CH622315A5 - Device for controlling an internal combustion engine - Google Patents

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CH622315A5
CH622315A5 CH477777A CH477777A CH622315A5 CH 622315 A5 CH622315 A5 CH 622315A5 CH 477777 A CH477777 A CH 477777A CH 477777 A CH477777 A CH 477777A CH 622315 A5 CH622315 A5 CH 622315A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
valve
piston
control valve
oil
valve body
Prior art date
Application number
CH477777A
Other languages
German (de)
Inventor
Keisuke Yano
Junichi Sekiguchi
Soichiro Kenmochi
Masaaki Hirose
Takashi Seya
Yoshiyuki Takemoto
Kazuhiko Hashimoto
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Ind
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine. The present invention relates to a device for controlling an internal combustion engine.

Mechanische Ventilvorrichtungen mit Nockenantrieb werden schon lange gebraucht um Verbrennungskraftmaschinen zu steuern, weisen jedoch einige Mängel auf, die weiter unten beschrieben werden. Erstens sind diese Ventilvorrichtungen gross in den äussern Abmessungen und kompliziert in ihrer Konstruktion, so dass der taechanische Aufwand und die Geräuschentwicklung hoch sind und eine schnelle Umsteuerung der Maschine nicht erreicht werden kann. In einigen Maschinen wird ein einfacher Nocken oder ein Nockenschaft verwendet, um nicht nur eine Brennstoffpumpe anzutreiben, welche einen hohen Brennstoffinjektionsdruck in der Grössenordnung von 1000 kg/cm2 erzeugt, Mechanical cam devices with cam drives have long been used to control internal combustion engines, but have some shortcomings that are described below. Firstly, these valve devices are large in their outer dimensions and complicated in their construction, so that the mechanical effort and the noise development are high and a rapid reversal of the machine cannot be achieved. In some machines, a simple cam or cam shaft is used not only to drive a fuel pump that produces a high fuel injection pressure on the order of 1000 kg / cm2,

sondern auch einen Brennstoffinjektionszeitsteuermecha-nismus und ein Injektionsmengensteuermechanismus. Der Nocken oder Nockenschaft wird dabei durch grosse Getriebe und Ketten angetrieben, so dass die Abgleichung (in der Grössenordnung von 10~2— IO-1 mm) des Zeit- und Mengen-steuermechanismus und der Maschinenleistung oder des Verbrennungsdruckes in einem Zylinder nur durch erfahrene Mechaniker ausgeführt werden kann. Weiterhin tendieren die justierten Teile dazu, infolge von Temperaturänderungen, Vibrationen, Abrieb, Abnützung und Ausdehnung während des Betriebes vom eingestellten Wert abzuweichen. Die Ventilzeitsteuerung ist im allgemeinen unabhängig von Veränderungen in Last oder Geschwindigkeit eingestellt und die Zeitsteuerung der Brennstoffventile kann nicht frei während des Betriebes verändert werden, so dass es sehr schwierig ist, immer einen optimalen Wirkungsgrad zu erhalten. Als Folge davon ist es schwierig mit den verschiedenen Maschinen die Probleme der Umweltverschmutzung zu lösen oder den NOx-Gehalt in den Auspuffgasen zu reduzieren. but also a fuel injection timing control mechanism and an injection quantity control mechanism. The cam or cam shaft is driven by large gears and chains, so that the adjustment (in the order of 10 ~ 2— IO-1 mm) of the time and quantity control mechanism and the machine performance or the combustion pressure in a cylinder can only be done by experienced Mechanic can run. Furthermore, the adjusted parts tend to deviate from the set value due to temperature changes, vibrations, abrasion, wear and expansion during operation. The valve timing is generally independent of changes in load or speed and the timing of the fuel valves cannot be freely changed during operation, so it is very difficult to always maintain optimal efficiency. As a result, it is difficult to use the various machines to solve the pollution problems or to reduce the NOx content in the exhaust gases.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obge-nannten Nachteile sowie andere Probleme der konventionellen Verbrennungskraftmaschinen zu vermeiden. It is an object of the present invention to avoid the above-mentioned disadvantages and other problems of conventional internal combustion engines.

Die wird erfindungsgemäss erreicht durch ein durch elektrische Ein- und Aussignale angetriebenes Steuerventil, According to the invention, this is achieved by a control valve driven by electrical input and output signals,

eine Rechen-Steuereinheit, welche aufgrund eines elektrischen Signales, welches für die Bewegung der Kolben oder der Kurbelwelle der Maschine repräsentativ ist, die Öffnungs- und Schliessungszeiteinteilung des elektrisch angetriebenen Steuerventils berechnet und die Signale der berechneten Öffnungs- und Schliesszeiteinteilung zum elektrisch angetriebenen Steuerventil überträgt, einen hydraulischen Zylinder, der durch das elektrisch angetriebene Steuerventil gesteuert wird, um ein Ventil zu öffnen und zu schliessen. a computing control unit which, on the basis of an electrical signal which is representative of the movement of the pistons or the crankshaft of the machine, calculates the opening and closing timing of the electrically driven control valve and transmits the signals of the calculated opening and closing timing to the electrically driven control valve, a hydraulic cylinder that is controlled by the electrically driven control valve to open and close a valve.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawing. Show it:

Fig. 1 das Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Steuerung einer Verbren-ungskraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung; 1 shows the block diagram of a first exemplary embodiment of a device for controlling an internal combustion engine according to the present invention;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines hydraulischen Steuerventils, welches in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 gebraucht wird; FIG. 2 shows a longitudinal section of a hydraulic control valve which is used in the device according to FIG. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung; Fig. 3 is a block diagram of a second embodiment of the invention;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Rechen-Steuereinheit, welche im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird; 4 is a block diagram of an arithmetic control unit used in the second embodiment;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer andern Rechen-Steuereinheit, welche im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird, und 5 is a block diagram of another arithmetic control unit used in the second embodiment, and

Fig. 6 einen Längsschnitt eines hydraulischen Steuerventils, welches im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Fig. 6 is a longitudinal section of a hydraulic control valve which is used in the second embodiment.

Im ersten Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 2 wird mit dem Bezugszeichen 1 eine Verbrennungskraftmaschine bezeichnet; 2 bezeichnet einen Messfühler für die Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle; 3 ist ein Wandler um die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle in eine Umlaufgeschwindigkeit umzuwandeln; 4 ist ein Generator, welcher die Instruktion für Vorwärts- oder Rückwärtsbetrieb liefert; 5 ist ein Parametergenerator zur Erzeugung eines Parameters, welcher in der Berechnung zur Bestimmung der Ventilzeitsteuerung verwendet wird; 6 eine Rechen-Steuereinheit; 7 ein Komparator; 8 ein Verstärker; 9 ein In the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, reference number 1 denotes an internal combustion engine; 2 denotes a crankshaft angular velocity sensor; 3 is a converter for converting the angular velocity of the crankshaft into an orbital velocity; 4 is a generator that provides the instruction for forward or reverse operation; 5 is a parameter generator for generating a parameter used in the calculation for determining valve timing; 6 a computing control unit; 7 a comparator; 8 an amplifier; 9 a

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

622 315 622 315

piezoraotorisch angetriebenes hydraulisches Steuerventil; 10 ein hydraulischer Zylinder und 11 ein Ventil. Piezo-driven hydraulic control valve; 10 a hydraulic cylinder and 11 a valve.

In Fig. 2 ist das piezomotorisch angetriebene Steuerventil zur Steuerung des hydraulischen Zylinders 10 im Detail dargestellt. Es umfasst mehrschichtige piezoelektrische Messwandler (Stellglied für feine Bewegung) 12 und 12' von denen jeder aus einer Schichtung einer positiven Elektrode eines keramischen piezoelektrischen Elementes und einer negativen Elektrode besteht, die vertikal in der oben erwähnten Reihenfolge angeordnet sind, so dass beim An-und Abschalten einer Spannung über den MessWandlern 12 oder 12' dieselben in Richtung der Doppelpfeile expandiert oder kontrahiert werden. 2 shows the piezomotively driven control valve for controlling the hydraulic cylinder 10 in detail. It comprises multi-layer piezoelectric transducers (fine motion actuator) 12 and 12 'each of which consists of a layering of a positive electrode of a ceramic piezoelectric element and a negative electrode arranged vertically in the order mentioned above so that when turned on and off Switching off a voltage across the transducers 12 or 12 'they are expanded or contracted in the direction of the double arrows.

Das Steuerventil 9 umfasst ein Gehäuse bestehend aus drei einzelnen Mantelteilen 13,19 und 20 und die mehrschichtigen piezoelektrischen Messwandler 12 und 12' sind im oberen Mantelteil 13 angeordnet und mit einem Deckel 14 verschlossen. Kolben 15 und 16 oder 15' und 16' sind in Kolbenführungen 17 und 17' unterhalb des Bodens der Messwandler 12 oder 12' in einer solchen Weise befestigt, The control valve 9 comprises a housing consisting of three individual casing parts 13, 19 and 20 and the multilayer piezoelectric transducers 12 and 12 'are arranged in the upper casing part 13 and closed with a cover 14. Pistons 15 and 16 or 15 'and 16' are attached in piston guides 17 and 17 'below the bottom of transducers 12 or 12' in such a way

dass sie flüssigkeitsdicht vertikal gleiten können. Mit den Kolben 15 und 16 ist das obere Ende einer Ventilstange 18 oder 18' verbunden, wobei sich innerhalb der Ventilstangen ein Öldurchgang 27 erstreckt. Die Ventilstange 18 oder 18' erstreckt sich durch den mittleren Mantelteil 19 und endet im unteren Mantelteil 20. Ein Ventilköiper 21 oder 21 ', welcher zwischen dem mittleren Mantelteil 19 und der Ventilstange 18 oder 18' angeordnet ist, wird normalerweise durch eine Feder 22 oder 22' vorgespannt und nach unten gedrückt. that they can slide vertically liquid-tight. The upper end of a valve rod 18 or 18 ′ is connected to the pistons 15 and 16, an oil passage 27 extending within the valve rods. The valve rod 18 or 18 'extends through the middle jacket part 19 and ends in the lower jacket part 20. A valve body 21 or 21', which is arranged between the middle jacket part 19 and the valve rod 18 or 18 ', is normally by a spring 22 or 22 'biased and pressed down.

Ein öldurchgang 23 kommuniziert über eine Ölleitung 24 mit einer Druckquelle, währenddem ein Öldurchgang 23 ' An oil passage 23 communicates with a pressure source via an oil line 24, while an oil passage 23 '

über eine Ölleitung mit dem nicht dargestellten Tank kommuniziert und ein Öldurchgang 25 mit dem hydraulischen Zylinder 10 kommuniziert. communicates via an oil line with the tank, not shown, and communicates an oil passage 25 with the hydraulic cylinder 10.

Im folgenden wird der Betrieb des ersten Ausführungsbeispieles beschrieben werden. Die Betriebsbedingung der Verbrennungskraftmaschine 1 wird durch die Bewegung der Kolben und der Rotation der Kurbelwelle bestimmt, welche ihrerseits durch den Messfühler 2 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dieses Signal wird durch den Konverter 3 in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches für die Umlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine repräsentativ ist. Dieses Signal, ebenso wie die Signale vom Generator 4 für die Vorwärts- und Rückwärtsinstruktion und vom Parametergenerator 5 werden der Recheneinheit 6 zugeführt, welche eine Rechenoperation durchführt basierend auf der Umlaufgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine 1 der Vorwärts- oder Rückwärtsinstruktion und dem Parameter, der ein optimales Ventilzeitverhalten gewährleistet, d. h. die Winkel, bei denen die Einlass- und Auspuffventile geöffnet und geschlossen werden. Das Ausgangssignal der Recheneinheit 6 wird dem Komparator 7 zugeführt, wo dieses Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal vom Sensor 2 verglichen wird. Das Koinzidenzsignal vom Komparator 7 wird dem Verstärker 8 zugeführt und das verstärkte Signal wird zum piezomotorisch angetriebenen Steuerventil 9 übertragen. The operation of the first embodiment will be described below. The operating condition of the internal combustion engine 1 is determined by the movement of the pistons and the rotation of the crankshaft, which in turn is converted into an electrical signal by the sensor 2. This signal is converted by the converter 3 into an electrical signal which is representative of the rotational speed of the internal combustion engine. This signal, as well as the signals from the generator 4 for the forward and backward instructions and from the parameter generator 5, are fed to the arithmetic unit 6, which carries out an arithmetic operation based on the rotational speed of the internal combustion engine 1 of the forward or backward instruction and the parameter, which optimal valve timing behavior guaranteed d. H. the angles at which the intake and exhaust valves are opened and closed. The output signal of the computing unit 6 is fed to the comparator 7, where this output signal is compared with the output signal from the sensor 2. The coincidence signal from the comparator 7 is fed to the amplifier 8 and the amplified signal is transmitted to the control valve 9 driven by a piezomotor.

Es wird nun angenommen, dass eine Spannung über dem Wandler oder Stellglied 12 angelegt wird, so dass das piezoelektrische Element expandiert und die Kolben 15 und 16 nach unten drückt. In diesem Fall bewirkt der Kolben 16, It is now assumed that a voltage is applied across the transducer or actuator 12 so that the piezoelectric element expands and pushes the pistons 15 and 16 down. In this case, the piston 16 causes

dass das im Zwischenraum 26 befindliche Öl durch den Öldurchgang 27 in eine Kammer 28 fliesst, so dass der Ventilkörper 21 relativ zur Ventilstange 18 nach oben entgegen der Kraft der Feder 22 gedrückt wird. Dabei wird eine Ventilöffnung 29, welche durch die Ventilstange 18 und den Ventilkörper 21 definiert ist, geöffnet. Als Folge davon kommuniziert die Druckquelle über die Ölleitung 24, den Öldurchgang 23 und die Ventilöffnung 29 mit dem Öldurchgang 25 und weiter dem hydraulischen Zylinder 10. that the oil in the intermediate space 26 flows through the oil passage 27 into a chamber 28, so that the valve body 21 is pressed relative to the valve rod 18 upwards against the force of the spring 22. A valve opening 29, which is defined by the valve rod 18 and the valve body 21, is opened. As a result, the pressure source communicates with the oil passage 25 and further to the hydraulic cylinder 10 via the oil line 24, the oil passage 23, and the valve port 29.

Wenn die Spannung über dem Stellglied 12 abgeschaltet wird, und die Spannung über dem rechten Stellglied 12' angelegt wird, so drückt die Feder 22 den Ventilkörper 21 nach unten, währenddem das in einem Zwischenraum 26' befindliche Öl in eine Kammer 28' gedrückt wird, so dass die Ventilsitzbüchse 21 ' relativ zur Ventilstange 18 ' nach oben gleitet, währenddem eine Öffnung 29' geöffnet wird. Als Folge davon fliesst das Öl von der Kammer 30' durch einen Öldurchgang 31 in die Kammer 30 und zwingt dabei die Ventilsitzbüchse 21 zu einer Abwärtsbewegung. Das Öl in der Kammer 28 fliesst dabei durch die Ölleitung 27 in den Zwischenraum 26, so dass die Ventilstange 18 und die Kolben 15 und 16 gehoben werden und die Ventilöffnung 29 geschlossen wird. Wenn die Spannung alternativ über den Stellgliedern 12 und 12' angelegt wird, so funktioniert das Steuerventil als Dreipositionensteuerventil, welches seine Öffnung 29 und 29' mit einer sehr hohen Geschwindigkeit öffnet und schliesst. When the voltage across the actuator 12 is turned off and the voltage across the right actuator 12 'is applied, the spring 22 pushes the valve body 21 down while the oil in a space 26' is forced into a chamber 28 '. so that the valve seat sleeve 21 'slides upward relative to the valve rod 18' while opening 29 '. As a result, the oil flows from the chamber 30 'through an oil passage 31 into the chamber 30, thereby forcing the valve seat sleeve 21 to move downward. The oil in the chamber 28 flows through the oil line 27 into the intermediate space 26, so that the valve rod 18 and the pistons 15 and 16 are raised and the valve opening 29 is closed. Alternatively, when the voltage is applied across the actuators 12 and 12 ', the control valve functions as a three position control valve which opens and closes its opening 29 and 29' at a very high speed.

Das zweite Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 3-6 erläutert. In Fig. 3 ist mit dem Überweisungszeichen 41 die Verbrennungskraftmaschine bezeichnet; 42 ist ein Messfühler für die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle; 43 eine Recheneinheit; 44 ein piezomotorisch angetriebenes hydraulisches Steuerventil; 45 ein hydraulischer Zylinder, welcher durch das Steuerventil 44 angetrieben wird; und 16 ein Ventil, welches ein Brennstoffeinspritzventil, ein Einlassventil, ein Auspuffventil oder ein Anlassventil sein kann. The second exemplary embodiment is explained with reference to FIGS. 3-6. In Fig. 3, the reference number 41 denotes the internal combustion engine; 42 is a crankshaft angular velocity sensor; 43 a computing unit; 44 a piezo motor driven hydraulic control valve; 45 a hydraulic cylinder driven by the control valve 44; and 16, a valve, which may be a fuel injector, an intake valve, an exhaust valve, or a starter valve.

Die Rechen-Steuereinheit 43 ist detailliert in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Die Einheit gemäss Fig. 4 wird zur Steuerung eines Auspuffventiles, eines Einlassventiles oder eines Start-ventiles verwendet, währenddem die Einheit 43 gemäss Fig. 5 zur Steuerung eines Brennstoffeinspritzventiles verwendet wird. The arithmetic control unit 43 is shown in detail in FIGS. 4 and 5. The unit according to FIG. 4 is used to control an exhaust valve, an intake valve or a start valve, while the unit 43 according to FIG. 5 is used to control a fuel injector.

Gemäss Fig. 4 wird das Ausgangssignal des Messführers 42 dem Konverter 47 zugeführt und in ein Signal umgewandelt, welches repräsentativ ist für die Umlaufgeschwindigkeit n der Maschine. Das Ausgangssignal vom Konverter 47 wird einem ersten und zweiten Rechner 48 und 49 zugeführt. 4, the output signal of the measuring guide 42 is fed to the converter 47 and converted into a signal which is representative of the rotational speed n of the machine. The output signal from converter 47 is fed to first and second computers 48 and 49.

Jeder dieser Rechner rechnet aufgrund der Umlaufgeschwindigkeit n und einem Parameter, welcher ihr von einem Parametergenerator 50 zugeführt wird. Der Parameter wird in der Berechnung der Ventilzeitsteuerung verwendet; dabei kann der Kurbelwellenwinkel korrigiert werden, bei welchem das Ventil 46 geschlossen oder geöffnet wird. Each of these computers calculates on the basis of the rotational speed n and a parameter which is fed to it by a parameter generator 50. The parameter is used in the calculation of the valve timing control; the crankshaft angle at which the valve 46 is closed or opened can be corrected.

Im speziellen führen die Rechner 48 und 49 die Operation (± an ± b) In particular, computers 48 and 49 perform the operation (± an ± b)

aus, wobei ± a und ± b Parameter sind, welche vom Parametergenerator 50 erzeugt werden und n die Umlaufgeschwindigkeit ist. Der Parametergenerator 50 kann aus Zackenrad-Dekaden-Schaltern oder Potentiometern bestehen, so dass die Werte der Parameter a und b ebenso wie ihr Vorzeichen + oder — leicht je nach Bedarf geändert werden können. , where ± a and ± b are parameters generated by the parameter generator 50 and n is the rotational speed. The parameter generator 50 can consist of toothed wheel decade switches or potentiometers, so that the values of the parameters a and b as well as their sign + or - can easily be changed as required.

Die Ausgangssignale der Rechner 48 und 49 werden ersten und zweiten Additionsschaltungen 51 und 52 zugeführt, welchen ebenfalls das Ausgangssignal eines Referenzventil-zeitsteuergenerators 53 zugeführt wird. Der Generator 53 repräsentiert ein Referenzventilzeitverhalten oder der Winkel, bei welchem das Ventil 46 geöffnet oder geschlossen wird. Dies bedeutet, dass das Ausgangssignal vom Generator 53 vom Typ des Ventils 46 sowie vom geöffneten oder geschlossenen Zustand abhängig ist. Die Additionsschaltung The output signals of the computers 48 and 49 are fed to first and second addition circuits 51 and 52, to which the output signal of a reference valve timing generator 53 is also fed. The generator 53 represents a reference valve timing or the angle at which the valve 46 is opened or closed. This means that the output signal from generator 53 depends on the type of valve 46 and on the open or closed state. The addition circuit

5 5

1"

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

622315 622315

4 4th

51 oder 52 addiert die Ausgangssignale von den Rechnern 48 oder 49 und dem Referenzzeitgenerator 53. Das Summensignal wird durch einen Begrenzer 54 oder 55 kontrolliert, so dass es einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten kann. 51 or 52 adds the output signals from the computers 48 or 49 and the reference time generator 53. The sum signal is controlled by a limiter 54 or 55 so that it cannot exceed a predetermined value.

Ein erster Komparator 56 erhält das Ausgangssignal y vom Sensor 42 und das Ausgangssignal a vom ersten Begrenzer 54 und überträgt diese Signale nur zu einem Verstärker, wenn y 5= a ist. A first comparator 56 receives the output signal y from the sensor 42 and the output signal a from the first limiter 54 and transmits these signals to an amplifier only when y 5 = a.

Der Verstärker betreibt das Steuerventil 44, welches das Ventil 46 öffnet. In der gleichen Weise erhält ein zweiter Komparator 57 das Ausgangssignal y vom Sensor 42 und das Ausgangssignal ß vom zweiten Begrenzer 55 und gibt ein Signal an den Verstärker 58 ab um das Steuerventil 44 zu betreiben, welches das Ventil 46 schliesst, wenn The amplifier operates the control valve 44, which opens the valve 46. In the same way, a second comparator 57 receives the output signal y from the sensor 42 and the output signal β from the second limiter 55 and outputs a signal to the amplifier 58 to operate the control valve 44, which closes the valve 46 when

Y ^ ß ist. Y ^ ß is.

Die Rechen-Steuereinheit 43 gemäss Fig. 5 ist im Prinzip ähnlich derjenigen in Fig. 4 mit der Ausnahme, dass diese Einheit nur zur Steuerung des Brennstoffeinspritz-ventiles gebraucht wird. D. h. dass nur ein Rechner 48 vorgesehen ist und das Ausgangssignal eines Zentrifugalreglers 59, welches eine Einspritzmenge darstellt, wird dem Rechner 48 und einem zweiten Begrenzer 55 über einen konstanten Multiplikator 60 zugeführt. D. h. dass das Ausgangssignal vom Zentrifugalregler 59 durch den Multiplikator 60 mit k multipliziert wird, um einen Winkel der Kurbelwellenrotation zu bestimmen, bei welchem das Brennstoffeinspritzventil geöffnet bleiben muss. Im Gegensatz zu der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 4 wird das Ausgangssignal vom Generator 53, welches für einen Ventilschliesswinkel repräsentativ ist, nicht der zweiten Additionseinheit 52 zugeführt, sondern nur das Ausgangssignal a vom Begrenzer 54. 5 is in principle similar to that in FIG. 4, with the exception that this unit is only used to control the fuel injection valve. That is, that only one computer 48 is provided and the output signal of a centrifugal controller 59, which represents an injection quantity, is fed to the computer 48 and a second limiter 55 via a constant multiplier 60. That is, that the output signal from the centrifugal controller 59 is multiplied by k by the multiplier 60 to determine an angle of crankshaft rotation at which the fuel injector must remain open. In contrast to the arithmetic control unit according to FIG. 4, the output signal from the generator 53, which is representative of a valve closing angle, is not fed to the second addition unit 52, but only the output signal a from the limiter 54.

Der Rechner 48 führt folgende Operation aus: The computer 48 performs the following operation:

(±cn±dy±e) (± cn ± dy ± e)

wobei ± c, ± d und ± e vom Parametergenerator 50 abgeleitet werden, n ist die Rotationsgeschwindigkeit der Maschine und y das Injektionsmengensignal vom Zentrifugalregler 59. where ± c, ± d and ± e are derived from the parameter generator 50, n is the rotational speed of the machine and y is the injection quantity signal from the centrifugal controller 59.

In Fig. 6 ist das hydraulische Steuerventil 44 gemäss dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail dargestellt. Es umfasst ein Gehäuse mit den drei Teilummantelungen 62,70 und 84 und zwei Stellglieder 61 und 61 welche ähnlich konstruiert sind wie die Stellglieder 12 und 12' gemäss Fig. 2. Die Stellglieder 61 und 61' für Feinbewegung sind im oberen Mantelteil 62 angeordnet und mit Deckel 63 und 63' abgedeckt und werden in Richtung der Doppelpfeile expandiert oder kontrahiert, wenn Spannung angelegt wird. Die Deckel 63 und 63' sind entsprechend angepasst um die Wirkungen der Stellglieder 61 und 61' aufzufangen. 6 shows the hydraulic control valve 44 according to the second exemplary embodiment of the invention in detail. It comprises a housing with the three partial casings 62, 70 and 84 and two actuators 61 and 61 which are constructed similarly to the actuators 12 and 12 'according to FIG. 2. The actuators 61 and 61' for fine movement are arranged in the upper casing part 62 and covered with covers 63 and 63 'and are expanded or contracted in the direction of the double arrows when voltage is applied. The covers 63 and 63 'are adjusted accordingly to absorb the effects of the actuators 61 and 61'.

Ein Kolben 64 oder 64' mit grossem Durchmesser ist gleitbar in einem Zylinderblock 66 oder 66' befestigt, welcher wiederum im mittleren Mantelstück 70 befindlich ist und mit Distanzblöcken 65 und 65' sicher in Position gehalten wird. Das obere Ende des Kolbens 64 oder 64' mit grossem Durchmesser ist in Kontakt mit dem Boden des Stellgliedes 61 oder 61'. Ein weiterer Zylinderblock 67 oder 67' ist unter dem Zylinderblock 66 oder 66' eingebaut und definiert einen Zwischenraum 68 oder 68' in welchem Öl eingefangen wird. Ein Kolben 69 oder 69' mit kleinem A piston 64 or 64 'with a large diameter is slidably fastened in a cylinder block 66 or 66', which in turn is located in the middle casing piece 70 and is held securely in position with spacer blocks 65 and 65 '. The upper end of the large diameter piston 64 or 64 'is in contact with the bottom of the actuator 61 or 61'. Another cylinder block 67 or 67 'is installed under the cylinder block 66 or 66' and defines a space 68 or 68 'in which oil is trapped. A piston 69 or 69 'with small

Durchmesser ist gleitbar in den Zylinderblock 67 oder 67' eingebaut und besitzt ein Einwegventil um einen Sickerverlust aus dem Zwischenraum 68 oder 68' zu verhindern. Das Rückschlagventil besteht aus einem Kugelventil 71 oder 71 ', welches durch eine Feder 72 oder 72' vorgespannt wird, wobei das obere Ende der Feder an einer Schraubenmutter 73 oder 73 ' befestigt ist, welche sich an einem Durchgang befindet, der mit dem Zwischenraum 68 oder 68' kommuniziert. Ein vertikaler Durchgang am oberen Ende des Einweg-ventiles kommuniziert mit einem horizontalen Öldurchgang 74 oder 74', welcher sich durch den Zylinderblock 67 oder 67' erstreckt, so dass wenn Öl aus dem Zwischenraum 68 wegsickern sollte, dieses von aussen her ersetzt werden könnte. Diameter is slidably installed in the cylinder block 67 or 67 'and has a one-way valve to prevent leakage from the space 68 or 68'. The check valve consists of a ball valve 71 or 71 'which is biased by a spring 72 or 72', the upper end of the spring being attached to a nut 73 or 73 'which is located in a passage which communicates with the space 68 or 68 'communicates. A vertical passageway at the top of the one-way valve communicates with a horizontal oil passageway 74 or 74 'which extends through the cylinder block 67 or 67' so that if oil oozed out of the space 68, it could be replaced from the outside.

Das untere Ende des Kolbens 69 oder 69' mit kleinem Durchmesser erstreckt sich etwas über das untere Ende des Zylinderblockes 67 oder 67' hinaus und hat Kontakt mit dem oberen Ende eines Ventilkörpers 75, welcher gleitbar im unteren Ventilgehäuse 70 eingebaut ist. The lower end of the small diameter piston 69 or 69 'extends slightly beyond the lower end of the cylinder block 67 or 67' and contacts the upper end of a valve body 75 which is slidably installed in the lower valve housing 70.

Der Ventilkörper 75 oder 75 ' besteht aus einem oberen zylindrischen Teil, einem mittleren konischen Teil und einem unteren zylindrischen Teil. Der obere und untere zylindrische Teil sind in gleitbarem Kontakt mit der Zylinderwand und eine Sitzfläche 76 oder 76', welche im Querschnitt die Form eines Hakens aufweist, ist zwischen dem konischen und dem unteren zylindrischen Teil ausgebildet und in Kontakt mit dem Ventilsitz 80 oder 80' bringbar. Eine Feder 83 ist in einem Sackloch in dem unteren zylindrischen Teil des Ventü-körpers 75 oder 75' befindlich, so dass sich, wenn das Stellglied 61 und 61' ausgeschaltet wird, der Ventilhauptkörper 75 nach oben bewegen kann, wobei die Kontaktflächen 76 oder 76' fest gegen den Ventilsitz 80 oder 80' gepresst werden. The valve body 75 or 75 'consists of an upper cylindrical part, a middle conical part and a lower cylindrical part. The upper and lower cylindrical parts are in slidable contact with the cylinder wall and a seat 76 or 76 ', which in cross section is in the form of a hook, is formed between the conical and the lower cylindrical part and in contact with the valve seat 80 or 80' bringable. A spring 83 is located in a blind hole in the lower cylindrical part of the valve body 75 or 75 ', so that when the actuators 61 and 61' are switched off, the valve main body 75 can move upwards, with the contact surfaces 76 or 76 'are pressed firmly against the valve seat 80 or 80'.

Um den Ventilhauptkörper 75 oder 75' sind Öldurch-gänge 77 oder 77' und 78 oder 78' ausgebildet; der Ventilsitzteil 79 oder 79' ist im oberen Öldurchgang 77 angeordnet, so dass der Ventilsitz 80 oder 80' am untern Ende in Kontakt mit der Sitzfläche 76 oder 76' des Ventühaupt-körpers 75 oder 75 ' gebracht werden kann. Der Öldurchgang 77 kommuniziert über einen Öldurchgang 88 mit einer Druckquelle, welche in der Fig. 6 nicht dargestellt ist, wogegen der Öldurchgang 78 über einen Öldurchgang 81 mit dem hydraulischen Zylinder 45 (siehe Fig. 3) kommuniziert. In derselben Weise kommuniziert der Öldurchgang 77' mit einem Öldurchgang 88', während der Öldurchgang 78' über den Öldurchgang 71 mit dem hydraulischen Zylinder 45 kommuniziert. Oil passages 77 or 77 'and 78 or 78' are formed around the valve main body 75 or 75 '; the valve seat part 79 or 79 'is arranged in the upper oil passage 77, so that the valve seat 80 or 80' at the lower end can be brought into contact with the seat surface 76 or 76 'of the valve main body 75 or 75'. The oil passage 77 communicates via an oil passage 88 with a pressure source, which is not shown in FIG. 6, whereas the oil passage 78 communicates with the hydraulic cylinder 45 (see FIG. 3) via an oil passage 81. In the same way, the oil passage 77 'communicates with an oil passage 88', while the oil passage 78 'communicates with the hydraulic cylinder 45 via the oil passage 71.

Ein kegelstumpfförmiges Führungsmittel 82 oder 82' A frustoconical guide means 82 or 82 '

ist im mittleren Ventügehäuseteil 70 angeordnet um den unteren zylindrischen Teil des Ventilkörpers 75 oder 75' zu führen. Die untere Endfläche des unteren Gehäuseteils 84 ist etwas ausgespart um einen Zwischenraum 87 oder 87' zwischen dem unteren Gehäuseteil 84 und einer Grundplatte zu definieren. Der Zwischenraum 87 oder 87' kommuniziert über eine Bohrung 86 oder 86', welche sich im unteren Gehäuse 84 befindet und über eine Bohrung 85 oder 85', welche sich durch den Führungsteil 82 oder 82' erstreckt mit dem Öldurchgang 78 oder 78'. Somit drückt das Öl, welches sich unter Druck im Zwischenraum 87 oder 87' befindet, den Ventilführungsteil 82 oder 82' nach oben, so dass die Achse des Ventilkörpers 75 oder 75' genau beibehalten werden kann. is arranged in the middle valve housing part 70 to guide the lower cylindrical part of the valve body 75 or 75 '. The lower end surface of the lower housing part 84 is somewhat recessed in order to define a space 87 or 87 'between the lower housing part 84 and a base plate. The gap 87 or 87 'communicates with the oil passage 78 or 78' via a bore 86 or 86 'which is located in the lower housing 84 and via a bore 85 or 85' which extends through the guide part 82 or 82 '. Thus, the oil, which is under pressure in the space 87 or 87 ', pushes the valve guide part 82 or 82' upward, so that the axis of the valve body 75 or 75 'can be exactly maintained.

Im folgenden soll die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben werden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird die Winkellage der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 41 durch den Messführer 42 detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Ausgang des Messfühlers 42 wird The mode of operation of the device will be described below. As can be seen from FIG. 3, the angular position of the crankshaft of the internal combustion engine 41 is detected by the measurement guide 42 and converted into an electrical signal. The output of the sensor 42 will

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25 25th

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SS SS

60 60

65 65

5 5

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der Rechen-Steuereinheit 43 zugeführt (Fig. 4 oder Fig. 5). Zuerst soll die Wirkungsweise der Rechen-Steuereinheit 43 gemäss Fig. 4 beschrieben werden. Das Ausgangssignal des Messfühlers 42 wird dem Konverter 47 zugeführt und in ein Signal umgewandelt, welches für die Umlaufgeschwindigkeit n der Maschine repräsentativ ist. Das Ausgangssignal des Konverters 47 wird dann der ersten und zweiten Recheneinheit 48 und 49 zugeführt, welcher auch die Ausgangssignale oder Parameter vom Parametergenerator 50 zugeleitet werden. Die erste und zweite Recheneinheit 48 und 49 führen die Operation (± a n ± b) aus und führen die Resultate zur ersten und zweiten Additionsschaltung 51 und 52. Die erste Additionsschaltung 51 addiert das Ausgangssignal von der ersten Recheneinheit 48 zum Ausgangssignal vom Referenzsignalgenerator 53, welcher den Öffnungswinkel des Ventiles bestimmt, währenddem die zweite Additionsschaltung 52 das Ausgangssignal von der zweiten Recheneinheit 49 zum Ausgangssignal vom Referenzgenerator 53 addiert, welcher den Schliessungswinkel des Ventils bestimmt. Diese Ventilöffnungs- und Schliesswinkel werden vorbestimmt je nach dem Typ des Steuerventils, welches verwendet wird. Die Ausgangssignale der ersten und zweiten Additionsschaltungen 51 und 52 werden dem ersten und zweiten Begrenzer 54 und 55 zugeführt, welche ihrerseits verhindern, to the arithmetic control unit 43 (FIG. 4 or FIG. 5). The operation of the arithmetic control unit 43 according to FIG. 4 will first be described. The output signal of the sensor 42 is fed to the converter 47 and converted into a signal which is representative of the rotational speed n of the machine. The output signal of the converter 47 is then fed to the first and second computing units 48 and 49, to which the output signals or parameters from the parameter generator 50 are also fed. The first and second arithmetic units 48 and 49 carry out the operation (± an ± b) and carry the results to the first and second addition circuit 51 and 52. The first addition circuit 51 adds the output signal from the first arithmetic unit 48 to the output signal from the reference signal generator 53, which determines the opening angle of the valve, while the second addition circuit 52 adds the output signal from the second arithmetic unit 49 to the output signal from the reference generator 53, which determines the closing angle of the valve. These valve opening and closing angles are predetermined depending on the type of control valve that is used. The output signals of the first and second addition circuits 51 and 52 are fed to the first and second limiters 54 and 55, which in turn prevent

dass die Ausgangssignale der ersten und zweiten Additionsschaltung 51 und 52 einen bestimmten Wert überschreiten. Das Ausgangssignal a vom ersten Begrenzer 54 wird einem ersten Komparator 56 zugeleitet, wo es mit dem Ausgang y des Messfühlers 42 verglichen wird. Dieses Signal wird nur dem Verstärker 58 weitergeleitet, wenn y > a ist, so dass das verstärkte Ausgangssignal dem Steuerventil 44 zugeleitet wird um das Ventil 46 zu öffnen. that the output signals of the first and second addition circuits 51 and 52 exceed a certain value. The output signal a from the first limiter 54 is fed to a first comparator 56, where it is compared with the output y of the sensor 42. This signal is only passed on to amplifier 58 if y> a, so that the amplified output signal is sent to control valve 44 to open valve 46.

Das Ausgangssignal ß vom zweiten Begrenzer 55 wird einem zweiten Komparator 57 zugeführt, wo es mit dem Ausgangssignal des Messfühlers 42 verglichen wird und wird anschliessend dem Verstärker 58 als «aus»-Signal nur dann zugeleitet, wenn y = ß ist, so dass das verstärkte Signal dem Steuerventil 44 zugeleitet wird um das Ventil 46 zu schliessen. The output signal β from the second limiter 55 is fed to a second comparator 57, where it is compared with the output signal of the sensor 42 and is then fed to the amplifier 58 as an “off” signal only when y = β, so that the amplified Signal is fed to the control valve 44 to close the valve 46.

Wenn das Ausgangssignal a vom ersten Komparator 56, welches das Ventil 46 öffnet, zum hydraulischen Steuerventil 44 geleitet wird, so wird eine Spannung über dem ersten Stellglied 61 angelegt, so dass sich dieses um eine zur angelegten Spannung proportionale Distanz nach unten ausdehnt. Dabei wird der Kolben 64 mit dem grossen Durchmesser nach unten bewegt und übt einen Druck auf das Öl im Zwischenraum 68 aus. Der Kolben 64 mit dem grossen Durchmesser seinerseits bewirkt, dass der Kolben 69 mit dem kleinen Durchmesser nach unten bewegt wird. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 69 mit dem kleinen Durchmesser ist beträchtlich grösser als diejenige des Kolbens 64 mit dem grossen Durchmesser. Der Weg des kleinen Kolbens 69 ist gleich dem Weg des grossen Kolbens 64 multipliziert mit einem Quotienten aus effektiver Querschnittfläche des grossen Kolbens 64 und Querschnittsfläche des Kolbens 69, falls ein Ölsickerverlust vernachlässigbar ist. When the output signal a is passed from the first comparator 56, which opens the valve 46, to the hydraulic control valve 44, a voltage is applied across the first actuator 61 so that it extends downward by a distance proportional to the applied voltage. The large-diameter piston 64 is moved downward and exerts pressure on the oil in the space 68. The large diameter piston 64 in turn causes the small diameter piston 69 to move downward. The downward movement of the piston 69 with the small diameter is considerably greater than that of the piston 64 with the large diameter. The path of the small piston 69 is equal to the path of the large piston 64 multiplied by a quotient of the effective cross-sectional area of the large piston 64 and the cross-sectional area of the piston 69 if an oil leakage loss is negligible.

Die Abwärtsbewegung des kleinen Kolbens 69 bewirkt eine Abwärtsbewegung des Ventilkörpers 85 entgegen der Feder 83, so dass die Kontaktfläche 76 des Ventilkörpers 85 vom Ventilsitz 75 wegrückt und ein Kommunizieren der Ölkammer oder Durchgänge 77 und 78 ermöglicht. The downward movement of the small piston 69 causes the valve body 85 to move downward against the spring 83, so that the contact surface 76 of the valve body 85 moves away from the valve seat 75 and enables the oil chamber or passages 77 and 78 to communicate.

Als Folge davon fliesst Öl von der Druckquelle durch die Öldurchgänge 88, 77, 78 und 81 in den hydraulischen Zylinder 45 (siehe Fig. 3) um das Ventil 46 zu öffnen. As a result, oil from the pressure source flows through the oil passages 88, 77, 78 and 81 into the hydraulic cylinder 45 (see FIG. 3) to open the valve 46.

Als Folge des Ausgangssignals ß oder Ventilschliess-signales, welches vom zweiten Komparator 56 über den Verstärker 58 übertragen wird, wird die Spannung über dem ersten Stellglied 61 ausgeschaltet, während eine Spannung über dem zweiten Stellglied 61' angelegt wird. Der Ventilkörper 75 sowie der kleine und grosse Kolben 69 und 64 werden nach oben in ihre normalen Positionen unter dem Einfluss der Feder 83 bewegt und die Kontaktfläche 76 wird fest gegen den Ventilsitz 80 gedrückt um ein Kommunizieren zwischen den öldurchgängen 77 und 78 zu unterbrechen. Andererseits werden die Kolben 64' und 69' und der Ventilkörper 75 ' nach unten bewegt in der Weise wie oben beschrieben, so dass die Kontaktfläche 76' vom Ventilsitz 80' wegrückt und eine Kommunikation zwischen den Öldurchgängen 77' und 78' erfolgen kann. As a result of the output signal β or valve closing signal, which is transmitted from the second comparator 56 via the amplifier 58, the voltage across the first actuator 61 is switched off, while a voltage is applied across the second actuator 61 '. The valve body 75 and the small and large pistons 69 and 64 are moved up to their normal positions under the influence of the spring 83 and the contact surface 76 is pressed firmly against the valve seat 80 in order to interrupt communication between the oil passages 77 and 78. On the other hand, the pistons 64 'and 69' and the valve body 75 'are moved down in the manner as described above, so that the contact surface 76' moves away from the valve seat 80 'and communication between the oil passages 77' and 78 'can take place.

Als Folge davon fliesst das Öl vom hydraulischen Zylinder 45 über die Öldurchgänge 81,78', 77' und 88' zum Tank zurück, so dass das Ventil 46 geschlossen wird. As a result, the oil flows from the hydraulic cylinder 45 back to the tank via the oil passages 81, 78 ', 77' and 88 ', so that the valve 46 is closed.

Da der hydraulische Zylinder 45 durch das hydraulische Steuerventil 44 gesteuert wird, welches seinerseits durch die Stellglieder 61 und 61' gesteuert wird, so kann eine optimale Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 41 unter allen Arbeitsbedingungen gewährleistet werden. Since the hydraulic cylinder 45 is controlled by the hydraulic control valve 44, which in turn is controlled by the actuators 61 and 61 ', optimal combustion in the internal combustion engine 41 can be ensured under all working conditions.

Manchmal ist es erforderlich, dass der Drehsinn der Verbrennungskraftmaschine umgekehrt wird. In diesem Falle wechseln gemäss dem Vorwärts- oder Rückwärtsinstruktions-generator (nicht dargestellt) der erste und zweite Rechner 48 und 49, der Generator 54 für das Ventilöffnungs- und Schliessreferenzsignal, ersten und zweiten Begrenzer 54 und 55 und die ersten und zweiten Komparatoren 56 und 57 ihr Ausgangsverhalten. D. h. der erste und zweite Rechner 48 und 49 wechseln die Polarität und das Vorzeichen des Ausgangssignales, der Generator 54 gibt andere Referenzsignale ab als im Fall des Vorwärtsbetriebes; die ersten und zweiten Begrenzer 54 und 55 wechseln ihre Schwellwerte; und die ersten und zweiten Komparatoren 56 und 57 ändern ihre Vergleichsbedingungen. Demzufolge kann mit nur einer einzigen Rechen-Steuereinheit ein optimales Ventilzeitverhalten auch im Rückwärtsbetrieb erreicht werden. Sometimes the direction of rotation of the internal combustion engine is required to be reversed. In this case, according to the forward or backward instruction generator (not shown), the first and second computers 48 and 49, the generator 54 for the valve opening and closing reference signal, first and second limiters 54 and 55 and the first and second comparators 56 and 57 their initial behavior. That is, the first and second computers 48 and 49 change the polarity and the sign of the output signal, the generator 54 outputs different reference signals than in the case of forward operation; the first and second limiters 54 and 55 change their threshold values; and the first and second comparators 56 and 57 change their comparison conditions. As a result, an optimal valve timing behavior can also be achieved in reverse operation with only a single arithmetic control unit.

Im folgenden soll das Betriebsverhalten der Rechen-Steuereinheit 43 gemäss Fig. 5 beschrieben werden. Wie vorhergehend beschrieben wurde, wird diese Einheit zur Steuerung des Brennstoffeinspritzventils verwendet und zu diesem Zwecke wird das Ventilöffnungszeitverhalten gemäss dem Ausgangssignal des Rechners 48 bestimmt, wogegen das Ventilschliesszeitverhalten gemäss dem Einspritzmengensignal des Zentrifugalreglers 59 bestimmt wird. Im speziellen wird in der Einheit gemäss Fig. 5 das Ventilschliesszeitverhalten bestimmt, indem zum Ventilöffnungszeitverhalten eine Zeit proportional zu einer Injektionsmenge addiert wird. Die Ein- und Aussignale werden zum Steuerventil 44 übertragen wie oben mit Bezug auf Fig. 6 detailliert beschrieben wurde. Die Betriebsart der arithmetischen Steuereinheit 43 gemäss Fig. 5 ist im Prinzip ähnlich derjenigen, die oben mit Bezug auf Fig. 4 erläutert wurde. The operating behavior of the arithmetic control unit 43 according to FIG. 5 will be described below. As described above, this unit is used to control the fuel injector and for this purpose the valve opening behavior is determined according to the output signal of the computer 48, whereas the valve closing behavior is determined according to the injection quantity signal of the centrifugal controller 59. In particular, the valve closing time behavior is determined in the unit according to FIG. 5 by adding a time proportional to an injection quantity to the valve opening time behavior. The input and output signals are transmitted to the control valve 44 as described in detail above with reference to FIG. 6. The operating mode of the arithmetic control unit 43 according to FIG. 5 is in principle similar to that which was explained above with reference to FIG. 4.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele; es können verschiedenartige Modifikationen vorgenommen werden wie im folgenden beschrieben wird. The present invention is not limited to the preferred exemplary embodiments described; Various modifications can be made as described below.

1) Im ersten Ausführungsbeispiel kann das Steuerventil des Typs gemäss Fig. 6 verwendet werden. In der gleichen Weise kann im zweiten Ausführungsbeispiel das Steuerventil des Typs gemäss Fig. 2 Verwendung finden. 1) In the first embodiment, the control valve of the type shown in FIG. 6 can be used. The control valve of the type shown in FIG. 2 can be used in the same way in the second exemplary embodiment.

2) In der Rechen-Steuereinheit des Typs gemäss Fig. 4 werden die Ventilöffnungs- und Schliesswinkelkorrekturen aus einer Gleichung ersten Grades erhalten, wobei die Variablen die Umlaufgeschwindigkeit der Maschine und die Einspritzmenge sind; es kann jedoch auch eine Gleichung zweiten Grades mit den gleichen Variablen oder irgend eine andere passende Gleichung verwendet werden. 2) In the arithmetic control unit of the type according to FIG. 4, the valve opening and closing angle corrections are obtained from an equation of the first degree, the variables being the rotational speed of the machine and the injection quantity; however, a second degree equation with the same variables or any other suitable equation can be used.

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3 ) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 4 kann anstelle der Recheneinheit des Parametergenerators und des Referenzsignalgenerators ein Funktionsgenerator verwendet werden, welcher eine passende mathematische Funktion der Variablen und der Ventilöffnungs- und Schliessungskorrekturen erzeugt. In der selben Weise kann der funktionelle Zusammenhang zwischen den Variablen und den Ventilöffnungs- und Schliessungskorrekturen in einem Speicher der Recheneinheit programmiert und gespeichert werden, so dass die Korrekturen aufgrund der detektierten Variablen erhalten werden können. 3) Instead of the arithmetic unit of the parameter generator and the reference signal generator, a function generator can be used in the arithmetic control unit according to FIG. 4, which generates a suitable mathematical function of the variables and the valve opening and closing corrections. In the same way, the functional relationship between the variables and the valve opening and closing corrections can be programmed and stored in a memory of the computing unit, so that the corrections based on the detected variables can be obtained.

4) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 4 können zusätzlich zur Umlaufgeschwindigkeit der Maschine und der Einspritzmenge die Last, die Einspritzrate, der Ein-lassluftdruck, die Einlasslufttemperatur usw. als Variablen verwendet werden. 4) In the arithmetic control unit according to FIG. 4, in addition to the rotational speed of the machine and the injection quantity, the load, the injection rate, the intake air pressure, the intake air temperature etc. can be used as variables.

5) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 5 können entweder die Injektionsmengen oder Rate oder die Umlaufgeschwindigkeit eliminiert werden. 5) In the arithmetic control unit according to FIG. 5, either the injection quantities or rate or the circulation speed can be eliminated.

6) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 5 können die Last, der Einlassluftdruck und die Einlasslufttemperatur usw. als Variablen verwendet werden. 6) In the arithmetic control unit according to FIG. 5, the load, the intake air pressure and the intake air temperature etc. can be used as variables.

7) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 4 können die erste oder zweite Additionsschaltung oder der erste oder zweite Begrenzer weggelassen werden. Es können auch alle die erwähnten Schaltungen weggelassen werden. 7) In the arithmetic control unit according to FIG. 4, the first or second addition circuit or the first or second limiter can be omitted. All of the circuits mentioned can also be omitted.

8) In der selben Weise können in der Einheit gemäss Fig. 5 die erste und zweite Additionsschaltung und die ersten und zweiten Begrenzer weggelassen werden. 8) In the same way, the first and second addition circuits and the first and second limiters can be omitted in the unit according to FIG. 5.

9) In der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 4 können der Rechner 48, die Additionsschaltung 51, der Begrenzer 54 und der zweite Rechner 49, Additionsschaltung 52 und Begrenzer 55 in jeder passenden Reihenfolge verbunden werden. 4, the computer 48, the addition circuit 51, the limiter 54 and the second computer 49, addition circuit 52 and limiter 55 can be connected in any suitable order.

10) In der Einheit gemäss Fig. 5 können die Recheneinheit 48, die Additionsschaltung 51, der Begrenzer 54, der Rechner 52 und der Begrenzer 55 in jeder passenden Weise verbunden werden. 10) In the unit according to FIG. 5, the computing unit 48, the addition circuit 51, the limiter 54, the computer 52 and the limiter 55 can be connected in any suitable manner.

11) Anstelle des Messfühlers 42 und des Konverters 41 kann jeder passende Tachometer wie z. B. ein Tachogenerator verwendet werden um die Umlaufgeschwindigkeit der Maschine zu bestimmen. 11) Instead of the sensor 42 and the converter 41, any suitable tachometer such. B. a tachometer generator can be used to determine the rotational speed of the machine.

12) Der Begrenzer 55 in der Rechen-Steuereinheit gemäss Fig. 5 dient zur Steuerung einer maximalen Injektionsmenge, so dass er aus einem Potentiometer oder einem Zackenrad-dekadenschalter bestehen kann, mit welchem ein Operateur leicht einen eingestellten Wert verändern kann. Es könnte jedoch auch eine automatische Vorrichtung verwendet werden, welche einen eingestellten Wert gemäss einer vorbestimmten Funktion wie z. B. Kin2 + K2 verändert, wobei 12) The limiter 55 in the computing control unit according to FIG. 5 serves to control a maximum injection quantity, so that it can consist of a potentiometer or a toothed wheel decade switch, with which an operator can easily change a set value. However, an automatic device could also be used, which a set value according to a predetermined function such. B. Kin2 + K2 changed

Ki und K2 Konstanten sind und n die Umlaufgeschwindigkeit der Maschine ist. Ki and K2 are constants and n is the rotational speed of the machine.

13) Die Ventilöffnungs- und Schliesswinkel können bei Ausfall der Rechen-Steuereinheit auch manuell bestimmt s werden. 13) The valve opening and closing angles can also be determined manually if the processor control unit fails.

14) Anstelle der piezoelektrischen Wandler für Feinbewegung oder Stellglieder gemäss dem oben beschriebenen Typ können auch andere passende Vorrichtungen wie ein Schrittmotor oder ein solenoidbetätigtes Ventil verwendet 14) Instead of the piezoelectric transducers for fine movement or actuators of the type described above, other suitable devices such as a stepper motor or a solenoid-operated valve can also be used

10 werden. Be 10.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden: The advantages of the present invention can be summarized as follows:

I) Der Antriebsmechanismus mit Nockenwelle und der Ventilmechanismus, welche beide kompliziert in ihrer Kon- I) The camshaft drive mechanism and the valve mechanism, both of which are complicated in their con

1S struktion sind, können vermieden werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine kompakt gebaut werden kann. Mechanische Verluste werden auf ein Minimum beschränkt und der Wirkungsgrad der Maschine kann erhöht werden. 1S structure can be avoided, so that the internal combustion engine can be built compactly. Mechanical losses are kept to a minimum and the efficiency of the machine can be increased.

II) Im Gegensatz zu konventionellen Verbrennungskraft- II) In contrast to conventional combustion

20 maschinen ist kein erfahrener Mechaniker notwendig um 20 machines, no experienced mechanic is necessary

Maschinenleistung, Verbrennungsdruck, Auspuffgastemperatur, Zylindergleichgewicht usw. der Maschine einzustellen. Als Folge davon kann die Maschine mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden und eine Vielzahl von Neueinstellun- Machine power, combustion pressure, exhaust gas temperature, cylinder balance etc. of the machine. As a result, the machine can be operated with optimum efficiency and a large number of new settings

25 gen kann beträchtlich reduziert werden. 25 gen can be reduced considerably.

III) Der Umdrehungssinn der Maschine kann leicht geändert werden. III) The direction of rotation of the machine can easily be changed.

IV) Das Ventilzeitverhalten kann automatisch und optimal entsprechend der Last der Umlaufgeschwindigkeit geändert IV) The valve timing behavior can be changed automatically and optimally according to the load of the circulating speed

30 werden. In Verbrennungskraftmaschinen, wo eine Schmierflüssigkeit in die Zylinderbohrungen eingespritzt wird, kann das Injektions-«Timing» der Schmierflüssigkeit optimiert werden, so dass der Schmiermittelverbrauch beträchtlich reduziert werden kann. Zusätzlich kann das Luftverschmut- To be 30. In internal combustion engines, where a lubricant is injected into the cylinder bores, the injection «timing» of the lubricant can be optimized so that the lubricant consumption can be considerably reduced. In addition, the air pollution

35 zungsproblem wegen der Adhäsion von Kohlenstoff an den Zylinderwänden und der Verbrennung von Schmiermittel praktisch eliminiert werden. 35 problem due to the adhesion of carbon to the cylinder walls and the combustion of lubricants can be practically eliminated.

V) Die Konstruktion ist sehr einfach, so dass Schäden infolge der Abnützung von Nocken, Zylinder, Brennstoff - V) The construction is very simple, so that damage due to wear of cams, cylinders, fuel -

40 pumpen usw. verhindert werden können. Schäden an den Auspuffventilen können minimalisiert werden und die Geräuschentwicklung kann beträchtlich gesenkt werden. 40 pumps etc. can be prevented. Exhaust valve damage can be minimized and noise can be significantly reduced.

VI) Da die Einlassauspuff- und Brennstoffeinspritzventile frei gesteuert werden können, kann die Temperatur des VI) Since the intake exhaust and fuel injection valves can be freely controlled, the temperature of the

45 Auspuffgases beträchtlich gesenkt werden. Die Verzögerung der Brennstoffeinspritzung kann verhindert werden, so dass die Funktion der Maschine bemerkenswert verbessert und das NOx-Emmissionsproblem auf einfache Weise gelöst werden kann. 45 exhaust gas can be significantly reduced. The delay in fuel injection can be prevented, so that the function of the engine can be remarkably improved and the NOx emission problem can be easily solved.

B B

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims (4)

622 315622 315 1. Vorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine (1.41), gekennzeichnet durch ein durch elektrische Ein- und Aussignale angetriebenes Steuerventil (9,44), 1. Device for controlling an internal combustion engine (1.41), characterized by a control valve (9.44) driven by electrical input and output signals, eine Rechen-Steuereinheit (6,43), welche aufgrund eines elektrischen Signales, welches für die Bewegung der Kolben oder der Kurbelwelle der Maschine repräsentativ ist, die Öffnungs- und Schliessungszeiteinteilung des elektrisch angetriebenen Steuerventils (9,44) berechnet und die Signale der berechneten Öffnungs- und Schliesszeiteinteilung zum elektrisch angetriebenen Steuerventil (9,44) überträgt, a computing control unit (6.43) which, based on an electrical signal which is representative of the movement of the pistons or the crankshaft of the machine, calculates the opening and closing timing of the electrically driven control valve (9.44) and the signals of the calculated ones Transmits opening and closing times to the electrically driven control valve (9.44), einen hydraulischen Zylinder (10,45), der durch das elektrisch angetriebene Steuerventil (9,44) gesteuert wird, a hydraulic cylinder (10,45) which is controlled by the electrically driven control valve (9,44), um ein Ventil (11,46) zu öffnen und zu schliessen. to open and close a valve (11, 46). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch angetriebene Steuerventil (9) durch mehrschichtige, piezoelektrische Steller (12,12) angetrieben wird. 2. Device according to claim 1, characterized in that the electrically driven control valve (9) is driven by multilayer, piezoelectric actuators (12, 12). 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch angetriebene Steuerventil (9) aus zwei Ventilteilen besteht, wobei jeder Ventilteil eine Kammer (26) unterhalb des Stellers, weiterhin eine Ventilstange (18) bestehend aus einem oberen Teil mit einem kleinen Durchmesser, welcher über einen Öldurchgang (27) mit der Kammer (26) kommuniziert, und einen unteren Teil mit einem grossen Durchmesser sowie einen Ventilkörper (21), welcher über der Ventilstange (18) gleitbar eingebaut ist und durch das in den Öldurchgang (27) gedrückte Öl nach aufwärts bewegbar ist, und einen Schlitz, welcher zwischen dem Ventilkörper (21) und der Ventilstange (18) geöffnet wird, wenn der Ventilkörper (21) nach oben bewegt wird, umfasst. 3. Device according to claim 2, characterized in that the electrically driven control valve (9) consists of two valve parts, each valve part a chamber (26) below the actuator, further a valve rod (18) consisting of an upper part with a small diameter which communicates with the chamber (26) via an oil passage (27), and a lower part with a large diameter and a valve body (21) which is slidably installed over the valve rod (18) and through which the oil passage (27) pressed oil is movable upward, and a slot which is opened between the valve body (21) and the valve rod (18) when the valve body (21) is moved upward. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch angetriebene Steuerventil (44) aus zwei Ventilteilen besteht, wobei jeder Ventilteil eine Kammer (68, 68'), die unterhalb eines Kolbens (64, 64') mit grossem Durchmesser angeordnet ist, und in Kontakt mit dem unteren Ende des Stellers (61) steht und Öl auffängt, sowie einen Kolben (69,69') mit kleinem Durchmesser, welcher unterhalb des Kolbens (64, 64') mit grossem Durchmesser angeordnet ist, wobei der Kolben (69, 69') mit kleinem Durchmesser abwärts bewegbar ist, wenn Öl aus der Kammer (68, 68') gedrückt wird, und einen Ventilkörper (75,75') mit einem konischen Teil aufweist, wobei das obere Ende des Ventilkörpers in Kontakt mit dem Kolben (69, 69') mit kleinem Durchmesser steht und eine Sitzfläche (76,76') vorhanden ist, welche sich am unteren Teil des Ventilkörpers (75,75') befindet und mit einem passenden Ventilsitz (80) einen Zwischenraum begrenzt, wenn der Kolben (64, 64') mit kleinem Durchmesser und der Ventilkörper (75,75') 4. The device according to claim 2, characterized in that the electrically driven control valve (44) consists of two valve parts, each valve part having a chamber (68, 68 ') which is arranged below a piston (64, 64') with a large diameter , and is in contact with the lower end of the actuator (61) and catches oil, and a piston (69,69 ') with a small diameter, which is arranged below the piston (64, 64') with a large diameter, the piston A small diameter (69, 69 ') is movable downward when oil is forced out of the chamber (68, 68') and has a valve body (75, 75 ') with a conical part with the upper end of the valve body in contact stands with the piston (69, 69 ') with a small diameter and there is a seat (76,76'), which is located on the lower part of the valve body (75,75 ') and delimits a gap with a suitable valve seat (80) if the piston (64, 64 ') with a small diameter and the Valve body (75.75 ') nach unten bewegt werden. be moved down.
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