EP1432891A1 - Device for controlling gas exchange valves - Google Patents

Device for controlling gas exchange valves

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Publication number
EP1432891A1
EP1432891A1 EP02747201A EP02747201A EP1432891A1 EP 1432891 A1 EP1432891 A1 EP 1432891A1 EP 02747201 A EP02747201 A EP 02747201A EP 02747201 A EP02747201 A EP 02747201A EP 1432891 A1 EP1432891 A1 EP 1432891A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
gas exchange
valves
control
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02747201A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann Gaessler
Hubert Schweiggart
Bernd Rosenau
Ralph Engelberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1432891A1 publication Critical patent/EP1432891A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/06—Timing or lift different for valves of same cylinder

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling gas exchange valves in combustion cylinders of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • each valve actuator the actuating piston of which is connected in one piece to the valve tappet of the associated gas exchange valve, is constantly connected to a high-pressure source with its first working chamber and, on the one hand, to a supply line with its second working chamber the high pressure source alternately closing or releasing the first electrical control valve and secondly to .einem a Entlastungsleiturig "alternately releasing or closing the second control valve connected.
  • the electric control valves are designed as 2/2-egemagnetventile with spring return constructed When energized control valves of the first working chamber is still below. high pressure while the ' second work space is separated from the high pressure source and connected to the relief line. The gas exchange valve is closed.
  • Both control valves are energized to open the gas exchange valve. Due to the switching control valves, the second working space of the valve actuator is blocked on the one hand by the second control valve with respect to the relief line and on the other hand connected to the supply line to the high pressure source by the first control valve.
  • the gas exchange valve opens, the size of the opening stroke and the opening speed depending on the formation of the electrical control signal applied to the first electrical control valve. In order to keep the gas exchange valve in a certain open position, the first control valve is then switched off so that it leads the supply line to the second work space of the
  • Valve actuator shuts off. In this way, all valve opening positions of the gas exchange valve can be set by means of an electrical control device for generating control signals. To control a gas exchange valve, two electrical control valves are required, which act accordingly on the assigned valve actuator with hydraulic pressure.
  • the device according to the invention for controlling gas exchange valves with the features of claim 1 has the advantage that by linking the two second control valves of a pair of valve actuators for " closing the two together as intake or exhaust valves in a combustion igniter of the internal combustion engine Gas exchange valves of the. Computation effort for the 'generation' of the control signals for the valve control is reduced and a control signal output with associated power amplifier stage is saved in the control device. By maintaining the separately controlled first control valves, the opening stroke of the intake or exhaust valves can continue to be carried out in different sizes and with a time delay.
  • the two second control valves for a pair of valve actuators are designed as a structural valve unit with a common electrical control input. This saves a complete control valve and only requires one signal line from the control unit to the control input of the valve unit.
  • the valve unit is a 2/2 solenoid valve with two switching positions and two controlled valve connections, one of which is connected to one
  • Valve actuator is connected. In this case, the
  • the valve unit is a 3/2-way solenoid valve with two switching positions and three controlled valve connections, of which a first valve connection is connected to a relief line and the two further valve connections, which can simultaneously be connected to the first valve connection, each with a second working space Valve actuator pairs are connected.
  • the check valves in the connecting lines between the valve unit and the two valve actuators can be omitted if the valve connection forming the valve outlet, which is connected to the relief line, is dimensioned so large in the open state that a fluid backflow from one of the further valve connections the other of the other valve connections is avoided.
  • the valve unit is a 4/2-way solenoid valve with two switching positions and four controlled valve connections, of which a first valve connection and a second valve connection are each connected to a relief line and the third valve connection which can be connected to the first valve connection and the on the second valve connection can be connected to the fourth valve connection, each having a second working space of the pair of valve actuators.
  • the first and second valve connections are preferably lead separately to a fluid reservoir
  • the valve unit is a 4/3 ⁇ -way solenoid valve with three
  • Switch positions and four controlled valve connections two of which are connected to a relief line and two to a second working area of the pair of valve actuators.
  • the 4/3 way solenoid valve is designed so that in a Wegsteliung both second work spaces , the
  • Valve actuator pairs are connected to a relief line, in a further switching position both second working spaces of the valve actuator pair are blocked and in a further switching position one of the two second working spaces of the valve actuator pair is blocked and the other is connected to a relief line.
  • the valve unit is a 4/4-way solenoid valve having four switching positions and four controlled valve connections, two of which are each connected to a relief line and two with a second • working space of the valve plate pair.
  • the 4/4-way solenoid valve is designed so that in one switching position the second working spaces of the pair of valve actuators are connected to the relief lines, in a further switching position both second working spaces are blocked off and in the other two switching positions one of the two second working spaces of the pair of valve actuators is alternately connected with one Relief line connected and the other is cordoned off.
  • an expansion of the function can be achieved in that, in addition to closing the gas exchange valves together, the two gas exchange valves can now be closed with a time delay.
  • Fig. 1 a Circuit diagram of a device for control ⁇ - of two in a combustion cylinder one ⁇ ' . , Internal gas exchange arranged Entiien, Fig. 2 is a schematic representation of a gas exchange valve in one
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a modified to 5 device for controlling two gas exchange valves arranged in a combustion cylinder of an internal combustion engine according to three further exemplary embodiments
  • the device shown in the circuit diagram in FIG. 1 is used to control two gas exchange valves in a combustion cylinder of an internal combustion engine, which is usually equipped with two intake valves and two exhaust valves.
  • the two gas exchange valves 10 form the intake valves or the exhaust valves of the combustion cylinder.
  • Fig. 1 only the control for the two intake valves of the combustion cylinder is shown.
  • the same circuit diagram applies to the two exhaust valves of the combustion cylinder.
  • a valve actuator 11 is provided in the device, which has an adjusting piston 13 which is axially displaceable in a working cylinder 12.
  • the actuating piston 13 divides the working cylinder 12 into two hydraulic working spaces 121 and 122 defined by it and is firmly connected to the valve tappet 14 of the gas exchange valve 10.
  • FIG. 2 an enlarged view of a valve actuator 11 is shown schematically in connection with the associated gas exchange valve 10.
  • the valve tappet 14 carries at its end remote from the actuating piston 13 a plate-shaped valve sealing surface 15 which cooperates with a valve seat surface 17 formed on the housing 16 of the combustion cylinder of the internal combustion engine to control an opening cross section.
  • the working cylinder 12 has a total of three hydraulic connections, of which one hydraulic connection 121a opens into the first working space 121 and two hydraulic connections 122a and 122b open into the second working space 122 of the working cylinder 12.
  • the device also has a pressure supply device 22, which consists of a fluid reservoir 18, a high pressure pump 19, a check valve 20 and a reservoir 21. There is pulsation damping and energy storage.
  • the outlet 221 of pressure supply device 22, tapped between check valve 20 and accumulator 21, is connected via a line 23 to hydraulic connections -121a of two valve actuators 11, so that the first working spaces 121 of valve actuators 11 are constantly connected to the outlet 221 of pressure supply device 22, approximately constant hydraulic pressure, which can be regulated to different setpoints, are applied.
  • the second working spaces 122 of the working cylinders are connected by means of the hydraulic connections 122a and 122b of the working cylinder 12 on the one hand via a first electrical control valve 24 or 25 to the outlet 221 of the pressure supply device 22 and on the other hand via hydraulic connecting lines 35, 36 and second electrical control valves 25 and 27 each a
  • Relief line 28 and 29 connectable, which in turn open in the fluid reservoir 18.
  • All control valves 24 - 27 are designed as switching valves, specifically as 2/2-way solenoid valves with spring return ( . Proportional valves can also be used as control valves.
  • the electrical control inputs are via electrical signal lines 31, 32, 33, 34 on the electronic control unit 30 connected, the electrical signal lines 31 and 32 to the two first control valves 24, 26 of separate signal outputs 301, 303 with separate output stages of the
  • Control unit 30 depart, while the two electrical signal lines 32 and 34, which lead to the two second control valves 25, -27, from a common signal output 302 with an output or amplifier stage -.- ".
  • Each valve actuator 11 is integrated with the associated first control valve 24 and second control valve 25 or the associated first control valve 26 and second control valve 27 in an actuator housing 35 or 36, which is indicated by dashed lines in FIG. 1.
  • its output stage must be dimensioned accordingly.
  • the operation of the device for controlling the two inlet valves or gas exchange valves 10 is as follows:
  • Valve seat surface 17 rests on the housing 16 of the combustion cylinder of the internal combustion engine.
  • the control piston 13 assumes the position shown in FIG. 1 within the working cylinder 12 of the valve actuator 11, and the gas exchange valves 10 are closed.
  • a control signal for reversing the second control valves 25, 27 is generated by the electronic control unit 30 second control valve 27 arrives.
  • the second control valves 25, 27 are thereby simultaneously transferred into their blocking position, in which they shut off the second working chamber 122 from the relief line 28 or 29.
  • the electronic control unit 30 sends an amplified control signal to the electrical control input of the first control valve 24 via its signal output 301. This switches over and connects the second working space 122 to the output 221 of the
  • Control valve 24 falls back into its blocking position.
  • the pressure in the second working chamber 122 is maintained, so that the ' Gas exchange valve 10 maintains the opening stroke taken unchanged.
  • the electronic control unit 30 generates a control signal for the first control valve 26 simultaneously or with a time delay, which control signal reaches the electrical control input of the first control valve 26 via the signal output 303. This switches over to its working position in the same way, and the other gas exchange valve 10 is opened via the displacing adjusting piston 13.
  • the size of the opening stroke can be dimensioned the same or different from the opening stroke of the other gas exchange valve 10.
  • the control signal at the signal output 303 of the control unit 30 disappears after the desired opening stroke has been reached, as a result of which the first control valve 26 returns to its blocking position and shuts off the second working chamber 122 which is under pressure.
  • valve unit 40 in that the two second control valves 25, 27 for Control of the pair of valve actuators 11 in FIG. 1 are combined to form a valve unit 40 and the pair of valve actuators with the valve unit 40 and the two first control valves 24, 26 each associated with a valve actuator 11 are integrated in a common actuator housing 39.
  • the valve unit 40 as in FIGS. 3 and 4, only one common relief line 28 is present or, as in FIG. 5, two relief lines 28, 29 are again routed separately to the fluid reservoir 18.
  • the control devices according to FIGS. 3 to 5 correspond to those in FIG. 1, so that the same components are provided with the same reference numerals.
  • the valve unit 40 is a 2/2-way solenoid valve 41 with spring return. It has two switching positions with two controlled valve connections 411 and 412, of which the valve connection 411 is connected to the relief line 28.
  • the two connecting lines 35 and 36 leading from the second working spaces 122 of the valve actuators 11 of the pair of valve actuators "to the ' valve unit . 40 ' are connected to the other valve connection 412.
  • the check valve 42 or 43 in the connecting line 35 or 36 leading to the relief line 28 can be dispensed with in the associated valve actuator 11 while accepting a certain functional restriction.
  • valve unit 40 is a 3/2-way solenoid valve 44 with two switching positions and three controlled valve connections 441, 442 and 443, of which a first valve connection 441 is connected to the relief line 28 and the two further valve connections 442 and 443 which can simultaneously be connected to the first valve connection 441 are each connected via one of the connecting lines 35 and 36 to a second working chamber 122 of the two valve actuators 11.
  • valve outlet 'forming valve connection 441 which is connected to the relief line 28, is dimensioned in the open state of the 3/2-way solenoid valve 44 so large that a backflow of fluid from one valve connection .442 to the other valve connection 443 or vice versa is avoided.
  • it is wrong closing state 'of -3/2-way solenoid valve 44 is no connection between the valve ports 442 and 443.
  • the in the embodiment of FIG. 3 in the connecting lines 35, 36 required check valves can be omitted here.
  • the valve unit 40 is a 4/2-way solenoid valve 45 with two switching positions and four controlled valve connections 451-454, of which a first valve connection 451 on the relief line 28 and a second valve connection 452 on the relief line 29 is connected, as well as a third valve connection 453 which can be connected to the first valve connection 451 to the connecting line 35 and one to the second valve connection 452 .
  • openable ' fourth valve connection 454 is connected to the connecting line 36.
  • the two connecting lines 35, 36 in turn lead to the second working spaces 122 of the valve actuators 11 of the pair of valve actuators.
  • valve unit 40 unlike the designs of the valve units 40 in FIGS. 3 and 4, the gas exchange valves 10 always have the same closing speeds, regardless of whether only one gas exchange valve 10 is open or both gas exchange valves 10 are open.
  • Valve operation ' they must via the signal output 302 of the electronic control unit 30 applied control signals are designed accordingly.
  • valve unit 40 is implemented as a 4/3-way solenoid valve 46 or as a 4 / -way solenoid valve 47.
  • the 4/3-way solenoid valve is shown in Fig. 6 and the 4/4-way solenoid valve 47 in Fig. 7 in the circuit diagram.
  • the 4/3-way solenoid valve 46 has three switching positions and four controlled valve connections 461-464, and the 4/4-way solenoid valve 47 has four switching positions and four controlled valve connections 471-474.
  • Connection line 35 is blocked. So it is possible ,,, optionally to control one or the other gas exchange valve 10 with a time delay to the other gas exchange valve 10.

Abstract

The invention relates to a device for controlling gas exchange valves disposed in an internal combustion engine, respectively comprising a hydraulic valve regulator (11) associated with a gas exchange valve, a control piston (13) acting upon the gas exchange valve (10) and two hydraulic working chambers (121, 122) defined by the control piston (13). The first working chamber (121) impinging upon the gas exchange valve (10) in the closing direction thereof is filled with a constantly pressurised fluid and the second working chamber (122) impinging upon the gas exchange valve (10) in the opening direction thereof can be alternatively filled and discharged with a continuously pressurised fluid by means of a first and second electrical control valve (24, 25 esp. 26, 27). The second control valves, preferably combined to form a valve unit (40) in order to reduce costs and controlled by a common electrical control signal for a pair of valve regulators (11) which actuate two gas exchange valves which are used as inlet or outlet valves in an internal combustion engine.

Description

Vorrichtung zur Steuerung von GaswechselventilenDevice for controlling gas exchange valves
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for controlling gas exchange valves in combustion cylinders of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE 198 26 047 AI) ist jeder Ventilsteller, dessen Stellkolben einstückig mit dem Ventilstößel des zugeordneten Gaswechselventils verbunden ist, mit seinem ersten Arbeitsraum ständig mit einer Hochdruckquelle verbunden und mit seinem zweiten Arbextsraum einerseits an einem -eine Zuführleitung zu der Hochdruckquelle wechselweise schließenden oder freigebenden ersten elektrischen Steuerventil und andererseits an .einem eine Entlastungsleiturig" wechselweise freigebenden oder schließenden zweiten Steuerventil angeschlossen. Die elektrischen Steuerventile sind als 2/2- egemagnetventile mit Federrückstellung ausgebildet. Bei stromlosen Steuerventilen steht der erste Arbeitsraum nach wie vor unter Hochdruck, während der' zweite Arbeitsraum von der Hochdruckquelle getrennt und mit der Entlastungsleitung verbunden ist. Das Gaswechselventil ist geschlossen. Zum Öffnen des Gaswechselventils werden beide Steuerventile bestromt. Durch die umschaltenden Steuerventile wird der zweite Arbeitsraum des Ventilstellers einerseits durch das zweite Steuerventil gegenüber der Entlastungsleitung gesperrt und andererseits durch das erste Steuerventil mit der Zuführleitung zur Hochdruckquelle verbunden. Das Gaswechselventil öffnet, wobei die Größe des Öffnungshubs und die Öffnungsgeschwindigkeit von der Ausbildung des an das erste elektrische Steuerventil angelegten elektrischen Steuersignals abhängt. Um das Gaswechselventil in einer bestimmten Offenstellung zu halten, wird das erste Steuerventil anschließend stromlos geschaltet, so daß es die Zuführleitung zum zweiten Arbeitsraum desIn a known device of this type (DE 198 26 047 AI), each valve actuator, the actuating piston of which is connected in one piece to the valve tappet of the associated gas exchange valve, is constantly connected to a high-pressure source with its first working chamber and, on the one hand, to a supply line with its second working chamber the high pressure source alternately closing or releasing the first electrical control valve and secondly to .einem a Entlastungsleiturig "alternately releasing or closing the second control valve connected. the electric control valves are designed as 2/2-egemagnetventile with spring return constructed When energized control valves of the first working chamber is still below. high pressure while the ' second work space is separated from the high pressure source and connected to the relief line. The gas exchange valve is closed. Both control valves are energized to open the gas exchange valve. Due to the switching control valves, the second working space of the valve actuator is blocked on the one hand by the second control valve with respect to the relief line and on the other hand connected to the supply line to the high pressure source by the first control valve. The gas exchange valve opens, the size of the opening stroke and the opening speed depending on the formation of the electrical control signal applied to the first electrical control valve. In order to keep the gas exchange valve in a certain open position, the first control valve is then switched off so that it leads the supply line to the second work space of the
Ventilstellers absperrt. Auf diese Weise lassen sich mittels eines elektrischen Steuergeräts zur Steuersignalerzeugung sämtliche Ventilöffnungspositionen des Gaswechselventils einstellen. Zur Steuerung eines Gaswechselventils sind jeweils zwei elektrische Steuerventile nötig, die den zugeordneten Ventilsteller entsprechend mit Hydraulikdruck beaufschlage .Valve actuator shuts off. In this way, all valve opening positions of the gas exchange valve can be set by means of an electrical control device for generating control signals. To control a gas exchange valve, two electrical control valves are required, which act accordingly on the assigned valve actuator with hydraulic pressure.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen -mit den Merkmalen des_ Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Verknüpfung der beiden zweiten Steuerventile eines Ventilstellerpaars zum "gemeinsamen Schließen der beiden als Ein- oder Auslaßventile in einem Verbrennungszyünder der Brennkraftmaschine verwendeten Gaswechselventile der. Berechnungsaufwand für die- Generierung ' der Steuersignale für die Ventilsteuerung reduziert und im Steuergerät ein Steuersignalausgang mit dazugehöriger Endoder Verstärkerstufe eingespart wird. Durch die Beibehaltung 5 der getrennt angesteuerten ersten Steuerventile kann weiterhin der Öffnungshub der Ein- oder Auslaßventile in unterschiedlicher Größe -und zeitversetzt durchgeführt werden.The device according to the invention for controlling gas exchange valves with the features of claim 1 has the advantage that by linking the two second control valves of a pair of valve actuators for " closing the two together as intake or exhaust valves in a combustion igniter of the internal combustion engine Gas exchange valves of the. Computation effort for the 'generation' of the control signals for the valve control is reduced and a control signal output with associated power amplifier stage is saved in the control device. By maintaining the separately controlled first control valves, the opening stroke of the intake or exhaust valves can continue to be carried out in different sizes and with a time delay.
Durch die in den weiteren Ansprüchen- aufgeführten Maßnahmen 10 sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen möglich.The measures 10 listed in the further claims allow advantageous further developments and improvements of the device for controlling gas exchange valves specified in claim 1.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sindAccording to a preferred embodiment of the invention
15 die beiden zweiten Steuerventile für ein Ventilstellerpaar als eine bauliche Ventileinheit mit einem gemeinsamen elektrischen Steuereingang ausgebildet. Dadurch wird ein komplettes Steuerventil eingespart und nur eine Signalleitung vom Steuergerät zum Steuereingang der Ventileinheit benötigt .15 the two second control valves for a pair of valve actuators are designed as a structural valve unit with a common electrical control input. This saves a complete control valve and only requires one signal line from the control unit to the control input of the valve unit.
2020
Im einfachsten Fall ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Ventileinheit ein 2/2- ege agnetventil mit zwei Schaltstellungen und zwei gesteuerten Ventilanschlüssen, von denen einer an einerIn the simplest case, according to an advantageous embodiment of the invention, the valve unit is a 2/2 solenoid valve with two switching positions and two controlled valve connections, one of which is connected to one
;25 Εn.tlastungsleitung und der andere über je eine; 25 lastn.load line and the other over one each
Verbindungsleitung an den zweiten Arbeitsräumen der beidenConnection line to the second work rooms of the two
Ventilsteller angeschlossen ist. In diesem Fall muß in dieValve actuator is connected. In this case, the
' V-erbindungsleitungen jeweils ein Rückschlagventil mit zu dem'Connection lines each have a check valve with the
•2/2-Wegemagnetventil weisender Durchflußrichtung eingesetzt • 2/2-way solenoid valve pointing in the direction of flow
.30 • werden, um bei unterschiedlichen Hüben der Gaswechsei/entile eine -Zuströmung von Fluid vom Ventilsteller des weiter geöffneten Gaswechselventil zu dem Ventilsteller des weniger weit geöffneten Gaswechselventils zu vermeiden. Wird .immer dasselbe Gaswechselventil früher oder weiter geöffnet, so genügt es, ein Rückschlagventil nur für den dem anderen weniger weit oder früh öffnenden Gaswechselventil zugeordneten Ventilsteller vorzusehen. Bei der Auslegung des Steuersignals ist noch zwischen 1- und 2-Ventilbetrieb zu unterscheiden, d. h. ob eines oder beide Gaswechselventile geschlossen werden müssen, da sich dies auf die Schließgeschwindigkeit der Gaswechselventile auswirkt. Durch die schnellere Absteuerung des Fluid aus dem Ventilsteller läßt sich im 1-Ventilbetrieb eine schnellere Schließbewegung erreichen..30 • in order to ensure an inflow of fluid from the valve actuator of the valve at different strokes of the gas exchange / valve to avoid opened gas exchange valve to the valve actuator of the less open gas exchange valve. If the same gas exchange valve is always opened earlier or further, it is sufficient to provide a check valve only for the valve actuator associated with the other gas exchange valve that opens less widely or earlier. When interpreting the control signal, a distinction must still be made between 1- and 2-valve operation, ie whether one or both gas exchange valves have to be closed, since this affects the closing speed of the gas exchange valves. Due to the faster control of the fluid from the valve actuator, a faster closing movement can be achieved in 1-valve operation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein 3/2-Wegemagnetventil mit zwei Schaltstellungen und drei gesteuerten Ventilanschlüssen, von denen ein erster Ventilanschluß mit einer Entlastungsleitung verbunden ist und die beiden gleichzeitig auf den ersten Ventilanschluß aufschaltbaren weiteren Ventilanschlüsse mit je einem zweiten Arbeitsraum des Ventilstellerpaars verbunden sind. Hier können die Rückschlagventile in den Verbindungsleitungen zwischen der Ventileinheit und den beiden Ventilstellern entfallen, wenn der den Ventilauslaß bildende Ventilänsch.luß, der mit der Entlastungsleitung verbunden ist, im geöffneten Zustand so groß dimensioniert wird, daß eine Fluidrückströmung von dem einen der weiteren Ventilanschlüsse zu dem anderen der -weiteren Ventilanschlüsse vermieden wird. Auch hier muß allerdings bei der Auslegung der Steuersignale zwischen 1- und 2-Ventilbetrieb unterschieden werden: Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein 4/2-Wegemagnetventil mit zwei Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen, von denen ein erster Ventilanschluß und ein zweiter Ventilanschluß jeweils mit einer Entlastungsleitung verbunden ist und der auf dem ersten Ventilanschluß aufschaltbare dritte Ventilanschluß und der auf den zweiten Ventilanschluß aufschaltbare vierte Ventilanschluß mit je 'einem zweiten Arbeitsraum des Ventilstellerpaars verbunden ist. Vorzugsweise sind der erste und zweite Ventilanschluß an getrennt zu einem Fluidreservoir führendenAccording to an advantageous embodiment of the invention, the valve unit is a 3/2-way solenoid valve with two switching positions and three controlled valve connections, of which a first valve connection is connected to a relief line and the two further valve connections, which can simultaneously be connected to the first valve connection, each with a second working space Valve actuator pairs are connected. Here, the check valves in the connecting lines between the valve unit and the two valve actuators can be omitted if the valve connection forming the valve outlet, which is connected to the relief line, is dimensioned so large in the open state that a fluid backflow from one of the further valve connections the other of the other valve connections is avoided. Here, too, a distinction must be made between 1 and 2 valve operation when designing the control signals: According to an advantageous embodiment of the invention, the valve unit is a 4/2-way solenoid valve with two switching positions and four controlled valve connections, of which a first valve connection and a second valve connection are each connected to a relief line and the third valve connection which can be connected to the first valve connection and the on the second valve connection can be connected to the fourth valve connection, each having a second working space of the pair of valve actuators. The first and second valve connections are preferably lead separately to a fluid reservoir
Entlastungsleitungen angeschlossen. Bei dieser Ausbildung der Ventileinheit ergeben sich immer gleiche Schließgeschwindigkeiten der Gaswechselventile, unabhängig davon, ob ein Gaswechselventil geöffnet ist oder beide Gaswechselventile geöffnet sind. Die Berechnung der Steuersignale wird dadurch stark vereinfacht.Relief lines connected. With this configuration of the valve unit, the gas exchange valves always have the same closing speeds, regardless of whether one gas exchange valve is open or both gas exchange valves are open. This greatly simplifies the calculation of the control signals.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein 4/3^-Wegemagnetventil mit dreiAccording to an advantageous embodiment of the invention, the valve unit is a 4/3 ^ -way solenoid valve with three
Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen, von denen zwei mit je einer Entlastungsleitung und zwei mit je einem zweiten Arbeitsraum des Ventilstellerpaars verbunden sind. Das- 4/3-Wegemagnetventil ist so ausgebildet, daß in eine Schaltsteliung beide zweiten Arbeitsräume, desSwitch positions and four controlled valve connections, two of which are connected to a relief line and two to a second working area of the pair of valve actuators. The 4/3 way solenoid valve is designed so that in a Schaltsteliung both second work spaces , the
Ventilstellerpaars mit einer Entlastungsleitung verbunden sind, in einer weiteren Schaltstellung beide zweite Arbeitsräume des Ventilstellerpaars abgesperrt sind und in einer weiteren Schaltstellung einer der beiden zweiten Arbeitsräume des Ventilstellerpaars gesperrt und der andere mit einer Entlastungsleitung verbunden ist. - Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein 4/4-Wegemagnetventil mit vier Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen, von denen zwei mit je einer Entlastungsleitung und zwei mit je einem zweiten •Arbeitsraum des Ventilstellerpaars verbunden sind. Das 4/4-Wegemagnetventil ist so ausgebildet, daß in einer Schaltstellung die zweiten Arbeitsräume des Ventilstellerpaars mit den Entlastungsleitungen verbunden sind, in einer weiteren Schaltstellung beide zweiten Arbeitsräume abgesperrt sind und in den beiden weiteren Schaltstellungen wechselweise einer der beiden zweiten Arbeitsräume des Ventilstellerpaars mit einer Entlastungsleitung verbunden und der andere abgesperrt ist. In beiden vorstehenden Varianten der Ausbildung der Ventileinheit kann damit eine Erweiterung der Funktion erreicht werden, indem zusätzlich zum gemeinsamen Schließen der Gaswechselventile auch nunmehr die beiden Gaswechselventile zeitversetzt geschlossen werden können.Valve actuator pairs are connected to a relief line, in a further switching position both second working spaces of the valve actuator pair are blocked and in a further switching position one of the two second working spaces of the valve actuator pair is blocked and the other is connected to a relief line. - According to an alternative embodiment of the invention, the valve unit is a 4/4-way solenoid valve having four switching positions and four controlled valve connections, two of which are each connected to a relief line and two with a second • working space of the valve plate pair. The 4/4-way solenoid valve is designed so that in one switching position the second working spaces of the pair of valve actuators are connected to the relief lines, in a further switching position both second working spaces are blocked off and in the other two switching positions one of the two second working spaces of the pair of valve actuators is alternately connected with one Relief line connected and the other is cordoned off. In both of the above variants of the design of the valve unit, an expansion of the function can be achieved in that, in addition to closing the gas exchange valves together, the two gas exchange valves can now be closed with a time delay.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 ein . Schaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung ■ - von zwei in einem Verbrennungszylinder einer ■' . . Brennkraftmaschine angeordneten Gaswechsel entiien, Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines Gaswechselventils in einemFig. 1 a. Circuit diagram of a device for control ■ - of two in a combustion cylinder one ■ ' . , Internal gas exchange arranged Entiien, Fig. 2 is a schematic representation of a gas exchange valve in one
Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine, Fig. 3 jeweils ein Schaltbild einer modifizierten bis 5 Vorrichtung zur Steuerung von zwei in einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine angeordneten Gaswechselventilen gemäß dreier weiterer Ausführungsbeispiele,3 shows a circuit diagram of a modified to 5 device for controlling two gas exchange valves arranged in a combustion cylinder of an internal combustion engine according to three further exemplary embodiments,
Fig. 6 jeweils ein alternatives Ausführungsbeispiel und 7 der Ventileinheit in der Vorrichtung gemäß Fig. 5.6 each an alternative embodiment and 7 of the valve unit in the device according to FIG. 5.
-Beschreibung der Ausführungsbeispiele-Description of the exemplary embodiments
Die in Fig. 1 im Schaltbild dargestellte Vorrichtung dient zur Steuerung von zwei Gaswechselventilen in einem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine, der üblicherweise mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen ausgestattet ist. Die beiden Gaswechselventile 10 bilden dabei die Einlaßventile oder die Auslaßventile des Verbrennungszylinders. In Fig. 1 ist lediglich die Steuerung für die beiden Einlaßventile des VerbrennungsZylinders dargestellt. Ein gleiches Schaltbild gilt für die beiden Auslaßventile des Verbrennungszylinders. Bei einer Vierzylinder—Brennkraftmaschine mit insgesamt sechzehn Gaswechselventile sind acht Einlaßventile und acht Auslaßventile vorhanden, deren" folgerichtige Ansteuerung von einem gemeinsamen elektronischen-' Steuergerät 30 durchgeführt wird. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit zwölf Gaswechselventilen sind in jedem der vier Einzelzylinder zwei Einlaßventile und ein Auslaßventil vorhanden. Nachfolgend wird beispielhaft die Ansteuerung von zwei Einlaßventilen eines Verbrennungszylinders beschrieben. Die gleichen Ausführungen gelten für die übrigen Gaswechselventile in entsprechender Weise.The device shown in the circuit diagram in FIG. 1 is used to control two gas exchange valves in a combustion cylinder of an internal combustion engine, which is usually equipped with two intake valves and two exhaust valves. The two gas exchange valves 10 form the intake valves or the exhaust valves of the combustion cylinder. In Fig. 1, only the control for the two intake valves of the combustion cylinder is shown. The same circuit diagram applies to the two exhaust valves of the combustion cylinder. In a four-cylinder internal combustion engine having a total of sixteen gas exchange valves of eight intake valves and eight exhaust valves are provided, the "logical control is performed by a common electronic- 'controller 30th In a four-cylinder internal combustion engine having twelve Gas exchange valves have two intake valves and one exhaust valve in each of the four individual cylinders. The control of two intake valves of a combustion cylinder is described below as an example. The same statements apply in a corresponding manner to the other gas exchange valves.
Für jedes Gaswechselventil ist in der Vorrichtung ein Ventilsteller 11 vorgesehen, der einen in einem Arbeitszylinder 12 axial verschieblichen Verstellkolben 13 aufweist. Der Stellkolben 13 unterteilt den Arbeitszylinder 12 in zwei von ihm begrenzte, hydraulische Arbeitsräume 121 und 122 und ist mit dem Ventilstößel 14 des Gaswechselventils 10 fest verbunden. In Fig. 2 ist in vergrößerter Darstellung ein Ventilsteller 11 in Verbindung mit dem zugeordneten Gaswechselventil 10 schematisiert dargestellt. Der Ventilstößel 14 trägt an seinem vom Stellkolben 13 abgekehrten Ende eine tellerförmige Ventildichtfläche 15, die zur Steuerung eines Öffnungsquerschnitts mit einer am Gehäuse 16 des Verbrennungszylinders der Brennkraftmaschine ausgebildeten Ventilsitzfläche 17 zusammenwirkt. Der Arbeitszylinder 12 weist insgesamt drei Hydraulikanschlüsse auf, von denen ein Hydraulikanschluß 121a im ersten Arbeitsraum 121 mündet und zwei Hydraulikanschlüsse 122a und 122b im zweiten Arbeitsraum 122 des Arbeitszylinders 12.- münden.For each gas exchange valve, a valve actuator 11 is provided in the device, which has an adjusting piston 13 which is axially displaceable in a working cylinder 12. The actuating piston 13 divides the working cylinder 12 into two hydraulic working spaces 121 and 122 defined by it and is firmly connected to the valve tappet 14 of the gas exchange valve 10. In Fig. 2, an enlarged view of a valve actuator 11 is shown schematically in connection with the associated gas exchange valve 10. The valve tappet 14 carries at its end remote from the actuating piston 13 a plate-shaped valve sealing surface 15 which cooperates with a valve seat surface 17 formed on the housing 16 of the combustion cylinder of the internal combustion engine to control an opening cross section. The working cylinder 12 has a total of three hydraulic connections, of which one hydraulic connection 121a opens into the first working space 121 and two hydraulic connections 122a and 122b open into the second working space 122 of the working cylinder 12.
Die Vorrichtung weist weiter eine Druckversorgungseinrichtung 22 auf, die aus einem Fluidreservoir 18, einer Hochdrucfcpümpe 19, einem Rückschlagventil 20 und einem Speicher 21 zur. Pulsationsdämpfung und Energiespeicherung besteht. Der zwischen dem Rückschlagventil 20 und dem Speicher 21 abgegriffene Ausgang 221 der Druckvεrsorgungseinrichtung 22 ist über eine Leitung 23 mit den Hydraulikanschlüssen -121a der beiden Ventilsteller 11 verbunden, so daß die ersten Arbeitsräume 121 der Ventilsteller 11 ständig mit dem am Ausgang 221 der Druckversorgungseinrichtung 22 anstehenden, in etwa konstanten Hydraulikdruck, der auf unterschiedliche Sollwerte geregelt sein kann, beaufschlagt sind.The device also has a pressure supply device 22, which consists of a fluid reservoir 18, a high pressure pump 19, a check valve 20 and a reservoir 21. There is pulsation damping and energy storage. The outlet 221 of pressure supply device 22, tapped between check valve 20 and accumulator 21, is connected via a line 23 to hydraulic connections -121a of two valve actuators 11, so that the first working spaces 121 of valve actuators 11 are constantly connected to the outlet 221 of pressure supply device 22, approximately constant hydraulic pressure, which can be regulated to different setpoints, are applied.
Die zweiten Arbeitsräume 122 der Arbeitszylinder sind mittels der Hydraulikanschlüsse 122a und 122b des Arbeitszylinders 12 einerseits über ein erstes elektrisches Steuerventil 24 bzw. 25 an den Ausgang 221 der Druckversorgungseinrichtung 22 und andererseits über hydraulische Verbindungsleitungen 35, 36 und zweite elektrische Steuerventile 25 und 27 an je eineThe second working spaces 122 of the working cylinders are connected by means of the hydraulic connections 122a and 122b of the working cylinder 12 on the one hand via a first electrical control valve 24 or 25 to the outlet 221 of the pressure supply device 22 and on the other hand via hydraulic connecting lines 35, 36 and second electrical control valves 25 and 27 each a
Entlastungsleitung 28 und 29 anschließbar, die ihrerseits im Fluidreservoir 18 münden. Alle Steuerventile 24 - 27 sind als Schaltventile, und zwar als 2/2-Wegemagnetventile mit Federrückstellung( ausgebildet . Als Steuerventile können aber auch Proportionalventile verwendet werden. Die elektrischen Steuereingänge sind über elektrische Signalleitungen 31, 32, 33, 34 an dem elektronischen Steuergerät 30 angeschlossen, wobei die elektrischen Signalleitungen 31 und 32 zu den beiden ersten Steuerventilen 24, 26 von getrennten Signalausgängen 301, 303 mit separaten Endstufen desRelief line 28 and 29 connectable, which in turn open in the fluid reservoir 18. All control valves 24 - 27 are designed as switching valves, specifically as 2/2-way solenoid valves with spring return ( . Proportional valves can also be used as control valves. The electrical control inputs are via electrical signal lines 31, 32, 33, 34 on the electronic control unit 30 connected, the electrical signal lines 31 and 32 to the two first control valves 24, 26 of separate signal outputs 301, 303 with separate output stages of the
Steuergeräts 30 abgehen, während die beiden elektrischen Signalleitungen 32 und 34 , die zu den beiden zweiten Steuerventilen 25, -27 führen, von einem gemeinsamen Signalausgang 302 mit einer End- oder Verstärkerstufe abgehen-.- " . Jeder Ventilsteller 11 ist mit dem zugeordneten ersten Steuerventil 24 und zweiten Steuerventil 25 bzw. dem zugeordneten ersten Steuerventil 26 und zweiten Steuerventil 27 in- einem Stellergehäuse 35 bzw. 36 integriert, das in Fig. 1 strichliniert angedeutet ist. Zur gemeinsamen Ansteuerung der beiden zweiten Steuerventile 25 und 27 in den beiden Stellergehäusen 35, 36 über den Ξignalausgang 302 des elektronischen Steuergeräts 30 muß dessen Endstufe entsprechend dimensoniert werden.Control unit 30 depart, while the two electrical signal lines 32 and 34, which lead to the two second control valves 25, -27, from a common signal output 302 with an output or amplifier stage -.- ". Each valve actuator 11 is integrated with the associated first control valve 24 and second control valve 25 or the associated first control valve 26 and second control valve 27 in an actuator housing 35 or 36, which is indicated by dashed lines in FIG. 1. For the joint control of the two second control valves 25 and 27 in the two actuator housings 35, 36 via the signal output 302 of the electronic control unit 30, its output stage must be dimensioned accordingly.
Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Steuerung der beiden Einlaßventile bzw. Gaswechselventile 10 ist wie folgt:The operation of the device for controlling the two inlet valves or gas exchange valves 10 is as follows:
In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung bzw. Ruhestellung sind alle Steuerventile 24 - 27 stromlos, wobei die ersten Steuerventile 24 und 26 ihre Sperrstellung einnehmen und jeweils den zweiten Arbeitsraum 122 des zugeordneten Ventilstellers 11 gegenüber dem Ausgang 221 der Druckversorgungseinrichtung 22 absperren, während die zweiten Steuerventile 25 und 27 ihre Durchgangsstellung einnehmen und den zweiten Arbeitsraum 122 mit der Entlastungsleitung 28 bzw. 29 verbinden. Durch den im ersten Arbeitsraum 121 eines jeden Ventilstellers 11 herrschenden Systemdruck wird der Stellkolben 13 in Fig. 2 nach oben verschoben, bis die Ventildichtfläche 15 des Gaswechselventils 10 auf derIn the basic position or rest position shown in Fig. 1, all control valves 24-27 are de-energized, the first control valves 24 and 26 taking their blocking position and respectively shutting off the second working chamber 122 of the associated valve actuator 11 from the outlet 221 of the pressure supply device 22, while the second control valves 25 and 27 assume their open position and connect the second working chamber 122 to the relief line 28 and 29, respectively. Due to the system pressure prevailing in the first working chamber 121 of each valve actuator 11, the actuating piston 13 in FIG. 2 is shifted upward until the valve sealing surface 15 of the gas exchange valve 10 is on the
Ventilsitzfläche 17 am Gehäuse 16 des Verbrennungszylinders der Brennkraftmaschine-aufliegt .- Der Ste-llkolben 13 nimmt die in Fig. 1 dargestellt Lage innerhalb des ArbeitsZylinders 12 des Ventilstellers 11 ein, die Gaswechselventile 10 sind geschlossen. Zum Öffnen der beiden Gaswechselventile 10 wird von dem elektronischen Steuergerät 30 ein Steuersignal zum umsteuern der zweiten Steuerventile 25, 27 generiert, das nach Verstärkung in der Endstufe über den Signalausgang 302 sowohl an den elektrischen Steuereingang des zweiten Steuerventils 25 als auch an den elektrischen Steuereingang des zweiten Steuerventils 27 gelangt. Die zweiten Steuerventile 25, 27 werden dadurch gleichzeitig in ihre Sperrstellung überführt, in welcher sie den zweiten Arbeitsraum 122 gegenüber der Entlastungsleitung 28 bzw. 29 absperren. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird von dem elektronischen Steuergerät 30 über seinen Signalausgang 301 ein verstärktes Steuersignal an den elektrischen Steuereingang des ersten Steuerventils 24 gelegt. Dieses schaltet um und verbindet den zweiten Arbeitsraum 122 mit dem Ausgang 221 derValve seat surface 17 rests on the housing 16 of the combustion cylinder of the internal combustion engine. The control piston 13 assumes the position shown in FIG. 1 within the working cylinder 12 of the valve actuator 11, and the gas exchange valves 10 are closed. To open the two gas exchange valves 10, a control signal for reversing the second control valves 25, 27 is generated by the electronic control unit 30 second control valve 27 arrives. The second control valves 25, 27 are thereby simultaneously transferred into their blocking position, in which they shut off the second working chamber 122 from the relief line 28 or 29. At a certain point in time, the electronic control unit 30 sends an amplified control signal to the electrical control input of the first control valve 24 via its signal output 301. This switches over and connects the second working space 122 to the output 221 of the
Druckversorgungseinrichtung 22 so daß nunmehr auch der Systemdruck im zweiten Arbeitsraum 122 des Ventilstellers 11 ansteht. Da die Kolbenfläche des Stellkolbens 13, die den ersten Arbeitsraum 121 begrenzt, kleiner ist als die Kolbenfläche des Stellkolben 13, die den zweiten Arbeitsraum 122 begrenzt, entsteht eine Verschiebekraft, die den Stellkolben 13 in Fig. 1 und in Fig. 2 nach unten bewegt, wodurch das Gaswechselventil 10 geöffnet wird. Die Größe des Öffnungshubs des Gaswechselventils 10 ist von der Öffnungsdauer und Öffnungsgeschwindigkeit des erstenPressure supply device 22 so that the system pressure is now also present in the second working space 122 of the valve actuator 11. Since the piston area of the actuating piston 13, which delimits the first working chamber 121, is smaller than the piston area of the actuating piston 13, which delimits the second working chamber 122, a displacement force arises which moves the actuating piston 13 downwards in FIG. 1 and in FIG. 2 , whereby the gas exchange valve 10 is opened. The size of the opening stroke of the gas exchange valve 10 is the opening time and opening speed of the first
Steuerventils 24 bzw. 26 abhängig. Ist der gewünschte Hub des- Gaswechselventils 10 erreicht, so wird die Bestromung des . ersten Steuerventils 24 aufgehoben, und das ersteControl valve 24 or 26 dependent. If the desired stroke of the gas exchange valve 10 is reached, the energization of the. first control valve 24 canceled, and the first
Steuerventil 24 fällt in seine Sperrstellung zurück. Der Druck im zweiten Arbeitsraum 122 wird gehalten, so daß das ' Gaswechselventil 10 den eingenommenen Öffnungshub unverändert beibehält.Control valve 24 falls back into its blocking position. The pressure in the second working chamber 122 is maintained, so that the ' Gas exchange valve 10 maintains the opening stroke taken unchanged.
Das elektronische Steuergerät 30 erzeugt je nach Anforderung gleichzeitig oder mit einem Zeitversatz ein Steuersignal für das erste Steuerventil 26, das über den Signalausgang 303 an den elektrischen Steuereingang des ersten Steuerventils 26 gelangt. Dieses schaltet in gleicher Weise in seine Arbeitsstellung um, und über den sich verschiebenden Stellkolben 13 wird das andere Gaswechselventil 10 geöffnet. Dabei kann die Größe des Öffnungshubs gleich oder abweichend von dem Öffnungshub des anderen Gaswechselventils 10 bemessen werden. Auch hier fällt nach Erreichen des gewünschten Öffnungshubs das Steuersignal am Signalausgang 303 des Steuergeräts 30 weg, wodurch das erste Steuerventil 26 in seine Sperrstellung zurückgeht und den unter Druck stehenden zweiten Arbeitsraum 122 absperrt.Depending on the requirement, the electronic control unit 30 generates a control signal for the first control valve 26 simultaneously or with a time delay, which control signal reaches the electrical control input of the first control valve 26 via the signal output 303. This switches over to its working position in the same way, and the other gas exchange valve 10 is opened via the displacing adjusting piston 13. The size of the opening stroke can be dimensioned the same or different from the opening stroke of the other gas exchange valve 10. Here, too, the control signal at the signal output 303 of the control unit 30 disappears after the desired opening stroke has been reached, as a result of which the first control valve 26 returns to its blocking position and shuts off the second working chamber 122 which is under pressure.
Zum Schließen der beiden Gaswechselventile 10, das zum gleichen Zeitpunkt erfolgt, fällt das Steuersignal amTo close the two gas exchange valves 10, which takes place at the same time, the control signal falls on
Signalausgang 302 des elektronischen Steuergeräts 30 weg, und die beiden zweiten Steuerventile 25, 27 werden durch die Rückstellkraft der Rückstellfedern in ihre Ruhestellung ■ überführt, in der sie den zweiten Arbeitsraum 122 der beiden Gaswechselventile II .mit der Entlastungsleitung 28 bzw. 29 verbinden. Der Druck im zweiten Arbeitsraum 122 fällt weg, und durch den im ersten Arbeitsraum 121 der beiden Ventilsteller 11 herrschenden Systemdruck wird der Kolben 13 im Arbeitszylinder • 12 in Fig. 1 und 2 nach oben bewegt, bis die beiden Gaswechselventile 10 geschlossen sind. Die in Fig. 3 bis 5 dargestellten modifizierten Steuervorrichtungen' für ein Paar gleicher Gaswechselventile, z.B. Ein- oder Auslaßventile, in einem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine unterscheiden sich von der mit ' Fig. 1 beschriebenen Steuervorrichtung dadurch, daß die beiden zweiten Steuerventile 25, 27 zur Steuerung des Paars Ventilsteller 11 in Fig. 1 zu -einer Ventileinheit 40 .zusammengefaßt sind und das Ventilstellerpaar mit der Ventileinheit 40 und den beiden jeweils einem Ventilsteller 11 zugeordneten ersten Steuerventilen 24, 26 in einem gemeinsamen Stellergehäuse 39 integriert sind. Je nach Ausführungsart der Ventileinheit 40 ist - wie in Fig. 3 und 4 - nur noch eine gemeinsame Entlastungsleitung 28 vorhanden ode sind - wie in Fig. 5 - wiederum zwei Entlastungsleitungen 28, 29 getrennt zu den Fluidreservoir 18 geführt. Bezüglich der übrigen Bauteilen stimmen die Steuervorrichtungen gemäß Fig. 3 - 5 mit der in Fig. 1 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.Signal output 302 of the electronic control unit 30 away, and the two second control valves 25, 27 of the return springs are converted into their rest position ■ by the restoring force in the second working chamber 122 of the two gas exchange valves II .with the relief line 28 and connect 29th The pressure in the second working chamber 122 falls away, and by the first working chamber 121 of the valve disc 11 prevailing system pressure, the piston 13 in the working cylinder • 12 in Fig. 1 and moved up 2, are closed to the two gas exchange valves 10. The modified control devices shown in Fig. 3 to 5 ' for a pair of identical gas exchange valves, such as intake or exhaust valves, in a combustion cylinder of an internal combustion engine differ from the control device described with' Fig. 1 in that the two second control valves 25, 27 for Control of the pair of valve actuators 11 in FIG. 1 are combined to form a valve unit 40 and the pair of valve actuators with the valve unit 40 and the two first control valves 24, 26 each associated with a valve actuator 11 are integrated in a common actuator housing 39. Depending on the design of the valve unit 40, as in FIGS. 3 and 4, only one common relief line 28 is present or, as in FIG. 5, two relief lines 28, 29 are again routed separately to the fluid reservoir 18. With regard to the other components, the control devices according to FIGS. 3 to 5 correspond to those in FIG. 1, so that the same components are provided with the same reference numerals.
Bei der Steuervorrichtung gemäß Fig. 3 ist die Ventileinheit 40 ein 2/2-Wegemagnetventil 41 mit Federrückstellung. Es besitzt zwei Schaltstellungen mit zwei gesteuerten Ventilanschlüssen 411 und 412, von denen der Ventilanschluß 411 an der Entlastungsleitung 28 angeschlossen ist. Die beiden von den zweiten Arbeitsräumen 122 der Ventilsteller 11 des Ventilstellerpaars" zu der' Ventileinheit.40- führenden Verbindungsleitungen 35 und 36 sind an dem anderen Ventilanschluß 412 angeschlossen. In jeder Verbindungsleitung 35, 36 ist ein Rückschlagventil 42 bzw'. ,43 mit zum 2/2-In the control device according to FIG. 3, the valve unit 40 is a 2/2-way solenoid valve 41 with spring return. It has two switching positions with two controlled valve connections 411 and 412, of which the valve connection 411 is connected to the relief line 28. The two connecting lines 35 and 36 leading from the second working spaces 122 of the valve actuators 11 of the pair of valve actuators "to the ' valve unit . 40 ' are connected to the other valve connection 412. In each connecting line 35, 36 there is a check valve 42 or ' 2 / 2-
Wegemagnetventil 41 weisender Durchflußrichtung angeordnet. Diese Rückschlagventile 42, 43 verhindern, daß bei unterschiedlichen Hüben der Gaswechselventile 10 eine Fluidzuströmung vom Ventilsteller 11 des weiter geöffneten Gaswechselventils 10 zu dem Ventilsteller 11 des weniger- weit geöffneten Gaswechselventils 10 auftritt. Wird immer einDirectional solenoid valve 41 arranged flow direction. These check valves 42, 43 prevent a fluid inflow from the valve actuator 11 of the more open gas exchange valve 10 to the valve actuator 11 of the less open gas exchange valve 10 occurring on different strokes of the gas exchange valves 10. Will always be one
Gaswechselventil 10 früher oder weiter geöffnet, kann in dem zugeordneten Ventilsteller 11 das Rückschlagventil 42 bzw. 43 in der zur Entlastungsleitung 28 führenden Verbindungsleitung 35 bzw. 36 unter Inkaufnahme einer gewissen Funktionseinschränkung entfallen.If the gas exchange valve 10 is opened earlier or further, the check valve 42 or 43 in the connecting line 35 or 36 leading to the relief line 28 can be dispensed with in the associated valve actuator 11 while accepting a certain functional restriction.
Die Steuervorrichtung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 3 lediglich durch eine andere Ausbildung der Ventileinheit 40. Hier ist die Ventileinheit 40 ein 3/2- Wegemagnetventil 44 mit zwei Schaltstellungen und drei gesteuerten Ventilanschlüssen 441, 442 und 443, von denen ein erster Ventilanschluß 441 mit der Entlastungsleitung 28 und die beiden gleichzeitig auf den ersten Ventilanschluß 441 aufschaltbaren weiteren Ventilanschlüsse 442 und 443 über je eine der Verbindungsleitungen 35 und 36 mit einem zweiten Arbeitsraum 122 der beiden Ventilsteller 11 verbunden ist. - Der den Ventilauslaß' bildende Ventilanschluß 441, der mit der Entlastungsleitung 28 verbunden ist, ist im geöffneten Zustand des 3/2-Wegemagnetventils 44 so groß dimensoniert, daß eine Rückströmung von Fluid von dem einen Ventilanschluß .442 zu dem anderen Ventilanschluß 443 oder umgekehrt vermieden wird. Selbstverständlich besteht irrt Schließzustand ' des -3/2-Wegemagnetventils 44 keine Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen 442 und 443. -Die bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in den Verbindungsleitungen 35, 36 erforderlichen Rückschlagventile können hier entfallen.The control device according to FIG. 4 differs from that in FIG. 3 only by a different design of the valve unit 40. Here the valve unit 40 is a 3/2-way solenoid valve 44 with two switching positions and three controlled valve connections 441, 442 and 443, of which a first valve connection 441 is connected to the relief line 28 and the two further valve connections 442 and 443 which can simultaneously be connected to the first valve connection 441 are each connected via one of the connecting lines 35 and 36 to a second working chamber 122 of the two valve actuators 11. - The valve outlet 'forming valve connection 441, which is connected to the relief line 28, is dimensioned in the open state of the 3/2-way solenoid valve 44 so large that a backflow of fluid from one valve connection .442 to the other valve connection 443 or vice versa is avoided. Of course it is wrong closing state 'of -3/2-way solenoid valve 44 is no connection between the valve ports 442 and 443. -The in the embodiment of FIG. 3 in the connecting lines 35, 36 required check valves can be omitted here.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung gemäß Fig. 5 ist die Ventileinheit 40 ein 4/2-Wegemagnetventil 45 mit zwei Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen 451 - 454, von denen ein erster Ventilanschluß 451 an der Entlastungsleitung 28 und ein zweiter Ventilanschluß 452 an der Entlastungsleitung 29 angeschlossen ist, sowie ein auf den ersten Ventilanschluß 451 aufschaltbarer dritter Ventilanschluß 453 an die Verbindungsleitung 35 und ein auf den zweiten Ventilanschluß 452. aufschaltbarer' vierter Ventilanschluß 454 an die Verbindungsleitung 36 gelegt ist. Die beiden Verbindungsleitungen 35, 36 führen wiederum zu den zweiten Arbeitsräumen 122 der Ventilsteller 11 des Ventilstellerpaars .In the exemplary embodiment of the control device according to FIG. 5, the valve unit 40 is a 4/2-way solenoid valve 45 with two switching positions and four controlled valve connections 451-454, of which a first valve connection 451 on the relief line 28 and a second valve connection 452 on the relief line 29 is connected, as well as a third valve connection 453 which can be connected to the first valve connection 451 to the connecting line 35 and one to the second valve connection 452 . openable ' fourth valve connection 454 is connected to the connecting line 36. The two connecting lines 35, 36 in turn lead to the second working spaces 122 of the valve actuators 11 of the pair of valve actuators.
Mit dieser Ausführung der Ventileinheit 40 ergeben sich - anders als bei den Ausführungen der Ventileinheiten 40 in Fig. 3 und 4 - immer gleiche Schließgeschwindigkeiten der Gaswechselventile 10, unabhängig davon, ob nur ein Gaswechselventil 10 geöffnet ist oder beide Gaswechselventile 10 geöffnet sind. Bei. den Ausführungen der Ventileinheit 40 gemäß Fig. 3 und 4--ist dagegen zwischen einem 1-Ventilbetrieb und einem 2-Ventilbe.trieb zu unterschieden, da die Tatsache, ob nur ein Gaswechselventil 10 geöffnet ist oder beiden Gaswechselventile .10 '-geöffnet sind, sich auf die Schließgeschwindigkeit der Gaswechselventile 10 auswirkt. Will man den gleichen Schließzeitpunkt im 1- und 2-With this design of the valve unit 40, unlike the designs of the valve units 40 in FIGS. 3 and 4, the gas exchange valves 10 always have the same closing speeds, regardless of whether only one gas exchange valve 10 is open or both gas exchange valves 10 are open. In. 3 and 4 - a distinction must be made between a 1-valve operation and a 2-valve operation, since the fact whether only one gas exchange valve 10 is open or both gas exchange valves .10 'are open , affects the closing speed of the gas exchange valves 10. If you want the same closing time in 1- and 2-
Ventilbetrieb erreichen,' so -müssen die über den Signalausgang 302 des elektronischen Steuergeräts 30 angelegten Steuersignale entsprechend ausgelegt werden.Valve operation, ' they must via the signal output 302 of the electronic control unit 30 applied control signals are designed accordingly.
Eine Erweiterung der Funktion der Steuervorrichtung gemäß Fig. 5 kann erreicht werden, wenn die Ventileinheit 40 als 4/3-Wegemagnetventil 46 oder als 4/ -Wegemagnetventil 47 realisiert wird. Das 4/3-Wegemagnetventil ist in Fig. 6 und das 4/4-Wegemagnetventil 47 in Fig. 7 im Schaltbild dargestellt. Das 4/3-Wegemagnetventii 46 hat drei Schaltstellungen und vier gesteuerte Ventilanschlüsse 461 - 464, und das 4/4-Wegemagnetventil 47 hat vier Schaltstellungen und vier gesteuerte Ventilanschlüsse 471 - 474. Gegenüber dem in Fig. 5 beschriebenen 4/2- Wege agnetventil 45 verbindet das 4/3-Wegemagnetventil 46 in einer zusätzlich Schaltstellung den zweiten Arbeitsraum 122 des einen Ventilstellers 11 über die Verbindungsleitung 35 mit der Entlastungsleitung 28, und sperrt den zweiten Arbeitsraum 122 des anderen Ventilstellers 11 durch Abschluß der Verbindungsleitung 36. Damit ist es nicht nur möglich, wie bei den anderen Ventileinheiten 40 in Fig. 3 und 4 die beiden Gaswechselventile 10 zum gleichen Zeitpunkt gemeinsam zu schließen, sondern auch möglich, das eine Gaswechselventil 10 zeitversetzt zu dem anderen anzusteuern.An expansion of the function of the control device according to FIG. 5 can be achieved if the valve unit 40 is implemented as a 4/3-way solenoid valve 46 or as a 4 / -way solenoid valve 47. The 4/3-way solenoid valve is shown in Fig. 6 and the 4/4-way solenoid valve 47 in Fig. 7 in the circuit diagram. The 4/3-way solenoid valve 46 has three switching positions and four controlled valve connections 461-464, and the 4/4-way solenoid valve 47 has four switching positions and four controlled valve connections 471-474. Compared to the 4/2-way solenoid valve described in FIG. 5 45 connects the 4/3-way solenoid valve 46 in an additional switching position to the second working chamber 122 of one valve actuator 11 via the connecting line 35 with the relief line 28, and blocks the second working chamber 122 of the other valve actuator 11 by closing the connecting line 36. It is not only possible, as in the case of the other valve units 40 in FIGS. 3 and 4, to close the two gas exchange valves 10 together at the same time, but also possible to actuate one gas exchange valve 10 at a different time from the other.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten 4/4-Wegemagnetventii 47 ist im Vergleich zu dem 4/3-Wegeτaagnetventil 46 in Fig. 6 in der vierten Ξchaltstellung der zweite Arbeitsraum 122 des einen Ventilstellers 11 über die Verbindungsleitung 36 mit der Entlastungsleitung 29 verbunden, während der zweiten Arbeitsraum 122 des anderen Ventilstellers 11 über dieIn the 4/4 way solenoid valve 47 shown in FIG. 7, in comparison to the 4/3 way solenoid valve 46 in FIG. 6, in the fourth switch position, the second working space 122 of the one valve actuator 11 is connected to the relief line 29 via the connecting line 36, during the second working space 122 of the other valve actuator 11 via the
Verbindungsleitung 35 gesperrt ist. Damit ist es möglich,,, wahlweise das eine oder andere Gaswechselventil 10 zeitversetzt zu dem anderen Gaswechselventil 10 anzusteuern.Connection line 35 is blocked. So it is possible ,,, optionally to control one or the other gas exchange valve 10 with a time delay to the other gas exchange valve 10.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebeneThe invention is not based on the described
Ausführungsbeispiel beschränkt. So können anstelle der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Mehrwegemagnetventile 25, 27, 41, 44 ,45, 47 die stromlos offen sind, auch solche eingesetzt werden, die stromlos gesperrt sind. Embodiment limited. Thus, instead of the multi-way solenoid valves 25, 27, 41, 44, 45, 47 described in the various exemplary embodiments which are open when de-energized, those which are de-energized can also be used.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zur Steuerung von Gaswechselventilen in Verbrennungszylindern einer Brennkraftmaschine mit jeweils einem Gaswechselventil (10) zugeordneten hydraulischen Ventilstellern (11), die jeweils einen auf das Gaswechselventil (10) wirkenden Stellkolben (13) und zwei von dem Stellkolben (13) begrenzte Arbeitsräume1. Device for controlling gas exchange valves in combustion cylinders of an internal combustion engine, each with a hydraulic valve actuators (11) assigned to a gas exchange valve (10), each having an actuating piston (13) acting on the gas exchange valve (10) and two working spaces limited by the actuating piston (13)
(121, 122) aufweisen, von denen der das Gaswechselventil (10) in Schließrichtung beaufschlagende erste Arbeitsraum (121) ständig mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt ist und der das Gaswechselventil (10) in Öffnungsrichtung beaufschlagende zweite Arbeitsraum (122) über ein erstes und zweites elektrisches Steuerventil (24 und 25 bzw. 26 und 27) befüll- und entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Steuerventile (25, 27) für ein Paar von Ventilstellern (11), die zwei als Ein- oder(121, 122), of which the first work chamber (121) acting on the gas exchange valve (10) in the closing direction is constantly filled with a pressurized fluid and the second work chamber (122) acting on the gas exchange valve (10) in the opening direction via a first one and second electrical control valve (24 and 25 or 26 and 27) can be filled and relieved, characterized in that the second control valves (25, 27) for a pair of valve actuators (11), the two as one or
Auslaßventile in einem Verbrennungszy'linder eingesetzte Gaswechselventile (-10) betätigen, von einem gemeinsamen elektrischen Steuersignal angesteuert sind.Exhaust valves operate, are driven by a common electrical control signal in a Verbrennungszy 'relieving used gas exchange valves (-10).
2. Vorrichtung nach Arispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Steuereingänge -der beiden zweiten Steuerventile (25, 27) an demselben Signalausgang (302) eines elektronischen Steuergeräts (30) angeschlossen sind.2. Device according to Arispruch 1, characterized in that the electrical control inputs - the two second Control valves (25, 27) are connected to the same signal output (302) of an electronic control unit (30).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einem Ventilstellerpaar zugeordneten zweiten Steuerventile (25, 27) als eine Ventileinheit (40) mit einem gemeinsamen elektrischen Steuereingang ausgebildet sind.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two second control valves (25, 27) assigned to a pair of valve actuators are designed as a valve unit (40) with a common electrical control input.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (40) ein 4/2-Wegemagnetventil (45) mit zwei Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen (451 - 454) ist, von denen ein erster und ein zweiter Ventilanschluß (451, 452) mit je einer Entlastungsleitung (28, 29) verbunden ist und ein auf •den ersten Ventilanschluß (451) aufschaltbarer dritter Ventilanschluß (453) und ein auf den zweiten Ventilanschluß (452) aufschaltbarer vierter Ventilanschluß (454) mit je einem zweiten Arbeitsraum (122) des Ventilstellerpaars verbunden ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the valve unit (40) is a 4/2-way solenoid valve (45) with two switching positions and four controlled valve connections (451 - 454), of which a first and a second valve connection (451, 452) each with a relief line (28, 29) and one on • the first valve port (451) aufschaltbarer third valve port (453) and a aufschaltbarer to the second valve port (452), fourth valve port (454) each having a second working space ( 122) of the pair of valve actuators is connected.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (40) ein 3/2-Wegemagnetventil (44) mit zwei Schaltstellungen und drei gesteuerten .. . " . Ventilanschlüssen (441 - 443) ist, von denen ein -erster Ventilanschluß (441) mit .einer Entlastungsleitung (.28)- verbunden ist und die beiden gleichzeitig auf den' ersten Ventilanschluß (441) aufs.chaltbaren weiteren Ventilanschlüsse (442, 443) mit je einem zweiten..5. The device according to claim 3, characterized in that the valve unit (40) is a 3/2-way solenoid valve (44) with two switching positions and three controlled ... . "Valve ports (441 - 443) is, of which a -first valve port (441) with .One relief line (28.) - is connected and the two aufs.chaltbaren simultaneously on the 'first valve connection (441) further valve ports (442, 443) with a second ..
Arbeitsraum (122) des Ventilstellerpaars verbunden sind.. Working space (122) of the pair of valve actuators are connected ..
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (40) ein 2/2-Wegemagnetventil (41) mit zwei Schaltstellungen und zwei gesteuerten Ventilanschlüssen (411, 412) ist, von denen ein Ventilanschluß (411) an einer Entlastungsleitung (28) und der andere Ventilanschluß (412) über je eine Verbindungsleitung (35, 36) an den zweiten Arbeitsräumen (122) des Ventilstellerpaars angeschlossen ist, und daß in mindestens einer Verbindungsleitung (35, 36) ein Rückschlagventil (42, 43) mit zum 2/2-Wegemagnetventil (41) weisender Durchflußrichtung angeordnet ist.6. The device according to claim 3, characterized in that the valve unit (40) is a 2/2-way solenoid valve (41) with two switching positions and two controlled valve connections (411, 412), of which a valve connection (411) on a relief line ( 28) and the other valve connection (412) are each connected via a connecting line (35, 36) to the second working spaces (122) of the pair of valve actuators, and that in at least one connecting line (35, 36) a check valve (42, 43) with 2/2-way solenoid valve (41) pointing flow direction is arranged.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (40) ein 4/3-Wegemagnetventil (46) mit drei Schaltstellungen und vier gesteuerten7. The device according to claim 3, characterized in that the valve unit (40) is a 4/3-way solenoid valve (46) with three switching positions and four controlled
Ventilanschlüssen (461 - 464) ist, von denen zwei Ventilanschlüsse (461, 462) mit je einer Entlastungsleitung (28, 29) und zwei Ventilanschlüsse (463, 464) mit je einem Arbeitsraum (122) des Ventilstellerpaars verbunden ist, und daß das 4/3-Valve connections (461 - 464), of which two valve connections (461, 462), each with a relief line (28, 29) and two valve connections (463, 464), are each connected to a working space (122) of the pair of valve actuators, and that the fourth / 3
Wegemagnetventil (46) so ausgebildet ist, daß in einer Schaltstellung beide zweiten Arbeitsräume (122) mit je einer Entlastungsleitung (28, 29) verbunden sindr in einer weiteren Schaltstellung beide zweiten Arbeitsräume (122) -abgesperrt sind und in einer drittenDirectional solenoid valve (46) is designed so that in one switching position both second working spaces (122) are each connected to a relief line (28, 29) r in a further switching position both second working spaces (122) are shut off and in a third
Schaltstellung einer der beiden zweiten Arbeitsräume - (122) abgesperrt und der andere mit einer Entlastungsleitung (28) verbunden ist.Switching position of one of the two second work rooms - (122) is blocked and the other is connected to a relief line (28).
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (40) ein 4/4-Wegemagnetventil (47) mit vier Schaltstellungen und vier gesteuerten Ventilanschlüssen (471 - 474) ist, von denen zwei Ventilanschlüsse (471, 472) mit je einer Entlastungsleitung (28, 29) und zwei Ventilanschlüsse (473, 474) mit je einem zweiten Arbeitsraum (122) des Ventilstellerpaars verbunden sind, und daß das 4/4- Wegemagnetventil (47) so ausgebildet ist, daß in einer Schaltstellung die zweiten Arbeitsräume (122) des Ventilstellerpaars mit den Entlastungsleitungen (28, 29) verbunden sind, in einer weiteren Schaltstellung die zweiten Arbeitsräume (122) abgesperrt sind und in den beiden weiteren Schaltstellungen wechselweise einer der beiden zweiten Arbeitsräume (122) mit einer Entlastungsleitung (28 bzw. 29) verbunden und der andere der zweiten Arbeitsräume (122) abgesperrt ist.8. The device according to claim 3, characterized in that the valve unit (40) with a 4/4-way solenoid valve (47) four switching positions and four controlled valve connections (471 - 474), of which two valve connections (471, 472) each with a relief line (28, 29) and two valve connections (473, 474) are each connected to a second working chamber (122) of the pair of valve actuators and that the 4/4-way solenoid valve (47) is designed such that in one switching position the second working spaces (122) of the pair of valve actuators are connected to the relief lines (28, 29), in a further switching position the second working spaces (122) are shut off and one of the two second work spaces (122) is alternately connected to a relief line (28 or 29) in the two further switching positions and the other of the second work spaces (122) is shut off.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsteller (11) mit zugeordneten ersten und zweiten Steuerventilen (24, 25 bzw. 26, 27), die vorzugsweise als 2/2-Wegemagnetventile ausgebildet sind, in einem Stellergehäuse (37 bzw. 38) integriert ist.9. The device according to claim 1 or 2, characterized in that each valve actuator (11) with associated first and second control valves (24, 25 and 26, 27), which are preferably designed as 2/2-way solenoid valves, in an actuator housing ( 37 or 38) is integrated.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsteller (11) eines Ventilstellerpaars und die zugeordneten Steuerventile (24, 26, 40) in einem gemeinsamen- Stellergehäuse (39) integriert sind. 10. Device according to one of claims 3-8, characterized in that the two valve actuators (11) of a pair of valve actuators and the associated control valves (24, 26, 40) are integrated in a common actuator housing (39).
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