DE2458635A1 - Vorrichtung zur steuerung von ventilen - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zur Steuerung von Ve@tilen." Beschreibung.
• Ventilsteuerungen für Brennjcraft- und andere Maschinen sind in vielfacher Form bekannte Dabei handelt es sich um vorwiegend me= chanische Einrichtungen, bei denen Ventile mittels Exzentern, Nocken, Wellen, Gestängen, Hebeln, Ketten, Zahnrädern, Zahnriemen u.dergl0 mehr bewegt werden.
• Die Nachteile die ser mechanischen Ventilsteuerungen sind a) Viele Baut3ile, die bewegt werden müssen; b) hohe Herstellungskosten; c) grosse Störanfälligkeit; b) grosser Verschleiss; e) ständige Nachstell-und Wartungsarbeiten sowie f) die nicht vorhandene Nöglichkeit, Schliess-und Öffnungszeiten der Ventile während des Motorenlaufes zu verstellen.
• Ziel dar Erfindung war es deshalb, eine Ventilsteuerung zu ent= wickeln, der die o.g. Mängel nicht anhaften.
• Die hier beschriebene "Elektromagnetische Ventilsteuerung" wird dieser Forderung durch folgende Eigenschaften voll gerecht a) Wenig Bauteile,, b) Dadurch geringere Herstellungskosten.
• c) Durch weniger Bauteile auch weniger Störanfälligkeit0 d) Durch weniger Bauteile weniger VerschleissO e) Die Nachstell-und Wartungsarbeiten an nicht vorhandenen Bautei= len entfallen0 f) Die Schliess-und Öffnungszeiten der Ventile können während des Motorlaufes manuell und/oder automatisch den günstigsten Lauf= bedingungen angepasst werden, Zu a): Die Ventile werden nicht mehr mittels mechanischer Elemente, die iitrerseits mechanisch mit der Nurbelwellenbewegung gekoppelt sind, bewegt, sondern durch Elektromagneten. Es ist lediglich ein Impulsgeber notwendig, der die Schaltung der Magneten auslöst, Zu b): Sowohl durch den Wegfall aller mechanischen Übertragungs@le= mente als auch durch den Wegfall derjenigen Motorenteile, die diese Übertragungselemente aufzunehmen hätten, werden gleichstarke Mo= toren nicht nur leichter und von geringerem Ausmass, sondern auch preiswerter herzustellen.
• Zu c): Teile, die nicht vorhanden sind, können nicht kaputt gehen und Anlass zu Störungen geben und zu d): Teile, die nicht vorhanden sind, haben auch keinen Ver= schleiss.
• Zu e): Mechanische Ventilsteuerungen bedürfen aus Gründen des Ver schleisses der Übertragungsteile und aus thermisch bedingten Mass-und Formveränderungen ihrer Teile ständiger Wartungs-und Nachstell= arbeit.
• Dies entfällt bei der hier beschriebenen "Elektromagnetischen Ven= tilsteuerung" infolge Wegfalls der Übertragungsteile völlig.
• Zu f): Mit Ausnahme bei Dampf- und sehr grossen Stationär-oder Schiffsdielelmaschinen sind in der weitaus überwiegenden Mehrzahl die üblichen Motoren mit im Lauf unverstellbaren Nockenwellen aus= gestattet. Damit ist ein differenziertes Spielen der Ventile, das sich im Schliessen und Öffnen dem jeweiligen Laufzustand des Mo= tors anpassen könnte, ausgeschlossen.
• Dieser Nachteil der mechanischen Ventilsteuerung entfällt bei der Elektromagnetischen Ventilsteuerung ganz. Denn dieser - mechanisch sehr schwierig darzustellende Vorgang - ist elektromagnetisch sehr einfach zu verwirklichen, da die Steuerimpulse mir durch einen ein= fachen Impulsgeber geschaltet werden.
• Dieser Impulsgeber kann aRs kollektorartiger Bauteil auf der Kurbel oder einer anderen Nebenwelle sitzen; er kann auch - ähnlich dem Un= terbrecher einer Zündanlage beim Ottomotor - mittels Exzenter oder Nocken betrieben werden; desweiteren ist eine direkte Koppelung des Impulsgebers mit der Zünd-bzw.Einspritzanlage des betreffenden Mo= tors möglich.
• Dadurch lassen sich die Schliess-und Öffnungszeiten durch entspre= chende Impulse des Gebers ebenso regulieren, wie dies beim Verstel= len der Zünd-bzw.Einspritzzeiten längst üblich ist Der Strom zum Betrieb der "Elektromagnetischen Ventilsteuerung" kann entweder aus einem eigenen Generator, der speziell diesem Zweck dient, oder von der normalen Lichtmaschine, von einer Batterie, von einer B2tterie-Generator-Kombination oder letztlich auch, zOB bei stationären Anlagen, durch Anschluss an ein gegebenes Stromnetz be= zogen werden.
• Bei den Magneten kennen sowohl beide Teile als Elektromagneten ausgebildet werden, als auch nur einer - wahlweise der Mantel-oder der Kernmagnet - als Elektromagnet und der andere als Weicheisenteil hergestellt sein.
• In der Zeichnung zeigen beispielsweise die Figol mit Fig.6 Anordnungen mit geöffneten Ventilen; Fig.7 zeigt ein Beispiel mit geschlossenem Ventil0 Bei allen Figuren bedeutet "MM"= '= Mantel-Magnet; "MK"= Magnet-ïern; V0Sch0=Ventil-Schaft; x = Ventilweg.
• Fig.1 zeigt eine Anordnung, bei der die Ventilfeder unterhalb der Magneten sitzt und der NK mittels Verschraubung mit den V.Sch. rer= bunden ist.
• Fig.2 Hier sitzt die Ventilfeder oberhalb der Magneten und stützt sich unten auf dem MM und oben an einem mit dein VTSchç verbundenen Ventilfederteller ab. Der NK wird auf dem V,Sch. von einer zweiten, kleinercn Feder nach unten auf seinen Sitz gedrückt.
• Fig.3 zeigt eine sehr niedrige Konstruktion, die dadurch erreicht wird, dass die Ventilfeder, die Ventilführung und der Ventilschaft im Inneren der Magneten untergebracht sind.
• Fig.4 Hier sind die Magneten seitlich vom Ventil angeordnet und übertragen ihre Kraft mittels Kipphebel auf das Ventil, wobei die Hebelarme beiderseits des festen Achspunktes verschieden lang und somit dem erforderlichen Kraftbedarf angepasst sind.
• Eine gleiche Möglichkeit, die Hebelwirkung anzuwenden, ist gegeben, wenn z.B. ein Hebel verwendet wird, dessen kurzer Arm vom Ventilschaftende nach links zum festen Achspunkt, dessen langer Arm aber vom Ventil nach rechts zum Magneten zeigt, Weitere Kipphebel-Versionen mit verschieden-oder gleichlangen He belarmen und von unterschiedlichster Form sind möglich, eine davon zeigt Fig.5.
• Fig.6 stellt eine Anordnung dar, bei der ein mit einer "Schiefen Ebene" ausgestatteter Teil von zwei Magneten waagrecht bin-und her bewegt wird und dadurch das Ventil, dessen V.Sch.mittels Nocken, die in Schrägnuten eingreifen, desmodromisch geöffnet und geschlossen wird. Auch hier kann die Kraft der Magneten durch entsprechendes Auslegen des Neigungswinkels der "Schiefen Ebene" den gegebenen Er= fordernissen angepasst werden.
• Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem d-ie Ventilferen unter= haib des MM zwischen dem Zylinderkopf und einem Ventilfederteller eingespannt ist0 Auf dem V.Sch. steckt der MK, der dort von einer zweiten, kleineren Feoer, die an @beren Ende des V,Sch, ebenfalls an einem Ventilfederteller anliegt, nach unten auf seinen Sitz ge= drückt wird. Der NK hat am oberen Teil seines Körpers einen Kontakt= ring Ko, an dem der Kontaktbügel KB während des Betriebes entlang= schleift. Die beiden Magneten MM und MK liegen bei diesem Beispiel mit ihren Minus-(-)-Polen jeweils an Masse ( der ivII im Bereich der Ventilführung); der Plus-(+)-Pol wird in der dargestellten Weise angeschlossen. Bei dieser Konstruktion kann sich der V.Sch. achsial und radial frei bewegen und die Drehbewegung, die ihm durch das Spiel der Ventilfeder verlichen wird, auf den Ventilteller übertragen,wo= durch ein gleichmässiges Abnützen des Ventiltellers, guter Ventil schluss und lange Lebensdauer erreicht werden0 Ganz allgemein kann bei einer "Elektromagnetischen Ventilsteuerung" sowohl der Vorgang des "Öffnens" als auch der des "Schliessens" auf magnetischem liege erfolgen und somit auf die Ventilfeder in dieser Hinsicht verzichtet werden.Ein "Polwechseln" der Magneten genügt.
• Dadurch entfiele sowohl der Kraftaufwand, der zur Überwinden der Federkraft eingesetzt werden muss, als auch der mit der Feder ver= bundene Kostenfaktor.
• Der Nachteil beim Weglassen der Feder ist darin zu sehen, dass durch event.Stromausfall die Magneten nicht mehr arbeiten und somit die Ventile ungesteuerte Bewegungen ausführen können, die leicht zu Schäden am Motor führen. Sinnvoll wäre es deshalb, zumindest Federn einzubauen, die zwar keine "Steueraufgabe cB naben, dafür aber eine nur der Sicherheit dienende "Rückholaufgabe" ausüben.

Claims (14)

" Vorrichtung zur Steuerung von Ventilen.f? Patentansprüche.

1. Vorrichtung zur Steuerung von Ventilen in Brennkraftmaschi= nen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile durch einen Tausch kern (MK) oder einen Magnetanker eines Elektromagneten betätigbar sind der mittels eines von den Betriebsbedingungen der Maschine abhängigen Impulsgebers ansteuerbar ist.

20 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Schliess-und Öffnungsbewegungen des Ventils durch An-oder Abschalten der Stromzufuhr oder durch eine Umkehr der Po= larität des Elektromagneten erreichbar ist.

3 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkern bzw. der Magnetanker des Elektromagneten wahl= weise ein Weicheisenkern oder eine Spule mit oder ohne Eisenkern ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Tauchkern auf dem Schaft des Ventils angeordnet ist.

5e Vorrichtung nach Anspruch 1!., dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkern mit dem Ventilschaft formschlüssig verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchikern auf dem Schaft des Ventils verschiebbar und mittels eimer Feder in Richtung der Öffnungsbewegung des Ventils gegen einen Anschlag auf dem Ventilsehaft vorspannbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Tauchkern eine Kulisse mit einer Kulissenbahn aufweist, in die ein mit dem Ventilschaft in Verbindung stehender Führungsstift eingreift.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse im Mittelbereich des Tauclilcerns vorgesehen ist und der Tauchkern beiderseits der Kulisse geführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil über einen Kipphebel rait dem Tauchkern des Elektromagneten verbunden ist.

10 Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der-Kipphebel wahlweise ein einarmiger oder ein zweiarmiger Ne bei ist0

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekenn= zeichnet, dass ausschliesslich der Tauchkern das Ventil betätigt und in Öffnungs-und Schliess-Stellung hältc

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekenn= zeichnet, dass eine am Tauchkern oder am Ventilschaft angreifende und in Schliessrichtung wirkende Feder die vom Tauchkern auf das Ventil ausgeübte Schliesskraft unterstützt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekann= zeichnet, dass der Tauchkern das Ventil öffnet und eine mechani= sche oder hydraulische oder pneumatische Rückstellkraft da.s Ven= til schliesst.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekenn= zeichnet, dass der eine elektrische Spule aufweisende Tauchkern über Schleifkontakte und oder eine flexible Leitung mit der Stromquelle verbunden ist.