SE1100435A1 - Tryckpulsgenerator - Google Patents

Abstract

Anordning fór tryckpulsgenerator innefattande en cylinder (2), en kropp (9)förbunden med cylindem (2), en kanal (15) som leder från cylindem (2) till entrycksänka LP, en tryckfluidkrets med en kanal (4) som leder till cylindem (2) frånen tryckkälla HP, en i cylindem (2) forskjutbart anordnad aktuatorkolv (3), en styrbarventilkropp (5) anordnad i kanalen (4) for öppning eller stängning av etttryckfluidflöde i kanalen (4), ett elektroelement (7) for styming av ventilkroppen (5),en ventilkropp (8) anordnad vid eller i kanalen (4) fór öppning eller stängning avkanalen (4). Den andra ventilkroppen (8) är ett med aktuatorkolven (3) fast förbundetelement. (Figl)

Description

40 45 50 55 2 ventillyftet, d.v.s. den förflyttning av aktuatorkolven och därmed motorventilen som sker. Under den beskrivna processen för initiering av aktuatorkolvens förflyttning och åtminstone under en väsentlig del av aktuatorkolvens fortsatta förflyttning mot sitt andra läge, bortaläget, håller den forsta ventilkroppen stängt för evakuering av tryckfluid ur cylindem.

Syftet tillgodoses också med en metod för den i ingressen till patentkrav 1 och 2 definierade tryckpulsgeneratom kännetecknad av att vid aktivering av elektroelementet förskjuts den första ventilkroppen till en position där den håller en forsta kanal stängd och en andra kanal öppen och en tredje kanal stängd samtidigt som den andra ventilkroppen håller den andra kanalen öppen.

En hydraulisk låsfunktion har införts som medför att aktuatorkolven och därmed motorventilen kan hållas i sitt andra läge, bortaläget, valbart lång tid. Nämnd tredje kanal håller stängt för evakuering av hydraulvätska som via passage av en backventil fyller ut ett utrymme som skapas vid den andra ventilkroppens förflyttning och när denna förflyttats till sitt bortre vändläge låses ventilkroppen med tillhörande aktuatorkolv i denna position. När elektroelementet deaktiverats kommer den första ventilkroppen att återgå till sitt utgångsläge varvid nämnd tredje kanal öppnas för evakuering av hydraulvätska och den andra ventilkroppen med tillhörande aktuatorkolv kan återföras till sitt första läge, hemmaläget.

Syftet med uppfinningen tillgodoses också med en anordning av en tryckpulsgenerator enligt patentkrav 3 kännetecknad av att den andra ventilkroppen utgörs av aktuatorkolvtappen som är fast förbunden med aktuatorkolven. I utgångsläget, hemmaläget, där den andra ventilkroppen är öppen för ett tryckfluidflöde öppnas den första ventilkroppen för ett tryckfluidflöde vilket resulterar, genom att tryckfluiden verkar mot aktuatorkolven, i en förflyttning av aktuatorkolven, i en för den anpassad cylinder, och därmed den andra ventilkroppen, så att den efter viss förflyttning stänger tryckfluidflödet som förflyttar aktuatorkolven. Det är således en viss längd på aktuatorkolvens förflyttning från ett givet hemmaläge som bestämmer längden på tryckpulsen. Det är en elektroelementstyrd ventilkropp, den första ventilkroppen, som styrs att öppna för ett flöde av tryckfluid och därmed initiera en tryckpuls vilken klipps av mekaniskt av den andra ventilkroppen efter en viss bestämd förflyttning från hemmaläget. Längden på tryckpulsen är avståndet mellan första ventilkroppen fram till den punkt där den andra ventilkroppen klipper av tryckfluiden. Det inses att pulslängden blir stabilt lika var gång elektromagneten aktiveras. Det ges ett direkt samband mellan pulslängd och ventillyftet, d.v.s. den förflyttning av aktuatorkolven och därmed motorventilen som sker.

Den andra ventilkroppen, aktuatorkolvtappen, kännetecknas av att den är smalare i den del som är fast förbunden med aktuatorkolven. Det smalare avsnittet inleds vid eller nära aktuatorkolven och har en viss utsträckning mot ett grövre parti av aktuatorkolvtappen som är beläget längre från aktuatorkolven. Nämnd utsträckning av det smalare avsnittet bestämmer tillsammans med aktuatorkolvens hastighet i sin rörelse hur länge tryckfluiden ska strömma in i cylindem och verka på aktuatorkolven. Aktuatorkolvtappen löper fram och åter i en kanal och den grövre delen av aktuatorkolvtappen, ovanför det smalare avsnittet, har en diameter som är anpassad efter nämnd kanals diameter så att tryckfluiden kan flöda ned mot aktuatorkolven, via aktuatorkolvtappens smalare del, men inte åt det motsatta hållet.

I hemmaläget är aktuatorkolven fórspänd genom en mekanisk, eller pneumatisk fjäder, vilken på samma sätt som för kamaxelstyrda ventiler verkar för att hålla motorventilema stängda eller för att återföra dem till stängt läge efter att de öppnats.

Tryckpulsen av tryckfluid som enligt ovanstående beskrivning verkar fór att öppna en motorventil motverkas således av nämnd fjäder som verkar för att stänga 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 motorventilen. Det är huvudsakligen förhållandet mellan öppnande och stängande krafler och tryckfluidpulsens längd vid ett givet tryck i tryckfluiden som avgör var det bortre vändläget, ventillyftet, hos aktuatorkolven och därmed motorventilen inträffar.

För att aktuatorkolven skall kunna återvända till sitt hemmaläge finns en evakueringskanal som mynnar i taket på den cylinder i vilken aktuatorkolven löper.

När tryckpulser genereras och under aktuatorkolvens förflyttníng till sitt bortre vändläge hålls denna evakueringskanal stängd. Kännetecknande för uppfinningen är att den första ventilkroppen samtidigt som den är öppen för flöde fram till aktuatorkolven stänger för flöde via evakueringskanalen ut ur cylindem. När aktuatorkolven skall återvända eller återvänder öppnas för evakuering av den tryckfluid som tillförts för förflyttning av aktuatorkolven och därmed öppnande av motorventilen.

Den andra ventilkroppen, aktuatorkolvtappen, löper i en kanal.

I aktuatorkolvens hemmaläge ansluter till denna kanal en andra kanal från sidan till det område där aktuatorkolvtappen är avsmalnad. I denna andra kanal är den första ventilkroppen placerad så att den kan öppna eller stänga för flöde av tryckfluid fram till aktuatorkolvtappens nämnda avsmalnande del. Vid aktivering av elektromagneten öppnas för flöde av tryckfluid fram till den avsmalnande delen och tryckfluiden flödar vidare längs denna avsmalnande del ned i cylindem till aktuatorkolvens ovansida och bringar denna och tillhörande motorventil att förflyttas i en öppnande rörelse för tillförsel av luft för förbränning eller utförsel av avgaser. Då aktuatorkolven och motorventilen skall återvända eller återvänder till hemmaläget deaktiveras elektromagneten varvid den första ventilkroppen bringas stänga den anslutande andra kanalen så att tryckfluid inte åter kan flöda ned i cylindem då aktuatorkolvtappens avsmalnande del återvänder till en position där tryckfluid annars skulle strömma från den andra anslutande kanalen fram till aktuatorkolven. Då elektroelementet deaktiveras öppnas även för evakuering av den tryckfluid som tillförts cylindem för att förflytta aktuatorkolven och därmed öppna motorventilen.

Den uppfinningsenliga tryckpulsgeneratom kan förses med ett hydrauliskt lås som aktiveras i och med att elektroelementet aktiveras och den första ventilkroppen förskjuts samt att den andra ventilkroppen förskjutits till sitt bortre vändläge.

Kännetecken är att den första ventilkroppens förskjutning orsakad av elektroelementets aktivering stänger för flöde av hydraulvätska samt att då elektroelementet deaktiveras öppnas för flöde av hydraulvätska.

KORT F IGURBESKRIVNING F igurerna visar ett utföringsexempel där F ig. 1 är en delvis skuren vy från sidan av en uppfinningsenlig tryckpulsgenerator i ett första läge, hemmaläget, och där F ig. 2 visar samma vy i ett andra läge, bortaläget. Fig. 3 visar tryckpulsgeneratom försedd med ett hydrauliskt lås i ett första läge samt fig.4 samma vy i ett andra läge.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett cylinderhuvud l med en uppfinningsenlig tryckpulsgenerator som utgör del av en ventilaktuator till en 2- eller 4-takts internförbränningsmotor. Under cylinderhuvudet finns en förbränningskammare 13. En tallriksventil ll stänger till förbränningskammaren för flöde till eller från densamma via en kanal 14. En hydraulikkrets 10 som enligt känd teknik ser till att tallriksventilen bromsas lämpligt mycket i det ögonblick som den skall stänga och stänger. En cylinder 2 med en aktuatorkolv 3 kan vara införlivad i cylinderhuvudet eller monterad på cylinderhuvudet.

Tryckpulsgeneratorn finns i en kropp 9 befintlig på cylindem 2. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4 Tryckpulsgeneratom innefattar en cylinder 2 och en förskjutbar aktuatorkolv 3 i cylindern 2, en tryckfluidkrets med en kanal 4 som leder till cylindern 2, en elektroelementiskt styrd första ventilkropp 5 anordnad i kanalen 4 för öppnande, via en öppning 6 i ventilkroppen 5, eller stängande av en tryckfluids flöde i kanal 4, samt en andra ventilkropp 8 också befintlig i kanal 4 för öppning eller stängning av kanalen. Ventilkroppen 8 består av en grövre del 8” och en smalare del 8”” som är fast förbunden med aktuatorkolven 3 som i sin tur vilar på eller är fast förbunden med skaftet till tallriksventilen 11. Kanalen 4 består av två delkanaler 4” och 4” ”_ Delkanalen 4” leder från sidan fram till delkanalen 4”. Den andra ventilkroppen 8 är förskjutbar i kanal 4”. Ventilkroppens 8 grövre del 8” har en diameter som motsvarar diametern i kanal 4”. Ventilkroppens 8 smalare del 8” ” har en sträckning som är lika lång som, eller längre än, avståndet mellan korsningen av delkanalema 4” och 4”” och kanalens 4 mynning i cylindern 2. Figuren visar motorventilens 11 och aktuatorkolvens 3 utgångsläge, det ena ändläget eller herrimaläget. I denna position befinner sig den andra ventilkroppens avsmalnande del 8”” utanför delkanalens 4”” mynning i delkanalen 4” och håller öppet för tryckfluid att flöda genom kanal 4 in i cylindem 2. Här skall nämnas att elektroelementet 7 som aktiverar den första ventilkroppen 5 kan vara direkt verkande på ventilkroppen som figuren för enkelhets skull visar eller indirekt verkande med en s.k. pilot-slav funktion. Här ska också nämnas att benämningen elektroelement står för ett element som aktiveras via en signal från ett datorbaserat styrsystem och då utför en rörelse. Idag är elektromagneter ett typiskt elektroelement men det är en utveckling på gång som kan medföra andra lösningar motsvarande funktionen hos en elektromagnet. Här avses att vid aktivering av elektroelementet sker en rörelse från ett definierat utgångsläge åt ett håll och då elektroelementet deaktiveras utförs rörelsen åt andra hållet tillbaka till nämnt utgångsläge.

När den första ventilkroppen 5 vid aktivering av elektroelementet 7 bringas öppna för flöde av tryckfluid från en högtryckskälla HP i kanalen 4 via Ventilkroppens öppning 6 kommer tryckfluiden att verka mot aktuatorkolven 3 och förskjuta denna från det första läge, hemmaläget, som visas i fig. 1 till det andra läge, bortaläget, som visas i fig. 2. De två lägena är kolvens ändlägen. På väg till det andra läget kommer den andra Ventilkroppens grövre del 8” att placeras mitt för delkanalens 4”” mynning i 4” och då stänga för fortsatt tryckfluidflöde i kanalen 4.

För att hålla tallriksventilen stängd mot förbränningskammaren är den med sitt skaft 11 förspänd i riktning mot hemmaläget via exempelvis en mekanisk fjäder 12 eller någon annan typ av fjäder exempelvis en pneumatisk fjäder. Aktuatorkolven kan vara fast förbunden med ventilskaftet som figurerna visar men kan även vila på det förspända ventilskafiet i en här inte visad variant. Olika lösningar kan tänkas utan att uppfinningen frångås.

Cylindem 2 har en evakueringskanal 15 för evakuering av den tryckfluid som tillförts cylindern vid aktivering av elektroelementet 7 och åtföljande förflyttning av aktuatorkolven 3. Evakuering sker till lågtryckskällan LP och är nödvändig för att aktuatorkolven med hjälp av fjädern 12 skall kunna återvända till sitt hemmaläge.

När den första ventilkroppen har öppnat för flöde av tryckfluid till cylindem via kanalen 4 har den också stängt för evakuering till LP via kanalen 15 i enlighet med Pig. 2. Nämnd öppning för flöde i kanal 4 skall inte ske innan stängning för evakuering till kanal 15 utan öppning skall ske tidigast samtidigt som stängning, annars finns risk för förlust av tryckfluid innan den får verka fullt ut på aktuatorkolven 3 för förflyttning av densamma. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 I ett föredraget utföringsexempel finns ett för ändamålet elektroniskt baserat styrsystem med för ändamålet lämplig programvara som beordrar elektroelementen 7 att aktivera tryckpulsgeneratorema för leverans av tryckpulser som används för upprepad öppning och stängning av aktuella utlopps- respektive inloppsventiler 11 till en motors förbränningsrum 16 för genomförande av gasväxlingen. Respektive elektroelement 7 hålls i ett föredraget utförande aktiverade så länge att aktuatorkolven 3 nått sitt bortre vändläge innan den första ventilkroppen 5 öppnar för evakuering av tryckfluid. Elektroelementet deaktiveras inte senare än att på aktuatorkolvens väg tillbaka mot hemmaläget en tillräcklig mängd tryckfluid hinner evakueras så att en oönskad återstuds förhindras.

En tryckpuls genereras som skickar iväg motorventilen ll från hemmaläget i en öppnande rörelse och när rörelsen genom verkan av fjädern 12 upphör har motorventilen nått sitt bortaläge och inleder omedelbart sin väg tillbaka till hemmaläget. Tiden för att lämna hemmaläget och återvända till detta, durationen, kan uppgå till några få millisekunder. Stora ventillyft med kort duration medför möjlighet till god gasväxling och höga varvtal.

Om tryckpulsgeneratom är försedd med beskriven hydraulikkrets för låsning av aktuatorkolven i sitt bortaläge kan inte aktuatorkolven börja sin återgång mot hemmaläget förrän elektroelementet har deaktiverats. Elektroelementet måste aktiveras för att den första ventilkroppen ska förflyttas från ett utgångsläge till och deaktiveras för att den första ventilkroppen skall återvända till sitt utgångsläge.

Det ska framhållas att tryckpulsgeneratom enligt fig. 1-4 är schematiskt återgiven varvid vissa detaljer förutsätts befintliga trots att de inte visas i figurema. Det visas exempelvis inte principen för hydraulikkretsens bromsverkan vid stängning av motorventilen eller att en fjäder finns arrangerad för återförande av den första ventilkroppen efter att elektroelementet deaktiveras.

Fig. 3 visar cylinderhuvudet 1 med tryckpulsgeneratorn där den hydrauliska kretsen 10 kompletterats till ett utförande som föredras för utloppsventilema vid föreliggande uppfinnings tillämpning vid 4-taktsdrift samt för variabel kompression hos både 2-takts och 4-taktsmotorer. Vid variabel kompression förflyttas inte en motorventil utan en kolv befintlig i förbränningsrummets 13 tak i cylinderhuvudet 1 vilket dock inte visas i figur.

Hydraulikkretsen har försetts med en backventil 15 och öppning vid en kanal 16 i den första ventilkroppen 5. När elektroelementet 7 aktiverats stängs vid förflyttningen av den första ventilkroppen dess öppning vid kanalenló för flöde av hydraulvätska ut ur kretsen 10. Som beskrivits ovan förskjuts den andra ventilkroppen som en följd av den första ventilkroppens förflyttning varvid hydraulvätska flödar förbi backventilen 15 och fyller det utrymme 17 som uppstår.

När aktuatorkolven nått sitt bortaläge kan inte fjädern 12 återföra den till hemmaläget på grund av att hydraulvätskan inte kan finna någon väg ut ur utrymmet 17. Detta är orsakat av att backventilen tillsammans med den första ventilkroppen stänger för flöde ut ur utrymmet 17 vilket framgår av fig. 4.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6 PATENTKRAV . Metod för tryckpulsgenerator där tryckpulsgeneratom innefattar en cylinder (2) en kropp (9) förbunden med cylindem (2) en kanal (15) som leder från cylindem (2) till en trycksänka LP en tryckfluidkrets med en kanal (4) som leder till cylindem (2) från en tryckkälla HP en i cylindem (2) förskjutbart anordnad aktuatorkolv (3) en styrbar ventilkropp (5) anordnad i kanalen (4) för öppning eller stängning av ett tryckfluidflöde i kanalen (4) g. ett elektroelement (7) för styrning av ventilkroppen (5) h. en ventilkropp (8) anordnad vid eller i kanalen (4) för öppning eller stängning av kanalen (4), kännetecknad av att vid aktivering av e1ektroe1ementet(7) förskjuts ventilkroppen (5) till en position där den håller kanal (15) stängd och kanal (4) öppen samtidigt som ventilkroppen (8) håller kanal (4) öppen. !"°F° 99.75” . Metod enligt krav 1 där tryckpulsgeneratom även innefattar a. en hydraulikkrets (10) med en backventil (15) b. en kanal (16) för evakuering av hydraulvätska kännetecknad av att vid aktivering av elektroelementet (7) förskjuts ventilkroppen (5) till en position där den håller kanal (15) stängd och kanal (4) öppen och kanal (16) stängd samtidigt som ventilkroppen (8) håller kanal (4) öppen. . Anordning för tryckpulsgenerator innefattande a. en cylinder (2) b. en kropp (9) förbunden med cylindem (2) c. en kanal (15) som leder från cylindem (2) till en trycksänka LP d. en tryckfluidkrets med en kanal (4) som leder till cylindem (2) från en tryckkälla HP en i cylindem (2) förskjutbart anordnad aktuatorkolv (3) en styrbar ventilkropp (5) anordnad i kanalen (4) för öppning eller stängning av ett tryckfluidflöde i kanalen (4) g. ett elektroelement (7) fiör styrning av ventilkroppen (5) h. en ventilkropp (8) anordnad vid eller i kanalen (4) för öppning eller stängning av kanalen (4), kännetecknad av att ventilkroppen (8) är ett med aktuatorkolven (3) fast förbundet element. WS” Tryckpulsgenerator enligt krav 3 kännetecknad av att ventilkroppen (8) är en tapp som skjuter ut från aktuatorkolven (3) in i kanalen (4). Tryckpulsgenerator enligt krav 4 kännetecknad av att ventilkroppen (8) _ skjuter in i en kropp (9) anordnad vid cylindern (2). . Tryckpulsgenerator enligt något av kraven 3, 4, 5 kännetecknad av att ventilkroppen (8) är anordnad att öppna för ett tryckfluidflöde i kanalen (4) i aktuatorkolvens (3) första läge. . Tryckpulsgenerator enligt något av kraven 3, 4, 5, 6 kännetecknad av att ventilkroppen (8) är anordnad att stänga för tryckfluidflöde i kanalen (4) i lägen mellan aktuatorkolvens (3) första och andra ändläge. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8. 10. 7 Tryckpulsgenerator enligt krav 4 kännetecknad av att ventilkroppen (8) innefattar en avsmalnad del som ligger mitt for kanalen (4) och öppnar for tryckfluidflöde genom denna kanal i aktuatorkolvens (3) första ändläge. Tryckpulsgenerator enligt något av kraven 3, 4, 5, 6, 7, 8 kännetecknad av att den innefattas i en ventilaktuator som innefattar en motorventil (11) och att aktuatorkolven (3) vilar på, eller är fast förbunden med, motorventilen. Tryckpulsgenerator enligt något av kraven 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 kännetecknad av att kanalen (4) leder till en källa HP for tryckfluiden och att då kanalen bringas att öppna vid ventilkroppens (5) förskjutning kommer tryckfluiden att verka mot aktuatorkolven (3) i cylindem (2) varvid aktuatorkolven kommer att fórskjutas från sitt första ändläge till sitt andra ändläge.