PL199631B1

PL199631B1 - System for exchanging an internal combustion engine charge and method of operating such system

Info

Publication number: PL199631B1
Application number: PL344952A
Authority: PL
Inventors: Alfred Franz Wunder; Robert Hofer
Original assignee: Waertsilae Schweiz Ag
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2001-01-04
Publication date: 2008-10-31
Also published as: EP1114918A2; JP4576054B2; KR100727476B1; DE50007373D1; KR20010070375A; PL344952A1; CN1201065C; JP2001234717A; DK1114918T3; EP1114918A3; EP1114918B1; CN1302944A

Abstract

The gas change system for an internal combustion motor, such as a diesel motor, has a hydraulically operated gas change valve (20) linked to an initial fluid system (30) for a medium to operate the valve (20). A second fluid system (40) for a hydraulic medium has a main control valve (50) to control the gas change valve (20). A medium separator (70) is between the main control valve (50) and the gas change valve (20), where one side is linked to the initial fluid system (30) and the other side is connected to the second fluid system (40). The main control valve (50) has a control piston (56), which sets the opening and closing of the gas change valve (20). The second fluid system (40) has an electromagnetic pilot valve (60) to act on the main control valve (50).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób eksploatacji układu wymiany ładunku cylindrów w silniku spalinowym i układ wymiany ładunku cylindrów silnika spalinowego.The subject of the invention is a method of operating a cylinder charge exchange system in an internal combustion engine and a cylinder charge exchange system in an internal combustion engine.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 539 320 znane jest urzą dzenie do hydraulicznego uruchamiania zaworu wylotowego silnika spalinowego. Element zaworowy zaworu wylotowego jest uruchamiany przez serwotłok, który jest połączony z hydraulicznym urządzeniem sterującym. Hydrauliczne urządzenie sterujące zawiera uruchamiany za pomocą elektromagnesu zawór wysterowania wstępnego, który wysterowuje zawór sterujący. Ponadto przewidziany jest akumulator hydrauliczny, w którym medium hydrauliczne znajduje się pod ciś nieniem. Dla otwarcia zaworu wylotowego zawór sterujący jest poprzez odpowiednie wysterowanie zaworu sterującego przełączany w położenie, które otwiera połączenie przepływowe pomiędzy akumulatorem hydraulicznym i serwotłokiem, tak że na serwotłok oddziałuje znajdujące się pod ciśnieniem medium hydrauliczne i przemieszcza on korpus zaworowy w położenie otwarte. W celu zamknięcia zaworu wylotowego zawór sterujący jest przez odpowiednie sterowanie zaworu wysterowania wstępnego przełączany w położenie, które zamyka połączenie przepływowe pomiędzy akumulatorem hydraulicznym i serwotłokiem, i które jednocześnie umożliwia odpływ medium hydraulicznego i tym samym odciążenie serwotłoka od ciśnienia.A device for hydraulically actuating an exhaust valve of an internal combustion engine is known from EP-A-0 539 320. The valve element of the exhaust valve is actuated by a servo piston which is connected to a hydraulic control device. The hydraulic control device comprises a pilot-operated pilot valve which actuates the control valve. In addition, a hydraulic accumulator is provided in which the hydraulic medium is pressurized. To open the outlet valve, the control valve is switched to a position by appropriate actuation of the control valve, which opens a flow connection between the hydraulic accumulator and the servo piston, so that the pressurized hydraulic medium acts on the servo piston and moves the valve body into the open position. In order to close the outlet valve, the control valve is switched by a suitable control of the pilot valve to a position which closes the flow connection between the hydraulic accumulator and the servo piston, and which at the same time allows the outflow of the hydraulic medium and thus relieves the servo piston from pressure.

Jeśli nawet urządzenie okazało się w praktyce dobrym, to jednak ujawniły się także wady. Tak więc w ramach prac związanych z konserwacją, sprawdzaniem lub naprawami konieczne jest demontowanie pokrywy cylindra, do czego musi zostać otwarty układ hydrauliczny. Wskutek tego powstaje znaczne niebezpieczeństwo zanieczyszczeń układu hydraulicznego, który zwykle jest utrzymywany w czystości za pomocą dokładnych filtrów. Zanieczyszczenia takie mogą powodować uszkodzenia, zwłaszcza w zaworach wysterowania wstępnego i zaworach sterujących, które to uszkodzenia mogą powodować znaczne wydatki na naprawy. Ponieważ zwykle wszystkie cylindry silnika są przyłączone do tego samego układu hydraulicznego, więc istnieje niebezpieczeństwo zanieczyszczenia wszystkich cylindrów, nawet jeśli musi zostać otwarta tylko jedna pokrywa cylindra. Ponadto istnieje niebezpieczeństwo, że przy montażu mogą występować przecieki, które dotyczą całego układu hydraulicznego, tak że nie będzie już mógł zostać dokonany rozruch silnika.Even if the device turned out to be good in practice, there were also disadvantages. Thus, in the framework of maintenance, inspection or repair work, it is necessary to dismantle the cylinder cover, for which the hydraulic system must be opened. As a result, there is a considerable risk of contamination of the hydraulic system, which is usually kept clean by means of fine filters. Such contamination can cause damage, especially to pilot valves and control valves, which damage can result in considerable repair costs. Since normally all engine cylinders are connected to the same hydraulic system, there is a risk of contamination of all cylinders even if only one cylinder cover needs to be opened. Moreover, there is a risk that during assembly leaks may occur which affect the entire hydraulic system, so that the engine can no longer be started.

Celem wynalazku jest, biorąc za punkt wyjścia powyższy stan techniki, zaproponowanie układu wymiany ładunku cylindrów względnie sposobu jego eksploatacji, przy których nie będą występowały wymienione wady. Układ wymiany ładunku cylindrów powinien więc zwłaszcza umożliwiać przeprowadzanie prac związanych z naprawami lub konserwacją w poszczególnych cylindrach, bez powstawania wskutek tego niebezpieczeństwa zanieczyszczenia zaworów wysterowania wstępnego i zaworów sterujących.The object of the invention is, taking the above-mentioned prior art as a starting point, to propose a cylinder charge exchange system or a method for its operation which does not have the disadvantages mentioned. The cylinder charge exchange system should therefore, in particular, enable repair or maintenance work to be carried out on the individual cylinders without there being any risk of contamination of the pilot-control valves and the control valves.

Sposób eksploatacji układu wymiany ładunku cylindrów w silniku spalinowym, w którym to sposobie za pomocą pierwszego układu płynowego uruchamia się hydraulicznie za pomocą medium roboczego zawór wymiany ładunku cylindra, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za pomocą drugiego układu płynowego dla medium hydraulicznego uruchamia się główny zawór sterujący do sterowania zaworem wymiany ładunku cylindra, przy czym za pomocą umieszczonego pomiędzy głównym zaworem sterującym i zaworem wymiany ładunku cylindra oddzielacza mediów, który z jednej strony jest połączony z pierwszym układem płynowym, a z drugiej strony daje się łączyć z drugim układem płynowym, wytwarza się połączenie czynne pomiędzy pierwszym układem płynowym i drugim układem płynowym.The method of operating the cylinder charge exchange system in an internal combustion engine, in which the cylinder charge exchange valve is actuated hydraulically by means of a working medium by means of the first fluid circuit, according to the invention, is characterized in that the main valve is actuated by the second fluid circuit for the hydraulic medium. control for controlling the cylinder charge exchange valve, a media separator arranged between the main control valve and the charge exchange valve, which is connected on the one hand to the first fluid system and on the other hand can be connected to a second fluid system. active between the first fluid system and the second fluid system.

Korzystnie, tłok sterujący głównego zaworu sterującego oddziałuje siłą na element sprężysty, która to siła jest skierowana ku położeniu zamkniętemu tłoka sterującego, które to położenie zamknięte w stanie normalnej pracy silnika spalinowego powoduje zamknięcie zaworu wymiany ładunku cylindra.Preferably, the control piston of the main control valve exerts a force on the elastic member, which force is directed towards the closed position of the control piston, which closed position in normal operation of the internal combustion engine causes the cylinder charge exchange valve to close.

Korzystnie, główny zawór sterujący wysterowuje się wstępnie za pomocą elektromagnetycznego zaworu wysterowania wstępnego z suwakiem magnetycznym, który jest przełączalny w dwie strony pomiędzy dwoma elektromagnesami.Preferably, the main control valve is pre-actuated by a pilot solenoid valve with a magnetic spool which is reversible between two solenoids.

Korzystnie, dla uruchomienia zaworu wysterowania wstępnego uaktywnia się jeden z dwóch elektromagnesów, wykrywa się początek ruchu magnetycznego suwaka zaworowego, a następnie deaktywuje się elektromagnes skoro tylko po rozpoczęciu ruchu magnetycznego suwaka zaworowego upłynął przedział czasu, który korzystnie w zasadzie odpowiada czasowi przełączania zaworu wysterowania wstępnego.Preferably, to actuate the pilot valve, one of the two solenoids is activated, the start of the magnetic valve spool movement is detected, and then the solenoid is deactivated as soon as a time period has elapsed, which preferably substantially corresponds to the switching time of the pilot valve spool.

PL 199 631 B1PL 199 631 B1

Korzystnie, przed rozruchem silnika spalinowego przełącza się zawór wysterowania wstępnego za pomocą impulsu kierunkowego w określone położenie, które korzystnie odpowiada położeniu zamkniętemu zaworu wymiany ładunku cylindra.Preferably, prior to the start-up of the internal combustion engine, the pilot valve is switched to a predetermined position by a directional pulse, which preferably corresponds to the closed position of the cylinder charge exchange valve.

Układ wymiany ładunku cylindrów silnika spalinowego z uruchamianym hydraulicznie zaworem wymiany ładunku cylindra, i z połączonym z zaworem wymiany ładunku cylindra pierwszym układem płynowym dla medium roboczego do uruchamiania zaworu wymiany ładunku cylindra, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera drugi układ płynowy dla medium hydraulicznego, główny zawór sterujący do sterowania zaworem wymiany ładunku cylindra, przewidziany w drugim układzie płynowym, oraz umieszczony pomiędzy głównym zaworem sterującym i zaworem wymiany ładunku cylindra oddzielacz mediów, który z jednej strony jest połączony z pierwszym układem płynowym, a z drugiej strony jest łączony z drugim układem płynowym.An internal combustion engine cylinder charge exchange system with a hydraulically actuated cylinder charge exchange valve, and a first fluid circuit for the operating medium connected to the cylinder charge exchange valve for actuating the cylinder charge exchange valve, according to the invention, is characterized in that it comprises a second fluid circuit for the main hydraulic fluid. a control valve for controlling the cylinder charge exchange valve provided in the second fluid system, and a media separator disposed between the main control valve and the cylinder charge exchange valve, which on the one hand is connected to the first fluid system and on the other hand is connected to the second fluid system.

Korzystnie, główny zawór sterujący zawiera tłok sterujący, który przyjmuje położenie otwarte i poł o ż enie zamknię te, przy czym przy normalnej pracy silnika spalinowego poł o ż enie otwarte powoduje otwarcie zaworu wymiany ładunku cylindra, a położenie zamknięte powoduje zamknięcie zaworu wymiany ładunku cylindra.Preferably, the main control valve comprises a control piston which takes an open position and a closed position, the open position opening the cylinder charge exchange valve in normal operation of the internal combustion engine, and the closed position closing the cylinder charge exchange valve.

Korzystnie, główny zawór sterujący zawiera element sprężysty, który jest tak umieszczony, że oddziałuje na tłok sterujący siłą skierowaną w kierunku do położenia zamkniętego.Preferably, the main control valve comprises an elastic element which is arranged to apply a force to the control piston towards the closed position.

Korzystnie, układ ma w drugim układzie płynowym elektromagnetyczny zawór wysterowania wstępnego do wysterowywania głównego zaworu sterującego.Preferably, the system has a pilot solenoid valve in the second fluid system for actuating the main control valve.

Korzystnie, zawór wymiany ładunku cylindra ma tłok napędowy do uruchamiania zaworu wymiany ładunku cylindra, który to tłok napędowy jest ukształtowany jako tłok stopniowy.Preferably, the cylinder charge exchange valve has a drive piston for actuating the cylinder charge exchange valve, which drive piston is configured as a stepped piston.

Dzięki zastosowaniu dwóch układów płynowych, które są rozdzielone przez oddzielacz mediów, jest możliwe przeprowadzanie prac remontowych i konserwacyjnych w poszczególnych cylindrach bez konieczności otwierania w tym celu drugiego układu płynowego z głównymi zaworami sterującymi, tak że nie powstaje niebezpieczeństwo zanieczyszczeń i przecieków w tym drugim układzie płynowym. Ponadto dzięki temu jest możliwe odłączanie poszczególnych cylindrów od silnika spalinowego, tak że silnik spalinowy z n cylindrami może być dalej eksploatowany z przykładowo (n-1) cylindrami, podczas gdy w odłączonym cylindrze mogą zostać na przykład przeprowadzone prace remontowe.Due to the use of two fluid systems that are separated by a media separator, it is possible to carry out repair and maintenance work on the individual cylinders without having to open the second fluid circuit with the main control valves for this purpose, so that there is no risk of contamination and leakage in the second fluid circuit. . Moreover, in this way, it is possible to disconnect the individual cylinders from the internal combustion engine, so that the internal combustion engine with n cylinders can continue to be operated with, for example, (n-1) cylinders, while repair work can be carried out in the disconnected cylinder, for example.

W korzystnej postaci wykonania główny zawór sterujący zawiera tłok sterujący, który moż e przyjmować położenie otwarte i położenie zamknięte, przy czym przy normalnej pracy silnika spalinowego położenie otwarte powoduje otwarcie zaworu wymiany ładunku cylindra, a położenie zamknięte powoduje zamknięcie zaworu wymiany ładunku cylindra. Główny zawór sterujący zawiera ponadto element sprężysty, który jest tak umieszczony, że oddziałuje na tłok sterujący siłą skierowaną w kierunku do położenia zamkniętego, co oznacza, że suwak sterujący musi być przemieszczany do położenia otwartego przeciw sile elementu sprężystego. Jeśli w drugim układzie płynowym nie panuje ciśnienie, to element sprężysty zapewnia to, że suwak sterujący jest przemieszczany do położenia zamkniętego względnie jest w nim utrzymywany. Element sprężysty wytwarza więc naprężenie wstępne w kierunku położenia zamkniętego tłoka sterującego. Ma to tę zaletę, że możliwe jest skuteczne uniknięcie niepożądanego otwarcia zaworu wymiany ładunku cylindra, zwłaszcza przy rozruchu silnika spalinowego, gdy wzrasta ciśnienie w drugim układzie.In a preferred embodiment, the main control valve comprises a control piston which can assume an open position and a closed position, where, in normal operation of the internal combustion engine, the open position opens the cylinder charge exchange valve and the closed position closes the cylinder charge exchange valve. The main control valve further comprises an elastic element which is arranged to apply a force to the control piston towards the closed position, which means that the control spool has to be moved to the open position against the force of the elastic element. If there is no pressure in the second fluid system, the spring element ensures that the control spool is moved into or held closed in the closed position. The spring element thus creates a bias towards the closed position of the control piston. This has the advantage that undesirable opening of the cylinder charge exchange valve can be effectively avoided, especially when starting the internal combustion engine when the pressure in the second system is increased.

Szczególnie w przypadku silników spalinowych sterowanych elektronicznie lub elektryczno-hydraulicznie, które nie mają wału rozrządu, korzystne jest przewidzenie w drugim układzie płynowym sterowanego elektromagnetycznie zaworu wysterowania wstępnego do wysterowywania wstępnego głównego zaworu sterującego. Dzięki temu jest bowiem możliwe uruchamianie zaworu wymiany ładunku cylindra za pomocą elektrycznych lub elektronicznych impulsów sterujących.Particularly in electronically or electro-hydraulically controlled internal combustion engines which do not have a camshaft, it is advantageous to provide an electromagnetically controlled pilot valve in the second fluid system for the pilot control of the main control valve. In this way, it is possible to actuate the cylinder charge exchange valve by means of electric or electronic control pulses.

Ponadto dzięki temu, że zawór wymiany ładunku cylindra ma tłok napędowy do uruchamiania zaworu wymiany ładunku cylindra, który to tłok napędowy ma postać tłoka stopniowego, możliwe jest zaoszczędzenie energii hydraulicznej.Moreover, since the cylinder charge exchange valve has a drive piston for actuating the cylinder charge exchange valve, which drive piston is in the form of a stepped piston, it is possible to save hydraulic energy.

W przypadku sposobu wedł ug wynalazku są w szczególno ś ci dla sterowanych elektronicznie lub elektryczno-hydraulicznie silników spalinowych korzystne takie postaci sposobu, w których główny zawór sterujący jest wstępnie wysterowywany za pomocą elektromagnetycznego zaworu wysterowania wstępnego z suwakiem magnetycznym, który jest przełączalny w dwie strony pomiędzy dwoma elektromagnesami.In the method according to the invention, in particular for electronically controlled or electro-hydraulically controlled internal combustion engines, preferred embodiments of the method are those in which the main control valve is pre-actuated by means of a pilot solenoid valve with a magnetic spool which is switchable in both directions between two electromagnets.

Zgodnie z korzystną realizacją sposobu w celu uruchomienia zaworu wysterowania wstępnego uaktywnia się jeden z dwóch elektromagnesów, wykrywa się początek ruchu suwaka magnetycznego, a nastę pnie deaktywuje się elektromagnes skoro tylko po rozpoczę ciu ruchu suwaka magnetycznegoAccording to a preferred implementation of the method, in order to actuate the pilot valve, one of the two electromagnets is activated, the beginning of the movement of the magnetic slide is detected, and then the electromagnet is deactivated as soon as the movement of the magnetic slide is started.

PL 199 631 B1 upłynął przedział czasu, który korzystnie w zasadzie odpowiada czasowi przełączania zaworu wysterowania wstępnego.A period of time has elapsed, which preferably essentially corresponds to the switching time of the pilot valve.

Dzięki temu zapewnione zostało to, że dany elektromagnes nie jest dłużej aktywowany niż to jest konieczne dla pewnego przebiegu przełączania. Jest to zwłaszcza korzystne z uwagi na wytwarzanie ciepła w zaworze wysterowania wstępnego i niezawodność eksploatacji zaworu wysterowania wstępnego.In this way, it is ensured that the respective electromagnet is no longer activated than is necessary for a certain switching sequence. This is especially advantageous in view of the heat generation in the pilot valve and the operational reliability of the pilot valve.

Dzięki temu, że przed rozruchem silnika spalinowego przełącza się zawór wysterowania wstępnego za pomocą impulsu kierunkowego w określone położenie, które korzystnie odpowiada położeniu zamkniętemu zaworu wymiany ładunku cylindra. Dzięki temu zagwarantowano to, że przy rozruchu silnika spalinowego nie dochodzi do niepożądanych uruchomień zaworu wymiany ładunku cylindra.Due to the fact that, prior to the start-up of the combustion engine, the pilot control valve is switched to a specific position by means of a directional pulse, which preferably corresponds to the closed position of the cylinder charge exchange valve. In this way, it is ensured that there is no undesirable actuation of the cylinder charge exchange valve when the combustion engine is started.

Układ wymiany ładunku cylindrów według wynalazku i sposób według wynalazku nadają się zwłaszcza do silników wysokoprężnych dużej mocy, które są stosowane przykładowo jako agregaty napędowe statków lub jako stacjonarne urządzenia do wytwarzania prądu. Układ wymiany ładunku cylindrów według wynalazku i sposób według wynalazku nadają się szczególnie także do takich silników wysokoprężnych dużej mocy, które są sterowane drogą czysto elektroniczną względnie elektryczno-hydrauliczną, a więc nie mają żadnego wału rozrządu do sterowania zaworami i wtryskiem paliwa.The cylinder charge exchange system according to the invention and the method according to the invention are particularly suitable for high-power diesel engines, which are used, for example, as ship propulsion units or as stationary power generation devices. The cylinder charge exchange system according to the invention and the method according to the invention are also particularly suitable for such high-performance diesel engines which are purely electronically or electro-hydraulic controlled, and therefore have no camshaft for valve control and fuel injection.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony i objaśniony w przykładach wykonania na schematycznym i wykonanym nie w skali rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład wykonania układu wymiany ładunku cylindrów, częściowo w postaci schematu i częściowo w przekroju, fig. 1A - szczegół z fig. 1 w powię kszeniu, fig. 2 - silnik wysokoprężny duż ej mocy, w przekroju, fig. 3 - zawór wysterowania wstępnego w bardzo schematycznym przekroju, a fig. 4 - schemat objaśniający uruchamianie zaworu wysterowania wstępnego.The subject matter of the invention is shown and explained in exemplary embodiments on a schematic and not to scale drawing, in which fig. 1 shows an embodiment of the cylinder charge exchange system, partly in the form of a diagram and partly in a section, fig. 1A - detail from fig. 1 in 2 a sectional view of the high power diesel engine, fig. 3 a highly schematic sectional view of the pilot valve, and fig. 4 a diagram explaining the actuation of the pilot valve.

Figura 1 ukazuje częściowo w postaci schematu częściowo w przekroju korzystny przykład wykonania układu wymiany ładunku cylindrów według wynalazku, który jako całość jest oznaczony odnośnikiem 10. Zawiera on zawór 20 wymiany ładunku cylindra, który tu stanowi zawór wylotowy silnika wysokoprężnego, pierwszy układ płynowy 30 dla medium roboczego i drugi układ płynowy 40 dla medium hydraulicznego. W drugim układzie płynowym 40 znajduje się główny zawór sterujący 50, zawór 60 wysterowania wstępnego (zawór pilotowy) i akumulator hydrauliczny 41 dla medium hydraulicznego. Pomiędzy głównym zaworem sterującym 50 i zaworem 20 wymiany ładunku cylindra znajduje się oddzielacz 70 mediów, który z jednej strony jest połączony z pierwszym układem płynowym 30, a z drugiej strony może być łączony z drugim układem płynowym 40. Za pomocą oddzielacza 70 mediów realizowane jest czynne połączenie pomiędzy pierwszym i drugim układem płynowym.FIG. 1 shows partly in schematic form, partly in section, a preferred embodiment of the cylinder charge exchange system according to the invention, which is designated as a whole by the reference numeral 10. It comprises a cylinder charge exchange valve 20 which here is a diesel engine exhaust valve, a first fluid system 30 for a medium. and a second fluid system 40 for the hydraulic medium. The second fluid system 40 includes a main control valve 50, a pilot valve 60, and a hydraulic accumulator 41 for the hydraulic medium. There is a media separator 70 between the main control valve 50 and the cylinder charge exchange valve 20, which on the one hand is connected to the first fluid system 30 and on the other hand can be connected to the second fluid system 40. The media separator 70 is actively connected to the fluid system. between the first and second fluid systems.

Na fig. 1a są pokazane w powiększeniu główny zawór sterujący 50, zawór 60 wysterowania wstępnego i oddzielacz 70 mediów.1a, the main control valve 50, the pilot valve 60 and the media separator 70 are enlarged.

Poniższy opis odniesiono do konkretnego przykładu zastosowania, w którym układ 10 wymiany ładunku cylindrów stanowi część sterowanego elektronicznie silnika wysokoprężnego dużej mocy 1 (fig. 2), który na przykład może być stosowany jako główny agregat napędowy statku lub stacjonarnego urządzenia do wytwarzania prądu. Dla lepszego zrozumienia fig. 2 ukazuje w schematycznym przekroju silnik wysokoprężny dużej mocy 1 z jednym z jego zwykle kilku cylindrów 2. Silnik wysokoprężny dużej mocy 1 ma postać wolnobieżnego dwusuwowego wysokoprężnego silnika dużej mocy typu wodzikowego z płukaniem wzdłużnym i jest sterowany elektronicznie względnie elektryczno-hydraulicznie, to znaczy nie ma on wału rozrządu, w klasycznym sensie, do mechaniczno-hydraulicznego sterowania wymianą ładunku cylindrów i wtryskiem.The following description will refer to a specific application example in which the cylinder charge exchange system 10 is part of an electronically controlled high power diesel engine 1 (Fig. 2) which, for example, may be used as the main propulsion unit of a ship or a stationary power generator. For a better understanding, Fig. 2 shows in a schematic section a high-power diesel engine 1 with one of its usually several cylinders 2. The high-power diesel engine 1 is in the form of a slider-type, slow-running, longitudinal flushing slider-type two-stroke diesel engine and is electronically or electro-hydraulically controlled , that is, it does not have a camshaft, in the classical sense, for mechanical-hydraulic control of cylinder charge exchange and injection.

W silnikach tych układy hydrauliczne, za pomocą których są realizowane wtrysk, wymiana ładunku cylindrów, oraz układy pomocnicze, jak układ rozruchowy, są sterowane za pomocą zaworów wysterowania wstępnego, przy czym zawory wysterowania wstępnego są uruchamiane za pomocą sygnałów elektrycznych, pochodzących z urządzenia sterującego. Urządzenie sterujące wyznacza, za pomocą kąta obrotu korby, optymalny dla prędkości obrotowej silnika i ewentualnie dalszych wielkości stanu przedział czasu oraz każdorazowo optymalną ilość paliwa dla wtrysku względnie optymalne chwile otwierania i zamykania zaworów wylotowych i wysyła odpowiednio do tego elektryczne sygnały sterujące do zaworów wysterowania wstępnego, które na ich podstawie uruchamiają przynależny układ hydrauliczny. Za pomocą tego bardzo zmiennego elektryczno-hydraulicznego sterowania można w prosty sposób i dla wszystkich stanów pracy silnika wysokoprężnego dużej mocy optymalizować i dopasowywać do danego cyklu roboczego maszyny wtrysk i wymianę ł adunku cylindra, ponieważ nieIn these engines, the hydraulic systems with which the injection, cylinder charge exchange and auxiliary systems such as the starting system are carried out, are controlled by pilot valves, the pilot valves being actuated by electrical signals from the control device. The control device determines, by means of the crank rotation angle, the optimal time interval for the engine speed and possibly other state variables, as well as the optimal fuel quantity for injection or the optimal moments for opening and closing exhaust valves, respectively, and sends electrical control signals accordingly to the pilot valves, which on their basis activate the corresponding hydraulic system. With this highly variable electro-hydraulic control, the injection and cylinder load exchange can be easily optimized and adapted to the respective operating cycle of the high-performance diesel engine, because it is not possible to

PL 199 631 B1 istnieje już mechaniczne przymusowe sprzężenie pomiędzy położeniami tłoków i elementami uruchamiającymi, takimi jak pompy wtryskowe lub pompy czujnika skoku.There is already a mechanical positive coupling between the positions of the pistons and actuators such as injection pumps or stroke sensor pumps.

Silnik wysokoprężny dużej mocy 1 (fig. 2) ma wał korbowy 3, który poprzez koło zębate 3a wału korbowego i zazębiające się z nim koło zębate 4 napędza pompę wysokociśnieniową 5, która tłoczy pod wysokim ciśnieniem, np. aż do 2000 bar (200 MPa), poprzez przewód 6 do akumulatora 7 paliwa, który zasila nie opisany tu bliżej układ wtryskowy. Ponadto przewidziana jest także napędzana przez wał korbowy 3 pompa 8, która tłoczy medium hydrauliczne, przykładowo olej w postaci oleju hydraulicznego lub oleju sterującego, poprzez przewód 42 do akumulatora hydraulicznego 41 drugiego układu płynowego. Oczywiście może być przewidzianych kilka pomp wysokociśnieniowych 5 do tłoczenia paliwa i/lub kilka pomp 8 do tłoczenia medium hydraulicznego.A high-power diesel engine 1 (Fig. 2) has a crankshaft 3 which, through the crankshaft gear 3a and the gear meshing therewith 4, drives the high-pressure pump 5, which pumps under high pressure, e.g. up to 2000 bar (200 MPa) ), through a line 6 to a fuel accumulator 7 which supplies an injection system not described hereinafter. Furthermore, a pump 8 driven by the crankshaft 3 is also provided, which pumps a hydraulic medium, for example oil in the form of hydraulic oil or control oil, via line 42 to the hydraulic accumulator 41 of the second fluid system. Of course, several high-pressure pumps 5 for supplying fuel and / or several pumps 8 for supplying hydraulic medium can be provided.

Akumulator 7 paliwa i akumulator hydrauliczny 41 są każdorazowo ukształtowane jako elementy ruropodobne, które rozciągają się wzdłuż silnika.The fuel accumulator 7 and the hydraulic accumulator 41 are each shaped as tubular elements which extend along the length of the engine.

Na fig. 2 jest także przedstawiony zawór 20 wymiany ładunku w cylindrze w postaci zaworu wylotowego do odprowadzania gazów spalinowych z cylindra 2. Poniższe objaśnienia układu wymiany ładunku cylindrów są odniesione do tylko jednego cylindra. Rozumie się jednak, że dla zaworu wylotowego każdego cylindra przewidziany jest każdorazowo główny zawór sterujący 50, elektromagnetyczny zawór 60 wysterowania wstępnego oraz oddzielacz 70 mediów, przy czym wszystkie główne zawory sterujące względnie wszystkie zawory wysterowania wstępnego są zgodnie z zasadą Common Rail przyłączone do akumulatora hydraulicznego 41 i mogą być przez niego zasilane medium znajdującym się pod ciśnieniem. Jest to zaznaczone na fig. 1 za pomocą strzałki z odnośnikiem Z. W akumulatorze hydraulicznym 41 medium hydrauliczne znajduje się przykładowo pod ciśnieniem około 200 bar (20 MPa).Fig. 2 also shows a cylinder charge exchange valve 20 in the form of an exhaust valve for discharging exhaust gas from cylinder 2. The following explanations of the cylinder charge exchange system are related to one cylinder only. It is understood, however, that a main control valve 50, a pilot solenoid valve 60 and a media separator 70 are each provided for the exhaust valve of each cylinder, all of the main control valves or all pilot valves being connected to a hydraulic accumulator 41 according to the common rail principle. and can be supplied by it with a medium under pressure. This is indicated in FIG. 1 by the arrow Z. In the accumulator 41, the hydraulic medium is at a pressure of, for example, approximately 200 bar (20 MPa).

Do akumulatora hydraulicznego 41 jest przyłączony przewód doprowadzający 43 z zaworem odcinającym 44. Przewód doprowadzający rozgałęzia się za zaworem odcinającym 44 na odgałęzienie 43a, które jest połączone z zaworem 60 wysterowania wstępnego i na odgałęzienie 43b, które jest połączone z wlotem 51 głównego zaworu sterującego 50. Wylot zaworu 60 wysterowania wstępnego jest połączony, poprzez przewód 65, z wlotem sterującym 52 głównego zaworu sterującego 50.Connected to the hydraulic accumulator 41 is a supply line 43 with a shut-off valve 44. The supply line branches downstream of the shut-off valve 44 into a branch 43a which is connected to the pilot valve 60 and a branch 43b which is connected to the inlet 51 of the main control valve 50. The output of the pilot control valve 60 is connected via a line 65 to the control inlet 52 of the main control valve 50.

Figura 3 ukazuje w sposób mocno uproszczony przykład wykonania zaworu 60 wysterowania wstępnego, który ma postać bistabilnego elektromagnetycznego dwu-/trzydrogowego rozdzielacza o suwakowej konstrukcji. Zawór 60 wysterowania wstę pnego zawiera umieszczony przesuwnie w obudowie 61 magnetyczny suwak zaworowy 62, który jest ukształtowany jako wydrążony cylinder z centralnym otworem odciążającym 621. W obudowie 61 znajduje się kanał doprowadzający 63, kanał powrotny 64 i kanał odbiorczy 66. Centralny otwór odciążający 621 jest poprzez otwory poprzeczne 641 połączony z kanałem powrotnym 64. Kanał doprowadzający 63 jest połączony z odgałęzieniem 43a przewodu doprowadzającego 43, kanał powrotny 64 jest połączony z przewodem 47, który prowadzi do układu powrotnego 49 dla medium hydraulicznego, a kanał odbiorczy 66 - z przewodem 65, prowadzącym do wlotu sterującego 52 głównego zaworu sterującego 50.FIG. 3 shows in a greatly simplified manner an embodiment of a pilot-control valve 60 which is a bistable two / three-way electromagnetic distributor with a slide structure. The pilot valve 60 includes a magnetic valve spool 62 slidably disposed in the housing 61 which is configured as a hollow cylinder with a central relief opening 621. The housing 61 includes a feed passage 63, a return passage 64 and a receiving passage 66. The central relief opening 621 is through transverse openings 641 connected to the return conduit 64. Supply conduit 63 is connected to branch 43a of feed conduit 43, return conduit 64 is connected to conduit 47 which leads to return circuit 49 for hydraulic medium, and receiving conduit 66 to conduit 65, leading to control inlet 52 of main control valve 50.

Magnetyczny suwak zaworowy 62 jest przełączalny za pomocą dwóch elektromagnesów 67a, 67b w obie strony pomiędzy dwoma położeniami, przy czym w pierwszym położeniu suwaka zaworowego 62, które jest pokazane na fig. 3, jest otwarte połączenie przepływowe pomiędzy kanałem doprowadzającym 63 i kanałem odbiorczym 66. W drugim położeniu kanał odbiorczy 66 jest połączony z kanał em powrotnym 64.The magnetic valve spool 62 is switchable by means of two solenoids 67a, 67b both ways between the two positions, in the first position of the valve spool 62, which is shown in Fig. 3, there is an open flow connection between the supply channel 63 and the receiving channel 66. In the second position, the receiving channel 66 is connected to the return channel 64.

Aby zawór 60 wysterowania wstępnego mógł być możliwie szybko przełączany z jednego położenia w drugie, a więc miał mały czas opóźnienia, mają elektromagnesy 67a, 67b bardzo małą indukcyjność, co daje się uzyskać poprzez możliwie małą liczbę zwojów i przez zastosowanie na korpus cewki materiałów z małymi stratami wiroprądowymi. Czas przełączania, to znaczy czas, który jest potrzebny do przełączenia zaworu 60 wysterowania wstępnego z jednego położenia w drugie, wynosi przykładowo tylko około pół milisekundy. Przy tym ten czas przełączania jest w wysokim stopniu stały, to znaczy powtarzalny. Kwestia dosterowania zaworu 60 wysterowania wstępnego zostanie jeszcze omówiona poniżej.In order for the pilot valve 60 to be switched from one position to another as quickly as possible, and thus to have a low delay time, the electromagnets 67a, 67b have a very low inductance, which can be achieved by having as few turns as possible and by using materials with small amounts of material for the coil body. eddy current losses. The switching time, i.e. the time required to switch the pilot valve 60 from one position to another, is, for example, only about half a millisecond. In this case, this switching time is highly constant, i.e. reproducible. The tuning of the pilot valve 60 will be discussed further below.

Główny zawór sterujący 50 ma tłok sterujący 56, który może przyjmować położenie otwarte i przedstawione na fig. 1 względnie na fig. 1A położenie zamknięte. Jak to jeszcze wyjaśniono dalej, przy normalnej pracy silnika wysokoprężnego 1 położenie otwarte powoduje otwarcie, a położenie zamknięte - zamknięcie zaworu wylotowego 20. Główny zawór sterujący 50 zawiera ponadto połączenie pierwsze 53 względnie drugie 54, przez które główny zawór sterujący 50 jest połączony z oddzielaczem 70 mediów, oraz otwór 55 przepływu powrotnego, przez który medium hydrauliczne możeThe main control valve 50 has a control piston 56 which can assume an open position and the closed position shown in FIG. 1 or FIG. 1A. As further explained, in normal operation of the diesel engine 1, the open position opens and the closed position closes the exhaust valve 20. The main control valve 50 further comprises a first connection 53 or a second connection 54 through which the main control valve 50 is connected to the separator 70. media, and a return flow opening 55 through which the hydraulic medium can

PL 199 631 B1 odpływać z głównego zaworu sterującego 50 do zaopatrzonego w zawór odcinający 45 przewodu 47. Ten przewód 47 jest połączony z układem powrotnym 49 dla medium hydraulicznego. Główny zawór sterujący 50 jest tu więc cztero-/dwudrogowym rozdzielaczem.This line 47 is connected to a return line 49 for a hydraulic medium, provided with a shut-off valve 45. The line 47 is connected to a return line 49 for the hydraulic medium. Thus, the main control valve 50 is here a four / two-way divider.

Tłok sterujący 56 jest obciążony przez element sprężysty 57, który jest tak umieszczony, że siła sprężystości próbuje przemieścić tłok sterujący 56 w jego położenie zamknięte względnie usiłuje go utrzymywać w położeniu zamkniętym. Dzięki temu napięciu wstępnemu jest zagwarantowane to, że tłok sterujący 56 w stanie bezciśnieniowym, to znaczy wtedy, gdy nie jest on obciążony przez medium hydrauliczne znajdujące się pod ciśnieniem, przyjmuje położenie zamknięte względnie w nim pozostaje. Tłok sterujący 56 musi więc być przemieszczony w położenie otwarte przeciw sile elementu sprężystego 57. W opisanym tu przykładzie wykonania element sprężysty 57 ma postać sprężyny spiralnej, która z jednej strony opiera się na, według rysunku, górnej powierzchni czołowej tłoka sterującego 56, a z drugiej strony na obudowie głównego zaworu sterującego 50. Znajdująca się pod działaniem elementu sprężystego 57 powierzchnia czołowa tłoka sterującego 56 jest poprzez centralny otwór połączona z otworem 55 przepływu powrotnego, gdy tłok sterujący znajduje się w położeniu zamkniętym, tak że wtedy może odpływać medium hydrauliczne, które jest wypierane do przestrzeni pomiędzy tą powierzchnią czołową i obudową.The control piston 56 is loaded by an elastic element 57 which is arranged such that the spring force tries to move the control piston 56 to its closed position or tries to keep it closed. Due to this bias, it is ensured that the control piston 56 is in a non-pressurized state, i.e. when it is not loaded by a pressurized hydraulic medium, or remains in the closed position. The control piston 56 must therefore be moved into the open position against the force of the spring element 57. In the embodiment described here, the spring element 57 is in the form of a spiral spring which, as shown in the drawing, abuts on the one side against the upper face of the control piston 56 and on the other side on the main control valve housing 50. The end face of the control piston 56 under the action of the elastic element 57 is connected via a central opening to the return flow opening 55 when the control piston is in the closed position, so that the hydraulic medium can then be displaced and displaced to the space between this face and the housing.

Oddzielacz 70 mediów zawiera umieszczony w obudowie 73 tłok oddzielający 72, którego, według rysunku górna, powierzchnia czołowa 721 ogranicza komorę 71 dla medium roboczego pierwszego układu płynowego. Oba połączenia 53, 54 z głównym zaworem sterującym 50 uchodzą do oddzielacza 70 mediów według obu figur rysunku pod górną powierzchnią czołową 721 tłoka oddzielającego. Tłok oddzielający 72 oddziela więc medium robocze pierwszego układu płynowego od medium hydraulicznego drugiego układu płynowego. Zgodnie z rysunkiem nad powierzchnią czołową 721 komora 71 oddzielacza 70 mediów jest poprzez otwór 74 połączona z pierwszym układem płynowym 30.The media separator 70 includes a housing 73 separating piston 72 whose upper face 721 is shown to delimit a chamber 71 for the operating medium of the first fluid system. Both connections 53, 54 to the main control valve 50 exit into the media separator 70 of both figures below the upper face 721 of the separating piston. The separating piston 72 thus separates the operating medium of the first fluid system from the hydraulic medium of the second fluid system. As shown in the drawing above the face 721, the chamber 71 of the media separator 70 is connected to the first fluid system 30 via an opening 74.

Pierwszy układ płynowy dla medium roboczego zawiera przewód ciśnieniowy 31, który łączy otwór 74 oddzielacza 70 mediów z zaworem 20 wymiany ładunku cylindra w postaci zaworu wylotowego, jak również doprowadzenie 32 dla medium roboczego, które z jednej strony jest poprzez zawór odcinający 33 i zawór zwrotny 34 połączone z przewodem ciśnieniowym 31 a z drugiej strony jest połączone z nie przedstawioną pompą, która tłoczy medium robocze do doprowadzenia 32.The first fluid system for the operating medium comprises a pressure line 31 which connects the opening 74 of the media separator 70 with the charge exchange valve 20 of the cylinder in the form of an exhaust valve, as well as an inlet 32 for the operating medium which on one side is via the shut-off valve 33 and the non-return valve 34 connected to the pressure line 31 and on the other hand it is connected to a pump, not shown, which pumps the operating medium to the supply 32.

Na medium robocze nadaje się przykładowo olej smarowy albo olej silnikowy, który jest pobierany na przykład z układu smarowania silnika wysokoprężnego dużej mocy 1. Medium robocze w pierwszym układzie płynowym 30 i medium hydrauliczne w drugim układzie płynowym 40 może stanowić ta sama substancja, na przykład olej, który dla obu układów płynowych 30, 40 jest pobierany z tego samego zbiornika zapasowego silnika wysokoprężnego dużej mocy 1. Ponieważ jednak drugi układ płynowy 40 zawiera części składowe wrażliwsze na zanieczyszczenia, więc olej wprowadzany do drugiego układu płynowego 40 jest dokładniej filtrowany względnie oczyszczany niż olej wprowadzany do pierwszego układu płynowego. Oczywiście jest także możliwe stosowanie jako medium robocze w pierwszym układzie płynowym 30 całkiem innej substancji niż medium hydrauliczne w drugim układzie płynowym 40.The operating medium is, for example, lubricating oil or engine oil, which is taken, for example, from the lubrication system of a high-power diesel engine 1. The operating medium in the first fluid system 30 and the hydraulic medium in the second fluid system 40 may be the same substance, for example oil. which for both fluid systems 30,40 is drawn from the same backup tank of a high power diesel engine 1. However, since the second fluid system 40 contains components more sensitive to contamination, the oil entering the second fluid system 40 is more thoroughly filtered or cleaned than the oil introduced into the first fluid system. Of course, it is also possible to use a completely different substance as the operating medium in the first fluid system 30 than the hydraulic medium in the second fluid system 40.

Zawór 20 wymiany ładunku cylindra w postaci zaworu wylotowego zawiera element zaworowy 21, który w zależności od położenia otwiera albo zamyka połączenie pomiędzy komorą spalania cylindra 2 i przewodem odprowadzającym, który łączy komorę spalania z układem wydechowym. Ponadto zawór wylotowy zawiera tłok napędowy 22, który uruchamia element zaworowy 21. Element zaworowy 21 jest przez powietrzny element sprężysty 23 utrzymywany w jego przedstawionym na fig. 1 położeniu zamkniętym. Nad, zgodnie z rysunkiem, tłokiem napędowym 22 uchodzi do zaworu 20 wymiany ładunku cylindra przewód ciśnieniowy 31, tak że na powierzchnię czołową tłoka napędowego 22 może oddziaływać pod ciśnieniem medium robocze.The cylinder charge exchange valve 20 in the form of an exhaust valve comprises a valve element 21 which, depending on the position, opens or closes the connection between the combustion chamber of the cylinder 2 and an exhaust pipe which connects the combustion chamber with the exhaust system. In addition, the exhaust valve comprises a drive piston 22 which actuates the valve member 21. The valve member 21 is held by an air spring 23 in its closed position, shown in FIG. 1. Above the driving piston 22 as shown, a pressure line 31 opens into the cylinder charge exchange valve 20, so that a working medium can act under pressure on the end face of the driving piston 22.

Elektroniczne urządzenie sterujące do sterowania silnikiem wysokoprężnym dużej mocy zawiera przykładowo jednostkę centralną 90 dla sterowania ogólnego silnikiem wysokoprężnym dużej mocy i każ dorazowo moduł sterujący 91 dla każdego cylindra, za pomocą którego sterowane są funkcje specyficzne dla cylindra. Moduły sterujące 91 poszczególnych cylindrów są poprzez szyny danych połączone z jednostką centralną 90. Jednostka centralna 90 jest ponadto połączona z nie przedstawionym czujnikiem kąta (shaft encoder), za pomocą którego ustalane są prędkość obrotowa wału korbowego 3 oraz kąt obrotu korby i tym samym każdorazowe położenia tłoków. Ze względów bezpieczeństwa zwykle są przewidziane dwa niezależne czujniki kąta. Czujnik kąta jest połączony, jeśli chodzi o napęd, z wałem korbowym 3. Dla każdego czujnika kąta jest przewidziany jeszcze czujnik odniesienia do pilnowania synchronizacji pomiędzy wałem korbowym 3 i czujnikiem kąta. Za pomocą syPL 199 631 B1 gnałów odbieranych z czujnika kąta i ewentualnie jeszcze innych danych jednostka centralna 90 ustala chwilowy i wymagany stan roboczy silnika wysokoprężnego dużej mocy 1 i przekazuje potrzebne informacje do poszczególnych modułów sterujących 91. Moduły te ustalają, przy uwzględnieniu chwilowego obciążenia i chwilowej prędkości obrotowej, najkorzystniejsze czasy i wielkości wtrysku dla poszczególnych cylindrów oraz chwile uruchamiania dla zaworów 20 wymiany ładunku cylindrów, a wię c np. zaworów wylotowych, i wysył ają odpowiednio do tego elektryczne sygna ł y sterują ce do poszczególnych zaworów wysterowania wstępnego, które następnie sterują wtryskiem i wymianą ładunku cylindrów. Połączenia pomiędzy modułem sterującym 91 i modułem wysterowania wstępnego 60 nie są przedstawione na fig. 1.The electronic control device for controlling a high-power diesel engine includes, for example, a central unit 90 for general control of a high-power diesel engine, and each control module 91 for each cylinder by means of which cylinder-specific functions are controlled. The control modules 91 of the individual cylinders are connected via data buses to the central unit 90. The central unit 90 is also connected to a shaft encoder (not shown), with which the rotational speed of the crankshaft 3 and the angle of rotation of the crank are determined and therefore the respective positions. pistons. For safety reasons, two independent angle sensors are usually provided. As regards the drive, an angle sensor is connected to the crankshaft 3. A reference sensor is also provided for each angle sensor for monitoring the synchronization between the crankshaft 3 and the angle sensor. By means of signals received from the angle sensor and possibly other data, the central unit 90 determines the instantaneous and required operating state of the high-power diesel engine 1 and transmits the necessary information to the individual control modules 91. These modules determine the instantaneous load and the instantaneous rotational speed, the most favorable injection times and amounts for individual cylinders, and actuation times for cylinder charge exchange valves, i.e. exhaust valves, and send electrical control signals correspondingly to the individual pilot valves, which then control injection and cylinder charge exchange. The connections between the control module 91 and the pre-control module 60 are not shown in Fig. 1.

Poniżej zostanie teraz objaśniony sposób działania układu 10 wymiany ładunku cylindrów, przy czym zostanie to dokonane w odniesieniu do normalnego stanu pracy silnika wysokoprężnego dużej mocy 1. Jako punkt wyjścia przyjmuje się, że element zaworowy 21 zaworu 20 wymiany ładunku cylindra i tłok sterujący 56 głównego zaworu sterującego 50 każdorazowo znajdują się w swoim przedstawionym na fig. 1 względnie fig. 1A położeniu zamkniętym, i że tłok oddzielający 72 oddzielacza 70 mediów znajduje się w swoim położeniu wyjściowym - według rysunku przy dolnym ograniczniku. Przewód ciśnieniowy 31 oraz komora 71 ponad tłokiem oddzielającym 72 są wypełnione medium roboczym.The operation of the cylinder charge exchange system 10 will now be explained, and this will be done with reference to the normal operating condition of the high power diesel engine 1. As a starting point, the valve member 21 of the cylinder charge exchange valve 20 and the control piston 56 of the main valve are taken as a starting point. of the control unit 50 are each in their closed position as shown in FIG. 1 or FIG. 1A, and that the separating piston 72 of the media separator 70 is in its initial position - as shown in the figure at the lower stop. The pressure line 31 and the chamber 71 above the separating piston 72 are filled with a working medium.

Jeśli teraz zawór 20 wymiany ładunku cylindra ma zostać otwarty, to moduł sterujący 91 tego cylindra 2 podaje odpowiedni sygnał elektryczny do zaworu 60 wysterowania wstępnego. Zawór ten przełącza się następnie w położenie pokazane na fig. 1 i otwiera połączenie przepływowe pomiędzy odgałęzieniem 43a i przewodem 65, tak że medium hydrauliczne przepływa z akumulatora hydraulicznego 41 do wlotu sterującego 52 głównego zaworu sterującego 50 i oddziałuje ciśnieniem na dolną stronę tłoka sterującego 56. Zostaje on w następstwie tego przeciw sile elementu sprężystego 57 przemieszczony według rysunku do dołu, zamykając przez to najpierw otwór 55 przepływu powrotnego, a następnie otwierając wlot 51. Tłok sterujący 56 znajduje się teraz w swoim położeniu otwartym. W położeniu otwartym tłoka sterującego 56 komora pod tłokiem oddzielającym 72 jest poprzez odgałęzienie 43a, wlot 51 i drugie połączenie 54 połączona z akumulatorem hydraulicznym 41, tak że medium hydrauliczne oddziałuje ciśnieniem na dolną według rysunku stronę tłoka oddzielającego 72. Wskutek tego tłok oddzielający 72 przemieszcza się w dół. Ruch ten zostaje poprzez medium robocze w przewodzie ciśnieniowym 31, który działa jako drążek hydrauliczny, przeniesiony na tłok napędowy 22 zaworu wylotowego. Wskutek wywierania nacisku przez medium robocze tłok napędowy 22 przemieszcza element zaworowy 21 przeciw sile powietrznego elementu sprężystego 23 w położenie otwarte.If now the cylinder charge exchange valve 20 is to be opened, the control module 91 of this cylinder 2 gives a corresponding electrical signal to the pilot valve 60. This valve then switches to the position shown in Fig. 1 and opens a fluid connection between branch 43a and conduit 65 such that hydraulic medium flows from the hydraulic accumulator 41 to the control inlet 52 of the main control valve 50 and pressurizes the lower side of the control piston 56. As a consequence of this, against the force of the spring element 57, it is displaced downwards as shown in the figure, thereby first closing the return flow opening 55 and then opening the inlet 51. The control piston 56 is now in its open position. In the open position of the control piston 56, the chamber below the separating piston 72 is connected to the hydraulic accumulator 41 via a branch 43a, an inlet 51 and a second connection 54, so that the hydraulic medium exerts pressure on the lower side of the separating piston 72 as shown. The separating piston 72 therefore moves. Down. This movement is transferred to the drive piston 22 of the exhaust valve via the operating medium in the pressure line 31, which acts as a hydraulic rod. Due to the pressure exerted by the working medium, the drive piston 22 moves the valve element 21 against the force of the air spring element 23 into the open position.

W celu zamknię cia zaworu 20 wymiany ł adunku cylindra nastę puje przełączenie się zaworu 60 wysterowania wstępnego, spowodowane elektrycznym sygnałem sterującym, w jego drugie położenie, w którym zamyka on połączenie przepł ywowe pomię dzy akumulatorem hydraulicznym 41 i przewodem 65, tak że dolna strona tłoka sterującego 56 nie jest już połączona z akumulatorem hydraulicznym 41. Za pomocą siły elementu sprężystego 57 przemieszcza się tłok sterujący 56 zgodnie z rysunkiem do dołu, zamykając przy tym wlot 51, wskutek czego zamknięte zostaje połączenie przepływowe pomiędzy akumulatorem hydraulicznym 41 i dolną stroną tłoka oddzielającego 72, i otwierając otwór 55 przepływu powrotnego głównego zaworu sterującego 50. Główny zawór sterujący 50 znajduje się teraz w swoim położeniu zamkniętym, w którym jest otwarte połączenie przepływowe pomiędzy pierwszym połączeniem 53 i otworem 55 przepływu powrotnego, tak że medium hydrauliczne z komory pod tłokiem oddzielającym 72 może odpływać, poprzez pierwsze połączenie 53 i przewód 47, do układu powrotnego 49.In order to close the cylinder load exchange valve 20, the pilot valve 60 is switched, due to an electrical control signal, to its second position, in which it closes the flow connection between the hydraulic accumulator 41 and the conduit 65, so that the lower side of the piston the control piston 56 is no longer connected to the hydraulic accumulator 41. By the force of the resilient member 57, the control piston 56 is moved as shown downwards, thereby closing the inlet 51, thereby closing the flow connection between the hydraulic accumulator 41 and the underside of the separating piston 72 , and opening the return flow opening 55 of the main control valve 50. The main control valve 50 is now in its closed position, in which there is an open flow connection between the first connection 53 and the return flow opening 55 such that the hydraulic medium from the chamber under the separating piston 72 can drain off, through first connection 53 and line 47, to the return circuit 49.

Wskutek działania powietrznego elementu sprężystego 23 zaworu 20 wymiany ładunku cylindra w postaci zaworu wylotowego jest tł ok napędzają cy 22 popychany wedł ug rysunku do góry i wypiera przy tym medium robocze do przewodu ciśnieniowego 31. Zawór 20 wymiany ładunku cylindra zostaje zamknięty. Tłok oddzielający 72 oddzielacza 70 mediów jest popychany przez wyparte do przewodu ciśnieniowego 31 medium robocze zgodnie z rysunkiem do dołu i wypiera przy tym medium hydrauliczne od swej dolnej strony poprzez tłok sterujący 56 głównego zaworu sterującego 50 do układu powrotnego 49. Wskutek działania powietrznego elementu sprężystego 23 zostaje tłok oddzielający 72 przemieszczony niemal w swoje określone, przedstawione na fig. 1 i fig. 1A, położenie wyjściowe. Wskutek ciągłego odpowietrzania (nie przedstawione), przykładowo za pomocą otworów odpowietrzających znajdujących się w zaworze 20 wymiany ładunku cylindra, traci się stale trochę medium roboczego z działającego jako drążek hydrauliczny przewodu hydraulicznego 31. To odpowietrzanie jestDue to the action of the air spring element 23 of the cylinder charge exchange valve 20 in the form of an exhaust valve, the drive piston 22 is pushed upwards as shown in the figure and thereby displaces the operating medium into the pressure line 31. The cylinder charge exchange valve 20 is closed. The separating piston 72 of the media separator 70 is pushed downwards by the operating medium displaced into the pressure line 31 as shown and displaces the hydraulic medium from its lower side through the control piston 56 of the main control valve 50 into the return line 49. Due to the action of the air spring 23 the separating piston 72 is moved almost to its defined starting position shown in FIGS. 1 and 1A. Due to the continuous venting (not shown), for example via vent holes in the cylinder charge exchange valve 20, some working medium is constantly lost from the hydraulic line 31 acting as a hydraulic rod. This venting is

PL 199 631 B1 zamykane podczas fazy otwarcia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra, korzystnie samoczynnie poprzez ustawienie tłoka napędowego 22. Podczas czasu aż do następnego przełączenia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra w postaci zaworu wylotowego to stracone wskutek odpowietrzania i przecieków medium robocze jest zastępowane poprzez doprowadzenie 32 i zawór zwrotny 34, wskutek czego tłok oddzielający 72 zostaje całkowicie przemieszczony w swoje położenie wyjściowe.During the opening phase of the cylinder charge exchange valve 20, preferably automatically by setting the drive piston 22. During the time until the next switching of the cylinder charge exchange valve 20 in the form of an exhaust valve, the operating medium lost through venting and leaks is replaced by the supply 32 and a non-return valve 34 whereby the separating piston 72 is completely moved to its starting position.

Oddzielacz mediów 70 z tłokiem oddzielającym 72 ma za zadanie tak oddzielać drugi układ płynowy 40 z czystym medium hydraulicznym od pierwszego układu płynowego 30 ze zwykle mocniej zanieczyszczonym i mniej dokładnie filtrowanym medium roboczym, aby po pierwsze istniało połączenie czynne pomiędzy pierwszym i drugim układem płynowym i aby po drugie było skutecznie uniemożliwiane wnikanie medium roboczego do drugiego układu płynowego. Przy normalnej pracy jest zapewnione to, że pod tłokiem oddzielającym 72 panuje wyższe ciśnienie niż ponad tym tłokiem, tak że medium robocze nie może przenikać obok tłoka oddzielającego do drugiego układu płynowego. Z drugiej strony jednak jest moż liwy strumień przecieków medium hydraulicznego z drugiego układu płynowego 40 obok tłoka oddzielającego 72 do pierwszego układu płynowego 30. Nie powoduje to jednak zakłóceń, ponieważ wymagania odnośnie do czystości są w pierwszym układzie płynowym 30 o wiele niż sze.The media separator 70 with a separating piston 72 is designed to separate the second fluid system 40 with a clean hydraulic medium from the first fluid system 30 with the usually more contaminated and less finely filtered working medium, firstly that there is an active connection between the first and second fluid systems and that there is an active connection between the first and second fluid systems. second, the ingress of the working medium into the second fluid system was effectively prevented. In normal operation, it is ensured that there is a higher pressure under the separating piston 72 than above the piston, so that the working medium cannot pass into the second fluid system past the separating piston. On the other hand, however, it is possible for a flow of hydraulic medium to leak from the second fluid system 40 past the separating piston 72 to the first fluid system 30. However, this does not cause disturbances as the cleanliness requirements are much lower in the first fluid system 30.

Ponadto przez tłok oddzielający 72 jest tłumiony ruch elementu zaworowego 21 zaworu 20 wymiany ładunku cylindra w obszarze położeń końcowych, a więc pod koniec jego każdorazowego ruchu.Moreover, the movement of the valve element 21 of the cylinder charge exchange valve 20 in the area of the end positions, i.e. at the end of its respective movement, is damped by the separating piston 72.

W korzystnej postaci wykonania tłok napędowy 22 zaworu 20 wymiany ładunku cylindra jest ukształtowany jako tłok stopniowy. Jak pokazano na fig. 1 tłok napędowy 22 zawiera większy tłok 22a i umieszczony koncentrycznie przesuwnie w większym tłoku 22a mniejszy tłok 22b. W ten sposób uwzględniono fakt, że przy otwieraniu zaworu 20 wymiany ładunku cylindra jest najpierw potrzebna większa siła, aby otworzyć element zaworowy 21 przeciw ciśnieniu gazów spalinowych w komorze spalania i przeciw naciskowi powietrznego elementu sprężystego 23. Po częściowym zmniejszeniu się już ciśnienia gazów spalinowych jest potrzebna już tylko mniejsza siła, aby element zaworowy 21 całkowicie doprowadzić w położenie otwarte względnie utrzymywać w położeniu otwartym. Przy otwieraniu zaworu 20 wymiany ładunku cylindra poruszają się tłoki duży 22a i mały 22b najpierw wspólnie zgodnie z rysunkiem w dół przeciw ciśnieniu panującemu w cylindrze 2. Zgodnie z zadanym suwem zaworu większy tłok 22a przesuwa się z tłumieniem do ogranicznika 24 i w rezultacie tego nie przemieszcza się dalej. Pozostała część suwu zaworu, dla której potrzebna jest już tylko mniejsza siła, jest wykonywana potem przez mniejszy tłok 22b, który przemieszcza się dalej w dół w teraz nieruchomym większym tłoku 22a. Dzięki temu ukształtowaniu tłoka napędowego 22 jako tłoka stopniowego może być w dużej mierze, na przykład o około 30%, zaoszczędzona energia hydrauliczna.In a preferred embodiment, the drive piston 22 of the cylinder charge exchange valve 20 is designed as a step piston. As shown in FIG. 1, the drive piston 22 includes a larger piston 22a and a smaller piston 22b that is concentrically slid within the larger piston 22a. In this way, it is taken into account that when opening the cylinder charge exchange valve 20, a greater force is first required to open the valve member 21 against the pressure of the exhaust gas in the combustion chamber and against the pressure of the air spring element 23. After the exhaust gas pressure has partially decreased, a need is needed only less force is left to bring the valve element 21 completely into the open position or to keep it in the open position. When the cylinder charge exchange valve 20 is opened, the large 22a and small 22b pistons first move downwards as shown in the figure against the pressure in cylinder 2. According to the set valve stroke, the larger piston 22a dampens up to the stop 24 and consequently does not move. further. The remainder of the valve stroke, for which only less force is needed, is then carried out by the smaller piston 22b, which travels further downward in the now stationary larger piston 22a. Due to this design of the drive piston 22 as a step piston, hydraulic energy can be largely saved, for example by approximately 30%.

W silniku wysokoprężnym dużej mocy 1 bez wału rozrządu nie jest już wzajemne powiązanie pomiędzy ustawieniem wału korbowego 3 i punktem otwierania i zamykania zaworu wylotowego zadawane w sposób wymuszony. Dlatego zawór 20 wymiany ładunku cylindra w postaci zaworu wylotowego zawiera dwa czujniki, na przykład czujniki przemieszczenia 25, które sprawdzają połączony nieruchomo z elementem zaworowym 21 stożek pomiarowy 26, aby wyczuwać ruch względnie położenie elementu zaworowego 21. Sygnał pomiarowy czujnika przemieszczenia 25 jest poprzez nie przedstawione przewody sygnałowe przekazywany do elektronicznego urządzenia sterującego, tak że są mu znane punkty otwierania i zamykania. Na podstawie sygnałów pomiarowych czujników przemieszczenia 25 może urządzenie sterujące rozpoznawać, czy przemieszczenia zaworu wymiany ładunku cylindra odpowiadają wartościom zadanym i przy występujących błędach wprowadzają przeciwśrodki, na przykład odłączają dany cylinder poprzez unieruchamianie wtrysku paliwa. Ze względu na redundancję są przewidziane dwa czujniki 25.In a high-power diesel engine 1 without a camshaft, there is no longer a positively defined relationship between the position of the crankshaft 3 and the opening and closing point of the exhaust valve. Therefore, the cylinder charge exchange valve 20 in the form of an exhaust valve comprises two sensors, for example displacement sensors 25, which monitor the measuring cone 26 fixedly connected to the valve element 21 in order to sense the movement or position of the valve element 21. The measuring signal of the displacement sensor 25 is shown therein. the signal lines are transmitted to the electronic control device so that it knows the opening and closing points. Based on the measurement signals of the displacement sensors 25, the control device can recognize that the displacements of the cylinder charge exchange valve correspond to the preset values and, in the event of errors, countermeasures, for example, disconnect the cylinder in question by disabling the fuel injection. For redundancy reasons, two sensors 25 are provided.

Za pomocą elektronicznego urządzenia sterującego może więc zostać zadany każdy dowolny punkt otwarcia i zamknięcia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra, przy czym z powodu możliwej różnicy czasu zwłoki zaworów 60 wysterowania wstępnego, wahań ciśnienia hydraulicznego, wahań nacisku powietrznego elementu sprężystego 23 i wskutek różnych wpływów tarcia w całym układzie 10 wymiany ładunku cylindrów dokonuje się regulacji punktu otwarcia i zamknięcia.By means of the electronic control device, any arbitrary opening and closing point of the cylinder charge exchange valve 20 can therefore be set, due to a possible delay time difference of the pilot valves 60, variations in hydraulic pressure, variations in the air pressure of the spring element 23 and as a result of different frictional influences in Throughout the cylinder charge exchange system, open and close point adjustments are made.

Dzięki dwu układom płynowym 30, 40 do hydraulicznego uruchamiania zaworu 20 wymiany ładunku cylindra, które są rozdzielone przez oddzielacz 70 mediów, jest możliwe otwarcie pokrywy cylindra 2, bez potrzeby otwierania do tego drugiego układu płynowego 40. Ponieważ ponadto układ hydrauliczny dla cylindra 2 może być za pomocą zaworów odcinających 33, 44, 45 odcinany od reszty silnika, jest możliwa dalsza praca silnika n-cylindrowego ze zmniejszoną liczbą cylindrów, na przykładDue to the two fluid systems 30, 40 for hydraulically actuating the cylinder charge exchange valve 20, which are separated by the media separator 70, it is possible to open the cover of cylinder 2 without the need to open the second fluid system 40 to this. by means of shut-off valves 33, 44, 45 being shut off from the rest of the engine, it is possible to continue operating the n-cylinder engine with a reduced number of cylinders, for example

PL 199 631 B1 z (n-1) cylindrów. W ten sposób w poszczególnych cylindrach mogą być prowadzone prace remontowe lub konserwacyjne bez konieczności wyłączania do tego silnika wysokoprężnego dużej mocy 1.PL 199 631 B1 with (n-1) cylinders. In this way, repair or maintenance work can be carried out on individual cylinders without having to switch off the high-power diesel engine for this 1.

Dalsze korzystne rozwiązanie zapewniające podwyższenie pewności pracy polega na tym, że w zaworze 20 wymiany ł adunku cylindra są umieszczone sprężyny talerzowe 27, które zapobiegają wpadaniu w sposób nie hamowany elementu zaworowego 21 względnie związanych z nim części na mechaniczny ogranicznik. W opisanym tu przykładzie wykonania sprężyny talerzowe 27 są tak rozmieszczone, że złączony nieruchomo z elementem zaworowym 21 stożek pomiarowy 26 przy ruchu otwierania może nabiegać na sprężyny talerzowe 27. Jeżeli zawór 20 wymiany ładunku cylindra nie zamknąłby się z jakichś powodów, to także tłok napędowy 22 nie znajdowałby się w swoim przedstawionym na fig. 1 położeniu zamkniętym. Jeśli teraz przy następnym otwarciu zaworu 20 wymiany ładunku cylindra tłok oddzielający 72 wtłoczy całą ilość medium roboczego do przewodu ciśnieniowego 31, wówczas zawór 20 wymiany ładunku cylindra, względnie element zaworowy 21, uderzy w sposób nie hamowany z dużą prędkością w ogranicznik. Wskutek dużej energii ruchu obciążonego dużą masą elementu zaworowego 21 mogłoby to prowadzić do poważnych uszkodzeń. Aby temu zapobiec przewidziano sprężyny talerzowe 27, w które wchodzi stożek pomiarowy 26 i które przejmują energię ruchu, tak że element zaworowy 21 jest hamowany.A further advantageous solution for increasing the operational reliability is that disc springs 27 are arranged in the cylinder load exchange valve 20, which prevent the valve element 21 or its associated parts from falling unrestrainedly onto the mechanical stop. In the exemplary embodiment described here, the cup springs 27 are arranged so that the measuring cone 26, fixedly connected to the valve element 21, may run against the cup springs 27 during the opening movement. If the cylinder charge exchange valve 20 did not close for some reason, the drive piston 22 would not close as well. it would not be in its closed position as shown in FIG. 1. If the decoupling piston 72 now presses the entire amount of the operating medium into the pressure line 31 the next time the cylinder charge exchange valve 20 is opened, the cylinder charge exchange valve 20 or valve member 21 will strike the stop in an unbraked manner at high speed. Due to the high energy of the movement loaded with the high mass of the valve element 21, this could lead to serious damage. To prevent this, cup springs 27 are provided, which receive the measuring cone 26 and absorb the energy of the movement, so that the valve element 21 is decelerated.

Z powodu wspomnianego już ciągłego odpowietrzania, które jest na przykład przewidziane pomiędzy przewodem ciśnieniowym 31 i tłokiem napędowym 22, i które jest zamknięte tylko podczas fazy otwarcia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra, oraz nieuniknionych strat związanych z przeciekami, powietrzny element sprężysty 23 dba o to, aby przy zakłóceniu w układzie hydraulicznym zawór 20 wymiany ładunku cylindra po jakimś czasie zamykał się samoczynnie. To samo odnosi się do przypadku, gdy silnik wysokoprężny dużej mocy 1 jest unieruchomiony, nawet wówczas, gdy zawór 60 wysterowania wstępnego znajduje się w położeniu, które w stanie normalnej pracy powoduje otwarcie zaworu 20 wymiany ładunku cylindra.Due to the already mentioned continuous venting, which is provided, for example, between the pressure line 31 and the drive piston 22 and which is closed only during the opening phase of the cylinder charge exchange valve 20, and the unavoidable leakage losses, the air spring 23 takes care of this, that in the event of a disturbance in the hydraulic system, the cylinder charge exchange valve 20 will close automatically after a while. The same applies in the case where the high power diesel engine 1 is stalled, even when the pilot control valve 60 is in a position which in normal operation causes the cylinder charge exchange valve 20 to open.

Szczególnej zalety opisanego tu przykładu wykonania należy upatrywać w tym, że sprężysty element 57 w głównym zaworze sterującym 50 napina wstępnie tłok sterujący 56 w kierunku jego położenia zamkniętego, a więc wywiera siłę na tłok sterujący 56, która jest tak skierowana, że próbuje ona tłok sterujący 56 przemieścić w jego położenie zamknięte względnie utrzymać go w położeniu zamkniętym. Przy braku ciśnienia w akumulatorze hydraulicznym 41, np. przed uruchomieniem silnika wysokoprężnego dużej mocy 1, jest w ten sposób zagwarantowane to, że tłok sterujący 56 znajduje się w swoim położeniu zamkniętym. Dzięki temu rozwiązaniu możliwe jest zapobieganie występowaniu przy wzroście ciśnienia w akumulatorze hydraulicznym 41 lub przy uruchamianiu silnika wysokoprężnego dużej mocy 1 krótkotrwałego, nieoczekiwanego otwarcia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra, przy którym mogłoby uchodzić powietrze rozruchowe z cylindra 2.A particular advantage of the embodiment described here is that the spring element 57 in the main control valve 50 biases the control piston 56 towards its closed position and thus exerts a force on the control piston 56 which is directed to try the control piston. 56 to its closed position or keep it in the closed position. In the absence of pressure in the hydraulic accumulator 41, e.g. before starting the high-performance diesel engine 1, it is thus ensured that the control piston 56 is in its closed position. Thanks to this solution, it is possible to prevent the occurrence of a short-term, unexpected opening of the cylinder charge exchange valve 20 during the pressure increase in the hydraulic accumulator 41 or when starting a high-power diesel engine 1, at which the starting air could escape from the cylinder 2.

Poniżej jest na podstawie fig. 4 opisany korzystny sposób postępowania przy uruchamianiu zaworu 60 wysterowania wstępnego. Do elektrycznego uruchamiania zaworu 60 wysterowania wstępnego jest przewidziany zaworowy zespół napędowy (valve driver), który przykładowo jest wbudowany w moduł sterujący 91, i który moż e poprzez zasilanie prądem uruchamiać elektromagnesy 67a, 67b (fig. 3). Jeśli zawór 60 wysterowania wstępnego ma być przykładowo przełączony z przedstawionego na fig. 3 położenia otwartego w położenie zamknięte, to zaworowy zespół napędowy otrzymuje we właściwej chwili impuls sterujący z modułu sterującego 91. Wskutek tego impulsu zaworowy zespół napędowy podaje prąd magnesujący do cewki odpowiedniego elektromagnesu - tu elektromagnesu 67b. Fig. 4 ukazuje przebieg prądu magnesującego I w zależności od czasu t. W chwili ta włącza zaworowy zespół napędowy prąd magnesujący I i uaktywnia w ten sposób elektromagnes 67b. Za pomocą odpowiedniego czujnika zostaje uchwycona chwila tb, w której zaczyna się przemieszczać magnetyczny suwak zaworowy 62. Jako czujnik do wykrywania początku ruchu magnetycznego suwaka zaworowego 62 może w szczególności służyć cewka nieuaktywnionego elektromagnesu 67a. Poprzez ruch suwaka zaworowego 62 jest bowiem w tej cewce indukowane napięcie, które jest wykrywalne i które jest rejestrowane w zaworowym zespole napędowym jako początek ruchu. Po wykryciu początku ruchu zaworowy zespół napędowy odczekuje jeszcze zadany przedział czasu Δt i odłącza potem prąd magnesujący I w chwili tc, wskutek czego elektromagnes 67b zostaje odaktywniony. Przedział czasu Δt jest korzystnie tak dobierany, że w zasadzie odpowiada czasowi przełączania zaworu 60 wysterowania wstępnego, a więc wynosi przykładowo w przybliżeniu pół milisekundy. Po odłączeniu prądu magnesującego dla cewki 67b magnetyczny suwak zaworowy 62, dzięki swej pozostałości magnetycznej, pozostaje przy elektromagnesie 67b, a więc tu w swoim położeniu zamknię10A preferred procedure for actuating the pilot valve 60 is described below with reference to FIG. 4. For electrically actuating the pilot valve 60, a valve driver is provided, which, for example, is integrated in the control module 91 and which can actuate the electromagnets 67a, 67b (FIG. 3) by means of an electrical supply. If, for example, the pilot valve 60 is to be shifted from the open position to the closed position shown in FIG. 3, the valve drive unit receives a control pulse from the control unit 91 at the right moment. As a result of this pulse, the valve drive unit applies a magnetizing current to the coil of the corresponding solenoid - here electromagnet 67b. Fig. 4 shows the course of the magnetizing current I as a function of time t. At this time, it activates the valve drive of the magnetizing current I and thus activates the electromagnet 67b. By means of a suitable sensor, the moment tb is detected, at which the magnetic valve spool 62 begins to move. The coil of the non-activated solenoid 67a can, in particular, be used as a sensor for detecting the onset of movement of the magnetic valve spool 62. Due to the movement of the valve spool 62, a voltage is induced in this coil which is detectable and which is registered in the valve drive unit as the beginning of the movement. After detecting the start of movement, the valve drive waits for a predetermined period of time Δt and then disconnects the magnetizing current I at time tc, whereby the electromagnet 67b is de-energized. The time interval Δt is preferably selected such that it essentially corresponds to the switching time of the pilot valve 60, i.e., for example, approximately half a millisecond. After the magnetizing current for the coil 67b has been disconnected, the magnetic valve spool 62 remains against the electromagnet 67b, and thus here in its closed position, thanks to its magnetic residue.

PL 199 631 B1 tym, aż zawór 60 wysterowania wstępnego zostanie poprzez uaktywnienie drugiego elektromagnesu 67a przełączony w jego położenie otwarte.Until the pilot valve 60 is brought into its open position by actuation of the second solenoid 67a.

Wskutek tego środka, to jest odłączania prądu magnesującego, skoro tylko po rozpoczęciu ruchu magnetycznego suwaka zaworowego 62 upłynie przedział czasu At, jest optymalizowane zasilanie prądem potrzebne dla niezawodnego przełączenia zaworu 60 wysterowania wstępnego, przez co zapobiega się przegrzaniu lub uszkodzeniu zaworu 60 wysterowania wstępnego.As a result of this measure, i.e. the disconnection of the magnetizing current, as soon as the time period Δt has expired after the start of the magnetic movement of the valve spool 62, the power supply required for reliable switching of the pilot valve 60 is optimized, thereby preventing overheating or damage to the pilot valve 60.

Ze względów bezpieczeństwa jest ponadto zadawany zaworowemu zespołowi napędowemu maksymalny czas trwania zasilania prądem. Najpóźniej w chwili td zostaje automatycznie odłączony prąd magnesujący (na fig. 4 przedstawiono linią kreskową), niezależnie od tego, czy został wykryty ruch suwaka zaworowego 62 czy nie. Zatem zadany jest maksymalny czas, podczas którego może płynąć prąd w cewce elektromagnesu, a mianowicie (td-ta), tak że również przy występowaniu błędów wykluczone jest przegrzanie zaworu 60 wysterowania wstępnego.For safety reasons, moreover, a maximum duration of the power supply is given to the valve drive. At the latest at time td, the magnetizing current is automatically disconnected (shown in dashed line in FIG. 4), whether or not a movement of the valve spool 62 has been detected. Thus, a maximum time is set for which the current can flow in the electromagnet, namely (td-ta), so that, even in the presence of errors, overheating of the pilot-control valve 60 is ruled out.

Opisany tu sposób postępowania przy uruchamianiu zaworu 60 wysterowania wstępnego nie ogranicza się do zaworów wysterowania wstępnego zaworów wymiany ładunku cylindrów, lecz nadaje się zgodnie z jego istotą jako taki sam sposób do wszystkich zaworów elektromagnetycznych silnika spalinowego, a więc na przykład także do zaworów wysterowania wstępnego układu wtryskowego i rozruchowego.The procedure described here for actuating the pilot valve 60 is not limited to the pilot valves of the cylinder charge exchange valves, but is in essence applicable as the same to all the solenoid valves of an internal combustion engine, i.e. injection and starting.

Dalsze korzystne rozwiązanie polega na tym, że przed uruchomieniem silnika wysokoprężnego dużej mocy 1 przełącza się poprzez impuls kierunkowy zawór 60 wysterowania wstępnego w określone położenie, które korzystnie odpowiada położeniu zamkniętemu układu wymiany ładunku cylindrów. Tak więc istnieje, na przykład po długim postoju silnika, możliwość, że zawory wysterowania wstępnego znajdują się w nieokreślonych lub nieznanych położeniach, ponieważ chodzi tu o zawory bistabilne. Aby wtedy przy rozruchu uniknąć nie zamierzonego uruchomienia zaworu 20 wymiany ładunku cylindra elektroniczne urządzenie sterujące podaje impuls kierunkowy do zaworowych zespołów napędowych, które na jego podstawie przełączają zawory wysterowania wstępnego w określone położenie, którym w przypadku układu wymiany ładunku cylindrów jest korzystnie położenie zamknięte.A further advantageous solution is that, prior to the start-up of the high-performance diesel engine 1, the pilot valve 60 is switched via a directional pulse to a predetermined position which preferably corresponds to the closed position of the cylinder charge exchange system. Thus, for example, after a long standstill of the engine, it is possible that the pilot valves are in undefined or unknown positions, since these are bistable valves. In order to avoid the unintended actuation of the cylinder charge exchange valve 20 on startup, the electronic control device provides a directional pulse to the valve drive units, which on its basis switches the pilot valves to a predetermined position, which in the case of the cylinder charge exchange valve is preferably in the closed position.

Claims

A method of operating the cylinder charge exchange system in an internal combustion engine, in which the cylinder charge exchange valve is hydraulically actuated by means of a working medium by means of the first fluid circuit, characterized in that the cylinder charge exchange valve is actuated by means of the second fluid circuit (40) for the hydraulic medium. a main control valve (50) for controlling the cylinder charge exchange valve (20), a media separator (70) arranged between the main control valve (50) and the charge exchange valve (20), which is connected on one side to the first fluid system (30) and, on the other hand, connectable to the second fluid system (40), an active connection is established between the first fluid system (30) and the second fluid system (40).

2. The method according to p. A device according to claim 1, characterized in that the control piston (56) of the main control valve (50) exerts a force on the elastic element (57), the force directed towards the closed position of the control piston (56), the closed position in the normal operating state of the internal combustion engine. closes the valve (20) for cylinder charge exchange.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the main control valve (50) is pre-actuated by a pre-control solenoid valve (60) with a magnetic spool which is reversible between two solenoids (67a, 67b).

4. The method according to p. A process as claimed in claim 3, characterized in that for actuation of the pilot valve (60) one of the two solenoids (67a, 67b) is activated, the start of the magnetic movement of the valve spool (62) is detected, and then the solenoid (67a, 67b) is deactivated as soon as after A time period (∆ ^) has elapsed, which preferably essentially corresponds to the switching time of the pilot valve.

5. The method according to p. 3. A method as claimed in claim 3 or 4, characterized in that prior to the start-up of the internal combustion engine, the pilot control valve (60) is switched to a predetermined position by a directional pulse, which preferably corresponds to the closed position of the cylinder charge exchange valve (20).

A cylinder charge exchange system for an internal combustion engine with a hydraulically actuated cylinder charge exchange valve, and a first fluid circuit connected to the cylinder charge exchange valve for the operating medium for actuating the cylinder charge exchange valve, characterized in that it comprises a second fluid circuit (40). ) for a hydraulic medium, a main control valve (50) to control the cylinder charge exchange valve (20) provided in the second fluid circuit (40), and a media separator (20) between the main control valve (50) and the cylinder charge exchange valve (20) ( 70), which on the one hand is connected to the first fluid system (30) and on the other hand is connected to the second fluid system (40).

7. The system according to p. 6. The method of claim 6, characterized in that the main control valve (50) comprises a control piston (56) which adopts an open position and a closed position, the open position opening the cylinder charge exchange valve (20) in normal operation of the internal combustion engine, and the closed position causing closing the valve (20) for changing the cylinder charge.

8. The system according to p. The valve as claimed in claim 6 or 7, characterized in that the main control valve (50) comprises an elastic element (57) which is arranged to apply a force to the control piston (56) towards the closed position.

9. Arrangement according to claim A pre-control solenoid valve (60) for actuating the main control valve (50) in the second fluid circuit (40).

10. The system according to p. The cylinder charge exchange valve (20) according to claim 6, characterized in that the cylinder charge exchange valve (20) has a drive piston (22) for actuating the cylinder charge exchange valve (20), the drive piston (22) being shaped as a stepped piston (22a, 22b).