DE3018065A1 - Diesel engine with two sets of cylinders - has resonant air intakes arranged for different characteristics to reduce low load losses - Google Patents

Diesel engine with two sets of cylinders - has resonant air intakes arranged for different characteristics to reduce low load losses

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Abstract

The six cylinder engine has the cylinders arranged in two sets (I,II). One set (I) operates continuously while the other (II) operates only at high loads. Each set has its own air inlet (8,13) with a header (10,15) and resonant tubes (11,16) to the individual cylinders. The headers and tubes are so proportioned that the set of cylinders operating continuously produces a high torque at low speeds in the low load range while the other set of cylinders has its inlet (15,16) arranged for high loads at high speeds. This reduces the friction losses in the shut off set (II) which the continuously running set (I) has to overcome at low loads.

Description

Mehrzylinder-BrennkraftmaschineMulti-cylinder internal combustion engine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der US-PS 3 765 39^ bekannt geworden.The invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Such an internal combustion engine is for example from US-PS 3,765 39 ^ known.

Solche Brennkraftmaschinen haben gegenüber den herkömmlichen den Vorteil eines geringeren Kraftstoffverbrauchs im Teillastbereich, da dort nur eine Zylindergruppe arbeitet, diese jedoch mit voller Füllung und entsprechend hohem thermischem Wirkungsgrad. Da für jede Zylindergruppe eine eigene Drosselklappe vorgesehen ist, kann die Zuschaltung der zweiten Zylindergruppe ohne Rück erfolgen. Ein Problem bei derartigen Brennkraftmaschinen mit abschaltbaren Zylindergruppen besteht jedoch in einem befriedigenden Arbeiten im Leerlaufgebiet, da die arbeitende Zylindergruppe auch die Reibleistung der abgeschalteten Zylindergruppe abdecken muß.Such internal combustion engines have compared to the conventional the advantage of lower fuel consumption in the partial load range, because only one group of cylinders works there, but with full filling and a correspondingly high thermal Efficiency. Since a separate throttle valve is provided for each cylinder group, the activation of the second Cylinder group done without back. There is a problem with such internal combustion engines with cylinder groups that can be switched off however, in a satisfactory idle work area since the working cylinder group also the frictional power of the switched off Must cover cylinder group.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der angegebenen Art zu schaffen, die sich durch eine niedrige Leerlaufdrehzahl, eine gute Leerlaufqualität und ein hohes Drehmoment im unteren Teillastgebiet auszeichnet.The invention is based on the object of a multi-cylinder internal combustion engine of the specified type to create, which is characterized by a low idle speed, a good idle quality and is characterized by a high torque in the lower partial load area.

Diese Aufgabe wird gemäß einem Vorschlag der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schwingsystem der ersten Zylindergruppe, also derjenigen, die während des gesamten Betriebsbereichs arbeitet, für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und das Schwingsystem der zweiten Zylindergruppe für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen abgestimmt ist.This object is achieved according to a proposal of the invention in that the oscillation system of the first cylinder group, that is, the one that works throughout the operating range, for high torque at low speeds and the oscillation system of the second cylinder group for high performance is matched at high speeds.

Die Abstimmung der Schwingsystem erfolgt üblicher Weise in erster Linie durch Veränderung der Längen der Schwingrohre. Lange Schwingrohre ergeben ein maximales Drehmoment beiThe tuning of the oscillating system is usually done primarily by changing the lengths of the oscillating tubes. Long oscillating tubes result in a maximum torque at

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niedrigeren Drehzahlen, während bei Verwendung kurzer Schwingrohre ein hohes Drehmoment auch bei höheren Drehzahlen erreicht wird. Demzufolge wird das Schwingsystem der ersten Zylindergruppe mit langen Schwingrohren und dasjenige der zweiten Zylindergruppe mit kürzeren Schwingrohren ausgestattet. Damit ergibt sich auch bei einer niedrigen Drehzahl ein ausreichendes Drehmoment und bei höheren Drehzahlen eine hohe Leistung.lower speeds, while when using short oscillating tubes a high torque even at higher speeds is achieved. As a result, the oscillating system of the first cylinder group with long oscillating tubes and that of the second cylinder group with shorter oscillating tubes fitted. This results in sufficient torque even at a low speed and at higher speeds a high performance.

Die eingangs gestellte Aufgabe kann bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit nockengesteuerten Einlaß- und Auslaßventilen auch dadurch gelöst werden, daß die Steuerzeiten der Ventile der ersten Zylindergruppe für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und die Steuerzeiten der Ventile der zweiten Zylindergruppe für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen ausgelegt sind. Dies bedeutet,in der Praxis, daß der Einlaßschluß der Einlaßventile für die erste Gruppe früher erfolgt als für die zweite Gruppe und daß die Einlaß- und Auslaßventile der ersten Zylindergruppe eine kleinere Überschneidung als diejenigen der zweiten Zylindergruppe aufweisen, so daß bei Betrieb nur der ersten Zylindergruppe eine gute Leerlaufqualität erreicht wird, während bei Betrieb der zweiten Zylindergruppe eine hohe Leistungsausbeute erzielt werden kann.The task set out at the beginning can be achieved in a multi-cylinder internal combustion engine with cam-controlled intake and exhaust valves can also be solved in that the control times the valves of the first cylinder group for high torque at low speeds and the valve timing the valves of the second cylinder group are designed for high performance at high speeds. This means in the Practice that the inlet closing of the inlet valves for the first group takes place earlier than for the second group and that the intake and exhaust valves of the first cylinder group have a smaller overlap than those of the second cylinder group, so that only the first cylinder group achieved a good idle quality is, while a high power output can be achieved when operating the second cylinder group.

Die beiden vorstehenden Vorschläge können auch miteinander kombiniert werden, so daß eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine geschaffen wird, bei der das Schwingsystem und die Steuerzeiten der Ventile der ersten Zylindergruppe für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und das Schwingsystem und die Steuerzeiten der Ventile der zweiten Zylindergruppe für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen ausgelegt sind.The two above proposals can also be combined with one another, so that a multi-cylinder internal combustion engine is created in which the oscillation system and the timing of the valves of the first cylinder group for high torque at low speeds and the oscillation system and the timing of the valves of the second Cylinder group designed for high performance at high speeds are.

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Bei der Abschaltung von Zylindergruppen kann zwischen Zündungsabschaltung und Abschaltung der Kraftstoff-Zufuhr und/oder Stillegung der Einlaß- und Auslaßventile unterschieden werden. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die zweite Zylindergruppe vornehmlich durch Ventilabschaltung als der wirkungsvolleren Maßnahme stillgelegt. When switching off cylinder groups, you can choose between switching off the ignition and switching off the fuel supply and / or shutdown of the inlet and outlet valves can be distinguished. In the internal combustion engine according to the invention the second cylinder group is shut down primarily by valve deactivation as the more effective measure.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine, 1 shows a schematic representation of a 6-cylinder internal combustion engine,

Fig. 2 ein Diagramm, das den Einfluß der Schwingrohrlänge auf den ρ -Verlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl2 is a diagram showing the influence of the oscillating tube length on the ρ curve as a function of the speed

darstellt,
Fig. 3 eine Ventil-Erhebungskurve, undrepresents
3 shows a valve elevation curve, and

Fig. k ein Diagramm, aus dem der Einfluß der Änderung der Steuerzeiten auf den pe-Verlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl hervorgeht.FIG. K is a diagram showing the influence of the change in the control times on the p e curve as a function of the speed.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine weist sechs Zylinder 1, 2, 3, k, 5 und 6 auf, die zu zwei Zylindergruppen I und II mit je drei Zylindern zusammengefaßt sind. Die erste Zylindergruppe I arbeitet über den gesamten Betriebsbereich, während die zweite Zylindergruppe II im Leerlauf und im unteren Teillastbereich abgeschaltet und nur im übrigen Lastbereich zugeschaltet wird. Das Ansaugsystem 7 der. Zylinder gruppe I weist eine Ansaugleitung 8 mit einer Drosselklappe 9j einen Luftsammelbehälter 10 und Schwingrohre 11 auf, die zu den Zylindern 1, 2 und 3 der Gruppe I führen. In entsprechender Weise setzt sich das Ansaugsystem 12 der Zylindergruppe II aus einer Ansaugleitung 13 mit Drosselklappe l4, einem Luftsammelbehälter 15 undThe internal combustion engine shown schematically in Fig. 1 has six cylinders 1, 2, 3, k, 5 and 6, which are combined into two cylinder groups I and II, each with three cylinders. The first cylinder group I works over the entire operating range, while the second cylinder group II is switched off when idling and in the lower partial load range and is only switched on in the remaining load range. The intake system 7 of the. Cylinder group I has an intake line 8 with a throttle valve 9j, an air collector 10 and oscillating pipes 11 which lead to cylinders 1, 2 and 3 of group I. In a corresponding manner, the intake system 12 of the cylinder group II consists of an intake line 13 with a throttle valve l4, an air collection container 15 and

Schwingrohren l6 für die Zylinder k, 5 und 6 dieser Gruppe zusammen. Die Drosselklappen 9 und Ik und die Einlaß- und Auslaßventile der Gruppe IX werden lastabhängig so gesteuert, daß bei Leerlauf und im unteren Teillastbereich nur die Zylindergruppe I arbeitet und die Steuerung durch entsprechende Betätigung der Drosselklappe 9 erfolgt, während die Drosselklappe lk geschlossen ist. Ab einer bestimmten Last wird dann die 'Zylindergruppe II durch Öffnen der Drosselklappe Ik und Einschalten der Ein^-äß- und Auslaßventile zugeschaltet. Das aus dem Luftsammelbehälter 10 und den Schwingrohren 11 bestehende Schwingsystem des Ansaugsystems 7 für die Zylindergruppe I ist nun so abgestimmt, daß im Leerlauf und im unteren Teillastbereich ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zur Verfugung steht, während das aus dem Luftsammelrohr 15 und den Schwingrohren l6 bestehende Schwingsystem des Ansaugsystems 12 der Zylindergruppe I für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen abgestimmt ist. Diese Abstimmung kann in bekannter Weise durch unterschiedliche Längen und gegebenenfalls unterschiedliche Durchmesser der Schwingrohre 11, l6 und unterschiedliche Volumina der Luftsammelbehälter 10, erreicht werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist für das Ansaugsystem 7 der Zylindergruppe I ein kleineres Volumen für den Luftsammelbehälter 10 und eine größere Länge für die Schwingrohre 11 gewählt als für das Ansaugsystem 12 der Zylindergruppe II. Daraus ergibt sich der aus Fig. 2 ersichtliche Verlauf der ρ -Kurve I bzw. II für die Zylindergruppen I und II. Es ist ersichtlich, daß die Zylindergruppe I bereits bei niedrigen Drehzahlen ein verhältnismäßig großes ρ und damit ein entsprechend großes Drehmoment liefert. Im oberen Teillastbereich bzw. bei Vollast steht dann durch Zuschaltung der Zylindergruppe II ein hohes Drehmoment zur Verfügung, da diese Zylindergruppe auf hohe Leistung bei hohen Drehzahlen optimiert ist und die bei hohen Drehzahlen geringere Leistung der Zylindergruppe I kompensiert.Oscillating tubes l6 for cylinders k, 5 and 6 of this group together. The throttle valves 9 and Ik and the inlet and outlet valves of group IX are controlled as a function of the load so that only cylinder group I works when idling and in the lower part-load range and control is carried out by actuating the throttle valve 9 while the throttle valve lk is closed. From a certain load onwards, cylinder group II is switched on by opening the throttle valve Ik and switching on the inlet and outlet valves. The oscillation system of the intake system 7 for the cylinder group I consisting of the air collecting tank 10 and the oscillating pipes 11 is now coordinated so that a high torque is available at low speeds in idle and in the lower part-load range, while that of the air collecting pipe 15 and the oscillating pipes l6 existing oscillation system of the intake system 12 of the cylinder group I is tuned for high performance at high speeds. This coordination can be achieved in a known manner by different lengths and possibly different diameters of the oscillating pipes 11, 16 and different volumes of the air collection containers 10. As can be seen from Fig. 1, a smaller volume for the air collecting container 10 and a greater length for the oscillating pipes 11 is selected for the intake system 7 of the cylinder group I than for the intake system 12 of the cylinder group II Course of the ρ curve I and II for the cylinder groups I and II. It can be seen that the cylinder group I delivers a relatively large ρ and thus a correspondingly large torque even at low speeds. In the upper part-load range or at full load, a high torque is then available by engaging cylinder group II, since this cylinder group is optimized for high performance at high speeds and compensates for the lower performance of cylinder group I at high speeds.

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Zusätzlich zu oder anstelle der vorstehend beschriebenen Abstimmung der Schwingsysteme für die Zylindergruppen I und II kann bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit nockengesteuerten Einlaß- und Auslaßventilen die gewünschte Anhebung des Drehmoments im unteren Teillastbereich zur Ermöglichung einer möglichst niedrigen Leerlaufdrehzahl dadurch erreicht werden, daß für die beiden Zylindergruppen unterschiedliche Steuerzeiten vorgesehen werden. Dabei werden die Steuerzeiten der Ventile der Zylindergruppe I für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und die Steuerzeiten der Ventile der Zylindergruppe II für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen ausgelegt. Für die Zylindergruppe I bedeutet dies frühen Einlaßschluß und geringe Überschneidung und für die Zylindergruppe II spaten Einlaßschluß und"größere Überschneidung. Dies ist aus der Ventilerhebungskurve gemäß Fig. 3 ersichtlich, in welcher die Öffnungs- und Schließzeiten EÖ I, ES I bzw. EÖ II, ES II der Einlaßventile und die Öffnungs- und Schließzeiten AÖ I, AS I bzw. AÖ II, AS II der Auslaßventile der Zylindergruppen I und II dargestellt sind. Die geringe Überschneidung der Zylindergruppe I ergibt weniger Abgasrest in den Zylindern und ermöglicht dadurch eine bessere Leerlaufqualität bei möglichst niedrigen Leerlaufdrehzahlen. In addition to or in lieu of those described above Coordination of the oscillation systems for cylinder groups I. and II can be used in multi-cylinder internal combustion engines with cam-controlled Inlet and outlet valves to enable the desired increase in torque in the lower partial load range the lowest possible idle speed can be achieved that for the two cylinder groups different timing can be provided. The timing of the valves in cylinder group I for high torque at low speeds and the valve timing of cylinder group II for high Designed for high speed performance. For cylinder group I, this means early intake closure and low intake Overlap and late inlet closure for cylinder group II and "greater overlap. This can be seen from the valve lift curve according to FIG the opening and closing times EÖ I, ES I or EÖ II, ES II of the inlet valves and the opening and closing times AÖ I, AS I or AÖ II, AS II of the exhaust valves of cylinder groups I and II are shown. The minor one Overlapping of cylinder group I results in less residual exhaust gas in the cylinders and thus enables a better idling quality at the lowest possible idling speeds.

In Fig. 4t schließlich ist der Drehmomentverlauf der Zylindergruppen I und II über der Drehzahl dargestellt.Finally, in FIG. 4t, the torque curve is the Cylinder groups I and II shown over speed.

8. Mai I98O
N/EXP - Sp/bäMay 8, 1989
N / EXP - Sp / bä

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Claims (2)

186/80186/80 AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ,AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm / Württ, Mehrzylinder-BrennkraftmaschineMulti-cylinder internal combustion engine Pat entans.prüchePatent claims ί 1 »J Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer ersten Zylindergruppe, die im ganzen Betriebsbereich arbeitet, und einer zweiten Zylindergruppe, die im Leerlauf- und im unteren Teillastbereich abschaltbar und im übrigen Lastbereich zuschaltbar ist, wobei jeder Zylindergruppe ein eigenes Ansaugsystem mit einer Drosselklappe und einem aus einem Luftsammelbehälter und Schwingrohren bestehenden Schwingsystem zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Schwingsystem der ersten Zylindergruppe für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und das Schwingsystem der zweiten Zylindergruppe für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen abgestimmt ist.ί 1 »J multi-cylinder internal combustion engine with a first group of cylinders, which works in the entire operating range, and a second group of cylinders, which is in idle and in the lower Partial load range can be switched off and switched on in the remaining load range, each cylinder group having its own Intake system with a throttle valve and an oscillating system consisting of an air collector and oscillating pipes is assigned, characterized in that the oscillation system of the first cylinder group for high torque at low speeds and the oscillation system of the second cylinder group is tuned for high performance at high speeds. 13O062/OQQ413O062 / OQQ4 2. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit nockengesteuerten Einlaß- und Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerzeiten der Ventile der ersten Zylindergruppe für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und die Steuerzeiten der Ventile der zweiten Zylindergruppe für hohe Leistung bei hohen Drehzahlen ausgelegt sind.2. Multi-cylinder internal combustion engine according to the generic term of claim 1, with cam-controlled intake and exhaust valves, characterized in that the timing of the valves of the first cylinder group for high Torque at low speeds and the valve timing of the valves of the second cylinder group for high Power at high speeds are designed. 3- Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßventile der ersten Zylindergruppe eine kleinere Überschneidung als diejenigen der zweiten Zylindergruppe haben.3-cylinder internal combustion engine according to claim 2, characterized characterized in that the intake and exhaust valves of the first cylinder group have a smaller overlap than those of the second cylinder group have. k. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale der Ansprüche 1 und. 2. k. Multi-cylinder internal combustion engine, characterized by the combination of the features of claims 1 and. 2. 5- Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale der Ansprüche 1, 2 und. 3·5- multi-cylinder internal combustion engine, characterized by the combination of the features of claims 1, 2 and. 3 ·
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109139278A (en) * 2014-11-10 2019-01-04 图拉技术公司 Control the method and engine controller of internal combustion engine
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US11236689B2 (en) 2014-03-13 2022-02-01 Tula Technology, Inc. Skip fire valve control

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