阅读说明：本技术 用于内燃机的电激活阀致动器 (Electrically activated valve actuator for an internal combustion engine ) 是由 马茨·海德曼 于 2019-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明关于一种用于电控制两冲程或四冲程内燃机中的阀致动器的方法和装置,其中所述致动器包括：螺线管(A)、柱塞(5)和弹簧(6),其中所述内燃机具有至少一个汽缸(1),所述气缸(1)具有至少一个可自由控制的内燃机阀,所述阀具有带对应阀杆(11)的阀盘(10)和阀弹簧(4),其中在所述柱塞的下部端与所述阀杆的上部端之间设置距离(7),且其中通过所述汽缸中的至少一个通道(2),经过具有所述阀盘的所述阀杆的下部部分,空气被供应到燃烧室(3),或从燃烧室(3)抽空废气,其中所述阀致动器可激活以打开所述内燃机阀。本发明特征在于,在所述螺线管的被激活后,所述内燃机阀开始所述打开,其中所述柱塞的跟随加速度使其下部端撞击所述阀杆的所述上部端,以用于所述阀初始打开。(The present invention relates to a method and a device for electrically controlling a valve actuator in a two-stroke or four-stroke internal combustion engine, wherein the actuator comprises: a solenoid (a), a plunger (5) and a spring (6), wherein the internal combustion engine has at least one cylinder (1), the cylinder (1) having at least one freely controllable engine valve, the valve having a valve disc (10) with a corresponding valve stem (11) and a valve spring (4), wherein a distance (7) is provided between a lower end of the plunger and an upper end of the valve stem, and wherein air is supplied to a combustion chamber (3) or exhaust gases are evacuated from the combustion chamber (3) through at least one passage (2) in the cylinder, through a lower portion of the valve stem with the valve disc, wherein the valve actuator is activatable to open the engine valve. The invention is characterized in that the engine valve starts the opening after activation of the solenoid, wherein the following acceleration of the plunger causes its lower end to strike the upper end of the valve stem for the initial opening of the valve.)

用于内燃机的电激活阀致动器

技术领域

本发明涉及一种在可自由控制的电激活阀致动器中用于控制和调节在两冲程或四冲程内燃机中的气流的方法和布置。

背景技术

可自由控制的阀允许增大的效率和大体上更低的排放，即，更清洁废气。阀致动器也可以是气动或液压激活。

发明内容

本发明的目标是提供一种新致动器技术。一种电控制式机电阀致动器，其构造简单、有能量效率，且其能够快速地打开和关闭内燃机的汽缸盖中的内燃机阀。所述目标是由本发明通过在专利权利要求中指定的特征来达成。

所述技术包含使用螺线管和内燃机阀弹簧，内燃机阀弹簧以常规方式保持阀闭合，并且当将打开内燃机阀时，使用所谓的“锤效应”。

当将螺线管用于打开内燃机阀时的已知问题是，其需要强固以克服机械弹簧、内燃机阀弹簧的力，所述力保持阀闭合。高强度的一个劣势是，将克服内燃机阀弹簧的闭合力的柱塞变得大而笨重。铁芯和阀弹簧的重量与阀弹簧的力一起防止短持续时间(即，从阀闭合直到其充分打开且然后再次闭合的短时间)的可能性。本发明特征在于，在所述持续时间期间，多半不包含铁芯的质量。由于铁芯多半不是内燃机阀的移动的部分，因此实现显著短的持续时间。所述技术使用铁芯的重量，且将所述已知劣势转变成优势——“锤效应”。

附图说明

现将参考展示的实施例来描述本发明，其中图1到14示意性地展示实施例，其中具有用于检测曲柄角度的所需传感器和用于读取曲柄角度和控制所需螺线管的电子器件的基于计算机的内燃机控制系统等等被视为已经存在，且因此不需要作图示。此外，不需要展示任何火花塞或燃料喷射器，并且这适用于由汽缸壁和活塞包围的燃烧室。

图1展示在关断的内燃机处的初始位置，且通过从汽缸头1的侧面的部分切割图来展示，具有用于经过常规阀盘10将空气与燃料一起或不与燃料一起供应到燃烧室3或从燃烧室3抽空废气的通道2。内燃机阀由具有阀杆11的阀盘组成。使用弹簧4以常规方式保持内燃机阀闭合，并且常规弹簧垫圈8通过某一预张力来将弹簧保持在适当位置。另外展示的是具有铁芯或柱塞5的螺线管A。当未激活螺线管A时，弹簧6将柱塞5保留在原位置中。在阀杆11的上部端与柱塞5的下部端之间存在距离7，也被称作加速距离。虽然未在图中图示，但应理解，柱塞具有大的质量。当柱塞完全或部分存在于螺线管中时，在螺线管中的柱塞的部分通过铜线的绕组来包围。当将电馈入到绕组时，产生吸引或排斥柱塞的磁场。在所述情况中，柱塞由周围磁场吸引，但相反的情况也是可能的，同时仍然在本发明的范围内。柱塞在螺线管中设置有现有止挡，所述止挡是天然止挡，其中其力处于最大。虽未图示，但应理解，所述止挡是存在的。

图2展示在仍然闭合位置中(例如，在开动内燃机前)的内燃机阀。螺线管A已被激活，且柱塞5在沿着距离7移动到其击中阀杆11的上部端的点同时已被加速，由此柱塞的动能几乎瞬时地被转移到阀杆——“锤效应”。

图3展示在打开的移动开始时的内燃机阀。该柱塞已将其多数动能转移到内燃机阀，内燃机阀朝向打开位置的移动正经历重加速。针对另一短距离，柱塞继续移动，直到柱塞到达其在螺线管中的天然止挡。

图4展示在充分打开位置中的内燃机阀，在所述位置中，其转向。显而易见，在所述阶段中的仅有移动质量是由内燃机阀(连同其杆)、弹簧垫圈和弹簧组成的最低可能质量。达成最短可能持续时间。通常将弹簧的移动质量视为构成弹簧重量的约三分之一。

图5展示当内燃机阀将关闭通道2时内燃机阀杆在朝向其初始位置的初始移动前或中到达柱塞。能量到螺线管的短适应性添加使内燃机阀的移动阻滞，借此实现到内燃机阀座的软复位。

图6展示内燃机阀返回到其初始位置，如在图1中展示。然而，柱塞仍然与阀杆接触。

图7展示，通过来自弹簧6的辅助，柱塞也返回到其初始位置。

图8到图14基本上展示与图1到图7相同的方法，除了将短机械弹簧4布置于设置于外机械弹簧9内部的中心空间中之外。弹簧4大体上更硬(更强)，并具有大体上比弹簧9更大的弹簧常数，弹簧9被展示为大体上不太硬(更弱)。所述布置的目的是提供显著短的持续时间。当柱塞击中阀杆(如在图9中展示)时，距离7被消除且内燃机阀以比当根据图2发生对应的移动时大体上高的速度移动。当弹簧垫圈8撞击弹簧4时，内燃机阀的动能的一大部分被转移(图11)到弹簧4，这使打开的移动快速地停止且将移动转变成闭合运动(图12)。内燃机阀可被认为抵靠弹簧4回弹，如此处展示，弹簧4不必需要由机械弹簧构成，而相反地，可由另一类型的弹簧构成。

具体实施方式

在一种用于电控制两冲程或四冲程内燃机中的阀致动器的方法的第一实施例中，其中所述致动器包括：螺线管(A)、柱塞(5)和弹簧(6)，其中所述内燃机具有至少一个汽缸(1)，所述气缸(1)具有至少一个可自由控制的内燃机阀，所述阀具有带对应阀杆(11)的阀盘(10)和阀弹簧(4)，其中在所述柱塞的下部端与所述阀杆的上部端之间设置距离(7)，且其中通过所述汽缸中的至少一个通道(2)，经过具有所述阀盘的所述阀杆的下部部分，空气被供应到燃烧室(3)，或从燃烧室(3)抽空废气，其中所述阀致动器可激活以打开所述内燃机阀，其中所述方法特征在于，在所述螺线管的被激活后，所述内燃机阀开始所述打开，其中所述柱塞的跟随加速度使其下部端撞击所述阀杆的所述上部端，以用于所述阀初始打开。

在第二实施例中，提供根据第一实施例的方法，进一步特征在于，所述柱塞继续所述移动，直到当所述柱塞到达其在所述螺线管中的止挡时被中断，且所述内燃机阀继续打开的移动，直到阀弹簧力使所述移动停止，借此所述内燃机阀开始其朝向阀座的复位。

在第三实施例中，提供根据第二实施例的方法，进一步特征在于，在所述内燃机阀到达所述阀座前，阀轴的上部端到达所述柱塞的所述下部端，借此引起所述闭合移动的制动。

在第四实施例中，提供根据第三实施例的方法，进一步特征在于，在所述内燃机阀到达所述阀座前，在短的适应时间期间激活所述螺线管以制动所述内燃机阀的所述移动，使得所述阀盘以合适的速度降落在所述阀座中，例如，速度足够高以保持所述阀座无烟灰，同时速度足够低以不对所述阀盘和所述阀座造成过多磨损。

在一种用于电控制两冲程或四冲程内燃机中的阀致动器和用于进行根据所述方法的第一实施例的方法的装置的第一实施例中，所述装置特征在于，所述内燃机阀被配置成一开始在所述螺线管的被激活后打开，借此所述柱塞的跟随加速度使其下部端撞击所述阀杆的所述上部端，以用于所述阀初始打开。

在第二实施例中，提供根据第一实施例的装置，进一步特征在于，将短机械弹簧(4)布置于外机械弹簧(9)的空间中，其中与所述弹簧(9)相比，所述弹簧(4)具有大体上更高弹簧常数。

在第三实施例中，提供根据第一实施例的装置，进一步特征在于，与所述弹簧(9)相比，所述弹簧(4)大体上更硬且具有大体上更高弹簧常数。

在第四实施例中，提供根据第二或第三实施例的装置，进一步特征在于，弹簧垫圈(8)被布置成撞击所述弹簧(4)以用于将所述内燃机阀的动能接收到所述弹簧(4)，用于制动所述移动并将所述移动转变成闭合移动。

本发明不限于描述的实施例，而是可在所附权利要求的范围内进行修改。上述实施例可此外以任一方式组合。