DE69110054T2

DE69110054T2 - Brennkraftmaschine mit verdichtungsfunktion.

Info

Publication number: DE69110054T2
Application number: DE69110054T
Authority: DE
Inventors: Mats Sabelstroem; Lars Tenglud
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2011-11-22
Also published as: WO1992009792A1; EP0558585A1; JP3326173B2; SE9003735D0; SE9003735L; JPH06503139A; SE467503B; DE69110054D1; US5315974A; EP0558585B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Kompressorfunktion. Zusätzlich zu den Einlaß- und Auslaßventilen für jeden Zylinder umfaßt ein solcher Motor ein Extra-Auslaßventil an wenigstens einem Zylinder, wobei dieses Extra-Ventil in seiner offenen Stellung den Hubraum in Verbindung mit einer Ventilvorrichtung bringt, die eine Auslaßleitung aufweist und die so angeordnet ist, daß die angesaugte Luft in ein pneumatisches System ausgeblasen wird, wobei jedoch verhindert wird, daß über diese Ausblasleitung Luft in den Hubraum des Zylinders eingesaugt wird.
Es ist bereits bekannt, einen oder mehrere Zylinder in einem Dieselmotor dadurch als Kompressor-Zylinder zu verwenden, daß diese Zylinder mit einem Extra-Auslaßventil versehen werden und daß das Einspritzsystem des Motors mit einer Vorrichtung ausgerüstet ist, mit deren Hilfe die Brennstoffzufuhr zu demjenigen Zylinder unterbrochen werden kann, der als Kompressorzylinder dient. Eine solche Kompressoranordnung kann u.a. so ausgelegt sein, daß der normale Luftkompressor unterstützt wird, der normalerweise das pneumatische System am Fahrzeug versorgt, wenn die Kapazität dieses normalen Kompressors aus irgendwelchen Gründen nicht ausreicht; alternativ kann diese Ahordnung auch so ausgelegt sein, daß sie für das Fahrzeug die alleinige Druckluftquelle darstellt.
Ein Dieselmotor mit Kompressorfunktion der oben genannten Art ist in der US-A-2 005 536 dargestellt und beschrieben. Der Motor ist mit einem mechanischen Einspritzsystem versehen, das eine übliche, für mehrere Zylinder ausgelegte Einspritzpumpe aufweist. Über ein System von Nockenwellen mit Nocken, die Nebenschlußventile steuern, wird die Brennstoffzufuhr zu dem betreffenden Kompressorzylinder dann unterbrochen, wenn das Extra-Auslaßventil unter dem Einfluß von zusätzlichen Nocken auf den Nockenwellen geöfffnet wird. Diese bekannte Vorrichtung ist in ihrem mechanischen Aufbau kompliziert und bei ihr sind, unter anderem wegen des Vorhandenseins der Nebenschlußventile auf der Hochdruckseite des Einspritzsystems, eine erhöhte Anfälligkeit des Einspritzsystems auf eine Zerstörung durch Bruch festzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der in der Beschreibungseinleitung erläuterten Art anzugeben, bei dem die Brennstoffzufuhr zu einem Zylinder, der als Kompressorzylinder dient, unterbrochen werden kann, ohne daß dabei das Einspritzsystem des Motors mit zusätzlichen, besonders konstruierten Ausrüstungen versehen werden müßte.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verbrennungsmotor mit Kompressorfunktion, der zusätzlich zu den Einlaß- und Auslaßventilen für jeden Zylinder ein Extra- Auslaßventil für wenigstens einen Zylinder aufweist, vorgesehen ist, wobei dieses Extra-Auslaßventil in seiner offenen Stellung den Hubraum des Zylinders mit einer Ventilvorrichtung verbindet, die eine Auslaßleitung aufweist und so ausgelegt ist, daß sie das Ausblasen der eingesaugten Luft in ein pneumatisches System ermöglicht, das Einsaugen der Luft in den Hubraum über die Auslaßleitung jedoch verhindert.
Bei Einspritzsystemen mit elektrischen, kombinierten Einspritzpumpen ist eine elektronische Steuereinheit in jeder Einspritzdüse mit einem Magentventil verbunden. Dieses Ventil bestimmt aufgrund von Signalen von der Steuereinheit, wann die Einspritzung für jeden Zylinder begonnen und beendet werden soll. Wenn sich das Ventil schließt, dann baut der Pumpenkolben, der in jeder kombinierten Einspritzpumpe vorhanden ist, einen Druck auf und die Einspritzung wird dann begonnen, wenn dieser Druck den Öffnungsdruck der Einspritzdüse übersteigt. Wenn die Einspritzung beendet werden soll, dann wird das Magnetventil geöffnet und der Druck fällt unter den Öffnungsdruck der Einspritzdüse ab. Die Brennstoffzufuhr zu einem bestimmten Zylinder kann auf diese Weise in einfacher Weise durch ein Signal der Steuereinheit vollständig ausgeschaltet werden, mit deren Hilfe das Überströmventil der zugeordneten Einspritzpumpe dann geöffnet wird, wenn der betreffende Zylinder als Kompressorzylinder wirken soll.
Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, wobei die Figur einen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten Zylinder mit einem zugeordneten Teil eines Zylinderkopfes bei einem Dieselmotor zeigt.
In der Figur ist mit der Bezugsziffer 1 ein Teil des Zylinderblockes bezeichnet und 2 bezeichnet einen Teil eines Zylinderkopfes. Einzelheiten, beispielsweise die Einlaß- und Auslaßleitungen mit den zugeordneten Ventilen und andere Einzelheiten, die zur Erfindung keinen direkten Bezug haben, sind aus Gründen der Klarheit weggelassen worden. Der Motor ist ein direkt einspritzender Dieselmotor und hat einen Kolben 3 mit einer Vertiefung 4, die eine Brennkammer bildet. Er hat ein Brennstoff-Einspritzsystem mit sogenannten kombinierten Einspritzeinheiten 5, das heißt mit Einspritzdüse, von denen jede mit einem einzeln eingebauten Kolben versehen ist, der durch eine Nockenwelle 6 über einen Kipphebel 7 angetrieben wird sowie ein Überströmventil 9 (das hier nur angedeutet ist), das zur Steuerung der Einspritzzeitdauer durch einen Elektromagneten 8 gesteuert wird.
Der in der Figur dargestellte Zylinder hat in seinem Zylinderkopf 2 eine Bohrung 10, in der ein Ventilschaft 11 verschiebbar gelagert ist, in dem ein Ventilteller 12 befestigt ist. Die Bohrung 10 hat eine Schulter 13. Zwischen der Schulter 13 und einer Hülse 15, die ihrerseits am Ende des Ventilschaftes 11 befestigt ist, ist eine Schraubenfeder 14 vorgespannt, die den Ventilteller 12 in Richtung auf einen Ventilsitz 16 an der Kante eines durchmesservergrößerten Teils 17 der Bohrung 10 vorspannt. Vom durchmesservergrößerten Teil 17 der Bohrung aus verläuft eine Leitung 18 durch den Zylinderkopf nach außen. Wenn der Ventilteller 12 von seinem Sitz abgehoben worden ist, wie dies in gestrichelten Linien angedeutet worden ist, dann kann der Kolben 3 während seines Kompressionshubes Luft aus der Zylinderkammer (dem Hubraum) über die Leitung 18 in ein Druckluftsystem drücken. Ein Rückschlagventil 19 verhindert, daß der Kolben dann, wenn er seinen Ansaughub beginnt, über die Leitung 18 Luft ansaugt.
Mit der Bezugsziffer 20 ist in der Figur eine elektronische Steuereinheit des Brennstoff-Einspritzsystems bezeichnet, wobei in diese Steuereinheit zum Steuern der Einspritzung in bekannter Weise Signale eingegeben werden, die der Öffnung der Drosselklappe, der Temperatur des Motors und so weiter entsprechen.Die Steuereinheit arbeitet erfindungsgemäß mit dem Teil 10a der Bohrung oberhalb des Ventilschaftes zusammen. Wenn ein in der Figur durch den Pfeil "a" dargestellter Befehl dahingehend in die Steuereinheit 20 eingegeben wird, daß der Zylinder als Kompressor arbeiten soll, dann wird die Bohrung 10a oberhalb des Ventilschaftes 11 unter Druck gesetzt und gleichzeitig wird der Elektromagnet 8 abgeschaltet. Auf diese Weise wird der Ventilteller 12 zur selben Zeit in seine offene Stellung verschoben, in der das Überströmventil 9 der Einspritzeinheit 5 in seine offene Stellung bewegt wird, so daß der Brennstoff über einen Kanal 22 in eine Rücklaufleitung 23 zurückgeleitet wird.
Der Befehl kann in die Steuereinheit entweder über einen nicht dargestellten Handschalter von Hand eingegeben werden oder automatisch, beispielsweise über einen Drucksensor im pneumatischen System, das mit der Zylinderleitung 18 verbunden ist. Bei einem Motor mit mehreren Zylindern können ein oder mehrere Zylinder in der oben beschriebenen Weise ausgerüstet werden. Die Verwendung eines elektronisch gesteuerten Systems macht es möglich, in einfacher Weise die Kompressorfunktion auszuüben und festzulegen, wieviele Zylinder in jedem einzelnen Falle als Kompressor arbeiten sollen.

Claims

1. Verbrennungsmotor mit Kompressorfunktion, der zusätzlich zu den Einlaß- und Auslaßventilen für jeden Zylinder ein Extra-Auslaßventil für wenigstens einen Zylinder aufweist, wobei dieses Extra-Auslaßventil in seiner offenen Stellung den Hubraum des Zylinders mit einer Ventilvorrichtung verbindet, die eine Auslaßleitung aufweist und so ausgelegt ist, daß sie das Ausblasen der eingesaugten Luft in ein pneumatisches System ermöglicht, das Einsaugen der Luft in den Hubraum über die Auslaßleitung jedoch verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Brennstoffeinspritzsystem mit einer kombinierten Einspritzpumpe (5) mit einem elektrisch betätigten Überströmentil (9) für jeden Zylinder hat und daß Vorrichtungen (8, 20) vorgesehen sind, die das Überströmventil des Zylinders, der mit dem Extra-Auslaßventil (11, 12) versehen ist, zu einer Zeit offen halten, in der das Extra-Auslaßventil offen ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extra-Auslaßventil einen Ventilteller mit einem Ventilschaft (11) hat, der mit Federelementen (14) zusammenarbeitet, die das Ventil in Richtung auf seine geschlossene Stellung vorspannen und daß eine Vorrichtung (120) vorgesehen ist, die das Ventil dann dauernd offen hält, wenn der Kolben (3) des zugeordneten Zylinders als Kompressorkolben arbeiten soll.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (11) in einer Bohrung (10) gelagert ist, von der ein Teil als Zylinder (10a) ausgebildet ist, wobei der Ventilschaft einen Teil (15) hat, der als Kolben wirkt, daß der Zylinder (10a) einen Einlaß für ein Druckmedium hat und daß der Kolben (15) dann, wenn in den Zylinder (10a) ein Druckmedium eingeleitet wird, das Ventil (12) so belastet, daß es in seine offene Stellung gerät.