DE4132891A1

DE4132891A1 - Pneumatically operated valve for IC engine with electronic timing control - has pneumatic piston on valve stem in cylinder on top of combustion cylinder and with valve deflection monitor

Info

Publication number: DE4132891A1
Application number: DE4132891A
Authority: DE
Inventors: Michael Rossmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-08

Abstract

The cylinder head has a pneumatic chamber above each combustion chamber, and separated from same by a wall through which the valve guides (14) locate the valve stems. Each valve stem is fitted with a piston (18) and the two pneumatic chambers are linked to solenoid valves (58, 57). The exact movement of the piston is controlled by a timing control circuit (66) which also monitors the deflection of the valve stem. The top of the valve stem has an iron shaft (44) moving inside a sampling coil (48) linked to the control circuit. This provides an accurate displacement measurement of the valve. The piston is attached to the valve stem using split collets and the valve is held closed by a valve spring. ADVANTAGE - No camshaft required; accurate timing control; simple to adjust valve timing.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betätigte Ven tilsteuerung für Brennkraftmaschinen.The invention relates to a pneumatically operated Ven valve control for internal combustion engines.

Hydraulische oder pneumatische Ventilsteuerungen (vgl. z. B. EP 4 38 830 A2) wurden bereits des öfteren vorge schlagen. Abgesehen von dem steuerungstechnischen Auf wand liegt der Vorteil derartiger Steuerungen darin, daß durch den Entfall der Nockenwelle bzw. durch die damit verbundene mechanische Entkopplung eine absolut variable Steuerung erzielbar ist, über die sowohl Ventilhub, Öffnungszeiten als auch die Öffnungsdauer der Gaswech selventile veränderbar ist. Damit können sämtliche Be triebsbereiche der Brennkraftmaschine hinsichtlich des Wirkungsgrades, der Funktion und der Abgasentgiftung optimiert werden; ferner können über die Ventilsteuerung eine klopfende Verbrennung und Überdrehzahlen vermieden werden (z. B. durch Zurücknahme des Ventilhubes bzw. der Füllung).Hydraulic or pneumatic valve controls (cf. e.g. B. EP 4 38 830 A2) have already been featured several times beat. Except for the control engineering up wall the advantage of such controls is that by the elimination of the camshaft or by the connected mechanical decoupling an absolutely variable Control can be achieved via which both valve lift, Opening times and the opening time of the gas exchange valve is changeable. So all Be drive areas of the internal combustion engine in terms of Efficiency, function and exhaust gas detoxification be optimized; can also via the valve control knocking combustion and overspeed avoided (e.g. by reducing the valve lift or the Filling).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine pneumatische Ventil steuerung zu schaffen, die baulich besonders kompakt und einfach ist und die eine in der Funktion verbesserte Ventilsteuerung ermöglicht. The object of the invention is a pneumatic valve to create control that is structurally particularly compact and is simple and the one improved in function Valve control enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf te Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa tentansprüchen entnehmbar.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1. Advantageous te further developments of the invention are the further Pa claims can be removed.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist das pneumati sche Stellteil unmittelbar in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine integriert bzw. unmittelbar an das Gaswechselventil angeschlossen. Die das Stellteil auf nehmende Kammer kann dabei unmittelbar im Zylinderkopf ausgebildet sein, während das die Druckmittelzu- und -ableitung beherrschende Ventil in den Zylinderkopf ein gebaut oder an diesen angebaut sein kann.By the measures according to the invention, the pneumati cal actuator directly into the cylinder head of the Internal combustion engine integrated or directly to the Gas exchange valve connected. The the actuator on taking chamber can directly in the cylinder head be formed while the pressure medium supply and -drain valve in the cylinder head built or attached to it.

Besonders vorteilhaft kann ferner an dem Stellteil ein Stellungsgeber bzw. Weggeber vorgesehen sein, der eine exakte Hubsteuerung des Gaswechselventiles ermöglicht. Dadurch kann über die Erfassung und Steuerung des Ven tilhubes die Leistung der Brennkraftmaschine gesteuert und/oder durch kurzzeitiges Öffnen des Auslaßventiles in der Ansaugphase eine Abgasrückführung bewerkstelligt werden. Eine Drosselverluste verursachende Drosselklappe kann dementsprechend entfallen.It can also be particularly advantageous on the control element Position transmitter or displacement transmitter can be provided, the one enables precise stroke control of the gas exchange valve. This allows the detection and control of the Ven tilhubes controlled the performance of the internal combustion engine and / or by briefly opening the exhaust valve in exhaust gas recirculation during the intake phase will. Throttle valve causing throttle losses can accordingly be omitted.

Das pneumatische Stellteil kann durch eine gewebe- oder faserverstärkte Membrane gebildet sein, bevorzugt wird jedoch gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ein Kolben vorge schlagen, der in einer koaxial zum Ventilschaft vorge sehenen Bohrung im Zylinderkopf geführt ist. Der Kolben kann dabei über Sicherungskeile und eine Sicherungs schraube am Ventilschaft festgelegt sein, wobei die Sicherungsschraube ggf. gemäß Anspruch 6 einen stiftför migen Eisenkern trägt, der als Teil eines induktiven Stellungsgebers in eine um den Eisenkern herum angeord nete elektrische Wicklung eintaucht.The pneumatic actuator can be fabric or fiber-reinforced membrane can be formed, is preferred however, according to claims 4 and 5, a piston is featured beat that featured in a coaxial to the valve stem see bore in the cylinder head. The piston can be done with safety wedges and a fuse screw on the valve stem, the Locking screw, if necessary, according to claim 6 a pin iron core, which is part of an inductive Positioner arranged in a around the iron core immersed electrical winding.

Das Schließen des Gaswechselventiles kann entweder mit tels einer geeignet ausgelegten Schraubendruckfeder oder durch einen ständig an die untere Kammer angelegten Überdruck vorgenommen werden, wobei das Öffnen durch ein unter höherem Druck stehendes Druckmittel bewirkt wird, welches entweder die Vorspannung der Schraubendruckfeder oder den Überdruck in der unteren Kammer überwindet. Al ternativ kann entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 eine Drucksteuerung bewirkt werden, die alternie rend die obere und/oder die untere Kammer mit Druckmit tel beaufschlagt, während die jeweils andere Kammer über ein weiteres Ventil entlüftet wird.The gas exchange valve can either be closed with a suitably designed helical compression spring or by a constantly applied to the lower chamber Overpressure can be made, opening by a pressure medium under higher pressure is brought about, which is either the preload of the helical compression spring or overcomes the excess pressure in the lower chamber. Al Alternatively, according to the features of claims 9 and 10 pressure control can be effected alternately rend the upper and / or the lower chamber with pressure tel acted upon while the other chamber over another valve is vented.

Die pneumatische Drucksteuerung der Kammern kann alter nativ auch durch einen oder mehrere Drehschieber bzw. Drehschieberwellen durchgeführt werden, die beispiels weise mittels eines Zugmittels (Kette oder Zahnriemen) von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden, im Zylinderkopf drehbar gelagert sind und die entsprechenden Druckmittelzu- und -ableitungen bzw. ent sprechende Kanäle auf- und zusteuern. Durch Veränderung deren Phasenlage kann dabei wiederum eine variable Gas wechsel-Ventilsteuerung geschaffen werden.The pneumatic pressure control of the chambers can be older natively also by one or more rotary valves or Rotary vane shafts are carried out, for example wise using a traction device (chain or toothed belt) driven by the crankshaft of the internal combustion engine are rotatably supported in the cylinder head and corresponding pressure medium supply and discharge lines or ent open and close speaking channels. By change their phase position can in turn be a variable gas change valve control can be created.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen den mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die sche matische Zeichnung zeigt inTwo embodiments of the invention are as follows the explained in more detail. The beautiful matical drawing shows in

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine erfin dungsgemäße pneumatische Ventilsteuerung für ein Gaswechselventil im Zylinderkopf einer Hub kolben-Brennkraftmaschine; Figure 1 is a partial cross section through an inventive pneumatic valve control for a gas exchange valve in the cylinder head of a reciprocating piston internal combustion engine.

Fig. 2 eine Grafik zweier mit der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung verwirklichbarer Hubkurven des Gaswechselventiles; Fig. 2 is a graph of two verwirklichbarer with the inventive control valve lift curves of the gas exchange valve;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Zylinderkopf einer Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Drehschieberwelle zur Steuerung der pneumatischen Ventilbetätigung. Fig. 3 is a partial section through a cylinder head of a multi-cylinder reciprocating internal combustion engine with a rotary valve shaft for controlling the pneumatic valve actuation.

In der Fig. 1 ist mit 10 abschnittsweise ein Zylinder kopf einer Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, in dem in der dargestellten Querschnittsebene ein Gaswech selventil 12 (Hubventil bekannter Bauart) in einer Ven tilführung 14 verschiebbar gelagert ist. Dabei ragt der nach oben freie Schaft des Gaswechselventiles 12 in eine nach oben offene Bohrung 16 des Zylinderkopfes 10 ein.In Fig. 1 with 10 sections a cylinder head of a reciprocating internal combustion engine is referred to, in which a gas exchange selventil 12 (globe valve of a known type) in a Ven valve guide 14 is slidably mounted in the cross-sectional plane shown. The upwardly free shaft of the gas exchange valve 12 projects into an upwardly open bore 16 of the cylinder head 10 .

In der Bohrung 16 ist ein tassenförmiger Kolben 18 ver schiebbar geführt, der sich aus einem zylindrischen Man telteil 20 und einem Boden 22 zusammensetzt. Der Kolben 18 kann über einen Ölzuführungskanal 78 geschmiert sein.In the bore 16 , a cup-shaped piston 18 is slidably guided ver, which is composed of a cylindrical man telteil 20 and a bottom 22 . The piston 18 can be lubricated via an oil supply channel 78 .

Der Kolben 18 weist im Boden 22 eine konische Bohrung 24 auf, in der zwei halbkreisförmige Ventilkeile 26 aufge nommen sind, die mit radial nich innen ragenden Ring stegen in eine Ringnut 28 des Schaftes des Gaswechsel ventiles 12 eingreifen. Die Ventilkeile 26 werden durch eine in den Boden 22 des Kolbens 18 eingeschraubte Sicherungsschraube 30 vorgespannt, so daß im montierten Zustand der Kolben 18 am Schaft des Gaswechselventiles 12 festgelegt ist. The piston 18 has in the bottom 22 in a conical bore 24 in which two semi-circular valve wedges 26 be taken are provided with radially inwardly projecting annular webs Not in an annular groove 28 engage the shaft of the gas exchange valve 12th The valve wedges 26 are prestressed by a locking screw 30 screwed into the bottom 22 of the piston 18 , so that the piston 18 is fixed to the shaft of the gas exchange valve 12 in the assembled state.

Die durch die Bohrung 16 im Zylinderkopf 10 gebildete Kammer ist durch ein Deckelteil 32 luftdicht verschlos sen und wird durch den Kolben 18 in eine untere Kammer 34 und eine obere Kammer 36 unterteilt. Das Volumen der unteren Kammer 34 ist durch ein auf die Ventilführung 14 aufgesetztes Füllstück 38 verringert, wobei das Füll stück 38 zugleich als Anschlag für den Kolben 18 bei ma ximaler Ventilöffnung dient. Am Füllstück 38 ist ferner eine Dämpfungsscheibe 40 vorgesehen.The chamber formed by the bore 16 in the cylinder head 10 is hermetically closed by a cover part 32 and is divided by the piston 18 into a lower chamber 34 and an upper chamber 36 . The volume of the lower chamber 34 is reduced by a mounted on the valve guide 14 filler 38, wherein the filling piece 38 also serves as a stop for the piston 18 at ma ximaler valve opening. A damping disk 40 is also provided on the filler 38 .

Als Stellungsgeber 46 für das Gaswechselventil 12 ist in dem Deckelteil 32 eine elektrische Wicklung 48 angeord net, in die ein an die Sicherungsschraube 30 angeformter stiftförmiger Eisenkern 44 einragt.As position sensor 46 for the gas exchange valve 12 in the lid member 32, an electrical winding 48 is angeord net, in which an integrally formed on the locking screw 30 pin-shaped iron core 44 protrudes.

Das Gaswechselventil 12 wird durch eine Schraubendruck feder 50 in seiner geschlossenen Position gehalten, wo bei die Schraubendruckfeder 50 innerhalb der unteren Kammer 34 angeordnet ist und sich einerseits an einer Stützscheibe 52 und andererseits am Boden 22 des Kolbens 18 abstützt. Die Vorspannung der Schraubendruckfeder 50 ist nur so stark, daß diese bei Druckgleichheit in den Kammern 34, 36 das Gaswechselventil geschlossen hält.The gas exchange valve 12 is held in its closed position by a helical compression spring 50 , where the helical compression spring 50 is arranged within the lower chamber 34 and is supported on the one hand on a support disk 52 and on the other hand on the bottom 22 of the piston 18 . The bias of the helical compression spring 50 is only so strong that it keeps the gas exchange valve closed when the pressure in the chambers 34, 36 is equal.

Eine jede Kammer 34, 36 ist mit einer Druckmittelzu- und -ableitung 54, 56 versehen, die von je einem elektrisch ansteuerbaren Ventil 57, 58 gesteuert sind. Über die Ven tile 57, 58 kann die jeweilige Druckmittelzu- und -ablei tung an eine Druckmittelquelle 59 oder an die Atmosphäre (Pfeile 60) angeschlossen werden. Die Druckmittelquelle 59 kann dabei eine elektrisch angetriebene Pumpe 62 mit einem Hochdruck-Vorratsraum 64 sein, die Druckluft in einem definierten Druckniveau bereitstellt. Each chamber 34, 36 is provided with a pressure medium supply and discharge line 54, 56 , each of which is controlled by an electrically controllable valve 57, 58 . Via the Ven tile 57 , 58 , the respective pressure medium supply and discharge device can be connected to a pressure medium source 59 or to the atmosphere (arrows 60 ). The pressure medium source 59 can be an electrically driven pump 62 with a high-pressure reservoir 64 , which provides compressed air at a defined pressure level.

Der Stellungsgeber 46 ist über eine elektrische Leitung 68 an ein elektronisches Steuergerät 66 angeschlossen, welches die Ventile 57, 58 über entsprechende Steuerlei tungen 70, 72 steuert. Das elektronische Steuergerät 66 empfängt dabei unter anderem ein Drehzahlsignal n der Brennkraftmaschine, ein Phasensignal über einen ent sprechenden Positionsgeber an der Kurbelwelle und ein Lastsignal β entsprechend der Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine. Nach Maßgabe dieser und ggf. noch weiterer Signale - beispielsweise abgeleitet von der Temperatur der Brennkraftmaschine und der Außenluft, etc. - wird in dem elektronischen Steuergerät 66 ent sprechend vorgegebenen Kennfeldern und über Mikropro zessoren die Öffnungszeit und Dauer der Ventile 57, 58 berechnet und durch Vergleich mit dem Stellungsgeber 46 eingestellt, so daß das Gaswechselventil 12 und weitere, nicht dargestellte Gaswechselventile der Brennkraftma schine entsprechend dem gewünschten Steuerungsdiagramm gesteuert werden.The position transmitter 46 is connected via an electrical line 68 to an electronic control device 66 which controls the valves 57 , 58 via corresponding control lines 70 , 72 . The electronic control unit 66 receives, inter alia, a speed signal n of the internal combustion engine, a phase signal via a corresponding position transmitter on the crankshaft and a load signal β corresponding to the power requirement on the internal combustion engine. In accordance with these and possibly other signals - for example derived from the temperature of the internal combustion engine and the outside air, etc. - the opening time and duration of the valves 57 , 58 are calculated in the electronic control unit 66 and predetermined maps and via microprocessors Comparison with the position transmitter 46 set so that the gas exchange valve 12 and other, not shown gas exchange valves of the internal combustion engine are controlled according to the desired control diagram.

Dabei werden durch die zeitsynchrone Messung des Ventil hubes Abweichungen vom Soll-Wert erfaßt und beim näch sten Ladungswechseltakt die Vorsteuerwerte für die Luft zufuhr oder das Abblasen in festgelegten Programmschrit ten korrigiert. Dies erfordert eine adaptive Steuerung, wie sie auch für die Steuerung der Zündung oder der Brennstoffzuführung oder beispielsweise zur Klopfrege lung bereits bekannt sind.The time-synchronous measurement of the valve hubes deviations from the target value recorded and at the next most charge cycle, the pilot values for the air supply or blowing off in specified program steps corrected. This requires adaptive control as well as for controlling the ignition or the Fuel supply or for example for knocking tion are already known.

Die Hubkurve der Gaswechselventile 12 kann beispiels weise den in der Fig. 2 dargestellten Hubkurven 74, 76 entsprechen. Dabei ist in der Ordinate der Ventilhub in Millimeter und in der Abszisse der Phasenlage in Grad/ Kurbelwinkel der Kurbelwelle aufgetragen. Durch ent sprechende Ansteuerung der Ventile 57, 58 kann bei Vollast ein Ventilhub entsprechend der Kurve 74 ge steuert werden, die eine optimale Füllung des Zylinders der Brennkraftmaschine gewährleistet, während in der Teillast entsprechend der Hubkurve 76 eine weit geringe re Füllung gegeben ist (die Hubkurven sind für das Ein laßventil gezeichnet). Durch diese variable Füllungs steuerung kann beispielsweise die bei Ottomotoren sonst übliche Drosselklappe entfallen.The stroke curve of the gas exchange valves 12 can, for example , correspond to the stroke curves 74, 76 shown in FIG. 2. The ordinate shows the valve lift in millimeters and the abscissa of the phase position in degrees / crank angle of the crankshaft. By controlling the valves 57, 58 accordingly, a valve lift can be controlled according to curve 74 at full load, which ensures optimum filling of the cylinder of the internal combustion engine, while in the partial load corresponding to the lifting curve 76 there is a far lower filling (the lifting curves are drawn for the inlet valve). This variable charge control can, for example, eliminate the throttle valve that is otherwise common in gasoline engines.

Die Funktion der gezeigten pneumatischen Ventilsteuerung ist wie folgt:The function of the pneumatic valve control shown is as follows:

Im Stillstand der Brennkraftmaschine sind alle Gaswech selventile 12 durch die Vorspannkraft der Schrauben druckfedern 50 geschlossen. Mit dem Startvorgang werden über das elektronische Steuergerät 66 die Ventile 57, 58 entsprechend der Startdrehzahl und in Zuordnung zur Phasenlage der Kurbelwelle so gesteuert, daß beim An saugtakt der Brennkraftmaschine das jeveilige Einlaßven til geöffnet wird (entspricht einem Anschließen der oberen Kammer 36 an die Druckmittelquelle 59, während die untere Kammer 34 über die nicht näher dargestellte Leitung 60 mit der Atmosphäre verbunden ist); beim Wie derschließen des Einlaßventiles wird in umgekehrter Schaltung die obere Kammer 36 über die Leitung 60 ent lüftet, während die untere Kammer 34 durch entsprechende Ansteuerung des Ventiles 60 nunmehr mit der Druckmittel quelle 59 verbunden wird. In gleicher Manier wird beim Auslaßtakt das Auslaßventil gesteuert, wobei deren Hub kurven innerhalb der Extreme permanent geschlossen bis permanent geöffnet variabel steuerbar bzw. regelbar sind. When the internal combustion engine is at a standstill, all gas exchange valves 12 are closed by the prestressing force of the compression springs 50 . With the start of operation are the electronic control unit 66, the valves 57, 58 controlled according to the start rotation speed and in association with the phase position of the crankshaft such that, when on the suction cycle of the internal combustion engine, the jeveilige Einlaßven opens valve (corresponding to a connection of the upper chamber 36 to the pressure medium source 59 , while the lower chamber 34 is connected to the atmosphere via line 60 (not shown); when closing the inlet valve, the upper chamber 36 is vented via the line 60 in reverse circuit, while the lower chamber 34 is now connected to the pressure medium source 59 by appropriate actuation of the valve 60 . In the same manner, the exhaust valve is controlled during the exhaust stroke, the stroke curves of which can be variably controlled or regulated within the extremes, permanently closed to permanently open.

Anstelle der dargestellten zwei Ventile 57, 58 kann auch nur ein Ventil 58 verwendet sein, während die untere Kammer 34 beispielsweise unter Vorschaltung eines Druck reduzierventiles ständig mit einem geringeren Druck beaufschlagt ist. Alternativ dazu kann die untere Kammer 34 ohne eine Druckmittelzu- und -ableitung ausgeführt sein, wenn die Schraubendruckfeder 50 bei weit größerer Vorspannung in an sich bekannter Weise das Schließen des jeweiligen Gaswechselventiles 12 sicherstellt. Dann kann es zweckmäßig sein, für das Ventil 58 eine dritte Funk tion vorzusehen, in der der in der Kammer 36 einge steuerte Druck zur Erzielung z. B. eines halben Ventil hubes gehalten wird.Instead of the two valves 57 , 58 shown, it is also possible to use only one valve 58 , while the lower chamber 34 is constantly acted upon by a lower pressure, for example, upstream of a pressure reducing valve. As an alternative to this, the lower chamber 34 can be designed without a pressure medium supply and drainage if the helical compression spring 50 ensures the closing of the respective gas exchange valve 12 in a manner known per se with a much greater prestress. Then it may be appropriate to provide a third function for the valve 58 , in which the pressure in the chamber 36 is controlled to achieve z. B. half a valve stroke is held.

Die Ventile 57, 58 können piezokeramische Ventile sein, die extrem kurze Schaltzeiten ermöglichen. Sie sollten möglichst nahe an den Kammern 34, 36 angeordnet sein, um durch geringe schädliche Toträume der Kammern die An sprechzeiten für den Druckaufbau möglichst gering zu halten. Zu dem gleichen Zweck ist auch das Füllstück 38 in der Kammer 34 vorgesehen.The valves 57 , 58 can be piezoceramic valves which enable extremely short switching times. They should be arranged as close as possible to the chambers 34 , 36 in order to keep the response times for the pressure build-up as low as possible by means of small harmful dead spaces in the chambers. The filler 38 is also provided in the chamber 34 for the same purpose.

Der Druck der pneumatischen Energieversorgung wird ab hängig von der Drehzahl n und der Last der Brennkraftma schine (Gaspedalstellung) unterschiedlich gesteuert, um einerseits bei niedrigen Drehzahlen Energie zu sparen und die Ventilbetätigungsgeräusche niedrig zu halten (niedrigerer Druck) und andererseits bei hohen Drehzah len (höherer Druck) hohe Ventilbeschleunigungen und da mit einen guten Füllungsgrad bzw. schnellen Ladungswech sel sicherzustellen.The pressure of the pneumatic power supply will decrease dependent on the speed n and the load of the internal combustion engine machine (accelerator pedal position) controlled differently to on the one hand to save energy at low speeds and keep valve actuation noise low (lower pressure) and on the other hand at high speed len (higher pressure) high valve accelerations and there with a good degree of filling or rapid charge change to ensure sel.

Die Fig. 3 zeigt teilweise einen Zylinderkopf 100 für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine in einem Längs schnitt entlang einer Drehschieberwelle 106. Dabei ist je Zylinder (nicht dargestellt) ein Einlaßventil 102 und ein Auslaßventil 104 (es sind jeweils nur die Ventil schäfte ersichtlich) vorgesehen, deren Ventilschäfte in die durch Stellteile 18 (baugleich mit Fig. 1) unter teilte Kammern 36, 34 einragen. Die jeweils ersichtliche obere Kammer 36 ist mit einer Druckmittelzuleitung 54 und einer Druckmittelableitung 56 versehen. Fig. 3 shows partially a cylinder head 100 for a multi-cylinder internal combustion engine in a longitudinal section along a rotary valve shaft 106th Here, an intake valve 102 and an exhaust valve 104 (only the valve stems are shown) are provided per cylinder (not shown), the valve stems protrude into the chambers 36 , 34 divided by actuators 18 (identical to FIG. 1). The respectively visible upper chamber 36 is provided with a pressure medium supply line 54 and a pressure medium supply line 56 .

Die Druckmittelzu- bzw. -ableitungen werden über eine im Zylinderkopf 100 drehbar gelagerte Drehschieberwelle 106 auf- und zugesteuert, die im Bereich der Kanäle bzw. Leitungen 54, 56 entsprechende Durchströmöffnungen 108, 110 aufweist. In der gezeichneten Darstellung ist die linke Druckmittelableitung 56 durch die Öffnung 110 und die rechte Druckmittelzuleitung 54 durch die Öffnung 108 aufgesteuert, während die jeweils andere Druckmittelzu- bzw. -ableitung geschlossen ist.The pressure medium supply and discharge lines are opened and closed via a rotary slide shaft 106 which is rotatably mounted in the cylinder head 100 and which has corresponding flow openings 108 , 110 in the region of the channels or lines 54 , 56 . In the illustration shown, the left pressure medium discharge line 56 is opened through the opening 110 and the right pressure medium supply line 54 through the opening 108 , while the other pressure medium supply line or line is closed.

Die Drehschieberwelle 106 trägt ein Zahnriemenrad 112 und wird über einen Zahnriemen 114 von der nicht darge stellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Zwischen dem Zahnriemenrad 112 und der Drehschieberwelle 106 ist eine die Phasenlage der Drehschieberwelle 106 veränderbare Verstellvorrichtung 116 vorgesehen, die durch axiales Verschieben eines eine Innen- und eine Außenverzahnung unterschiedlicher Schräge aufweisenden Schieberinges 119 eine Verstellung bewirkt. Derartige Vorrichtungen sind zur Verstellung herkömmlicher Nocken wellen-Phasenlagen vielfach vorgeschlagen worden. Die Verstellung der Phasenlage der Drehschieberwelle 106 kann aber auch durch andere bekannte Verstellvorrichtun gen erfolgen, beispielsweise durch eine auf den Zahnrie men auf dessen Zugtrum einwirkende Spannrolle (Verkür zung oder Verlängerung des Zugtrums).The rotary slide shaft 106 carries a toothed belt wheel 112 and is driven via a toothed belt 114 by the crankshaft of the internal combustion engine, not shown. Between the toothed belt wheel 112 and the rotary slide shaft 106 there is provided an adjusting device 116 which can be changed in the phase position of the rotary slide shaft 106 and which effects an adjustment by axially displacing a sliding ring 119 which has an internal and an external toothing with different bevel. Such devices have been proposed many times for adjusting conventional cam wave phases. The adjustment of the phase position of the rotary valve shaft 106 can also be carried out by other known Verstellvorrichtun conditions, for example by an acting on the Zahnrie men on the tension side tension roller (shortening or extension of the tension side).

Durch den phasengetreuen Antrieb der Drehschieberwelle 106 werden die Gaswechselventile 102, 104 entsprechend der Anordnung der Durchströmöffnungen 106, 110 durch Zu- und Abfuhr der Druckluft wie vorbeschrieben betätigt.Due to the phase-accurate drive of the rotary valve shaft 106 , the gas exchange valves 102 , 104 are actuated in accordance with the arrangement of the flow openings 106 , 110 by supplying and removing the compressed air as described above.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel Fig. 3 können für die Ein- und Auslaßventile und/oder für die Druckmittel- Zufuhrleitungen 54 und die Druckmittel-Abfuhrleitungen 56 getrennte Drehschieberwellen 106 vorgesehen sein, über die sich die Ventilsteuerzeiten und die Ventilüber schneidung variabel steuern lassen. Gleiches gilt für die jeweils obere und untere Kammer 34, 36, die entweder gemeinsam von einer Drehschieberwelle 106 oder getrennt über zwei Drehschieberwellen gesteuert werden können. Die Drehschieberwellen können auch als Hohlwellen mit Fenstern als Durchströmöffnungen ausgebildet sein, so daß das Druckmittel unmittelbar durch die Wellen zuge führt (oder abgeführt) wird.Deviating from the embodiment of Fig. 3 can be used for the intake and exhaust valves and / or for the pressure medium supply lines 54 and the pressure-medium discharge lines 56 may be separate rotary slide shafts 106 are provided, can be controlled variably on the valve timing and the valve overlap Tailoring. The same applies to the upper and lower chambers 34 , 36 , which can either be controlled jointly by a rotary slide shaft 106 or separately via two rotary slide shafts. The rotary valve shafts can also be designed as hollow shafts with windows as through-flow openings, so that the pressure medium is supplied (or discharged) directly through the shafts.

Mit der Ventilsteuerung mit einer oder mehreren Dreh schieberwellen sind ebenfalls nahezu sämtliche Steue rungsmöglichkeiten gegeben, wie sie in den Fig. 1 und 2 mit elektrisch betätigten Ventilen 57, 58 beschrieben sind. Die Steuerung der Phasenlage über entsprechende Verstellvorrichtungen 116 kann drehzahl- und lastabhän gig hydraulisch oder pneumatisch bewerkstelligt werden, wobei die Ansteuerung der Verstellmittel ebenfalls über ein elektronisches Steuergerät 66 erfolgen kann.With the valve control with one or more rotary slide shafts, almost all control options are also given, as described in FIGS . 1 and 2 with electrically operated valves 57 , 58 . The control of the phase position via corresponding adjustment devices 116 can be accomplished hydraulically or pneumatically as a function of the speed and load, and the adjustment means can also be controlled via an electronic control unit 66 .

Claims

1. Pneumatically operated valve control for internal combustion engines, characterized by the following features:

a) in the cylinder head ( 10 ; 100 ) of the internal combustion engine, a control element ( 18 ) connected to the shaft of a Gaswechselven tile ( 12 ; 102 , 104 ) is arranged;
b) the actuator ( 18 ) divides an upper and a lower chamber ( 34 , 36 ) into which at least one pressure medium supply and discharge ( 54, 56 ) opens;
c) the pressure medium supply and discharge line is provided with at least one actuatable valve ( 57 , 58 ; 108 , 110 ) which connects the chamber ( 34, 36 ) with a pressure medium source ( 59 ) or with the atmosphere; and
d) the valve ( 57 , 58 ; 108 , 110 ) is controlled in accordance with at least the engine speed n and the phase position α of the crankshaft.

2. Valve control according to claim 1, characterized in that the at least one valve ( 57 , 58 ) is actuated electrically via an electronic control unit ( 66 ).

3. Valve control according to claims 1 and 2, characterized in that the actuator ( 18 ) with tel or directly an electrical position transmitter ( 46 ) which is connected to the control unit ( 66 ).

4. Valve control according to claims 1 to 3, characterized in that the actuator is a directly on the valve stem ( 12 ) piston ( 18 ).

5. Valve control according to claims 1 to 4, characterized in that the piston ( 18 ) in a to the valve stem ( 12 ) coaxial bore ( 16 ) of the cylinder head ( 10 ) is guided.

6. Valve control according to claims 1 to 5, characterized in that in the bottom ( 22 ) of the piston ( 18 ) a locking screw ( 30 ) is screwed between a conical bore ( 24 ) in the bottom ( 22 ) and the Valve stem ( 12 ) preloaded valve wedges ( 26 ).

7. Valve control according to claims 3 and 6, characterized in that the locking screw ( 30 ) carries a coaxially protruding, pin-shaped iron core ( 44 ) which, as part of the position transmitter ( 46 ), arranged around the iron core ( 44 ) immersed electrical winding ( 48 ).

6. Valve control according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the pressurized air chambers ( 34 , 36 ) possibly by using fillers ( 38 ) have the smallest possible volumes.

9. Valve control according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that a spring ( 50 ) acting on the control element ( 18 ) holds the gas exchange valve ( 12 ) closed.

10. Valve control according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the upper and lower chambers ( 34 , 36 ) are each provided with a pressure medium supply and discharge line ( 54, 56 ).

11. Valve control according to claim 10, characterized in that in each pressure medium supply and discharge line ( 54, 56 ) a valve ( 57 , 58 ) is provided, which are controlled by the control device ( 66 ) and which the pressure medium supply and -connect lines ( 54, 56 ) to the pressure medium source ( 59 ) or the atmosphere ( 60 ).

12. Valve control according to claim 1, characterized in that the at least one valve ( 108 , 110 ) is a rotary slide valve.

13. Valve control according to claim 12, characterized in that the rotary slide valve ( 108 , 110 ) is driven by the crankshaft of the internal combustion engine and that means ( 116 ) for changing the phase position are provided.

14. Valve control according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that two valves ( 108 , 110 ) are provided per gas exchange valve, which control the opening and closing point of the gas exchange valve.

15. Valve control according to one or more of the An sayings 1 to 14, characterized in that the Inlet gas exchange valves and the outlet gas exchange valves are separately controlled variably.

16. Valve control according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that in multi-cylinder reciprocating internal combustion engines, the rotary slide valves ( 108 , 110 ) by rotary valve shafts ( 106 ) mounted in the cylinder head ( 100 ), each with gas exchange valve, one or more openings are formed, which cooperate with the cylinder head trained th channel-shaped pressure medium supply and discharge lines ( 54 , 56 ).

17. Valve control according to one or more of the above forthcoming claims, characterized in that the pressure of the pneumatic energy supply depending on the speed and / or load of the burner engine is controlled differently.