DEP0010552DA - Method for operating multi-cylinder internal combustion engines and device for its implementation - Google Patents
Method for operating multi-cylinder internal combustion engines and device for its implementationInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen für den Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen.The invention relates to a method for operating multi-cylinder internal combustion engines for driving vehicles, in particular motor vehicles.
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.What is new is that the fuel supply for half of the cylinders of the internal combustion engine is cut off as soon as the speed of the internal combustion engine drops to the idling value and the internal combustion engine only has to deliver the power corresponding to the lowest speed range, while the fuel supply to all cylinders starts again as soon as the delivery of a larger torque is desired or necessary.
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.According to a further proposal of the invention, the fuel supply for half of the cylinders of the internal combustion engine is prevented by actuating a control device when the total power of all cylinders cannot be used in both the low and high speed ranges.
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.Another feature of the invention is that the fuel supply for half of the cylinders is lifted as soon as, for example, the throttle valve of the carburetor is actuated for the purpose of speed acceleration and higher power output.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen eine wesentliche Brennstoffersparnis erzielt.The method according to the invention achieves a substantial fuel saving in multi-cylinder internal combustion engines.
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.According to a further proposal of the invention, particularly favorable effects with regard to good cooling of the engine and thus an extension of the service life are achieved in that those cylinders of the internal combustion engine to which the fuel supply is cut off, for the duration of this cut off, fresh air is supplied.
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.The invention also relates to a device for carrying out the above-mentioned method, which is essentially characterized by a switch-saving device which is expediently arranged between the carburetor and the engine block and has two passages, one of which is in constant communication with the continuously operating cylinder group, while the other is below the Influence of a control device is available, which cuts off the fuel supply and at the same time opens a fresh air duct.
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.The new switching-saving device has the advantage of a structurally simple and thus inexpensive manufacture and it can also be retrofitted in a simple manner and in the shortest possible time in existing internal combustion engines.
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.Further features of the invention and details of the advantages achieved by it emerge from the following description of the embodiment of a switching-saving device shown as an example in the drawing for carrying out the method according to the invention.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teil des Schaltspargerätes in Ansicht.Fig. 1 shows the essential part of the switching saving device in view.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Motorblock einer 8-zylindrigen Brennkraftmaschine mit V-förmiger Anordnung der Zylinder.Fig. 2 is a plan view of the engine block of an 8-cylinder internal combustion engine with a V-shaped arrangement of the cylinders.
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 letztgenannteThe exemplary embodiment is based on an engine design in which the engine block is equipped with double intake channels, so that one intake channel is assigned to each 4 cylinders, which distributes the supply of the fuel-air mixture symmetrically to the two cylinder groups. Furthermore, engines of this type are usually equipped with a downdraft carburetor with double action. The fastening flange of such a double downdraft carburetor is denoted by 1 in FIG the passage labeled 2 is connected to the cylinders 6, 7, 9 and 12 via the correspondingly branched intake pipe 13. The latter
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.In the exemplary embodiment, the cylinder group is the one that is constantly supplied with fuel, while the cylinder group supplied by the passage 3 is switched off from the fuel supply to save fuel with the aid of the new switching-saving device. Care is taken to ensure that when one group of cylinders is switched off, the four continuously working cylinders perform one work cycle with each 180 ° crankshaft rotation, so that there are no unfavorable repercussions on the bearings.
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.The switching saving device is designated as a whole in FIG. 1 with 14. It has a lower flange 15, with which it can be flanged onto the already mentioned flange 1 of the engine block, and an upper flange 16 which is screwed to the flange 17 of the double downdraft carburetor 18. A smooth bore, not shown in the drawing, establishes the permanent connection of the carburetor with the passage 2, through which the cylinder group 6, 7, 9 and 12 is continuously supplied with fuel. Two rotary slides 19 and 20 are mounted in a second channel of the switch-saving device. In addition, a connector 21 is provided for the supply of fresh air.
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.The passage from the carburetor 18 to the intake pipe 4 can be prevented by the rotary slide valve mentioned. In this position of the rotary valve, the engine runs in the closed position of the throttle valve 22 in idle with the cylinder group 6, 7, 9 and 12 symmetrically, with a working cycle taking place after every 180 ° crankshaft rotation. Control levers 24 and 25 are connected to said rotary slide valve 19, the lever 24 being linked to a pull rod 26 which, via suitable intermediate rods, leads to the accelerator lever operated, for example, with the foot. The control lever 25 is connected to the throttle valve 22 of the carburetor via an intermediate linkage 27 in such a way that a certain idle travel is ensured during the downward movement of the intermediate linkage 27 by a drive plate 28 and a pivot bearing 29 which is connected to a command lever 30.
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 gewissenIf, for example, the driver wants to accelerate the engine and move the pull rod for this purpose in the direction of the arrow in FIG. 1, the acceleration slide 19, with which the two command levers 24 and 25 are connected, is rotated to the right and the command lever 25 pulls the linkage 27 with the driver 28 attached to it down, with it after covering a certain
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.Idle travel strikes the pivot bearing 29 and thereby takes the lever 30 with it, whereby both throttle valves 22 of the carburetor (only one of them is shown in the drawing) are opened. The throttle valve 22 is under the action of a spring 32 via a lever 31. The switch-saving device is also equipped with a special command lever 35, which is connected to the rotary valve 20 and can be set to the end positions indicated by A and B by hand.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des neuen Schaltspargerätes, dessen konstruktiver Aufbau sich aus Vorstehendem bereits ergibt, sei folgendes vorausgeschickt:For a better understanding of the mode of operation of the new switching-saving device, the structural design of which can already be seen from the above, the following should be mentioned in advance:
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.The fuel supply should be cut off for half of the working cylinders when the internal combustion engine reaches its lowest speed level (idling), regardless of whether the vehicle driven by the machine is empty or loaded. This is the case, for example, if the gas is removed while driving, e.g. to carry out gear changes. With every gear change, an internal combustion engine sinks once from the high to the low speed range. The same occurs when driving downhill and when stopping the motor vehicle with the engine running. In all these cases, the aim is to let the internal combustion engine work with only half of its number of cylinders, which means that considerably less fuel is consumed than if all cylinders of the internal combustion engine are idling. As soon as the engine is accelerated, the switching-saving device releases the fuel supply for the entire cylinder of the internal combustion engine. The fuel supply should, however, continue to be cut off for half of the cylinders, regardless of whether the engine is idling in the high or low speed range, whenever it is not necessary for all cylinders to work. This mainly concerns journeys with the unloaded car, especially on flat stretches of road and when driving downhill regardless of the load on the vehicle. However, as soon as changing road conditions, inclines, mountains and the like require a higher power output, the fuel supply for the deactivated cylinders is immediately released by the switching-saving device.
Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des neuen Schaltspargerätes zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bedarf nur noch kurz der nachstehenden Erläuterung:The mode of operation of the exemplary embodiment of the new switch-saving device shown in the drawing for carrying out the method according to the invention only needs the following explanation:
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.In the position of the individual parts shown in the drawing, the passage from the carburetor 18 to the intake pipe 4 is prevented by the two rotary slides 19 and 20. In the position of the throttle valve 22 shown, the internal combustion engine runs in idle with the cylinder group 6, 7, 9 and 12.If the driver of the motor vehicle accelerates the engine via the linkage 26, the slide 19 is rotated to the right, with the lever 25 the rod 27 is moved downwards and, after having covered the idle travel already mentioned, the two throttle valves of the carburetor 18 are opened via the pivot bearing 29. The passage from the carburetor to the passage 3 remains closed by the rotary valve 20, while at the same time fresh air can flow through the connection 21 to the cylinder group 5, 8, 10 and 11, which is closed off from the fuel. This means that only cylinder groups 6, 7, 9 and 12 can be accelerated. This means that the internal combustion engine can only deliver half of its effective power in this case. These are the operations in the position of the command lever 35 for trips with an unloaded car on a flat road and when driving downhill, where the full power of the internal combustion engine is not required. When the road conditions change to unfavorable, e.g. on a mountain, the driver of the motor vehicle adjusts the command lever 35 from the position indicated by A in the drawing by 90 ° into the position indicated by B. As a result, the supply of fresh air through the nozzle 21 is interrupted and the supply of fuel from the carburetor 18 to the passage 3 is released; the internal combustion engine is now running normally again with all 8 cylinders.
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.If the driver removes the gas in this operating state of the machine, whereby the speed of the internal combustion engine drops from the high to the low range, the rotary valve 19 is adjusted to the left by an automatic retraction of the linkage 26 via the levers 24 and 25, whereby the fuel supply for the cylinder group 5, 8, 10 and 11 is shut off when idling. At the same time, under the action of the spring 32 via the lever 31, the throttle valve 22 is advanced into the idle position shown in the drawing. In spite of the switchover by lever 35 to 8 cylinders, the internal combustion engine only runs on 4 cylinders when idling.
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.The result is that the internal combustion engine can be set by the driver during an intermediate operating state by actuating the rotary slide valve 20, which is rigidly connected to the command lever 35, to operate with 8 cylinders and once to operate with 4 cylinders The engine continues to work in every operating state, regardless of whether only one or both cylinder groups are supplied with fuel, when the accelerator is released under the influence of rotary valve 19 in the low speed range, i.e. when idling, only works on one cylinder group, i.e. on 4 cylinders .
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.The application of the method according to the invention is possible in all multi-cylinder internal combustion engines, that is, it is not tied to the exemplary embodiment either with regard to the number of cylinders or with regard to the arrangement of the working cylinders. Furthermore, the control of the switching-saving device can take place not only in a mechanical way, but also with the use of pneumatically, hydraulically and electrically operating control means.
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