EP1114918A2

EP1114918A2 - Valve arrangement for an internal combustion engine and driving method

Info

Publication number: EP1114918A2
Application number: EP00811149A
Authority: EP
Inventors: Alfred Franz Wunder; Robert Hofer
Original assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Current assignee: Wartsila NSD Schweiz AG
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: PL344952A1; KR100727476B1; DE50007373D1; JP2001234717A; EP1114918B1; KR20010070375A; JP4576054B2; CN1201065C; EP1114918A3; DK1114918T3; CN1302944A; PL199631B1

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

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselsystem für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gaswechselsystems gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.The invention relates to a gas exchange system for an internal combustion engine and a method for operating such a gas exchange system according to the preamble of the independent claim of the respective Category.

Aus der EP-A-0 539 320 ist eine Vorrichtung zum hydraulichen Betätigen eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Ventilkörper des Auslassventils wird über einen Servokolben betätigt, der mit einer hydraulischen Steuereinrichtung verbunden ist. Die hydraulische Steuereinrichtung umfasst ein durch einen Elektromagneten betätigtes Vorsteuerventil, welches ein Steuerventil ansteuert. Ferner ist ein Hydraulikakkumulator vorgesehen, in welchem sich das Hydraulikmedium unter Druck befindet. Zum Öffnen des Auslassventils wird durch entsprechendes Ansteuern des Vorsteuerventils das Steuerventil in eine Stellung geschaltet, die eine Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator und dem Servokolben öffnet, sodass der Servokolben durch das unter Druck befindliche Hydraulikmedium beaufschlagt wird und den Ventilkörper in die Offenstellung bewegt. Zum Schliessen des Auslassventils wird durch entsprechendes Ansteuern des Vorsteuerventils das Steuerventil in eine Stellung geschaltet, welche die Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator und dem Servokolben verschliesst und welche gleichzeitig ein Abströmen des Hydraulikmediums und damit eine Druckentlastung des Servokolbens ermöglicht. From EP-A-0 539 320 is a device for hydraulic actuation of an exhaust valve of an internal combustion engine. The valve body of the Exhaust valve is operated via a servo piston, which with a hydraulic control device is connected. The hydraulic Control device comprises an actuated by an electromagnet Pilot valve which controls a control valve. Furthermore, a Hydraulic accumulator is provided, in which the hydraulic medium is under pressure. To open the exhaust valve, use appropriate control of the pilot valve the control valve in a Switched position that a flow connection between the Hydraulic accumulator and the servo piston opens so that the servo piston is acted upon by the hydraulic medium under pressure and moved the valve body to the open position. To close the Exhaust valve is activated by controlling the pilot valve accordingly the control valve switched to a position which the Flow connection between the hydraulic accumulator and the Servo piston closes and which at the same time an outflow of the Hydraulic medium and thus a pressure relief of the servo piston enables.

Auch wenn sich diese Vorrichtung in der Praxis bewährt hat, so haben sich doch Nachteile gezeigt. So ist es beispielsweise im Rahmen von Wartungs-, Inspektions- oder Reparaturarbeiten notwendig, den Zylinderdeckel zu demontieren, wozu das Hydrauliksystem geöffnet werden muss. Dadurch entsteht die beträchtliche Gefahr von Verschmutzungen des Hydrauliksystems, das üblicherweise mittels Feinfiltern sauber gehalten wird. Solche Verschmutzungen können zu Schäden insbesondere an den Vorsteuerventilen und den Steuerventilen führen, die erheblichen Reparaturaufwand verursachen können. Da üblicherweise sämtliche Zylinder des Motors an das gleiche Hydrauliksystem angeschlossen sind, besteht diese Verschmutzungsgefahr für alle Zylinder, selbst wenn nur ein Zylinderdeckel geöffnet werden muss. Zudem besteht die Gefahr, dass bei der Montage Leckagen auftreten können, welche das gesamte Hydrauliksystem des Motors betreffen, sodass der Motor nicht mehr gestartet werden kann.Even if this device has proven itself in practice, so have disadvantages shown. For example, in the context of maintenance, Inspection or repair work necessary to close the cylinder cover disassemble what the hydraulic system has to be opened for. Thereby there is a considerable risk of contamination of the Hydraulic system, which is usually kept clean using fine filters. Such contamination can cause damage to the Pilot valves and the control valves cause the considerable Can cause repairs. Because usually all cylinders engine is connected to the same hydraulic system this risk of contamination for all cylinders, even if only one Cylinder cover must be opened. There is also a risk that at assembly leaks can occur which affect the entire Hydraulic system affect the engine so that the engine no longer starts can be.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Gaswechselsystem bzw. ein Verfahren zum Betreiben eines solchen vorzuschlagen, wobei die genannten Nachteile nicht mehr auftreten. Das Gaswechselsystem soll es also insbesondere ermöglichen, Reparatur- oder Wartungsarbeiten an einzelnen Zylindern durchzuführen, ohne dass dadurch die Gefahr einer Verschmutzung des Hydrauliksystems, insbesondere der Vorsteuer- und Steuerventile, entsteht.Based on this prior art, it is therefore a task of Invention, a gas exchange system and a method for operating a to propose such, the disadvantages mentioned no longer occur. The gas exchange system should, in particular, make it possible to repair or perform maintenance on individual cylinders without thereby the risk of contamination of the hydraulic system, in particular the pilot and control valves.

Die diese Aufgabe in apparativer und verfahrenstechnischer Hinsicht lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.This task in terms of apparatus and process engineering Solving objects of the invention are characterized by the features of marked independent claim of the respective category.

Erfindungsgemäss wird also ein Gaswechselsystem für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen mit einem hydraulisch betätigbaren Gaswechselventil, und mit einem ersten, mit dem Gaswechselventil verbundenen Fluidsystem für ein Arbeitsmedium zur Betätigung des Gaswechselventils. Das Gaswechselsystem umfasst ferner ein zweites Fluidsystem für ein Hydraulikmedium, ein im zweiten Fluidsystem vorgesehenes Hauptsteuerventil zum Ansteuern des Gaswechselventils, sowie einen zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Gaswechselventil angeordneten Medientrenner, der einerseits mit dem ersten Fluidsystem verbunden ist und andererseits mit dem zweiten Fluidsystem verbindbar ist.According to the invention, a gas exchange system for a Internal combustion engine proposed with a hydraulically operated Gas exchange valve, and with a first one, with the gas exchange valve connected fluid system for a working medium for actuating the Gas exchange valve. The gas exchange system also includes a second one Fluid system for a hydraulic medium, one in the second fluid system provided main control valve for controlling the gas exchange valve, and one between the main control valve and the gas exchange valve arranged media separator, on the one hand with the first fluid system is connected and on the other hand can be connected to the second fluid system.

Durch die Massnahme, zwei Fluidsysteme vorzusehen, die über einen Medientrenner getrennt sind, ist es möglich, Reparatur- oder Wartungsarbeiten an einzelnen Zylindern durchzuführen, ohne dass dafür das zweite Fluidsystem mit den Hauptsteuerventilen geöffnet werden muss, sodass für dieses zweite Fluidsystem keine Verschmutzungs- oder Leckagegefahr besteht. Ferner ist es durch diese Massnahme möglich, jeden einzelnen Zylinder von der Brennkraftmaschine abzukoppeln, sodass eine Brennkraftmaschine mit n Zylindern mit beispielsweise (n-1) Zylindern weiter betreibbar bleibt, während an dem abgekoppelten Zylinder z. B. Reparaturarbeiten vorgenommen werden können.By taking the measure of providing two fluid systems that have one Media separators are separated, it is possible to repair or Perform maintenance on individual cylinders without doing so the second fluid system with the main control valves has to be opened, so that for this second fluid system no pollution or There is a risk of leakage. This measure also makes it possible for everyone to decouple individual cylinders from the internal combustion engine, so that a Internal combustion engine with n cylinders, for example with (n-1) cylinders remains operable while on the decoupled cylinder z. B. Repairs can be done.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Hauptsteuerventil einen Steuerkolben, der eine Offenstellung und eine Schliessstellung einnehmen kann, wobei im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine die Offenstellung ein Öffnen des Gaswechselventils bewirkt und die Schliessstellung ein Schliessen des Gaswechselventils. Das Hauptsteuerventil umfasst ferner ein Federelement, welches so angeordnet ist, dass es den Steuerkolben mit einer in Richtung auf die Schliessstellung gerichteten Kraft beaufschlagt, das heisst, der Steuerschieber muss gegen die Kraft des Federelements in die Offenstellung bewegt werden. Herrscht im zweiten Fluidsystem kein Druck, so sorgt das Federelement dafür, dass der Steuerschieber in die Schliessstellung bewegt wird bzw. in dieser gehalten wird. Das Federelement erzeugt also eine Vorspannung in Richtung der Schliessstellung des Steuerkolbens. Dies hat den Vorteil, dass sich insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine, wenn sich der Druck im zweiten Fluidsystem am Aufbauen ist, ein unerwünschtes kurzfristiges Öffnen des Gaswechselventils wirkungsvoll vermeiden lässt.In a preferred embodiment, the main control valve includes one Control piston, which assume an open position and a closed position can, the open position during normal operation of the internal combustion engine opening the gas exchange valve and closing position Close the gas exchange valve. The main control valve also includes a Spring element, which is arranged so that it has the control piston a force directed in the direction of the closed position, the means that the control spool must move against the force of the spring element Open position to be moved. If there is no pressure in the second fluid system, so the spring element ensures that the control slide in the Closing position is moved or held in this. The spring element generates a preload in the direction of the closed position of the Control piston. This has the advantage that, especially when starting the Internal combustion engine when the pressure in the second fluid system on Build up is an undesirable short-term opening of the gas exchange valve effectively avoided.

Insbesondere für elektronisch bzw. elektrisch-hydraulisch gesteuerte Brennkraftmaschinen, die keine Steuerwelle im klassischen Sinne aufweisen, ist es vorteilhaft, im zweiten Fluidsystem des Gaswechselsystems ein elektromagnetisches Vorsteuerventil zum Vorsteuern des Hauptsteuerventils vorzusehen. Hierdurch ist es nämlich möglich, das Gaswechselventil mittels elektrischer bzw. elektronischer Steuerimpulse zu betätigen.Especially for electronically or electrically-hydraulically controlled Internal combustion engines that do not have a control shaft in the classic sense, it is advantageous to enter the second fluid system of the gas exchange system electromagnetic pilot valve for piloting the main control valve to provide. This makes it possible to use the gas exchange valve to actuate electrical or electronic control pulses.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Gaswechselventil einen Antriebskolben zur Betätigung des Gaswechselventils aufweist, welcher Antriebskolben als Stufenkolben ausgebildet ist. Durch diese Massnahme lässt sich nämlich hydraulische Energie einsparen.It is also advantageous if the gas exchange valve has a drive piston for actuating the gas exchange valve, which drive piston as Step piston is formed. This measure can namely Save hydraulic energy.

Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Gaswechselsystems in einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei welchem Verfahren ein Gaswechselventil mittels eines ersten Fluidsystems durch ein Arbeitsmedium hydraulisch betätigt wird, wobei mittels eines zweiten Fluidsystems für ein Hydraulikmedium ein Hauptsteuerventil zum Ansteuern des Gaswechselventils betätigt wird, und wobei mittels eines zwischen dem Hauptsteuerventil und dem Gaswechselventil angeordneten Medientrenners, der einerseits mit dem ersten Fluidsystem verbunden ist und andererseits mit dem zweiten Fluidsystem verbindbar ist, eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidsystem erstellt wird.The invention also provides a method for operating a Proposed gas exchange system in an internal combustion engine which method a gas exchange valve by means of a first fluid system is operated hydraulically by a working medium, whereby by means of a second fluid system for a hydraulic medium a main control valve for Control of the gas exchange valve is actuated, and by means of a arranged between the main control valve and the gas exchange valve Media separator, which is connected on the one hand to the first fluid system and on the other hand, can be connected to the second fluid system, one Established operative connection between the first and the second fluid system becomes.

Aus den bereits vorne genannten Gründen ist es auch hinsichtlich des Verfahrens vorteilhaft, wenn ein Steuerkolben des Hauptsteuerventils durch ein Federelement mit einer Kraft beaufschlagt wird, die in Richtung auf eine Schliessstellung des Steuerkolbens gerichtet ist, welche Schliessstellung im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein Schliessen des Gaswechselventils bewirkt.For the reasons mentioned above, it is also with regard to the Process advantageous if a control piston of the main control valve a spring element is subjected to a force in the direction of a Closing position of the control piston is directed, which closing position in the normal operating state of the internal combustion engine a closing of the Gas exchange valve causes.

Insbesondere für elektronisch bzw. elektrisch-hydraulisch gesteuerte Brennkraftmaschinen sind solche Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens vorteilhaft, bei welchen das Hauptsteuerventil mittels eines elektromagnetischen Vorsteuerventils mit einem magnetischen Schieber, der zwischen zwei Elektromagneten hin- und herschaltbar ist, vorgesteuert wird.Especially for electronically or electrically-hydraulically controlled Internal combustion engines are such configurations of the invention Process advantageous in which the main control valve by means of a electromagnetic pilot valve with a magnetic spool that can be switched back and forth between two electromagnets, is piloted.

Gemäss einer bevorzugten Verfahrensführung werden zum Betätigen des Vorsteuerventils folgende Schritte durchgeführt:

einer der beiden Elektromagnete wird aktiviert,
der Beginn der Bewegung des magnetischen Schiebers wird detektiert; und
der Elektromagnet wird deaktiviert, sobald nach dem Beginn der Bewegung des magnetischen Schiebers eine Zeitspanne verstrichen ist, die vorzugsweise im wesentlichen der Schaltzeit des Vorsteuerventils entspricht.

According to a preferred procedure, the following steps are carried out to actuate the pilot valve:

one of the two electromagnets is activated,
the beginning of the movement of the magnetic slide is detected; and
the electromagnet is deactivated as soon as a period of time has elapsed after the start of the movement of the magnetic slide, which preferably corresponds essentially to the switching time of the pilot valve.

Durch diese Massnahme ist sichergestellt, dass der jeweilige Elektromagnet nicht länger aktiviert ist als dies für einen sicheren Schaltvorgang notwendig ist. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Wärmeentwicklung im Vorsteuerventil und die Betriebssicherheit des Vorsteuerventils vorteilhaft.This measure ensures that the respective electromagnet is no longer activated than is necessary for a safe switching process is. This is particularly with regard to the heat development in the Pilot valve and the operational reliability of the pilot valve advantageous.

Eine weitere vorteilhafte Massnahme besteht darin, vor dem Starten der Brennkraftmaschine das Vorsteuerventil durch einen Richtimpuls in eine definierte Stellung zu schalten, die vorzugsweise der Schliessstellung des Gaswechselventils entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass es beim Starten der Brennkraftmaschine nicht zu ungewünschten Betätigungen des Gaswechselventils kommt.Another advantageous measure is to start the Internal combustion engine the pilot valve by a directional pulse in a switch defined position, which is preferably the closed position of the Gas exchange valve corresponds. This ensures that it is Starting the internal combustion engine does not lead to undesired actuations of the Gas exchange valve comes.

Das erfindungsgemässe Gaswechselsystem und das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich insbesondere für Grossdieselmotoren wie sie beispielsweise als Antriebsaggregate für Schiffe oder als Stationäranlagen zur Stromgewinnung eingesetzt werden. Im speziellen eignen sich das Gaswechselsystem und das Verfahren auch für solche Grossdieselmotoren, die auf rein elektronischem Wege bzw. elektrisch-hydraulisch gesteuert werden, also keine Steuerwelle für die Steuerung der Ventile und der Brennstoffeinspritzung aufweisen.The gas exchange system according to the invention and the one according to the invention Processes are particularly suitable for large diesel engines such as these for example as drive units for ships or as stationary systems be used to generate electricity. This is particularly suitable Gas exchange system and the method also for such large diesel engines, which are controlled purely electronically or electrically-hydraulically are not a control shaft for the control of the valves and the Have fuel injection.

Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous measures and preferred configurations of the Invention result from the dependent claims.

Im Folgenden wird die Erfindung sowohl in apparativer als auch in verfahrenstechnischer Hinsicht anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnung zeigen:

Fig. 1:: eine teilweise schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gaswechselsystems,
Fig. 1A:: ein Detail aus Fig. 1 in vergrösserter Darstellung,
Fig. 2:: einen Schnitt durch einen Grossdieselmotor,
Fig.3:: eine stark schematische Darstellung eines Vorsteuerventils, und
Fig. 4:: ein Diagramm zur Verdeutlichung der Betätigung des Vorsteuerventils.

In the following, the invention is explained in more detail both in terms of apparatus and in terms of process technology using exemplary embodiments and using the drawing. The schematic drawing, not to scale, shows:

Fig. 1:: a partially schematic, partially sectioned illustration of an embodiment of the gas exchange system according to the invention,
Fig. 1A:: 2 shows a detail from FIG. 1 on an enlarged scale,
Fig. 2:: a section through a large diesel engine,
Fig. 3:: a highly schematic representation of a pilot valve, and
Fig. 4:: a diagram to illustrate the actuation of the pilot valve.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gaswechselsystems, das gesamthaft mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Es umfasst ein Gaswechselventil, das hier ein Auslassventil 20 eines Dieselmotors ist, ein erstes Fluidsystem 30 für ein Arbeitsmedium und ein zweites Fluidsystem 40 für ein Hydraulikmedium. Im zweiten Fluidsystem 40 ist ein Hauptsteuerventil 50, ein Vorsteuerventil (pilot valve) 60 und ein Hydraulikakkumulator 41 für das Hydraulikmedium vorgesehen. Zwischen dem Hauptsteuerventil 50 und dem Auslassventil 20 ist ein Medientrenner 70 vorgesehen, der einerseits mit dem ersten Fluidsystem 30 verbunden ist und andererseits mit dem zweiten Fluidsystem 40 verbindbar ist. Durch den Medientrenner 70 wird eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidsystem realisiert.Fig. 1 shows in a partially schematic, partially sectioned Representation of a preferred embodiment of the inventive Gas exchange system, generally designated by the reference numeral 10 is. It includes a gas exchange valve, which here is an outlet valve 20 Diesel engine is a first fluid system 30 for a working medium and a second fluid system 40 for a hydraulic medium. In the second fluid system 40 is a main control valve 50, a pilot valve 60 and one Hydraulic accumulator 41 is provided for the hydraulic medium. Between the main control valve 50 and the outlet valve 20 is a media separator 70 provided, which is connected on the one hand to the first fluid system 30 and on the other hand, can be connected to the second fluid system 40. By the Media separator 70 becomes an operative connection between the first and the second fluid system realized.

In Fig. 1A sind das Hauptsteuerventil 50, das Vorsteuerventil 60 und der Medientrenner 70 in vergrösserter Darstellung gezeigt.In Fig. 1A, the main control valve 50, the pilot valve 60 and the Media separator 70 shown in an enlarged view.

Im Folgenden wird auf das konkrete Anwendungsbeispiel Bezug genommen, dass das Gaswechselsystem 10 Teil eines elektronisch gesteuerten Grossdieselmotors 1 (Fig. 2) ist, der z. B. als Hauptantriebsaggregat eines Schiffes oder in einer Stationäranlage zur Stromgewinnung Verwendung finden kann. Zum besseren Verständnis zeigt Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung den Grossdieselmotor 1 mit einem seiner üblicherweise mehreren Zylinder 2. Der Grossdieselmotor 1 ist als langsam laufender Zweitakt-Kreuzkopf-Gossdieselmotor mit Längsspülung ausgestaltet und wird elektronisch bzw. elektrisch-hydraulisch gesteuert, das heisst er hat keine Steuerwelle im klassischen Sinne zur mechanisch-hydraulischen Steuerung des Gaswechsels und der Einspritzung.In the following, reference is made to the specific application example, that the gas exchange system 10 is part of an electronically controlled Large diesel engine 1 (Fig. 2), the z. B. as a main drive unit Ship or in a stationary system for power generation use Can be found. For a better understanding Fig. 2 shows a schematic Sectional view of the large diesel engine 1 with one of its usually several cylinders 2. The large diesel engine 1 is running slowly Two-stroke cross-head cast diesel engine with longitudinal purge designed and is electronically or electrically-hydraulically controlled, which means that it has none Control shaft in the classic sense for mechanical-hydraulic control of gas exchange and injection.

Bei diesen Motoren sind die Hydrauliksysteme, mit denen die Einspritzung, der Gaswechsel und gegebenenfalls Hilfssysteme, wie das Anlasssystem, betrieben werden, mittels Vorsteuerventilen ansteuerbar, wobei die Vorsteuerventile mittels elektrischer Signale betätigt werden, die von einer Kontrollvorrichtung kommen. Diese Kontrollvorrichtung bestimmt mittels des Kurbelwinkels, der Drehzahl des Motors und eventuell weiterer Zustandsgrössen den jeweils optimalen Zeitraum sowie die jeweils optimale Brennstoffmenge für die Einspritzung bzw. die Zeitpunkte für das Öffnen und Schliessen der Auslassventile und sendet dementsprechend die elektrischen Steuersignale an die Vorsteuerventile, die daraufhin das zugehörige Hydrauliksystem betätigen. Durch diese sehr variable elektrisch-hydraulische Steuerung lässt sich die Einspritzung und der Gaswechsel in einfacher Weise und für alle Betriebszustände des Grossdieselmotors optimieren und an den jeweiligen Arbeitszyklus der Maschine anpassen, weil die mechanischen Zwangskopplungen zwischen den Stellungen der Kolben und den Betätigungselementen wie Einspritzpumpen oder Hubgeberpumpen nicht mehr vorhanden sind.In these engines, the hydraulic systems with which the injection, the gas exchange and, if necessary, auxiliary systems such as the starting system, operated, controllable by means of pilot valves, the Pilot valves are operated by means of electrical signals from a Control device come. This control device determines by means of Crank angle, the speed of the engine and possibly other State variables the optimal period and the optimal one Amount of fuel for the injection or the times for opening and Close the exhaust valves and send the electrical ones accordingly Control signals to the pilot valves, which then the associated Actuate hydraulic system. Because of this very variable electric-hydraulic Control makes injection and gas exchange easier Optimize and for all operating conditions of the large diesel engine and adapt to the respective working cycle of the machine because the mechanical positive couplings between the positions of the pistons and the actuators such as injection pumps or stroke pumps there are more.

Der Grossdieselmotor 1 (Fig. 2) hat eine Kurbelwelle 3, welche über ein Kurbelwellenzahnrad 3a und ein mit diesem kämmendes Zahnrad 4 eine Hochdruckpumpe 5 antreibt, die den Brennstoff unter Hochdruck, z. B. bis zu 2000 bar, durch eine Leitung 6 in einen Brennstoffakkumulator 7 fördert, welcher ein hier nicht näher beschriebenes Einspritzsystem versorgt. Ferner ist eine ebenfalls von der Kurbelwelle 3 angetriebene Pumpe 8 vorgesehen, welche das Hydraulikmedium, beispielsweise ein Öl wie Hydrauliköl oder Steueröl, über eine Leitung 42 in den Hydraulikakkumulator 41 des zweiten Fluidsystems fördert. Natürlich können auch mehrere Hochdruckpumpen 5 zum Fördern des Brennstoffs und/oder mehrere Pumpen 8 zum Fördern des Hydraulikmediums vorgesehen sein. The large diesel engine 1 (FIG. 2) has a crankshaft 3, which has a Crankshaft gear 3a and a meshing gear 4 with this one High-pressure pump 5 drives the fuel under high pressure, for. B. up to 2000 bar, through a line 6 into a fuel accumulator 7, which supplies an injection system that is not described in more detail here. Further a pump 8, also driven by the crankshaft 3, is provided, which the hydraulic medium, for example an oil such as hydraulic oil or Control oil, via a line 42 in the hydraulic accumulator 41 of the second Fluid systems promotes. Of course, several high pressure pumps 5 to convey the fuel and / or several pumps 8 to convey the Hydraulic medium can be provided.

Der Brennstoffakkumulator 7 und der Hydraulikakkumulator 41 sind jeweils als rohrähnliche Bauteile ausgebildet, die sich entlang des Motors erstrecken.The fuel accumulator 7 and the hydraulic accumulator 41 are each formed as tube-like components that run along the engine extend.

Ebenfalls dargestellt in Fig. 2 ist das Auslassventil 20 zum Abführen der Verbrennungsgase aus dem Zylinder 2. Die folgenden Erläuterungen des Gaswechselsystems beziehen sich nur noch auf einen Zylinder. Es versteht sich jedoch, dass für das Auslassventil jedes Zylinders jeweils ein Hauptsteuerventil 50, ein elektromagnetisches Vorsteuerventil 60 sowie ein Medientrenner 70 vorgesehen sind, wobei alle Hauptsteuerventile bzw. alle Vorsteuerventile nach dem Common-Rail-Prinzip an den Hydraulikakkumulator 41 angeschlossen sind und von diesem mit unter Druck stehendem Hydraulikmedium versorgt werden können. Dies ist in Fig. 1 durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen Z angedeutet. Im Hydraulikakkumulator 41 befindet sich das Hydraulikmedium beispielsweise unter einem Druck von etwa 200 bar.Also shown in Fig. 2 is the outlet valve 20 for discharging the Combustion gases from the cylinder 2. The following explanations of the Gas exchange systems only refer to one cylinder. It understands however, that for each cylinder's exhaust valve Main control valve 50, an electromagnetic pilot valve 60 and a Media separators 70 are provided, with all main control valves or all Pilot valves according to the common rail principle Hydraulic accumulator 41 are connected and from this with under Pressurized hydraulic medium can be supplied. This is shown in Fig. 1 indicated by the arrows with the reference symbol Z. in the Hydraulic accumulator 41 is the hydraulic medium, for example under a pressure of about 200 bar.

An den Hydraulikakkumulator 41 ist eine Zuführleitung 43 mit einem Absperrventil 44 angeschlossen. Hinter dem Absperrventil 44 verzweigt sich die Zuführleitung in einen Ast 43a, der mit dem Vorsteuerventil 60 verbunden ist, und einen Ast 43b, der mit einem Einlass 51 des Hauptsteuerventils 50 verbunden ist. Der Ausgang des Vorsteuerventils 60 ist über eine Leitung 65 mit einem Steuereinlass 52 des Hauptsteuerventils 50 verbunden.On the hydraulic accumulator 41 is a feed line 43 with a Shut-off valve 44 connected. Branches behind the shut-off valve 44 the supply line into a branch 43 a, which is connected to the pilot valve 60 and a branch 43b connected to an inlet 51 of the main control valve 50 connected is. The output of the pilot valve 60 is via a line 65 connected to a control inlet 52 of the main control valve 50.

Fig. 3 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Vorsteuerventils 60, das als bistabiles elektromagnetisches 3/2-Wegeventil in Schieberbauart ausgebildet ist. Das Vorsteuerventil 60 umfasst einen in einem Gehäuse 61 verschiebbar angeordneten magnetischen Ventilschieber 62, der als Hohlzylinder mit einer zentralen Entlastungsbohrung 621 ausgestaltet ist. Im Gehäuse 61 ist ein Zuführkanal 63, ein Rücklaufkanal 64 und ein Verbraucherkanal 66 vorgesehen. Die zentrale Entlastungsbohrung 621 ist über Querbohrungen 641 mit dem Rücklaufkanal verbunden. Der Zuführkanal 63 ist mit dem Ast 43a der Zuführleitung 43 verbunden, der Rücklaufkanal 64 mit einer Leitung 47, die zu einem Rückführsystem 49 für das Hydraulikmedium führt und der Verbraucherkanal 66 mit der Leitung 65, die zum Steuereinlass 52 des Hauptsteuerventils 50 führt.Fig. 3 shows in a highly schematic representation Embodiment of the pilot valve 60 that as bistable electromagnetic 3/2-way valve is designed in slide valve design. The Pilot valve 60 includes a displaceable in a housing 61 arranged magnetic valve spool 62, which as a hollow cylinder with a central relief bore 621 is configured. In the housing 61 is a Feed channel 63, a return channel 64 and a consumer channel 66 intended. The central relief bore 621 is via cross bores 641 connected to the return channel. The feed channel 63 is with the branch 43a of the feed line 43 connected, the return channel 64 with a line 47, which leads to a return system 49 for the hydraulic medium and the Consumer channel 66 with line 65 to the control inlet 52 of the Main control valve 50 leads.

Mittels zweier Elektromagnete 67a,67b ist der magnetische Ventilschieber 62 zwischen zwei Stellungen hin- und herschaltbar, wobei in der ersten Stellung des Ventilschiebers 62, welche in Fig. 3 dargestellt ist, eine Strömungsverbindung zwischen dem Zuführkanal 63 und dem Verbraucherkanal 66 geöffnet ist. In der zweiten Stellung ist der Verbraucherkanal 66 mit dem Rücklaufkanal 64 verbunden.The magnetic valve slide 62 is by means of two electromagnets 67a, 67b switchable between two positions, in the first position of the valve spool 62, which is shown in Fig. 3, a Flow connection between the feed channel 63 and the Consumer channel 66 is open. In the second position is the Consumer channel 66 connected to the return channel 64.

Damit das Vorsteuerventil 60 möglichst schnell von der einen in die andere Stellung schalten kann, also eine kleine Totzeit aufweist, haben die Elektromagnete 67a,67b eine sehr geringe Induktivität, was sich durch eine möglichst geringe Anzahl von Windungen und die Verwendung von Werkstoffen mit geringen Wirbelstromverlusten für die Spulenkörper erzielen lässt. Die Schaltzeit, das heisst die Zeit, die zum Umschalten des Vorsteuerventils 60 von der einen in die andere Stellung benötigt wird, beträgt beispielsweise nur etwa eine halbe Millisekunde. Zudem ist diese Schaltzeit in sehr gutem Masse konstant, das heisst reproduzierbar. Auf die Ansteuerung des Vorsteuerventils 60 wird weiter hinten noch eingegangen.So that the pilot valve 60 moves from one to the other as quickly as possible Can switch position, i.e. has a short dead time, have Electromagnets 67a, 67b have a very low inductance, which is characterized by a as few turns as possible and the use of Achieve materials with low eddy current losses for the coil formers leaves. The switching time, that is the time it takes to switch the Pilot valve 60 is required from one position to the other, is, for example, only about half a millisecond. In addition, this is Switching time constant to a very good extent, that is reproducible. On the Control of the pilot valve 60 will be discussed further below.

Das Hauptsteuerventil 50 weist einen Steuerkolben 56 auf, der eine Offenstellung und eine in Fig. 1 bzw. in Fig. 1A dargestellte Schliessstellung einnehmen kann. Wie weiter hinten noch erläutert, bewirkt im normalen Betrieb des Motors 1 die Offenstellung ein Öffnen und die Schliessstellung ein Schliessen des Auslassventils 20. Das Hauptsteuerventil 50 umfasst ferner eine erste und eine zweite Verbindung 53 bzw. 54, über welche das Hauptsteuerventil 50 mit dem Medientrenner 70 verbunden ist, sowie eine Rückströmoffnung 55, durch welche das Hydraulikmedium aus dem Hauptsteuerventil 50 in die mit einem Absperrventil 45 versehene Leitung 47 abströmen kann. Diese Leitung 47 ist mit dem Rückführsystem 49 für das Hydraulikmedium verbunden. Das Hauptsteuerventil 50 ist hier also ein 4/2-Wegeventil.The main control valve 50 has a control piston 56, which is a Open position and a closed position shown in FIG. 1 or in FIG. 1A can take. As explained later, in normal Operation of the engine 1 the open position an opening and the closing position closing the exhaust valve 20. The main control valve 50 includes further a first and a second connection 53 and 54, via which the Main control valve 50 is connected to the media separator 70, as well as a Backflow opening 55 through which the hydraulic medium from the Main control valve 50 into the line 47 provided with a shut-off valve 45 can flow off. This line 47 is with the feedback system 49 for the Hydraulic medium connected. The main control valve 50 is therefore a 4/2-way valve.

Der Steuerkolben 56 wird durch ein Federelement 57 belastet, welches so angeordnet ist, dass die Federkraft den Steuerkolben 56 in seine Schliessstellung zu bewegen versucht bzw. in der Schliessstellung zu halten sucht. Durch diese Vorspannung ist es gewährleistet, dass der Steuerkolben 56 im druckfreien Zustand, das heisst wenn er nicht mit unter Druck befindlichem Hydraulikmedium beaufschlagt wird, die Schliessstellung einnimmt bzw. in dieser verbleibt. Der Steuerkolben 56 muss also gegen die Kraft des Federelements 56 in die Offenstellung bewegt werden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Federelement 57 als Spiralfeder ausgebildet, die sich einerseits auf der darstellungsgemäss oberen Stirnfläche des Steuerkolbens 56 abstützt und andererseits am Gehäuse des Hauptsteuerventils 50. Die von dem Federelement 57 beaufschlagte Stirnfläche des Steuerkolbens 57 ist über eine zentrale Bohrung mit der Rückströmöffnung 55 verbunden, wenn sich der Steuerkolben in der Schliessstellung befindet, sodass dann Hydraulikmedium, welches in den Raum zwischen dieser Stirnfläche und dem Gehäuse eingedrungen ist, abströmen kann.The control piston 56 is loaded by a spring element 57, which is so is arranged that the spring force the control piston 56 in its Attempted to move the closed position or to hold it in the closed position is looking for. This preload ensures that the control piston 56 in a pressure-free state, that is, when he is not under pressure hydraulic medium is applied, the closed position occupies or remains in it. The control piston 56 must therefore against Force of the spring element 56 can be moved into the open position. With this one The embodiment described is the spring element 57 as a spiral spring trained on the one hand on the upper as shown End face of the control piston 56 is supported and on the other hand on the housing of the Main control valve 50. The one acted upon by the spring element 57 End face of the control piston 57 is through a central bore with the Backflow opening 55 connected when the control piston in the Is in the closed position, so that hydraulic medium, which in the Space has penetrated between this end face and the housing, can flow off.

Der Medientrenner 70 umfasst einen in einem Gehäuse 73 angeordneten Trennkolben 72, dessen eine -darstellungsgemäss obere- Stirnfläche 721 einen Raum 71 für das Arbeitsmedium des ersten Fluidsystems begrenzt. Die beiden Verbindungen 53, 54 mit dem Hauptsteuerventil 50 münden beide darstellungsgemäss unterhalb der oberen Stirnfläche 721 des Trennkolbens in den Medientrenner 70. Der Trennkolben 72 trennt somit das Arbeitsmedium des ersten Fluidsystems von dem Hydraulikmedium des zweiten Fluidsystems. Darstellungsgemäss oberhalb der Stirnfläche 721 ist der Raum 71 des Medientrenners 70 über eine Öffnung 74 mit dem ersten Fluidsystem 30 verbunden.The media separator 70 comprises one arranged in a housing 73 Separating piston 72, one of which, as shown, is the upper end face 721 delimits a space 71 for the working medium of the first fluid system. The Both connections 53, 54 with the main control valve 50 both open as shown below the upper end face 721 of the separating piston into the media separator 70. The separating piston 72 thus separates this Working medium of the first fluid system from the hydraulic medium of the second fluid system. As shown, is above the end face 721 the space 71 of the media separator 70 via an opening 74 with the first Fluid system 30 connected.

Das erste Fluidsystem für das Arbeitsmedium umfasst eine Druckleitung 31, welche die Öffnung 74 des Medientrenners 70 mit dem Auslassventil 20 verbindet, sowie eine Zuführung 32 für das Arbeitsmedium, welche einerseits über ein Absperrventil 33 und ein Rückschlagventil 34 mit der Druckleitung 31 verbunden ist und andererseits mit einer nicht dargestellten Pumpe, welche das Arbeitsmedium in die Zuführung 32 fördert.The first fluid system for the working medium comprises a pressure line 31, which the opening 74 of the media separator 70 with the outlet valve 20th connects, as well as a feed 32 for the working medium, which on the one hand via a shut-off valve 33 and a check valve 34 with the pressure line 31 is connected and on the other hand with a pump, not shown, which conveys the working medium into the feed 32.

Als Arbeitsmedium ist beispielsweise ein Schmieröl oder ein Motorenöl geeignet, das z. B. dem Schmierölsystem des Grossdieslmotors 1 entnommen wird. Das Arbeitsmedium im ersten Fluidsystem 30 und das Hydraulikmedium im zweiten Fluidsystem 40 können die gleiche Substanz sein, beispielsweise Öl, das für beide Fluidsysteme 30,40 dem gleichen Ölvorrat des Grossdieselmotors 1 entnommen wird. Da jedoch das zweite Fluidsystem 40 die bezüglich Verschmutzungen empfindlicheren Komponenten enthält, wird das Öl, welches in das zweite Fluidsystem 40 eingebracht wird, feiner gefiltert bzw. gereinigt als das Öl, welches in das erste Fluidsystem eingebracht wird. Natürlich ist es auch möglich, als Arbeitsmedium im ersten Fluidsystem 30 eine vom Hydraulikmedium im zweiten Fluidsystem 40 verschiedene Substanz zu verwenden.A lubricating oil or an engine oil is, for example, a working medium suitable, the z. B. the lubricating oil system of the large diesel engine 1 is removed. The working medium in the first fluid system 30 and that Hydraulic medium in the second fluid system 40 can be the same substance be, for example oil, the same for both fluid systems 30.40 Oil supply of the large diesel engine 1 is removed. However, since the second Fluid system 40 which are more sensitive to contamination Contains components, the oil that is in the second fluid system 40th is introduced, more finely filtered or purified than the oil which is in the first fluid system is introduced. Of course it is also possible as Working medium in the first fluid system 30 one of the hydraulic medium in the second fluid system to use 40 different substance.

Das Auslassventil 20 umfasst einen Ventilkörper 21, welcher je nach seiner Stellung die Verbindung zwischen dem Brennraum des Zylinders 2 und einer Abführleitung, die den Brennraum mit dem Abgassystem verbindet, öffnet oder verschliesst. Ferner umfasst das Auslassventil 20 einen Antriebskolben 22, welcher den Ventilkörper 21 betätigt. Der Ventilkörper 21 wird durch eine Luftfeder 23 in seiner in Fig. 1 dargestellten Schliessstellung gehalten. Darstellungsgemäss oberhalb des Antriebskolbens 22 mündet die Druckleitung 31 in das Auslassventil 20, sodass die Stirnfläche des Antriebskolbens 22 von dem Arbeitsmedium mit Druck beaufschlagbar ist.The outlet valve 20 comprises a valve body 21 which, depending on its Position the connection between the combustion chamber of the cylinder 2 and one The discharge line that connects the combustion chamber to the exhaust system opens or closes. The exhaust valve 20 further comprises a drive piston 22, which actuates the valve body 21. The valve body 21 is replaced by a Air spring 23 held in its closed position shown in FIG. 1. As shown above the drive piston 22 opens Pressure line 31 into the outlet valve 20, so that the end face of the Drive piston 22 can be pressurized by the working medium.

Die elektronische Kontrollvorrichtung zur Steuerung des Grossdieselmotors umfasst beispielsweise eine Zentraleinheit 90 für die Gesamtsteuerung des Grossdieselmotors und jeweils ein Steuermodul 91 für jeden Zylinder, mit welchem die zylinderspezifischen Funktionen gesteuert werden. Die Steuermodule 91 der einzelnen Zylinder sind über Datenbusse mit der Zentraleinheit 90 verbunden. Die Zentraleinheit 90 ist ferner mit einem nicht dargestellten Winkelgeber (shaft encoder) verbunden, mit dem die Drehzahl der Kurbelwelle 3 sowie der Kurbelwinkel und somit die jeweiligen Kolbenstellungen bestimmbar sind. Aus Sicherheitsgründen sind üblicherweise zwei autonome Winkelgeber vorgesehen. Der Winkelgeber ist mit der Kurbelwelle 3 antriebsverbunden. Für jeden Winkelgeber ist noch ein Referenzgeber vorgesehen, um den Synchronismus zwischen der Kurbelwelle 3 und dem Winkelgeber zu überwachen. Mit Hilfe der vom Winkelgeber empfangenen Signale und gegebenenfalls noch anderen Daten, ermittelt die Zentraleinheit 90 den momentanen und den gewünschten Betriebszustand des Grossdieselmotors 1 und übergibt die notwendigen Informationen an die einzelnen Steuermodule 91. Diese bestimmen unter Berücksichtigung der momentanen Last und der momentanen Drehzahl die günstigsten Einspritzzeiten und -mengen für die einzelnen Zylinder sowie die Betätigungszeitpunkte für die Gaswechselventile, also z. B. die Auslassventile 20, und senden dementsprechend die elektrischen Steuersignale an die jeweiligen Vorsteuerventile, die daraufhin die Einspritzung und den Gaswechsel steuern. Die Verbindungen zwischen dem Steuermodul 91 und dem Vorsteuerventil 60 sind in Fig. 1 nicht dargestellt.The electronic control device for controlling the large diesel engine comprises, for example, a central unit 90 for the overall control of the Large diesel engine and one control module 91 for each cylinder, with which the cylinder-specific functions are controlled. The Control modules 91 of the individual cylinders are connected to the data bus Central unit 90 connected. The central unit 90 is also not with one shown shaft encoder connected with which the speed the crankshaft 3 and the crank angle and thus the respective Piston positions can be determined. For security reasons Usually two autonomous angle sensors are provided. The encoder is drive connected to the crankshaft 3. There is one for each angle encoder Reference encoder provided to ensure synchronism between the Monitor crankshaft 3 and the angle encoder. With the help of Signals received by the angle encoder and possibly other data, The central unit 90 determines the current and the desired one Operating state of the large diesel engine 1 and passes the necessary Information to the individual control modules 91. These determine under Taking into account the current load and the current speed cheapest injection times and quantities for the individual cylinders as well as the Actuation times for the gas exchange valves, e.g. B. the Exhaust valves 20, and accordingly send the electrical Control signals to the respective pilot valves, which then the Control injection and gas exchange. The connections between the Control module 91 and pilot valve 60 are not shown in FIG. 1.

Im Folgenden wird nun die Funktionsweise des Gaswechselsystems 10 erläutert, wobei auf den normalen Betriebszustand des Grossdieselmotors 1 Bezug genommen wird. Es wird davon ausgegangen, dass sich der Ventilkörper 21 des Auslassventils 20 und der Steuerkolben 56 des Hauptsteuerventils 50 jeweils in ihrer in Fig. 1 bzw. Fig. 1A dargestellten Schliessstellung befinden, und dass sich der Trennkolben 72 des Medientrenners 70 in seiner Ausgangslage - darstellungsgemäss am unteren Anschlag - befindet. Die Druckleitung 31 sowie der Raum 71 oberhalb des Trennkolbens 72 sind mit dem Arbeitsmedium gefüllt.The mode of operation of the gas exchange system 10 is described below explained, with the normal operating state of the large diesel engine 1 Reference is made. It is assumed that the Valve body 21 of the exhaust valve 20 and the control piston 56 of the Main control valve 50 each shown in Fig. 1 and Fig. 1A Are in the closed position, and that the separating piston 72 of the Media separator 70 in its starting position - as shown at the bottom Stop - located. The pressure line 31 and the space 71 above the Separating pistons 72 are filled with the working medium.

Soll nun das Auslassventil 20 geöffnet werden, so gibt das Steuermodul 91 dieses Zylinders 2 ein entsprechendes elektrisches Signal an das Vorsteuerventil 60. Dieses schaltet daraufhin in die in Fig. 1 gezeigte Stellung und öffnet eine Strömungsverbindung zwischen dem Ast 43a und der Leitung 65, sodass das Hydraulikmedium aus dem Hydraulikspeicher 41 zum Steuereinlass 52 des Hauptsteuerventils 50 strömt und die Unterseite des Steuerkolbens 56 mit Druck beaufschlagt. Dieser wird folglich gegen die Kraft des Federelements 57 darstellungsgemäss nach oben bewegt, verschliesst dadurch zunächst die Rückströmöffnung 55 und öffnet dann den Einlass 51. Der Steuerkolben 56 befindet sich nun in seiner Offenstellung. In der Offenstellung des Steuerkolbens 56 ist der Raum unterhalb des Trennkolbens 72 über den Ast 43b, den Einlass 51 und die zweite Verbindung 54 mit dem Hydraulikakkumulator 41 verbunden, sodass das Hydraulikmedium die darstellungsgemässe Unterseite des Trennkolbens 72 mit Druck beaufschlagt. Dadurch bewegt sich der Trennkolben 72 nach oben. Diese Bewegung wird durch das Arbeitsmedium in der Druckleitung 31, welches als hydraulische Stange wirkt, auf den Antriebskolben 22 des Auslassventils übertragen. Aufgrund der Druckbeaufschlagung durch das Arbeitsmedium bewegt der Antriebskolben 22 den Ventilkörper 21 gegen die Kraft der Luftfeder 23 in die Offenstellung.If the outlet valve 20 is now to be opened, the control module 91 outputs this cylinder 2 a corresponding electrical signal to the Pilot valve 60. This then switches to that shown in FIG. 1 Position and opens a flow connection between the branch 43a and the line 65 so that the hydraulic medium from the hydraulic accumulator 41 flows to the control inlet 52 of the main control valve 50 and the bottom of the control piston 56 pressurized. This is therefore against the Force of the spring element 57 moves upward as shown, thereby closes the backflow opening 55 and then opens the Inlet 51. The control piston 56 is now in its open position. In the open position of the control piston 56 is the space below the Separating piston 72 via branch 43b, inlet 51 and the second Connection 54 connected to the hydraulic accumulator 41, so that Hydraulic medium the underside of the separating piston 72 as shown pressurized. As a result, the separating piston 72 moves upward. This movement is caused by the working medium in the pressure line 31, which acts as a hydraulic rod on the drive piston 22 of the Transfer exhaust valve. Due to the pressurization by the Working medium, the drive piston 22 moves the valve body 21 against the Force of the air spring 23 in the open position.

Zum Schliessen des Auslassventils 20 schaltet das Vorsteuerventil 60 aufgrund eines elektrischen Steuersignals in seine zweite Stellung, in welcher es die Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator 41 und der Leitung 65 verschliesst, sodass die Unterseite des Steuerkolbens 56 nicht mehr mit dem Hydraulikakkumulator 41 verbunden ist. Durch die Kraft des Federelements 57 bewegt sich der Steuerkolben 56 darstellungsgemäss nach unten, verschliesst dabei den Einlass 51, wodurch die Strömungsverbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator 41 und der Unterseite des Trennkolbens 72 verschlossen wird, und öffnet die Rückströmöffnung 55 des Hauptsteuerventils 50. Das Hauptsteuerventil 50 befindet sich nun in seiner Schliessstellung, in welcher eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Verbindung 53 und der Rückströmöffnung 55 geöffnet ist, sodass das Hydraulikmedium aus dem Raum unterhalb des Trennkolbens 72 über die erste Verbindung 53 und die Leitung 47 in das Rückführsystem 49 abströmen kann.The pilot valve 60 switches to close the exhaust valve 20 due to an electrical control signal in its second position, in which is the flow connection between the hydraulic accumulator 41 and closes the line 65 so that the underside of the control piston 56 is no longer connected to the hydraulic accumulator 41. By strength of the spring element 57, the control piston 56 moves as shown down, closes the inlet 51, whereby the Flow connection between the hydraulic accumulator 41 and the Bottom of the separating piston 72 is closed, and opens the Backflow opening 55 of the main control valve 50. The main control valve 50 is now in its closed position, in which one Flow connection between the first connection 53 and the Backflow opening 55 is opened so that the hydraulic medium from the Space below the separating piston 72 via the first connection 53 and Line 47 can flow into the return system 49.

Aufgrund der Luftfeder 23 des Auslassventils 20 wird der Antriebskolben 22 darstellungsgemäss nach oben gedrückt und verdrängt dabei das Arbeitsmedium in die Druckleitung 31. Das Auslassventil 20 schliesst. Durch das in die Druckleitung 31 verdrängte Arbeitsmedium wird der Trennkolben 72 des Medientrenners 70 darstellungsgemäss nach unten gedrückt und verdrängt dabei Hydraulikmedium von seiner Unterseite über den Steuerkolben 56 des Hauptsteuerventils 50 in das Rückführsystem 49. Durch die Wirkung der Luftfeder 23 wird der Trennkolben 72 nahezu in seine definierte - in Fig. 1 bzw. Fig. 1A dargestellte - Ausgangsstellung gebracht. Wegen einer ständigen Entlüftung (nicht dargestellt) - beispielsweise mittels im Auslassventil 20 vorgesehener Entlüftungsbohrungen - geht ständig etwas Arbeitsmedium aus der als hydraulische Stange wirkenden Druckleitung 31 verloren. Diese Entlüftung ist während der Öffnungsphase des Auslassventils 20 verschlossen, vorzugsweise selbsttätig durch die Stellung des Antriebskolbens 22. Während der Zeit bis zum nächsten Schalten des Gaswechselventils 20 wird das durch die Entlüftung und durch Leckageverluste verlorengegangene Arbeitsmedium über die Zuführung 32 und das Rückschlagventil 34 ersetzt, wodurch der Trennkolben 72 vollständig in seine Ausgangsstellung bewegt wird.Due to the air spring 23 of the exhaust valve 20, the drive piston 22 as shown, pushed up and thereby displaces it Working medium in the pressure line 31. The outlet valve 20 closes. By the working medium displaced into the pressure line 31 becomes the separating piston 72 of the media separator 70, as shown, pressed down and displaces hydraulic medium from its underside over the Control piston 56 of the main control valve 50 in the return system 49. By the effect of the air spring 23, the separating piston 72 is almost in its defined - shown in Fig. 1 and Fig. 1A - brought. Because of constant ventilation (not shown) - for example by means of vent holes provided in the outlet valve 20 - something is always going on Working medium from the pressure line 31 acting as a hydraulic rod lost. This venting is during the opening phase of the exhaust valve 20 closed, preferably automatically by the position of the Drive piston 22. During the time until the next switching of the Gas exchange valve 20 is through the vent and through Leakage losses of lost working medium via the feed 32 and the check valve 34 replaced, whereby the separating piston 72 completely is moved to its starting position.

Der Medientrenner 70 mit dem Trennkolben 72 hat die Funktion, das zweite Fluidsystem 40 mit dem saubereren Hydraulikmedium von dem ersten Fluidsystem 30 mit dem üblicherweise stärker verschmutzten und weniger fein gefilterten Arbeitsmedium so zu trennen, dass zum einen eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidsystem besteht, und dass zum anderen ein Eindringen von Arbeitsmedium in das zweite Fluidsystem wirkungsvoll unterbunden wird. Im normalen Betrieb ist es gewährleistet, dass unterhalb des Trennkolbens 72 ein grösserer Druck herrscht als oberhalb des Trennkolbens, sodass das Arbeitsmedium nicht an dem Trennkolben vorbei in das zweite Fluidsystem eindringen kann. Andererseits ist aber ein Leckagestrom von Hydraulikmedium aus dem zweiten Fluidsystem 40 an dem Trennkolben 72 vorbei in das erste Fluidsystem 30 möglich. Dies ist jedoch nicht störend, da die Anforderungen bezüglich der Reinheit an das erste Fluidsystem 30 geringer sind.The media separator 70 with the separating piston 72 has the function of the second Fluid system 40 with the cleaner hydraulic medium from the first Fluid system 30 with the usually more polluted and less to separate finely filtered working medium so that on the one hand There is an operative connection between the first and the second fluid system, and that on the other hand a penetration of working medium into the second Fluid system is effectively prevented. In normal operation it is ensures that a higher pressure below the separating piston 72 prevails as above the separating piston, so that the working medium does not come on can penetrate the separating piston into the second fluid system. On the other hand, there is a leakage flow of hydraulic medium from the second fluid system 40 past the separating piston 72 into the first Fluid system 30 possible. However, this is not a nuisance since the requirements in terms of purity to the first fluid system 30 are lower.

Ferner wird durch den Trennkolben 72 die Bewegung des Ventilkörpers 21 des Auslassventils 20 im Bereich der Endstellungen, also gegen Ende seiner jeweiligen Bewegung, gedämpft.Furthermore, the movement of the valve body 21 is determined by the separating piston 72 of the outlet valve 20 in the area of the end positions, ie towards the end of it respective movement, dampened.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebskolben 22 des Gaswechselventils 20 als Stufenkolben ausgebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt umfasst der Antriebskolben 22 einen grösseren Kolben 22a und einen konzentrisch im grösseren Kolben 22a verschiebbar angeordneten kleineren Kolben 22b. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass beim Öffnen des Auslassventils 20 zunächst eine grössere Kraft notwendig ist, um den Ventilkörper 21 gegen den Druck der Verbrennungsgase im Brennraum und gegen den Druck der Luftfeder 23 zu öffnen. Nachdem sich der Druck der Verbrennungsgase schon teilweise abgebaut hat, ist nur noch eine kleinere Kraft notwendig, um den Ventilkörper 21 vollständig in die Offenstellung zu bringen, bzw. in der Offenstellung zu halten. Beim Öffnen des Auslassventils 20 bewegen sich der grosse und der kleine Kolben 22a,22b zunächst gemeinsam darstellungsgemäss abwärts gegen den im Zylinder 2 herrschenden Druck. Nach einem vorgebbaren Ventilhub läuft der grössere Kolben 22a gedämpft gegen einen Anschlag 24 und bewegt sich folglich nicht mehr weiter. Der verbleibende Rest des Ventilhubs, für den nur noch eine kleinere Kraft benötigt wird, wird dann durch den kleineren Kolben 22b bewirkt, der sich im jetzt feststehenden grösseren Kolben 22a weiter abwärts bewegt. Durch diese Ausgestaltung des Antriebskolbens 22 als Stufenkolben kann in erheblichem Masse, beispielsweise etwa 30%, hydraulische Energie eingespart werden.In a preferred embodiment, the drive piston 22 is the Gas exchange valve 20 designed as a stepped piston. As shown in Fig. 1 The drive piston 22 comprises a larger piston 22a and one Smaller concentrically slidably arranged in the larger piston 22a Piston 22b. This takes into account the fact that the Opening the exhaust valve 20 first requires a larger force to the valve body 21 against the pressure of the combustion gases in the combustion chamber and open against the pressure of the air spring 23. After the pressure the combustion gases have already partially broken down, is only one smaller force is necessary to completely insert the valve body 21 into the Bring open position, or keep in the open position. When opening The large and small pistons of the exhaust valve 20 move 22a, 22b initially together, as shown, against the im Cylinder 2 prevailing pressure. After a specifiable valve stroke, the runs Larger pistons 22a are damped against a stop 24 and move consequently no further. The rest of the valve lift, for which only even a smaller force is needed, then through the smaller piston 22b causes the larger piston 22a, which is now stationary, to continue moved down. This configuration of the drive piston 22 as Step piston can to a considerable extent, for example about 30%, hydraulic energy can be saved.

An einem Grossdieselmotor 1 ohne Steuerwelle ist die Korrelation zwischen der Stellung der Kurbelwelle 3 und dem Öffnungs- bzw. Schliesszeitpunkt der Auslassventile nicht mehr zwangsläufig gegeben. Dass Auslassventil 20 umfasst daher zwei Sensoren, z. B. Wegmessgeber 25, welche einen mit dem Ventilkörper 21 fest verbundenen Messkegel 26 abtasten, um die Bewegung bzw. die Lage des Ventilkörpers 21 zu detektieren. Das Messsignal der Wegmessgeber 25 wird über nicht dargestellte Signalleitungen an die elektronische Kontrollvorrichtung übermittelt, sodass dieser die tatsächlichen Öffnungs- und Schliesszeitpunkte bekannt sind. Anhand der Messignale der Sensoren 25 kann die Kontrollvorrichtung erkennen, ob die Gaswechselventilbewegungen den Sollwerten entsprechen und bei auftretenden Fehlern Gegenmassnahmen einleiten, beispielsweise den betreffenden Zylinder durch Deaktivierung der Brennstoffeinspritzung abschalten. Aus Redundanzgründen sind zwei Sensoren 25 vorgesehen.The correlation between is on a large diesel engine 1 without a control shaft the position of the crankshaft 3 and the opening or closing time of the Exhaust valves no longer necessarily exist. The exhaust valve 20 therefore includes two sensors, e.g. B. encoder 25, which one with scan the valve body 21 firmly connected measuring cone 26 to the To detect movement or the position of the valve body 21. The Measurement signal of the displacement encoder 25 is not shown Signal lines transmitted to the electronic control device so that the actual opening and closing times are known. The control device can use the measurement signals from the sensors 25 recognize whether the gas exchange valve movements correspond to the target values and take countermeasures if errors occur, for example the cylinder in question by deactivating fuel injection switch off. Two sensors 25 are provided for reasons of redundancy.

Mit Hilfe der elektronischen Kontrollvorrichtung kann somit jeder beliebige Öffnungs- und Schliesszeitpunkt des Auslassventils 20 vorgegeben werden, wobei wegen möglicher Totzeitunterschiede der Vorsteuerventile 60, Schwankungen des Hydraulikdrucks, Schwankungen des Drucks der Luftfeder 23 und wegen unterschiedlicher Reibungseinflüsse im gesamten Gaswechselsystemm 10 vorzugsweise eine Regelung der Öffnungs- und Schliesszeitpunkte vorgenommen wird.Anyone can use the electronic control device The opening and closing times of the exhaust valve 20 are specified, whereby due to possible dead time differences of the pilot valves 60, Fluctuations in hydraulic pressure, fluctuations in pressure Air spring 23 and due to different friction influences throughout Gaswechselsystemm 10 preferably a regulation of the opening and Closing times is made.

Aufgrund der beiden Fluidsysteme 30,40 zur hydraulischen Betätigung des Gaswechselventils 20, welche durch den Medientrenner 70 getrennt sind, ist es möglich, den Zylinderdeckel des Zylinders 2 zu öffnen, ohne dass dafür das zweite Fluidsystem 40 geöffnet werden muss. Da zudem das Hydrauliksystem für den Zylinder 2 mittels der Absperrventile 33,44,45 gegenüber dem übrigen Motor abgesperrt werden kann, ist es möglich, einen n-Zylindermotor mit einer reduzierten Anzahl von Zylindern, beispielsweise mit (n-1) Zylindern weiter zu betreiben. Somit können an einzelnen Zylindern Reparatur- oder Wartungsarbeiten durchgeführt werden, ohne dass dafür der Grossdieselmotor 1 abgeschaltet werden muss.Due to the two fluid systems 30.40 for hydraulic actuation of the Gas exchange valve 20, which is separated by the media separator 70 it is possible to open the cylinder cover of cylinder 2 without doing so the second fluid system 40 must be opened. Since also that Hydraulic system for cylinder 2 using shut-off valves 33, 44, 45 can be shut off from the rest of the engine, it is possible to n-cylinder engine with a reduced number of cylinders, for example continue to operate with (n-1) cylinders. Thus, on individual cylinders Repair or maintenance work can be carried out without the Large diesel engine 1 must be switched off.

Eine weitere vorteilhafte Massnahme zur Erhöhung der Betriebssicherheit besteht darin, im Auslassventil 20 Tellerfedern 27 vorzusehen, welche es verhindern, dass der Ventilkörper 21 bzw. die mit ihm verbundenen Teile ungebremst in einen mechanischen Anschlag laufen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Tellerfedern 27 so angeordnet, dass der mit dem Ventilkörper 21 fest verbundene Messkegel 26 bei einer Öffnungsbewegung auf die Tellerfedern 27 auflaufen kann. Sollte das Auslassventil 20 aus irgendeinem Grunde nicht vollständig schliessen, so steht auch der Antriebskolben 22 nicht in seiner in Fig. 1 dargestellten Schliessstellung. Wenn nun beim nächsten Öffnen des Auslassventils 20 der Trennkolben 72 die volle Menge Arbeitsmedium in die Druckleitung 31 fördert, würde das Auslassventil 20, bzw. der Ventilkörper 21 ungebremst mit hoher Geschwindigkeit in einen Anschlag laufen. Aufgrund der grossen Bewegungsenergie des mit viel Masse behafteten Ventilkörpers 21 könnte dies zu einem ernsthaften Schaden führen. Um dem vorzubeugen, sind die Tellerfedern 27 vorgesehen, in welche der Messkegel 26 hineinläuft und welche die Bewegungsenergie aufnehmen, sodass der Ventilkörper 21 abgebremst wird.Another advantageous measure to increase operational safety is to provide 20 disc springs 27 in the outlet valve, which it prevent the valve body 21 or the parts connected to it run into a mechanical stop without braking. With this one described embodiment, the plate springs 27 are arranged so that the measuring cone 26 firmly connected to the valve body 21 at a Opening movement can run on the plate springs 27. should that For some reason, exhaust valve 20 does not close completely, so the drive piston 22 is also not shown in FIG. 1 Closed position. If now the next time the exhaust valve 20 is opened Separating piston 72 the full amount of working medium into the pressure line 31 promotes, the outlet valve 20, or the valve body 21 would also be braked run into a stop at high speed. Because of the big Kinetic energy of the valve body 21 with a lot of mass could this will cause serious damage. To prevent this, they are Disc springs 27 are provided, into which the measuring cone 26 runs and which absorb the kinetic energy so that the valve body 21 is braked.

Aufgrund der bereits erwähnten ständigen Entlüftung, die beispielsweise zwischen der Druckleitung 31 und dem Antriebskolben 22 vorgesehen ist, und die nur während der Öffnungsphase des Auslassventils 20 verschlossen ist, sowie der unvermeidbaren Leckageverluste sorgt die Luftfeder 23 dafür, dass bei einer Störung des Hydrauliksystems das Gaswechselventil 20 nach einiger Zeit selbsttätig schliesst. Gleiches gilt auch für den Fall, dass der Grossdieselmotor 1 still steht, selbst dann, wenn sich das Vorsteuerventil 60 in der Stellung befindet, die im normalen Betriebszustand ein Öffnen des Auslassventils 20 zur Folge hat. Because of the aforementioned constant ventilation, for example is provided between the pressure line 31 and the drive piston 22, and which are only closed during the opening phase of the exhaust valve 20 and the unavoidable leakage losses, the air spring 23 ensures that in the event of a fault in the hydraulic system, the gas exchange valve 20 after closes automatically for some time. The same applies in the event that the Large diesel engine 1 is stopped, even if the pilot valve 60 is in the position which, in the normal operating state, opens the Exhaust valve 20 results.

Ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, dass das Federelement 57 im Hauptsteuerventil 50 den Steuerkolben 56 in Richtung seiner Schliessstellung vorspannt, also eine Kraft auf den Steuerkolben 56 ausübt, die so gerichtet ist, dass sie den Steuerkolben 56 in seine Schliessstellung zu bewegen bzw. in der Schliessstellung zu halten versucht. Bei fehlendem Druck im Hydraulikakkumulator 41 z. B. vor dem Starten des Grossdieselmotors 1 ist somit gewährleistet, dass sich der Steuerkolben 56 in seiner Schliessstellung befindet. Durch diese Massnahme lässt es sich verhindern, dass es beim Druckaufbau im Hydraulikakkumulator 41 oder beim Starten des Grossdieselmotors zu einem kurzfristigen, unerwünschten Öffnen des Auslassventils 20 kommt, bei dem Startluft aus dem Zylinder 2 entweichen könnte.A particular advantage of the exemplary embodiment described here is therein to see that the spring element 57 in the main control valve 50 den Preloads control piston 56 in the direction of its closed position, ie one Exerts force on the control piston 56 which is directed so that it the Control piston 56 to move into its closed position or in the Tried to keep the closed position. If there is no pressure in the Hydraulic accumulator 41 z. B. is 1 before starting the large diesel engine thus ensures that the control piston 56 is in its closed position located. This measure can be used to prevent the Pressure build-up in the hydraulic accumulator 41 or when starting the Large diesel engine for a short-term, unwanted opening of the Exhaust valve 20 comes at which start air escape from cylinder 2 could.

Im Folgenden wird nun noch eine bevorzugte Vorgehensweise für die Betätigung des Vorsteuerventils 60 anhand von Fig. 4 beschrieben. Zur elektrischen Betätigung des Vorsteuerventils 60 ist ein Ventiltreiber (valve driver) vorgesehen, der beispielsweise in das Steuermodul 91 integriert ist, und der die Elektromagneten 67a, 67b (Fig. 3) durch Strombeaufschlagung aktivieren kann. Soll das Vorsteuerventil 60 beispielsweise aus der in Fig. 3 dargestellten Offenstellung in die Schliessstellung geschaltet werden, so erhält der Ventiltreiber zum richtigen Zeitpunkt einen Steuerimpuls von dem Steuermodul 91. Aufgrund dieses Steuerimpulses speist der Ventiltreiber einen Magnetisierungsstrom in die Spule des entsprechenden Elektromagneten - hier des Elektromagneten 67b - ein. Fig. 4 zeigt den Verlauf des Magnetisierungsstroms I in Abhängigkeit von der Zeit t. Zur Zeit t_a schaltet der Ventiltreiber der Magnetisierungsstrom I ein und aktiviert dadurch den Elektromagnet 67b. Mittels eines geeigneten Sensors wird der Zeitpunkt t_b erfasst, zu welchem magnetische Schieber 62 beginnt, sich zu bewegen. Als Sensor zur Detektion des Beginns der Bewegung des magnetischen Schiebers 62 kann insbesondere die Spule des nicht aktivierten Elektromagneten 67a dienen. Durch die Bewegung des Schiebers 62 wird nämlich in dieser Spule eine Spannung induziert, die detektierbar ist, und im Ventiltreiber als Bewegungsbeginn registriert wird. Nachdem der Beginn der Bewegung detektiert wurde, wartet der Ventiltreiber noch eine vorgebbare Zeitspanne Δt ab und schaltet dann den Magnetisierungsstrom I zum Zeitpunkt t_c ab, wodurch der Elektromagnet 67b deaktiviert wird. Die Zeitspanne Δt wird vorzugsweise derart gewählt, dass sie im wesentlichen der Schaltzeit des Vorsteuerventils 60 entspricht, also beispielsweise etwa eine halbe Millisekunde. Nachdem der Magnetisierungsstrom für die Spule 67b abgeschaltet ist, verharrt der magnetische Schieber 62 aufgrund seiner magnetischen Remanenz am Elektromagnet 67b, hier also in seiner Schliessstellung, bis das Vorsteuerventil 60 durch eine Aktivierung des anderen Elektromagneten 67a in seine Offenstellung geschaltet wird.A preferred procedure for actuating the pilot valve 60 will now be described below with reference to FIG. 4. A valve driver is provided for the electrical actuation of the pilot valve 60, which is integrated, for example, in the control module 91 and which can activate the electromagnets 67a, 67b (FIG. 3) by applying current. If, for example, the pilot valve 60 is to be switched from the open position shown in FIG. 3 to the closed position, the valve driver receives a control pulse from the control module 91 at the right time. Based on this control pulse, the valve driver feeds a magnetizing current into the coil of the corresponding electromagnet - here Electromagnets 67b-a. 4 shows the course of the magnetizing current I as a function of the time t. At time t _a , the valve driver turns on the magnetizing current I and thereby activates the electromagnet 67b. The time t _b at which the magnetic slide 62 begins to move is detected by means of a suitable sensor. In particular, the coil of the non-activated electromagnet 67a can serve as a sensor for detecting the start of the movement of the magnetic slide 62. The movement of the slide 62 namely induces a voltage in this coil which is detectable and which is registered in the valve driver as the start of the movement. After the start of the movement has been detected, the valve driver waits for a predeterminable period of time .DELTA.t and then switches off the magnetizing current I at time t _c , whereby the electromagnet 67b is deactivated. The time period Δt is preferably selected such that it essentially corresponds to the switching time of the pilot valve 60, that is to say, for example, about half a millisecond. After the magnetizing current for the coil 67b is switched off, the magnetic slide 62 remains on the electromagnet 67b due to its magnetic remanence, here in its closed position until the pilot valve 60 is switched to its open position by activation of the other electromagnet 67a.

Durch die Massnahme, den Magnetisierungsstrom abzuschalten, sobald nach dem Beginn der Bewegung des magnetischen Schiebers 62 die Zeitspanne Δt verstrichen ist, wird die für das zuverlässige Schalten des Vorsteuerventils benötigte Bestromung optimiert, wodurch einer Überhitzung oder einem Schaden des Vorsteuerventils 60 vorgebeugt wird.By taking the measure to turn off the magnetizing current as soon as after the start of the movement of the magnetic slider 62 the Time period Δt has elapsed, that for the reliable switching of the The pilot valve required the energization required, which leads to overheating or damage to the pilot valve 60 is prevented.

Aus Sicherheitsgründen wird dem Ventiltreiber ferner eine maximale Bestromungsdauer vorgegeben. Spätestens zu einem Zeitpunkt td wird der Magnetisierungsstrom automatisch abgeschaltet (in Fig. 4 gestrichelt dargestellt), unabhängig davon, ob eine Bewegung des Ventilschiebers 62 detektiert wurde oder nicht. Folglich ist die maximale Zeit, während der ein Strom in der Spule des Elektromagneten fliessen kann, nämlich (t_d-t_a), vorgegeben, sodass auch beim Auftreten von Fehlern eine Überhitzung des Vorsteuerventils 60 ausgeschlossen ist.For safety reasons, the valve driver is also given a maximum duration of current supply. At a time td at the latest, the magnetizing current is automatically switched off (shown in dashed lines in FIG. 4), regardless of whether a movement of the valve slide 62 has been detected or not. Consequently, the maximum time during which a current can flow in the coil of the electromagnet, namely (t _d -t _a ), is predetermined, so that overheating of the pilot valve 60 is also ruled out if errors occur.

Die hier beschriebene Vorgehensweise für die Betätigung des Vorsteuerventils 60 ist nicht auf die Vorsteuerventile der Gaswechselventile beschränkt, sondern eignet sich in sinngemäss gleicher Weise für alle elektromagnetischen Vorsteuerventile der Brennkraftmaschine, also beispielsweise auch für die Vorsteuerventile des Einspritz- und des Anlasssystems.The procedure described here for operating the Pilot valve 60 is not on the pilot valves of the gas exchange valves limited, but is equally suitable for everyone electromagnetic pilot valves of the internal combustion engine, that is for example, also for the pilot valves of the injection and Starting system.

Eine weitere bevorzugte Massnahme besteht darin, vor dem Starten des Grossdieselmotors 1 das Vorsteuerventil 60 durch einen Richtimpuls in eine definierte Stellung zu schalten, die vorzugsweise der Schliessstelung des Gaswechselsystems entspricht. So besteht z. B. nach längerem Stillstand des Motors die Möglichkeit, dass sich die Vorsteuerventile in nicht definierten oder unbekannten Stellungen befinden, weil es sich um bistabile Ventile handelt. Um dann beim Starten ein ungewolltes Betätigen des Gaswechselventils 20 zu vermeiden, gibt die elektronische Kontrollvorrichtung einen Richtimpuls an die Ventiltreiber, welche daraufhin die Vorsteuerventile in eine definierte Stellung schalten, die im Falle des Gaswechselsystems vorzugsweise die Schliessstellung ist.Another preferred measure is to start the Large diesel engine 1, the pilot valve 60 by a directional pulse in a to switch to a defined position, preferably the closing position of the Gas exchange system corresponds. So there is z. B. after a long period of inactivity Motors the possibility that the pilot valves are not defined in or unknown positions because they are bistable valves acts. In order to prevent the inadvertent actuation of the Avoiding gas exchange valve 20 gives the electronic Control device sends a directional pulse to the valve driver, which then switch the pilot valves to a defined position, which in the case of the Gas exchange system is preferably the closed position.

Claims

Gaswechselsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem hydraulisch betätigbaren Gaswechselventil (20), und mit einem ersten, mit dem Gaswechselventil (20) verbundenen Fluidsystem (30) für ein Arbeitsmedium zur Betätigung des Gaswechselventils (20), gekennzeichnet durch ein zweites Fluidsystem (40) für ein Hydraulikmedium, ein im zweiten Fluidsystem (40) vorgesehenes Hauptsteuerventil (50) zum Ansteuern des Gaswechselventils (20), sowie einen zwischen dem Hauptsteuerventil (50) und dem Gaswechselventil (20) angeordneten Medientrenner (70), der einerseits mit dem ersten Fluidsystem (30) verbunden ist und andererseits mit dem zweiten Fluidsystem (40) verbindbar ist.Gas exchange system for an internal combustion engine with a hydraulic actuatable gas exchange valve (20), and with a first, with the Gas exchange valve (20) connected fluid system (30) for a Working medium for actuating the gas exchange valve (20), characterized by a second fluid system (40) for a Hydraulic medium, one provided in the second fluid system (40) Main control valve (50) for actuating the gas exchange valve (20), and one between the main control valve (50) and the Gas exchange valve (20) arranged media separator (70), the one hand is connected to the first fluid system (30) and on the other hand with the second fluid system (40) can be connected.

Gaswechselsystem nach Anspruch 1, bei welchem das Hauptsteuerventil (50) einen Steuerkolben (56) umfasst, der eine Offenstellung und eine Schliessstellung einnehmen kann, wobei im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine die Offenstellung ein Öffnen des Gaswechselventils (20) bewirkt und die Schliessstellung ein Schliessen des Gaswechselventils (20).Gas exchange system according to claim 1, wherein the Main control valve (50) comprises a control piston (56) which one Open position and a closed position can take, in normal operation of the internal combustion engine the open position an opening of the gas exchange valve (20) and the closed position Close the gas exchange valve (20).

Gaswechselsystem nach Anspruch 2, bei welchem das Hauptsteuerventil (50) ein Federelement (57) umfasst, welches so angeordnet ist, dass es den Steuerkolben (56) mit einer in Richtung auf die Schliessstellung gerichteten Kraft beaufschlagt.Gas exchange system according to claim 2, wherein the Main control valve (50) comprises a spring element (57), which so is arranged so that it has the control piston (56) in the direction of force applied to the closed position.

Gaswechselsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem im zweiten Fluidsystem (40) vorgesehenen elektromagnetischen Vorsteuerventil (60) zum Vorsteuern des Hauptsteuerventils (50).Gas exchange system according to one of the preceding claims, with an electromagnetic provided in the second fluid system (40) Pilot valve (60) for piloting the main control valve (50).

Gaswechselsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Gaswechselventil (20) einen Antriebskolben (22) zur Betätigung des Gaswechselventils (20) aufweist, welcher Antriebskolben (22) als Stufenkolben (22a,22b) ausgebildet ist. Gas exchange system according to one of the preceding claims, which the gas exchange valve (20) a drive piston (22) for Actuation of the gas exchange valve (20), which Drive piston (22) is designed as a stepped piston (22a, 22b).

Verfahren zum Betreiben eines Gaswechselsystems in einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Gaswechselventil (20) mittels eines ersten Fluidsystems (30) durch ein Arbeitsmedium hydraulisch betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zweiten Fluidsystems (40) für ein Hydraulikmedium ein Hauptsteuerventil (50) zum Ansteuern des Gaswechselventils (20) betätigt wird, und dass mittels eines zwischen dem Hauptsteuerventil (50) und dem Gaswechselventil (20) angeordneten Medientrenners (70), der einerseits mit dem ersten Fluidsystem (30) verbunden ist und andererseits mit dem zweiten Fluidsystem (40) verbindbar ist, eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidsystem (30,40) erstellt wird.Method for operating a gas exchange system in a Internal combustion engine, in which a gas exchange valve (20) by means of of a first fluid system (30) hydraulically by a working medium is operated, characterized in that by means of a second Fluid system (40) for a hydraulic medium, a main control valve (50) to actuate the gas exchange valve (20), and that by means of a between the main control valve (50) and the Gas exchange valve (20) arranged media separator (70), the is connected on the one hand to the first fluid system (30) and on the other hand, can be connected to the second fluid system (40), one Active connection between the first and the second fluid system (30.40) is created.

Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem ein Steuerkolben (56) des Hauptsteuerventils (50) durch ein Federelement (57) mit einer Kraft beaufschlagt wird, die in Richtung auf eine Schliessstellung des Steuerkolbens (56) gerichtet ist, welche Schliessstellung im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein Schliessen des Gaswechselventils (20) bewirkt.The method of claim 6, wherein a control piston (56) of the Main control valve (50) by a spring element (57) with a force is acted upon in the direction of a closed position of the Control piston (56) is directed, which closed position in the normal Operating state of the internal combustion engine a closing of the Gas exchange valve (20) causes.

Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welchem das Hauptsteuerventil (50) mittels eines elektromagnetischen Vorsteuerventils (60) mit einem magnetischen Schieber (62), der zwischen zwei Elektromagneten (67a,67b) hin- und herschaltbar ist, vorgesteuert wird.Method according to one of claims 6 or 7, wherein the Main control valve (50) by means of an electromagnetic Pilot valve (60) with a magnetic slide (62), the can be switched back and forth between two electromagnets (67a, 67b), is piloted.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum Betätigen des Vorsteuerventils (60)

einer der beiden Elektromagnete (67a,67b) aktiviert wird,

der Beginn der Bewegung des magnetischen Schiebers (62) detektiert wird; und

der Elektromagnet (67a,67b) deaktiviert wird, sobald nach dem Beginn der Bewegung des magnetischen Schiebers eine Zeitspanne (Δt) verstrichen ist, die vorzugsweise im wesentlichen der Schaltzeit des Vorsteuerventils entspricht.

The method of claim 8, wherein for actuating the pilot valve (60)

one of the two electromagnets (67a, 67b) is activated,

the start of the movement of the magnetic slider (62) is detected; and

the electromagnet (67a, 67b) is deactivated as soon as a period of time (.DELTA.t) has elapsed after the start of the movement of the magnetic slide, which preferably corresponds essentially to the switching time of the pilot valve.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem vor dem Starten der Brennkraftmaschine das Vorsteuerventil (60) durch einen Richtimpuls in eine definierte Stellung geschaltet wird, die vorzugsweise der Schliessstellung des Gaswechselventils (20) entspricht.A method according to claim 8 or 9, wherein prior to starting the Internal combustion engine, the pilot valve (60) by a directional pulse in a defined position is switched, which is preferably the Corresponds to the closed position of the gas exchange valve (20).

Grossdieselmotor mit einem Gaswechselsystem gemäss einem der Ansprüche 1-5 oder betrieben mit einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 6-10.Large diesel engine with a gas exchange system according to one of the Claims 1-5 or operated with a method according to one of the Claims 6-10.