NO793141L - Sylinder-deaktivatorsystem. - Google Patents

Abstract

Sylinder- deaktiviseringssystem

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en flersylindret forbrenningsmotor og spesielt organer for å gjøre et valgt antall av sylindrene i motoren uvirksomme for derved å bevirke at motoren arbeider på mindre enn alle sylindre og således forandrer motorens arbeidskarakteristikk og brenselforbruk slik at den vil arbeide med en brøkdel av sin ydelse og ved en tilsvarende reduksjon i brenselforbruket når som helst full kraft ikke er påkrevet.

Det har tidligere vært utviklet forskjellige oppfinnel-ser for inaktivisering av et valgt antall sylindre i en motor under forskjellige trinn av dens drift for å redusere brenselforbruket. En slik innretning er vist og beskrevet i US patent 2 197 529, hvor oppfinneren anvender to inntaksgrenrør. Noen be-stemte av sylindrene er forbundet med det ene grenrør og de øvrige er forbundet med det andre grenrør. Ved å stanse strømmen av brensel inn i et av grenrørene, mens levering fortsettes til det annet grenrør, blir halvparten av sylindrene i motoren deaktivisert og dette fører til en besparelse i brensel. F.eks. i en automobil som stopper med hyppige intervaller mens motoren får gå på tomgang mens sjåføren besørger noen ærend.

En annen innretning for inaktivisering av på forhånd be-stemte sylindre i en forbrenningsmotor er vist og beskrevet i US patent 2 528 983. I dette system har hver- av inntaks- og eksosventilene et antall kammer hvormed hver av dem kan bringes til kontakt. Avhengig av hvilken av disse kammer bunnen av ventilen kommer til kontakt med, bestemmer hvorvidt ventilen vil åpne eller ikke. Disse kammer beveges ved å forskyve kamakselen i side-retning for å forandre betjeningen av eksos- og inntaksventilene.

Et tredje system for deaktivisering av på forhånd be-stemte sylindre i en forbrenningsmotor er vist og beskrevet i US patent 2 948 274. I denne innretning bevirkes deønskede resul-tater ved å låse ventil-løftemekanismen for eksosventilen i hver av de utvalgte sylindre ute av drift etter at eksosventilen er,. åpnet. Normal drift gjenopptas ved å frigi de låste ventilløf-tere.

Et stort antall andre forsøk har vært gjort for å kon-sturere sylinderdeaktiviseringssystemer for f orbrenning.smotorer, men de fleste har ikke vært heldig mottatt av publikum.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe

et sylinderdeaktiviseringssystem som kan ettermonteres på forbrenningsmotorer som nå er i drift på motorveier.

Det er også et formål med oppfinnelsen å skaffe et nytt sylinderdeaktiviseringssystem som kan monteres på en typisk forbrenningsmotor ved å skifte så få deler som mulig.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å skaffe et system av nevnte art som kan tilpasses en typisk forbrenningsmotor av en "gjør-det-selv-mekaniker".

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen å skaffe et nytt system av nevnte art som kan deaktivisere et hvilket som helst antall sylindre på en bestemt motor ved ganske enkelt å stoppe luft/brensel-strømmen og eksosgass-strømmen i denne sylinder .

Videre er det et formål med oppfinnelsen å skaffe et nytt system av nevnte art som stanser den normale bevegelse opp og ned av skyvestangen.

Det er også et formål med oppfinnelsen å skaffe et nytt system av nevnte art som anvender en hydraulisk fremgangsmåte for deaktivisering av ventilene og derved oppnå en dempereffekt som bevirker mindre mekanisk sjokk på ventilutstyret enn'en rent mekanisk mekanisme under reaktivisering av ventilen under stor hastig-het .

Sylinderdeaktiviseringssystemet skal anvendes med en forbrenningsmotor som har en blokk, en motortopp, et antall motor-sylindre i blokken, inntaks- og eksosventiler for hver sylinder fjærbelastet mot sine lukkede stillinger, og et kambetjent ventilutstyr som driver hver ventil ved anvendelse av en vippevektarm som har en åpning i sin midtre seksjon som gjør det mulig for vippevektarmen å bli vippbart forbundet med en første festetapp som strekker seg oppover fra motortoppen. Når motoren er i sin nor male driftstilstand, blir en mutter, som er festet med gjenger på toppen av festetappen, trukket til nedover til sin korrekte grad for derved å innstille opplagringspunktet for. vippevektarmen i dets korrekte posisjon for å åpne ventilene som følge av den opp-overrettede frem- og tilbakegående bevegelse av skyvestangen mot en ende av vippevektarmen.

Det nye sylinderdeaktiviseringssystem er forholdsvis lett å montere på den type forbrenningsmotorer som nettopp er beskrevet. Først skrus mutteren av toppen av festetappen på hver av inntaks- og eksosventilene som skal deaktiviseres. Dette fri-gjør da skyvestengene slik at de kan tas av for å tillate modifisering av deres nedre ender på en av de måter som beskrives i de etterfølgende beskrivelser av foretrukne utførelser. Etter at den modifiserte skyvestang igjen er satt på plass, kan de rester-ende modifikasjoner foregå fullstendig over vippevektarmen. Et hydraulisk utstyr festes til toppen av vippevektarmen over festetappen som tillater forandring av opplagringspunktet for vippevektarmen ved hjelp av hydraulisk trykk rettet mot toppen av vippevektarmen. Det hydrauliske utstyr har en kilde for hydraulisk fluidum under trykk forbundet med utstyret og likeledes organer for frigjøring av det hydrauliske trykk fra inne i det hydrauliske utstyr. Kilden for hydraulisk fluidum under trykk kan være kjøre-tøyets kraftstyrepumpe eller en hjelpepumpe. En trykkakkumulator kan anvendes i systemet for å gi en kilde for hydraulikkfluidum under trykk i detøyeblikk kjøretøyets motor startes og derved eliminere en forsinket periode som normalt ville oppstå hvis det var nødvendig å bygge opp trykk før aktivisering av noen av de

på forhånd deaktiviserte sylindre.

Styreventiler i fluidumkretsene for sylinderdeaktiviseringssystemet kan være manuelt, mekanisk eller elektrisk betjente enten ved hjelp av styreorganer montert under kjøretøyets panser eller montert på dashbordet inne i kjøretøyet.

Det er også mulig å montere systemet slik at hver enkelt sylinder kan deaktiviseres separat eller en rekke sylindre kan deaktiviseres ved hjelp av et enkelt sett styreorganer.

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et frontoppriss av den type forbrenningsmotor som modifiseres med deler vist i snitt/ fig. 2 er en skjematisk fremstilling av. sylinderdeaktiviseringssystemet og viser hvordan det festes til eksos- og inntaksventilutstyret, fig. 3 viser .en alternativ konstruksjon som kan festes til bunnen av skyvestengene, fig. 4 viser skjematisk et alternativt system for deaktivisering av eksos- og inntaksventilutstyrene og fig. 4a er et snitt i større målestokk av skyvestangen som benyttes i utførelsen vist på fig.4.

Funksjonen av sylinderdeaktiviseringssystemet for en f orbrenningsmotor kan best beskrives med 'henvisning til tegningene. På fig. 1 er vist en typisk V-8 motor av den type som det her angjeldende system kan anvendes på. Motoren er generelt betegnet med 10. Den har en blokk 12 og et par motortopper 14. I de konvensjonelle sylindre 16 er stemplet 18 på veivstenger 20 koblet til en veivaksel 22. Ventiler 24 betjenes over vippevektarmen 26 ved hjelp av skyvestenger 28 som drives over ventilløf-tere 30 ved hjelp av en kamaksel 32. Tennplugger 34 befinner seg med sine spisser ført inn i toppen av sylindrene 16.

Den måte på hvilken den ovenfor beskrevne forbrenningsmotor er modifisert ved hjelp av oppfinnelsen er tydelig vist på fig. 2. Fra toppen av motortopplokket 14 strekker seg en festetapp 3 6 oppover. En vippevektarm 2 6 har en åpning i sitt midtre avsnitt som tillater vippevektarmen å bli vippbart forbundet med festetappen 36. En ende av vippevektarmen trykker mot en skruefjær 38 som normalt holder ventilen 24 lukket. Den andre ende av vippevektarmen tar imot toppen av skyvestangen 2 8.- Motoren vil normalt ha en mutter skrudd nedover toppen av festetappen 36 som er strammet i korrekt grad for å gi et opplagringspunkt for vippevektarmen slik at den kan vippe omkring dette når skyvestangen 28 skyves oppover av kammen på kamakselen 32. Denne virkning gjør at vippevektarmen trykker sammen skruefjæren 38 og igjen åpner ventilen 24. Til denne grunnleggende konstruksjon har oppfinnelsen tilføyet sitt sylinderdeaktiviseringssystem som anvender hydrauliske organer for å forandre opphengningspunktets. stilling. Ved å løfte opphengningspunktets stilling for vippevektarmen på festetappen en tilstrekkelig høyde, blir funksjonen av inntaks-og eksosventilene 24 gjort uvirksom.

De hydrauliske organer for å forandre stillingen av opplagringspunktet for vippevektarmen 26 skal nå beskrives. En annen festetapp er ved sin nedre ende koblet til toppen av festetappen 36 ved hjelp av en kobling 42. Den øvre ende av festetappen 40

er med gjenger skrudd inn i en gjengeboring i en festeplugg 44 som lukker den nedre ende av en hydraulisk sylinder 50. En hylse 46 omgir festetappen 36 med sin nedre ende i kontakt med toppen av vippevektarmen 26. I noen tilfeller kan en kuleskive settes inn mellom bunnen av hylsen 4 6 og vippevektarmen 26 eller en tilsvarende konstruksjonstype kan være' utformet på bunnen av hylsen 46. Et antall kraftoverføringsstifter 47 har sin' nedre flate

understøttet av veggtykkelsen av toppen av hylsen 46 som danner en kraftoverføringsflate og deres øvre ender strekker seg gjennom et antall boringer 48 i festepluggen 44. Disse stifter 47 beveger seg fritt i boringene. Høyden av den hydrauliske sylinder over hylsen 46 kan forandres ved å skru den øvre ende av festetappen 40 forskjellige avstander inn i den gjengede ende av festepluggen 44. En låsemutter 45 benyttes til å sikre festetappen i den ønskede posisjon.

Den hydrauliske sylinder 50 er lukket ved sin øvre ende av veggflaten 52 og har et stempel 54 montert bevegelig frem og tilbake inne i sylinderen og som danner et tettet kammer 56 mellom sin øvre flate 52 og det indre av sylinderen. En O-ring 57 gir tettende kontakt mellom stemplet og innerveggen av sylinderen. Et innløpsrør 60 og et avløpsrør 62 er forbundet med det tettede kammer 56. En trykkakkumulator 64 er forbundet med inngangsrøret 60 og har en styreventil 65. Trykkakkumulatoren 64 funksjonerer

for å opprettholde en kilde for hydraulisk fluidum under trykk.

Den har et hydraulisk kammer 66 på en side av et stempel 68 og et nitrogenkammer 70 på stemplets annen side. Et manometer 72 kan være festet til enden av trykkakkumulatoren for å gi en av-lesning for trykket inne i nitrogenkammeret.

Det hydrauliske fluidum tilføres det hydrauliske kammer under trykk gjennom røret 74. Det har en tilbakeslagsventil 75 for å tillate fluidumet bare å passere i en retning. Organene for tilførsel av det hydrauliske fluidum under trykk er en pumpe 77 f.eks. 'som den som anvendes for kraftstyring av et kjøretøy eller en hjelpetannhjulspumpe kan anvendes. Det hydrauliske fluidum

under trykk, forlater pumpen 77 og går gjennom trykkregulatoren.

79 på sin vei til trykkakkumulatoren 64. Avløpsrøret. 62 er forbundet med pumpen 77 og har en styreventil 80. Operasjonen med å forandre høyden av opplagringspunktet for vippevektarmen 26 fore-går ved å lede fluidum under trykk inn i kammeret 56 i den hydrauliske sylinder 50. Dette fluidum under trykk skyver mot stemplet 54 og bevirker at det beveger seg nedover til det får kontakt med toppen av stiftene 47. Fortsatt bevegelse av stemplet 54 nedover vil bevirke at hylsen 46 beveger seg aksialt nedover langs festetappen 36 og bevirker at opplagringspunktet for vippevektarmen likeledes føres nedover. Når hylsen har beveget seg nedover en på fprhånd fastlagt distanse, vil bevegelse oppover av skyvestangen 28 bevirke at ventilen 24 åpnes på grunn av vippevektarmens 26 vipping om sitt opplagringspunkt. For å deaktivisere funksjonen av ventilen er det bare nødvendig å åpne styreventilen 80 som re-duserer trykket i kammeret 56 og gjør at hylsen 46 beveger seg oppover og sammen med den opplagringspunktet for vippevektarmen.

Når funksjonen av en ventil er deaktivisert, blir de for-andringer som er foretatt med bunnen av skyvestangen 28 virksomme. Ansatser 29 som er utformet på bunnen av skyvestangen 28, danner en stopper mot. hvilken en krave 33 kan ligge an. Undersiden av kraven 3 3 tar imot den øvre ende av en lett trykkfjær 31, hvis nedre ende er opptatt i en holder 34. Denne holder 34 er laget av et magnetisert metall. En isolator 35 skiller fjærholderen 34 fra motorblokken. Under normal drift av ventilutstyret dreies kammen 32 med urviserens retning og bevirker at den hydrauliske løfter beveger seg fra den på fig. 2 viste stilling til den med brutte linjer viste stilling antydet med bokstaven x. Når toppen av ventilløfteren 30 har beveget seg opp til nivået x, og hvis ventilutstyret har vært deaktivisert, vil fjærholderen 34 magne-tisk tiltrekke ventilløfteren 30 og derved trekke denne ut av kontakt med kammen 32. Resultatet er at skyvestangen 28 ikke vil bevege seg opp og ned mens ventilutstyret er deaktivisert og kammen 32 vil fortsette å rotere.

En alternativ modifisering av den nedre ende av skyvestangen 28 er vist på fig. 3. I denne utførelse er der likeledes utformet ansatser 29 på skyvestangen for å styre den aksi-, ale forskyvning av kraven 33. Den normale sokkel 89 på ventil- løfteren 30 blir til å begynne med fjernet, fra samme og ubevegelig festet til .den nedre ende av et m.ellomstykke 85. Den nedre ende av denne enhet blir deretter påny satt inn i ventilløfteren 30 og sneppringen 88 satt på plass igjen. Mellomstykket 85 har en sneppring 82 som fastholder kraven 83 som er sveiset eller på annen måte ubevegelig festet på den nedre ende av skyvestangen 28. En hylse 87 gir en føring for mellomstykket 85 og skaffer også en festekonstruksjon ved sin topp for å fastholde den nedre ende av den lette trykkfjær 31, hvis øvre ende fastholdes av kraven 33. Når ventilutstyret er deaktivisert, vil dreining av kammen 32 bevirke at ventilløfteren 30 får sin øverste flate løftet opp til en posisjon markert med en brutt linje 6. Da opplagringspunktet for vippevektarmen har vært løftet oppover vil der ikke være noen nedoverrettet kraft som utøves mot skyvestangen 28 og ventilløfteren 30 vil forbli i sitt høyeste punkt y. Dette fører til at skyvestangen 28 blir gjort ubevegelig mens kammen

32 fremdeles fortsetter sin dreiebevegelse.

Et alternativt system for deaktivisering av eksos- og inntaksventilutstyrene er vist på fig. 4 og 4a. Ved dette system må et annet skyvestangutstyr benyttes i stedet for en normal skyvestang. Dette skyvestangutstyr er generelt betegnet med hen-visningstallet 94 og det har en øvre skyvestang 90 og en nedre skyvestang 91. Den øvre ende av den øvre skyvestang 90 er fast-holdt av vippevektarmen 26. Den øvre skyvestang 90 har også en børing 92 som strekker seg gjennom dens lengde og ved den nedre ende av dette element er der utformet et stempel 93. Stemplet 93 er med tilpasning opptatt i stempelsylinderen 95 som er utformet ved toppen av den nedre skyvestang 91. Til den nedre ende av skyvestangen 91 er festet en rullekamfølger 96 som opprettholder kontakt med kammen 32.

Det system som er vist på disse figurer, krever ikke forandring av opplagringspunktet for vippevektarmen 26. I stedet blir ventilutstyret deaktivisert av den øvre skyvestang 90 og nedre skyvestang 91 som teleskoplignende føres sammen en kort distanse. Denne virkning opptrer når utløserventilen 100 åpnes og bevirker at fluidumet under stemplet 93 tappes ut av sylinderen 95. Når dette finner sted og mens kammen 32 bevirker at den nedre skyvestang 91 beveges oppover, når den ikke møter noen motstand fra fluidum inne i stempelsylinderen, vil der ikke være noen kraft som rettes av den øvre skyvestang 90 mot vippevektarmen 26 som er nødvendig for å åpne eksos- eller inntaksventilen som vippevektarmen er festet til. Når' det er ønskelig å aktivisere ventilutstyret, er det bare nødvendig å frigi fluidumet under trykk gjennom boringen 92 forbi kuleventilen 102 som holdes på plass av fjæren 98. I dette øyeblikk ville utløserventilen 100 ha vært lukket og når trykket bygger seg opp inne i stempelsylinderen 95 vil den øvre skyvestang 90 bli drevet oppover den nødvendige distanse for å bringe ventilsystemet tilbake til funk-sjon. O-ringer 99 og 97 virker for tetning av fluidumet som er pumpet ned i stempelsylinderen 95. Det fluidum som skal benyttes i styrekretsen, kunne være det samme som det som er vist på fig. 2 med inntaksrøret 60 forbundet med boringen 92 og av-løpsrøret 62 forbundet med utløserventilen 100.

Claims (8)

1. Deaktiviseringssystem for en sylinder i en forbrenningsmotor, karakterisert ved en blokk og en motortopp, et antall motbrsylindre i blokken, inntaks- og eksosventiler for hver sylinder fjærbelastet mot sine lukkede stillinger, et kambetjent ventilutstyr som driver hver ventil, idet utstyret omfatter en vippevektarm som har en åpning i sin midtre seksjon som gjør det mulig for vippevektarmen å bli vip-pende forbundet med en første festetapp som strekker seg oppover fra motortoppen, idet en ende av vippevektarmen trykker mot en skruefjær som normalt holder ventilen lukket og den annen ende av vippevektarmen mottar toppen av en skyvestang, hydrauliske organer for variasjon av opplagringspunktet på de første festetapper som vippevektarmene vipper om, idet de hydrauliske organer omfatter en rørformet hylse med den første festetapp forløpende oppover inne i den, og med toppen av den rørformede hylse for-synt med en trykkraftoverfø rende overflate, en hydraulisk sylinder med i ett stykke utførte side-vegger som strekker seg kontinuerlig hele veien fra bunnen av den hydrauliske sylinder til dens topp, idet den hydrauliske sylinder har en toppvegg som lukker den ende av sylinderen, og et stempel er frem og tilbake bevegelig montert inne i den hydrauliske sylinder og danner et tettet kammer mellom sin toppflate og det indre av den hydrauliske sylinder, hvilken hydrauliske sylinder har en bunnvegg som lukker den ende av sylinderen og har et antall boringer som strekker seg gjennom den, hvori et antall kraft-overføringsstifter er stukket inn, hvis nedre ender er understøt-tet på kraftoverføringsflaten på den rørformede hylse, mens de øvre ender av stiftene danner trykkontaktflater mot hvilke stemplet tvinges når hydraulikkfluidum under trykk trer inn i det tettede kammer i den hydrauliske sylinder for å aktivisere ven tilutstyret for reaktivisering av denne sylinder i motoren, et fluidumtrykksystem med en kilde for hydraulisk fluidum under trykk forbundet med det tettede kammer i den hydrauliske sylinder over minst ett rør og styreventiler i fluidum-trykksystemet for å styre den hydrauliske kraft som virker på ' toppen av stemplet i den hydrauliske sylinder.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at de hydrauliske organer for variasjon av opplagringspunktets stilling for vippevektarmen dessuten omfatter innstillbare organer for anbringelse av den hydrauliske sylinder i en på forhånd bestemt høyde over nevnte hylse.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at de innstillbare organer for anbringelse av den hydrauliske sylinder i en på forhånd bestemt hø yde over hylsen omfatter en annen festetapp tilkoblet ved sin nedre ende til toppen av den første festetapp med sin øvre ende tilkoblet en festeplugg som danner bunnveggen som lukker den nedre ende av den hydrauliske sylinder.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at den øvre ende av den annen festetapp er festet med gjenger inn i en gjehgeboring i festepluggen, hvorved høyden av den hydrauliske sylinder over nevnte hylse kan innstilles.

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter organer på den nedre ende av skyvestangen for deaktivisering av dennes frem-og tilbakegående bevegelse ved å ta den ut av kamfølgLer &ontakt med sin kam når opplagringspunktets stilling på den første festetapp er løftet til sin uvirksomme høyde.

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at organene på den nedre ende av skyvestangen for deaktivisering av dens frem- og tilbakegående bevegelse omfatter en ventilløfter festet til den nedre ende av nevnte skyvestang og magnetiske organer for låsing av den nedre ende av ventilløfteren ute av kamfølger-kontakt med sin kam.

7. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de hydrauliske organer for variasjon av opplagringspunktets stilling for vippevektarmen omfatter en hylse som har den første festetapp som strekker seg oppover inne i hylsen, idet den nedre ende av hylsen trykker mot toppen av vippevektarmen.

8. System ifølge krav 7, karakterisert ved at.de hydrauliske organer for variasjon av opplagringspunktets stilling for vippevektarmen dessuten omfatter en hydraulisk sylinder som er lukket ved sin øvre ende og har et stempel som er bevegelig opp og ned montert i samme som danner et tettet kammer mellom sin toppflate og det indre av den hydrauliske sylinder.