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Dokumentenidentifikation DE19809929A1 09.09.1999
Titel Freie Ventilsteuerung für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen mittels ERF
Anmelder Ufermann, Rüdiger, 47443 Moers, DE
Erfinder Ufermann, Rüdiger, 47443 Moers, DE
DE-Anmeldedatum 07.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809929
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse F01L 9/00
Zusammenfassung Die Vorrichtung zeigt eine Steuervorrichtung zur freien Ventilsteuerung für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen mittels Elektro-Rheologischer-Fluide (ERF). Hierzu wird über die Druckpumpe (5) die ERF aus dem ERF-Tank (7) in den Druckraum (16) gefördert. Von hier gelangt sie über die Senkung (11) und die Querbohrung (18) in die ERF-Kammer (14). Hier wird über die an die Zylinderelektrode (19) angelegte Steuerspannung U die Viskosität der ERF beeinflußt. Um einen bestimmten Ventilhub auszulösen, wird der Widerstand der ERF soweit erhöht, daß der Flüssigkeitsdruck im Druckraum (16) größer ist als die Kraft der Ventilfeder (14), so daß sich der Ventilteller (27) vom Ventilsitz (26) entsprechend erfolgt. Danach kann eine ebenfalls gesteuerte Ventilrückstellung erfolgen, indem der Kolben (17) die im Druckraum (16) vorhandene ERF über die Senkung (11) und die Querbohrung (18) durch die Kraft Ventilfeder (24) zurückdrängt, wobei die Viskosität und damit die Rückstellgeschwindigkeit ebenfalls über U reguliert werden kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Ventilsteuerungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Steuervorrichtungen für Brennkraftmaschinen haben eine große Verbreitung erfahren und werden in vielfältigen Technologien eingesetzt, die jedoch überwiegend einer aufwendigen Steuerungsmechanik bedürfen.

Die Steuervorrichtung der Eingangs genannten Art unterscheidet sich vorrangig von anderen Technologien dadurch, daß in Form einer sogenannten Freien Ventilsteuerung Einlaß- und Auslaßventile durch eine kontinuierliche Ventilhubänderung und Ventilabschaltung mittels Steuerung durch Elektro-Rheologische-Flüssigkeiten (ERF) den jeweiligen motorischen Bedürfnissen angepaßt werden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, kleinbauende, verlustleistungsarme, schnellschaltende und funktionssichere Vorrichtung zur Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen unter Einsatz eines Steuerorgans der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mit dem die vorgegebenen Aktionen erfindungsgemäß erfüllt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die von diesem Anspruch abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.

In folgendem wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittzeichnung in Vorderansicht, wobei die mittels der Druckpumpe 5 aus dem ERF-Tank 7 gesaugte ERF über die Druckleitung 4 und das Anschlußstück 3 in den Druckraum 16 gelangt. Der Flüssigkeitsdruck und die Strömungsgeschwindigkeit der ERF ist so eingestellt, daß allen motorischen Anforderungen genügt werden kann. Solange über das ZMM die ERF in der ERF-Kammer 14 in ihrer Viskosität nicht beeinflußt wird, strömt die ERF durch Senkung 11 und die Querbohrung 18 in die ERF-Kammer 14 und über die Rückflußleitung 10 wieder in den ERF-Tank 7. Kommt nun über das ZMM eine Anforderung, so wird über die Steuerspannung U die isoliert angebrachte Zylinderelektrode 19 die ERF in ihrer Viskosität so beeinflußt, daß der ERF im Druckraum 16 ein erhöhter Widerstand entgegengebracht wird, wobei der Widerstand mit dem Hub des Ventils größer wird. Ist nach den Vorgaben des ZMM der optimale Ventilhub erreicht, wird die Viskosität in der ERF-Kammer 14 mit maximaler Steuerspannung U so steif gestellt, daß eine Fixierung in dieser Position erfolgt. Danach kann das Ventil wieder kontrolliert zurückgefahren werden, indem die Ventilfeder 24 die in dem Druckraum 16 befindliche ERF über die Senkung 11 und die Querbohrung 18 in die ERF-Kammer 14 zurückdrückt, wobei die Rückstellgeschwindigkeit ebenfalls über die gesteuerte Viskosität der ERF in der ERF-Kammer 14 über das ZMM bestimmt werden kann. Die Druckpumpe 5 kann auch gleichzeitig mehrere Ventile versorgen, wobei das Überdruckventil 9 zentral für alle Ventile in die Druckleitung 4 gelegt werden kann. Die notwendige jeweilige aktuelle Abstandsbestimmung des Ventiltellers vom Ventilsitz in Form des Ventilhubs kann durch die bekannten Abstandsmeßverfahren, insbesondere optische Verfahren, bestimmt werden. Bezugszeichenliste 1 Motorgehäuse

2 Dichtmutter

3 Anschlußstück

4 Druckleitung

5 Druckpumpe

6 Saugleitung

7 ERF-Tank

8 Überdruckleitung

9 Überdruckventil

10 Rückflußleitung

11 Senkung

12 Bohrung

13 Zylinderkammer

14 ERF-Kammer

15 Gewinde

16 Druckraum

17 Kolben

18 Querbohrung

19 Zylinderelektrode

20 Zylinderisolator

21 Steuerkabel mit Kanal

22 Bohrung

23 Ventilfederteller

24 Ventilfeder

25 Ventilschaft

26 Ventilsitz

27 Ventilteller

28 Endanschlag


Anspruch[de]
  1. 1. Steuervorrichtung für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen aus Metall, nichtleitender oder leitender Keramik, Kunststoffen oder deren Kornbinationen zur stufenlosen Änderung des Ventilhubes und zur Ventilabschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) die Bohrungen (12, 22) dichtend durchläuft und daß die über die Druckpumpe (5) die aus dem ERF-Tank (7) über das Anschlußstück (3) der Dichtmutter (2) dem Druckraum (16) zugeführte ERF über die Senkung (11) und die Querbohrung (18) in die ERF-Kammer (14) gelangt und über die Rückflußleitung (10) wieder in den ERF-Tank (7) zurück, wobei der in der Zylinderkammer (13) eingebrachte Zylinderisolator (20) die Zylinderelektrode (19), die isolierend gegenüber dem Motorgehäuse (1) montiert ist, durch die Steuerspannung U über das Steuerkabel mit Kanal (21) die in der ERF-Kammer (14) befindliche ERF über den als Masse geschalteten Kolben (17) in Erweiterung des Ventilschaftes (25) in ihrer Viskosität beeinflussen kann, wobei der Druckraum (16) über die Überdruckleitung (8) mit dem Überdruckventil (9) verbunden ist und der Ventilfederteller (23) auf den Endanschlag (28), der den maximalen Ventilhub darstellt, trifft.
  2. 2. Steuervorrichtung für Ein- und Auslaßventile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Druckpumpe (5) erzeugte und für die motorischen Gegebenheiten maximale erforderliche Flüssigkeitsdruck und Strömungsgeschwindigkeit auf den Kolben (17) und die in der Senkung (11) befindliche ERF einwirkt und solange auf diese keine Hubkraft auslöst, bis über die Anforderung des Zentralen-Motor-Managements (ZMM) die ERF in der ERF-Kammer (14) durch die Steuerspannung U in ihrer Viskosität so geändert wird, daß der gewünschte Hub ausgelöst wird, wobei in dieser Position die ERF in der ERF-Kammer (14) bis in den festen Zustand übergehen kann, wonach der Ventilteller (27) auch wieder gesteuert hochgefahren werden kann, indem die Ventilfeder (24) die über dem Kolben (17) im Druckraum (16) befindliche ERF durch die Senkung (11) und die ERF-Kammer (14) drückt, wobei in dieser Phase die hierin befindliche ERF ebenfalls über das ZMM in ihrer Viskosität beeinflußt werden kann.
  3. 3. Steuervorrichtung für Ein- und Auslaßventile nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckpumpe (5) mehr als ein Ventil versorgen kann, wobei das Überdruckventil (9) auch ersatzlos zentral in die Druckleitung (4) eingebracht werden kann und daß Dichtmutter (2) mit einem Richtungsventil versehen ist.
  4. 4. Steuervorrichtung für Ein- und Auslaßventile nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (25) bzw. dessen kolbenartige Erweiterung im Bereich der ERF-Kammer (14) mit mechanischen Ausnehmungen versehen ist.






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