Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil

Abstract

 Für eine Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil, das über einen in einer Steuerkammer (3) beidseitig beaufschlagbaren Kolben (1) steuerbar ist und die Steuerräume beiderseits des Kolbens über mittels Magnetventile gesteuerte Leitungen (15,18) ver- bzw. entsorgt sind, wird zur Erzielung hoher Schaltfrequenzen des Aktuators vorgeschlagen, daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen und diese derart angeordnet sind, daß mittels jeweils einer einzigen Leitung zu jedem Steuerraum das Füllen und Entleeren bewirkt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil, wobei das Hubventil über seinen Schaft mit einem in einer Steuerkammer beidseitig beaufschlagbaren Kolben in Antriebsverbindung steht, und die Steuerräume beiderseits des Kolbens mit Leitungen in Verbindung stehen, die mittels Magnetventilen gesteuert sind.

[0002] Eine pneumatisch betätigte Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen in Kombination mit einer mechanischen Rückstellfeder ist beispielsweise aus der DE-A 41 32 891 bekannt, wobei die Zu- und Ableitung des Druckmediums über elektrisch gesteuerte Ventile bewirkt ist.

[0003] Weiter ist aus der DE-A 195 15 142 eine hydraulische Ventilsteuerung bekannt, bei der die Zu- und Ableitungen des hydraulischen Druckmediums aus den Steuerräumen beiderseits des Kolbens über Magnetventile gesteuert sind.

[0004] Da insbesondere bei Otto-Brennkraftmaschinen mit relativ hohen Drehzahlen in pneumatischen oder hydraulischen Aktuatoren die jeweiligen Druckmittel rasch zugeführt und abgeführt werden müssen, sind hierfür flink schaltende Ventile erforderlich.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gattungsgemäßen Aktuator ein für die Steuerung/Umsteuerung großer Mengen an jeweiligem Druckmedium bzw. Strömungsmedium flink schaltendes Magnetventil vorzuschlagen mit einer vereinfachten Anordnung von Leitungen zum Zu- und Abführen des jeweiligen Strömungsmediums.

[0006] Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile dienen und diese derart angeordnet sind, daß mittels jeweils einer einzigen Leitung zu jedem Steuerraum das Füllen und Entleeren bewirkt ist.

[0007] Mit der erfindungsgemäßen Auswahl von elektromagnetischen Koaxialventilen in Verbindung mit der vereinfachten Leitungs-Anordnung ist in vorteilhafter Weise ein relativ einfacher Aufbau des jeweiligen Aktuators erzielt.

[0008] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein pneumatischer Aktuator gewählt, der mit einer stirnseitig der Brennkraftmaschine im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes auf einer Kurbelwelle angeordneten Druckluftpumpe unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf angeordneten Druckluftspeichers in Verbindung steht.

[0009] Die vorbeschriebene Anordnung ist vorteilhaft für Brennkraftmaschinen, die von einer mechanischen Gaswechsel-Ventilsteuerung auf eine pneumatische oder hydraulische Steuerung umzurüsten sind.

[0010] Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Figur 1

einen pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil einer Brennkraftmaschine,

Figur 2

einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Figur 1 und

Figur 3

ein Druckluftsystem in einer Brennkraftmaschine für pneumatische Aktuatoren.

[0011] Eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine 23 ist vorzugsweise mit einem pneumatischen Aktuator 4 für ein Gaswechsel-Hubventil 2 ausgerüstet. Das Hubventil 2 steht über seinen Schaft 2' mit einem in einer Steuerkammer 3 beidseitig beaufschlagbaren Kolben 1 in Antriebsverbindung. Der Kolben 1 unterteilt die Steuerkammer 3 in die Steuerräume 3' und 3'', wobei der Steuerraum 3' mit einer Leitung 15 und der Steuerraum 3'' gemäß Figur 2 mit einer Leitung 18 in Verbindung steht. Magnetventile 5 und 6 dienen der Steuerung der Leitungen 15 und 18.

[0012] Um im Hinblick auf hohe Drehzahlen insbesondere bei Otto-Brennkraftmaschinen ein sicheres Befüllen und Entleeren der Steuerräume 3' und 3'' zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile 5 und 6 dienen und diese derart angeordnet sind, daß mittels jeweils einer einzigen Leitung 15 bzw. 18 zu jedem Steuerraum 3' bzw. 3'' das Füllen und Entleeren bewirkt ist.

[0013] Die Steuerkammer 3 kann Bestandteil des Aktuators 4 sein, in dem ferner die beiden elektromagnetisch gesteuerten Koaxialventile 5 und 6 angeordnet sind. Im Zylinderkopf 9 sind der Steuerkammer 3 benachbart Längskanäle 7 und 8 zugeordnet, wobei der Längskanal 7 der Druckluftzuführung und der Längskanal 8 der Druckluftabfuhr dient. Mit dem Druckluft-Längskanal 7 ist im Aktuator ein Druckluft-Versorgungskanal 10 verbunden, der beiden Koaxialventilen 5 und 6 Druckluft zuführt. Mit dem Längskanal 8 zur Druckluftabfuhr ist im Aktuator der Druckluftkanal 11 verbunden, über den ventilgesteuert die jeweilige Druckluft abströmt in den Längskanal 8.

[0014] Im Versorgungskanal 10 steht immer Druckluft an. Über den Entsorgungskanal 11 strömt die Luft in die Längsbohrung 8, von dort, je nach Ventil, über Bohrungen 12 in den Ein- oder Auslaßkanal 13 im Zylinderkopf 9.

[0015] In Figur 1 ist das Öffnen des Ventils 2 dargestellt. Ein Anker 14 des Koaxialventils 5 befindet sich in der unteren Stellung, so daß Druckluft über die Kanäle 10 und 15 in den Steuerraum 3 oberhalb des Kolbens 1 einströmen kann, während dabei der Entsorgungskanal 16 des Koaxialventils 5 verschlossen ist.

[0016] Ein Anker 17 des Koaxialventils 6 ist in der oberen Stellung und verschließt die Druckluftzufuhr, während die Luft unterhalb des Kolbens 1 aus dem Steuerraum 3'' über die Entsorgungskanäle bzw. Leitungen 18, 19 und 11 entweichen kann.

[0017] Zum Schließen des Hubventils 2 wird Druckluft in den unteren Steuerraum 3'' über die Leitung 18 und das obere Koaxialventil 6 aus dem Druckluftkanal 10 zugeführt, wobei das untere Koaxialventil 5 in Öffnungsstellung die Druckluft über die Leitungen 15 und 16 in den Entsorgungskanal 11 abströmen läßt.

[0018] Die in Figur 3 dargestellte Brennkraftmaschine 23 ist stirnseitig im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes mit einer auf der Kurbelwelle 21 angeordneten Druckluftpumpe 20 ausgerüstet, die unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf 9 angeordneten Druckluftspeichers 22 mit dem Druckluftversorgungskanal 7 in Verbindung steht.

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Aktuator für ein Gaswechsel-Hubventil

- wobei das Hubventil (2) über seinen Schaft (2') mit einem in einer Steuerkammer (3) beidseitig beaufschlagbaren Kolben (1) in Antriebsverbindung steht, und

- die Steuerräume (3', 3'') beiderseits des Kolbens (1) mit Leitungen (15, 18) in Verbindung stehen, die

- mittels Magnetventilen (5, 6) gesteuert sind,
dadurch gekennzeichnet,

- daß als Magnetventile elektromagnetisch gesteuerte Koaxialventile (5, 6) dienen und diese derart angeordnet sind,

- daß mittels jeweils einer einzigen Leitung (15, 18) zu jedem Steuerraum (3', 3'') das Füllen und Entleeren bewirkt ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein pneumatischer Aktuator (4) vorgesehen ist, der

- mit einer stirnseitig an der Brennkraftmaschine (23) im Bereich des entfallenen Nockenwellentriebes auf einer Kurbelwelle (21) angeordneten Druckluftpumpe (20) unter Zwischenschaltung eines im Zylinderkopf (9) angeordneten Druckluftspeichers (22) in Verbindung steht.

Zeichnung