专利名称：内燃机用的换气系统及该换气系统工作的方法
技术领域：
本发明涉及各自独立权利要求前序部分所述的一种内燃机用的换气系统及该换气系统的工作方法。
用于液压驱动一内燃机的排气阀的装置公开于EP-A-0539320中。该排气阀的阀体通过一个连接到一液压控制装置上的伺服活塞驱动。该液压控制装置包括一个由一电磁铁驱动并驱动一控制阀的导阀。此外，设置一储液器，该液压介质以一定压力保存在该储液器中。为了开启该排气阀，该控制阀通过该导阀的相应驱动切换到一个使该储液器和伺服活塞之间的流体连通开启的位置，所以该伺服活塞充满带有压力的液压介质，并使阀体运动到开启位置。为了关闭排气阀，该控制阀通过该导阀的相应驱动切换到使该储液器和该伺服活塞之间的连通连通切断的位置，同时，该位置可使切断该液压介质的流动，从而使该伺服活塞泄压。
尽管在实践中已经证明该装置是有价值的，但它也存在缺点。例如在维护保养或维修时，它必须卸除气缸盖，因此液压系统必须被拆开。这样就产生了会污染该液压系统的很大危险，这个液压系统通常是由细网过滤器保持清洁的。这种污染特别是会对该导阀和控制阀产生损害，这就会大大提高维修成本。由于该发动机的所有气缸与同一个液压系统相连，因此即使只需要开启一个气缸盖，这个危险也会存在于所有的气缸中。此外，还会存在这样的危险，即在组装期间会产生泄漏，从而影响整个液压系统，以致于该发动机不能再启动。
从该现有技术出发，本发明的目的是为了提供一种换气系统和一种使该换气系统工作的方法，该方法中现有技术所述的缺点不再存在。因此该换气系统特别是对单个气缸的维修或护理不会使该液压系统，特别是该导阀和控制阀的液压系统存在被污染的危险。
实现本发明的目的的装置和方法的主题体现在各相应类型的独立权利要求所述的特征中。
因此，本发明提出的内燃机用换气系统包括一液压驱动换气阀和一个用于一工作介质的第一流体系统，该流体系统连接到该换气阀上，用于驱动该换气阀。该换气系统还包括一个用于一液压介质的第二流体系统，一个设置在该第二流体系统中用于驱动该换气阀的主控制阀，和一个设置在该主控制阀和该换气阀之间的介质分离器，该分离器的一端连接到该第一流体系统上，另一端连接到该第二流体系统上。
通过设置两个由一介质分离器分开的流体系统的措施，从而可能对单个气缸进行修理或维护，而不需要打开带有该主控制阀的第二流体系统，所以该第二流体系统不存在污染或泄漏的危险。此外，还有可能通过该措施来使每个单个的气缸与该内燃机断开，所以一台带有n个缸的内燃机在(n-1)个缸的情况下仍可继续运行，而维修工作可以在断开的气缸中进行。
在优化实施例中，该主控制阀包括一个具有一开启位置和一关闭位置的控制活塞，同时在该内燃机正常运行时，该开启位置使该换气阀开启，该关闭位置使该换气阀关闭。该主控制阀还包括一个按下述的方式设置的弹簧元件，即该弹簧给该控制活塞施加一个朝关闭位置的力，这就意味着该控制滑动件必须顶着该弹簧元件的弹性力运动到开启位置。如果在该第二流体系统中不存在压力，则该弹簧元件可保证该控制滑动件运动到关闭位置或保持在关闭位置。因此该弹簧元件在该控制活塞的关闭位置的方向产生一偏压力。这就带来了这样的优点，即具体地说，在该内燃机启动时，在该第二流体系统中的压力建立起来时，可有效地避免该换气阀产生不希望的短时开启。
对电子控制或电-液联合控制的内燃机(在传统意义上讲，没有控制轴)来说，其优点是提供在该换气系统的第二流体系统中设置一电磁导阀，用于引导该主控制阀。这样，就可能分别借助于电控脉冲或电子控制脉冲驱动该换气系统。
此外，较有利的是该换气阀具有一个驱动活塞，该活塞可形成为一个用于驱动该换气阀的阶梯形活塞。即液压能量可通过这种措施得到节省。
此外，本发明还提出了一种使一内燃机中的一换气系统工作的方法，在所述方法中，一换气阀通过一工作介质由第一流体系统驱动，该第一流体系统带有一个由一个用于一液压介质的第二流体系统驱动并用于控制该换气阀的主控制阀，和一个在该第一和第二流体系统之间由一介质分离器形成的有效连接，该分离器设置于该主控制阀和换气阀之间，并且其一端连接到该第一流体系统上，另一端连接到该第二流体系统上。
为了已经提到的理由，在考虑该方法时，较好的是使该主控制阀通过一弹簧元件在该控制活塞的关闭位置的方向施加一弹性力，在该内燃机的正常运行状态时，所述关闭位置使该换气阀关闭。
本发明的方法实施例对电子控制或电液联合控制的内燃机是特别有利的，其中该主控制阀借助于一个带有一磁滑动件的电磁导阀引导，该滑动件可在两个电磁铁之间来回切换。
根据该方法的一优化实施例，为了驱动该导阀需要执行下列各步骤-驱动两个电磁铁之一，-检测该磁滑动件的运动的开始；及-从该磁滑动件开始运动以后一旦当一个最好是实质上对应于该导阀的切换时间的时间间隔已经过去，就使该电磁铁失去激励。
通过这个措施，可以保证各电磁铁被驱动的时间不会比为了获得一可靠的切换过程所需要的时间长。这一点在考虑该导阀的受热过程和该导阀的运行安全性时是特别有利的。
另一个有利措施是在该内燃机启动前通过一预定的脉冲将该导阀切换到一规定位置，该规定位置最好对应于该换气阀的关闭位置。这样就可保证在该内燃机启动期间，该换气阀不会产生不希望的驱动。
本发明的换气系统和本发明的方法特别适合于大型柴油机，例如用作船舶或产生电力的发电厂的驱动机组等。该换气系统和方法也同意适合于由纯电控方式或电液联合控制方式控制的、即没有设用于控制气阀和燃料喷射阀的控制轴的大型柴油机中。
本发明的其它有利措施和优化实施例可从各从属权利要求中得出。
下面，参见各实施例和各附图对本发明的装置和技术方法进行详细说明。下面示出的示意图是没有按尺寸比例画出的，它们是
图1是本发明的换气系统的实施例的局部剖视图，图1A是图1所述细节的放大图，图2一大型柴油机的剖视图，图3是一导阀的简单示意图，及图4是表示该导阀的驱动示意图。
图1表示本发明的换气系统的一优化实施例的局部剖视图，其整体由标号10表示。该换气系统包括一个在此处为柴油机排气阀20的换气阀，一个工作介质用的第一流体系统30，和一个液压介质用的第二流体系统40。一主控制阀50，一导阀60和一个储存液压介质的储液器41设置于该第二流体系统40中。一介质分离器70设置在主控制阀50和排气阀20之间，该分离器70的一端连接到该第一流体系统30上，另一端连接到该第二流体系统40上。通过该介质分离器70使该第一和第二流体系统之间实现工作连接。
图1A表示主控制阀50，导阀60和介质分离器的放大视图。
下面参考说明换气系统的具体应用实施例，其中该换气系统10用作一电控大型柴油机1(图2)的一部分，该柴油机例如可用作船舶或发电厂的驱动机组。为了便于理解，图2示意性地示出该大型柴油机1带有常用的一组气缸2。该大型柴油机1设计为具有直流扫气的低速二冲程十字头型大型柴油机，并且该柴油机是由电控制或电-液压联合控制的，这就意味着它没有典型的用于换气和喷油的机械-液压型控制意义上的控制轴。
在这些发动机中，该液压系统可由各导阀控制，同时各导阀由从一控制装置来的电信号驱动，借助于该液压系统可进行喷油，换气，并且可使诸如启动系统之类的合适辅助系统工作。该控制装置由曲轴角度，发动机转速和其他可能的进一步的状态变量确定，并将电控信号送给各导阀，然后驱动相应的液压系统，这些变量可以是喷射过程的理想时间间隔和理想喷油量，排气阀的开启和关闭时间点。通过这种非常有效的多功能电-液压联合控制，由于活塞的各位置和诸如喷油泵或冲程泵之类的驱动元件的位置之间不再存在机械连接附件，故在该大型柴油机的所有运行工况中，喷油和换气过程都可按极简单的方式得到优化，并适合于该机械的各工作循环。
该大型柴油机1(图2)具有一曲轴3，该曲轴通过一个曲轴齿轮3a和一个使该齿轮3a与一高压泵5啮合的齿轮4进行驱动，该高压泵5使燃料在高达例如2000巴的压力下提供，通过油路6进入一个提供一个在此没有详细说明的喷油系统的集油箱7。此外设置一泵8，该泵可由曲轴3驱动并且使液压介质，例如一种液压油或控制油之类的油，通过一管路42进入该第二流体系统的储液器41。自然，一可以设置一组用于提供燃料的高压油泵5和/或一组用于提供液压介质的泵8。
集油箱7和储液器41总是形成为沿发动机延伸的管形部件。
图2示出的排气阀20也同样用于将气缸2内的燃烧气体排出。下面对该换气系统的说明只涉及一个气缸。然而明显的是每个气缸的排气阀都设置有电磁导阀60和介质分离器70，在这种情况下，所有主控制阀和所有导阀都根据共轨原理分别连接到该储液器41上，并由该储液器提供带有压力的由于介质。这种情况在图1中由标记Z表示的各箭头表示。在储液器41中，该液压介质的压力例如为大约200巴。
带有一截止阀44的供给管路43连接到该储液器41上。在截止阀44后，该供给管路分支为连接到该导阀60上的支路43a和连接到该主控制阀50的进口51上的支路43b。该导阀60的输出通过一管路65连接到该主控制阀50的控制进口52上。
图3表示该导阀60的一实施例的简单示意图，该导阀构成为一个处于一滑动结构中的双稳态3/2通电磁阀。该导阀60包括电磁阀滑动件62，该滑动件设计为一空心的缸形件，具有一中性泄压孔621，并可移动地设置在一壳体61中。在该壳体61中设置有一供给通道63，一回流通道64和一消耗通道66。该中性泄压孔621通过各横向孔641连接到该回流通道上。该供给通道63连接到该供给管路43的支路43a上，该回流通道64连接到一个延伸到该液压介质用的回流系统49的管路47上，该消耗通道66连接到延伸到该主控制阀50的控制进口52的管路65上。
该电磁阀滑动件62可由两个电磁铁67a,67b作用在两个位置之间来回切换，同时该供给通道63和消耗通道66之间的一流动连接在图3所示的该阀滑动件62的第一位置处开通。在第二位置处，该消耗通道66连接到该回流通道64上。
为了使该导阀60能从一个位置尽可能迅速地切换到另一位置，即不存在时间延迟，该电磁铁67a,67b具有非常低的电感，这可以通过使绕组的数量尽可能少并使用低涡流损失的绕组本体来获得。该导阀60从一个位置切换到另一个位置所需要的时间，即切换时间的量例如是0.5毫秒。另外，这个切换时间是一个常数，这就意味着在很大程度上是可重复的。下面将对该导阀60的动作进行讨论。
该主控制阀50具有一个控制活塞56，该活塞具有如图1和1A所示的开启位置和关闭位置。如下面解释的那样，在发动机1正常运行时，该开启位置使该排气阀20开启，而该关闭位置使该排气阀20关闭。此外该主控制阀50还包括一第一连接53，一第二连接54，一回流孔55，通过该两个连接，该主控制阀50连接到该介质分离器70上，通过该回流孔，该液压介质可从该主控制阀50流出并流入设置有一截止阀45的管路47中。该管路47连接到该液压介质用该回流系统49上。因此此处该主控制阀50是一个4/2通的阀。
该控制活塞56由一弹簧元件57控制，该弹簧元件是这样设置的，以致于其弹性力试图将该控制活塞56推到关闭位置或使该活塞保持在关闭位置。利用该偏压力，可保证在压力损失的状态下，即当它没有充满带压力的液压介质时，该控制活塞56分别处于关闭位置或保持在关闭位置。因此该控制活塞56必须抵抗该弹性力运动到开启位置。在此处所述的实施例中，该弹簧元件57形成为一螺旋弹簧，该弹簧的一端支承在图中所示的该控制活塞56的上端面上，另一端支承在该主控制阀50的壳体上。该控制活塞56的端面由弹簧元件57作用，并在该控制活塞处于关闭位置时通过一中心孔连接到该回流孔55上，所以流入该端面和壳体之间的空间的液压介质然后流出。
该介质分离器70包括一个设置在一壳体73中的分离活塞72，并且该活塞的一端面721，即图中所示的上部连接一个该第一流体系统的工作介质用的腔室71。与主控制阀50相连的连接通道53,54两者根据图所示在该分离活塞的上端面721下方通入该介质分离器70。因此该分离活塞72将该第一流体系统的工作介质与该第二流体系统的工作介质分开。如图所示，在该端面721上方，该介质分离器70的腔室71通过一孔74连接到该第一流体系统30上。
该工作介质用的第一流体系统包括一个将该介质分离器70的孔74连接到该排气阀20上的压力管路31，和一个该工作介质用的供给管路32，该供给管一端通过一截止阀33和一单向阀34连接到该压力管路31上，另一端连接到一个未示出的泵，该泵使该工作介质流入该供给管路32中。
适合作为工作介质的例如是一润滑油或一发动机用油，例如该油是取自该大型柴油机1的润滑油系统的。该第一流体系统30中的工作介质和该第二流体系统40中的液压介质可以是相同的物质，例如取自该大型柴油机1润滑油供给系统并用于流体系统30,40两者的油。然而，由于该第二流体系统40包括对杂质更敏感的各零部件，因此引入该第二流体系统40的油比引入第一流体系统30中的油分别进行更精细的过滤或净化。还很自然的是可以使用一种与该第二流体系统40中的液压介质不同的物质作为该第一流体系统30中的工作介质。
该排气阀20包括一个阀体21，该阀体根据其位置将该气缸2的燃烧室和将该燃烧室连接到该排气系统上的排气管路之间的连接开启或关闭。此外，该排气阀20包括一个驱动该阀体21的驱动活塞22。该阀体21由一空气弹簧23保持于图1所示的关闭位置。在该驱动活塞22上方，在图中，该压力管路31开通入该排气阀20中，所以该驱动活塞22的端面可由工作介质作用施加压力。
用于控制该大型柴油机的电控装置例如包括一个对该大型柴油机进行整体控制的中心单元90，和每次对每个气缸进行控制的控制模块91，借助于该控制卡对具体功能的气缸进行控制。各单个气缸的控制模块91通过数据总线连接到该中心单元90上。此外该中心单元90还连接到一个没有示出的轴编码器上，借助于该编码器可确定曲轴3的旋转速度，曲轴旋转角度及活塞的各位置。为了安全，设置有两个自动的轴编码器。该轴编码器被驱动地连接到该曲轴3上。对每一个轴编码器来说，为了跟踪该曲轴3和该轴编码器之间的同步机构，设置一参考编码器。借助于从该轴编码器接收到的信号和合适的其他数据，该中心单元90确定该大型柴油机1的瞬时工作状态和理想工作状态，并且将要求的信息传递给各单独的控制模块91。考虑到该柴油机的瞬时负荷和瞬时转速，各控制模块91确定出各气缸的最佳喷油时间，喷油量及换气阀，即排气阀20的驱动时间点，从而将电控信号输送到各自的导阀处，然后控制喷油和换气。控制模块91和导阀60之间的连接在图1中没有示出。
下面将说明该换气系统10的工作方法，所述说明是参考该大型柴油机1的正常工作状态作出的。可以假设排气阀20的阀体21和主控制阀50的控制活塞56在每种情况下处于图1和1A所示的关闭位置，而介质分离器70的分离活塞72处于初始位置一即在图中的下部接触处。该分离活塞72上方的压力管路31和腔室71充满工作流体。
如果排气阀20此时打开，则该气缸2的控制模块91给该导阀60发出一个相应的电信号。然后该导阀60关闭进入图1所示的位置，并且在支路43a和管路65之间建立流体连通，以致于液压介质流出该储液器41，流到该主控制阀50的控制进口52，并使该控制活塞56下侧加压。该控制活塞因此抵抗住弹簧元件57的弹性力作用，朝图中的上方运动，从而首先关闭该回流通道孔55，然后打开进口51。此时控制活塞56处于开启位置。在控制活塞56的开启位置，分离活塞72下方的空间通过支路43b，进口51及第二连接通道54连接到该储液器41上，从而该液压介质充满图中所示的该分离活塞72的下侧并加压。尽管这样，分离活塞仍向上运动。这种运动通过用作一液压杆的压力管路31中的工作介质传递给该排气阀的驱动活塞22。由于工作介质建立的压力作用的结果，该驱动活塞22使阀体21顶着空气弹簧23的力进入开启位置。
为了关闭排气阀20，因电信号作用的结果，该导阀60切换到第二位置，在该位置关闭储液器41和管路65之间的流体连接，所以该控制活塞56的下侧不再连接到该储液器41上。通过该弹簧元件57的弹性力的作用，该控制活塞56朝图中向下运动，从而关闭进口51，这样就关闭了该储液器41和分离活塞72下侧之间的连接，并且开启该主控制阀50的回流孔55。此时该主控制阀50处于其关闭位置，但其中该第一连接通道53和该回流孔55之间的连接是开启的，所以液压介质可通过该第一连接通道53和管路47从该分离活塞72下方的空间做功流出，流入该回流系统49中。
因排气阀20的空气弹簧23作用的结果，驱动活塞22被迫向图中上方运动，并在该过程中使工作介质移入该压力管路31中。该排气阀20关闭。通过已经移入该压力管路31中的工作介质的作用，该介质分离器70的分离活塞72被迫朝图中下方运动，并且在运动过程中使液压介质通过该主控制阀50的控制活塞56的作用从其下侧移入该回流系统49中。通过该空气弹簧23的作用，该分离活塞72几乎被推回到图1和1A中所示界定的初始位置。由于例如由设置在该排气阀20中的换气孔进行的连续换气作用(未示出)，一些工作介质不断地从作为液压杆的压力管路31中损失了。这种换气在排气阀20的开启状态期间关闭，最好通过驱动活塞22的位置自动关闭。在直到该排气阀20的下一次换气的时间期间，因换气和泄漏而损失的工作介质通过供给管路32和单向阀34再补充，因此该分离活塞72完全运动到其初始位置。
带有分离活塞72的介质分离器70具有将带有清洁的液压介质的第二流体系统40与通常带有更多杂质并没有经过精细过滤的工作介质的第一流体系统30按这样的方式分开的功能，即，一方面，该第一和第二流体系统之间存在活动的有效接触，另一方面，可有效地防止工作流体渗透入该第二流体系统。在正常工作期间，可以保证该分离活塞72的下方具有比其上方更高的压力，所以工作介质不会渗透该分离活塞进入该第二流体系统。然而，在另一方面，从该第二液压系统40中流出流过该分离活塞并流入该第一流体系统30中的液压介质有可能存在泄漏。由于在净化方面对该第一流体系统30的要求更低，因此这种泄漏不会产生很大的影响。
此外，排气阀20的阀体21的运动在端部位置，即朝各自的运动端部由分离活塞72进行缓冲。
在一个优选实施例中，该换气阀20的驱动活塞22形成为一阶梯活塞。如图1所示，该驱动活塞22包括一个较大的活塞22a和一个可移动且同心地设置在该较大的活塞22a中的较小活塞22b。这样，纳入考虑的因素首先是为了抵抗燃烧室的燃烧气体的压力和空气弹簧23的压力而开启阀体21，在开启该排气阀20时，必须要求具有一个更大的力。当燃烧压力已经部分泄除后，为了使该阀体21处于完全开启位置或保持在该位置，只需要较小的力即可。在排气阀20开启时，该大小活塞22a,22b首先抵抗气缸2中存在的压力一同朝图中下方运动。当运动到一预定的阀行程后，该大活塞22a以阻尼的方式遇到一靠肩24，因此不能进一步运动。而该阀行程的其余部分只需要更小的力，由该小活塞22b完成，此时该小活塞继续向下运动而大活塞静止。通过驱动活塞22作为一阶梯形活塞的设计，可在某种程度上节省液压能，例如可节省大约30％。
在没有控制轴的大型柴油机1中，曲轴3的位置和排气阀的开启与关闭正时点之间的校正不再强制性地给出。因此该排气阀20包括两个传感器，即路径测量传感器25，该传感器的取样探测锥26牢固地连接到该阀体21上，以便分别探测该阀体21的运动或位置。该路径测量传感器25的测量信号通过未示出的信号线路传输给该电控装置，所以该电控装置知道实际的开关时间点。根据该传感器25测量的信号，该控制装置可识别该换气阀的运动是否对应于理想值，并且在出现故障时采取相应的措施，例如通过截止喷油来关闭相应的气缸。为了冗余设置两个传感器25。
因此，借助于电控装置可确定该排气阀20的任何理想的开启和关闭时间点，因该导阀60，液压压力波动，空气弹簧23的压力波动影响及整个换气系统10的摩擦作用可能产生的滞后时间差，因此最好对开启和关闭的时间点进行调节。
由于采用两个由介质分离器70分离的流体系统30和40对该换气阀20进行液压驱动，因此有可能打开气缸2的气缸盖，而不需要开启该第二流体系统40。由于该气缸2用的附加液压系统可由截止阀33,44,45作用与发动机的其他部分断开，因此仍可能使一台具有一减少了工作气缸数量，例如(n-1)个工作气缸的n缸发动机继续运行。因此，可以在单个气缸中进行修理或维护，而没有必要关闭整个大型柴油机1。
增加该发动机运行安全性的进一步有利措施是在该排气阀20中设置一板簧27，它可以防止该阀体21或与之相连的零部件遇到机械靠肩而不制动。在本文所述的实施例中，该板簧27按这样的方式设置，即牢固连接到阀体21上的探测芯26可在开启运动时抵抗该板簧27向上运动。如果该排气阀20在某种理由下不能完全关闭，那么驱动活塞22也不能处于图1所示的关闭位置。如果在排气阀20的下一个开启期间，该分离活塞72将所有工作介质推入压力管路31中，则该排气阀20或阀体21分别以高速运动靠在一靠肩上而不制动。由于具有大质量的阀体21的高动能作用，将会导致严重的损坏。为了防止这种情况发生，设置板簧27。该探测锥26运动到该板簧中，并且该板簧吸收动能，因此对阀体21进行制动。
由于已经提到的连续通气的结果，该空气弹簧23可确保该换气阀20在该液压系统出故障时一定的时间后自动关闭，该连续通气阀例如设置在压力管路31和驱动活塞22之间。该大型柴油机处于静止时，甚至当该导阀60处于使正常工作状态下的排气阀开启的位置时，也保持这样。
本文所述的实施例的一个特别优点可以看出是主控制阀57中的弹簧元件57使控制活塞56受朝关闭位置的方向的偏压力作用，即在该控制活塞56上施加一力，该力的方向是这样的，以致于它试图使该控制活塞56运动到关闭位置或保持于关闭位置。如果储液器41中不存在压力，即启动该大型柴油机1之前，它可保证该控制活塞56处于关闭位置。通过这个措施，在该储液器41中建立压力期间，或在该大型柴油机启动期间，可防止该排气阀20短暂的意外开启，从而使启动空气从气缸2中流出。
下面将参考图4说明该导阀60的优选的驱动过程。一个阀驱动器设置用于对该导阀60进行电驱动，该驱动器例如与该控制卡91制成一体并通过充带上的电流驱动各电磁铁67a,67b(图3)。如果该导阀60切换离开图3所示的开启位置并进入关闭位置，则该阀驱动器在合适的时间点处接收一个来自于该控制模块91的控制脉冲。由于这个控制脉冲的作用，阀驱动器在相应的电磁铁(此处为电磁铁67b)的一线圈中产生一磁感应电流。图4表示该磁感应电流I作为时间t的函数的曲线图。在时间ta处，该阀驱动器接通磁感应电流I，因此驱动该电磁铁67b。借助于一合适的传感器检测时间点tb，在该时间点处磁性滑动件62开始运动。那个没有驱动电磁铁67b的线圈可具体用作一个对该磁性滑动件62的运动的开始进行检测的传感器。通过滑动件62的运动，即在该线圈中产生一感应电压，该电压在运动开始时就可被检测到，并且在该阀驱动器中显示。运动开始被检测到后，该阀驱动器等待一预定的时间间隔Δt，然后在时间点tc处切断该磁感应电流I，因此该电磁铁67b失去作用。该时间间隔Δt最好这样选取，以致于它基本上与该导阀60的切换时间对应，例如为大约0.5毫秒。线圈67b的磁感应电流被切断后，磁阀滑动件62因顽磁作用仍处于电磁铁67b处，因此处于关闭位置，直到该导阀60由另一个电磁铁67a驱动切换到开启位置为止。
在该磁阀滑动件62开始运动后，通过对磁化电流的切断的测量，在经过时间间隔Δt时，可对进行导阀的可靠切换所需要的电流进行优化，因此可以防止该导阀60的过热或损害。
电流在该阀驱动件中的最大持续期由安全原因确定。在时间点td处该磁电流最终是自动切断的(如图4中虚线所示)，与该阀滑动件62的运动是否被检测到无关。因此，电流在电磁铁的线圈中流动的最大时间，即(td-ta)可被确定，所以即使在产生故障时，导阀的过热也可以排除。
本文描述的导阀60的驱动过程并不限制于该换气阀导阀，而是可按类比的方式适用于内燃机的所有电磁导阀，因此例如也可适用于喷射系统和启动系统的导阀。
一个进一步的优化措施是借助于一预设脉冲将该导阀60切换到一规定位置，该位置最好对应于该大型柴油机1启动前该换气系统的关闭位置。因此，例如该发动机长时间停车后，由于该导阀是双稳态阀，因此存在的可能性是该导阀可能处于不定或未知的位置。为了避免在启动时，该换气阀20产生不希望的驱动，该电子控制装置将一预设脉冲输送给该阀驱动件，该阀驱动件然后将该导阀切换到一规定位置，在换气系统的情况下，该位置最好是关闭位置。
权利要求
1．内燃机用的换气系统，其包括一个可由液压驱动的换气阀(20)和一个用于一工作介质的第一流体系统(30)，该第一流体系统连接到该换气阀(20)上，用于驱动该换气阀(20)，其特征在于一个用于一液压介质的第二流体系统(40)，一个设置在该第二流体系统(40)中用于驱动该换气阀(20)的主控制阀(50)，和一个设置在该主控制阀(50)和换气阀(20)之间的介质分离器(70)，该介质分离器(70)的一端连接到该第一流体系统(30)上，另一端连接到该第二流体系统(40)上。
2．如权利要求1所述换气系统，其中该主控制阀(50)包括一个具有一开启位置和一关闭位置的控制活塞(56)，在该内燃机正常运行时，该活塞的开启位置使该换气阀(20)开启，关闭位置使该换气阀(20)关闭。
3．如权利要求2所述换气系统，其中该主控制阀(50)包括一个按下述的方式设置的弹簧元件(57)，使得该弹簧元件给该控制活塞(56)施加一个朝该关闭位置方向的力。
4．如前述任一权利要求所述换气系统，其中该电磁导阀(60)设置在该第二流体系统(40)中，用于引导该主控制阀(50)。
5．如前述任一权利要求所述换气系统，其中该换气阀(20)具有一个用于驱动该换气阀(20)的驱动活塞(22)，所述驱动活塞(22)形成为一阶梯形活塞(22a,22b)。
6．一种内燃机中的换气系统工作的方法，其中一换气阀(20)通过一工作介质并借助于一第一流体系统(30)而被液压驱动，其特征在于用于驱动该换气阀(20)的一主控制阀(50)由一个用于液压介质的第二流体系统(40)驱动；并且由一介质分离器(70)形成该第一和第二流体系统(30,40)之间的有效连接，该分离器(70)设置在该主控制阀(50)和换气阀(20)之间，并且其一端连接到该第一流体系统(30)上，另一端连接到该第二流体系统(40)上。
7．如权利要求6所述方法，其中通过一弹簧元件(57)给该主控制阀(50)的一控制活塞(56)施加朝该控制活塞(56)的关闭位置的一力，在该内燃机正常运行时，所述关闭位置使该换气阀(20)关闭。
8．如权利要求6或7所述方法，其中该主控制阀(50)由一电磁导阀(60)引导，该导阀(60)具有一磁滑动件(62)，该滑动件可在两电磁铁(67a,67b)之间来回切换。
9．如权利要求8所述方法，其中为了驱动该导阀(60)-两个电磁铁(67a,67b)中的一个被驱动，-检测出该磁滑动件(62)的运动的开始；及-从该磁滑动件开始运动以后一旦当一个最好是实质上对应于该导阀的切换时间的时间间隔(Δt)已经过去，就使该电磁铁失去激励。
10．如权利要求8或9所述方法，其中该导阀(60)在该内燃机启动前通过一预设脉冲切换到一个最好对应于该换气阀(20)的关闭位置的规定位置。
11．一种包括权利要求1-5任一项所述换气系统的大型柴油机，或者用权利要求6-10任一项所述方法运行的大型柴油机。
全文摘要
本发明提出一种内燃机用的换气系统,该系统包括:一液压驱动的换气阀20,和一个连接到该换气阀20上用于驱动该换气阀20并用于工作介质的第一流体系统30。该换气系统还包括:一个用于液压介质的第二流体系统40,一个设置在该第二流体系统40中用于驱动该换气阀20的主控制阀50,一个设置在该主控制阀50和换气阀20之间的介质分离器70,该分离器的一端连接到该第一流体系统30上,另一端连接到该第二流体系统40上。
文档编号F02B3/06GK1302944SQ01101388
公开日2001年7月11日 申请日期2001年1月5日 优先权日2000年1月6日
发明者A·F·温德尔, R·霍菲尔 申请人:瓦特西拉Nsd施韦兹公司