NL1002825C2 - Werkwijze voor het schakelen van een verbrandingsmotor alsmede een dergelijke verbrandingsmotor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het schakelen van een verbrandingsmotor alsmede een dergelijke verbrandingsmotor.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor 5 het schakelen van een verbrandingsmotor, die is voorzien van een aantal verbrandingskamers, een met de verbrandingskamers verbonden luchttoevoer-kanaal waarvan de doorgang met behulp van een smoorklep instelbaar is, waarbij bij elke verbrandingskamer een bougie behoort die op een instelbaar ontstekingstijdstip ontsteekbaar is, de werkwijze omvat het schakelen van 10 een eerste bedrijfssituatie, waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een eerste mechanisch onderdeel naar een tweede bedrijfssituatie waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een tweede mechanisch onderdeel en vice versa, waarbij bij het schakelen van de ene naar de andere bedrijfssituatie het ontstekingstijdstip van de bougie en de elektronische 15 regelbare stand van de smoorklep worden aangepast.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een verbrandingsmotor voorzien van een aantal verbrandingskamers, een met de verbrandingskamer verbonden luchttoevoerkanaal waarvan de doorgang met behulp van een smoorklep instelbaar is, waarbij bij elke verbrandingskamer 20 een bougie behoort die op een instelbaar ontstekingsti jdstip ontsteekbaar is, welke verbrandingsmotor verder is voorzien van een regelaar voor het schakelen van een verbrandingsmotor van een eerste bedrijfssituatie, waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een eerste mechanisch onderdeel, naar een tweede bedrijfssituatie waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld 25 met een tweede mechanisch onderdeel en vice versa.

Bij een dergelijke, uit het Amerikaanse octrooi US-A-5.168.851 bekende werkwijze en inrichting omvatten het eerste en tweede mechanische onderdeel een nok met respectievelijk een relatief laag en hoog liftprofiel. Bij het schakelen van de ene naar de andere bedrijfs-30 situatie wordt getracht de stand van de smoorklep en het ontstekings-tijdstip zodanig te regelen dat het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel nagenoeg constant blijft.

In de praktijk wordt meestal bij een verandering van de bedrijfssituatie een verandering van het afgegeven motorkoppel gewenst. 35 Bij het schakelen van de verbrandingsmotor van een eerste bedrijfssituatie naar de tweede bedrijfssituatie dient hierbij wel een abrupte overgang in het motorkoppel te worden voorkomen.

100 28 25 2

Indien de koppeltoerentalcurves van verschillende bedrijfssituaties bij gelijke smoorklepposities elkaar kruisen, kan worden geschakeld bij het toerental waarop de curves elkaar kruisen en wordt op deze wijze een sprong in het motorkoppel voorkomen. Een bezwaar is dat 5 op deze wijze alleen bij een bepaald toerental kan worden geschakeld. Indien de curves elkaar niet snijden is een sprong in het motorkoppel bij de bekende verbrandingsmotor onvermijdelijk.

De uitvinding heeft tot doel een werkwijze voor het schakelen van een verbrandingsmotor te verschaffen, waarbij een abrupte 10 overgang of sprong bij het veranderen van het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel wordt voorkomen.

Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding bereikt doordat in de eerste bedrijfssituatie door de verbrandingsmotor een relatief laag maximaal motorkoppel wordt afgegeven bij een maximaal 15 geopende smoorklep, terwijl bij de tweede bedrijfssituatie door de verbrandingsmotor een relatief hoog maximaal koppel wordt afgegeven bij een maximaal geopende smoorklep, waarbij bij het schakelen van de eerste naar de tweede bedrijfssituatie de verbrandingsmotor op een schakeltijdstip met het tweede mechanische onderdeel wordt gekoppeld, tegelijkertijd het 20 ontstekingstijdstip sprongsgewijs wordt verlaat en vanaf het schakel-tijdstip de stand van de smoorklep en ontstekingstijdstip geleidelijk worden veranderd naar respectievelijk een minder geopende stand van de smoorklep en een tijdstip dat ten opzichte van het bij de eerste bedrijfssituatie behorend ontstekingstijdstip is verlaat, waarbij het door de 25 verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel geleidelijk wordt vergroot, terwijl bij het schakelen van de tweede naar de eerste bedrijfssituatie op een voor een schakelti jdstip gelegen voorloopti jdstip het ontstekingsti jdstip sprongsgewijs wordt verlaat en vanaf het voorlooptijdstip de stand van de smoorklep geleidelijk aan de bij de eerste stand behorende, meer 30 geopende stand wordt aangepast, waarbij tevens het ontstekingstijdstip geleidelijk wordt veranderd, waarna de verbrandingsmotor op het schakelti jdstip met het eerste mechanische onderdeel wordt gekoppeld en tegelijkertijd het ontstekingstijdstip wordt veranderd naar een tijdstip dat ten opzichte van het bij de tweede bedrijfssituatie behorend ontstekings-35 tijdstip is vervroegd, waarbij het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel geleidelijk is verlaagd.

100 28 25 3

De smoorklep wordt elektronisch aangestuurd afhankelijk van het gewenste motorkoppel en toerental. Door een bij de verbrandingsmotor behorende regelaar wordt afhankelijk van het gewenste motorkoppel en toerental overgeschakeld van het eerste mechanische onderdeel naar het 5 tweede mechanische onderdeel. Om een sprong in het motorkoppel te vermijden en een geleidelijke aanpassing van de stand van de smoorklep, onder meer door de massatraagheid van de smoorklep, mogelijk te maken, wordt het ontstekingstijdstip van de bougie tijdens het veranderen van de smoorklep-stand aangepast zodanig dat het motorkoppel geleidelijk wordt veranderd 10 aan het bij de nieuwe bedrijfssituatie behorend koppel.

Het eerste en tweede mechanische onderdeel kunnen nokken met verschillende 1 iftprofielen zijn, luchtinlaatkanalen met verschillende lengtes of een verschillend aantal te openen inlaatpoorten.

Opgemerkt wordt dat uit JP-A-04.203.232 en JP-A-15 04.191.448 werkwijzen bekend zijn voor respectievelijk het schakelen van een eerste naar een tweede bedrijfssituatie en van een tweede naar een eerste bedrijfssituatie. Hierbij wordt echter getracht het motorkoppel bij beide bedrijfssituaties gelijk te houden.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 20 uitvinding wordt gekenmerkt doordat het eerste mechanische onderdeel is voorzien van een een relatief laag liftprofiel omvattende nok, terwijl het tweede mechanische onderdeel is voorzien van een een relatief hoog liftprofiel omvattende nok, met behulp waarvan een bij een verbrandings-kamer van de verbrandingsmotor behorende inlaatklep over respectievelijk 25 een kleinere of grotere afstand verplaatsbaar is.

Bij een nok met een laag liftprofiel wordt een relatief laag motorkoppel verkregen terwijl met een nok met een hoog liftprofiel een hoger motorkoppel gerealiseerd kan worden. Bij een nok met een laag liftprofiel is het brandstofverbruik van de verbrandingsmotor bij een 30 relatief laag motorkoppel lager dan bij de nok met het hoge liftprofiel.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin

Fig. 1 een grafiek toont met verschillende bedrijfssituaties in afhankelijkheid van het toerental en koppel van de motor, 35 Fig. 2 een grafiek toont bij de overgang van een eerste naar een tweede bedrijfssituatie, en 100 28 25 4

Fig. 3 een grafiek toont met de overgang van de tweede naar de eerste bedrijfssituatie.

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van eenzelfde verwijzingscijfer.

5 Een verbrandingsmotor waarop de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar is, is voorzien van vier verbrandingskamers die elk zijn voorzien van twee inlaatkanalen, een uitlaatkanaal en een bougie. Elk inlaatkanaal is voorzien van een inlaatklep die met behulp van een nokkenas tegen veerkracht in verplaatsbaar is van een gesloten stand naar 10 een geopende stand. Het is mogelijk om een inlaatkanaal met behulp van een afsluitklep continu gesloten te houden terwijl het andere inlaatkanaal afwisselend wordt geopend en gesloten. De inlaatkanalen zijn aangesloten op een luchttoevoersysteem. Het luchttoevoersysteem is voorzien van een relatief kort en een relatief lang luchttoevoerkanaal, waarbij de lucht-15 toevoer aan de verbrandingskamer of via het korte of via het lange luchttoevoerkanaal plaatsvindt.

De nokkenas is voorzien van een eerste nok met een laag liftprofiel alsmede van een tweede nok met een hoog liftprofiel, waarbij de nokkenas schakelbaar is van een stand waarin de inlaatkleppen met behulp 20 van de eerste nok worden geopend naar een stand waarin de inlaatkleppen met behulp van de tweede nok worden geopend. Door een nok met een laag liftprofiel is het specifieke brandstofverbruik bij relatief lage motor-koppels lager dan bij een nok met een hoog liftprofiel. Door de twee verschillende nokprofielen, een of twee in werking zijnde inlaatkanalen 25 en de twee luchttoevoerkanalen met verschillende lengtes, zijn er acht verschillende instellingen mogelijk. De verbrandingsmotor is verder voorzien van een elektronisch regelbare smoorklep met behulp waarvan de luchttoevoer aan de verbrandingskamers regelbaar is.

Fig. 1 toont een grafiek waarin als functie van het 30 motortoerental en het motorkoppel de acht mogelijke instellingen van de verbrandingsmotor zijn weergegeven bij een maximaal geopende smoorklep. In de grafiek zijn gebieden aangegeven met de bij het betreffende gebied meest optimale instelling 1-8 met betrekking tot het brandstofverbruik.

Fig. 2 toont een grafiek waarin de overgang van een 35 instelling 3 naar een instelling 1 is weergegeven. Door de bestuurder van een voertuig waarin de verbrandingsmotor is aangebracht wordt met behulp van het gaspedaal het gewenste motorvermogen aangegeven. Door een bij de 100 2 8 2 5 5 verbrandingsmotor behorende regelaar wordt afhankelijk van het gewenste motorvermogen en het motortoerental een gewenste instelling 1-8 bepaald.

Bij de in Fig. 2 weergegeven grafiek is op het tijdstip tO het korte luchttoevoerkanaal ingeschakeld, zijn twee bij de inlaat-5 kanalen behorende inlaatpoorten open en is de nok met het lage liftprofiel gekoppeld met de inlaatkleppen. De lage lift is aangegeven met behulp van de gestippelde lijn 1. Op tijdstip tO is het afgegeven motorkoppel relatief gering en is weergegeven met de gestippelde lijn 2. De stand van de smoor-klep is weergegeven door de doorgetrokken lijn 3. Het ontstekingstijdstip 10 van de bougie is weergegeven met behulp van de een gestippelde lijn 4. De stand van het gaspedaal is weergegeven met behulp van een gestippelde lijn 5. Op tijdstip tl wordt het gaspedaal ingetrapt en naar de met de gestippelde lijn 5’ weergegeven stand verplaatst. Het bij deze gaspedaal-stand gevraagde motorkoppel is aangegeven met lijn 2’. Met behulp van de 15 regelaar wordt op grond van de in de regelaar opgeslagen gegevens uit de in Fig. 1 weergegeven grafiek bepaald dat bij het gevraagde motorkoppel en bij het huidige motortoerental instelling 1 optimaal zou zijn. Dit houdt in dat de nokkenas moet worden geschakeld naar een stand waarbij met behulp van de nok met het hogere liftprofiel de inlaatkleppen worden geopend. 20 Op tijdstip tl wordt derhalve de nokkenas verplaatst. De hoge lift is weergegeven met de lijn 1’. Door de regelaar wordt tevens de stand van de smoorklep bepaald die behoort bij de gewijzigde bedrijfssituatie. Door de traagheid van de mechanische smoorklep is het echter niet mogelijk om op tijdstip tl meteen de nieuwe gewenste stand in te stellen maar wordt 25 pas op tijdstip t2 de gewenste stand 3’ van de smoorklep bereikt. Om het motorkoppel tussen het tijdstip tl en t2 geleidelijk te laten verlopen zoals is weergegeven met lijn 2”, wordt het ontstekingsti jdstip van de bougie aangepast zoals is aangegeven met lijn 4’. Door het vervroegen van het ontstekingstijdstip wordt de in de verbrandingskamer aanwezige 30 brandstofmengsel eerder ontbrand. Op tijdstip t2 is de gewenste smoorklep-stand bereikt. Het ontstekingsti jdstip van de bougie is vanaf het tijdstip t2 aangegeven met lijn 4”. Zowel de sprong in het ontstekingsti jdstip als de benodigde tijd tussen tl en t2 wordt experimenteel bepaald en vastgelegd in de regelaar.

35 In Fig. 3 is in een grafiek de situatie weergegeven van een bedrijfssituatie met een relatief hoog motorkoppel van waaruit wordt overgeschakeld naar een bedrijfssituatie met een relatief laag 100 2 8 25 6 motorkoppel. Op tijdstip t3 wordt het gaspedaal minder ver ingetrapt en naar de met lijn 5” weergegeven stand verplaatst. Met behulp van een regelaar wordt het hierbij gevraagde motorkoppel 2’” alsmede de daarbij behorende smoorklepstand 3” en het ontstekingstijdstip 4’” bepaald. Uit 5 het gevraagde motorkoppel en het motortoerental zal door de regelaar op grond van de in de regelaar opgeslagen grafiek bijvoorbeeld worden bepaald dat de instelling 1 van de motor moet worden gewijzigd in een instelling 3 zodat de nokkenas zodanig dient te worden verplaatst dat in plaats van de nok met het hoge liftprofiel Γ de nok met het lage liftprofiel 1” 10 met de inlaatkleppen wordt gekoppeld. Indien echter op tijdstip t3 meteen de nok met het lage liftprofiel zal worden ingeschakeld zou een abrupte overgang of schok in het motorkoppel optreden aangezien het maximale motorkoppel bij het lage liftprofiel 1” kleiner is dan het op tijdstip t3 afgeleverde motorkoppel 2’. Door de regelaar wordt derhalve eerst de 15 smoorklep naar de gewenste stand geregeld waarbij tegelijkertijd het ontstekingstijdstip 4’’” van de bougie wordt aangepast zodat het motorkoppel geleidelijk via de lijn 4”” overgaat in het gewenste motorkoppel 2”’. Als op tijdstip t4 deze situatie is bereikt wordt de nok met het lage liftprofiel ingeschakeld en tegelijkertijd het ontstekingtijdstip 20 sprongsgewijs veranderd. Ook deze veranderingen van het ontstekingsti jdstip en de tijdsduur tussen t3 en t4 zijn opgeslagen in de regelaar.

Op eenzelfde wijze is het mogelijk om te schakelen tussen twee andere instellingen, waarbij in plaats van een relatief lang luchtinlaatkanaal, een relatief kort inlaatkanaal wordt gebruikt of waarbij 25 in plaats van een enkel inlaatkanaal, twee inlaatkanalen inwerking zijn. Het inschakelen van het nieuwe, andere of aanvullende mechanische onderdeel wordt bij het verhogen van het gewenste motorkoppel meteen voordat het nieuwe gewenste motorkoppel is bereikt gedaan. Bij het verlagen van het gewenste motorkoppel wordt het inschakelen van het nieuwe, andere of 30 aanvullende mechanische onderdeel pas gedaan nadat het lagere motorkoppel is bereikt.

100 2 8 25

Claims (11)

1. Werkwijze voor het schakelen van een verbrandingsmotor, die is voorzien van een aantal verbrandingskamers, een met de verbrandings-5 kamers verbonden luchttoevoerkanaal waarvan de doorgang met behulp van een smoorklep instelbaar is, waarbij bij elke verbrandingskamer een bougie behoort die op een instelbaar ontstekingstijdstip ontsteekbaar is, de werkwijze omvat het schakelen van een eerste bedrijfssituatie, waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een eerste mechanisch onderdeel naar 10 een tweede bedrijfssituatie waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een tweede mechanisch onderdeel en vice versa, waarbij bij het schakelen van de ene naar de andere bedrijfssituatie het ontstekingstijdstip van de bougie en de elektronische regelbare stand van de smoorklep worden aangepast, met het kenmerk, dat in de eerste bedrijfssituatie door de 15 verbrandingsmotor een relatief laag maximaal motorkoppel wordt afgegeven bij een maximaal geopende smoorklep, terwijl bij de tweede bedrijfssituatie door de verbrandingsmotor een relatief hoog maximaal koppel wordt afgegeven bij een maximaal geopende smoorklep, waarbij bij het schakelen van de eerste naar de tweede bedrijfssituatie de verbrandingsmotor op een schakel-20 tijdstip met het tweede mechanische onderdeel wordt gekoppeld, tegelijkertijd het ontstekingstijdstip sprongsgewijs wordt verlaat en vanaf het schakeltijdstip de stand van de smoorklep en ontstekingstijdstip geleidelijk worden veranderd naar respectievelijk een minder geopende stand van de smoorklep en een tijdstip dat ten opzichte van het bij de eerste 25 bedrijfssituatie behorend ontstekingstijdstip is verlaat, waarbij het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel geleidelijk wordt vergroot, terwijl bij het schakelen van de tweede naar de eerste bedrijfssituatie op een voor een schakeltijdstip gelegen voorlooptijdstip het ontstekingstijdstip sprongsgewijs wordt verlaat en vanaf het voorlooptijdstip de stand 30 van de smoorklep geleidelijk aan de bij de eerste stand behorende, meer geopende stand wordt aangepast, waarbij tevens het ontstekingstijdstip geleidelijk wordt veranderd, waarna de verbrandingsmotor op het schakeltijdstip met het eerste mechanische onderdeel wordt gekoppeld en tegelijkertijd het ontstekingstijdstip wordt veranderd naar een tijdstip dat 35 ten opzichte van het bij de tweede bedrijfssituatie behorend ontstekingstijdstip is vervroegd, waarbij het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel geleidelijk is verlaagd. 1Q0 2 8 25

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij het schakelen van de eerste naar de tweede bedrijfssituatie het bij de tweede bedrijfssituatie behorende ontstekingstijdstip en de bij de tweede bedrijfssituatie behorende stand van de smoorklep ongeveer 5 tegelijkertijd worden bereikt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij het schakelen van de tweede naar de eerste bedrijfssituatie het ontstekingstijdstip op het schakeltijdstip sprongsgewijs wordt veranderd.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, 10 dat het eerste mechanische onderdeel is voorzien van een een relatief laag liftprofiel omvattende nok, terwijl het tweede mechanische onderdeel is voorzien van een een relatief hoog liftprofiel omvattende nok, met behulp waarvan een bij een verbrandingskamer van de verbrandingsmotor behorende inlaatklep over respectievel i jk een kleinere of grotere afstand verplaats-15 baar is.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ontstekingstijdstip bij de overgang van de eerste naar de tweede bedrijfssituatie wordt vervroegd tot een tijdstip dat ligt vóór het bij de tweede bedrijfssituatie behorende tijdstip waarna het 20 ontstekingstijdstip aan het bij de tweede bedrijfssituatie behorende 1 atere tijdstip wordt aangepast zodra door de smoorklep de bij de tweede bedrijfssituatie behorende stand is bereikt.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat bij de overgang van de tweede naar de eerste bedrijfs- 25 situatie de smoorklep geleidelijk wordt geopend, waarbij het ontstekingstijdstip steeds verder wordt vervroegd totdat de smoorklep de bij de eerste bedrijfssituatie behorende stand heeft bereikt, waarna het ontstekingstijdstip wordt aangepast tot een bij de tweede bedrijfssituatie behorend later tijdstip.

7. Verbrandingsmotor voorzien van een aantal verbran- dingskamers, een met de verbrandingskamer verbonden luchttoevoerkanaal waarvan de doorgang met behulp van een smoorklep instelbaar is, waarbij bij elke verbrandingskamer een bougie behoort die op een instelbaar ontstekingstijdstip ontsteekbaar is, welke verbrandingsmotor verder is 35 voorzien van een regelaar voor het schakelen van een verbrandingsmotor van een eerste bedrijfssituatie, waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een eerste mechanisch onderdeel, naar een tweede bedrijfssituatie 100 2 8 25 waarin de verbrandingsmotor is gekoppeld met een tweede mechanisch onderdeel en vice versa, met het kenmerk, dat bij het schakelen van de ene naar de andere bedrijfssituatie, waarbij door de verbrandingsmotor een ander maximaal motorkoppel wordt afgegeven bij een maximaal geopende 5 smoorklep, het ontstekingstijdstip van de bougie aanpasbaar is totdat de stand van de smoorklep de bij de andere bedrijfssituatie behorende stand heeft ingenomen, waarbij het door de verbrandingsmotor afgegeven motorkoppel geleidelijk verandert.

8. Verbrandingsmotor volgens conclusie 7, met het kenmerk, 10 dat de verbrandingsmotor bij het in bedrijf schakelen van de eerste naar de tweede bedrijfssituatie eerst in plaats van met het eerste mechanisch onderdeel met een tweede mechanisch onderdeel koppel baar is, waarna de stand van de smoorklep veranderbaar is, terwijl bij het in bedrijf schakelen van de tweede naar de eerste bedrijfssituatie eerst de stand 15 van de smoorklep aan de bij de eerste stand behorende stand aanpasbaar is, waarna de verbrandingsmotor in plaats van met het tweede mechanische onderdeel met het eerste mechanische onderdeel koppel baar is.

9. Verbrandingsmotor volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het eerste mechanische onderdeel is voorzien van een een 20 relatief laag liftprofiel omvattende nok, terwijl het tweede mechanische onderdeel is voorzien van een een relatief hoog liftprofiel omvattende nok, met behulp waarvan een bij een verbrandingskamer van de verbrandingsmotor behorende inlaatklep over respectievelijk een kleinere of grotere afstand verplaatsbaar is.

10. Verbrandingsmotor volgens een der conclusies 7-9, met het kenmerk, dat het eerste en tweede mechanische onderdeel luchttoevoer-kanalen van verschillende lengtes omvatten.

11. Verbrandingsmotor volgens een der conclusies 7-10, met het kenmerk, dat het eerste mechanische onderdeel een enkele inlaatpoort 30 en het tweede mechanische onderdeel twee inlaatpoorten omvat. 1Φ0 2 8 2 5