DE2037705B2

DE2037705B2 - DEVICE FOR REDUCING THE EMISSIONS OF TOXIC EXHAUST COMPONENTS IN VEHICLE COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DE2037705B2
Application number: DE19702037705
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yokosuka Hayashi Yoshimasa Sugihara Kunihiko Yokohama Nakajima, (Japan) F02d21 08
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1973-08-16
Also published as: DE2037705A1; DE2037705C3; GB1291528A; SE376459B; FR2053303B1; FR2053303A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verringerung des Ausstoßes giftiger Abgasbestandteile durch Regelung der Gaswechselventil-Steuerzeiten von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, bei welcher in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl das Einlaßventil so gesteuert wird, daß es am oberen Kolbentotpunkt öffnet und innerhalb der ersten Hälfte des Kolbenhubs nach dem unteren Totpunkt schließt, und das Auslaßventil so gesteuert ist, daß es in der unteren Hälfte des Kolbenhubs öffnet und am oberen Totpunkt schließt, wenn die Maschinendrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.The invention relates to a device for reducing the emission of toxic exhaust gas components by regulating the gas exchange valve control times of vehicle internal combustion engines, in which Depending on the engine speed, the inlet valve is controlled so that it is at the top dead center of the piston opens and closes within the first half of the piston stroke after bottom dead center, and the exhaust valve is controlled to open in the lower half of the piston stroke and at top dead center closes when the engine speed is lower than a predetermined value.

Es ist eine Einrichtung dieser Art bekannt, bei der in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl die Steuerung der Einlaß- und Auslaßventile so erfolgt, daß bei niedrigen Maschinendrehzahlen das Auslaßventil während des gesamten Ansaughubs des Kolbens geschlossen ist und das öffnen des Einlaßventils bis zur Ankunft des Kolbens am oberen Totpunkt verzögert ist, während das Ende des Ansaughubs etwas nach dem oberen Totpunkt des Kolbens liegt, um auf diese Weise zu vermeiden, daß bei niedrigen Drehzahlen infolge Überlappung der Öffnungsintervalle von Ein- und Auslaßventilen beim Saughub zu viel Abgas wieder in die Zylinder gesaugt und dadurch unvollständige Verbrennung bewirkt wird, die zu einem hohen Anteil von CO in den Abgasen führt. Die Steuerung der Ein- und Auslaßventile für den Fall ^oher Maschinendrehzahlen erfolgt in üblicher Weise so, daß zur Erzielung maximaler Leistung das öffnen des Einlaßventils vorzeitig und das Schließen des Ablaßventils verzögert gegenüber dem oberen Totpunkt des Kolbens erfolgt, so daß sich eine erhebliche Überlappung der Öffnungsintervalle beider Ventile ergibt. Die Steuerung der Ventile erfolgt kontinuierlich mit HiWe einer die Nockenwellen und Kurbelwelle verbindenden endlosen Kette, die mit einem auf der einen Nokkenwelle gelagerten Hebel mehr oder weniger gespannt wird, wobei das Spannen mit Hilfe eines Druckzylinders erfolgt, der von einer durch die Maschine angetriebenen Pumpe in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl gespeist wird. Und zwar kann man mit dieser bekannten Einrichtung für niedrige Maschinendrehzahlen eine gewisse Abgasentgiftung erreichen, d. h. also für Leerlauf und langsame Fahrt, während z.B. gerade beim Schiebebetrieb, der bekanntlich bei den üblichen Maschinen zum größten Gehalt an unverbrannten giftigen Bestandteilen in den Abgasen führt, keine Abgasentgiftung erfolgt, da dann ja auch die Maschinendrehzahl hoch ist und dementsprechend die Maschine entsprechend dem Bedarf für optimale Leistung versorgt wird. Es kann daher diese bekannte Einrichtung nicht voll die Anforderungen an die Abgasentgiftung erfüllen.A device of this type is known in which, depending on the engine speed, the The inlet and outlet valves are controlled in such a way that the outlet valve is activated at low engine speeds during the entire intake stroke of the piston is closed and the opening of the inlet valve up to the arrival of the piston at top dead center is delayed, while the end of the intake stroke is somewhat delayed the top dead center of the piston, in order to avoid that at low speeds too much exhaust gas again due to overlapping of the opening intervals of inlet and outlet valves during the intake stroke sucked into the cylinders, thereby causing incomplete combustion leading to a high Proportion of CO in the exhaust gases leads. The control of the inlet and outlet valves in the event of high engine speeds takes place in the usual way so that to achieve maximum performance, the opening of the inlet valve prematurely and the closing of the drain valve delayed compared to the top dead center of the piston takes place, so that there is a considerable overlap of the opening intervals of the two valves. the The valves are controlled continuously with a HiWe connecting the camshafts and crankshafts endless chain, which is more or less tensioned with a lever mounted on one camshaft is, whereby the clamping takes place with the help of a pressure cylinder, which is from a through the machine driven pump is fed depending on the machine speed. And you can achieve a certain level of exhaust gas decontamination with this known device for low engine speeds, d. H. So for idling and slow travel, while e.g. during pushing operation, which is known to be with the usual machines to the greatest content of unburned toxic components in the Exhaust gases leads, no exhaust gas detoxification takes place, because then the engine speed is also high and accordingly the machine is powered according to the need for optimal performance. It can therefore this known device does not fully meet the requirements for exhaust gas decontamination.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die eine Abgasentgiftung nicht nur für Leerlauf und Langsamfahrt sondern insbesondere auch für Verzögerung aus hoher Drehzahl, d. h. bei Schiebebetrieb, gewährleistet und im übrigen gewährleistet, daß bei Bedarf stets die volle Leistung sofort zur Verfügung gestellt werden kann, was in dem bekannten Fall nicht möglich ist, da z. B. bei plötzlicher Beschleunigung aus langsamer Fahrt die optimale Einstellung der Öffnungsintervalle erst bei einer höheren Drehzahl erreicht werden kann.The object of the invention is to provide a device of the type described at the outset that has a Exhaust gas detoxification not only for idling and slow travel but also especially for deceleration high speed, d. H. in pushing operation, guaranteed and, moreover, guaranteed that if necessary, always the full service can be made available immediately, which is not possible in the known case is because z. B. in the case of sudden acceleration from slow travel, the optimal setting of the opening intervals can only be achieved at a higher speed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Maschinendrehzahl niedriger als der vorbestimmte Wert und einem Saugleitungsunterdruck höher als ein vorbestimmter Wert unter derartiger Verkürzung der Öffnungsintervalle für das Ein- und Auslaßventil gegenüber Betriebszuständen mit über bzw. unter vorbestimmten Werten liegenden Drehzahlen bzw. Saugleitungsunterdrücken, daß die öffnungs- bzw. Schließzeiten innerhalb der Öffnungsintervalle für höhere Drehzahlen und/oder niedrigere Unterdrücke verbleiben, das Einlaßventil merkbar weniger als 50°This object is achieved in that at a machine speed lower than the predetermined Value and a suction line negative pressure higher than a predetermined value with such shortening of the Opposite opening intervals for the inlet and outlet valve Operating states with speeds above or below predetermined values or suction line negative pressures, that the opening and closing times are within the opening intervals for higher speeds and / or lower negative pressures remain, the inlet valve noticeably less than 50 °

nach dem unteren Totpunkt schließt und das Auslaßventil etwa 50° nach dem unteren Totpunkt öffnet. Nach einem Grundgedanken der Erfindung erfolgt also die Steuerung des Einsatzes der Ein- und Auslaßventile unter Verwendung zweier wesentlicher Parameter, mit deren Hilfe eine klare Begrenzung auf den notwendigen Einsatzbereich herbeigeführt werden kann, denn mit Hilfe der Maschinendrehzahl und des Saugleitungsunterdrucks läßt sich eindeutig und abgegrenzt der Bereich festlegen, bei dem maximale Verunreinigungen im Abgas vorliegen. Durch den zusätzlichen Parameter des Saugleitungsunterdrucks kann klar der Zustand des Schiebebetriebs erfaßt werden.closes after bottom dead center and the exhaust valve opens about 50 ° after bottom dead center. According to a basic idea of the invention, the use of the inlet and outlet valves is controlled using two essential parameters, with the help of which a clear limitation on the necessary area of application can be brought about, because with the help of the machine speed and the The suction line negative pressure can be defined clearly and delimited the area in which the maximum contamination are present in the exhaust gas. With the additional parameter of the suction line negative pressure, clearly the state of pushing operation can be detected.

Das Steuern der Öffnungsintervalle für das Ein- und Auslaßventil läßt sich bei einer Einrichtung mit einer mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Nockenwelle, die gegen Federkraft axial verschiebbar ist und durch deren axiale Verschiebung mittels entsprechender Nockengestaltung über ein Stcucrgestänge eine Veränderung des Steuerdiagramms der Ventile bewirkt wird, wobei ein Kolben fest mit einer Nockenwelle verbunden ist und in einem Zylinderglied sitzt, um eine Kammer zu bilden, die mit einem mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Fluids verbundenen Fluid-Zufuhrkanal und mit einem Fluid-Abflußkanal in Verbindung steht, der eine Ventileinrichtung zum selektiven öffnen und Schließen des Abflußkanals aufweist, dadurch erreichen, daß die Kammer mit einem unter konstantem Druck stehenden Medium beaufschlagt ist und die Ventileinrichtung des Fluid-Abflußkanals ein solenoidbetätigtes Ventil ist, das in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Saugleitungsunterdruck betätigt wird, wobei die Ventileinrichtung nur dann öffnet, wenn die Motordrehzahl niedriger und der Saugleitungsunterdruck höher als ein vorbestimmter Wert sind.The control of the opening intervals for the inlet and outlet valve can be with one device a camshaft which is in drive connection with the crankshaft and which is axially displaceable against spring force is and through their axial displacement by means of a corresponding cam design via a Stcucrgestänge a change in the control diagram of the valves is effected, with a piston is fixedly connected to a camshaft and is seated in a cylinder member to form a chamber which a fluid supply conduit connected to a source of pressurized fluid and with a fluid drainage channel communicating with valve means for selectively opening and Having closing the drainage channel, thereby achieving that the chamber with a constant under Pressurized medium is applied and the valve device of the fluid discharge channel is a solenoid-operated The valve is actuated as a function of the speed and the suction line negative pressure the valve device opens only when the engine speed is lower and the suction line negative pressure are higher than a predetermined value.

Es ist eine Einrichtung der zuletzt beschriebenen Gattung bekannt, mit der für alle Drehzahlen optimale Leistung erreicht werden soll, wobei im Unterschied zur Erfindung die Beaufschlagung des Kolbens mit einem in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl variierenden Druck erfolgt und der Abfluß von Hand gesteuert wird. - Ferner ist es bekannt, die Leistungscharakteristik einer Maschine bei noch kalter Maschine durch Verwendung eines gesonderten Nokkens für die Ventilbetätigung zu verbessern, wobei der Nocken axial verschiebbar ist. Schließlich ist es bekannt, die Steuercharakteristik des Einlaßventils in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und dem Saugleitungsunterdruck zur möglichst vollständigen Füllung des betreffenden Zylinders zu beeinflussen, wobei unter allen Betriebsbedingungen mit Hilfe eines in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl betätigten Fliehkraftreglers und eines saugleitungsunterdruckbetätigten Schiebers über ein Gestänge ein Nokken unter allen Betriebsbedingungen beeinflußt wird, der die Steuercharakteristik des Einlaßventils bestimmt. A device of the type just described is known, with the optimum for all speeds Performance is to be achieved, in contrast to the invention, the application of the piston takes place with a pressure that varies as a function of the engine speed and the discharge of Hand controlled. - It is also known to check the performance characteristics of a machine when it is still colder To improve the machine by using a separate cam for the valve actuation, whereby the Cam is axially displaceable. Finally, it is known to adjust the control characteristics of the intake valve in Depending on the machine speed and the suction line negative pressure for the most complete possible To influence filling of the cylinder in question, under all operating conditions with the help of a Depending on the engine speed, the centrifugal governor is operated and the suction line vacuum-operated governor A cam is influenced under all operating conditions via a linkage, which determines the control characteristics of the intake valve.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to the drawing of exemplary embodiments. It shows

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,1 shows a sectional view of an embodiment of a device according to the invention,

F i g. 2 eine nach U-II der F i g. 1 genommene Ansicht eines wesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Einrichtung,F i g. 2 one according to U-II of FIG. 1 taken view of an essential part of the invention Facility,

F i g. 3 ein Schema eines vorzugsweise gewählten Beispiels einer Steuereinrichtung zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Einrichtung,F i g. 3 is a diagram of a preferably selected example of a control device for use in the device according to the invention,

Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Beispiels des Bereichs, in welchem die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet,4 is a graphical representation of an example of the area in which the device according to the invention is working,

Fig. 5 ein Diagramm, das den Auslaßventil-Einsatzplan bei der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt, Fig. 5 is a diagram showing the exhaust valve deployment schedule represents in the device according to the invention,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Abhängig-6 shows a graphic representation of the

keit zwischen dem Ventilhub und dem Kurbelwellendrehwinkel bei einer die erfindungsgemäße Einrichtung aufweisenden Maschine,between the valve lift and the crankshaft rotation angle in a machine having the device according to the invention,

F i g. 7 in schaubildlicher Ansicht wesentliche Teile einer abgeänderten Form der erfindungsgemäßen Einrichtung,F i g. 7 shows a perspective view of essential parts of a modified form of the invention Facility,

Fig. 8 ein Diagramm, das den Einlaßventil-Einsatz der Einrichtung nach Fig. 7 veranschaulicht,Fig. 8 is a diagram illustrating the inlet valve deployment of the device of Fig. 7;

F i g. 9 den gleichen Zusammenhang wie F i g. 6, jedoch bei der Einrichtung nach Fig. 7, undF i g. 9 has the same relationship as FIG. 6, but in the device according to FIG. 7, and

so Fig. 10 Diagramme, die die Abhängigkeit zwischenMaschinendrehzahl, dem Unterdruck am Einlaß der Saugleitung und der innerhalb des Betriebsbereichs der erfindungsgemäßen Einrichtung liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit darstellen.10 are diagrams showing the relationship between engine speed, the negative pressure at the inlet of the suction line and that lying within the operating range of the device according to the invention Represent vehicle speed.

as Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung wird bei einer Brennkraftmaschine verwendet, die ein Kipphebelgehäuse 10 aufweist. In dem Kipphebelgehäuse 10 ist ein Auslaßventil 12 vorgesehen, das mit einem Kipphebel 14 über ein mit dem Ventilfederteller zu-as the device shown in Fig. 1 is at a Internal combustion engine is used, which has a rocker arm housing 10. In the rocker arm housing 10 an outlet valve 12 is provided, which is connected to a rocker arm 14 via a valve spring plate

sammenwirkendes Zwischenglied 16 betriebsmäßig verbunden ist. Das Auslaßventil 12 ist axial verschiebbar, um eine (nicht dargestellte) Auslaßöffnung zu öffnen und zu schließen und Abgase abzulassen, und wird normalerweise auf seinem Sitz durch Wirkung der Druckfeder 18 gehalten. Der Kipphebel wird durch einen Zapfen 20 schwenkbar getragen, wie sich aus Fig. 2 klar ergibt.cooperating intermediate member 16 is operationally connected. The outlet valve 12 is axially displaceable, to open and close an exhaust port (not shown) to vent exhaust gases, and is normally held in its seat by the action of the compression spring 18. The rocker arm will supported pivotably by a pin 20, as can be clearly seen from FIG.

Auf eine Nockenwelle 22 ist ein Kettenrad 24 aufgekeilt. Das Kettenrad 24 wird von der (nicht dargeste'lten) Kurbelwelle angetrieben, so daß die Nockenwelle 22 zusammen mit der Kurbelwelle drehbar ist. Die Nockenwelle 22 ist innerhalb des Kipphebelgehäuses 10 axial bewegbar. Mit der Bezugsziffer 26 ist ein Stellungsorgan bezeichnet, mit dem das KettenradA sprocket 24 is keyed onto a camshaft 22. The sprocket 24 is of the (not shown) Crankshaft driven so that the camshaft 22 is rotatable together with the crankshaft. The camshaft 22 is axially movable within the rocker arm housing 10. With the reference number 26 is denotes a positioning element with which the chain wheel

24 eingestellt wird. Die Nockenwelle 22 wird durch ein Nockenwellen-Traglager 28 drehbar und axial bewegbar getragen, das gegenüber dem Maschinenzylinder festliegt. In dem Traglager 28 kann ein Schmiermittelkanal 28a gebildet sein, um die Drehung und axiale Bewegung der Nockenwelle 22 zu glätten.24 is set. The camshaft 22 is rotatable and axially movable by a camshaft support bearing 28 carried, which is fixed opposite the machine cylinder. In the support bearing 28 can be a Lubricant channel 28a may be formed to allow rotation and axial movement of camshaft 22 smooth.

Auf der Nockenwelle 22 sind ein erster Nocken 30 und ein zweiter Nocken 32 ausgebildet und dem Kipphebel 14 des Auslaßventils 12 zugeordnet. Zwischen dem Vorderende der Nockenwelle 22 und der Endwand des Kipphebelgehäuses 10 ist ein Zylinderglied 34 angeordnet, das an dem Kipphebelgehäuse befestigt ist. Das Zylinderglied 34 ist gegenüber dem Vorderende der Nockenwelle 22 angeordnet und besitzt an seiner Innenwand einen Anschlag 36 zur Begrenzung der Axialbewegung der Nockenwelle 22. Durch einen Bolzen 40 ist ein Kolben 38 auf der Nockenwelle 22 an einem Abschnitt nahe deren Vorderende befestigt. Der Kolben 38 sitzt in dem Zylinderglied 34,A first cam 30 and a second cam 32 are formed on the camshaft 22 and the rocker arm 14 of the outlet valve 12 assigned. Between the front end of the camshaft 22 and the end wall of the rocker arm housing 10, a cylinder member 34 is arranged which is attached to the rocker arm housing is. The cylinder member 34 is disposed opposite the front end of the camshaft 22 and has on its inner wall a stop 36 for limiting the axial movement of the camshaft 22 a bolt 40, a piston 38 is fixed on the camshaft 22 at a portion near the front end thereof. The piston 38 sits in the cylinder member 34,

so daß eine Kammer 42 gebildet wird. Eine Druckfeder 44 sitzt zwischen Traglager 28 und dem Kolben 38 und stützt sich auf ein Axiallager 45, das an dem Kolben 38, wie dargestellt, angeordnet ist.so that a chamber 42 is formed. A compression spring 44 sits between the support bearing 28 and the piston 38 and is supported on a thrust bearing 45 which is arranged on the piston 38 as shown.

Die Kammer 42 steht an einer Seite mit einem Fluid-Zufuhrkanal 46 und an der anderen Seite mit einem Fluid-Abflußkanal 48 in Verbindung. Der Fluid-Zufuhrkanal 46 steht seinerseits über eine öffnung 50 mit einem Fluid-Tunnel 52 in Verbindung; der Fluid-Abflußkanal 48 steht seinerseits mit einer Ablaufkammer 54 in Verbindung. Der Tunnel 52 steht mit einer (nicht dargestellten) Quelle eines Druckmediums in Verbindung.The chamber 42 is on one side with a fluid supply channel 46 and on the other side with a fluid drainage channel 48 in connection. Of the Fluid supply channel 46 is in turn connected to a fluid tunnel 52 via an opening 50; the fluid discharge channel 48 is in turn connected to a discharge chamber 54. The tunnel 52 is in communication with a source of print medium (not shown).

Der erste Nocken 30, der bei hoher Drehzahl und/ oder bei Schwerlastbetrieb der Maschine eingesetzt werden soll, ist in seinen Abmessungen kleiner als der zweite Nocken 32, der bei niedriger Drehzahl und/ oder Leichtlastfahrt zum Einsatz kommt. Der erste Nocken 30 ist auf der Nockenwelle 22 derart angeordnet, daß er normalerweise an dem Kipphebel 14 anliegt, wenn der Kolben 38 und demgemäß die Nokkenwelle 22 gegen den Anschlag 36 in dem Zylinderglied 34 durch Wirkung der Feder 44 bei Abwesenheit eines Fluiddrucks in der Kammer 42 gedrückt wird. Der zweite Nocken 32 ist andererseits derart angeordnet, daß er normalerweise außer Fluchtung mit dem Kipphebel 14 gehalten wird, wenn der erste Nocken 30 daran anliegt, und in Anlage an den Kipphebel 14 gebracht wird, wenn ein Fluiddruck in der Kammer 42 vorliegt, so daß der Kolben und demgemäß die Nockenwelle 22 gegen die Wirkung der Feder 44 von dem Anschlag 36 wegbewegt wird.The first cam 30, which is used at high speed and / or during heavy-duty operation of the machine is to be, is smaller in its dimensions than the second cam 32, which is at low speed and / or light duty travel is used. The first cam 30 is arranged on the camshaft 22 in such a way that that it normally rests against the rocker arm 14 when the piston 38 and accordingly the camshaft 22 against the stop 36 in the cylinder member 34 by the action of the spring 44 in the absence a fluid pressure in the chamber 42 is pressed. The second cam 32 is on the other hand arranged so that it is normally held out of alignment with the rocker arm 14 when the first cam 30 abuts it, and is brought into abutment with the rocker arm 14 when a fluid pressure is present in the chamber 42, so that the piston and, accordingly, the camshaft 22 against the action the spring 44 is moved away from the stop 36.

Der in die Kammer 44 einzuführende und aus dieser abzuleitende Fluiddruck wird durch ein Ventilorgan gesteuert, das dem Fluid-Abflußkanal 48 zügeordnet ist. Das Ventilorgan 56 wird seinerseits durch ein Solenoidventil gesteuert, das allgemein mit der Bezugsziffer 58 bezeichnet ist. Mit der Bezugsziffer 60 ist ein Abflußkanal bezeichnet, der die Hindurchführung eines Fluiddrucks ermöglichen soll, wenn das Ventilorgar. 56 geschlossen ist. 'The fluid pressure to be introduced into the chamber 44 and to be derived therefrom is controlled by a valve member controlled, which is assigned to the fluid discharge channel 48. The valve member 56 is in turn by a solenoid valve, indicated generally by the reference numeral 58, is controlled. With the reference number 60 denotes a drainage channel which is intended to allow the passage of a fluid pressure when the Ventilorgar. 56 is closed. '

Das Solenoidventil 58 besteht im wesentlichen aus einem beweglichen Kern 62, der mit dem Ventilorgan 56 in einer Einheit gebildet ist, einer Feder 64, die den beweglichen Kern 62 herausdrückt, so daß das Ventilorgan S\t in einer Stellung gehalten wird, in der es den Abflußkanal 48 schließt, und einer Solenoidspule 66, die den beweglichen Kern 62 bei ihrer Erregung in seine zurückgezogene Stellung bewegt, so daß das Ventilorgan 56 zum öffnen des Abflußkanals 48 bewegt wird.The solenoid valve 58 consists essentially of a movable core 62 which is formed in one unit with the valve member 56, a spring 64 which pushes the movable core 62 out so that the valve member S \ t is held in a position in which it the drainage channel 48 closes, and a solenoid coil 66 which, when energized, moves the movable core 62 into its retracted position, so that the valve member 56 is moved to open the drainage channel 48.

Die Solenoidspule 66 wird in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebszuständen der Maschine erregt, so daß sich das Ventilorgan 56 nur in einer Stellung zum öffnen des Abflußkanals 48 befindet, wenn das Fahrzeug unter vorbestimmten Bedingungen, wie Landfahrt, betrieben wird. Es können verschiedene Betriebsvariablen der Maschine verwendet werden, um die Betriebszustände darzustellen, die die Bewegung des Ventilorgans diktieren. F i g. 3 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltungsanordnung, die vorzugsweise für die Steuerung des Solenoidventüs 58 verwendet werden kann.The solenoid coil 66 is energized in response to predetermined operating conditions of the machine, so that the valve member 56 is only in one position to open the drainage channel 48 is located when the vehicle is under predetermined conditions, such as Land travel, is operated. Different operating variables of the machine can be used, to represent the operating states that dictate the movement of the valve member. F i g. 3 shows an example electrical circuitry preferably used to control the solenoid valve 58 can be used.

Die Solenoidspule 66 ist über eine Leitung 66a mit einem ersten Schalter 68 verbunden, der auf Änderangen des Unterdrucks in der Saugleitung (nicht dargestellt) der Maschine anspricht (Fig. 3). Der Schalter 68 wird durch eine Membranvorrichtung betrieben, die eine Membran 72 aufweist, mit der der Schalter 68 starr verbunden ist. Eine Druckfeder 74 sitzt auf der Rückseite der Membran 72, die demzufolge in einer Stellung vorgespannt wird, in der der Schalter 68 offengehalten ist. Die Membran 72 wird dem Unterdruck der Saugleitung ausgesetzt, die Druckfeder 70 ist derart gewählt, daß sie die Kraft aus dem Unterdruck in der Saugleitung überwindet,The solenoid coil 66 is connected via a line 66a to a first switch 68, which changes in response of the negative pressure in the suction line (not shown) of the machine responds (Fig. 3). The desk 68 is operated by a membrane device having a membrane 72 with which the Switch 68 is rigidly connected. A compression spring 74 sits on the back of the diaphragm 72, which accordingly is biased in a position in which the switch 68 is held open. The membrane 72 is exposed to the negative pressure of the suction line, the compression spring 70 is chosen such that it provides the force overcomes from the negative pressure in the suction line,

s der niedriger als ein vorbestimmter Wert, z. B. beispielsweise — 100 mm Hg ist. Wenn der Unterdruck einen derartigen vorbestimmten Wert, beispielsweise beim Verzögern des Fahrzeuges, überschreitet, überwindet die Feder 74 die Kraft des Unterdrucks der Saugleitung, so daß die Membran 72 in eine Stellung bewegt wird, in der der Schalter 68 geschlossen ist.s which is lower than a predetermined value, e.g. B. for example - is 100 mm Hg. When the negative pressure has such a predetermined value, for example when decelerating the vehicle, the spring 74 overcomes the force of the negative pressure of the Suction line, so that the membrane 72 is moved to a position in which the switch 68 is closed.

Statt der in Fig. 3 dargestellten Anordnung kannInstead of the arrangement shown in FIG

der Schalter 68 vorzugsweise durch eine unterdruckgesteuerte Verschiebungsvorrichtung des Zündverteilers gesteuert werden.the switch 68 preferably by a vacuum-controlled displacement device of the ignition distributor being controlled.

Der Schalter 68 ist betriebsmäßig mit einem zweiten Schalter 76 über eine Leitung 78 verbunden. Der Schalter 76 kann ein Relaisschalter sein, der normalerweise offen ist und durch Erregung mit einer Spannung, die niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, geschlossen wird. Der Schalter 76 ist betriebsmäßig mit einem Zündverteiler 78 über eine Leitung 80 verbunden, um die darin erzeugten Primärimpulse festzustellen. Es wird eine der Anzahl der Primärimpulse proportionale Spannung erzeugt, die dann mit einer vorbestimmten Maschinendrehzahl entspricht - beispielsweise 3 200 Upm -, worauf der Schalter 76 geschlossen wird. Vorzugsweise kann der Schalter 76 anders gesteuert werden, sofern er nur dann geschlossen wird, wenn die Maschine mit einer Drehzahl kleiner als der vorbestimmte Wert betrieben wird. Beispielsweise kann der Schalter 76 durch einen oder mehrere Fluiddruckregler einer Kraftübertragungsanlage oder eine Tachometer-Vorrichtung, soweit verfügbar, gesteuert werden. Der Schalter 76 kann auch in Abhängigkeit von der Drehzahl betätigt werden, die durch eine elektromagnetische Aufnahmeeinrichtung festgestellt wird, die derart angeordnet ist, daß sie von der Drehung eines auf der Kurbelwelle angeordneten Räderwerks abhängt.The switch 68 is operatively connected to a second switch 76 via a line 78. Of the Switch 76 can be a relay switch that is normally open and, by energizing it with a voltage, which is lower than a predetermined value is closed. The switch 76 is operational connected to an ignition distributor 78 via a line 80 to determine the primary pulses generated therein. A voltage proportional to the number of primary pulses is generated, which is then combined with a corresponds to a predetermined engine speed - for example 3 200 rpm - whereupon the switch 76 is closed will. Preferably, the switch 76 can be controlled differently, provided that it is closed becomes when the engine is operated at a speed smaller than the predetermined value. For example the switch 76 may be through one or more power transmission fluid pressure regulators or a tachometer device, if available, can be controlled. The switch 76 can can also be actuated as a function of the speed, which is determined by an electromagnetic pick-up device is detected, which is arranged so that it is affected by the rotation of one on the crankshaft arranged gear train depends.

Der erste und zweite Schalter 68 und 76 sind jeweils über die Leitung 78 und 84 in Serie mit einer elektrisehen Leistungsquelle 82 geschaltet; die Leistungsquelle 82 kann vorzugsweise eine Batteriereihe sein. The first and second switches 68 and 76 are each connected in series with an electrical via lines 78 and 84 Power source 82 switched; the power source 82 may preferably be a battery bank.

Wenn das Fahrzeug auf einer Landstraße oder Schnellstraße fährt und die Maschinendrehzahl höher als ein vorbestimmter Wert (z. B. 3 200 Upm) ist und der Unterdruck der Saugleitung niedriger als ein vorbestimmter Wert (z. B. - 100 mm Hg) ist, dann sindWhen the vehicle is traveling on a country road or expressway and the engine speed is higher than a predetermined value (e.g. 3,200 rpm) and the negative pressure of the suction pipe is lower than a predetermined one Value (e.g. - 100 mm Hg) then are

so die Schalter 68 and 76 offen and halten die Solenoidspule des Solenoidventüs 58 unerregt. Das Ventflorgan 56 wird demzufolge durch Wirkung der Feder 64 vorgeschoben und schließt den Fluid-Abflußkanal 48. Dies führt zu einem Anwachsen des FIuid-Drucks in der Kammer 42, so daß der Kolben 38 und demzufolge die Nockenwelle 22 gegen die Wirkung der Feder 44 von dem Anschlag 36 wegbewegt werden, bis der Nocken 32 in Fluchtung mit dem Kipphebel 14 gebracht ist. Das Aaslaßventil 12 wird so durch Drehungso switches 68 and 76 open and hold the solenoid coil of the solenoid valve 58 deenergized. The Ventflorgan 56 is consequently advanced by the action of the spring 64 and closes the fluid discharge channel 48. This leads to an increase in the fluid pressure in the chamber 42, so that the piston 38 and consequently the camshaft 22 are moved away from the stop 36 against the action of the spring 44 until the Cam 32 is brought into alignment with rocker arm 14. The outlet valve 12 is thus rotated

des größeren Nockens 32 gesteuert, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird.of the larger cam 32 is controlled when the vehicle is driven at high speed.

Wenn das Fahrzeug verzögert wird oder sich mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, wie beim Fahren auf städtischen Straßen, bewegt, nimmt die Drehzahl ab und der Unterdruck der Saugleitung zu, so daß die Schaher 68 and 76 gleichzeitig oder nacheinander geschlossen werden. Wenn beide Schalter 68 und 76 gleichzeitig geschlossen sind, ist die Solenoidspule 66When the vehicle is decelerating or moving at a slower speed, such as when driving on urban roads, moves, the speed decreases and the vacuum in the suction line increases, so that the Schaher 68 and 76 are closed simultaneously or one after the other. If both switches 68 and 76 are closed at the same time, the solenoid coil 66 is

des Solenoidventils 58 erregt und bewegt das Ventilorgan 56 gegen die Wirkung der Feder 64 in seine zurückgezogene Stellung, wodurch es den Fluid-Abflußkanal 48 öffnet. Der innerhalb der Kammer 42 eingeschlossene Fluid-Druck kann nun über den Abflußkanal 42 in die Ablaufkammer 54 gelangen. Der Kolben 38 und demgemäß die Nockenwelle 22 werden so gegen den Anschlag 36 durch Wirkung der Feder 44 bewegt, bis der erste Nocken 30 in Fluchtung mit dem Kipphebel 14 gebracht ist. Das Auslaßventil 12 wird nun durch den ersten Nocken 30 gesteuert.of the solenoid valve 58 energizes and moves the valve member 56 against the action of the spring 64 in its retracted position, making it the fluid drainage channel 48 opens. The fluid pressure enclosed within the chamber 42 can now be passed through the drainage channel 42 enter the drainage chamber 54. The piston 38 and accordingly the camshaft 22 become so moved against the stop 36 by the action of the spring 44 until the first cam 30 is in alignment is brought with the rocker arm 14. The outlet valve 12 is now controlled by the first cam 30.

Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel des Bereiches, in dem die beiden zusammenarbeitenden Schalter 68 und 76 zusammen geschlossen sein sollen, wobei angenommen wird, daß der erste Schalter 68 geschlossen ist, wenn der Unterdruck der Saugleitung ζ. Β. höher als — 100 mm Hg ist, und der zweite Schalter 76 geschlossen ist, wenn die Maschinendrehzahl niedriger als beispielsweise 3 200Upm ist.FIG. 4 illustrates an example of the area in which the two cooperating switches 68 and 76 shall be closed together, assuming that the first switch 68 is closed is when the negative pressure in the suction line ζ. Β. is higher than -100 mm Hg and the second switch 76 is closed is when the engine speed is lower than, for example, 3,200 rpm.

Der erste Nocken 30, der zur Steuerung des Ventileinsatzes während der Schnellfahrt und/oder des Schwerlastbetriebs dient, ist so geformt, daß das Auslaßventil 12 vorzugsweise bei etwa 50° vor dem unteren Totpunkt des Kolbenhubs geöffnet wird und etwas — vorzugsweise etwa 10° - nach dem oberen Totpunkt geschlossen wird, wie aus F i g. 5 und 6 ersichtlich. Der zweite Nocken 32, der zur Steuerung der Bewegungen des Auslaßventils 12 bei niedriger Geschwindigkeit und/oder Leichtlastbetrieb verwendet wird, ist derart geformt, daß wie in Fi g. 5 und 6 dargestellt, das Auslaßventil 12 bei vorzugsweise 50° nach dem unteren Totpunkt geöffnet wird und im oberen Totpunkt im wesentlichen geschlossen wird. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, ist der Ventilhub, wenn der zweite Nocken 32 benutzt wird, kleiner als bei Benutzung des ersten Nockens 30.The first cam 30, which is used to control the valve insert during high-speed travel and / or the Used for heavy duty operation, is shaped so that the exhaust valve 12 is preferably at about 50 ° in front of the lower Dead center of the piston stroke is opened and something - preferably about 10 ° - after top dead center it is concluded, as shown in FIG. 5 and 6 can be seen. The second cam 32, which is used to control the movements of the exhaust valve 12 is used at low speed and / or light load operation is such shaped that as in Fi g. 5 and 6, the exhaust valve 12 is shown at preferably 50 ° to the lower Dead center is opened and is essentially closed at top dead center. As can be seen from Fig. 6 results, the valve lift when the second cam 32 is used is smaller than when the first one is used Cam 30.

In der Ausführungsform der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Einrichtung wird nur das Auslaßventil in Abhängigkeit von den Fahrzuständen des Fahrzeuges gesteuert, jedoch kann das Einlaßventil genauso wie das Auslaßventil im Bedarfsfall nach dem gleichen Prinzip gesteuert werden; ein Beispiel ist in Fig. 7 dargestellt.In the embodiment of the device shown in FIGS. 1 to 3, only the outlet valve is used controlled depending on the driving conditions of the vehicle, but the inlet valve can also how the exhaust valve can be controlled according to the same principle if necessary; an example is in FIG. 7 shown.

In F i g. 7 ist das Einlaßventil mit der Bezugsziffer 86 bezeichnet und einem Kipphebel 88, einem mit dem Ventilfederteller zusammenwirkenden Zwischenglied 90 und einer Druckfeder 92 in gleicher Weise wie das Auslaßventil 12 zugeordnet. Die Nokkenwelle 22 hat zusätzlich zu den Nocken 30 und 32 einen ersten Nocken 94 und einen zweiten Nocken 96. Diese Nocken 94 und 96 werden bewegt and mit dem Kipphebel 88 für das Einlaßventil 86 selektiv ausgerichtet, wie die Nocken 30 bzw. 32 bewegt und mit dem Kipphebel 14 für das Auslaßventil 12 ausgerichtet werden, so daß die Erläuterung der Betriebsweise der Nocken 94 und 96 hier weggelassen wird.In Fig. 7, the inlet valve is denoted by the reference number 86 and is assigned to a rocker arm 88, an intermediate member 90 cooperating with the valve spring plate and a compression spring 92 in the same way as the outlet valve 12. The Nok kenwelle 22 has, in addition to the cams 30 and 32, a first cam 94 and a second cam 96. These cams 94 and 96 are moved and selectively aligned with the rocker arm 88 for the inlet valve 86 , as the cams 30 and 32 respectively moved and be aligned with the rocker arm 14 for the exhaust valve 12, so the explanation of the operation of the cams 94 and 96 will be omitted here.

Der erste Nocken 94, der arbeitet, wenn das Fahrzeug mit einer gegenüber einem vorbestimmten Wert höheren Geschwindigkeit und/oder bei Schwerlastbedingungen gefahren wird, ist in einer Weise ausgebildet, daß das Einlaßventil 86 leicht - vorzugsweise etwaThe first cam 94, which operates when the vehicle is at a level opposite a predetermined value higher speed and / or under heavy load conditions is designed in such a way that that the inlet valve 86 easily - preferably about

ίο 10° - vor dem oberen Totpunkt geöffnet wird und vorzugsweise bei 50° nach dem unteren Totpunkt geschlossen wird. Der zweite Nocken 96, der bei niedriger Geschwindigkeit und/oder Leichtlastfahren des Fahrzeuges benutzt wird, ist so geformt, daß das Einlaß ventil 86 im wesentlichen im oberen Totpunkt geöffnet und etwas vor dem Punkt geschlossen wird, bei dem das Einlaßventil geschlossen wird, wenn der Nocken 96 im Einsatz ist. Dies ergibt sich aus Fig. 8. Die F i g. 9 veranschaulicht, daß der Ventilhub beim Nocken 94 meßbar größer als beim Nocken 96 ist.ίο 10 ° - is opened before top dead center and is preferably closed at 50 ° after bottom dead center. The second cam 96, the one at lower Speed and / or light load driving of the vehicle is used is shaped so that the inlet valve 86 is opened essentially at top dead center and closed a little before the point in which the inlet valve is closed when the cam 96 is in use. This is evident from FIG. 8. The F i g. 9 illustrates that the valve lift in cam 94 is measurably greater than in cam 96.

Fig. 10 zeigt, wie die Maschinendrehzahlen A undFig. 10 shows how the engine speeds A and

der Unterdruck B der Ansaugleitung- beide Größen werden als vorteilhafte Variablen zur Darstellung der Fahrbedingungen des Fahrzeugs bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet - sich mit der Fahrgeschwindigkeit C des Fahrzeuges ausgeprägt ändern, woraus sich ergibt, daß der Arbeitsbereich der Ventile so ausgelegt werden kann, daß die gewünschte Steuerung des Ventileinsatzes in Übereinstimmung mit den Fahrzuständen des Fahrzeuges erreicht wird.the negative pressure B of the intake line - both variables are used as advantageous variables to represent the driving conditions of the vehicle in the device according to the invention - change markedly with the driving speed C of the vehicle, which means that the working range of the valves can be designed so that the desired control of the valve insert is achieved in accordance with the driving conditions of the vehicle.

Zur Erreichung einer zufriedenstellenden Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyde ist es weiterhin wichtig, daß eine ausreichende Menge an Sauerstoff in dem zu dem Maschinenzylindern geführten Brennstoffgemisch enthalten ist. Dazu wird eine mit einem relativ mageren Brennstoff-Luftgemisch betreibbare Maschine vorgeschlagen und verwendet: wenn eine Maschine dieser Art verwendet wird, ist es nötig, das Brennstoff-Luftgemisch in geeigneter Weise zu jedem der Zylinder zu verteilen, um die Mischung durch die gesamte Verbrennungskammer gleichmäßig auszubreiten und einen turbulenten Strom des Gemischs in der Verbrennungskammer aufzubauen. Dies wird durch Drosselung der Eingangsöffnung des Zylinders durch das Einlaßventil erreicht, um damit das hindurchführende Gemisch »zusammenzudrücken«. Die in Fig. 7 dargestellte abgeänderte Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft für diesen Zweck, da der VenriBrab bei niedri- ger Fahrgeschwindigfceit und/oder Leichtlast-Fahrt bedeutend begrenzt wird, wo gewöhnlich eine größere Menge von unverbrannten Abgasen abgegeben wird. In order to achieve a satisfactory combustion of the hydrocarbons and carbon monoxides, it is furthermore important that a sufficient amount of oxygen is contained in the fuel mixture fed to the engine cylinders. To this end, an engine operable with a relatively lean fuel-air mixture is proposed and used: when an engine of this type is used it is necessary to distribute the fuel-air mixture in a suitable manner to each of the cylinders in order to ensure that the mixture is uniform throughout the combustion chamber expand and build up a turbulent flow of the mixture in the combustion chamber. This is achieved by throttling the inlet opening of the cylinder through the inlet valve in order to "compress" the mixture passing through it. The modified embodiment of the invention shown in FIG. 7 is advantageous for this purpose, since the VenriBrab is significantly limited at low driving speed and / or light-load driving, where a larger amount of unburned exhaust gases is usually given off.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for reducing the emission of toxic exhaust components by regulating the Gas exchange valve control times of vehicle internal combustion engines, in which depending the inlet valve is controlled by the engine speed so that it is at the top dead center of the piston opens and closes within the first half of the piston stroke after bottom dead center, and the exhaust valve is controlled so that it is in the lower half of the piston stroke öf f nei and am top dead center closes when the engine speed is lower than a predetermined value, characterized in that at an engine speed lower than the predetermined one Value and a suction line negative pressure higher than a predetermined value below such Shortening of the opening intervals for the inlet and outlet valve compared to operating conditions with speeds or suction line negative pressures that are above or below predetermined values, that the opening and closing times are within the opening intervals for higher speeds and / or low negative pressures remain, the intake valve noticeably less than 50 ° after closes the bottom dead center and the exhaust valve opens about 50 ° after the bottom dead center.

2. Device according to claim 1, having a drive connection with the crankshaft Camshaft that is axially displaceable against spring force and by its axial displacement a change in the control diagram by means of a corresponding cam design via a control linkage of the valves is effected, with a piston firmly connected to the camshaft and seated in a cylinder member to form a chamber connected to a source with one below Pressurized fluid connected fluid supply channel and with a fluid discharge channel in Connection is that a valve device for selective opening and closing of the drainage channel having, characterized in that the chamber (42) with a constant pressure standing medium is applied and the valve device (58) of the fluid discharge channel (48) is a solenoid operated valve that is dependent on engine speed and suction line vacuum is actuated, the valve device only opening when the engine speed are lower and the suction line negative pressure is higher than the predetermined value.

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