DEP0010552DA - Verfahren zum Betrieb von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen und Gerät zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen für den Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen.

Das Neue besteht darin, dass die Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine unterbunden wird, sobald die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf den Leerlaufwert absinkt und die Brennkraftmaschine nur die dem niedrigsten Drehzahlbereich entsprechende Leistung abzugeben hat, während die Brennstoffzufuhr zu allen Zylindern wieder einsetzt, sobald die Abgabe eines grösseren Drehmomentes erwünscht bzw. notwendig ist.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine durch die Betätigung einer Regelvorrichtung dann unterbunden, wenn sowohl im niedrigen wie auch im hohen Drehzahlbereich die Gesamtleistung aller Zylinder nicht ausgenutzt werden kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Unterbindung der Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder aufgehoben wird, sobald z.B. die Drosselklappe des Vergasers zwecks Drehzahlbeschleunigung und höherer Leistungsabgabe betätigt wird.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen eine wesentliche Brennstoffersparnis erzielt.

Besonders günstige Wirkungen hinsichtlich einer guten Kühlung des Motors und damit einer Verlängerung der Lebensdauer, werden nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erzielt, dass denjenigen Zylindern der Brennkraftmaschine, zu denen die Brennstoffzufuhr unterbunden ist, für die Zeitdauer dieser Unterbindung Frischluft zugeführt wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung der erwähnten Verfahren, die im wesentlichen gekennzeichnet ist durch ein zweckmässig zwischen Vergaser und Motorblock angeordnetes Schaltspargerät mit zwei Durchlässen, von denen der eine in ständiger Verbindung mit der dauernd arbeitenden Zylindergruppe steht, während der andere unter dem Einfluss einer Regelvorrichtung steht, die die Brennstoffzufuhr unterbindet und gleichzeitig einen Frischluftkanal öffnet.

Das neue Schaltspargerät besitzt den Vorteil einer baulich einfachen und damit billigen Herstellung und es lässt sich auch nachträglich in einfacher Weise und kürzester Zeit in vorhandene Brennkraftmaschinen einbauen.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch sie erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform eines Schaltspargerätes zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teil des Schaltspargerätes in Ansicht.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Motorblock einer 8-zylindrigen Brennkraftmaschine mit V-förmiger Anordnung der Zylinder.

Beim Ausführungsbeispiel ist ausgegangen von einer Motorkonstruktion, bei der der Motorblock mit doppelten Ansaugkanälen ausgestattet ist, sodass je 4 Zylindern ein Ansaugkanal zugeordnet ist, der die Zufuhr des Brennstoff-Luftgemisches symmetrisch auf die beiden Zylindergruppen verteilt. Weiterhin werden Motoren dieser Art in der Regel mit einem Fallstromvergaser mit Doppelwirkung ausgerüstet. Der Befestigungsflansch eines solchen Doppel-Fallstromvergasers ist in Fig. 2 mit 1 bezeichnet, die beiden Durchlässe tragen die Bezeichnung 2 und 3. Der Durchlass 3 führt über das mit entsprechenden Verzweigungen versehene Ansaugrohr 4 zu den Zylindern 5, 8, 10 und 11, während der mit 2 bezeichnete Durchlass über das entsprechend verzweigte Ansaugrohr 13 mit den Zylindern 6, 7, 9 und 12 in Verbindung steht. Die letztgenannte

Zylindergruppe ist beim Ausführungsbeispiel diejenige, der ständig Brennstoff zugeführt wird, während die vom Durchlass 3 versorgte Zylindergruppe zur Ersparnis von Brennstoff mit Hilfe des neuen Schaltspargerätes von der Brennstoffzufuhr abgeschaltet wird. Dabei ist Bedacht darauf genommen, dass bei der Abschaltung der einen Zylindergruppe die vier dauernd arbeitenden ZYlinder bei je 180° Kurbelwellen-Umdrehung einen Arbeitstakt leisten, sodass also keine ungünstigen Rückwirkungen auf die Lager eintreten.

Das Schaltspargerät ist als Ganzes in Fig. 1 mit 14 bezeichnet. Es hat einen unteren Flansch 15, mit welchem es auf den bereits erwähnten Flansch 1 des Motorblockes angeflanscht werden kann und einen oberen Flansch 16, der mit dem Flansch 17 des Doppel-Fallstromvergasers 18 verschraubt wird. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte glatte Bohrung stellt die dauernde Verbindung des Vergasers mit dem Durchlass 2 her, durch welchen die Zylindergruppe 6, 7, 9 und 12 dauernd mit Brennstoff beaufschlagt wird. In einem zweiten Kanal des Schaltspargerätes sind zwei Drehschieber 19 und 20 gelagert. Ausserdem ist ein Stutzen 21 für die Zufuhr von Frischluft vorgesehen.

Durch die genannten Drehschieber kann der Durchgang vom Vergaser 18 zum Ansaugrohr 4 unterbunden werden. In dieser Stellung der Drehschieber läuft der Motor in der Schliesstellung der Drosselklappe 22 im Leerlauf mit der Zylindergruppe 6, 7, 9 und 12 symmetrisch, wobei nach je 180° Kurbelwellen-Umdrehung ein Arbeitstakt stattfindet. Mit dem genannten Drehschieber 19 sind Steuerhebel 24 und 25 verbunden, wobei der Hebel 24 an eine Zugstange 26 angelenkt ist, die über geeignete Zwischengestänge zu dem z.B. mit dem Fuss bedienten Gashebel führt. Der Steuerhebel 25 steht über ein Zwischengestänge 27 in Verbindung mit der Drosselklappe 22 des Vergasers und zwar derart, dass durch eine Mitnehmerscheibe 28 und ein Drehlager 29, das mit einem Kommandohebel 30 verbunden ist, ein gewisser Leerlaufweg bei der Abwärtsbewegung des Zwischengestänges 27 sichergestellt ist.

Wenn z.B. der Fahrer den Motor beschleunigen will und die Zugstange zu diesem Zweck in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 bewegt, wird der Beschleunigungsschieber 19, mit dem die beiden Kommandohebel 24 und 25 verbunden sind, nach rechts verdreht, der Kommandohebel 25 zieht das Gestänge 27 mit dem auf ihm befestigten Mitnehmer 28 nach unten, wobei es nach Zurücklegen eines gewissen

Leerweges auf das Drehlager 29 auftrifft und dadurch den Hebel 30 mitnimmt, wodurch beide Drosselklappen 22 des Vergasers (in der Zeichnung ist nur eine derselben dargestellt) geöffnet werden. Die Drosselklappe 22 steht über einen Hebel 31 unter der Wirkung einer Feder 32. Das Schaltspargerät ist noch mit einem besonderen Kommandohebel 35 ausgerüstet, der mit dem Drehschieber 20 verbunden ist und von Hand in die mit A und B bezeichneten Endstellungen eingestellt werden kann.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des neuen Schaltspargerätes, dessen konstruktiver Aufbau sich aus Vorstehendem bereits ergibt, sei folgendes vorausgeschickt:

Die Brennstoffzufuhr soll für die Hälfte der Arbeitszylinder dann unterbunden werden, wenn die Brennkraftmaschine in den Bereich ihrer untersten Drehzahlstufe (Leerlauf) gelangt und zwar ohne Rücksicht darauf, ob das von der Maschine angetriebene Fahrzeug leer oder beladen ist. Das ist z.B. dann der Fall, wenn während der Fahrt z.B. zur Durchführung von Schaltvorgängen, das Gas weggenommen wird. Bei jedem Gangwechsel sinkt einmal eine Brennkraftmaschine vom hohen zum niedrigen Drehzahlbereich ab. Das Gleiche tritt ein bei Talfahrten und beim Anhalten des Kraftfahrzeuges bei weiterlaufendem Motor. In all diesen Fällen wird angestrebt, die Brennkraftmaschine nur mit der Hälfte ihrer Zylinderanzahl arbeiten zu lassen, wodurch ganz erheblich weniger Brennstoff verbraucht wird, als wenn alle Zylinder der Brennkraftmaschine im Leerlauf beansprucht werden. Sobald der Motor beschleunigt wird, gibt das Schaltspargerät die Kraftstoffzufuhr für die gesamten Zylinder der Brennkraftmaschine frei. Die Kraftstoffzufuhr soll aber weiterhin für die Hälfte der Zylinder, ohne Rücksicht auf den Leerlauf der Maschine im hohen oder niedrigen Drehzahlbereich, auch immer dann unterbunden werden, wenn es nicht notwendig ist, dass alle Zylinder Arbeit leisten. Dabei handelt es sich vor allem um Fahrten mit dem unbelasteten Wagen, vor allem auf ebenen Wegstrecken und bei Talfahrten ohne Rücksicht auf die Belastung des Fahrzeuges. Sobald jedoch sich ändernde Strassenverhältnisse, Steigungen, Berge u.dgl. eine höhere Leistungsabgabe erfordern, wird durch das Schaltspargerät unverzüglich die Kraftstoffzufuhr für die abgeschalteten Zylinder freigegeben.

Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des neuen Schaltspargerätes zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bedarf nur noch kurz der nachstehenden Erläuterung:

In der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung der einzelnen Teile, ist der Durchgang vom Vergaser 18 zum Ansaugrohr 4 durch die beiden Drehschieber 19 und 20 unterbunden. Die Brennkraftmaschine läuft in der dargestellten Stellung der Drosselklappe 22 im Leerlauf mit der Zylindergruppe 6, 7, 9 und 12. Wenn jetzt der Fahrer des Kraftfahrzeuges über das Gestänge 26 den Motor beschleunigt, so wird der Schieber 19 nach rechts verdreht, wobei der Hebel 25 die Stange 27 nach abwärts bewegt und nach Zurücklegung des bereits erwähnten Leerweges, über das Drehlager 29 die beiden Drosselklappen des Vergasers 18 öffnet. Der Durchgangskanal vom Vergaser zum Durchlass 3 bleibt durch den Drehschieber 20 verschlossen, während gleichzeitig durch den Stutzen 21 Frischluft zu der vom Kraftstoff abgeschlossenen Zylindergruppe 5, 8, 10 und 11 strömen kann. Somit kann also nur die Zylindergruppe 6, 7, 9 und 12 beschleunigt werden. Daraus ergibt sich also, dass die Brennkraftmaschine in diesem Fall nur die Hälfte ihrer effektiven Leistung abgeben kann. Das sind die Arbeitsvorgänge bei der Stellung des Kommandohebels 35 für Fahrten mit unbeladenem Wagen auf ebener Strasse und bei Talfahrten, bei denen nicht die volle Leistung der Brennkraftmaschine benötigt wird. Bei Änderung der Strassenverhältnisse ins Ungünstige z.B. am Berg, verstellt der Fahrer des Kraftfahrzeuges den Kommandohebel 35 aus der in der Zeichnung ersichtlichen mit A bezeichneten Stellung um 90° in die mit B bezeichnete Lage. Dadurch wird die Frischluftzufuhr durch den Stutzen 21 unterbrochen und die Zufuhr von Brennstoff vom Vergaser 18 zum Durchlass 3 freigegeben; die Brennkraftmaschine läuft nunmehr wieder normal mit allen 8 Zylindern.

Nimmt der Fahrer in diesem Betriebszustand der Maschine das Gas weg, wodurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine vom hohen zum niederen Bereich absinkt, so verstellt sich durch einen selbsttätigen Rückzug des Gestänges 26 über die Hebel 24 und 25 der Drehschieber 19 nach links, wodurch die Brennstoffzufuhr für die Zylindergruppe 5, 8, 10 und 11 im Leerlauf abgesperrt wird. Gleichzeitig wird unter der Wirkung der Feder 32 über den Hebel 31, die Drosselklappe 22 voreilend in die aus der Zeichnung ersichtliche Leerlaufstellung geführt. Die Brennkraftmaschine läuft demnach trotz der Umschaltung durch Hebel 35 auf 8 Zylinder im betreffenden Leerlauf nur auf 4 Zylindern.

Es ergibt sich somit, dass die Brennkraftmaschine durch den Fahrer während eines mittleren Betriebszustandes durch Betätigung des Drehschiebers 20, der mit dem Kommandohebel 35 starr verbunden ist, einmal auf eine Arbeitsweise mit 8 Zylindern und einmal auf eine solche mit 4 Zylindern eingestellt werden kann, dass weiterhin der Motor bei jedem Betriebszustand, also ohne Rücksicht, ob nur eine oder ob beide Zylindergruppen mit Brennstoff versorgt werden, beim Gaswegnehmen unter dem Einfluss des Drehschiebers 19 im niedrigen Drehzahlbereich, also im Leerlauf, nur auf einer Zylindergruppe, d.h. also auf 4 Zylindern arbeitet.

Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist bei allen mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen möglich, also weder hinsichtlich der Zylinderzahl noch hinsichtlich der Anordnung der Arbeitszylinder an das Ausführungsbeispiel gebunden. Weiterhin kann die Steuerung des Schaltspargerätes nicht nur auf mechanischem Weg, sondern unter Heranziehung von pneumatisch, hydraulisch und elektrisch arbeitenden Steuermitteln erfolgen.

Claims (7)

1.) Verfahren zum Betrieb von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine unterbunden wird, sobald die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf den Leerlaufwert absinkt und die Brennkraftmaschine nur die dem niedrigsten Drehzahlbereich entsprechende Leistung abzugeben hat, während die Brennstoffzufuhr zu allen Zylindern wieder einsetzt, sobald die Abgabe eines grösseren Drehmomentes erwünscht bzw. notwendig ist.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine durch Betätigung einer Regelvorrichtung dann unterbunden wird, wenn sowohl im niedrigen wie auch im hohen Drehzahlbereich nicht die Gesamtleistung aller Zylinder ausgenutzt werden kann.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbindung der Brennstoffzufuhr für die Hälfte der Zylinder aufgehoben wird, sobald z.B. die Drosselklappe des Vergasers zwecks Drehzahlbeschleunigung und grösserer Leistungsabgabe betätigt wird.

4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass denjenigen Zylindern, deren Brennstoffzufuhr unterbunden ist, für die Zeitdauer dieser Unterbindung Frischluft zugeführt wird.

5.) Mehrzylindrige Brennkraftmaschine, die gemäss Anspruch 1 bis 4 betrieben wird, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, dass die von der Unterbindung der Brennstoffzufuhr nicht betroffenen Arbeitszylinder symmetrisch arbeiten.

6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein zweckmässig zwischen Vergaser und Motorblock angeordnetes Schaltspargerät (14) mit zwei Durchlässen (2, 3), von denen der eine (2) in ständiger Verbindung mit der dauernd arbeitenden Zylindergruppe steht, während der andere (3) an eine Regelvorrichtung angeschlossen ist, die in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (22) des Vergasers die Brennstoffzufuhr über den genannten Durchlass (3) unterbindet oder freigibt.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 6 unter Anordnung eines Frischluftkanals, gekennzeichnet durch zwei konzentrisch ineinander angeordnete Drehschieber (19, 20), die derart ausgebildet und steuerbar sind, dass sie bei Unterbindung des Durchlasses (3) für die abzuschaltende Zylindergruppe gleichzeitig den Frischluftkanal (21) öffnen und diesen schliessen, sobald entweder durch einen von der Drosselklappe (22) des Vergasers vermittelten Antriebsimpuls oder mit Hilfe eines besonderen Kommandohebels (35) die Freigabe des unterbundenen Durchlasses erfolgt.