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DE3206199A1 - Internal combustion engine, especially for motor vehicles, with at least two inlet valves or valve assemblies - Google Patents

Internal combustion engine, especially for motor vehicles, with at least two inlet valves or valve assemblies

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Publication number
DE3206199A1
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DE
Germany
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inlet
valve
individual
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19823206199
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German (de)
Inventor
Klaus-Dieter Dr. Ing. 3180 Wolfsburg Emmenthal
Istvan Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Geiger
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

For the purpose of obtaining differing control times of the inlet valves (4, 5) of an internal combustion engine in different speed ranges (I, II, III) whilst avoiding operating cams, adjustable in operation, for the inlet valves, a plurality of inlet valves (4, 5) with individual inlet lines (2, 3) and a device (13) are provided for each combustion chamber, which device frees the flow cross-sections of the individual inlet lines (2, 3) as a function of signals from a speed sensor (16) according to the current speed of rotation so that only that inlet valve (4, 5) with the optimum control time for the current speed range is operative for the mixture feed. <IMAGE>

Description

VOLKSWAGENWERKVOLKSWAGENWERK

AKTIENGESELLSCHAFTSHARED COMPANY

3180 Wolfsburg3180 Wolfsburg

K 3232/1702-pt-hu-saK 3232/1702-pt-hu-sa

Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei Einlaßventilen oder -ventilgruppenInternal combustion engine, especially for motor vehicles, with at least two inlet valves or valve groups

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß ,dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of Claim 1.

Eine Brennkraftmaschine dieses Aufbaus ist aus der US-PS 4 114 371, F02M, 13/02, bekannt. In den individuellen Einlaßleitungen ist jeweils eine Drosselklappe angeordnet; die Drosselklappen sind über eine gemeinsame Betätigungswelle drehfest miteinander verbunden und so ausgerichtet, daß die Drosselklappen die Strömungsquerschnitte in den einzelnen.Einlaßleitungen im gleichen Maße beeinflussen. Die den Einlaßventilen zugeordneten Nocken sind um 180° gegeneinander versetzt auf der Nockenwelle angeordnet, so daß die beiden Einlaßventile um 180° versetzt betätigt werden. Zweck dieser Konstruktion ist die abwechselnde Speisung ein und desselben Brennraums der Maschine mit reichem und armem Kraftstoff-Luft- Gemisch, wodurch sich der Vorteil ergeben soll, daß eine besondere Sekundärluftzuführung zu einem nachgeschalteten thermischen Abgasreaktor überflüssig wird.An internal combustion engine of this design is known from US Pat. No. 4,114,371, F02M, 13/02, known. A throttle valve is arranged in each of the individual inlet lines; the throttle valves are about a common Actuating shafts connected to one another in a rotationally fixed manner and aligned so that the throttle flaps allow the flow cross-sections in the individual inlet lines affect to the same extent. The cams assigned to the intake valves are arranged offset from one another by 180 ° on the camshaft, so that the two inlet valves are actuated offset by 180 °. The purpose of this construction is to alternately feed one and the same combustion chamber of the machine with rich and poor fuel-air mixture, whereby the advantage should result that a special secondary air supply to a downstream thermal exhaust gas reactor is superfluous.

Die Erfindung befaßt sich mit einem anderen Problem. Bekanntlich sind in unterschiedlichen Drehzahlbereichen der Maschine unterschiedliche Steuerzeiten der Einlaßventile betriebsoptimal für die Maschine. Es ist bekannt,The invention addresses another problem. It is well known that in different speed ranges of the machine different control times of the inlet valves optimally operational for the machine. It is known,

Vorsitzender Vorstand: I':·-. Jo'-.~n,«er, VcrsiCerder - h,. i.-j-vj'i · Κ<ιΗ·ΐ!-?ιΜ2 Brian; · PrJ. .Or. 'oc"i. 5'nsl f.al] ■ Ir-. \:t. Pftl^r Chairman of the Board: I ': · -. Jo '-. ~ N, «he, VcrsiCerder - h ,. i.-j-vj'i · Κ <ιΗ · ΐ! -? ιΜ2 Brian; · PrJ. .Or. 'oc "i. 5'nsl f.al] ■ Ir-. \: t. Pftl ^ r

diesem Umstand durch Einsatz von Nocken Rechnung zu tragen, die hinsichtlich Nockenbreite und/oder Winkelstellung der Nockenflanken im Betrieb der Maschine veränderbar gestaltet sind. Entsprechende Nockenkonstruktionen sind aber aufwendig und störanfällig, da eine Verstellung von Teilen vorgenommen werden muß, die mit hoher Drehzahl rotieren.To take this fact into account by using cams, which with regard to Cam width and / or angular position of the cam flanks are designed to be changeable during operation of the machine. Corresponding cam constructions but are expensive and prone to failure, since an adjustment of parts must be made that rotate at high speed.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der unterschiedliche Steuerzeiten -Betätigungszeitpunkte und/oder Betätigungszeiträume- der Einlaßventile ohne Notwendigkeit der Verwendung im Betrieb veränderbarer Nocken erzielt werden.The invention is accordingly based on the object of an internal combustion engine to create, with the different control times -activation times and / or operating periods- of the inlet valves without the need of Use of cams that can be changed during operation can be achieved.

Zur Lösung greift die Erfindung die eingangs beschriebene bekannte Maschinenkonstruktion auf und verändert diese gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.To solve this, the invention makes use of the known machine construction described at the beginning and changes it according to the characterizing features of claim 1.

Auch bei der Erfindung finden also zumindest zwei Einlaßventile oder -ventilgruppen Verwendung, denen individuelle Nocken auf einer Nockenwelle zugeordnet sind. Während bei dem behandelten Stand der Technik aber die Nokken um 180° gegeneinander versetzt auf der Nockenwelle angeordnet sind, damit die beiden Einlaßventile abwechselnd betätigt werden, sind bei der Erfindung die Steuerzeiten und damit Anordnung und Ausbildung der Nocken so gewählt, daß die Ventilsteuerzeiten für jeweils einen von mehreren unterschiedlichen Drehzahlbereichen optimiert sind. Beispielsweise arbeiten die beiden Einlaßventile mit einer großen Ventilüberschneidung und bezüglich der Steuerkurve des Auslaßventils so, daß die Steuerkurve des für einen höheren Drehzahlbereich vorgesehenen Einlaßventils einen relativ großen Überschneidungsbereich mit der Steuerkurve des Auslaßventils besitzt, während die Steuerkurve des für einen niedrigen Drehzahlbereich vorgesehenen weiteren Einlaßventils nur einen geringen Überschneidungsbereich mit der Steuerkurve des Auslaßventils besitzt.In the invention, too, there are at least two inlet valves or groups of inlet valves Use to which individual cams are assigned on a camshaft. While in the prior art discussed, however, the cams are arranged offset from one another by 180 ° on the camshaft, so that the two inlet valves are operated alternately, are in the Invention the timing and thus the arrangement and design of the cams chosen so that the valve timing for one of several different Speed ranges are optimized. For example, the two intake valves operate with a large valve overlap and with respect to of the control curve of the exhaust valve so that the control curve of the intake valve provided for a higher speed range has a relative has a large area of overlap with the control curve of the exhaust valve, while the control curve of the for a low speed range provided further inlet valve has only a small area of overlap with the control curve of the outlet valve.

Wie die Unteransprüche, die sich auf Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen, und die nachfolgende Figurenbeschreibung erkennen lassen, erfordert die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe nur einen relativ geringen Aufwand an noch dazu einfachen und erprobten Bauteilen und Schaltungen.As the subclaims relating to exemplary embodiments of the invention, and can be seen from the following description of the figures, the invention requires only a relatively small amount to solve the problem Expenditure on simple and tried-and-tested components and circuits.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es stellen dar:In the following two embodiments of the invention are based on the Drawing explained. They represent:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,1 shows a first embodiment,

Fig. 2 den Verlauf der Freigabe der Strömungsquerschnitte der beiden individuellen Einlaßleitungen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine undFig. 2 shows the course of the release of the flow cross-sections of the two individual inlet lines depending on the speed of the internal combustion engine and

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 shows a second embodiment of the invention.

In Fig. 1 zweigen von der gemeinsamen Einlaßleitung 1 die beiden individuellen Einlaßleitungen 2 und 3 ab, in deren Zuge Einlaßventile 4 und 5 eines Zylinders 6 der Brennkraftmaschine liegen, die weitere, nicht dargestellte Zylinder aufweist. Dem Zylinder 6 ist ferner das Auslaßventil 7 zugeordnet.In Fig. 1 branch from the common inlet line 1, the two individual Inlet lines 2 and 3, in the course of which inlet valves 4 and 5 of a cylinder 6 of the internal combustion engine, the other, not shown Has cylinder. The exhaust valve 7 is also assigned to the cylinder 6.

Die beiden Einlaßventile 4 und 5 werden von individuellen Nocken 8 und einer von der Kurbelwelle der Maschine her angetriebenen Nockenwelle 10 mit unterschiedlichen, derart gewählten Steuerzeiten betätigt, daß die Steuerzeit des Einlaßventils 4 beispielsweise für einen Bereich niedriger Maschinendrehzahl, dagegen die Steuerzeit des Einlaßventils 5 für einen Bereich höherer Maschinendrehzahl betriebsoptimal ist.The two inlet valves 4 and 5 are of individual cams 8 and one of the crankshaft of the engine driven camshaft 10 operated with different, so selected control times that the Control time of the inlet valve 4, for example, for a range of low engine speed, on the other hand the control time of the inlet valve 5 for one Range of higher machine speed is optimal for operation.

In den individuellen Einlaßleitungen 2 und 3 liegen individuelle Drosselklappen 11 und 12, die Bestandteile der Vorrichtung 13 zur Freigabe der Strömungsquerschnitte der beiden Einlaßleitungen 2 und 3 und zugleich Laststellorgane sind, die also die Strömungsquerschnitte in Abhängigkeit von den Befehlen' eines Gaspedals und damit letztlich des Fahrers eines mit der Maschine ausgerüsteten Fahrzeugs bestimmen.Individual throttle valves are located in the individual inlet lines 2 and 3 11 and 12, the components of the device 13 for releasing the flow cross-sections of the two inlet lines 2 and 3 and at the same time Load actuators are, that is, the flow cross-sections depending on the commands' of an accelerator pedal and thus ultimately of the driver of a identify the vehicle equipped with the machine.

Die Vorrichtung 13 enthält das Steuergerät 14, das vom Drehzahlsensor mit die jeweilige Maschinendrehzahl angebenden Signalen und vom Gaspedal-The device 13 contains the control unit 14 from the speed sensor with signals indicating the respective machine speed and from the accelerator pedal

sensor 16 mit Lastanforderungssignalen beaufschlagt wird und an die Drosselklappen-Stellmotoren 17 und 18 Stellbefehle abgibt, die einem im Steuergerät 14 gespeicherten Zusammenhang zwischen Drosselklappenstellung einerseits und Maschinendrehzahl sowie Gaspedalstellung andererseits entsprechen. sensor 16 is acted upon with load request signals and to the throttle valve servomotors 17 and 18 outputs control commands that on the one hand a relationship between the throttle valve position stored in the control unit 14 and engine speed and accelerator pedal position on the other hand correspond.

Dieser Zusammenhang wird anhand eines Beispiels in Fig. 2 wiedergegeben: Dort ist unter Voraussetzung eines voll getretenen Gaspedals der freigegebene Strömungsquerschnitt S für die Einlaßleitung 2 (Kurve a) und die Einlaßleitung 3 (Kurve b) über der Drehzahl wiedergegeben. Die Steuerzeiten des Einlaßventils 4 sind für Drehzahlen im Drehzahlbereich I, die Steuerzeiten des Einlaßventils 5 für den Drehzahlbereich II optimal ausgelegt; zwischen diesen beiden Bereichen erstreckt sich der dritte Drehzahlbereich I. Die Vorrichtung 13 ist nun so ausgelegt, daß im niedrigen Drehzahlbereich I -stets voll getretenes Gaspedal vorausgesetzt- die Drosselklappe 11 den Strömungsquerschnitt der Einlaßleitung 2 voll freigibt, während die Drosselklappe 12 die andere Einlaßleitung 3 vollständig sperrt; im Drehzahlbereich II liegen genau die umgekehrten Verhältnisse vor. In dem Zwischenbereich III sind beide Einlaßleitungen 2 und 3 teilweise freigegeben, wobei das Verhältnis der freigegebenen Strömungsquerschnitte von dem "Abstand" des jeweils vorliegenden Drehzahlwerts von den beiden Drehzahlbereichen I und II abhängt.This relationship is shown using an example in Fig. 2: There, provided that the accelerator pedal is fully depressed, the released flow cross section S for the inlet line 2 (curve a) and the Inlet line 3 (curve b) shown against the speed. The control times of the inlet valve 4 are for speeds in the speed range I, the Control times of the inlet valve 5 optimally designed for the speed range II; the third speed range extends between these two ranges I. The device 13 is now designed in such a way that in the low speed range I - provided that the accelerator pedal is always fully depressed - the throttle valve 11 fully releases the flow cross section of the inlet line 2, while the throttle valve 12 completely blocks the other inlet line 3; in the speed range II the conditions are exactly the opposite. In the intermediate area III, both inlet lines 2 and 3 are partially released, where the ratio of the released flow cross-sections of the "distance" of the present speed value from the two speed ranges I and II depends.

Ist das Gaspedal nicht vollständig getreten, verschieben sich die Kurven a und b in den Drehzahlbereichen I und II entsprechend nach unten; die Neigung der entsprechenden Kurvenbereiche im mittleren Drehzahlbereich III wird entsprechend flacher.If the accelerator pedal is not fully depressed, the curves a shift and b correspondingly downwards in the speed ranges I and II; the inclination of the corresponding curve areas in the middle speed range III becomes correspondingly flatter.

Während in dem anhand Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel die Drosselklappen 11 und 12 sowohl Laststellglieder als auch Bestandteile der Vorrichtung 13 zur Erzielung der drehzahlabhängigen Beaufschlagung der individuellen Einlaßleitungen 2 und 3 darstellen, sind diese beiden Teilaufgaben in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 auf unterschiedliche Klappen aufgeteilt. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die gemeinsame Ein-While in the embodiment described with reference to FIG. 1, the throttle valves 11 and 12 both load actuators and components of the device 13 to achieve the speed-dependent application of the represent individual inlet lines 2 and 3, these two subtasks are in the embodiment of FIG. 3 on different flaps divided up. In this exemplary embodiment, the common input

laßleitung 20 einen Gemischbildner (Vergaser) mit der das Laststellglied darstellenden, mit dem Gaspedal 21 in Verbindung stehenden Drosselklappe 22. Wiederum führen die von der gemeinsamen Einlaßleitung 20 abzweigenden individuellen Einlaßleitungen 23 und 24 zu getrennten Einlaßventilen 25 und 26 des ferner mit dem Auslaßventil 27 bestückten Zylinders 28. An der Abzweigstelle ist als Bestandteil der Vorrichtung 29 zur drehzahlabhängigen Freigabe des Strömungsquerschnitts der individuellen Einlaßleitungen 23 und 24 die Umschaltklappe 30 vorgesehen, die von dem Stellmotor 31 entsprechend den Drehzahlsignalen positioniert wird, die dieser von dem Drehzahlsensor 32 erhält. Durch die Umschaltklappe 30 erfolgt also bei Drehzahländerungen eine kontinuierliche Änderung der Aufteilung des von der Drosselklappe "durchgelassenen" Gemischs auf die beiden individuellen Einlaßleitungen 23 und 24 und damit auf die beiden Einlaßventile 25 und 26.laßleitung 20 a mixture generator (carburetor) with which the load actuator representing the throttle valve 22, which is connected to the accelerator pedal 21 individual inlet lines 23 and 24 to separate inlet valves 25 and 26 of the further equipped with the exhaust valve 27 cylinder 28. At the The branch point is part of the device 29 for the speed-dependent release of the flow cross-section of the individual inlet lines 23 and 24, the switchover flap 30 is provided, which is controlled by the servomotor 31 accordingly the speed signals that it receives from the speed sensor 32 is positioned. The changeover flap 30 thus takes place when the speed changes a continuous change in the distribution of the mixture "let through" by the throttle valve on the two individual inlet lines 23 and 24 and thus to the two inlet valves 25 and 26.

In Abweichung von den dargestellten Ausführungsbeispielen ist es verständlicherweise auch möglich, beim Übergang der Maschinendrehzahl von einem in einen benachbarten Drehzahlbereich mehr oder weniger schlagartig eine Umschaltung der Gemischzufuhr durch eine der individuellen Einlaßleitungen auf die andere individuelle Einlaßleitung vorzunehmen. Es ist auch möglich, bei sehr hohen Drehzahlen, bei denen maximale Leistungsabgabe im Vordergrund steht, alle individuellen Einlaßleitungen gleichzeitig freizugeben.In deviation from the illustrated embodiments, it is understandable It is also possible to switch over more or less suddenly when the machine speed changes from one speed range to an adjacent one the supply of mixture through one of the individual inlet lines to the other individual inlet line. It is also possible, at very high speeds, where maximum power output is in the foreground, to release all individual inlet lines at the same time.

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Claims (4)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS 1.) Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zumindest zwei Einlaßventilen oder -ventilgruppen, die über für unterschiedliche Ventilsteuerzeiten ausgelegte Nocken betätigt werden und die im Zuge individueller Einlaßleitungen mit Drosselklappensteuerung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken (8,9) für optimale Ventilsteuerzeit in jeweils einem Drehzahlbereich (1,11) der Maschine ausgelegt und eine von den Signalen eines Drehzahlsensors (15) angesteuerte Vorrichtung (13) zur vollen Freigabe des Strömungsquerschnitts nur derjenigen individuellen Einlaßleitung (2,3) für die Drosselklappensteuerung vorgesehen ist, deren Einlaßventil (4,5)· bzw. -ventilgruppe durch den für den jeweils vorliegenden Drehzahlbereich (1,11) ausgelegten Nocken (8,9) betätigt wird.1.) Internal combustion engine, especially for motor vehicles, with at least two intake valves or valve groups that are over for different Valve timing designed cams are actuated and in the course of individual intake lines with throttle valve control are, characterized in that each cam (8, 9) for optimal valve control time in each case a speed range (1,11) of the machine designed and a device (13) controlled by the signals of a speed sensor (15) for the full release of the flow cross-section only that individual inlet line (2,3) is provided for the throttle valve control whose inlet valve (4,5) or valve group by the respective speed range (1,11) designed cam (8,9) is actuated. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (8,9) zur Betätigung von zwei Einlaßventilen (4,5) bzw. -ventilgruppen für zwei zwischen sich einen dritten Drehzahlbereich (III) einschließende Drehzahlbereiche (1,11) ausgelegt sind und die Vorrichtung (13) bei Drehzahlen innerhalb des dritten Drehzahlbereichs (III) die individuellen Einlaßleitungen (2,3) beider Einlaßventile (4,5) bzw. -ventilgruppen zur Drosselklappensteuerung in einem Maße freigibt, das von der Lage des jeweiligen Drehzahlwerts innerhalb des dritten Drehzahlbereichs (III) abhängt.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Cams (8,9) for actuating two inlet valves (4,5) or valve groups are designed for two between them a third speed range (III) enclosing speed ranges (1,11) and the device (13) at speeds within the third speed range (III) the individual inlet lines (2,3) of both inlet valves (4,5) or valve groups for throttle control to an extent that depends on the position of the respective speed value within of the third speed range (III) depends. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den individuellen Einlaßleitungen (2,3) individuelle Drosselklappen (11,12) als Bestandteile der Vorrichtung (13) angeordnet sind, die ferner ein mit den Signalen des Drehzahlsensors (15) und Signalen eines Gaspedalsensors (16) beaufschlagtes Steuergerät (14) zur Erzeugung von Positionierungssignalen für die Drosselklappen (11,12) enthält.3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that that in the individual inlet lines (2,3) individual throttle valves (11,12) are arranged as components of the device (13) which also have a control device (14) acted upon by the signals from the speed sensor (15) and signals from an accelerator pedal sensor (16) for generating positioning signals for the throttle valves (11,12). 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die individuellen Einlaßleitungen (23,24) von einer gemeinsamen, mit einer Drosselklappe (22) zur Drosselklappensteuerung ausgerüsteten Einlaßleitung (20) abzvi/eigen und an der Abzweigungsstelle ein Stellglied nach Art einer Umschaltklappe (30) als Bestandteil der Vorrichtung (29) angeordnet ist.4. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the individual inlet lines (23,24) from a common one equipped with a throttle valve (22) for throttle valve control Inlet line (20) abzvi / own and an actuator at the branch point in the manner of a switchover flap (30) as part of the device (29) is arranged.
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