ist.
Eine derartige Ventilsteuerung ist beispielsweise aus der US 5,611,303 bekannt, wobei die Ausgestaltung der Gasfedem 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 Gasfedem ausgebildet ist, wobei für die Gasfedem 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 Gasfedem 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 Gasfedem 3, 4, wobei ein mit einem Gaswechselventil 5 in Antriebsverbindung stehender Anker 6 zwischen einem Schließmagneten 7 und einem Öffnungsmagneten 8 gegen Rückstellkräfte der Gasfedem 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 Gasfedem 3 und 4 gesteuert zuströmt. Die gesteuerte Zuströmung ist so getroffen, dass die den Gasfedem 3 und 4 zugeordneten Zumess-Ventile 10 und Ablass-Ventile 11 über Lastbereiche der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien der Gasfedem 3 und 4 dienen.

Claims (4)

  1. Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedem 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 Gasfedem (3, 4) aus einem aufladbaren Speicher (9) ein Gas über ansteuerbare Ventile (10) zugemessen und
    aus den Gasfedem (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) CO2 oder 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 Gasfedem (3, 4) zugeordneten Zumess-Ventile (10) und Ablass-Ventile (11) über Lastbereiche der Brennkraftmaschine gesteuert der Einstellung angepasster Federkennlinien dienen.
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