DE69709811T2

DE69709811T2 - Mehrzylinderbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69709811T2
Application number: DE69709811T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Ohokubo; Iwata-Shi Yu Motoyama
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2017-09-23
Also published as: EP0831217A2; DE69709811D1; US5826557A; JPH1089108A; EP0831217B1; EP0831217A3

Description

Disse Erfindung betrifft eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine bzw. einen Mehrzylinderverbrennungsmotor gemäß der Präambel von Anspruch 1.
Ein Zweitakamotor mit Einspritzung in den Zylinder wurde bereits vorgeschlagen, welcher gemäß folgenden Schritten arbeitet: Frisches Gemisch wird in eine Kurbelkammer über einen Einlaßkanal mit einem Drosselventil eingeleitet und einer primären Kompression unterworfen. Während das primär komprimierte frische Gemisch den Zylinder spült, wird Kraftstoff zu einem Zeitpunkt etwa zwischen den Spülauslaß- und Kompressionshüben von dem in der Verbrennungskammerwand angeordneten Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt, nach dem Kompressionshub gezündet und verbrannt. Das verbrannte Gas wird aus der Verbrennungskammer vor dem nächsten Spülhub ausgelassen.
Der Zweitaktmotor hat ein Problem dahingehend, daß eine unregelmäßige Verbrennung, insbesondere in dem Bereich niedriger Drehzahl und niedriger Belastung leicht wegen beispielsweise einer kleinen Frischgemischmenge zum Spülen und dem sich daraus ergebenden niedrigen Zylinderinnendruck auftritt, welcher eine Rückströmung von in dem Auslaßkanal vorhandenem verbrannten Gas zurück in den Zylinder, eine eine Verringerung der Kraftstoffkonzentration bewirkende Diiffusion des eingespritzten Kraftstoffs, und eine schlechte Flammenausbreitung aufgrund niedriger Zylinderinnentemperaturen bewirkt.
Daher haben die Erfinder eine Anordnung für den Zweitaktmotor mit Einspritzung in den Zylinder entwickelt, welche ein Auslaßsteuerventil zur variablen Steuerung der Querschnittsfläche des Auslaßkanals verwendet, so daß die unregelmäßige Verbrennung durch die Aufrechterhaltung eines hohen Druckes zu Beginn der Kompression und einer hohen Zylinderinnentemperatur durch die Reduzierung der Querschnittsfläche des Auslaßkanals minimiert wird.
Bei der direkten Kraftstoffeinspritzung in die Verbrennungskammern werden Kraftstoffeinspritzventile mit großer Strömungsrate verwendet, um die notwendige Menge an Kraftstoff innerhalb einer kurzen Zeitdauer einzuspritzen, um dadurch ein Durchblasen zu verhindern und ein zufriedenstellendes Gemisch auszubilden. Andererseits gibt es eine Begrenzung auf die minimale Zeitdauer (normalerweise in der Größenordnung von 1 ms) für eine stabile Steuerung. Daher kann, wenn die Verbrennung in dem Niederlastbetriebsbereich verbessert wird, in einigen Fällen eine nofinrendige Strömungsrate kleiner als die minimale Strömungsrate des Kraftstoffeinspritzventils sein und es entsteht ein Problem dahingehend, daß der sogenannte dynamische Bereich nicht ausreicht.
Aus dem Dokument JP-A-59 170 440 nach dem Stand der Technik ist ein Verbrennungsmotor bekannt. Innerhalb dieses Motors sind Ansaugunterbrechungsventile in Ansaugkanälen (ein Abzweigrohr aus einem Ausdehnungsbehälter) eingebaut, die zu den jeweiligen saugseitigen Zylindern der Zylinderanzahl-Steuervorrichtung führen, und Auslaßunterbrechungsventile sind in Auslaßrohren eingebaut. Und unter Verwendung eines Saugdrucksensors oder eines Motordrehzahlsensors, der in dem Ausgleichsbehälter installiert ist, wird die Kraftstoffzufuhr zu diesem abgeschalteten Zylindern unterbrochen, wenn der Saugdruck über dem spezifizierten Wert oder die Motordrehzahl unter diesem liegt, wobei beide Unterbrechungsventile vollständig geschlossen werden, wodurch ein Pumpverlust verringert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Mehrzylinderverbrennungsmotor wie vorstehend angegeben bereitzustellen, welcher eine verbesserte Kraftstoffverbrennung, insbesondere in dem Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Belastung aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Mehrzylinderverbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Es ist bekannt, mindestens einen von den Zylindern in einem spezifizierten Betriebsbereich abzuschalten. Demzufolge nimmt die von einem Einspritzventil pro arbeitendem Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge zu. Damit wird das Problem eines unzureichenden dynamischen Bereichs gelöst.
Es ist ferner bekannt, die Öffnung des Auslaßsteuerventils in dem Zylinderabschaltungs- Betriebsbereich so zu steuern, daß sie kleiner als die Öffnung außerhalb des Zylinderabschaltungs-Betriebsbereichs ist. Die Luft mit niedriger Temperatur in den abgeschalteten Zylindern wird an dem Rückströmung in die arbeitenden Zylinder und einer Absenkung der Temperatur in dem arbeitenden Zylindern gehindert.
Erfindungsgemäß wird der Auslaßkanal der aktiven Zylinder in dem Zylinderabschaltungs-Betriebsbereich gedrosselt, so daß es möglich ist, den Druck und die Temperatur in den Zylindern zu Beginn der Kompression aufrechtzuerhalten und das Auftreten einer unregelmäßigen Verbrennung aufgrund der Rückströmung der Luft mit niedriger Temperatur aus den abgeschalteten Zylindern in die aktiven Zylinder einzuschränken, so daß die Temperatur in den aktiven Zylindern nicht verringert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wird das Auslaßsteuerventil für einen Teil der Zylinder vorgesehen und die Zylinderabschaltungs-Steuereinrichtung schaltet die nicht mit dem Auslaßsteuerventil versehenen Zylinder ab. Demzufolge reicht eine kleinere Anzahl von Auslaßsteuerventilen aus. Dieses macht den Aufbau und die Abschaltsteuerung einfach und verringert die Kosten.
Zusätzlich ist es möglich, daß das Auslaßsteuerventil in der Mitte eines Zusammenströmungskanals untergebracht ist, in welchem unabhängige Kanäle der Zylinder vereint werden und daß die Zylinderabschaltungs-Steuereinrichtung die Zylinder abstromseitig von dem Auslaßsteuerventil abschaltet.
Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung mittels einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und erläutert. In den Zeichnungen ist, bzw. sind:
Fig. 1 eine linke Seitenansicht eines Außenbordmotors, wellcher den Zweitaktmotor als eine Ausführungsform der Erfindung verwendet;
Fig. 2 eine Querschnittsdraufsicht auf den Außenbordmotor der vorstehenden Ausführungsform;
Fig. 3 eine Querschnittsrückansicht des Motors der vorstehenden Ausführungsform;
Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Betriebssteuerungsvorrichiung der vorstehenden Ausführungsform;
Fig. 5 eine Querschnittsdraufsicht auf den Außenbordmotor der vorstehenden Ausführungsform, zur Erläuterung eines Modifikationsbeispiels des Auslaßsteuerventils;
Fig. 6 eine Querschnittsrückansicht des Motors der vorstehenden Ausführungsform zur Erläuterung eines Modifikationsbeispiels des Auslaßsteuerventils;
Fig. 7 und 8 Konzeptzeichnungen, welche den bzw. die Zylinderabschaltungs- Betriebsbereich(e) der vorstehenden Ausführungsform darstellen;
Fig. 9 bis 12 Konzeptdarstellungen, welche modifizierte Lagen- und Aufbaubeispiele des Auslaßsteuerventils der vorstehenden Ausführungsform darstellen, wobei Fig. 11 (d) und 12(e) Beispiele darstellen, welche nicht unter die Lehren des Anspruches 1 fallen.
Fig. 1 bis 7 stellen einen Zweitakt-Benzinmotor mit Zylindereinspritzung als eine die Erfindung erläuternde Ausführungsform vor. Fig. 1 ist eine Seütenansicht eines Außenbordmotors, welcher die Maschine der Ausführungsform verwendet. Fig. 2 ist eine Querschnittsdraufsicht desselben Motors. Fig. 3 ist eine Querschnittsrückansicht einer Variante desselben Motors. Fig. 4 ist ein Blockschaltbild für die Betriebssteuerungsvorrichtung. Fig. 5 und 6 sind eine Querschnittsdraufsicht-, bzw. eine Rückansicht eines Außenmotors zur Erläuterung von Modifikationsbeispielen des Auslaßsteuerventils. Fig. 7 und 8 sind eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung des Abschaltungs- Betriebsbereichs.
In den Zeichnungen ist ein Außenbordmotor 1 dargestellt, welcher eine Ausführungsform der Erfindung verwendet, der über einen Schwenkarm 9 und einen Klemmträger 8 am Heck 2a eines Bootrumpfes 2 für ein freies Auf- und Abschwenken um eine Lagerwelle 100 gelagert ist. Während der Fahrt befindet sich der Außenbordmotor in der vertikalen Lage, wobei dessen Kurbelwelle 20 im wesentlichen senkrecht steht.
Allgemein umfaßt der Außenmotor einen Antriebspropeller 3, der in einem unteren Gehäuse 4 untergebracht ist, mit dessen Oberseite ein oberes Gehäuse 5 verbunden ist, auf dem ein Motor 6 abgedeckt mit einer oberen Haube 7 befestigt ist. Die Drehung der Kurbelwelle 20 des Motors 6 wird auf dem Propeller 3 über eine mit der Kurbelwelle 20 verbundene Ausgangswelle 6a, eine vertikale Verlängerungsantriebswelle 12, einen Kegelradmechanismus 12 und eine sich horizontal erstreckende Propellerwelle 11 übertragen.
Der Motor ist ein wassergekühlter Zweitaktmotor mit 6 Zylindern in V-Anordnung; welcher grob ein eine der Kurbelwelle 20 enthaltendes Kurbelgehäuse 22, einen Zylinderblock 23 mit den 6 Zylindern (Zylinderbohrungen) 21, welche zwei Bänke in einer V- Form ausbilden und mit dem Kurbelgehäuse 22 verbunden ist, einen Zylinderkopf 24, der auf dem Zylinderblock 23 angeordnet ist, 6 Kolben 25, die jeweils frei gleitend in die Zylinder 21 eingesetzt und über Pleuelstangen 24 mit der Kurbelwelle 20 verbunden sind, umfaßt.
Zündkerzen 27 sind in den Zylinderkopf 24 eingeschraubt. Die Elektroden der Zündkerzen 27 sind so angeordnet, daß sie den Innenseiten der Verbrennungskammer. die von dem Zylinderkopf 24, den Zylindern 21 des Zylinderblocks 23 und den Kolben 25 umgeben werden, gegenüber liegen. Die Zündkerzen 27 werden über einen Zündkreis 63 mit Energie versorgt (siehe Fig. 4) um Funken in den Verbrennungskammern zu spezifizierten Zeitpunkten zu erzeugen.
Das Einlaßsystem des Motors 6 ist wie nachstehend beschrieben aufgebaut. Das Kurbelgehäuse 22 ist mit Öffnungen 22b ausgebildet, welche mit Kurbelkammern 22a in Verbindung stehen, wovon jede jeweils einem Zylinders 21 entspricht. Jede von den Öffnungen 22b ist über ein Membranventil 32 mit einem Einlaßkanal 30 verbunden. Ein ein Drosselventil 31 enthaltender Drosselkörper 33 ist mit der Anstromseite des Einlaßkanals 30 verbunden. Das Drosselventil 31 wird zum Öffnen und Schließen mit einem Drosselklappensteller 61 gesteuert (siehe Fig. 4).
Der Zylinderblock 23 ist mit zwei Hauptspülkanälen 35b und 35c für jeden Zylinder 21 und einem gegenüberliegenden Spülkanal 35a für jeden Zylinder 21 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer 22a und jeden Zylinder 21 herzustellen.
Die Spülschlitze 35 der Spülkanäle 35a, 35b und 35c sind zur Innenseite des Zylinders 21 hin offen.
Kraftstoffeinspritzventile 49, eines für jeden Zylinder 21, sind in der Seitenwand des Zylinderblocks 23 vorgesehen. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 49 ist mit einer (nicht dargestellten) Kraftstoffzuführungsleitung verbunden, wobei dessen Endabschnitt ein Druckeinstellvenilil enthält. Hochdruckkraftstoff wird über eine Kraftstoffdruckpumpe der Kraftstoffleitung zugeführt. Der Hochdruckkraftstoff wird über Einspritzung in den Zylinder 21 zugeführt, während eine Einspritzdüse offen ist, wenn ein Ventilteil durch eine in die Kraftstoffeinspritzdüse 49 eingebaute Magnetspule 62 (siehe Fig. 4) bewegt wird.
Das Auslaßsystem des Motors 6 ist wie nachstehend beschrieben aufgebaut. Der Zylinderblock 23 ist mit einem Auslaßkrümmerkanal (unabhängiger Kanal) 43 ausgebildet, der mitl einem sich in jeden Zylinder 21 öffnenden Auslaßschlitz verbunden ist. Für jede Zylinderbank werden die Auslaßkrümmerkanäle 42 zu einem Auslaßzusammenströmungskanal 40 vereint, welcher vertikal im allgemeinen parallel zu der Kurbelwelle 20 verläuft. Die Auslaßöffnung 6b am unteren Ende von jedem der Auslaßzusammenströmungskanä le 40 ist zu der Unterseite des Zylinderblocks 23 offen.
Eine Auslalßführung 13 ist mit der Unterseite des Zylinderblocks 23 verbunden. Die Auslaßführung 13 ist mit gepaarten Auslaßlöchern 13a, 13a ausgebildet, welche eine Verbindung zu den Auslaßöffnungen 6b am unteren Ende herstellen und mit Auslaßrohren 14 verbunden sind, welche sich jeweils von -den Auslaßlöchern 13a nach unten erstrecken. Mit der Auslaßführung 13 ist ein Schalldämpfer 16 verbunden, welcher das Auslaßrohr 14 umgibt und eine Auslaßexpansionskammer bildet. Das untere Ende des Schalldämpfers 16 ist zu dem Wasser innerhalb des unteren Gehäuses 4 hin offen. In dieser Weise ist ein Auslaßkanal für den Auslaß von Abgasen aus den Zylindern aufgebaut.
Ein Auslaßdrucksensor 55 ist in dem Schalldämpfer 16 zur Detektion des Druckes (Rückdruckes) in dem Auslaßkanal angeordnet. Der Auslaßdrucksensor ist so angeordnet, daß er von der Außenseite des oberen Gehäuses 5 in den Schalldämpfer 16 hindurchtritt. Ein Detektionsabschnitt des Sensors 55 ist in der Nähe der abstromseitigen Öffnung des Auslaßrohres 14 angeordnet.
Gemäß der Variante der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Auslaßsteuerventil 70 eines Klappentyps in jedem unabhängigen Kanal 42 an einer Position unmittelbar hinter dem Auslaßschlitz 41 angeordnet. Die Auslaßsteuerventile 70 umfaßen 6 Ventilplatten 74, welche jeweils in den unabhängigen Kanälen 42 angeordnet sind, wobei drei Ventilplatten 71 mit nur einer Ventilwelle 72 für jede von den zwei Bänken der 6 Zylinder verbunden ist. Die Ventilwellen 72 sind in einer geraden Linie in rechten Winkeln zu den Zylinderachse angeordnet. Jede von den Ventilplatten 71 ist mit einem Durchgangsloch 71 ausgebildet, welches als Leckkanal für das Auslaßgas dienen, wenn das Ventil vollständig geschlossen ist. Die Öffnungsfläche des Verbindungsloches 71a ist so eingestellt, daß sie den Unterschied in dem Auslaßgas-Austrittswiderstand zwischen den Zylindern aufgrund deren Lage- und Kühlbedingungen minimiert.
Die oberen Enden der Ventilwellen 72 sind über einen Riemenscheiden 73a, 73b und eine Verbindung 73c umfassenden Verbindungsmechanismus 73 miteinander verbunden, und werden über ein Antriebsmotor 75 über die Riemenscheibe 73a und einen Riemen 74 angetrieben wird.
Die Zusammenströmungskanäle 40 sind mit einem entfernbaren Abdeckelement 40a abgedeckt, welches sich zwischen den Zylinderbänken in der Kurbelwellenrichtung erstreckt. Auf dem Abdeckelement 40a sind der Motor 75 und weitere Komponenten für den Antrieb des Auslaßsteuerventils befestigt. Sobald das Abdeckelement 40a entfernt ist, weisen die Ventilplatten 71 nach außen und sind für eine leichte Befestigung an und Entfernung von der Ventilwelle 72 zugänglich.
Fig. 5 und 13 stellen eine weitere Form der Auslaßsteuerventile mit einer Ventilwelle 82 für jeden Zylinder 21 gemäß der vorliegenden Erfindung dar in diesem Falle umfaßt jedes Auslaßsteuerventil 80 eine Ventilplatte 81, die unmittelbar nach jedem Auslaßschlitz 41 angeordnet und an der Ventilwelle 72 befestigt ist, welche im wesentlich parallel zu der Zylinderachse angeordnet ist, wobei ein Ende der Welle 82 nach außen ragt. Die Ventilwelle 82 wird zur Drehung mit einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor über eine Riemenscheibe 83, welche auf dem vorragenden Ende der Ventilwelle 82 angeordnet ist und mittels eines (nicht dargestellten) Riemens angetrieben. Wenn die Auslaßsteuerventile 80 jeweils mit Antriebsmotoren ausgestattet sind, können die Auslaßsteuerventile 80 entsprechend gesteuert werden.
Fig. 4 stellt eine ECU (elektronische Steuereinheit) 50 zur Steuerung des Betriebs des Motors 6 dar. Den Betriebszustand des Motors repräsentierende Signale werden von verschiedenen Sensoren an die ECU 50 gesendet. Solche Signale umfassen beispielsweise ein Motorumdrehungssignal REV von einem Umdrehungssensor 51, ein Gaspedalöffnungssignal-(z. B. Gaspedalweg)-Signal ACC aus einem Gaspedal- Öffnungssensor 22, ein Motorkühlwassertemperatursignal 1 W aus einem Wassertemperatursensor 53, ein Kurbelwellenwinkel-(Kolbenpositions-Signal)-GA von einem KurbelwelOenwinkelsensor 54, ein Einlaß/Auslaß-Rohrdruck-(Rückdruck)-Signal PE aus dem Auslaßdrucksensor 55, ein Kurbelkammerdrucksignal aus einem Kurbelkammerdrucksensor 56, ein Umgebungsdrucksignal aus einem Umgebungsdrucksensor 57 und ein Umgeb ungstemperatursignal aus einem Umgebungsternperatursensor 58.
Die ECU 50 führt verschiedene Berechnungen unter Verwendung verschiedener Signale, welche von den vorstehend beschriebenen Sensoren kommen und den Betriebszustand des Motors repräsentieren, gemäß einem voreingestellten Programm unter Verwendung verschiedener Steuerkennfelder, welche in einem Datenspeicher gespeichert sind, durch, und gibt verschiedene Steuersignale an verschiedene Steller aus. Die Ausgangssignale umfassen beispielsweise: ein Drosselklappenöffnungssignal TH an einem Drosselklappensteller 61 zum Steuern des Drosselventils 31 in Öffnungs- und Schließrichtungen, ein Kraftstoffeinspritzungsdauer-(Injektionsraten)-Signal FD und ein Kraftstoffeinsprülz-Startzeitpunktsignal INJ an eine Magnetspule 62 zum Steuern eines Kraftstoffeinsprülzventils 49 in Öffnungs- und Schließrichtungen, ein Zündungssignal IGN an einen Zündkreis 63 zum Zuführen eines Hochspannungsstroms an die Zündkerze 27 und ein Auslaßsteuerventil-Öffnungssignal EXV an einen Steller 64, zum Ansteuern des Auslaßsteuerventils 43 im Öffnungs- und Schließrichtungen.
Die Öffnung des Drosselklappenventils 31 und die Öffnung des Auslaßsteuerventils 43 werden mit einem Drosselklappen-Öffnungssensor und einem Auslaßsteuerventil- Öffnungssensor (beide nicht dargestellt) detektiert und die detektierten Signale werden an die ECU 50 zurückgekoppelt.
Hier hat die ECU 50 die nachstehenden Funktionen:

[Zylinderabschaltbetrieb-Steuerfunktion]

Fig. 7 stellt Zylinderabschaltungs-Betriebsbereiche abhängig von der Motordrehzahl REV und der Gaspedalöffnung ACC dar, wobei die Bereiche A, B und C mit einer größeren Anzahl abgeschalteter Zylinder pro Umdrehung der Kurbelwelle in Richtung des Betriebs mit niedriger Geschwindigkeit und Belastung dargestellt sind. In diesem Motor tritt eine Verbrennung 6 sechs mal pro Kurbelwellenumdrehung auf, d. h. bei 5 Kurbelwellenumdrehungen (30 Verbrennungen) beispielsweise in denn Bereich A werden die Zylinder drei maf (eine Abschaltung pro 10 Verbrennungen) abgeschaltet; in dem Bereich B 4,3 mal (eine Abschaltung pro sieben Umdrehungen) und im Bereich C 6 mal (eine Abschaltung pro 5 Verbrennungen) abgeschaltet.
Insbesondere treten Abschaltungen und Verbrennung wie nachstehend dargestellt auf; wobei die Zahlen in Klammern den abgeschalteten Zylinder bezeichnen, während die nackten Zahlen die betriebenen Zylinder angeben.

[Bereich A]

(1) -2-3-4-5-6-1-2-3-4-(5)-6-1-2-34-5-6-1-2-(3)-4-5-6-1-2-3-4-5-6-(1)-1-2-34-5-6

[Bereich B]

(1) -2-3-4-5-t3-1-(2)-3-4-5-6-1-2-(3)-4-5-6-1-2-3-(4)-5-6-1-2-3-4-(5)-6-1-2-3-4-5-(6)

[Bereich C: Regelmäßige Intervallabschaltungen]

(1) -2-3-4-5-(6)-1-2-3-4-(5)-6-1-2-3-(4)-5-6-1-2-(3)-4-5-6-1-(2; )-3-4-5-6-(1)-2-3-4-5-(6)

[Unregelmäßige Intervallabschaltungen]

(1) -2-3-4-(5)-6-1-2-3-4-(5)-6-1-2-(3)-4-5-6-1-2-(3)-4-5-6-(1)-(1)-2-3-4-5-6-(1)-2-3-4-(5)-6
Es gibt zwei Möglichkeiten für den Zylinderabschaltungsbetrieb: Eine besteht in dem Abschalten der Zündung nur für den abzuschaltenden Zylinder und die andere sowohl in der Abschalilung der Kraftstoffzufuhr als auch der Zündung. Vom Standpunkt der Vermeidung einer Verschlechterung in der Abgaszusammensetzung ist die Abschaltung der Kraftstoffzufuhr zu bevorzugen.

[Auslaßventülöffnungs-Steuerfunktion]

in dem Betriebsbereich ohne Zylinderabschaltung (Bereich in dem alle Zylinder arbeiten) wird die Öffnung EXV des Auslaßsteuerventils gemäß der Gaspedal/Umdrehungsabhängigen Auslaßsteuerventilöffnung EXVo gesteuert, welche gemäß der Gaspedalöffnung ACC und/oder der Motordrehzahl REV eingestellt ist.
In dem Betriebsbereich der Zylinderabschaltung wird andererseits die Öffnung des Auslaßsteuerventil EXV kleiner als die Öffnung in dem Betriebsbereich ohne Zylinderabschaltung gemacht.
Da diese Ausführungsform wie vorstehend beschrieben mit Bereichen A, B und C mit einer größeren Anzahl abgeschalteter Zylinder pro Umdrehung der Kurbelwelle zu dem Bereich nieclriger Geschwindigkeit und Belastung hin angeordnet, wird, wenn der Kraftstoffbedarf für den Motor als Ganzes fällt, die nicht in die abgeschalteten Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge zu der in die arbeitenden Zylinder eüngespritzten Kraftstoffmenge addiert. D. h., die Kraftstoffmenge pro arbeitenden Zylinder, nämlich die Kraftstoffmenge, welche von einem Einspritzventil pro eine Verbrennung eingespritzt wird, nimmt zu. Demzufolge kann das Problem eines nicht aus reichenden dynamischen Bereichs gelöst werden.
In dem Zylinderabschaltungsbereichen A bis C wird die Öffnung EXV des Auslaßsteuerventils 70 oder 80 so gesteuert, daß sie kleiner als die Öffnung des Auslaßsteuerventils (Gaspedal/Limdrehungs-abhängige Auslaßsteuerventilöffnung EXVo) in dem Betriebsbereich ohne Zylinderabschaltung (Betriebsbereich aller Zylinder) ist, da die Kanäle 42, welche die Betriebszylinder verbinden, gedrosselt sind. Demzufolge wird verhindert, daß Luft mit niedlriger Temperatur aus den abgeschalteten Zylindern (mit den Zahlen in Klammern) in die betriebenen Zylinder (mit nackten Zahlen) zurückströmt und die Temperatur der arbeitenden Zylinder absenkt. Ferner macht es die Drosselung der Auslaßsteuerventile möglich, einen hohen Druck und hohe Temperatur in den Zylindern zu Beginn der Kompression aufrechtzuerhalten. Demzufolge wird eine unregelmäßige Verbrennung eingeschränkt.
Da der abgeschaltete Zylinder in einer Reihenfolge zwischen allen Zylindern wechselt, kann der abgeschaltete Zylinder wieder allmählich seinen Betrieb aufnehmen, wobei eine Überhitzung oder schlechte Schmierung in einzelnen Zylindern vermieden wird.
Da das Auslaßsteuerventil 70 oder 80 in jedem unabhängigen Kanal angeordnet ist, ist es möglich, den abgeschalteten Zylinder in Folge, wie vorstehend beschrieben, zu wechseln und die Rückströmung von Luft mit niedriger Temperatur aus dem abgeschalteten Zylinder in die betriebenen Zylinder wird verhindert.
Während die vorliegende Ausführungsform die drei Zylinderabschaltbereiche A, B und C verwendet, kann auch nur ein Zylinderabschaltbereich gemäß Darstellung in Fig. 8 mit nur einem einzigen Muster zur Abschaltung der Zylinder angewendet werden. In diesem Falle müssen die Auslaßsteuerventile nicht so angeordnet werden, daß sie allen Zylindern entsprechen wodurch Aufbau vereinfacht wird.
Zur Ausführung des Zylinderabschaltbetriebs in Fig. 8 können verschiedene Formen abhängig von den in Fig. 9 bis 12 dargestellten Motortyp in Betracht gezogen werden. In jedem Falle werden die nicht mit den Auslaßsteuerventilen versehenen Zylinder abgeschaltet.
Fig. 9 zeigt Beispiele von Zweizylindermotoren in Reihenanordnung. In Fig. 9(a) ist das Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet, daß es nur dem Zylinder (1) entspricht. In Fig. 9(b) ist das Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet, daß es nur dem Zylinder (2) entspricht. In Fig. 9(a) wird der Zylinder (2) abgeschaltet und in Fig. 9(b) wird der Zylinder (1) abgeschaltet.
Dieses verhindert, daß Luft mit niedriger Temperatur aus den abgeschalteten Zylindern (2) oder (1) in dem betriebenen Zylinder (1) oder (2) zurückströmt und daß ein hoher Druck und hohe Temperatur in den Zylindern zu Beginn der Kompression aufrechterhalten werden. Demzufolge wird eine unregelmäßige Verbrennung eingeschränkt.
Fig. 10 stellt ein Beispiel eines Dreizylindermotors mit einem Auslaßsteuerventil 90 dar, das den Zylindern (1) und (2) entspricht und bei dem der Zylinder (3) abgeschaltet wird. Dieses verhindert, daß Luft mit niedriger Temperatur aus den Zylinder (3) in die Zylinder (1) und (2) zurückströmt, und daß ein hoher Druck und eine hohe Temperatur in den Zylindern (1) und (2) zu Beginn der Kompression aufrechterhalten werden.
Fig. 11 stellt Beispiele von Vierzylindermotoren dar, welche ebenfalls eine unregelmäßige Verbrennung in den betriebenen Zylindern verhindern können. In fig. 11 (a) ist ein Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet, daß es der linken Bank der Zylinder (2) und (4) entspricht, während die rechte Bank der Zylinder (1) und (3) abgeschaltet wird. Alternativ kann das Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet sein, daß es der rechten Bank der Zylinder (1) und (3) entspricht. In diesem Falle wird die linke Bank der Zylinder (2) und (4) abgeschaltet.
In dem in Fig. 11 (b) dargestellten Beispiel ist ein Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet, daß es dem Zylinder (1) entspricht, während das andere Auslaßsteuerventil 90 den Zylindern (2) und (4) entspricht, wobei der Zylinder (3) abgeschaltet wird. Im übrigen wird, wenn die Auslaßventile 90, 90 in mit unterbrochenen Linien dargestellten Positionen angeordnet sind, der Zylinder (4) abgeschaltet.
Fig. 11 (c) stellt ein Beispiel dar, in welchem ein Auslaßsteuerventil 90' zwei Ventilplatten, welche den Zylindern (1) und (2) entsprechen und an nur einer Ventilwelle befestigt sind, umfaßt, wobei die Zylinder (3) und (4) abgeschaltet werden.
Fig. 11 (d) stellt ein Beispiel dar, welches nicht unter die Lehren des unabhängigen Anspruchs 1 fällt, wobei ein ähnliches Auslaßsteuerventil 90' allen Zylindern entspricht und zwei Zylinder in jeder Bank abgeschaltet werden.
Fig. 12 stellt Sechszylindermotoren dar, welche ebenfalls eine unregelmäßige Verbrennung in den Betriebszylindern verhindern können. Ein Auslaßsteuerventil 90' weist zwei Platten auf, welche den Zylindern (1), (3) und (2) und (4) entsprechen und auf nur einer einzigen Ventilwelle befestigt sind, wobei die Zylinder (5) und (6) abgeschaltet werden.
Fig. 12(b) stellt ein weiteres Beispiel mit nur einem Auslaßsteuerventil 90 dar, welches so angeordnet ist, daß es der rechten Bank der Zylinder (1), (3) und (5) entspricht, während das andere Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet ist, daß es dem Zylinder (2) in der linken Bank entspricht, und die Zylinder (4) und (6) in der linken Bank abgeschaltet werden können. Alternativ können die Auslaßsteuerventile 90 wie mit unterbrochenen Linien dargestellt angeordnet sein. In diesem Falle können die Zylinder (3) und (5) in der rechten Bank abgeschaltet werden.
Fig. 12(c) stellt ein weiteres Beispiel dar, wobei ein Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet ist, daß es der rechten Bank der Zylinder (1), (3) entspricht und das andere Auslaßsteuerventil 90 so angeordnet ist, daß es den Zylindern (2) und (4) und (6) in der linken Bank entspricht und der Zylinder (5) abgeschaltet werden kann. Alternativ kann das Auslaßsteuerventil 90, wie mit unterbrochenen Linien dargestellt angeordnet sein. In diesem Falle kann der Zylinder (6) abgeschaltet werden.
Fig. 12(d) stellt ein weiteres Beispiel dar, wobei das Auslaßsteuerventil 90 an dem abstromseitigen Ende des Zusammenströmungskanals entweder der linken Zylinderbank, gemäß Darstellung mit durchgezogenen Linien oder der rechten Zylinderbank gemäß Darstellung mit unterbrochenen Linien angeordnet sein kann, wobei die eine oder andere Zylinderbank, welche nicht mit dem Auslaßsteuerventil versehen ist, abgeschaltet wird.
Fig. 12(e) stellt ein weiteres Beispiel dar, welches nicht unter die Lehren des unabhängigen Ans> ruches 1 fällt, in welchem zwei an nur einer Ventilwelle befestigte Platten, um so ein Auslaßsteuerventil 90' zu bilden, in den abstromseitigen Endabschnitten der Zusammenströmungskanäle angeordnet sind, wobei Zylinder in jedem der beiden Bänke abgeschaltet werden.
In jeder von den Anordnungen in Fig. 9 bis 12 werden einige von den Zylindern in dem in Fig. 8 dargestellten Zylinderabschaltungs-Betriebsbereich abgeschaltet. Daher nimmt, wenn die Kraftstoffmenge für den Zylinderabschaltbetrieb cliesselbe wie die für den Betrieb aller Zylinder bleibt, die für einen betriebenen Zylinder erforderliche Kraftstoffmenge, nämlich die von einem Einspritzventil für eine Verbrennung eingespritzte Kraftstoffmenge zu. Demzufolge wird das Problem eines unzureichenden dynamischen Bereichs vermieden.
Da ferner das Auslaßsteuerventil 90 oder 90' in der Mitte des Zusammenströmungskanals angeordnet ist und die unterhalb der Auslaßsteuerventils angeordneten Zylinder abgeschaltet werden, reicht eine kleine Anzahl von Auslaßsteuerventilen aus, sind der Aufbau und die Abschaltsteuerung einfach und die Produktionskosten gering.

Claims

1. Mehrzylinderverbrennungsmotor (6) mit:

einem Auslaßsystem, das eine entsprechende Anzahl von Auslaßkanälen (42) und mindestens ein Auslaßsteuerventil (80; 90) enthält.

eine Zylinderabschaltungseinrichtung zum Abschalten des Betriebs mindestens eines Motorzylinders (21) in einem spezifischen Betriebsbereichs des Motors (6), und

eine Steuerungsvorrichtung (50) zum Steuern des Betriebs des Auslaßsteuerventils (80; 90) und der Zylinderabschaltungseinrichtung durch Verringerung des Öffnungsgrades des mindestens einen Auslaßsteuerventils (80; 90) in dem spezifischen Betriebsbereich im Vergleich zu dem Öffnungsgrad des Auslaßsteuerventils (80; 90) außerhalb des spezifischen Betriebsbereichs dadurch gekennzeichnet, daß

der mindestens eine Zylinder (21), dessen entsprechender Auslaßkanal (42) von dem Auslaßsteuerventil (80; 90) gesteuert wird, von dem mindestens einen Zylinder (21) verschieden ist, der von der Zylinderabschaltungseinrichtung abgeschaltet wird.

2. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (50) dafür eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des mindestens einen Auslaßkanal (42) variabel zu steuern, daß das Auslaßsteuerventil (80; 90) so angeordnet ist, daß das Auslaßgas dem zumindest einen Zylinder (21) in die Atmosphäre nach dem Passieren des Auslaßsteuerventils (80; 90) ausgelassen wird.

3. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßsteuerventil (90) für einen Teil der Zylinder (21) vorgesehen ist.

4. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßsteuerventil (80; 90) für alle Zylinder (21) vorgesehen ist, und daß die Steuervorrichtung (50) dafür eingerichtet ist, die Zylinderabschaltungseinrichtung gemäß einer vorbestimmten Folge zu steuern.

5. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaßsteuerventil (80) für jeden der Zylinder (21) innerhalb jedes Auslaßkanals (42) vorgesehen ist.

6. Mehrzylinderverbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (42) miteinander zu einem Zusarnmenströmungskanal (40) vereint sind, daß das Auslaßsteuerventil (90) innerhalb des Zusamrnenströmungskanals (40) angeordnet ist, und daß der Zylinder oder die Zylinder (21) abstromseitig von dem Auslaßsteuerventil (90) abschaltbar sind.

7. Mehrzyllinderverbrennungsmotor nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Auslaßventil (80; 90) Ventilplatten (81) aufweisen.

8. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Auslaßsteuerventil (80; 90) dafür angepaßt ist, einen Leckkanal für Auslaßgas bereit zu stellen, wenn das oder die Auslaßsteuerventile (80; 90) vollständig geschlossen sind.

9. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach mindestens einenn der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Reihen- oder ein V-Motor (6) ist.

10. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei der Motor (6) ein V-Motor ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zylinderbank mit einer Ventilwelle zur gleichzeitigen Steuerung aller entsprechenden Auslaßsteuerventile einer Zylinderbank versehen ist.

11. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Auslaßsteuerventile (80) mit einer einzigen Ventilwelle (82) versehen ist.

12. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach mindestens einenn der Ansprüche 1 bis 11, dadurclh gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (50) dafür angepaßt ist, den Motor (6) unter Verwendung von Signalen, welche Motorbetriebszustände repräsentieren, gemäß einem voreingestellten Programm und unter Verwendung vorgespeicherter Steuerkennfelder zu steuern.

13. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderabschaltunclseinrichtung dafür angepaßt ist, die Kraftstoffzufuhr und/oder die Zündung zu unterbrechen.

14. Mehrzylinderverbrennungsmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in die abgeschalteten Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge auf den Zylinder oder die Zylinder (21), welche betrieben werden, verteilt werden kann.

15. Mehrzyllinderverbrennungsmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor ein Zweitaktverbrennungsmotor (6) mit Zylindereinspritzung ist.