-
Diese
Erfindung betrifft Kraftfahrzeugmotoren mit Zylinderabschaltung,
die auch als Displacement on Demand oder DOD-Motoren (DOD ist eine eingetragene
Marke) bekannt sind, und ein Verfahren und ein Mittel zum Verbessern
des Motorwirkungsgrades, in den der DOD-Betriebsbereich ausgedehnt wird.
-
Es
ist auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugmotoren bekannt, verschiedene
Mittel zu benutzen, um ein Spitzendrehmoment und eine Spitzenleistung
zu erhalten. Unter den verschiedenen Einrichtungen, die dafür entworfen,
abgestimmt oder eingestellt sind, das optimale Motorleistungsvermögen bereitzustellen,
sind die Motornockenwelle, Mittel zur festen oder variablen Ventilzeiteinstellung,
ein Lufteinlasssystem, das Krümmerkammern
und -kanäle
umfasst, ein Abgassystem, ein Superlader und ein Nockenphasensteller.
Im Allgemeinen wird die Motorkonstruktion oder -abstimmung optimiert,
um ein Spitzendrehmoment bei einer relativ hohen Drehzahl, wie etwa
4800 U/min zu erhalten, was im Allgemeinen ein niedrigeres Niveau
an volumetrischem Wirkungsgrad und Drehmoment bei niedrigeren Motordrehzahlen liefert.
-
Um
den Kraftstoffwirkungsgrad eines Fahrzeugs zu erhöhen, sind
gegenwärtig
verfügbare
Motoren für
einen Betrieb mit Zylinderabschaltung, der auch Displacement on
Demand (DOD ist eine eingetragene Marke) genannt wird, abgewandelt
worden, wobei der Motor mit weniger als allen Zylindern, die im
Allgemeinen nicht weniger als die Hälfte ausmachen, angetrieben
wird, während
die verbleibenden DOD-Zylinder abgeschaltet sind, indem ihre Ventile geschlossen
und ihre Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist. Der DOD-Betrieb ist
inhärent
auf einen niedrigeren Bereich von Drehmomentlasten als der normale Betrieb
(STD-Betrieb) mit allen zugeschalteten Zylindern begrenzt. Wenn
nach einer schnellen Fahrzeugbeschleunigung oder einem Betrieb mit
hoher Drehzahl verlangt wird, wird somit der Motor automatisch zu
einem normalen STD-Betrieb umgeschaltet, um das notwendige Drehmoment
oder die notwendige Leistung bereitzustellen. Dies vermindert den
Kraftstoffwirkungsgrad, da die Zylinderfüllung auf ein weniger effizientes
Niveau vermindert ist, als es aufrechterhalten werden könnte, wenn
der Motor weiterhin mit dem DOD-Betrieb fortfahren würde.
-
Die
vorliegende Erfindung sorgt für
eine Abwandlung des DOD-Motors, so dass der Bereich von Drehmomentlasten,
in dem ein DOD-Betrieb fortgesetzt werden kann, ausgedehnt wird
und somit der volumetrische Wirkungsgrad oder die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
des Motors erhöht
werden können.
Die Erfindung umfasst das Umkonstruieren, Neuabstimmen oder Abwandeln
von Bauteilen des Motors, um in den niedrigeren Drehzahlbereichen,
in denen im Allgemeinen ein Großteil
des DOD-Betriebs stattfindet, ein erhöhtes Drehmoment und eine erhöhte Leistung
bereitzustellen. Vorzugsweise umfasst das optimale Abstimmen auch
die Erhöhung
der DOD-Drehmomentabgabe auch in höheren Drehzahlbereichen, so
dass der DOD-Betrieb bei höheren
Lasten und in einem höheren
Drehzahlbereich hinein fortgesetzt werden kann, um den Motorwirkungsgrad
und das Leistungsvermögen
des DOD-Betriebs zu erhöhen.
-
Ein
erfindungsgemäßer Motor
ist dann einer, bei dem ein oder mehrere der Motormerkmale abgewandelt
oder hinzugefügt
sind, um die Ausgangsleistung der arbeitenden Zylinder in dem DOD-Betrieb
zu erhöhen.
Dies kann ohne wesentliche Verringerung des Motorleistungsvermögens im
STD-Betrieb und ohne zusätzliche
Kosten vorzugsweise bewerkstelligt werden.
-
Einige
Beispiele von Motorbauteilen, die abgewandelt werden können, sind
wie folgt.
-
Die
Motornockenwelle/-nockenwellen können
umkonstruiert werden, um eine verbesserte Ventilzeitabstimmung für einen
erhöhten
Wirkungsgrad im DOD-Betriebsbereich bereitzustellen.
-
Die
Ventilzeitabstimmungseinstellung kann verändert oder variabel eingerichtet
werden, um ein ähnliches
Ergebnis zu erzielen.
-
Der
Einlasskrümmer
und das Luftsystem können
abgestimmt werden, um die Drehmomentabgabe im DOD-Betriebsbereich
zu steigern.
-
Das
Abgassystem kann ebenfalls abgestimmt werden, um das DOD-Drehmoment
zu steigern.
-
Es
kann ein Nockenphasensteller verwendet werden, um die Ventilzeitabstimmung
für ein
optimales DOD-Leistungsvermögen
einzustellen.
-
Es
kann ein kleiner Superlader (Kompressor) für einen Betrieb nur während höherer Lastbereiche des
DOD-Betriebs hinzugefügt
werden, um das Drehmoment und die Leistung der arbeitenden Zylinder
zu erhöhen
und den DOD-Betriebsbereich auszudehnen. Jedes geeignete Mittel
zum Antreiben des Superladers kann verwendet werden, z.B. elektrische,
mechanische, hydraulische Mittel oder Motorabgas.
-
Zusätzliche
Abwandlungen und Hinzufügungen
von Motorbauteilen zur praktischen Ausführung der Erfindung werden
Fachleuten zweifellos deutlich werden.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben, in diesen ist:
-
1 eine
Schnittansicht eines DOD-Motors mit Zylinderabschaltung und einer
einzigen Nockenwelle, der eine erfindungsgemäße Nockenzeitabstimmung aufweist;
-
2 eine
schematische Ansicht eines Motors mit doppelter oben liegender Nockenwelle
und einem Nockenphasensteller zum Verändern der Nockenzeitabstimmung;
-
3 ein
schematisches Schaubild einer ersten Ausführungsform eines Zylinder-Lufteinlasssystems;
-
4 ein
Schaubild einer zweiten Ausführungsform
des Lufteinlasssystems;
-
5 ein
Schaubild einer dritten Ausführungsform
des Lufteinlasssystems;
-
6 eine
graphische Darstellung, die das Drehmoment über die Motordrehzahl für mehrere beispielhafte
Ausführungsformen
von Einlasssystemen zeigt;
-
7 eine
schematische Schnittansicht eines Einlasskrümmers mit variabler Kanallänge;
-
8 eine
graphische Darstellung des mittleren Arbeitsdrucks über die
Motordrehzahl für
unterschiedliche Krümmerkanallängen;
-
9 eine
schematische Explosionsansicht eines Krümmers mit variabler Kanallänge;
-
10 eine
graphische Darstellung des Bremsmoments über die Motordrehzahl, die DOD-abgestimmte
Krümmerkanäle mit einer
herkömmlichen
Kanalabstimmung vergleicht; und
-
11 eine
graphische Darstellung des volumetrischen Wirkungsgrads über die
Motordrehzahl für
die Krümmerkanäle von 10.
-
Nach
den Zeichnungen im Detail gibt Bezugszeichen 10 allgemein
einen V8-Zylindermotor mit Zylinderabschaltung (DOD-Motor, DOD ist
eine eingetragene Marke) im Schnitt an, der einen oben liegenden
Ventilzug mit Nocken im Block (cam-in-block) aufweist. Der Motor
ist derart abgewandelt, dass er mindestens ein Merkmal gemäß der vorliegenden
Erfin dung umfasst, und ist angepasst, so dass er zusätzliche
oder alternative weitere Merkmale umfasst.
-
Der
Motor 10 umfasst einen Zylinderblock 12, der linke
und rechte Zylinderbänke 14, 16 aufweist,
die jeweils vier Zylinder 18 umfassen. Die Banke sind unter
einem Winkel von neunzig Grad angeordnet. Die Zylinder 18 enthalten
Kolben 20, die in den Zylindern durch eine Verbindung mittels
Pleuelstangen 22 mit einer Kurbelwelle 24 hin-
und herbewegt werden. Eine Ölwanne 26 ist
unter dem Zylinderblock 12 montiert und derart ausgebildet,
dass sie Öl
zur Abgabe über
eine motorgetriebene Ölpumpe 28 an
verschiedene sich bewegende Bauteile des Motors enthält.
-
Wie
es in einem verschobenen Abschnitt der Figur angegeben ist, ist
die Kurbelwelle 24 an einem vorderen Ende, nicht gezeigt,
des Motors mit einem Antriebskettenrad 30 verbunden. Eine
Kette 32 verbindet das Antriebskettenrad mit einem getriebenen Kettenrad 34,
das an einem Nockenphasensteller 36 montiert ist. Der Nockenphasensteller
ist mit einer Nockenwelle 38, die in dem Zylinderblock 12 montiert ist,
verbunden. Die Nockenwelle 38 umfasst mehrere Nockenkurven 40,
die dazu dienen, Ventilstößel 42, 44 hin-
und herzubewegen, die über
Stößelstangen 46 und
Kipphebel 48 wirken, um jeweils die Einlass- bzw. Auslassventile 50, 52 der
Motorzylinder 18 zu betätigen.
-
Die
Kipphebel und Ventile sind in Zylinderköpfen 54, 56 montiert,
die jeweils auf den ausgewählten
Zylinderbänken 14, 16 angeordnet
sind und die oberen Enden der Zylinder 18 der jeweiligen
Bänke verschließen.
-
Ein
Ansaugkrümmer 58 und
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 60 führen Einlassluft bzw. Kraftstoff
Zylindereinlassöffnungen 62 zu,
die von den Einlassventilen 52 gesteuert werden, um ein
zeitlich abgestimmtes Einlassen des Luft- und Kraftstoffgemisches
in die Zylinder zuzulassen. Auslassventile 50 werden auf ähnliche
Weise betrieben, um den Austrag von Verbrennungsprodukten aus den
Zylindern über
Auslassöffnungen 64 zu
steuern.
-
Ausgewählte Motorzylinder,
die mindestens die Hälfte
der Motorzylinder umfassen, sind mit so genannten Schaltstößeln 42, 44 versehen,
um die Einlass- und Auslassventile zu betätigen. Die Stößel der
anderen Motorzylinder können
herkömmliche
hydraulische Stößel sein
oder können,
falls es erwünscht
ist, ebenfalls wie die ausgewählten
Zylinder Schaltstößel benutzen.
Die Schaltstößel dienen
dazu, wenn sie betätigt
werden, die Ventile von ausgewählten
Zylindern abzuschalten, so dass ein Betrieb der ausgewählten Zylinder
vollständig
weggenommen wird und der Motor mit den verbleibenden Zylindern arbeitet.
Die Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder wird ebenfalls unterbrochen,
wenn die Zylinder durch die Betätigung
der Schaltstößel weggenommen
werden. Ein Solenoidsteuerventil 66 kann vorgesehen sein,
um den Öldruck,
der dem Abschaltungsabschnitt der Schaltstößel zugeführt wird, zu steuern, um deren
Betriebsart zwischen einem normal beaufschlagten Betrieb und einem
nicht beaufschlagten Zylinderwegnahmebetrieb zu ändern.
-
Weiterhin
nach 1 der Zeichnungen kann der Motor 10 erfindungsgemäß abgewandelt
werden, indem die Nockenwelle 38 derart konstruiert wird, dass
die Nocken für
ein maximales Drehmoment bei einer Motordrehzahl im mittleren Bereich
in der Nähe des
oberen Bereiches des nor malen DOD-Betriebs zeitlich abgestimmt werden,
anstatt die Nocken für die
maximale Leistung und das maximale Drehmoment bei hoher Motordrehzahl
zu konstruieren, um die maximale Leistungsabgabe von dem Motor zu entwickeln.
Die Umkonstruktion der Nockenwelle auf diese Weise erhöht das Drehmoment,
das von dem Motor entwickelt werden kann, wenn er in der DOD-Betriebsart
arbeitet, wobei die Hälfte
der Zylinder weggenommen ist.
-
Die
abgewandelte Nockenwellenzeitabstimmung erlaubt, dass die verbleibenden
aktiven Zylinder bei höheren
Drehmomentniveaus mit einem größeren volumetrischen
Wirkungsgrad arbeiten können,
und erlaubt es so, dass der Motor eine höhere Leistungsabgabe in der
DOD-Betriebsart entwickeln wird, anstatt dass in einen normalen
STD-Betrieb umgeschaltet werden muss, in dem alle Zylinder zünden, wenn
eine geringfügige
Zunahme des Drehmoments von der normalen DOD-Lastgrenze gefordert wird.
Das Ergebnis ist, dass der Motor über mehr als seine normalen
Betriebsdrehzahlen und -lasten mit nur vier Leistung liefernden
Zylindern arbeiten kann, was einen erhöhten Wirkungsgrad für den normalen Motorbetrieb
und bei höheren
Lastniveaus ergeben wird, als es mit einer normalen Nockenwellenzeitabstimmung
der Fall wäre.
-
Da
der Motor auch mit einem optionalen Nockenphasensteller 36 versehen
ist, können
die Betriebseigenschaften des Motors weiter verbessert werden, indem
die Nockenzeitabstimmung verändert wird,
um den besten Betrieb nicht nur in der DOD-Betriebsart sondern auch
dann bereitzustellen, wenn alle Zylinder zünden, wobei eine Einstellung
der Nockenzeitabstimmung eine erhöhte Motorausgangsleistung liefern
kann. Jedoch kann mit der Einzelnockenwellenanordnung des Motors 10 der
Nockenphasen steller keine Veränderung
der Überlappung zwischen
Auslass- und Einlassventil liefern, die durch die Verwendung des
einzelnen Nockens fest ist.
-
In 2 ist
ein Teil eines Motors 70 mit oben liegenden Nocken gezeigt,
der eine feste Auslassnockenwelle 72 zum Betreiben der
Auslassventile und eine separate Einlassnockenwelle 74 zum
Betreiben der Einlassventile, nicht gezeigt, aufweist. Ein Nockenphasensteller 76 ist
an dem Ende der Einlassnockenwelle 74 montiert und wird
durch eine Steuerkette 78 angetrieben, die auch die Auslassnockenwelle 72 antreibt.
-
Der
Motor 70 ist auch mit Schaltstößeln, nicht gezeigt, versehen,
die es erlauben, dass der Motor mit einem Betrieb mit Zylinderabschaltung (DOD)
laufen kann. Die Anordnung erlaubt, dass der Nockenphasensteller
derart betrieben werden kann, dass die Ventilüberlappung zwischen Auslass-
und Einlassventilen im DOD-Betrieb sowie im normalen Betrieb verändert werden
kann, um eine maximale Drehmomentabgabe über den Drehzahlbereich des DOD-Betriebes
bereitzustellen. Dies erlaubt einen ausgedehnten Betrieb in der
DOD-Betriebsart bei höheren
Motordrehzahlen oder größeren Lasten,
ohne ein Schalten in die STD-Betriebsart zu erfordern.
-
Die 3 – 5 veranschaulichen
drei alternative Ausführungsformen
von Einlasskrümmeranordnungen
für V8-Motoren,
die getestet sind, um eine Abstimmung von Lufteinlasspulsierungen
zu liefern und somit deren Effekt auf die Erhöhung des Motordrehmoments im
oberen Bereich des DOD-Betriebs zu bestimmen. 3 zeigt
einen Motor 80 mit einer gemeinsamen Krümmerkammer 82, die
mit allen acht Zylindern des Motors verbunden ist. Die Zylinder 84 sind
DOD-Zylinder, die während
des DOD-Betriebs
weggenommen werden, und die Zylinder 86 sind STD-Zylinder,
die unter allen Bedingungen fortfahren zu arbeiten.
-
4 zeigt
einen Motor 90 mit einem Krümmer mit unterteilter Kammer 92,
wobei eine Seite der Kammer den Zylindern 84, 86 einer
Zylinderbank Einlassluft zuführt,
und die andere Seite der Kammer den Zylindern 84, 86 der
anderen Zylinderbank Einlassluft zuführt.
-
5 veranschaulicht
eine nochmals andere Krümmeranordnung
für einen
Motor 94, die eine unterteilte Kammer 95 mit inneren
Kanälen 96, 97 aufweist,
die derart verbunden sind, dass alle DOD-Zylinder 84 von
einer Seite der Kammer und alle STD-Zylinder 86 von der
anderen Seite der Kammer 95 versorgt werden. Somit werden
im DOD-Betrieb dieser Anordnung alle arbeitenden Zylinder 86 mit
Einlassluft von der gleichen Seite der Kammer versorgt.
-
Im
Gegensatz dazu werden in der Anordnung von 4 von den
vier Zylindern 86, die während des DOD-Betriebs aktiv
sind, zwei von einer Seite der Kammer 92 versorgt und die
anderen beiden von der anderen Seite der Kammer. 3 unterscheidet
sich darin, dass alle Motorzylinder von der gleichen Kammer 82 versorgt
werden, so dass im DOD-Betrieb die arbeitenden Zylinder 86 wieder
von der gleichen Kammer 82 versorgt werden, die größer ist
als die halben Kammern der beiden anderen Ausführungsformen.
-
Als
eine alternative Anordnung umfasst die Ausführungsform von 5 eine Öffnung mit
einem Absperrventil 98 zwischen den Seiten der Kammer 95.
Das Ventil 98 kann geöffnet
werden, wenn es erwünscht
ist, die Seiten der Kammer zusammenzufügen, um einen einzigen offenen
Raum in der Kammer 95 zu bilden. Während des DOD-Betriebs kann
das Ventil 98 wie notwendig geschlossen oder geöffnet werden,
um die gewünschte
Abstimmung bereitzustellen und somit das Motordrehmoment während des
DOD-Betriebs zu erhöhen.
-
6 ist
eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse von Tests veranschaulicht,
die an den vier Motorkrümmeranordnungen
ausgeführt
wurden, die gerade beschrieben wurden und in den 3 bis 5 veranschaulicht
sind. Die graphische Darstellung gibt das Volllastdrehmoment an,
das während des
Motorbetriebs der vier Ausführungsformen
erhalten wird, während
in der DOD-Betriebsart über
den Bereich von Motordrehzahlen von 800 bis 5600 U/min gearbeitet
wird.
-
In
der graphischen Darstellung stellt Linie 100 die Ausführungsform
von 3 dar, Linie 102 stellt die Ausführungsform
von 4 dar, Linie 104 stellt die Ausführungsform
von 5 dar, ohne die Verwendung des Absperrventils 98,
und Linie 106 stellt die Ausführungsform von 5 dar,
mit Verwendung des Absperrventils 98. Es ist anzumerken, dass
die Ausführungsform
von 5, die durch Linie 106 dargestellt ist,
die höchste
Spitzendrehmomentabgabe im mittleren Bereich liefert, die zweckmäßig ist,
um den Bereich des DOD-Betriebs zu erhöhen. Die Ausführungsform
von 3, die durch Linie 100 dargestellt ist,
liefert das höchste
Drehmoment im oberen Drehzahlbereich, fällt aber ansonsten unter die
Drehmomentkurven 102 und 104 für die anderen beiden Ausführungsformen
ab oder verläuft
annähernd
mit diesen.
-
Diese
Ergebnisse sind dargestellt, um zu zeigen, wie das Verändern der
Größe und Einrichtung der
Einlasskrümmerkammer
oder -kammern dazu verwendet werden kann, die Motorausgangsleistung der
arbeitenden Zylinder zu verändern,
während
in der DOD-Betriebsart gearbeitet wird. Welche Anordnung die besten
Ergebnisse für
einen verbesserten DOD-Betrieb
in einem besonderen Motor liefern würde, müssten natürlich durch Testen von verschiedenen
Anordnungen oder durch ausgefeilte Computermodellierung bestimmt
werden.
-
In 7 ist
eine andere Veränderung
eines Motoreinlasskrümmers 108 gezeigt,
wobei eine drehbare Trommel 110 eine Kammer in einem Gehäuse 112 bildet.
Die Trommel 110 ist drehbar, um die effektive Länge der
Kanäle 114 zu
verändern,
die sich von einer Öffnung 115 im
Inneren der Trommel bis zu einem zugehörigen Einlassventil 116 erstrecken.
Mit dieser Anordnung können
die Längen
der Kanäle
mit der Motordrehzahl verändert
werden, um eine Zylinderluftladedruck-Abstimmungsspitze bereitzustellen,
die sich gemeinsam mit Änderungen
der Motordrehzahl bewegt, um den Zylindern über einen ausgedehnten Bereich
von Motordrehzahlen mehr Ladeluft zu liefern.
-
8 ist
eine graphische Darstellung, die Veränderungen des mittleren Arbeitsdrucks über die Motordrehzahl
für einen
Motor zeigt, der mit Krümmern
getestet ist, die unterschiedliche Kanallängen, und in einem Fall, Kanaldurchmesser
aufweisen. In der graphischen Darstellung gibt Linie 118 das
Leistungsvermögen
des Krümmers
mit den längsten
Kanälen
an, der eine Betriebsdrehmomentspitze bei der niedrigsten Motordrehzahl,
geringfügig
unter 3000 U/min, liefert. Linie 120 veranschaulicht das
Leistungsvermögen
eines zweiten Krümmers,
der Kanäle aufweist,
die annähernd
zwei Drittel der Länge
der längeren
Kanäle
betragen und eine Drehmomentspitze bei einer geringfügig höheren Drehzahl,
um 3500 U/min, liefert.
-
Linie 122 gibt
das Leistungsvermögen
eines Krümmers
mit kurzen Kanälen
an, die ungefähr
die Hälfte
der Länge
beträgt,
und mit einem geringfügig größerem Durchmesser
als die durch Linie 120 dargestellte Ausführungsform.
In diesem Fall tritt die Drehmomentspitze bei ungefähr 4000
U/min auf und ist im Allgemeinen niedriger und konstanter über den Drehzahlbereich
als bei den beiden anderen Ausführungsformen.
-
Aus
diesen Ergebnissen könnte
man schließen,
dass ein Krümmer
mit längeren
Kanälen
für den DOD-Betrieb
gewählt
werden würde,
wenn dadurch, dass eine Drehmomentspitze in der Nähe des mittleren
Bereichs des Motorbetriebs vorliegt, der beste Gesamtbetrieb des
Motors in seiner besonderen Anwendung geliefert wird.
-
9 veranschaulicht
einen Krümmer 124 mit
veränderbaren
Kanallängen,
die durch Ventile 126 in jedem der Kanäle 128 bereitgestellt
werden, um eine Einlassströmung
entweder durch lange Kanalröhren 130 zu
leiten oder alternativ diese Röhren abzusperren
und kurze Durchgänge
in einem alternativen Einlassverteiler 132 zu öffnen. Ein
derartiger Krümmer
oder ein derartiges Saugrohr erlaubt einen Betrieb in niedrigen
Drehzahlbereichen, wobei die Ventile 126 offen sind, so
dass sich der Vorteil eines hohen Spitzendrehmoments bei Motordrehzahlen
im mittleren Bereich, der durch die langen Kanallängen erzeugt
wird, ergibt.
-
Ein
hohes Spitzendrehmoment bei hohen Motordrehzahlen wird erhalten,
indem die Ventile geschlossen und der Verteiler 132 geöffnet wird,
um kurze Kanaldurchgänge
bereitzustellen. Viele andere alternative Formen von Kanaldurchgängen mit
variabler Länge
und mehreren Längen
in Krümmeranordnungen
können
benutzt werden, um ein richtiges Gleichgewicht zwischen dem Spitzendrehmoment
im mittleren Bereich für
einen DOD-Betrieb und dem Spitzendrehmoment im hohen Bereich für einen STD-Betrieb,
in dem alle Zylinder Leistung erzeugen, zu entwickeln.
-
In 10 ist
eine graphische Darstellung des Bremsmoments über die Motordrehzahl für einen Motor
gezeigt, wobei die Linie 134 Testergebnisse unter Verwendung
einer herkömmlichen
Krümmeranordnung
darstellt, die dafür
entworfen ist, mit zunehmender Motordrehzahl das Drehmoment glätt bzw. gleichmäßig zu erhöhen. Linie 136 gibt
die Ergebnisse eines Krümmers
an, der Einlasskanallängen
aufweist, die für
eine Spitzen-Drehmomentkurve
im mittleren Bereich abgestimmt sind, die schnell bis zu einer Spitze
in einem Bereich ansteigt, der sich von ungefähr 1200 U/min bis ungefähr 2500
U/min erstreckt, mit einem relativ niedrigen Drehmoment über und
unter diesem Bereich. Eine derartige Anordnung liefert ein erhöhtes Drehmoment
für einen
DOD-Betrieb in dem unteren und mittleren Bereich von Motordrehzahlen,
ergibt aber einen weniger günstigen
Betrieb bei höheren
Drehzahlen.
-
Zum
Vergleich ist 11 eine graphische Darstellung,
die den volumetrischen Wirkungsgrad über die Motordrehzahl für die gleichen
Motortests, die in 10 angegeben sind, zeigt. In
dieser 11 gibt Linie 138 den
herkömmlichen
Krümmer
mit glatten Drehmoment- und volumetrischen Wirkungsgradkurven an,
während
Linie 140 den abgestimmten Krümmer mit dem hohen Spitzendrehmoment
und hohen volumetrischen Wirkungsgrad im mittleren Bereich darstellt.
Es wird deutlich, dass im Betrieb im mittleren Bereich mit DOD der
Motorwirkungsgrad durch diese Anordnung drastisch verbessert wäre, aber
dass Änderungen
erwünscht
wären,
um einen hohen Wirkungsgrad im Motorbetrieb über den Drehzahlbereich hinaus
zu erhalten, der in diesem Fall als hochwirksam angegeben ist.
-
Die
vorstehenden Darstellungen, die verschiedene Merkmale zeigen, die
in DOD-Motoren benutzt werden können,
wie es in den 1 – 11 veranschaulicht
ist, sind Beispiele von Merkmalen, die getrennt oder in Kombination
mit einem DOD-Motor verwendet werden können, um das DOD-Betriebsleistungsvermögen zu verbessern
und den DOD-Betriebsbereich zu höheren
Lasten und Drehzahlen auszudehnen, ohne ein Umschalten in den STD-Betrieb
zu erfordern.
-
In
den Zeichnungen nicht gezeigt sind mögliche zusätzliche Merkmale, wie etwa
eine Abstimmung des Motorabgassystems, die in der Lage ist, den
Motorluftstrom bei vorbestimmten Motorbetriebsdrehzahlen zu erhöhen, indem
der Abgasdruck an den Auslassöffnungen
durch eine Wellenwirkung in dem Abgaskrümmersystem vermindert wird.
Eine zusätzliche
Möglichkeit,
die nicht veranschaulicht ist, ist das Hinzufügen eines kleinen Superladers,
der mit den STD-Zylindern eines DOD-Motors verbunden ist. Der Superlader
wird zeitweilig verwendet, um einen erhöhten Zylindereinlassluftdruck
bereitzustellen, wenn der Motor in der DOD-Betriebsart und in der Nähe des maximal
normalen Drehmomentabgabeniveaus arbeitet, so dass eine Zunahme
des verfügbaren
Drehmoments bereitgestellt wird, die eine geringfügige Zunahme
der Motorleistung erlaubt, ohne ein Umschalten in die STD-Betriebsart
zu erfordern.
-
Die
vorliegende Erfindung, wie sie hierin beschrieben ist, weicht von
den herkömmlich
abgestimmten oder ausgerüsteten
DOD-Motoren ab, indem sie eine erhöhte Drehmomentspitze in einem Bereich
in der Nähe
und über
dem hohen Ende des normalen DOD-Betriebs bereitstellt, so dass der DOD-Betriebsbereich
bis zu höheren
Drehmoment- und Drehzahlniveaus ausgedehnt werden kann, der sonst
nicht erhalten werden könnte.
-
Zusammengefasst
ist ein Motor mit Zylinderabschaltung (DOD-Motor) mit Merkmalen
versehen und wird auf eine Weise betrieben, so dass die Zylinderluftladungen
der arbeitenden Zylinder in dem DOD-Betrieb, bei dem die DOD-Zylinder
abgeschaltet sind, erhöht
werden. Die erhöhte
Ladeluft erlaubt eine höhere
Last an den STD-Zylindern, wodurch der Bereich von Drehmomentlasten
und Drehzahlen für den
DOD-Motorbetrieb ausgedehnt wird, ohne ein Umschalten in den STD-Betrieb,
in dem alle Zylinder arbeiten, zu erfordern. Das Ergebnis ist ein
erhöhter Gesamtwirkungsgrad
durch einen ausgedehnten Betrieb des Motors in einer DOD-Betriebsart,
in der die arbeitenden Zylinder höhere Niveaus an volumetrischem
Wirkungsgrad und einen verringerten Kraftstoffverbrauch aufweisen.