WO2012089308A1 - Hydraulic valve actuation module - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an electrohydraulic actuation module for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with a cylinder head having hydraulic valve actuators, each having a force acting on the gas exchange valve actuator piston which is movably guided in a control cylinder and has a limited by the actuator piston hydraulic working space, wherein the working space can be acted upon or relieved of pressure by means of control valves with a pressurized fluid, whereby a valve member of one of the gas exchange valves can be movedly acted upon by the adjusting piston and wherein the control valves can be controlled by an electronic control unit.
- actuation modules it is known from a separately arranged common electronic engine control from the lift height and the timing of all gas exchange valves of the internal combustion engine to control.
- the object of the invention is to provide a hydraulic actuator module of the type mentioned, which allows a variable control of the gas exchange valves.
- each combustion cylinder of the internal combustion engine is assigned a separate structural unit forming cylinder head module, which consists of the electronic control unit and the hydraulic valve actuators and the control valves and having a pad on which the cylinder head module with the respective cylinder head is connectable ,
- the individual gas exchange valves are variably controllable both in their lifting height and in their timing.
- the cylinder head module according to the invention is an easily assembled independently functioning and replaceable in case of service module, in which the mechanics, hydraulics and electronics are bundled into a bus-capable actuator.
- the cylinder head module may have a common housing for receiving the electronic control unit, the displacement measurement of the actuating piston and the hydraulic valve actuator and the control valves.
- connectable sub-modules consists, of which a first sub-module is an electronic control unit having electronic module.
- a second submodule of the cylinder head module may be a hydraulic module having the hydraulic valve actuators and / or the control valves.
- the electronic control unit may include an electrical amplifier for amplifying the control valves driving signals.
- the electronic control unit has a DC-DC boost converter, which can be connected to a DC power source, by means of which the electrical booster can be supplied with direct current, an increased voltage is provided for rapid switching movement of the switching operations of the control valves.
- Control unit temperature signals and / or pressure signals and / or angular position signals of a crankshaft and / or lifting signals of the adjusting piston can be fed.
- the electronic control unit may have a control unit, by which the
- Valve state detectable and / or the movement of the valve actuator can be controlled and / or designed as solenoid valves control valves are controlled.
- valve member of the gas exchange valve can by a connected to the actuator piston, led out of the actuator cylinder of the valve actuator piston rod in
- Valve opening direction be acted upon.
- a lubricating oil bore having a throttle can be guided by the adjusting piston and the piston rod to the outwardly projecting free end of the piston rod of the pressurizable in the extension direction working space of the valve actuator.
- the hydraulic valve actuator is a single-acting plunger cylinder and in another training option a differential cylinder.
- control valves for relieving the work spaces of the fluid under pressure can be arranged redundantly.
- the impact velocity can be reduced or limited by means of hydraulic end position damping and / or by means of a directional valve or electronic measures in the control of the control valves.
- a blocking of the extended piston rod of the valve actuator and thus a collision of the piston of the internal combustion engine with the closing members of the gas exchange valves is avoided. This is also useful when the control valves in the de-energized state in the return are open and closed in the flow.
- the one or more working spaces of the hydraulic valve actuator can be connected in parallel and depending on the hub via a throttle having relief line with a supply line.
- An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.
- the sole figure of the drawing shows a schematic diagram of a hydraulic actuating module of a cylinder head for the actuation of
- the illustrated cylinder head module 35 consists of an electronic module with an electronic control unit 1 and a hydraulic module 2 connected to the electronic control unit 1.
- Each combustion cylinder of an internal combustion engine is assigned its own cylinder head module 35.
- the electronic control unit 1 has a DC-DC boost converter 3 to which DC power is supplied from an external DC power source, not shown. Furthermore, a controller 4 is arranged in the electronic control unit 1, which from outside of the cylinder head module 35 via a bus information a
- the controller 4 receives information from a sensor unit 5 about internal
- Sensor signals such as the stroke sensors 6 detected stroke signals.
- control signals for controlling control valves of the hydraulic module 2 are determined by the computer and fed to the control valves via an amplifier 7.
- the control valves are designed as electrically operated 2/2-way valves. From an external system pressure line 8 of the hydraulic module 2 can be acted upon by a system pressure.
- a prefeed pump 9 sucks oil from a container 10 and conveys it via a cooler 15 and a filter 16 to a main pump 11 which increases the prefeed pressure to a system pressure to which a pressure accumulator 14 and the system pressure line 8 is acted upon.
- the system pressure line 8 leads to two control valve circuits, the input side, an electronically actuated first 2/2-way valve 17, 17 ', which is closed in the de-energized state.
- valve actuator 21, 21 'led out piston rod 27, 27' is applied to a plate 28, 28 ', through which in each case a pair of valve members 29, 29' opposite
- valve members 29 are intake valves and the valve members 29 'are exhaust valves of gas exchange valves 33, 33' of the internal combustion engine.
- the hydraulic module 2 has at its the gas exchange valves 33, 33 'facing
- the first 2/2-way valve 17 and the first 2/2-way valve 17 ' are alternately opened, so that correspondingly alternating pressurization of the working space 20 and the working space 20' takes place, whereby the gas exchange valves 33 and 33 'alternately opened and closed.
- a biasing valve 34 is arranged, whereby the low pressure line 12 and the working spaces 20, 20 'are never depressurized and the system of the piston rod 27, 27' to the plates 28, 28 'permanently secured.
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Abstract
The invention relates to an electrohydraulic actuation module for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine having a cylinder head, which cylinder head has hydraulic valve adjusters which have in each case one actuating piston which acts on the gas exchange valve, said actuating piston being guided movably in an actuating cylinder and having a hydraulic working chamber delimited by the actuating piston. Here, the working chamber can be charged with pressurized fluid or relieved of pressure via control valves, whereby a valve member of the gas exchange valves can be acted on movably by the actuating piston, and wherein the control valves can be activated by an electronic control unit. Each combustion cylinder of the internal combustion engine is assigned a cylinder head module which forms a separate structural unit and which is composed of the electronic control unit and the hydraulic valve adjusters and also the control valves and which has a connection surface at which the cylinder head module can be connected to the respective cylinder head.
Description
HYDRAULISCHES VENTILBETATIGUNGSMODUL HYDRAULIC VALVE ASSEMBLY MODULE
Beschreibung description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrohydrauiisches Betätigungsmodul zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, der hydraulische Ventilsteller aufweist, die jeweils einen auf das Gaswechselventil wirkenden Stellkolben besitzen, der in einem Stellzylinder bewegbar geführt ist und einen von dem Stellkolben begrenzten hydraulische Arbeitsraum aufweist, wobei der Arbeitsraum über Steuerventile mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar oder druckentlastbar ist, wodurch von dem Stellkolben ein Ventilglied eines der Gaswechselventile bewegbar beaufschlagbar ist und wobei die Steuerventile von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar sind. Bei derartigen Betätigungsmodulen ist es bekannt von einer separat angeordneten gemeinsamen elektronischen Motorsteuerung aus die Hubhöhe und das Timing aller Gaswechselventile der Brennkraftmaschine anzusteuern. The invention relates to an electrohydraulic actuation module for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with a cylinder head having hydraulic valve actuators, each having a force acting on the gas exchange valve actuator piston which is movably guided in a control cylinder and has a limited by the actuator piston hydraulic working space, wherein the working space can be acted upon or relieved of pressure by means of control valves with a pressurized fluid, whereby a valve member of one of the gas exchange valves can be movedly acted upon by the adjusting piston and wherein the control valves can be controlled by an electronic control unit. In such actuation modules, it is known from a separately arranged common electronic engine control from the lift height and the timing of all gas exchange valves of the internal combustion engine to control.
Aufgabe der Erfindung ist es ein hydraulischen Betätigungsmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine variable Ansteuerung der Gaswechselventile ermöglicht. The object of the invention is to provide a hydraulic actuator module of the type mentioned, which allows a variable control of the gas exchange valves.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine ein eine separate Baueinheit bildendes Zylinderkopfmodul zugeordnet ist, das aus der elektronischen Steuereinheit und den hydraulischen Ventilstellern sowie den Steuerventilen besteht und das eine Anschlußfläche aufweist, an der das Zylinderkopfmodul mit dem jeweiligen Zylinderkopf verbindbar ist. This object is achieved in that each combustion cylinder of the internal combustion engine is assigned a separate structural unit forming cylinder head module, which consists of the electronic control unit and the hydraulic valve actuators and the control valves and having a pad on which the cylinder head module with the respective cylinder head is connectable ,
Durch diese Ausbildung sind die einzelnen Gaswechselventile variabel sowohl in ihrer Hubhöhe als auch in ihrem Timing ansteuerbar. With this design, the individual gas exchange valves are variably controllable both in their lifting height and in their timing.
l
Damit ist eine Reduzierung der Emissionswerte und Verbrauche der Brennkraftmaschine sowie eine Anpassung der Ventilsteuerzeiten bei unterschiedlichen Lasten und l This is a reduction of the emission values and consumption of the internal combustion engine and an adjustment of the valve timing at different loads and
Treibstoffarten und -qualitäten erreichbar. Bei Großmotoren ist der Entfall der Nockenwelle bei gleichzeitiger Erhöhung der Variabilität der Gaswechselventile möglich, wodurch sich zum Einen der mechanische Aufbau des Motors vereinfacht und zum anderen Fuel types and qualities achievable. In large engines, the omission of the camshaft while increasing the variability of the gas exchange valves is possible, which simplifies the one hand, the mechanical structure of the engine and on the other
unterschiedliche Zylinderzahlen (Reihen- und V-Motore) modular bestücken lassen. different numbers of cylinders (series and V motors) can be equipped modularly.
Das erfindungsgemäße Zylinderkopfmodul ist ein leicht montierbares eigenständig funktionierendes und im Servicefall austauschbares Modul, in dem die Mechanik, die Hydraulik und die Elektronik zu einem busfähigen Aktuator gebündelt sind. The cylinder head module according to the invention is an easily assembled independently functioning and replaceable in case of service module, in which the mechanics, hydraulics and electronics are bundled into a bus-capable actuator.
Das Zylinderkopfmodul kann ein gemeinsames Gehäuse zur Aufnahme der elektronischen Steuereinheit, der Wegmessung des Stellkolbens und der hydraulischen Ventilsteller sowie der Steuerventile aufweisen. The cylinder head module may have a common housing for receiving the electronic control unit, the displacement measurement of the actuating piston and the hydraulic valve actuator and the control valves.
Es ist aber auch möglich, daß das Zylinderkopfmodul aus mehreren miteinander But it is also possible that the cylinder head module of several together
verbindbaren Teilmodulen besteht, von denen ein erstes Teilmodul ein die elektronische Steuereinheit aufweisendes Elektronikmodul ist. Dabei kann ein zweites Teilmodul des Zylinderkopfmoduls ein die hydraulischen Ventilsteller und/oder die Steuerventile aufweisendes Hydraulikmodul sein. connectable sub-modules consists, of which a first sub-module is an electronic control unit having electronic module. In this case, a second submodule of the cylinder head module may be a hydraulic module having the hydraulic valve actuators and / or the control valves.
Die elektronische Steuereinheit kann einen elektrischen Verstärker zur Verstärkung der die Steuerventile ansteuernden Signale aufweisen. The electronic control unit may include an electrical amplifier for amplifying the control valves driving signals.
Weist die elektronische Steuereinheit einen mit einer Gleichstromquelle verbindbaren DC-DC Hochsetzsteller auf, durch den der elektrische Verstärker mit Gleichstrom versorgbar ist, so wird eine erhöhte Spannung für eine schnelle Schaltbewegung der Schaltvorgänge der Steuerventile bereitgestellt. If the electronic control unit has a DC-DC boost converter, which can be connected to a DC power source, by means of which the electrical booster can be supplied with direct current, an increased voltage is provided for rapid switching movement of the switching operations of the control valves.
Zur Regelung in einem geschlossenen Regelkreis führt es, wenn der elektronischen For closed-loop control, it performs when the electronic
Steuereinheit Temperatursignale und/oder Drucksignale und/oder Winkelstellungssignale einer Kurbelwelle und/oder Hubsignale der Stellkolben zuleitbar sind.
Die elektronische Steuereinheit kann eine Reglereinheit aufweisen, durch die der Control unit temperature signals and / or pressure signals and / or angular position signals of a crankshaft and / or lifting signals of the adjusting piston can be fed. The electronic control unit may have a control unit, by which the
Ventilzustand erfaßbar und/oder die Bewegung des Ventilstellers regelbar und/oder die als Magnetventile ausgebildeten Steuerventile ansteuerbar sind. Valve state detectable and / or the movement of the valve actuator can be controlled and / or designed as solenoid valves control valves are controlled.
Das Ventilglied des Gaswechselventils kann von einer mit dem Stellkolben verbundenen, aus dem Stellzylinder des Ventilstellers herausgeführten Kolbenstange in The valve member of the gas exchange valve can by a connected to the actuator piston, led out of the actuator cylinder of the valve actuator piston rod in
Ventilöffnungsrichtung beaufschlagbar sein. Valve opening direction be acted upon.
Um eine einfache Schmierölversorgung für die Gaswechselmechanik zu erreichen, kann von dem in Ausfahrrichtung druckbeaufschlagbaren Arbeitsraum des Ventilstellers eine eine Drossel aufweisende Schmierölbohrung durch den Stellkolben und die Kolbenstange zu dem nach außen ragenden freien Ende der Kolbenstange geführt sein. In order to achieve a simple supply of lubricating oil for the gas exchange mechanism, a lubricating oil bore having a throttle can be guided by the adjusting piston and the piston rod to the outwardly projecting free end of the piston rod of the pressurizable in the extension direction working space of the valve actuator.
In einer Ausbildungsmöglichkeit ist der hydraulische Ventilsteller ein einfach wirkender Plungerzylinder und in einer anderen Ausbildungsmöglichkeit ein Differentialzylinder. In one training option, the hydraulic valve actuator is a single-acting plunger cylinder and in another training option a differential cylinder.
Weist das Hydraulikmodul an seiner den Gaswechselventilen zugewandten Seite Indicates the hydraulic module on its side facing the gas exchange valves
Ausnehmungen auf, in die die dem Verbrennungszylinder abgewandten Bereiche der Gaswechselventile hineinragen, so ist eine geringe Baugröße erreichbar. Zu einer permanenten spielfreien Anlage der Kolbenstange des Ventilstellers an der Gaswechselmechanik führt es, wenn der oder die hydraulischen Arbeitsräume des hydraulischen Ventilstellers über ein Vorspannventil mit Niederdruck verbindbar sind. Recesses into which protrude the combustion cylinder remote areas of the gas exchange valves, so a small size can be achieved. For a permanent play-free installation of the piston rod of the valve actuator on the gas exchange mechanism, it leads, if the hydraulic working space or the hydraulic valve actuator via a low-pressure biasing valve can be connected.
Um durch Robustheit und Zuverlässigkeit eine hohe Funktionssicherheit zu gewährleisten, können die Steuerventile zum Entlasten der Arbeitsräume von dem unter Druck stehenden Fluid redundant angeordnet sein. In order to ensure high reliability through robustness and reliability, the control valves for relieving the work spaces of the fluid under pressure can be arranged redundantly.
Zur Reduzierung des Verschleißes der Gaswechselventile insbesondere des Ventilsitzes im Zylinderkopf kann die Auftreffgeschwindigkeit mittels hydraulischer Endlagendämpfung und/ oder mittels eines Wegeventils oder elektronischer Maßnahmen in der Ansteuerung der Steuerventile reduziert oder begrenzt werden.
Damit wird ein Blockieren der ausgefahrenen Kolbenstange des Ventilstellers und somit eine Kollision der Kolben der Brennkraftmaschine mit den Schließgliedern der Gaswechselventile vermieden. Dazu dient auch, wenn die Steuerventile im stromlosen Zustand im Rücklauf offen und im Vorlauf geschlossen sind. To reduce the wear of the gas exchange valves, in particular of the valve seat in the cylinder head, the impact velocity can be reduced or limited by means of hydraulic end position damping and / or by means of a directional valve or electronic measures in the control of the control valves. Thus, a blocking of the extended piston rod of the valve actuator and thus a collision of the piston of the internal combustion engine with the closing members of the gas exchange valves is avoided. This is also useful when the control valves in the de-energized state in the return are open and closed in the flow.
Eine exakte quasi analoge oder pulsweitenmodulierte Ansteuerung wird erreicht, wenn die Steuerventile getaktete Schaltventile sind. An exact quasi analog or pulse width modulated control is achieved when the control valves are clocked switching valves.
Der oder die Arbeitsräume des hydraulischen Ventilstellers können parallel und hubabhängig über eine eine Drossel aufweisende Entlastungsleitung mit einer Versorgungsleitung verbindbar sein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung eines hydraulischen Betätigungsmoduls eines Zylinderkopfes zur Betätigung von The one or more working spaces of the hydraulic valve actuator can be connected in parallel and depending on the hub via a throttle having relief line with a supply line. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. The sole figure of the drawing shows a schematic diagram of a hydraulic actuating module of a cylinder head for the actuation of
Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Das dargestellte Zylinderkopfmodul 35 besteht aus einem Elektronikmodul mit einer elektronischen Steuereinheit 1 und einem mit der elektronischen Steuereinheit 1 verbunden Hydraulikmodul 2. Gas exchange valves of an internal combustion engine. The illustrated cylinder head module 35 consists of an electronic module with an electronic control unit 1 and a hydraulic module 2 connected to the electronic control unit 1.
Jedem Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine ist ein eigenes Zylinderkopfmodul 35 zugeordnet. Each combustion cylinder of an internal combustion engine is assigned its own cylinder head module 35.
Die elektronische Steuereinheit 1 weist einen DC-DC-Hochsetzsteller 3 auf, dem von einer nicht dargestellten äußeren Gleichstromquelle Gleichstrom zugeleitet wird. Weiterhin ist in der elektronischen Steuereinheit 1 ein Regler 4 angeordnet, dem von außerhalb des Zylinderkopfmoduls 35 über einen Bus Informationen einer The electronic control unit 1 has a DC-DC boost converter 3 to which DC power is supplied from an external DC power source, not shown. Furthermore, a controller 4 is arranged in the electronic control unit 1, which from outside of the cylinder head module 35 via a bus information a
Motorsteuerungselektronik sowie von externen Sensorsignalen über den Systemdruck, den Niederdruck und die Öltemperatur zugeführt werden.
Weiterhin erhält der Regler 4 von einer Sensoreinheit 5 Informationen über interne Motor control electronics and external sensor signals via the system pressure, the low pressure and the oil temperature are supplied. Furthermore, the controller 4 receives information from a sensor unit 5 about internal
Sensorsignale wie den von Hubsensoren 6 erfaßten Hubsignalen. Sensor signals such as the stroke sensors 6 detected stroke signals.
Aufgrund der zugeführten Informationen werden von dem Rechner Ansteuersignale zum Ansteuern von Steuerventilen des Hydraulikmoduls 2 ermittelt und über einen Verstärker 7 den Steuerventilen zugeführt. On the basis of the supplied information, control signals for controlling control valves of the hydraulic module 2 are determined by the computer and fed to the control valves via an amplifier 7.
Die Steuerventile sind als elektrisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet. Von extern ist eine Systemdruckleitung 8 des Hydraulikmoduls 2 mit einem Systemdruck beaufschlagbar. Dazu saugt eine Vorförderpumpe 9 Öl aus einem Behälter 10 an und fördert es über einen Kühler 15 und einen Filter 16 zu einer Hauptpumpe 11 , die den Vorförderdruck auf einen Systemdruck erhöht, mit dem ein Druckspeicher 14 und die Systemdruckleitung 8 beaufschlagt wird. The control valves are designed as electrically operated 2/2-way valves. From an external system pressure line 8 of the hydraulic module 2 can be acted upon by a system pressure. For this purpose, a prefeed pump 9 sucks oil from a container 10 and conveys it via a cooler 15 and a filter 16 to a main pump 11 which increases the prefeed pressure to a system pressure to which a pressure accumulator 14 and the system pressure line 8 is acted upon.
Eine Niederdruckleitung 12 des Hydraulikmoduls 2 führt zu einem externen Speicher 13, der wiederum mit der Druckseite der Vorförderpumpe 9 verbunden ist. A low pressure line 12 of the hydraulic module 2 leads to an external memory 13, which in turn is connected to the pressure side of the prefeed pump 9.
Die Systemdruckleitung 8 führt zu zwei Steuerventilschaltungen, die eingangsseitig ein elektronisch betätigbares erstes 2/2-Wegeventil 17, 17' aufweisen, das im stromlosen Zustand geschlossen ist. The system pressure line 8 leads to two control valve circuits, the input side, an electronically actuated first 2/2-way valve 17, 17 ', which is closed in the de-energized state.
Die Ausgänge der ersten 2/2-Wegeventile 17, 17' sind jeweils über ein elektrisch The outputs of the first 2/2-way valves 17, 17 'are each electrically connected
betätigbares zweites 2/2-Wegeventil 18, 18' und ein elektrisch betätigbares drittes operable second 2/2-way valve 18, 18 'and an electrically actuated third
2/2-Wegeventil 19, 19', die stromlos offen sind, mit der Niederdruckleitung 12 verbindbar. 2/2-way valve 19, 19 ', which are normally open, with the low pressure line 12 connected.
Weiterhin ist der Ausgang jedes 2/2-Wegeventils 17, 17' über eine Leitung 24, 24' mit einem in Ausfahrrichtung druckbeaufschlagbaren Arbeitsraum 20, 20' jeweils eines Ventilstellers 21 , 21 ' verbunden, der als einfach wirkender Plungerzylinder ausgebildet ist. Furthermore, the output of each 2/2-way valve 17, 17 'via a line 24, 24' with a pressurizable in the extension direction working space 20, 20 'each of a valve actuator 21, 21' is connected, which is designed as a single-acting plunger cylinder.
Vom Boden des Arbeitsraums 20, 20' führt eine Entlastungsleitung 22, 22' über eine Drossel 23, 23' zur Leitung 24, 24'.
Von Hubsensoren 6, 6' am Boden des Arbeitsraumes 20, 20' wird die Position der From the bottom of the working space 20, 20 'leads a discharge line 22, 22' via a throttle 23, 23 'to the line 24, 24'. From stroke sensors 6, 6 'at the bottom of the working space 20, 20', the position of the
Stellkolben 26, 26' des Ventilstellers 21 , 21 ' erfaßt und entsprechende Signale der Control piston 26, 26 'of the valve actuator 21, 21' detected and corresponding signals of
Sensoreinheit 5 zugeleitet. Sensor unit 5 fed.
Die einseitig aus dem Ventilsteller 21 , 21 ' herausgeführte Kolbenstange 27, 27' liegt an einem Teller 28, 28' an, durch den jeweils ein Paar Ventilglieder 29, 29' entgegen The unilaterally out of the valve actuator 21, 21 'led out piston rod 27, 27' is applied to a plate 28, 28 ', through which in each case a pair of valve members 29, 29' opposite
Federkräften in Öffnungsrichtung bewegbar beaufschlagbar sind. Spring forces in the opening direction are movable acted upon.
Die Ventilglieder 29 sind Einlaßventile und die Ventilglieder 29' sind Auslaßventile von Gaswechselventilen 33, 33' der Brennkraftmaschine. The valve members 29 are intake valves and the valve members 29 'are exhaust valves of gas exchange valves 33, 33' of the internal combustion engine.
Von jedem Arbeitsraum 20, 20' führt eine eine Drossel 30, 30' aufweisende From each working space 20, 20 'leads a throttle 30, 30' having
Schmierölbohrung 31 , 31 ' durch den Stellkolben 26, 26' und die Kolbenstange 27, 27' zu dem nach außen ragenden freien Ende der Kolbenstange 27, 27', um die Reibung zwischen diesem freien Ende und dem Teller 28 durch Öl des Arbeitsraums 20, 20' zu reduzieren. Lubricating oil bore 31, 31 'by the actuating piston 26, 26' and the piston rod 27, 27 'to the outwardly projecting free end of the piston rod 27, 27' to the friction between this free end and the plate 28 by oil of the working space 20, 20 'to reduce.
Das Hydraulikmodul 2 weist an seiner den Gaswechselventilen 33, 33' zugewandten The hydraulic module 2 has at its the gas exchange valves 33, 33 'facing
Anschlußfläche 36 Ausnehmungen 32, 32" auf, in die die dem jeweiligen Pad 36 recesses 32, 32 ", in which the respective
Verbrennungszylinder abgewandten Bereiche der Gaswechselventile 33, 33' hineinragen. Im Betrieb steht an den ersten 2/2-Wegeventilen 17, 17' der Systemdruck in der Ignore combustion cylinder remote areas of the gas exchange valves 33, 33 'protrude. In operation, the system pressure is at the first 2/2-way valves 17, 17 'in the
Systemdruckleitung 8 an. System pressure line 8 at.
Entsprechend der Ansteuerung durch die elektronische Steuereinheit werden alternierend das erste 2/2-Wegeventil 17 und das erste 2/2-Wegeventil 17' geöffnet, so daß entsprechend alternierend eine Druckbeaufschlagung des Arbeitsraumes 20 und des Arbeitraumes 20' erfolgt, wodurch die Gaswechselventile 33 und 33' alternierend geöffnet und geschlossen werden. According to the control by the electronic control unit, the first 2/2-way valve 17 and the first 2/2-way valve 17 'are alternately opened, so that correspondingly alternating pressurization of the working space 20 and the working space 20' takes place, whereby the gas exchange valves 33 and 33 'alternately opened and closed.
Zur Öffnung der Einlaßventile sind bei geöffnetem ersten 2/2-Wegeventil 17 die zweiten 2/2-Wegeventile 18, 18' geschlossen. Zur gleichen Zeit ist zum Schließen der Auslaßventile das erste 2/2-Wegeventil 17' geschlossen und die dritten 2/2-Wegeventile 19, 19' geöffnet. To open the intake valves, the second 2/2-way valves 18, 18 'are closed when the first 2/2-way valve 17 is open. At the same time, to close the exhaust valves, the first 2/2-way valve 17 'is closed and the third 2/2-way valves 19, 19' open.
Zum Schließen der Einlaßventile und Öffnen der Auslaßventile ist die Ansteuerung der 2/2-Wegeventile entgegengesetzt.
Die exakten Schaltzeiten der Wegeventile 17, 17', 18, 18', 19, 19', die auch überlappend sein können, werden durch die elektrische Steuereinheit 1 bestimmt. Damit bei nicht vom Systemdruck beaufschlagten Arbeitsräume 20, 20' die Kolbenstangen 27, 27' mit ihren freien Enden immer in Anlage an den Tellern 28, 28' sind, ist in der To close the intake valves and open the exhaust valves, the control of the 2/2-way valves is opposite. The exact switching times of the directional control valves 17, 17 ', 18, 18', 19, 19 ', which may also be overlapping, are determined by the electrical control unit 1. Thus, when not acted upon by the system pressure working spaces 20, 20 ', the piston rods 27, 27' with their free ends always in contact with the plates 28, 28 ', is in the
Niederdruckleitung 12 ein Vorspannventil 34 angeordnet, wodurch die Niederdruckleitung 12 und die Arbeitsräume 20, 20' nie drucklos sind und die Anlage der Kolbenstange 27, 27' an den Tellern 28, 28' permanent sichergestellt wird.
Low pressure line 12, a biasing valve 34 is arranged, whereby the low pressure line 12 and the working spaces 20, 20 'are never depressurized and the system of the piston rod 27, 27' to the plates 28, 28 'permanently secured.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 elektronische Steuereinheit1 electronic control unit
2 Hydraulikmodul 2 hydraulic module
3 DC-DC-Hochsetzsteller 3 DC-DC step-up converter
4 Regler 4 controllers
5 Sensoreinheit 5 sensor unit
6 Hubsensor 6 stroke sensor
6' Hubsensor 6 'stroke sensor
7 Verstärker 7 amplifiers
8 Systemdruckleitung 8 system pressure line
9 Vorförderpumpe 9 prefeed pump
10 Behälter 10 containers
11 Hauptpumpe 11 main pump
12 Niederdruckleitung 12 low pressure line
13 Speicher 13 memory
14 Druckspeicher 14 accumulator
15 Kühler 15 coolers
16 Filter 16 filters
17 erstes 2/2-Wegeventil 17 first 2/2-way valve
17' erstes 2/2-Wegeventil17 'first 2/2-way valve
18 zweites 2/2-Wegeventil18 second 2/2-way valve
18' zweites 2/2-Wegeventil18 'second 2/2-way valve
19 drittes 2/2-Wegeventil19 third 2/2-way valve
19' drittes 2/2-Wegeventil19 'third 2/2-way valve
20 Arbeitsraum 20 workspace
20' Arbeitsraum 20 'working space
21 Ventilsteller 21 valve actuator
21 ' Ventilsteller 21 'valve actuator
22 Entlastungsleitung 22 relief line
22' Entlastungsleitung 22 'relief line
23 Drossel 23 throttle
23' Drossel 23 'throttle
24 Leitung
24' Leitung24 line 24 'line
26 Stellkolben26 adjusting pistons
26' Stellkolben26 'actuator piston
27 Kolbenstange27 piston rod
27' Kolbenstange27 'piston rod
28 Teller 28 plates
28" Teller 28 "plate
29 Ventilglieder 29 valve members
29' Ventilglieder29 'valve members
30 Drossel 30 throttle
30' Drossel 30 'throttle
31 Schmierölbohrung 31 lubricating oil drilling
31 ' Schmierölbohrung31 'oil drilling
32 Ausnehmung32 recess
32' Ausnehmung32 'recess
33 Gaswechselventil33 gas exchange valve
33' Gaswechselventil33 'gas exchange valve
34 Vorspannventil34 preload valve
34' Vorspannventil34 'preload valve
35 Zylinderkopfmodul35 Cylinder head module
36 Anschlußfläche
36 pad
Claims
Elektrohydraulisches Betätigungsmodul zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, der hydraulische Ventilsteller aufweist, die jeweils einen auf das Gaswechselventil wirkenden Stellkolben besitzen, der in einem Stellzylinder bewegbar geführt ist und einen von dem Stellkolben begrenzten hydraulischen Arbeitsraum aufweist, wobei der Arbeitsraum über Steuerventile mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar oder druckentlastbar ist, wodurch von dem Stellkolben ein Ventilglied eines der Gaswechselventile bewegbar beaufschlagbar ist und wobei die Steuerventile von einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar sind, Electrohydraulic actuation module for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with a cylinder head having hydraulic valve actuator, each having a force acting on the gas exchange valve actuator piston which is movably guided in a control cylinder and having a limited by the actuator piston hydraulic working space, wherein the working space via control valves with a pressurized fluid can be acted upon or relieved of pressure, whereby a valve member of one of the gas exchange valves is movably acted upon by the actuating piston and wherein the control valves can be activated by an electronic control unit,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß jedem Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine ein eine separate that each combustion cylinder of the internal combustion engine a separate
Baueinheit bildendes Zylinderkopfmodul (35) zugeordnet ist, das aus der Assembling unit cylinder head module (35) is assigned, which from the
elektronischen Steuereinheit (1 ) mit den hydraulischen Ventilstellern und den electronic control unit (1) with the hydraulic valve actuators and the
Steuerventilen besteht und das eine Anschlußfläche (36) aufweist, an der das Control valves and which has a connection surface (36) on which the
Zylinderkopfmodul (35) mit dem jeweiligen Zylinderkopf verbindbar ist. Cylinder head module (35) is connectable to the respective cylinder head.
Betätigungsmodul nach Anspruch 1 , Actuation module according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß das Zylinderkopfmodul ein gemeinsames Gehäuse zur Aufnahme der that the cylinder head module has a common housing for receiving the
elektronischen Steuereinheit, der Wegmessung des Stellkolbens und der electronic control unit, the displacement measurement of the actuating piston and the
hydraulischen Ventilsteller sowie der Steuerventile aufweist. hydraulic valve actuator and the control valves has.
Betätigungsmodul nach Anspruch 1 , Actuation module according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß das Zylinderkopfmodul (35) aus mehreren miteinander verbindbaren Teilmodulen besteht, von denen ein erstes Teilmodul ein die elektronische Steuereinheit (1 ) aufweisendes Elektronikmodul ist. in that the cylinder head module (35) consists of several submodules which can be connected to one another, of which a first submodule is an electronic module having the electronic control unit (1).
Betätigungsmodul nach Anspruch 3, Actuation module according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß ein zweites Teilmodul des Zylinderkopfmoduls (35) ein die hydraulischen that a second sub-module of the cylinder head module (35) a the hydraulic
Ventilsteller und/oder die Steuerventile aufweisendes Hydraulikmodul (2) ist.
Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Valve actuator and / or the control valves exhibiting hydraulic module (2). Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß die elektronische Steuereinheit (1 ) einen elektrischen Verstärker (7) zur in that the electronic control unit (1) has an electrical amplifier (7) for
Verstärkung der die Steuerventile ansteuernden Signale aufweist. Reinforcement of the control valves driving signals has.
Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß die elektronische Steuereinheit (1 ) einen mit einer Gleichstromquelle verbindbaren DC-DC Hochsetzsteller (3) aufweist, durch den der elektrische Verstärker (7) mit Gleichstrom versorgbar ist. in that the electronic control unit (1) has a DC-DC step-up converter (3), which can be connected to a DC power source, by means of which the electrical amplifier (7) can be supplied with direct current.
Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß der elektronischen Steuereinheit (1 ) Temperatursignale und/oder Drucksignale und/oder Winkelstellungssignale einer Kurbelwelle und/oder Hubsignale der that the electronic control unit (1) temperature signals and / or pressure signals and / or angular position signals of a crankshaft and / or lifting signals of
Stellkolben zuleitbar sind. Adjusting piston can be fed.
Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß die elektronische Steuereinheit (1 ) eine Reglereinheit (4) aufweist, durch die der Ventilzustand erfaßbar und/oder die Bewegung des Ventilstellers regelbar und/oder die als Magnetventile ausgebildeten Steuerventile ansteuerbar sind. in that the electronic control unit (1) has a control unit (4) by means of which the valve state can be detected and / or the movement of the valve actuator can be controlled and / or the control valves designed as solenoid valves can be actuated.
Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß das Ventilglied des Gaswechselventils (33, 33') von einer mit dem Stellkolben (26, 26') verbundenen, aus dem Stellzylinder des Ventilstellers (21 , 21 ') herausgeführten Kolbenstange (27, 27') in Ventilöffnungsrichtung beaufschlagbar ist. in that the valve member of the gas exchange valve (33, 33 ') can be acted upon in the valve opening direction by a piston rod (27, 27') connected to the actuating piston (26, 26 ') and brought out of the actuating cylinder of the valve actuator (21, 21').
10. Betätigungsmodul nach Anspruch 9, 10. actuation module according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß von dem in Ausfahrrichtung druckbeaufschlagbaren Arbeitsraum (20, 20') des Ventilstellers (21 , 21 ') eine eine Drossel (30, 30') aufweisende Schmierölbohrung (31 ,
31 ') durch den Stellkolben (26, 26') und die Kolbenstange (27, 27') zu dem nach außen ragenden freien Ende der Kolbenstange (27, 27') geführt ist. in that a lubricating oil bore (31, 30 ') having a throttle (30, 30') of the valve actuator (21, 21 ') which can be pressurized in the extension direction is provided 31 ') by the actuating piston (26, 26') and the piston rod (27, 27 ') to the outwardly projecting free end of the piston rod (27, 27') is guided.
1 1. Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 1. Actuation module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß das Hydraulikmodul (2) an seiner den Gaswechselventilen (33, 33') zugewandten Seite Ausnehmungen (32, 32') aufweist, in die die dem Verbrennungszylinder abgewandten Bereiche der Gaswechselventile (33, 33') hineinragen. 12. Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in that the hydraulic module (2) has recesses (32, 32 ') on its side facing the gas exchange valves (33, 33') into which the regions of the gas exchange valves (33, 33 ') facing away from the combustion cylinder protrude. 12. Actuating module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß der oder die hydraulischen Arbeitsräume (20, 20') des hydraulischen Ventilstellers (21 , 21 ') über ein Vorspannventil (34) mit Niederdruck verbindbar sind. 13. Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in that the one or more hydraulic working spaces (20, 20 ') of the hydraulic valve actuator (21, 21') can be connected to low pressure via a biasing valve (34). 13. Actuating module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß die Steuerventile zum Entlasten der Arbeitsräume (20, 20') von dem unter Druck stehenden Fluid redundant angeordnet sind. 14. Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, the control valves for relieving the working spaces (20, 20 ') are arranged redundantly by the pressurized fluid. 14. Actuating module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß die Steuerventile getaktete Schaltventile sind. that the control valves are clocked switching valves.
15. Betätigungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Actuating module according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
daß der oder die hydraulischen Arbeitsräume (20, 20') des hydraulischen Verstellers (21 , 21 ') parallel und hubabhängig über eine Drossel (23, 23') aufweisende that the one or more hydraulic working spaces (20, 20 ') of the hydraulic adjuster (21, 21') in parallel and stroke-dependent via a throttle (23, 23 ') having
Entlastungsleitung (22, 22') mit einer Versorgungsleitung (24, 24') verbindbar sind.
Relief line (22, 22 ') with a supply line (24, 24') are connectable.
Priority Applications (1)
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| EP11801602.1A EP2659100B1 (en) | 2010-12-30 | 2011-12-15 | Modular hydraulic valve drive |
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- 2011-03-10 DE DE102011013606A patent/DE102011013606A1/en not_active Withdrawn
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- 2011-12-15 EP EP11801602.1A patent/EP2659100B1/en not_active Not-in-force
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