DE19948205A1 - Elektromagnetische Ventilsteueranordnung - Google Patents
Elektromagnetische VentilsteueranordnungInfo
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Abstract
Es wird eine elektromagnetische Ventilsteueranordnung beschrieben, bei der oberhalb des Zylinderkopfs ein abgeschlossener Raum gebildet ist, in dem die auf Träger montierten Aktuatoren samt integrierter Elektronik wenigstens eines Teils der Ein- und Auslaßventile untergebracht sind, und der nach oben durch einen Deckel abgeschlossen ist, der wenigstens teilweise von einem Kühlmittel, insbesondere der Ansaugluft des Ansaugrohrs, umströmt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Ventilsteueranordnung mit den Merk
malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
In der DE 1975 60 501 A1 sind die Aktuatoren in einem Aktuatorträger montiert, der
auf den Zylinderkopf aufsitzt und welcher von Kühlwasser durchspült ist. Zusätzlich
besitzt dieser Aktuatorträger einen vom Kühlwasser durchsetzten Deckel. Durch die
sen Deckel werden die Steckkontakte geführt und mit einem elektronischen Steuer
gerät verbunden. Bei dieser Lösung sind sowohl Aktuatoren als auch elektronisches
Steuergerät auf dem Temperaturniveau des Kühlwassers, also im Bereich 80 bis 100
Grad, was ein sehr hohes Temperaturniveau bedeutet. Diese Kühlkörper bedeuten
einen nicht geringen zusätzlichen Aufwand, bringen auch Gewicht und erhöhen die
Baugröße.
In der WO 98/42957, von der die Erfindung ausgeht wird eine Anordnung beschrie
ben, bei der mehrere Aktuatoren auf einem Träger, insbesondere in einem Kasten
angeordnet sind. Die aufgesetzte Elektronik wird durch die Luft des Ansaugrohrs ge
kühlt. Da die angesaugte Luft ungefähr der Umgebungstemperatur entspricht ist hier
das Temperaturniveau für die Elektronik günstig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die elektromagnetische Ventilsteuer
anordnung weiter hinsichtlich der Umgebungstemperatur der Aktuatoren zu verbes
sern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die Weiterbildungen der Unteransprüche
wird im Aktuatorenraum eine mittlere Temperatur von ca. 50° erreicht, was 20% we
niger Verlustleistung bedeutet. Der Luftstrom kann künstlich erzeugt werden, z. B.
mit einen Ventilator und/oder durch Luftleitmittel. Vorzugsweise wird jedoch die An
saugluft des Ansaugrohrs zur Kühlung ausgenutzt. Es kann der Aktuatordeckel auch
an einen getrennten kühleren Kühlkreislauf angeschlossen werden. Auch kann zu
sätzlich ein thermoelektrischer Kühler eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine klare Schnittstelle zum Zylinder
kopf erreicht. Die Aktuatoren können vorgeprüft angeliefert und mit dem Zylinderkopf
verschraubt werden. Es können beliebige Zahlen von Aktuatoren zusammengefaßt
werden, z. B. können jeweils die Aktuatoren einer Ventilreihe zusammengefaßt wer
den. Die Anzahl der Verbindungskabel wird klein gehalten und es wird nur eine ge
ringe Zahl von Dichtungen gebraucht. Die Verlustleistung der Aktuatoren wird über
wärmeleitende Komponenten zum kühleren Aktuatordeckel abgeführt.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu
tert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
Fig. 2 ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel
Fig. 3-5 weitere Abwandlungen
In Fig. 1 ist mit 1 ein Zylinderkopf bezeichnet, dessen oberes Teil als Wanne 10 aus
gebildet ist. Im Zylinderkopf 1 sind zwei Reihen von Ventilen 3 und 4 angeordnet, die
von elektromagnetischen Aktuatoren 5 und 6, bzw. 7 und 8 angetrieben werden. Der
Aktuator 5 treibt das Ventil 3 an, der Aktuator 6 ein dahinter liegendes weiteres Ven
til. Die Aktuatoren 5 und 6 usw. treiben, z. B. die Einlaßventile an, die Aktuatoren 7
und 8 die Auslaßventile. Alle Einlaß- und alle Auslaßventile sind auf einem Träger 9
bzw. 10 montiert und diese Träger sind auf dem Zylinderkopf angeschraubt.
Die Wanne 10 bildet mit einem Aktuator Deckel 11 einen außen abgeschlossen
Raum 2, in dem alle Aktuatoren untergebracht sind. Die Wanne 10 weist innen eine
Wärmeisolierung 12 auf, um eine Wärmeabgabe des Zylinderkopfs 1 an den Raum 2
klein zu halten. Auch in die Verbindung zwischen der Wanne 10 und dem Deckel 11
ist eine wärmeisolierende Dichtung 13 eingefügt. Am oberen Ende grenzt der Deckel
11 an den Luftleitkanal 14 an und wird von dessen relativ kühler Luft oder Kühlmittel
umströmt, also gekühlt. Mit dem Deckel 11 sind über Wärmebrücken, z. B. in Form
von wärmeleitenden Bändern 15 oder von einem wärmeleitenden Elastomer 16 die
Aktuatoren verbunden, die die in den Aktuatoren erzeugte Wärme an den gekühlten
Deckel abführen. In einer Ausbuchtung des Deckels 11 ist eine Steuerelektronik 17
untergebracht, die von einer Abdeckung 18 umgeben ist. Durch diese Abdeckung 18
sind Steckverbindungselemente 19 durchsteckbar, die auf Kontaktteile der Elektronik
17 aufgeschoben werden. Die Steckverbindungselemente 19 sind über kurze Leitun
gen mit den Aktuatoren 5 bis 8, bzw. mit einer im Raum untergebrachten Zündspule
(oder Spulen) 21 verbunden, deren Unterbringung in den geschützten Raum hin
sichtlich Temperatur, Feuchte und Staub vorteilhaft ist. Am oberen Ende des Deckels
11 sind Kühlrippen 20 angebracht, die in den Kühlkanal 14 hinein ragen und somit
die Kühlung unterstützen. Oben links ist eine Zusatzkühlung 20' durch den Fahrtwind
vorgesehen.
Alternativ hierzu kann der Zylinderkopf eben ausgebildet sein und der Zylinderkopf
deckel direkt auf dem Zylinderkopf aufliegen. Diese Lösung bringt Gewichtsvorteile.
Der Anschlußstecker zum Bordnetz ist seitlich angeordnet und nicht sichtbar. Dieser
Stecker besitzt bei vernetzten Systemen, z. B. mit CAN nur eine geringe Anzahl von
Anschlüssen, nämlich die Busanschlüsse und die Stromversorgung. Damit ist der
Verkabelungsaufwand sehr gering und die Kabel können sehr gut vibrationsfest ge
lagert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die Aktuatoren ziemlich dicht
aneinander gebaut werden können, ohne daß sie durch Kästen getrennt sind. Au
ßerdem braucht für einen Zylinderkopf nur eine Elektronik eingebaut werden, was
weniger Leitungen und Steckverbindungen beinhaltet. Der Zylinder- bzw. Aktuator
deckel wird von der Motorrauminnenluft umströmt und diese besitzt, insbesondere
bei höheren Fahrgeschwindigkeiten eine erheblich niedrigere Temperatur als das
Kühlwasser, so daß im Aktuatorraum eine niedrigere Temperatur entsteht als im Zy
linderkopf. Die entstehende Verlustwärme der Aktuatoren wird, wie oben beschrie
ben, abgeführt. Es besteht die Möglichkeit das wärmeleitende Band zu isolieren, um
zu verhindern, daß von diesem Wärme an den Raum abgegeben wird. Durch die In
tegration der Zündspule in einem Trockenraum, kann diese weniger aufwendig in der
Isolation gestaltet werden. Vor allen Dingen sind Anschlußkabel einsparbar. Außer
dem bestehen sehr kurze Ansteuerwege zu Leistungsendstufen, so daß mit geringen
elektromagnetischen Störungen zu rechnen ist. Bei Reparaturen oder Wechsel der
Zündkerzen, was heute sehr selten oder erst bei großen Laufzeiten, zum Beispiel
100.000 km vorkommt, muß der Aktuatordeckel entfernt werden. Dazu muß gegebe
nenfalls das wärmeleitende Band abgeschraubt werden.
In Fig. 2 ist im Gegensatz zu Fig. 1 auf den Zylinderkopf 22 eine isolierende Kunst
stoffwanne 23 aufgesetzt. Dies bringt Gewichtsersparnis und glatte Bearbeitungsflä
chen. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel die Wanne 23 und der Deckel 24
schräg ausgebildet, was durch die Linie 24 angedeutet ist. Auch die Stecker 25 sind
hier schräg eingeführt. Hierdurch wird bei Demontage, insbesondere bei V-Motoren
eine Kollision mit der Karosserie vermieden. Bei V-Motoren ergibt sich dabei eine
Montage in etwa vertikaler Richtung. Auch ist eine auf den Zylinderkopf aufgesetzte
Wanne aus Metall, z. B. Aluminium möglich, die gegenüber dem Zylinderkopf wärme-
und schallisoliert sein kann (z. B. durch schallisolierende Strukturen oder kleine Auf
lageflächen mit Luft als Isolierung).
Fig. 3 zeigt für den Montage- oder Reparaturfall eine Zentralschraube 30, die im
Kräfteschwerpunkt des Zylinderkopfes angeordnet ist, und die es ermöglicht zentral
nur mit einer Schraube den Deckel zu befestigen oder auch zu demontieren. Damit
dies in beiden Richtungen geschieht ist die Zentralschraube 30 mit einem Bund 32
versehen, der in beiden Richtungen auf Anschläge 33 im Deckel wirkt. Die Zentral
schraube 30 ist durch eine Dichtung 34 abgedichtet, damit kein Wasser eindringen
kann. Der Aktuatordeckel 31 hat eine derartige Ausbildung, daß sich das Mittelstück
35 auf einem im Zylinderkopf eingeschraubten Zentrierschaft 38 mit Gewinde zen
triert. Damit dieses nicht unnötige Wärme an den Raum 36 abgibt, besteht ebenfalls
die Möglichkeit der Wärmeisolation 37 dieses Zentrierfortsatzes.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung des Aktuatordeckels 31 bei der das Oberteil 39 (, z. B.
Schacht) von Kühlluft oder Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Hierbei ist der Schacht
39 aufgeklebt.
Fig. 5 zeigt den Einsatz eines thermoelektrischen Generators oder auch Kühlele
ments 40, das z. B. auf Peltiereffekt basiert.
Bei der Erfindung ist es somit möglich parallel zur Ansaugluft mit entsprechendem
Kanal im Aktuatordeckel zusätzliche Kanäle vorzusehen, in die Fahrtwind oder
Kühlluft über elektromotorisch oder motorisch angetriebene Gebläse eingeleitet wer
den.
Claims (17)
1. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung für einen Verbrennungsmotor, bei
der mehrere elektromagnetische Aktuatoren (5 bis 8) auf einem gemeinsamen
Träger befestigt sind, der seinerseits mit dem Zylinderkopf (1) verbunden ist
und bei der ein Kühlmittel ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ober
halb des Zylinderkopfs (1) ein abgeschlossener Raum (2) gebildet ist, in dem
die auf Träger (9) montierten Aktuatoren (5 bis 8) von wenigstens einem Teil
der Ein- und Auslaßventile (3, 4) untergebracht sind, daß dieser Raum (2) nach
außen durch einen Deckel (11) abgeschlossen ist, der wenigstens teilweise
von einem Kühlmittel mit niedrigerem Temperaturniveau als Motoröl oder
Kühlwasser umströmt wird.
2. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Raum gegenüber dem Zylinderkopf (1) wärmeisoliert ist (Iso
lierung 12).
3. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (1) oben als Wanne (10) ausgebildet ist
und daß diese Wanne (10) eine Wärmeisolation aufweist.
4. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß auf den Zylinderkopf (1) eine Wanne (23) aufgesetzt ist
und daß auf diese der Deckel (11) aufgesetzt ist.
5. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wanne (23) aus Kunststoff besteht.
6. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wanne aus Metall ist und gegenüber dem Zylinderkopf iso
liert ist.
7. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß an der Berührungsstelle von Deckel (11) und Zylin
derkopf (1) eine Wärmeisolation angebracht ist.
8. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Aktuatoren (5 bis 8) und dem
Deckel (11) eine wärmeleitende Verbindung (15, 16) vorgesehen ist.
9. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) einen Kühlschacht (20') auf
weist, durch den Kühlmittel geleitet wird.
10. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (11) ein Kühlelement, insbesondere
ein thermoelektrischer Generator (40) untergebracht ist.
11. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (17) für die Aktuatoren (5 bis 8)
am Deckel (11) wärmeleitend befestigt ist.
12. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elektronik (17) an einer Stelle des Deckels (11) befestigt
ist, die von Kühlmittel umströmt wird.
13. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) wenigstens eine, insbeson
dere mehrere in das Kühlmittel, insbesondere das Ansaugrohr (14) hinein ra
gende Kühlrippen (20) aufweist.
14. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (17) dem Raum (2) zugewandt
eine Abdeckung (18) aufweist, durch die Steckverbinder (19) zwischen Elektro
nik (17) und Aktuatoren (5 bis 8) durchgeführt sind.
15. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zündspulen (21) in dem Raum (2)
untergebracht ist (sind).
16. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach Anspruch 14 und 15, dadurch
gekennzeichnet daß die Elektronik (17) für die Zündspule (21) in die Elektronik
(17) der Aktuatoren (5 bis 8) integriert ist und daß ein Steckverbinder zwischen
Elektronik (17) und Zündspule (21) durch die Abdeckung hindurch vorgesehen
ist.
17. Elektromagnetische Ventilsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß im Kräfteschwerpunkt des Zylinderkopfs (31)
eine Zentralschraube (30) zur Befestigung des Zylinderkopfdeckels angeordnet
ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19948205A DE19948205A1 (de) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Elektromagnetische Ventilsteueranordnung |
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Publications (1)
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---|---|
DE19948205A1 true DE19948205A1 (de) | 2001-04-12 |
Family
ID=7924744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19948205A Withdrawn DE19948205A1 (de) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Elektromagnetische Ventilsteueranordnung |
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