EP3406866A1 - Hydraulic drive for accelerating and braking components to be dynamically moved - Google Patents
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- EP3406866A1 EP3406866A1 EP17172231.7A EP17172231A EP3406866A1 EP 3406866 A1 EP3406866 A1 EP 3406866A1 EP 17172231 A EP17172231 A EP 17172231A EP 3406866 A1 EP3406866 A1 EP 3406866A1
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- F01L33/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements, specially adapted for machines or engines with variable fluid distribution
- F01L33/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements, specially adapted for machines or engines with variable fluid distribution rotary
Definitions
- the invention relates to a hydraulic drive for accelerating and decelerating dynamically moving components, in particular of valves in gas exchange controls of internal combustion engines and other piston engines.
- Variable valve timing on internal combustion engines is known as a suitable means of both improving torque versus speed performance, as well as improving overall engine efficiency and reducing emissions.
- the variety of optimization possibilities is described in the literature.
- Hydraulic valve actuators in particular for gas exchange valves in the working space of an internal combustion engine, are known per se for a long time, for example from the German Offenlegungsschrift 1'940'177 A. They were used as a replacement for the camshaft-controlled opening of a gas exchange valve, while the Close the valve was still provided by a spring mechanism.
- the provision of the gas exchange valves by means of spring means, usually in the form of helical compression springs, is still by far the most widely used closing method, since it ensures safe closure.
- the controlling valve In order to avoid high throttle losses in this situation, the controlling valve must be very fast. Likewise, in the opening endpoint of the gas exchange valve movement, for example, it must switch precisely and reliably, so that the kinetic energy can be captured to the full extent and retained in the spring. These requirements thus require very expensive, high-speed control valves and a complex control electronics.
- a main spool is acted upon by a precisely defined volume flow of a pilot valve.
- the pilot valve is fed by a separate constant pressure system to provide the defined volume flow for controlling the main valve. Deviations of the pilot volumetric flow due to wear or clogging of the pilot valve ports, however, have an effect on the speed of the main valve and thus on the quality of the time coordination with the drive piston or the gas valve movement.
- US 4 009 695 A shows, among other things, the construction of a hydraulic valve drive by means of rotary valve control valves.
- the spool shafts run continuously with camshaft speed (half engine speed) in rotary valve sleeves;
- the phase angles are adjusted with simple, comparatively slow worm drives in the angular phase, while the fast processes are automatically clocked by means of the rotating slide shaft.
- the motor can be operated in stationary operating points completely without control intervention; Adjustments are only displayed when changing an operating point. Such simple adjustment mechanisms can be carried out in principle even without control electronics.
- Unfortunately allows US 4 009 695 A No control of the Gas litventilhubs and does not recognize any possibility of recovery of hydraulically fed energy.
- the object of the invention is thus to provide a hydraulic drive for accelerating and decelerating dynamically moving components available, in which the above-mentioned disadvantages of the prior art need not be taken into account.
- the invention solves this problem by means of a hydraulic drive according to claim 1. It is clear that the present invention is particularly applicable to gas exchange controls of internal combustion engines and other piston engines. However, it results from the elements used that the drive according to the invention is quite generally advantageous, ie also in other applications in which highly dynamic masses have to be moved.
- the invention presented here works - like the other aforementioned "asymmetric pendulum systems” - also with simple, one-sided restoring energy storage or spring means and with the described energy conversions.
- the control is designed so advantageous that scatters in speed, precision and uniformity of the control valves hardly affect the hydraulic losses of the drive, so that it can be constructed in return of simple and robust elements. Therefore, a true fully variable hydraulic drive system for gas exchange valves or other highly dynamically moving masses is shown, which keeps the own energy consumption minimal and yet simple and reliable.
- the invention is also well suited for triggering with rotary valves US 4 009 695 A ,
- the full variability of the opening and closing times of the gas exchange valves is maintained, a stroke control is possible via pressure level and the own energy consumption is minimized due to energy recovery.
- a gas exchange valve 20 for a motor both for opening and closing by means of a hydraulic drive 10 with a working cylinder 22 and a drive piston 23 and a force acting against the force of the drive piston spring 25 operated.
- the hydraulic drive 10 may be divided into a core part 11 and a supply part 90 for ease of understanding.
- the pressure supply for the proposed pressure reservoir in a conventional manner preferably with controllable pumps 91, 92, which can adjust the flow rate to the flow and pressure requirements.
- the control takes place in this example via pressure sensors 96 and control electronics 97.
- the control electronics also takes over the control of the actively electrically switching valves 46, 56 and 66.
- the supply unit also includes a pressure limiting valve 99, which protects the system against overpressure and at the same time, as explained below, ensures that the gas exchange stroke does not reach a critical value.
- a slightly raised base pressure p 0 was selected, for which reason a small pump 95 from a collecting tank 98 recirculates the leakage quantities of the pressure medium 30 fed into the self-contained system via a leak collecting line 94 from the spring chamber 93.
- An embodiment of the base pressure reservoir as a normal, ambient-ventilated tank is basically also possible, but the slightly elevated pressure has various advantages. For example, no pressure spring is required to bring the working piston in contact with the gas exchange valve 20. So you have an inherent valve clearance compensation.
- the hydraulic pressure force here from a first pressure reservoir with the pressure p 1 , via a first 2/2-way valve 46 and a first check valve 47, the drive piston 23 and its Druckwirk Structure 24 of the surface A acted upon .
- the gas exchange valve 20 begins to open as soon as the hydraulic pressure force p 1 x A exceeds the biasing spring force F Fv of the spring 25.
- F Fv biasing spring force
- an effective pressure is set, which is not exactly the Pressure p 1 corresponds. This too can be taken into account by correction values.
- the spring 25 used as energy storage is designed with a high spring constant c, so that a rapid movement of the mass is achieved.
- the high spring constant c causes the spring force F F increases markedly with increasing opening stroke h.
- a desired stroke h max can also be controlled via the magnitude of the pressure p 1 via the magnitude of the force F Fv . So even a stroke control is possible in two ways.
- the gas exchange valve 20 now remains in its open position, even if the 2/2-way valve has not yet closed. This starts the holding phase (phase II) of the gas exchange valve. Only a minimal backward movement (closing movement) of the gas exchange valve due to the compression of the pressure medium itself - caused mainly by its low compressibility - will be observed. Thus, the gas exchange of the engine can now continue with the desired stroke. As a precaution, it should be noted that any other flow branches or leakage paths must be prohibited or closed on the flow path between the working cylinder 22 and the check valve since these would impair the holding function.
- FIG. 4 shows three exemplary for the valve opening 49 Cross-sectional curves of the valve opening 49: A 1a , A 1b and A 1c , which are all possible in the embodiment.
- the opening of the flow cross-section of the switching valve 46 must only take place about as fast as the movement of the gas exchange valve expires. So no expensive and expensive valve principle is needed.
- the check valve 47 automatically ensures that the kinetic energy of the moving mass is almost completely converted into spring energy and also cached in the spring 25 - which would be achievable both with an active control intervention of valve 46 only at great expense. It should be noted that in this phase in the working cylinder 22 sets a pressure which - is higher than the pressure p 1 - as a result of the overshoot and the stored spring energy - usually
- Fig. 1 also the closing process of the gas exchange valve 20, phase 3, by means of another part of the hydraulic drive can be seen.
- the second 2/2-way valve 56 is opened. It should be pointed out to those skilled in the art that this second 2/2-way valve has hitherto been closed (in phases I and II) ( Fig. 4 , Course A 2 ).
- Valve 56 is connected to a second pressure reservoir 42 with a pressure p 2 , which is generally lower than the pressure p 1 , but higher than p 0 .
- a hydraulic flow takes place in the pressure reservoir 42, while the drive piston 23 performs the closing movement ( Fig. 4 , Lift diagram, phase III).
- the hydraulic reflux is terminated, by the second check valve 57, which is of course arranged in the other direction as the first check valve and a return flow from the pressure reservoir 42 into the working cylinder prevented. It thereby causes - similar to the check valve 47 when opening the gas exchange valve - that the gas exchange valve stops in the reached position, and that the 2/2-way valve must be closed later and at any time before the next gas exchange valve opening cycle ( Fig. 4 , A 2a , A 2b ). Above all, this automatism recuperates a maximum of energy.
- valve 56 Due to the lack of a need for a precise closure, the valve 56 can be easily constructed and the cost of the electronic control is reduced considerably. Also, the control valve 56 may in turn turn comparatively slowly, which can be dispensed with in many cases to elaborate design using eg vortex current-inhibiting magnet special materials. Finally, it should be mentioned that the late closing of the use of rotary vane technology is very accommodating, since a different length of open the cross section is not disturbing.
- the placement of the gas exchange valve 20 - ie the closing of the "stop" from the valve seat (phase V) - is in the in Fig. 1 illustrated embodiment, in that a third 2/2-way valve 66 opens a flow path from the working cylinder 22 to the base pressure reservoir by means of a connecting line 68 out.
- a brake throttle 67 In series with this is a brake throttle 67, by means of which the speed of Aufsetzvorgangs can be controlled.
- the force for the safe closing and placing the gas exchange valve is obtained from the remaining energy of the spring 25, which is designed so that the closing force at the touchdown point, which is equal to the spring biasing force F Fv is greater than the product of the pressure p 0 x A and other opening forces, as described above.
- the switching time of the third 2/2-way valve 66 determines the residence time in the holding phase near the valve seat (phase IV). Often, in internal combustion engines and other piston engines here no lingering desired; The closing process of a gas exchange valve should be completed quickly. Since the system represents a vibration system, the time duration of phase III (beginning of the closing movement of the gas exchange valve to the stop point) corresponds to approximately half the period T 1/2 of the spring-mass oscillator according to equation 1.
- the electronic control can now be programmed so that the start of opening of 2/2-way valve 66 by T 1/2 is later than the beginning of opening of the 2/2 way valve 56. In many cases, the person skilled in the art will choose the duration slightly longer in order to be on the safe side with regard to maximum energy recovery.
- the embodiment according to Fig. 1 can be equipped with a travel-controlled braking device, such as cut-out in FIG. 5 shown.
- the transitional cross-section can be suitably shaped, for example with a notch-like contouring in the wall of the working cylinder, or as a bore or groove in the drive piston.
- FIG. 6 is shown in detail how the soft braking can be performed agruatively.
- the connecting line 68 is divided into two ports 62 and 63, wherein the first port 62 is shut off at the latest in the vicinity of stroke zero, so shortly before placing the gas exchange valve 20 on the valve seat 18 by the control edge 26 of the drive piston 23, so that the Pressure medium only via port 63 and the throttle 64 can flow.
- This can also be arranged in the working piston.
- the embodiment according to Fig. 1 advantageous to be performed with rotary valves.
- the 2/2-way valves 46, 56 and 66 are replaced by one rotary valve each.
- the adjustment takes place by means of the adjustment of the phase angle. Since, in the control of the flow paths 49 and 59, due to the inventive automatic holding function of the check valves 47 and 57 for each direction of movement in each case mainly arrives only at the opening time, while the closing time may be in a relatively wide range, it plays - at least within a certain limits - No matter if the closing time is also shifted as a result of the phase rotation.
- the invention allows to build a fully variable and energy-efficient hydraulic gas exchange valve drive with - the internal combustion engine - cycle synchronously running rotary valves.
- the 4/2-way valve 86 is used. This is suitable for the use of two high-pressure levels.
- the third valve 66 is arranged in pressure-controlled design 80 in the connecting line 68 between the working cylinder and the base pressure reservoir.
- the valve 80 uses the effect that the gas exchange valve 20 during the transition from phase III to phase IV similar to the transition from phase I to II springs back slightly, that tries to reopen, whereby in the working cylinder 22, a negative pressure is generated. This opens the pressure-controlled valve 80 and establishes the desired connection to the base pressure reservoir via the throttle 67 integrated in the cross-section 69.
Abstract
Um bei einem hydraulischen Antrieb (10) zum Beschleunigen und Abbremsen eines Gaswechselventils (20) von Verbrennungsmotoren oder anderen Kolbenmaschinen, einen einfachen, zuverlässigen und rekuperativen Antrieb zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass ein erstes Druckreservoir (41) zum Bereitstellen eines ersten Druckes p 1 , einen zurückstellenden, vorzugsweise als Feder (25) ausgebildeten rückstellenden Energiespeicher und zumindest ein hydraulisches Basisdruckreservoir (40), welches einen niedrigeren Druck p 0 als das erste Druckreservoir (41) aufweist, vorzusehen. In einer Verbindungsleitung (48) zwischen dem ersten hydraulischen Druckreservoir (41) und dem Arbeitszylinder (22) ist eine steuerbare Öffnung (49) eines ersten Ventils (46) mit zumindest einem im Strömungspfad davor oder dahinter Rückschlagventil (47) angeordnet, welches dem Druckmedium (30) ein Strömen in Richtung Arbeitszylinder (22) erlaubt, aber ein Rückströmen in Richtung Druckreservoir (41) verhindert. Um auch die Schliessbewegung einzuleiten bzw. das Abbremsen des Gaswechselventils hydraulisch einfach und zuverlässig zu ermöglichen ist, in einer zweiten Verbindungsleitung (58) zwischen dem ersten Druckreservoir (41) und dem Arbeitszylinder (22) eine steuerbare Öffnung (59) eines zweiten Ventils (56) mit Rückschlagventil (57) angeordnet, welches ein Strömen in Richtung Arbeitszylinder (22) verhindert, aber ein Rückströmen in Richtung Druckreservoir (41) erlaubt.In order to ensure a simple, reliable and recuperative drive in a hydraulic drive (10) for accelerating and decelerating a gas exchange valve (20) of internal combustion engines or other reciprocating engines, it is proposed that a first pressure reservoir (41) for providing a first pressure p 1 , a resetting, preferably as a spring (25) formed restoring energy storage and at least one hydraulic base pressure reservoir (40) having a lower pressure p 0 than the first pressure reservoir (41) to provide. In a connecting line (48) between the first hydraulic pressure reservoir (41) and the working cylinder (22) a controllable opening (49) of a first valve (46) with at least one upstream in the flow path or behind check valve (47) is arranged, which the pressure medium (30) allows flow in the direction of the working cylinder (22), but prevents backflow toward the pressure reservoir (41). In order to initiate the closing movement or to enable the gas exchange valve to be hydraulically simply and reliably decelerated, a controllable opening (59) of a second valve (56) is provided in a second connecting line (58) between the first pressure reservoir (41) and the working cylinder (22) ) with non-return valve (57), which prevents flow in the direction of the working cylinder (22), but allows a return flow in the direction of the pressure reservoir (41).
Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb zum Beschleunigen und Abbremsen von dynamisch zu bewegenden Bauteilen, insbesondere von Ventilen in Gaswechselsteuerungen von Verbrennungsmotoren und anderen Kolbenmaschinen.The invention relates to a hydraulic drive for accelerating and decelerating dynamically moving components, in particular of valves in gas exchange controls of internal combustion engines and other piston engines.
Variable Ventilsteuerungen an Verbrennungsmotoren sind als geeignete Mittel bekannt, sowohl den Drehmomentverlauf über der Drehzahl zu verbessern, als auch den Gesamtwirkungsgrad des Motors zu verbessern sowie die Schadstoffemissionen zu senken. Die Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten ist in der Literatur beschrieben.Variable valve timing on internal combustion engines is known as a suitable means of both improving torque versus speed performance, as well as improving overall engine efficiency and reducing emissions. The variety of optimization possibilities is described in the literature.
Heute ist eine grosse Vielzahl mechanischer, elektromechanischer, pneumatischer und hydraulischer Baumöglichkeiten für teil- oder vollvariable Ventilsteuerungen bekannt, die sich aber aufgrund ihres hohen Eigenenergieverbrauchs oder aufgrund hohen technischen Aufwands und der damit verbundenen Herstellkosten zumeist nur punktuell durchsetzen konnten. Des Weiteren besteht bei vielen solchen Systemen keine volle Variabilität; z.B. können Öffnungszeitpunkt und Öffnungsdauer oder Öffnungsdauer und Öffnungshub fest miteinander verkoppelt sein, was die Möglichkeiten zur Optimierung des Verbrennungsmotors oder einer anderen Kolbenmaschine erheblich einschränken kann. Insbesondere hydraulische Systeme können aufgrund ihrer hohen Energiedichte raumsparend gebaut werden (SAE-1996-0581) und sind daher für variable Ventilsteuerungen an Verbrennungsmotoren besonders geeignet, wenn es gelingt, sowohl einen geringen Eigenenergieverbrauch als auch einen niedrigen Systemaufwand und eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen.Today, a large variety of mechanical, electromechanical, pneumatic and hydraulic construction options for partially or fully variable valve controls are known, but mostly due to their high own energy consumption or due to high technical complexity and the associated manufacturing costs were only selectively enforce. Furthermore, many such systems do not have full variability; For example, opening time and opening duration or opening duration and opening stroke can be firmly coupled together, which can considerably limit the possibilities for optimizing the internal combustion engine or another piston engine. In particular, hydraulic systems can be built to save space due to their high energy density (SAE-1996-0581) and are therefore particularly suitable for variable valve timing on internal combustion engines, if it succeeds, both a low own energy consumption and a low system cost and to achieve high reliability.
An einem Verbrennungsmotor können heute - je nach Aufgabenstellung - folgende Steuerungsaufgaben an eine vollvariable Ventilsteuerung gestellt sein:
- Freies, nämlich unabhängiges Einstellen von Öffnungs- und Schliesszeitpunkten, d.h. der sogenannten Steuerzeiten, von Einlass- und Auslassventilen, bei Bedarf auch zylinderselektiv. Beispielsweise kann über die Öffnungsdauer der Einlassventile die Luft- oder Gemischmenge gesteuert werden.
- Schnelles Öffnen und Schliessen der Ventile auch bei niedrigen Motordrehzahlen, also geringe Drosselverluste beim Gaswechsel.
- Von der Öffnungsdauer unbeeinflusste Steuerung bzw. Variationsmöglichkeit des Öffnungshubes, beim Einlassventil zum Beispiel zur gewollten Turbulenzerzeugung in der Frischgasmenge, beim Auslassventil zum Beispiel zur Erhöhung der Motorbremswirkung sowie bei beiden zum Beispiel zur Minimierung des Eigenenergie- bzw. Gesamtenergieverbrauchs.
- Unabhängiges und sicheres Schliessen zwecks Vermeidung von Verlusten und Vermeidung von Schäden durch ungeplantes Durchströmen heisser Gase, aber auch zur Vermeidung von Kollisionen der Gaswechselventile untereinander oder mit dem Kolben.
- Sichere Maximalhubbegrenzung zwecks Vermeidung von Kollisionen der Gaswechselventile untereinander oder mit dem Kolben.
- Elektronische Ansteuerbarkeit mit hoher Robustheit und geringem Aufwand an Sensorik und Aktorik.
- Sanftes Aufsetzen der Ventile beim Schliessvorgang.
- Abschalten einzelner Ventile oder Ventilgruppen, beispielsweise zwecks Drallerzeugung oder Zylinderabschaltung.
- Free, namely independent setting of opening and closing times, ie the so-called timing of intake and exhaust valves, if necessary, also cylinder-selective. For example, the amount of air or mixture can be controlled via the opening duration of the intake valves.
- Quick opening and closing of the valves even at low engine speeds, so low throttle losses during gas exchange.
- From the opening duration uninfluenced control or variation possibility of the opening stroke, the intake valve, for example, the desired turbulence generation in the fresh gas, the exhaust valve, for example, to increase the engine braking effect and both, for example, to minimize the own energy or total energy consumption.
- Independent and safe closure to prevent losses and avoid damage due to unplanned flow of hot gases, but also to avoid collisions of the gas exchange valves with each other or with the piston.
- Safe maximum stroke limitation in order to avoid collisions of the gas exchange valves with each other or with the piston.
- Electronic controllability with high robustness and low cost of sensors and actuators.
- Gentle placing of the valves during the closing process.
- Switching off individual valves or valve groups, for example for the purpose of swirl generation or cylinder deactivation.
Hydraulische Ventilantriebe, insbesondere für Gaswechselventile im Arbeitsraum eines Verbrennungsmotors, sind an sich seit langer Zeit z.B. aus der Deutschen Offenlegungsschrift 1'940'177 A bekannt. Sie wurden als Ersatz zum nockenwellengesteuerten Öffnens eines Gaswechselventils verwendet, während das Schliessen des Ventils weiterhin durch einen Federmechanismus vorgesehen war. Die Rückstellung der Gaswechselventile mittels Federmitteln, meistens in Form von Schraubendruckfedern, ist auch heute noch die bei weitem meistangewendete Schliessmethode, da sie sicheres Schliessen gewährleistet.Hydraulic valve actuators, in particular for gas exchange valves in the working space of an internal combustion engine, are known per se for a long time, for example from the German Offenlegungsschrift 1'940'177 A. They were used as a replacement for the camshaft-controlled opening of a gas exchange valve, while the Close the valve was still provided by a spring mechanism. The provision of the gas exchange valves by means of spring means, usually in the form of helical compression springs, is still by far the most widely used closing method, since it ensures safe closure.
Das Ziel dieser Systeme war die Optimierung der Steuerzeiten des Gaswechselventils und ein steileres/schnelleres Öffnen und Schliessen der Ventile, wobei eine Optimierung des Eigenenergieverbrauchs zumeist noch nicht explizit vorgesehen war. Eine Hubverstellung war in DE 1'940'177 A nicht vorgesehen, jedoch wurde daran gedacht, hartes Anschlagen an der mechanischen Hubbegrenzung sowie im Aufsetzpunkt beim Ventilsitz des Gaswechselventils durch Verdrängen des Mediums durch einen Drosselquerschnitt abzudämpfen.The aim of these systems was the optimization of the timing of the gas exchange valve and a steeper / faster opening and closing of the valves, with an optimization of the own energy consumption was usually not explicitly provided. A stroke adjustment was not provided in DE 1'940'177 A, but it was thought to damp hard abutment of the mechanical stroke limiter as well as the touchdown on the valve seat of the gas exchange valve by displacing the medium through a throttle cross-section.
Zur Optimierung des Eigenenergieverbrauchs von hydraulischen Ventilantrieben wurden verschiedene "symmetrische Pendelsysteme" vorgeschlagen, bei denen Federmittel zur Energiespeicherung eingesetzt werden.
Typischerweise führt bei solchen Systemen eine symmetrisch zwischen zwei Federn eingespannte Ventilmasse eine Schwingbewegung um eine Mittellage aus. In den End- (Halte-)Positionen ist die Energie in Form von Federenergie gespeichert. Diese wird bei der Erzeugung der Bewegung in kinetische Energie umgewandelt, um in der anderen Endposition wiederum in Form von Federenergie zwischengespeichert zu werden.
In den Endpositionen muss jeweils ein Festhalten bzw. Einfangen des bewegten Bauteils stattfinden. Solche symmetrischen Pendelsysteme werden u.a. dadurch aufwendig, dass das anzutreibende Gaswechselventil vor dem Start in eine der jeweiligen Endlagen gebracht werden muss. Ausserdem treten im Motorbetrieb durch die Gasdrücke insbesondere bei Auslassventilen zum Teil hohe einseitig wirkende Kräfte auf, welche nach unsymmetrischen Antriebskräften verlangen. Reibungsbedingte Energieverluste müssen durch die Fangeinrichtungen wieder ergänzt werden.To optimize the self-consumption of hydraulic valve actuators various "symmetrical pendulum systems" have been proposed, in which spring means are used for energy storage.
Typically, in such systems a valve mass clamped symmetrically between two springs oscillates about a central position. In the end (holding) positions, the energy is stored in the form of spring energy. This is converted into kinetic energy when the movement is generated, in order to be temporarily stored in the other end position in the form of spring energy.
In the end positions, respectively a capture or capture of the moving component must take place. Such symmetrical pendulum systems are inter alia complicated by the fact that the gas exchange valve to be driven must be brought into one of the respective end positions before starting. In addition, occur during engine operation by the gas pressures in particular at exhaust valves partly high unidirectional forces, which require unbalanced drive forces. Friction-related energy losses must be restored by the capture devices be supplemented.
In der
Man kann dieses Prinzip daher auch als «asymmetrisches Pendelsystem» bezeichnen. Nachteilig beim Vorschlag der
Therefore, this principle can also be called an "asymmetric pendulum system". A disadvantage of the
Ein weiteres solches asymmetrisches Pendelsystem ist in SAE 2007-24-008 beschrieben. Über die Höhe des hydraulischen Betriebsdrucks kann der Öffnungshub unabhängig von der Ansteuerdauer verstellt werden. Im Gegensatz zu
Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen hydraulischen Antrieb zum Beschleunigen und Abbremsen von dynamisch zu bewegenden Bauteilen zur Verfügung zu stellen, bei dem die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht in Kauf genommen werden müssen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines hydraulischen Antriebs gemäss Anspruch 1. Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung insbesondere für in Gaswechselsteuerungen von Verbrennungsmotoren und anderen Kolbenmaschinen anwendbar ist. Es ergibt sich aber aus den verwendeten Elementen, dass der erfindungsgemässe Antrieb ganz allgemein vorteilhaft ist, also auch bei anderen Anwendungen, bei denen hochdynamisch Massen bewegt werden müssen.The object of the invention is thus to provide a hydraulic drive for accelerating and decelerating dynamically moving components available, in which the above-mentioned disadvantages of the prior art need not be taken into account. The invention solves this problem by means of a hydraulic drive according to
Die hier vorgestellte Erfindung arbeitet - wie die anderen vorgenannten «asymmetrischen Pendelsysteme» - ebenfalls mit einfachem, einseitigen rückstellenden Energiespeicher bzw. Federmittel und mit den beschriebenen Energieumwandlungen. Dabei ist die Steuerung so vorteilhaft ausgebildet, dass Streuungen in Schnelligkeit, Präzision und Gleichmässigkeit der Steuerventile kaum Einfluss auf die hydraulischen Verluste des Antriebs nehmen, so dass dieser im Gegenzug aus einfachen und robusten Elementen aufgebaut werden kann.
Daher wird ein echtes vollvariables hydraulisches Antriebsystem für Gaswechselventile oder andere hochdynamisch zu bewegende Massen dargestellt, welches den Eigenenergieverbrauch minimal hält und dennoch einfach und zuverlässig aufgebaut ist.The invention presented here works - like the other aforementioned "asymmetric pendulum systems" - also with simple, one-sided restoring energy storage or spring means and with the described energy conversions. In this case, the control is designed so advantageous that scatters in speed, precision and uniformity of the control valves hardly affect the hydraulic losses of the drive, so that it can be constructed in return of simple and robust elements.
Therefore, a true fully variable hydraulic drive system for gas exchange valves or other highly dynamically moving masses is shown, which keeps the own energy consumption minimal and yet simple and reliable.
Die Erfindung eignet sich auch gut für eine Ansteuerung mit Drehschieberventilen ähnlich
Die vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind teilweise vorstehend schon benannt, teilweise auch in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The advantageous embodiments of the present invention are already partially named above, partially defined in the dependent claims.
Die vorbenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäss zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Grösse, Formgestaltung, Materialverwendung und ihrer technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The above-mentioned as well as the claimed and described in the following embodiments, according to the invention to be used elements are subject to their size, shape design, material usage and their technical conception no special conditions of exception, so that the well-known in the respective field of application selection criteria can apply without restriction.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dazu gehörenden Zeichnungen, in denen - beispielhaft - erfindungsgemässe Vorrichtungen erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1
- eine Ventilanordnung zu einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit zwei 2/2-Wegeventilen, zwei Hochdruckniveaus und einem dritten 2/2-Wegeventil mit einer aktiv geschalteten Bremsdrossel;
- Fig. 2
- eine Ventilanordnung zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Hochdruckniveau, einem 3/2-Wegeventil und einer automatischen hydraulisch zeitgesteuerten Bremsdrossel;
- Fig. 3
- eine Ventilanordnung zu einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
mit einem 4/2-Wegeventil, zwei Hochdruckniveaus und einer automatischen druckgesteuerten Bremsdrossel; - Fig. 4
- Schematische zeitliche Darstellung der Gaswechselventil-Bewegungsphasen und der Öffnungsverläufe der hydraulischen Steuerventile.
- Fig. 5
- eine Variante zum Ausführungsbeispiel 1 in ausschnitthafter Darstellung
- Fig. 6
- eine weitere Variante zum Ausführungsbeispiel 1 in ausschnitthafter Darstellung
- Fig. 1
- a valve assembly to a first embodiment of the present invention with two 2/2-way valves, two high pressure levels and a third 2/2-way valve with an actively switched brake throttle;
- Fig. 2
- a valve assembly to a second embodiment of the present invention having a high pressure level, a 3/2-way valve and an automatic hydraulically timed brake throttle;
- Fig. 3
- a valve assembly to a third embodiment of the present invention with a 4/2-way valve, two high pressure levels and an automatic pressure-controlled brake throttle;
- Fig. 4
- Schematic timing of the gas exchange valve movement phases and the opening curves of the hydraulic control valves.
- Fig. 5
- a variant of the
embodiment 1 in a sectional representation - Fig. 6
- a further variant of the
embodiment 1 in a fragmentary representation
In einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird - wie in
Der hydraulische Antrieb 10 kann zur Vereinfachung des Verständnisses in einen Kernteil 11 und in einen Versorgungsteil 90 aufgeteilt werden. Im Versorgungsteil erfolgt die Druckbereitstellung für die vorgeschlagenen Druckreservoire, in an sich bekannter Weise vorzugsweise mit regelbaren Pumpen 91, 92, welche den Förderstrom dem Volumenstrom und Druckbedarf anpassen lassen. Die Regelung erfolgt in diesem Beispiel über Drucksensoren 96 und eine Steuerelektronik 97. Die Regelelektronik übernimmt auch das Ansteuern der aktiv elektrisch schaltenden Ventile 46, 56 und 66. Diese Ventile sind in diesem Ausführungsbeispiel als direktgesteuerte, magnetbetätigte 2/2-Wegeventile ausgeführt, wobei die elektrischen Anschlussleitungen zwecks besserer Übersicht nicht dargestellt sind. Die Versorgungseinheit enthält auch ein Druckbegrenzungsventil 99, welches das System gegenüber Drucküberschreitung absichert und gleichzeitig, wie weiter unten ausgeführt wird, dafür sorgt, dass der Gaswechselhub keinen kritischen Wert erreicht. Im Ausführungsbeispiel wurde ein leicht angehobener Basisdruck p0 gewählt, aus welchem Grund eine kleine Pumpe 95 aus einem Sammeltank 98 die über eine Leck-Sammelleitung 94 aus dem Federraum 93 zugeführten Leckmengen des Druckmediums 30 wieder in das an sich geschlossene System zurückführt. Eine Ausführung des Basisdruckreservoirs als normaler, umgebungsbelüfteter Tank ist grundsätzlich auch möglich, jedoch hat der leicht angehobene Druck verschiedene Vorteile. Beispielsweise wird keine Andrückfeder benötigt, um den Arbeitskolben in Kontakt mit dem Gaswechselventil 20 zu bringen. So hat man einen inhärenten Ventilspielausgleich.In a first embodiment of the present invention is - as in
The
Die Phasen des Bewegungsablaufs und die zugehörigen Ventilöffnungen sind in
Im Ruhezustand - Phase 0, Gaswechselventil geschlossen - ist das sogenannte dritte Ventil 66 geöffnet und der Arbeitszylinder 22, in welchem der Antriebskolben 23 mit Druckwirkfläche 24 des Flächeninhalts A beweglich angeordnet ist, ist mit dem Basisdruckreservoir 40 auf dem Druckniveau p0 verbunden. Die Vorspannkraft FFv der Feder 25 im Ruhezustand (Antriebs bzw. Gaswechselventilhub h=0) ist so bemessen, dass das Gaswechselventil gegenüber der öffnenden Kraft aus dem Produkt p0 x A, aber auch gegenüber anderen öffnenden Kräften, beispielsweise am Teller 21 des Gaswechselventils 20 angreifend durch Unterdruck im Motorzylinder 15 oder Überdruck im Gaswechselkanal 16, sicher in der geschlossenen Ruhestellung verbleibt bzw. sich zuverlässig dorthin zurückbewegen kann, selbst bei zu erwartenden Reibkräften, wie beispielsweise von Ventilschaftdichtung 17 oder Ventilführung 19.
Es sei hier bemerkt, dass die genannten angreifenden Kräfte je nach Betriebspunkt und Einsatz (Art des Verbrennungsmotors bzw. der Kolbenmaschine, Einlass- oder Auslassventil) variieren und auch ihre Richtung wechseln können. Eine kurze Zeit vor dem geplanten Öffnen des Gaswechselventils wird das entlastende Ventil 66 geschlossen.
Zum Öffnen des Gaswechselventils 20 (Phase I) wird die hydraulische Druckkraft hier aus einem ersten Druckreservoir mit dem Druck p1, über ein erstes 2/2-Wegeventil 46 und ein erstes Rückschlagventil 47 dem Antriebskolben 23 bzw. seiner Druckwirkfläche 24 des Flächeninhalts A beaufschlagt. Das Gaswechselventil 20 beginnt sich zu öffnen, sobald die hydraulische Druckkraft p1 x A die Vorspannfederkraft FFv der Feder 25 übersteigt.
Es ist klar, dass die tatsächliche Kraft, bei der Öffnen stattfindet, entsprechend der genannten, zusätzlich angreifenden Kräfte variieren kann. Bei kleinem Anteil werden die Zusatzkräfte in den folgenden Formeln vernachlässigt oder anstelle von FFv kann eine entsprechende Ersatzkraft eingesetzt werden. Ebenfalls wird sich in der konkreten Ausführung aufgrund von Strömungsverlusten und Wellenvorgängen im Arbeitszylinder ein effektiver Druck einstellen, der nicht exakt dem Druck p1 entspricht. Auch dies kann durch Korrekturwerte berücksichtigt werden. Im Ausführungsbeispiel ist die als Energiespeicher verwendete Feder 25 mit einer hohen Federkonstante c ausgelegt, so dass eine schnelle Bewegung der Masse erreicht wird. Die Zeit für volles Öffnen entspricht in etwa der halben Periodendauer T1/2 einer Schwingung des Masse-Feder-Schwingers, gebildet aus der wirksamen Masse m, nämlich die Masse aus Gaswechselventil 20, Federteller, Antriebskolben 22, ggf. Ventilbrücke, Massenanteil der Feder 25 und von mitschwingendem Druckmedium 30, und der Feder 25 mit Federkonstante c: d.h.:
Für den statischen Hub hstat gilt:
In the idle state -
It should be noted here that the said forces acting vary depending on the operating point and use (type of internal combustion engine or the piston engine, intake or exhaust valve) and can also change direction. A short time before the planned opening of the gas exchange valve, the relieving
To open the gas exchange valve 20 (phase I), the hydraulic pressure force here from a first pressure reservoir with the pressure p 1 , via a first 2/2-
It will be appreciated that the actual force at which opening occurs may vary according to the aforementioned additional forces involved. In the case of a small proportion, the additional forces in the following formulas are neglected or a corresponding substitute force can be used instead of F Fv . Also, in the actual design due to flow losses and wave processes in the working cylinder, an effective pressure is set, which is not exactly the Pressure p 1 corresponds. This too can be taken into account by correction values. In the exemplary embodiment, the
For the static stroke h stat :
Aus der Formel ist leicht ersichtlich, dass ein gewünschter Hub hmax über die Höhe des Drucks p1 auch über die Grösse der Kraft FFv gesteuert werden kann. So ist sogar auf zweierlei Art eine Hubsteuerung möglich.It can easily be seen from the formula that a desired stroke h max can also be controlled via the magnitude of the pressure p 1 via the magnitude of the force F Fv . So even a stroke control is possible in two ways.
Damit beispielsweise Kollisionen des Gaswechselventils mit dem Kolben oder mit anderen Ventilen vermieden werden, kann der maximal gewünschte Hub über den maximalen Druck p1 in bekannter und zuverlässiger Weise mittels eines Druckbegrenzungsventils sicher gestellt werden, im Ausführungsbeispiel vorgesehen mit dem Druckbegrenzungsventil 99.Thus, for example, collisions of the gas exchange valve with the piston or with other valves are avoided, the maximum desired stroke on the maximum pressure p 1 in a known and reliable manner by means of a Pressure limiting valve to be ensured, provided in the embodiment with the pressure relief valve 99th
Mit der Verwendung einer Feder 25 mit progressiver Federcharakteristik kann die Hubsteuerung im kleinen Hubbereich verfeinert werden, während die Absicherung gegen zu grossen Hub entsprechend robust wird.
Der Fachmann erkennt zudem, dass sich eine solche progressive Feder sehr gut auch als pneumatische Feder darstellen lässt. Ebenso erkennt er, dass auch das Einstellen der Vorspannkraft FFv bei einer pneumatischen Feder durch Einstellen ihres pneumatischen Vorspanndrucks in besonders einfacher Weise möglich ist. der pneumatische Vorspanndruck entsprechend eingestellt wird. Es ist klar, dass die Gleichungen 1 bis 4 geeignete Anpassungen erfahren müssen, wenn anstelle einer linearen Feder mit fester Federkonstante c eine progressive Feder eingesetzt wird.With the use of a
The skilled artisan also recognizes that such a progressive spring can also be represented very well as a pneumatic spring. He also recognizes that the setting of the biasing force F Fv in a pneumatic spring by adjusting its pneumatic biasing pressure is possible in a particularly simple manner. the pneumatic preload pressure is adjusted accordingly. It is clear that
Durch das erste Rückschlagventil 47, welches ein Zurückströmen von Druckmedium in Richtung Druckreservoir verhindert, bleibt das Gaswechselventil 20 nunmehr in seiner offenen Stellung stehen, auch wenn das 2/2-Wegeventil noch nicht geschlossen hat. Hiermit beginnt die Haltephase (Phase II) des Gaswechselventils. Lediglich eine minimale Rückwärtsbewegung (Schliessbewegung) des Gaswechselventils aufgrund des Einfederns des Druckmediums selbst - verursacht im Wesentlichen durch dessen wenn auch geringe Kompressibilität - wird zu beobachten sein. Damit kann der Gaswechsel des Motors nun mit dem gewünschten Hub weiter ablaufen.
Vorsorglich sei bemerkt, dass sich auf dem Strömungspfad zwischen Arbeitszylinder 22 und Rückschlagventil jegliche anderweitigen Strömungsverzweigungen oder Leckwege verbieten bzw. geschlossen sein müssen, da diese die Haltefunktion beeinträchtigen würden. Da das Rückschlagventil die Sperrfunktion übernommen hat, kann das 2/2-Wegeventil 46 nun in einem vergleichsweise weiten Zeitbereich geschlossen werden, ohne dass es auf den genauen Schliesszeitpunkt ankäme.
Es sei bemerkt, dass sich in dieser Phase im Arbeitszylinder 22 ein Druck einstellt, welcher - als Folge des Überschwingens und der gespeicherten Federenergie - in der Regel höher ist als der Druck p1 By the
As a precaution, it should be noted that any other flow branches or leakage paths must be prohibited or closed on the flow path between the working
It should be noted that in this phase in the working
Aus
Durch die fehlende Notwendigkeit eines präzisen Schliessens kann auch das Ventil 56 einfach gebaut sein und der Aufwand der elektronischen Ansteuerung reduziert sich erheblich. Auch darf das Steuerventil 56 wiederum vergleichsweise langsam schalten, wodurch in vielen Fällen auf aufwendige Konstruktion unter Verwendung von z.B. wirbelstromhemmenden Magnet-Sondermaterialien verzichtet werden kann.
Schliesslich sei erwähnt, dass das späte Schliessen der Nutzung der Drehschiebertechnik sehr entgegenkommt, da ein unterschiedlich langes Offenbleiben des Querschnitts nicht störend ist.Due to the lack of a need for a precise closure, the valve 56 can be easily constructed and the cost of the electronic control is reduced considerably. Also, the control valve 56 may in turn turn comparatively slowly, which can be dispensed with in many cases to elaborate design using eg vortex current-inhibiting magnet special materials.
Finally, it should be mentioned that the late closing of the use of rotary vane technology is very accommodating, since a different length of open the cross section is not disturbing.
Grundsätzlich wäre es möglich, das Druckniveau p2 so zu bemessen, dass das Gaswechselventil exakt zu diesem Arbeitspunkt geschlossen ist, das heisst auf seinem Sitz quasi mit einer Geschwindigkeit nahe Null aufgesetzt hat. Dies ist jedoch nicht ganz einfach und besonders im Falle eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors ist dieser Arbeitspunkt auch nicht für alle Betriebszustände gleich. Aus diesem Grund ist in dem in
Das Aufsetzen des Gaswechselventils 20 - also das Schliessen vom «Anhaltepunkt» aus bis auf den Ventilsitz (Phase V) - wird in dem in
Der Schaltzeitpunkt des dritten 2/2-Wegeventils 66 (
Die elektronische Steuerung kann nun so programmiert werden, dass der Öffnungsbeginn von 2/2-Wegeventil 66 um T1/2 später als der Öffnungsbeginn des 2/2 Wegeventils 56 erfolgt. Dabei wird der Fachmann in vielen Fällen die Zeitdauer geringfügig länger wählen, um bezüglich maximaler Energierückgewinnung auf der sicheren Seite zu sein.The switching time of the third 2/2-way valve 66 (
The electronic control can now be programmed so that the start of opening of 2/2-
Oftmals ist aus Geräusch und Verschleissgründen ein besonders sanftes Aufsetzen der Gaswechselventile auf die Ventilsitze gewünscht. Das Ausführungsbeispiel nach
In
Schliesslich kann das Ausführungsbeispiel nach
Im zweiten Ausführungsbeispiel nach
Als weitere Vereinfachung wird das 3/2-Wegeventil 84 verwendet, wobei die Rückschlagventile 47 und 57 in diesem Fall zwischen dem 3/2-Wegeventil und dem Druckreservoir 41 angeordnet sind. Das Öffnen des Gaswechselventils (Phase I) wird durch Einschalten des Stellaktors 88 eingeleitet, das Offenhalten (Phase II) in bekannter Weise durch das Rückschlagventil 47 erreicht, das Schliessen des Gaswechselventils wird durch Abschalten des Stellaktors 88 eingeleitet. Schliesslich erfolgt die zweite Haltephase in Sitznähe in bekannter Weise mittels des Rückschlagventils 57.
In einer anderen Ausführung wird das dritte Ventil 66 als hydraulisch zeitgesteuertes Ventil 86 ausgebildet. In diesem Fall wird es durch einen Mitnehmer 87 des Stellaktors 88 mitbetätigt. Dieser Mitnehmer ist so gestaltet, dass beim Bestromen des Stellaktors 88 zunächst der Ventilquerschnitt 69 des Ventils 82 geschlossen wird, bevor das 3/2-Wegeventil nennenswert bewegt wird, damit beim Öffnen des Querschnitts 49 kein unnötiger Kurzschluss vom Druckreservoir 41 zum Basisdruckreservoir 40 entsteht. Dies wird durch das Spiel 83 zwischen Mitnehmer und Ventilteil des 3/2-Wegeventils erreicht.
Die Zeitsteuerung des Ventils 82 funktioniert nun wie folgt:
- Beim
Abschalten des Stellaktors 88, also beim Einleiten der Schliessphase des Gaswechselventils, wird durch Zurückziehen des Mitnehmers neben dem 3/2-Wegeventil auch die Rückstellung des Ventils 82 freigegeben.
Wenn der Stellaktor ausgeschaltet wird, vollzieht das 3/2-
As a further simplification, the 3/2-
In another embodiment, the
The timing of the valve 82 now works as follows:
- When switching off the
Stellaktors 88, ie when initiating the closing phase of the gas exchange valve, the provision of the valve 82 is released by retracting the driver in addition to the 3/2-way valve.
When the Stellaktor is turned off, performs the 3/2-
Im dritten Ausführungsbeispiel nach
- 1010
- Hydraulischer AntriebHydraulic drive
- 1111
- Kernteil des AntriebsCore part of the drive
- 1515
- Motorzylinderengine cylinder
- 1616
- GaswechselkanalGas exchange channel
- 1717
- VentilschaftdichtungValve stem seal
- 1818
- Ventilsitzvalve seat
- 1919
- Ventilführungvalve guide
- 2020
- GaswechselventilGas exchange valve
- 2121
- Teller des GaswechselventilsPlate of the gas exchange valve
- 2222
- Arbeitszylinderworking cylinder
- 2323
- Antriebskolbendrive piston
- 2424
-
Druckwirkfläche des Antriebskolbens 23Pressure acting surface of the
drive piston 23 - 2525
- Federfeather
- 2626
- Steuerkante des AntriebskolbensControl edge of the drive piston
- 3030
- Druckmediumprint media
- 4040
- Basisdruckreservoir mit Druckniveau p0 Basic pressure reservoir with pressure level p 0
- 4141
- erstes Druckreservoir mit Druckniveau p1 first pressure reservoir with pressure level p 1
- 4242
- zweites Druckreservoir mit Druckniveau p2 second pressure reservoir with pressure level p 2
- 4646
- erstes Ventilfirst valve
- 4747
- erstes Rückschlagventilfirst check valve
- 4848
- erste Verbindungsleitungfirst connection line
- 4949
-
steuerbare Öffnung des ersten Ventils 46controllable opening of the
first valve 46 - 5656
- zweites Ventilsecond valve
- 5757
- zweites Rückschlagventilsecond check valve
- 5858
- zweite Verbindungsleitungsecond connection line
- 5959
- steuerbare Öffnung des zweiten Ventils 56controllable opening of the second valve 56
- 6161
-
Übergangsquerschnitt v. Arbeitszylinder 22 in die Verbindungsleitung 68Transition cross-section v. Working
cylinder 22 in the connecting line 68th - 6262
-
erster Anschluss der Verbindungsleitung 68 am Arbeitszylinder 22first connection of the connecting
line 68 on the working cylinder 22nd - 6363
-
zweiter Anschluss der Verbindungsleitung 68 am Arbeitszylinder 22second connection of the connecting
line 68 on the working cylinder 22nd - 6464
- Drossel im zweiten Anschluss 63Throttle in the second port 63
- 6666
- drittes Ventilthird valve
- 6767
- Drosselthrottle
- 6868
-
Verbindungsleitung d. Arbeitszylinders 22 mit dem Basisdruckreservoir 40Connection line d. Working
cylinder 22 with the base pressure reservoir 40th - 6969
-
steuerbare Öffnung des dritten Ventils 66controllable opening of the
third valve 66 - 7070
- geschlossene Zwischenstellung des dritten Ventils 66closed intermediate position of the third valve 66th
- 7171
- Druckwirkfläche des dritten Ventils 66Pressure acting surface of the third valve 66th
- 7272
-
Drossel des dritten Ventils 66Throttle of the
third valve 66 - 7373
-
Feder zur Rückstellung des dritten Ventils 66Spring for returning the
third valve 66 - 7474
- Rückschlagventilcheck valve
- 8080
-
Ausführung des dritten Ventils 66 als druckgesteuertes VentilExecution of the
third valve 66 as a pressure-controlled valve - 8282
-
Ausführung des dritten Ventils 66 als hydraulisch zeitgesteuertes VentilExecution of the
third valve 66 as a hydraulically timed valve - 8383
-
Spiel zwischen Mitnehmer 87 und Ventilteil des 3/2-Wegeventils 84Play between
driver 87 and valve part of the 3/2-way valve 84th - 8484
- 3/2-Wegeventil3/2-way valve
- 8686
- 4/2-Wegeventil4/2-way valve
- 8787
- Mitnehmer des StellaktorsDriver of Stellaktors
- 8888
- gemeinsamer Stellaktorcommon actuator
- 9090
- Druckmedium-VersorgungsteilPressure medium supply unit
- 9191
- Pumpe für erstes DruckreservoirPump for first pressure reservoir
- 9292
- Pumpe für zweites DruckreservoirPump for second pressure reservoir
- 9393
- Federraumspring chamber
- 9494
- Leck-SammelleitungLeak-manifold
- 9595
- Pumpe für Rückeinspeisung des LecksPump for re-feeding the leak
- 9696
- Drucksensorpressure sensor
- 9797
- Elektronikelectronics
- 9898
- SammelbehälterClippings
- 9999
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- AA
-
Flächeninhalt der Druckwirkfläche 24 des Antriebskolbens 23Area of the pressure-acting
surface 24 of the drive piston 23rd - p0 p 0
-
Druck des Basisdruckreservoirs 40Pressure of the
base pressure reservoir 40 - p1 p 1
-
Druck des ersten Druckreservoirs 41Pressure of the
first pressure reservoir 41 - p2 p 2
-
Druck des zweiten Druckreservoirs 42Pressure of the
second pressure reservoir 42 - Bemerkung:Comment:
- alle Drücke seien relativ zum Umgebungsdruck verstanden.all pressures are understood relative to the ambient pressure.
- hH
-
Hub des Gaswechselventils 20 bzw. Antriebskolbens 23Stroke of
gas exchange valve 20 or drivepiston 23 - hmax h max
- maximaler Öffnungshubmaximum opening stroke
- hstat stat
- theoretischer statischer Öffnungshubtheoretical static opening stroke
- mm
-
Wirksame Masse des bewegten Bauteils
(= Summe der Massen von:- Gaswechselventil mit Federteller, ggf. Ventilbrücke usw.
- Masse des Antriebskolbens 23
- Massenanteil der Feder 25
- Massenanteil mitbewegten Druckmediums 30
- weitere mitbewegte Teile wie Ventilbrücke usw.)
(= Sum of the masses of:- Gas exchange valve with spring plate, if necessary valve bridge etc.
- Mass of the
drive piston 23 - Mass fraction of the spring 25th
- Mass fraction with moving
pressure medium 30 - other moving parts such as valve bridge etc.)
- FF F F
-
Federkraft der Feder 25, abhängig von EinfederungSpring force of
spring 25, depending on deflection - FFv F Fv
-
Vorspannkraft der Feder 25
(in der geschlossenen Stellung des Gaswechselventils, h=0)Biasing force of thespring 25
(in the closed position of the gas exchange valve, h = 0) - cc
- Federkonstante der Feder 25 (für lineare Kennlinie)Spring constant of spring 25 (for linear characteristic)
- tt
- ZeitTime
- T1/2 T 1/2
- Halbe Periodendauer des Federmasseschwingers aus m und cHalf period of the spring mass oscillator from m and c
- OO
- Ruhephasedormancy
- II
- Öffnen des GaswechselventilsOpening the gas exchange valve
- IIII
- Erste Haltephase im offenen ZustandFirst holding phase in the open state
- IIIIII
- Schliessen des GaswechselventilsClose the gas exchange valve
- IVIV
- Zweite Haltephase vor VentilsitzSecond holding phase in front of valve seat
- VV
- Endgültiges Schliessen des GaswechselventilsFinal closing of the gas exchange valve
- VIVI
- Ruhephasedormancy
- A1a, A1b. A1c A 1a , A 1b . A 1c
- Querschnittsverlaufsvarianten a,b,c des ersten VentilsCross-sectional course variants a, b, c of the first valve
- A2a, A2b A 2a , A 2b
- Querschnittsverlaufsvarianten zweites VentilCross-sectional variations of the second valve
- A3 A 3
- Querschnittsverlauf drittes VentilCross-sectional third valve
Claims (14)
in einer ersten Verbindungsleitung (48) zwischen dem ersten hydraulischen Druckreservoir (41) und dem Arbeitszylinder (22) eine steuerbare Öffnung (49) eines ersten Ventils (46) mit zumindest einem im Strömungspfad davor, im oder dahinter in Reihe geschalteten, vorzugsweise federbelasteten Rückschlagventil (47) angeordnet ist, welches dem Druckmedium (30) ein Strömen in Richtung Arbeitszylinder (22) erlaubt, aber ein Rückströmen in Richtung Druckreservoir (41) verhindert.Hydraulic drive (10) for accelerating and decelerating dynamically moving components, in particular valves in gas exchange controls of internal combustion engines and other piston engines, the hydraulic drive comprising:
in a first connecting line (48) between the first hydraulic pressure reservoir (41) and the working cylinder (22) a controllable opening (49) of a first valve (46) with at least one upstream in the flow path, in or behind series connected, preferably spring-loaded check valve (47) is arranged, which allows the pressure medium (30) to flow in the direction of working cylinder (22), but prevents a backflow in the direction of the pressure reservoir (41).
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