SE531535C2 - Metod för bromsning av en aktuatorkolv, samt en pneumatisk aktuator - Google Patents

Description

E31 535 Fj ädermedlet kan vara en mekanisk, hydraulisk eller pneurnatisk ijäder. Den kan vara anordnad i direkt eller indirekt kontakt med aktuatorkolven.

Det är möjligt att kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren etableras redan innan aktuatorkolven når det andra läget under den föregående rörel- sen från det första läget till det andra läget, varfor då kommunikationen sägs bibe- hållas snarare än etableras under rörelsen från det andra till det första läget. Alterna- tivt etableras nämnda kommunikation i anslutning till eller efter, helst omedelbart efter, att det andra läget uppnås och aktuatorkolven ska tillåtas återgå till det första läget.

UPPFINNINGENS BAKGRUND Tryckfluiddrivna ventiler hos forbränningsmotorer är sedan tidigare kända, bland annat genom flera tidigare patentansökningar av sökanden. Sådana törbrärniings- motorer innefattar åtminstone en cylinder samt en i denna fram- och återgående kolv och en av cylindern och kolven avgränsad iörbränningskarnmare, och åtminstone ett inlopp för insläpp av förbränningsluft till förbränningskarnniaren och åtminstone ett utlopp för utsläpp av avgaser från Förbränningskanirnaren, varvid åtminstone ett av inloppet eller utloppet är försett med åtminstone en fritt styrbar, tryckfluiddriven ventil. Nämnda ventil drivs av en pneumatisk aktuator av den typ som beskrivits in- ledníngsvis.

Typiskt är den tryckfluiddrivna motorventilen en ventil som i stängt läge vilar mot ett säte i ett cylinderhuvud och som för att öppna förskjuts in i törbränningskammaren, vanligen mot verkan av en ventilfiäder. I ventilfiädern kommer energi att lagras i samband med öppningsrörelsen. När ventilen ska öppnas bringas vanligen den pneumatiska aktuatorns högtryckssida att kommunicera med dess aktuatorkammarc tör åstadkommande av ett förhöjt tryck i den senare. Därmed förskjuts aktuatorkol- ven fiän ett första läge till ett andra läge, under det att den motorventil till vilken aktuatorkolven är associerad förskjuts firån sitt stängda läge till sitt öppna läge. 10 15 20 25 30 53% 535 När sedan den tryckfluiddrivna motorventilen återgår till sitt stängda läge sker detta under det att kommunikationen mellan den pneumatiska aktuatorns högtryckssida och aktuatorkammaren bryts eller hålls bruten och en kommunikation mellan dess lågtryckssida och aktuatorkarrnnaren etableras. Energin i den iörspända fiädern kommer därvid att användas för âtertöringen av motorventilen till det stängda läget, samtidigt med en återföring av aktuatorkolven till dess första läge, eller utgångsläge. Öppnandet och stängandet av ventilen sker snabbt, och följaktligen kommer ventilen att ha en hög högsta hastighet då den rör sig mellan sitt öppna och stängda läge. Ett problem är att den kan komma att slå i sätet med en så hög hastighet att ventilen och/eller sätet riskerar att skadas och erhålla en iörsäinrad funktion som ett resultat av detta. Någon form av bromsning av ventilrörelsen är därför önskvärd, lämpligen genom en metod för bromsning av den pneurnatiska aktuatorns aktuatorkolv samt en för denna metod anpassad konstruktion av den pneumatiska aktuatorn.

SYFTET MED UPPFINNINGEN Ett syfie med den föreliggande uppfinningen är att föreslå en metod för bromsning av aktuatorkolven hos en pneumatisk aktuator av det inledningsvis beskrivna slaget, som medger en mjuk landning av en av den pneumatíska aktuatorn driven ventil i dennas säte i samband med stängning av ventilen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen uppnås med den inledningsvis definierade metoden, vilken är kännetecknad av att, innan aktuatorkolven når det första läget, bryts nämnda kommunikation mellan lågtryckssidan och aktuatorkarnrnaren. Därvid kommer, under aktuatorkolvens fortsatta rörelse mot det första läget, en tiyekökriing att ske i aktuatorkarnmaren. Tryckökningen kommer att leda till en inbromsning av aktuator- 10 15 20 25 30 kolvens rörelse, och därmed en inbromsning av rörelsen hos en till aktuatorkolven associerad motorventil.

Enligt ett utförande av uppfinningen bryts kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkarrimaren när en fortsatt volymreduktion hos aktuatorkammaren fram till det att aktuatorkolven når det första läget är så stor att den tryckökning som under den fortsatta kolvrörelsen uppstår i aktuatorkarnxnaren är tillräcklig för att väsentligt reducera aktuatorkolvens hastighet innan aktuatorkolven når det första läget.

Företrädesvis bryts kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkarnmaren när en fortsatt volymreduktion hos aktuatorkammaren fram till det att aktuatorkolven når det första läget är så stor att den tryckökning som under den fortsatta kolvrörel- sen uppstår i aktuatorkarnrnaren är tillräcklig för att reducera aktuatorkolvens hastig- het till noll innan aktuatorkolven når det första läget.

För att möjliggöra en så snabb förskjutning som möjligt av aktuatorkolven från det andra läget till det första läget, och en motsvarande förskjutning av en till aktuator- kolven associerad motorventil fiån sitt öppna till sitt stängda läge, föredras det att bromsningen påbörjas så sent som möjligt. Därvid bryts företrädesvis kommunika~ tionen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren efter aktuatorkolvens halva färdsträcka mellan det andra och första läge, företrädesvis efter en tredjedel av nämnda färdsträcka, och ännu mer föredraget efter en fjärdedel av nämnda färd- sträcka.

Det är fullt möjligt att tryckökriingeni aktuatorkarnmaren under bromsningen blir så stor att den kommer att överstiga det tryck som råder på högtryckssidan. För att medge en energiåtervínnig inbegriper därvid uppfinningen att, när kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren brutits, en kommunikation mellan högtryckssidan och aktuatorkammaren etableras om trycket i aktuatorkammaren överstiger trycket på högtryckssidan. Det är även tänkbart att kommunikationen mellan högtryckssidan och aktuatorkammaren etableras fastän trycket i den senare är 10 15 20 25 30 531 535 lägre än hos den förra. På så vis erhålls en snabbare tryckuppbyggnad i aktuator- kammaren, och kan bromsningen eventuellt påbörjas senare För att garantera att aktuatorkolven när till det första läget, inbegriper uppfinningen att kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkarnmaren återetableras när rörelsen hos aktuatorkolven upphör eller är nära att upphöra innan aktuatorkolven når det första läget.

Det föredras att kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren återetableras väsentligen i det ögonblick som aktuatorkolvens rörelse mot det första läget upphör. På så vis undviks en återstudsning av aktuatorkolven i riktning mot det andra läget innan den nått det första läget. En så mjuk bromsning som möjligt etter- strävas, och uppnås på det föreslagna sättet. Helst ska inbromsningen, det vill säga valet av den tidpunkt vid vilken kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktu- atorkammaren bryts, påbörjas så sent att aktuatorkolvens rörelse upphör så nära det första läget som möjligt eller åtminstone i det absoluta grarmskapet av det första läget.

Om under bromsningen en kommunikation mellan högtryckssidan och aktuator- karnrnaren etablerats, bryts denna kommunikation i samband med att, företrädesvis samtidigt som, kommunikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkanimaren åter- etableras.

Syñet med uppñnningen uppnås även med den inledningsvis definierade pneuma- tiska aktuatorn, vilken är kännetecknad av att den irmefattar medel anordnade att innan aktuatorkolven når det första läget, bryta nämnda kommunikation mellan lågtryckssídan och aktuatorkanirnaren.

Likaså innerfattar den pneumatiska aktuatorn företrädesvis medel för att bryta kom- muníkationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren när alduatorkolven nått en i förväg bestämd position på sin färdväg från det andra läget mot det första läget, saint medel för att på i förväg fastställda villkor återetablera kommunikationen mel- 10 15 20 25 30 535 535 lan lågtryckssidan och aktuatorkarnmaren. Den i förväg fastställda positionen kan vara en position som motsvaras av en i förväg bestämd tidsrymd för aktuatorkolvens rörelse från det andra läget till det första läget.

Den pneumatiska aktuatorn innefattar med fördel även medel för att, efter att kom- munikationen mellan lågtryckssidan och aktuatorkammaren brutits, etablera en kommunikation mellan hö gtryckssidan och aktuatorkarrunaren om trycket i aktuator- kamrnarcn överstiger trycket på högtryckssidan. Ett sådant medel kan innefatta en backventil, anordnad att öppna i riktning mot högtryckssidan och att stänga i riktning mot aktuatorkamrnaren. En sådan backventil är då lämpligen anordnad i en förgre- ning av eller en parallell kanal till den kanal som leder mellan högtryckssidan och aktuatorkammaren.

Nämnda medel innefattar med fördel en eller flera givare för avkänning av aktuator- kolvens rörelse och/eller position i aktuatorcylindern och/eller ljud eller vibrationer från motorventilens sättning i sitt ventilsäte, samt medel som baserat på signal(er) från nämnda givare är anordnade att reglera etablerandet respektive brytandet av kommunikationen mellan högtryckssidan och aktuatorkammaren samt mellan lågtryckssidan och aktuatorkanimaren, varvid de senare medlen företrädesvis inne- fattar åtminstone ett elektriskt, företrädesvis elektromagnetiskt drivet ventilorgan.

Uppfmningen avser även en förbränningsmotor, innefattande åtminstone en cylinder samt en i denna fram- och återgående kolv och en av cylindern och kolven avgränsad förbränningskamniare, och åtminstone ett inlopp för insläpp av förbränningsluft till förbränningskarnmaren och åtminstone ett utlopp för utsläpp av avgaser från förbrän- ningskammaren, varvid åtminstone ett av inloppet eller utloppet är försett med åt- rninstone en fritt styrbar, tryckfluiddriven ventil, kännetecknad av att den innefattar en pneumatisk aktuator enligt uppfinningen för drivning av nämnda åtminstone ena ventil.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detaljerade beskrivningen samt av de bifogade patentkraven. 10 l5 20 25 30 KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen ska härefter i exemplifierande syfte beskrivas med hänvisning till den bifogade ritningen på vilken: Fig. 1 är en schematisk återgivning av en del av en fórbränningsmotor enligt uppfin- ningen, Fig. 2 är en schernatisk vy från sidan delvis i genomskäming, av en del av en pneu- matisk aktuator enligt ett första uttöringsexempel, Fig. 3 är en schematisk vy från sidan, delvis i genomskärning av en del av en pneu- matisk aktuator enligt ett andra utföringsexempel, Fig. 4 är en schernatisk vy från sidan, delvis i genomskäming av en del av en pneu- matisk aktuator enligt ett tredje utfiíringsexempel, F ig. 5 är en schernatisk vy från sidan, delvis i genornskärning av en del av en pneu- matisk aktuator enligt ett fjärde utfóringsexempel, Fig. 6 är en återgivning av ett tidsschema för stegen hos ett utförande av den uppfin- ningsenliga metoden, och Fig. 7 är en återgivning av ett tidsschema för stegen hos ett andra utförande av den uppfinningsienliga metoden. 10 15 20 25 30 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schernatiskt en del av en förbränningsmotor enligt uppfinningen. För- bränníngsmotorn innefattar en cylinder 1, en i denna :fram och åter rörligt anordnad kolv 2, en av cylindern och kolven avgränsad fórbränningskammare 3, en inlopps- ventil 4, och en utloppsventil 5. Ett avgassystem eller liknande kan vara kopplat till det utlopp vid vilket utloppsventilen 5 är anordnad.

I fig. 1 befinner sig kolven 2 under rörelse i en kompressionstakt i en tvåtaktscykel eller i en insugstakt i en fyrtalctscykel och luft strömmar, eventuellt tillsammans med bränsle, in i förbränningskammaren genom den öppnade inloppsventilen 4.

Förbränningsmotorn innefattar en pneumatisk aktuator som bildar en ventilaktuator 6 för drivning av ventilerna 4, 5. Ventilaktuatorn 6 är koppad till eller innefattar en tryckfluídkrets 7 och innefattar en med respektive ventil 4, 5 associerad aktuator~ cylinder 8, 9, och en i varje aktuatorcylinder 8, 9 anordnad aktuatorkolv 10, ll.

Kretsen 7 kan vara öppen eller sluten. Högtrycket på högtryckssidan kan vara gene- rerat av, till exempel, en kompressor. Akttiatorcylindern 8, 9 och den till denna asso- cierade aktuatorkolven 10, ll avgränsar, tillsammans med ett till aktuatorcylindern 8, 9 hörande cylinderhuvud, en aktuatorkatnrnare 12, 13. På motsatt sida om aktuator- kolven 10, ll, relativt aktuatorkarnmaren 12, 13, är ett tjäderrnedel 14 (se fig. 2) i form av en mekanisk fiäder, här en skruvfjäder, anordnat. En expansion av aktuator- kammaren 12, 13 resulterar i en kompression och följaktligen en fbr-spänning av fiädermedlet 14.

Såsom framgår tydligast av fig. 2 som visar enbart den till den ena av ventilerna 4, 5 associerade ventilaktuatorn eller delen av ventilaktuatorn 6, innefattar tryckfluid- kretsen 7 en högtryckssida H och en lâgtryckssida L. Varje aktuatorkammare 12, 13 är via åtminstone en första kanal 15 förbunden med tryekfltiidkretsens 7 högtrycks- sida och via en andra kanal 16 förbunden med tryckfluidkretsens 7 lågtryckssida. Åtminstone en pilotventíl 17, 18, som företrädesvis är elektromagnetiskt driven, är anordnad att öppna respektive bryta kommunikationen i de nämnda första och andra 10 15 20 25 30 eat 535 kanalerna 15, 16. I utförandet enligt tig. 2 är en första pilotventil 17 anordnad att hålla öppet mellan lågtryckssidan L och aktuatorkarnmaren 12 eller 13 samtidigt som den håller stängt mellan högtryckssidan H och aktuatorkarnmaren 12 eller 13 och vice versa, medan en andra pilotventil 18 är anordnad att enbart öppna och bryta kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuatorkarnrnaren 12 eller 13, varvid denna ventil är den av ventilema 17, 18 som är positionerad närmast lågtryekssidan i den andra kanalen. Om den andra pilotventilen 18 bryter kommunikationen i den andra kanalen 16, kommer därför heller inte en placering av den första pilotventilen i det i ñg. 2 visade läget att leda till en kommunikation mellan lågtryckssidan L och aktuatorkammaren 12, 13. Fig. 2 visar den pneumatiska aktuatom 6 i ett läge där pilotventilerna 17, 18 bägge öppnar för kommunikation mellan lågtryckssidan L och aktuatorkanirnaren 12, 13. Därvid kommer fjädern 14 att skjuta eller hålla aktuator- kolven mot/i ett första läge, under det att den till den pneumatiska aktuatorn associe- rade ventilen 4, 5 följaktligen skjuts mot eller hålls i sitt stängda läge.

Förutsatt att motorventilen 4, 5 befinner sig i sitt stängda läge och ska öppnas, initie- ras en sådan rörelse genom att pilotventilen 17 förskjuts ur det i fig. 2 visade läget, varvid den första pilotventilen 17 förskjuts till det läge i vilket den öppnar för kom- munikation mellan högtryckssidan H och aktuatorkarrunaren 12, 13. Därvid kommer ett högtryck motsvarande högtryckssidans H tryck att etableras i aktuatorkammaren 12, 13 och, förutsatt att detta tryck är tillräckligt stort relativt tjäderns 14 fiäderkraft, kommer aktuatorkolven att förskjutas mot ett andra läge, som motsvarar motorventi- lens 4, 5 bortre vändläge. Det andra vändlägets absoluta position, det vill säga motorventilens lyfthöjd, kan anpassas med hänsyn till givna motordriftspararnetrar såsom motorvarvtal eller beordrat vridmoment, och styrs genom val av den tidpunkt vid vilken kommunikationen mellan högtryckssidan H och aktuatorkammaren 12, 13 bryts. Pilotventilen 17 bringas därvid till det läge i vilket den etablerar kommunika- tion mellan lågtryckssidan L och aktuatorkammaren 12, 13.

Samtidigt håller den andra pilotventilen 18 öppet för kommunikation mellan aktua- torkammaren 12, 13 och lågtryckssidan L. Därefter kommer den i fjädern 14 lagrade energin att bidra till att stoppa och därefter förskjuta aktuatorkolven 10, 1 1 i riktning 10 15 20 25 30 531 535 10 mot dess första läge. För att undvika att den av ventilaktuatorn 6 drivna motorventi- len 4, 5 slår i sitt säte med för hög hastighet, som skulle kunna skada ventilen 4, 5 eller dess säte eller leda till en återstuds av ventilen 4, 5, inbegriper uppfinningen att aktuatorkolvens 10, 11 rörelse mot sitt första läge, och motorventilens 4, 5 rörelse mot sitt stängda läge, bromsas. Detta sker här genom att den andra pilotventilen 18 bringas att bryta kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuatorkanirnaren 12, 13. Därvid sker en tryckökning i aktuatorkammaren 12, 13 under aktuatorkolvens 10, 11 fortsatta rörelse i riktning mot det första läget. Det föredras att bromsningen inte initieras senare än att det tryck som skapas i aktuatorkarnmaren 12, 13 blir så stort att det, om inte någon ytterligare åtgärd vidtas, skulle leda till att aktuatorkol- vens 10, 11 rörelse helt avstannar innan aktuatorkolven nått det första läget. Därmed inte sagt att man i realiteten ska tillåta aktuatorkolven att stanna innan den når det första läget, vilket ska redogöras för ytterligare nedan.

Det är vidare önskvärt att initiera bromsningen så sent som möjligt, så att aktuator- kolvens 10, ll rörelse inte bromsas upp förrän aktuatorkolven 10, 11 är helt nära det första läget.

När aktuatorkolvens 10, 11 hastighet under dess rörelse mot det första läget kan antas närma sig noll, öppnas åter kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuator- kammaren 12, 13 genom att den andra pilotventilen 18 förskjuts till sitt öppnande läge. Därvid sjunker trycket snabbt i aktuatorkamrnaren 12, 13, och den återstående energin i fiädern 14 bringar aktuatorkolven att fortsätta sin rörelse mot det första lä- get. Förutsatt att detta steg utförs tillräckligt sent under aktuatorkolvens 10, 11 retur- rörelse mot det första läget, uppnås en mjuk landning av motorventilen 4, 5 i dess säte. Därpå kan den beskrivna stegsekvensen upprepas. Vilka steg som vidtas under aktuatorkolvens 10, 11 rörelse 'från sitt andra till sitt första läge är dessutom visat i fig. 6.

Ett specialfall som kan inträffa är att trycket i aktuatorkammaren 12, 13 under bromsningen av aktuatorkolven 10, 11 ökar så mycket att den kommer att överstiga det på högtryckssidan H rådande trycket. Ventilaktuatorn 6 kan vara försedd med 10 15 20 25 30 ïšíšfi 535 ll medel för att därvid öppna för kommunikation mellan högtryckssidan H och aktua- torkammaren 12, 13. Ett sådant medel kan innefatta en backventil, anordnad i en kanal som är en förgrening av eller parallell till den första kanalen 15 och som för- binder högtryckssidan H med aktuatorkammaren 12, 13. Detta medför en viss grad av energiåtervinning. I samband med att en eventuell backventil stänger, ska därvid kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuatorkainmaren 12, 13 återetable- ras för åstadkommandet av en mjuk landning av motorventilen 4, 5 i dess säte.

Denna sekvens är återgiven i ñg. 7.

Fig. 3 visar ett utförande där två första kanaler 15 förbinder högtryckssidan H med aktuatorkammaren 12, 13 , och där var och en av två pilotventiler 17, 18 är anordnad att öppna respektive bryta kommunikationen i var sin av de nänmda första kanalerna 15. Dessutom är var och en av pilotventilerna 17, 18 anordnad att bryta respektive öppna kommunikationen i den andra kanalen 16, varvid den andra pilotventilen 18 är den av ventilerna 17, 18 som ligger närmast lägtryckssidan. I fig. 3 befinner sig aktu- atorkolven 10, 11 i eller nära sitt första läge. När aktuatorkolven 10, 11 ska bringas till sitt andra läge förskjuts den första pilotventilen l7(eller den andra pilotventilen 18, eftersom det inte spelar någon roll vilken som förskjuts först), så att den öppnar mellan högtryckssidan H och aktuatorkammaren 12, 13. Därmed bryter den kommu- nikationen i den andra kanalen 16 mellan lågtryckssidan L och aktuatorkarnrnaren 12, 13. När eller innan det andra läget nås, förskjuts den första pilotventilen tillbaka till det läge som visas i fig. 3, det vill säga öppnas kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuatorkarrirnaren 12, 13. Även den andra pilotventilen 18 bringas till ett motsvarande läge, om den inte redan dessförinnan bringats till detta l ett föredraget utförande har den andra pilotventilen varit kvar i detta läge alltsedan aktuatorkolven 10, 11 senast befann sig i sitt första läge. Aktuatorkolven 10, ll för- flyttas därefter åter mot det första läget under evakuering av luft ur aktuatorkamma~ ren 12, 13. När aktuatorkolven förskjutits en i förväg bestämd del av sträckan mellan det andra och det första läget, eller när en i förväg bestämd tid förflutit, förskjuts den andra pilotventilen 18 från den i fig. 3 visade positionen mot den position i vilken den tillåter kommunikation mellan högtryckssidan H och aktuatorkarnmaren 12, 13.

Bromsningen kan härmed bli kraftigare än i det tidigare visade utförandet eftersom 10 15 20 25 30 5131 535 12 högtryckssidan H tillåts bidra till en snabb tryckökning i aktuatorkammaren 12, 13.

Det kan även inträffa att tryckökningen i aktuatorkarrnnaren på den korta tidsrymd som förflyter mellan det att den andra pilotventilen bryter kommunikationen mellan lågtryckssidan L och aktuatorkammaren 12, 13 och öppnar kommunikationen mellan högtryckssidan H och aktuatorkarnmaren 12, 13 är tillräcklig för att ett tryck som är högre än trycket på högtryckssidan H ska hinna byggas upp i aktuatorkamrnaren.

Därmed kommer, såsom även tidigare beskrivits en puls av trycklufl att gå från aktuatorkammaren i riktning mot högtryckssidan, vilket är gynnsamt ur energiåter- vinningssynpunkt.

När hastigheten hos aktuatorkolven 10, ll sjunkit till ett i förväg bestämt värde, eller när en i förväg bestämd tid förflutit, till exempel från det att den andra pilotventilen 18 försköts till sitt brornsläge, bringas den åter till det läge i vilken den tillåter kom- munikation mellan lågtryckssidan L och aktuatorkamrnaren 12, 13. Därmed tillåts aktuatorkolven 10, l l, under inverkan av kraften från fjädern 14, att förskjutas den sista återstående biten fram till det första läget, vilket är det som visas i fig. 3. Det kan konstateras att utförandet enligt fig. 3 visar pilotventilerna seriekopplade relativt lågtryckssidan L och parallellkopplade relativt högtryckssidan H. Det är även möjligt med utföranden där pilotventilema är seriekopplade relativt hö gtryckssidan och parallellkopplade relativt lågtryckssidan, eller parallellkopplade relativt både högtryckssidan och lågtryckssidan.

Fig. 4 visar en alternativ konstruktion av den pneurnatiska aktuatorn 6. Detta är en konstruktion som redan i tidigare patentansökningar visats av sökanden, men som vidareutvecklats genom den styrning av pilotventilemas rörelser som den förelig- gande patentansökan föreslår. Aktuatorn 6 innefattar förutom två pilotventiler 19, 20 även två slavventiler 21 , 22. Var och en av slavventilerna 21, 22 är associerad till var sin av pilotventilerna 19, 20. En första slavventil 21 är anordnad i ett utryrnme i vil- ket den på sin ena sida är i direkt kommunikation med lågtryckssidan L och på en annan sida är i kommunikation med antingen lågtryckssidan L eller högtryckssidan H beroende av den till denna associerade, första pilotventilens 19 läge. När den första pilotventilen 19 öppnar för kommunikation mellan lågtryckssidan och nämnda andra 10 15 20 25 30 535 535 13 sida på den till denna associerade slavventilen 21, kommer den senare att tillåta kommunikation mellan lågtryckssidan L och aktuatorkammaren 12, 13. Om pilot- ventilen tillåter kommunikation mellan högtryckssidan och nämnda andra sida, tillå- ter inte slavventilen 21 någon kommunikation mellan aktuatorkanirnaren 12, 13 och lågtryckssídan L.

Den andra slavventilen 22 är anordnad i ett utrymme i vilket den på sin ena sida är i direkt kommunikation med högtryckssidan H och på en annan sida är i kommunika- tion med antingen lågtryckssidan L eller högtryckssidan H beroende av den till denna associerade, andra pilotventilens 20 läge. När den andra pilotventilen 20 öppnar för kommunikation mellan lågtryckssidan L och nämnda andra sida på den till denna associerade slavventilen 22, kommer den senare att tillåta kommunikation mellan högtryckssidan H och aktuatorkammaren 12, 13. l det motsatta fallet tillåts inte nå- gon kommunikation mellan högtryckssidan H och aktuatorkammaren 12, 13, såvida inte trycket i aktuatorkarnmaren 12, 13 stiger så mycket att det i en viss grad över- stiger trycket på högtryckssidan H. Genom lämplig anpassning av storleken på den yta av slavventilen som är vänd mot aktuatorkammaren relativt den nämnda första sidans yta, är det alltså möjligt att åstadkomma en inbyggd backventilfunktion hos slavventilen i fiåga. Konstruktionen av den andra slavventilen 22 anpassas till kon- struktionen av den första slavventilen 21, så att backventilfunktionen enbart upp- kommer hos den andra slavventilen, det vill säga att den öppnar först.

Det är också möjligt att ersätta alla pilot- och slavventiler med direktverkande venti- ler, om dessa direktverkande ventiler har tillräckliga prestanda för att användas i detta sammanhang. F ig. 5 visar ett exempel på ett sådant utförande, där ventiler-na 23, 24 är elektriskt, företrädesvis elektromagnetiskt drivna och anordnade att direkt bryta och öppna mellan lågtryckssidan L och aktuatorkarnmaren 12, 13 respektive mellan högtryckssidan H och aktuatorkammaren 12,13.

De pilotventiler, slavventiler och direktverkande ventiler som redogjorts för ovan bildar medel för etablerande och brytande av kommunikationen mellan dels högtryckssidan H och aktuatorkarrunaren 12, 13, dels lågtryckssidan L och aktuator- 10 15 20 25 30 till C431 .a lJl LJ *Jl 14 kammaren 12, 13. Dessutom innefattar nämnda medel en styrenhet 25, lämpligen en datorprogrambärare med ett datorprogram anpassat för styrning av öppnandet och stängandet av de nämnda pilotventilerna enligt en sådan sekvens och på sådana vill- kor att den uppfinningsenliga metoden kommer att implementeras. Styrningen av pilotventilerna kan ske genom så kallad mappning, där öppnandet och stängande av dessa sker baserat på förfluten tid, till exempel fiån närmast föregående steg. Alter- nativet är en avkänning av aktuatorkolvens eller -kolvarnas läge i realtid och en styr- ning utifrån denna.

Slutligen ska nämnas att förbränningsmotorn enligt fig. 1 även innefattar ett organ 26, t ex en gaspedal, som är operativt kopplat till styrenheten 25 för vridmoment- ordergivnirig. En givare 27, vid en på motoraxeln 28 monterad gradskiva 29, är ope- rativt förbunden med styrenheten 25 och ger löpande uppgifter till styrenheten 25 om motorvarvtalet och vevaxelläget och/eller kolvens 28 läge i cylindern 1. Styrenheten 25, eller närmare bestämt den programvara eller liknande som denna är försedd med, avgör, så som tidigare' nämnts, när de styrbara ventilerna 4 och 5 skall öppna eller stänga.

Det ska inses att uppfinningen ovan enbart beskrivits i exemplifierande syfte och att alternativa utföranden kommer att vara uppenbara för en fackrnan inom området. Det ska därför förstås att uppfirniingens skyddsomíäng enbart är begränsad av vad som framgår av patentkraven, med stöd av de beskrivna och de tillhörande ritningarna.

I synnerhet ska nämnas att de ventiler som nu beskrivits som pilotventiler mycket väl kan utgöras av slavventiler, i sin tur styrda av andra pilotventiler. Likaså kan de två pilotventiler 17, 18 som beskrivits ovan ersättas av en enda pilotventil när den en- skilda applikationen så tillåter. Till exempel skulle den andra pilotventilen 18 i ñg. 2 och 3 helt kunna exkluderas, varvid emellertid en snabbare funktion hos den kvar- varande enda pilotventilen 17 kommer att krävas vid motsvarande driftbetingelser och operationer, eftersom den måste törskjutas tvâ gånger, dels för att öppna motor- ventilen dels för att bromsa den, under samma tid som var och en av de två beskrivna ventilerna endast fordrade en förskjutning var.

Claims (16)

10 15 20 25 30 åtšší 535 15 PATENTKRAV

1. Metod för bromsning av en aktuatorkolv (10, 11) hos en pneumatisk aktuator (6) som är kopplad till en tryckfluidlrrets (6) med en högtryckssida (H) och en lågtrycks- sida (L) och som innefattar en aktuatorcylinder (8, 9), en i aktuatorcylindern (8, 9), mellan ett forsta läge och ett andra läge förskjutbart anordnad aktuatorkolv (10, 11), en av aktuatorcylindem (8, 9) och aktuatorkolven (10, 1 1) avgränsad aktuatorkam- mare (12, 13), vars volym minskar vid en förskjutning av alduatorkolven (10, ll) från det andra till det första läget, ett ijädermedel (14) anordnat att driva aktuatorkolven (10, 11) från det andra läget till det forsta läget, varvid, under en förskjutning av aktuatorkolven (10, 11) från det andra läget mot det forsta läget, en kommunikation mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkarrirnaren (12, 13) etableras eller bibehålls, samtidigt som kommunikatio- nen mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkarnrnaren (12, 13) hålls bruten, och metoden är kännetecknad av att innan aktuatorkolven ( 10, 1 1) når det första läget, bryts nämnda kommunikation mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkamrnaren (12, 1 3).

2. Metod enligt krav l, kännetecknad av att kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13) bryts när en fortsatt volymreduktion hos aktua- torkammaren (12, 13) fram till det att aktuatorkolven (10, ll) når det forsta läget är så stor att den tryckökning som under den fortsatta kolvrörelsen uppstår i aktuator- kammaren (12, 13) är tillräcklig for att väsentligt reducera aktuatorkolvens (10, 1 1) hastighet innan aktuatorkolven (10, ll) når det forsta läget.

3. Metod enligt krav leller 2, kännetecknad av att kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13) bryts när en fortsatt volymreduk- tion hos aktuatorkammaren (12, 13) fram till det att aktuatorkolven (10, 11) når det forsta läget är så stor att den tryckökning som under den fortsatta kolvrörelsen upp- 10 15 20 25 30 535 16 står i aktuatorkammaren (12, 13) är tillräcklig för att reducera aktuatorkolvens has- tighet till noll innan aktuatorkolven (10, 11) når det första läget.

4. Metod enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkanimaren (12, 13) bryts efter aktuatorkolvens (10, 11) halva färdsträcka mellan det andra och första läge, företrädesvis efter en tredjedel av nämnda fárdsträcka, och ännu mer föredraget efter en fjärdedel av nämnda lärd- sträcka.

5. Metod enligt krav något av kraven l-4, kännetecknad av att, efter att kommunika- tionen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13) brutits, en kommu- nikation mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkammaren (12, 13) etableras om trycket i aktuatorkanxmaren (12, 13) överstiger trycket på högtryckssidan (H).

6. Metod enligt något av krav 1-5, kännetecknad av att kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkanimaren (12, 13) återetableras när rörelsen hos aktuatorkolven (10, 1 1) upphör eller är nära att upphöra innan aktuatorkolven (10, 1 1) når det första läget.

7. Metod enligt krav 6, kännetecknad av att kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkaxmnaren (12, 13) återetableras väsentligen i det ögonblick som aktuatorkolvens (10, l 1) rörelse mot det första läget upphör.

8. Metod enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att kommunikationen mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkarnmaxen (12, 13) bryts i samband med att kommu- nikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13) återetablerflS-

9. Pneumatisk aktuator, kopplad till en tryckfluidkrets (6) med en högtryckssida (H) och en lågtryckssida (L) och innefattande en aktuatorcylinder (8, 9), en i aktuatorcylindem (8, 9), mellan ett första läge och ett andra läge fórskjutbart anordnad aktuatorkolv (10, ll), 10 15 20 25 30 1.51 Lä] Ul M til 17 en av aktuatorcylindern (8, 9) ooh aktuatorkolven (10, 11) avgränsad aktuatorkam- marc (12, 13), vars volym minskar vid en förskjutning av aktuatorkolven (10, ll) från det andra till det första läget, ett fjädermedel (14) anordnat att driva aktuatorkolven (10, 11) från det andra läget till det första läget, och medel (18, 25) anordnade att, under en förskjutning av aktu- atorkolven (10, 11) från det andra läget mot det första läget, behålla eller etablera en kommunikation mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13), och sam- tidigt hålla kommunikationen mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkarnrnaren (12, 13) bruten, och varvid den pneumatiska aktuatorn är kännetecknad av att den inne- fattar medel (18, 25) anordnade att innan aktuatorkolven (10, 11) når det första läget, bryta nämnda kommunikation mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 1 3).

10. Pneumatisk aktuator enligt krav 9, kännetecknad av att den innerfattar medel (18, 25) för att bryta kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och alctuatorkanimaren (12, 13) när aktuatorkolven (10, ll) nått en i förväg bestämd position på sin färdväg från det andra läget mot det första läget.

11. l 1. Pneumatisk aktuator enligt krav 9 eller 10, kännetecknad av att den innefattar medel (18, 25) för att på i förväg fastställda villkor återetablera kommunikationen mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkammaren (12, 13).

12. Pneumatisk aktuator enligt något av kraven 9-11, kännetecknad av att den inne- fattar medel (17, 25) för att, i samband med att kommunikationen mellan lågtrycks- sidan (L) och aktuatorkanunaren (12, 13) brutits, etablera en kommunikation mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkamrnaren (12, 13) etableras om trycket i aktuator- kammaren (l2, 13) överstiger trycket på högtryckssidan (H).

13. Pneumatisk aktuator enligt något av kraven 9-12, kännetecknad av att den inne- fattar en givare för avkärtning av aktuatorkolvens (10, ll) rörelse och position i aktu- atorcylindern (8, 9), samt medel (17, 25; 18, 25) som baserat på en signal från nämnda givare är anordnade att reglera etablerandet respektive brytandet av kommu- 10 15 20 25 1.51 'La-P .a LT' CJ U 18 nikationen mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkarrirnaren (12, 13) samt mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkarnrnaren (12, 13).

14. Pneumatisk aktuator enligt något av kraven 9-13, kännetecknad av att den inne- fattar en givare för avkänning av det ljud eller den víbration som uppstår när motor- ventilens sätter sig i sitt ventilsäte, samt medel (17, 25; 18, 25) som baserat på en signal från nämnda givare är anordnade att reglera etablerandet respektive brytandet av kommunikationen mellan hö gtryckssidan (H) och aktuatorkarrnnaren (12, 13) samt mellan lågtryckssidan (L) och aktuatorkarrimaren (12, 13).

15. Pneurnatisk aktuator enligt något av kraven 9-14, kännetecknad av att den inne- fattar åtminstone ett elektriskt, företrädesvis elektromagnetiskt drivet ventilorgan (17, 18; 19, 20) anordnat att reglera etablerandet respektive brytandet av kommuni- kationen mellan högtryckssidan (H) och aktuatorkamrnaren (12, 13) samt mellan lågtryckssídan (L) och aktuatorkarnmaren (12, 13).

16. F örbränningsrnotor, innefattande åtminstone en cylinder (1) samt en i denna fram- och återgående kolv (2) och en av cylindern (1) och kolven (2) avgränsad för- bränningskanimare (3), och åtminstone ett inlopp för insläpp av fórbränningsluft till fiirbränníngskarnmaren (3) och åtminstone ett utlopp för utsläpp av avgaser från fór- bränriíngskarnmaren (3), varvid åtminstone ett av inloppet eller utloppet är försett med åtminstone en fritt styrbar, tryckfluiddriven ventil (4, 5), kännetecknad av att den innefattar en pneumatisk aktuator (6) enligt något av kraven 9-15 för drivning av nämnda åtminstone ena ventil (4, 5).