SE1450259A1 - Förbränningsmotor, fordon som innefattar en sådan förbränningsmotor och förfarande för att styra en sådan förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Sammand rag Uppfinningen avser en forbranningsmotor av fyrtaktstyp, innefattandet ett forsta ven- tilstyrmedel (21), som är anordnad att styra den forsta ventilen (18) att oppna vid en nedre clodpunkt (BDC) f6r kolven (P1) i en f6rsta cylinder (Cl), mellan en expansionstakt och en avgastakt, och att stanga vid en ovre dOdpunkt (TDC) fOr kolven (P1) i den forsta cylindern (Cl) mellan avgastakten och en inloppstakt. Ett andra ventilstyrmedel (22) är anordnad att styra en andra ventil (19) att Oppna vid en tidpunkt nar den forsta ventilen (18) stanger, och att stanga vid den nedre d6dpunkten (BDC) mellan inloppstakten och en kompressionstakt. En deaktiveringsanordning (34) är anordnad att styra en tredje ventil (24), sa att den forblir stangd under motorns (2) alla takter. Uppfinningen avser ocksa ett fordon (1), som innefattar en sadan forbranningsmotor (2) samt ett forfarande for att styra en forbranningsmotor (2)

Description

1 Forbranningsmotor, fordon som innefattar en skim forbranningsmotor och forfarande for att styra en sadan forbranningsmotor UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KAND TEKNIK Foreliggande uppfinning avser en forbranningsmotor enligt ingressen till patentkravet 1, ett fordon, som innefattar en sadan forbranningsmotor enligt ingressen till patent- kravet 7 saint ett forfarande for att styra en forbranningsmotor enligt ingressen till patentkravet 8.

Vid vissa driftfOrhallanden, sasom vid lag belastning och lagt varvtal hos fOrbranningsmotorer av fyrtakts- och dieseltyp, är det onskvart att stanga av bransletillforseln till nagra av forbranningsmotorns cylindrar i syfte att minska bransleforbrukning och darmed minska miljopaverkan. Motorns efterbehandlingssystem for avgaser kommer dock att kylas av den luft som passerar igenom de cylindrar dar bransletillforseln stangts ay. Denna kylning av efterbehandlingssystemet uppkommer av att inloppsluft, som tillfors de deaktiverade cylindrarna genom inloppsventilerna passerar cylindrarnas forbranningsrum och vidare genom avgasventilerna med utebliven for- branning. Darmed kommer inloppsluftens temperatur att hallas forhallandevis lag nar den transporteras vidare till efterbehandlingssystemet, vilket leder till att inloppsluften kyler ned efterbehandlingssystemet.

For att efterbehandlingssystemet tillfredstallande skall kunna efterbehandla forbran25 ningsmotorns avgaser och darmed red ucera emissioner i avgaserna maste efterbehandlingssystemet uppna en driftstemperatur i omradet 300°C - 600°C.

Ett problem som ocksa uppkommer nar en eller flera cylindrar deaktiveras och de Ovriga cylindrarna är aktiverade genom kompression, bransletillfOrsel och expansion är att vibrationer uppkommer hos forbranningsmotorn till foljd av minskad frekvens av tandpulser hos motorn och att momentpulser Than trycket i de deaktiverade cylindrarna blir lagre. Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar pa en sexcylindrig motor uppkommer vibrationer av ordningen 1,5, vilket upplevs som storade for forare och passagerare i ett fordon, som drivs av forbranningsmotorn. Om endast 2 branslet stryps till deaktiverade cylindrar uppnas ingen forandring i nnassflode eller avgastemperatur. Detta galler under forutsattning att bransle till de aktiva cylindrarna dubblas, det vill saga att lasten for motorn halls konstant.

FOr att sanka massflodet och oka avgastemperaturen kan avgas och inloppsventiler- na stangas pa deaktiverade cylindrar. Trycket i deaktiverade cylindrar ger dá upphov till en momentpuls per vary per cylinder tills dess att trycket blir sa lagt i dessa cylindrar att inget signifikant moment erhalls fran kompressionstrycket. Trycket i deaktiverade cylindrar blir lagt pa grund av lackage i cylindern. Detta leder till annu stOrre vib- rationsproblem samt att olja kan sugas upp fran vevhuset da det vid nedre delen av slaglangden efter en viss fran deaktivering i delar av motorcykeln uppstar undertryck i de deaktiverade cylindrarna.

Vibrationerna kan reduceras om antingen avgas- eller inloppsventilerna halls stangda och de aktiva ventilerna Or bade avgas- och inloppsoppningen. Da kommer momentpulser att erhallas fran kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna. Detta ger i stort sett samma vibrationsproblem som att endast stanga av branslet till de deaktiverade cylindrarna. Dessutonn sa erhalls i det narnnaste ett halverat massflode till avgasefterbehandlingen.

Kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna red ucerar vibrationer genom att de delvis kansellerar ordningar lagre an tandfrekvensen. Med tandfrekvens menas har tandfrekvens utan cylinderdeaktivering.

Genom att styra avgas- eller inloppsventilerna hos de deaktiverade cylindrarna, sa att de halls stangda kommer inte motorns efterbehandlingssystem fOr avgaser att kylas eftersom ingen luft tillfors de deaktiverade cylindrarna och att ingen luft f6rs vidare till motorns efterbehandlingssystem Than de deaktiverade cylindrarna.

Deaktiveringen med stangda avgas- eller inloppsventiler kan ocksa bli aktuell under k6rning av ett fordon nar sadana lastfall upptrader att avgastemperaturen blir sa lag att avgasefterbehandlingssystemet kallnar sa mycket att den faller under den kritiska temperatur dar dess omvandling helt eller delvis upph6r. Darmed undviks att avga- 3 serna under en del av fordonets korcykel passerar genom avgasefterbehandlingssystemet helt orenade.

For att forsoka undvika kylning av efterbehandlingssystemet och samtidigt forsoka utjamna de uppkomna vibrationerna kan ett nollflode av luft genom de deaktiverade cylindrarna skapas. Darmed kommer luft att forhindras att passera genom de deaktiverade cylindrarna och vidare till efterbehandlingssystemet. Saledes kommer inte efterbehandlingssystemet att kylas. Nollflodet maste astadkommas pa ett effektivt satt, sa att tryckpulser, missljud och mekaniska pakanningar minimeras eller elimine- ras.

Dokumentet US 6431154 B1 visar hur luftflodet reduceras genom deaktiverade cylindrar i en forbranningsmotor i syfte att undvika emissioner och vibrationer.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kanda losningar finns ett behov att vidareutveckla en forbranningsmotor, i vilken vibrationer till foljd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjannnas. Det finns ocksa ett behov att vidareutveckla en forbranningsmotor, som besparar bransle ge- nom deaktivering av en eller flera cylindrar, och i vilken forbranningsmotor kylning av avgasefterbehandlingssystemet undviks vid deaktivering av en eller flera cylindrar, samt dar ett effektivt nollflode av gaser genom de deaktiverade cylindrarna astadkoms.

Syftet med fOreliggande uppfinning är saledes att tillhandahalla en forbranningsmo- tor, vid vilken ett effektivt nollflOde av gaser astadkoms genom deaktiverade cylindrar.

Annu ett syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en forbranningsmotor i vilken vibrationer till foljd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjamnas.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en forbranningsmotor, som undviker kylning av avgasefterbehandlingssystemet vid deaktivering av en eller flera cylindrar. 4 Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att undvika att olja kan sugas upp tan vevhuset, da det vid nedre delen av slaglangden uppstar undertryck i de deaktiverade cylindrarna efter en viss tid fran deaktivering.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en forbranningsmotor, som besparar bransle genom deaktivering av en eller flera cylindrar.

Dessa syften uppnas med en forbranningsmotor av det inledningsvis namnda slaget, vilken kannetecknas av de sardrag som anges i patentkravet 1.

I en sadan forbranningsmotor astadkoms ett effektivt nollflode av gaser genom de deaktiverade cylindrarna. En sadan forbranningsmotor kommer ocksa att bespara bransle, undvika att kylning av avgasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer till -160 av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjamnas. Genom att styra den forsta och andra ventilen sa att de vaxelvis oppnar och stanger samma kanal, som ar forbunden med cylindern, kan en tryckpuls undvikas vid vaxlingen mellan stangningen och oppningen av kanalen. En sadan tryckpuls skulle kunna ge upphov till ljud och vibrationer hos forbranningsnnotorn. Eftersonn den forsta och andra ventilen styrs sa att de vaxelvis oppnar och stanger samma kanal uppkommer inte ex- trennt hoga accelerationer och retardationer hos ventilerna, vilket medfor att 'Akan- ningar pa ventilerna begransas, vilket okar ventilernas livslangd.

Enligt en utforingsform är den forsta kanalen ansluten till ett for motorn anordnat inloppssystem och den andra kanalen är ansluten till ett hos motorn anordnat avgas- system. Darmed kommer motorns inloppsventiler vaxelvis oppna och stanga inloppskanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som avgasventilerna hailer avgaskanalen till de deaktiverade cylindrarna stangd.

Enligt en ytterligare utf6ringsform är den forsta kanalen ansluten till ett for motorn anordnat avgassystem och den andra kanalen är ansluten till ett hos motorn anord- nat inloppssystem. Darmed kommer nnotorns avgasventiler vaxelvis oppna och stanga avgaskanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som inloppsventilerna hailer inloppskanalen till de deaktiverade cylindrarna stangd.

Genom att styra forbranningsnnotorn sa att den i den andra cylindern insugna luftmassan minskar i forhallande till den i den forsta cylindern insugna luftmassan kommer trycket i de aktiva cylindrarna att minska och anpassas till en tryckniva som vasentligen motsvarar trycket i de deaktiverade cylindrarna. Darmed kommer vibratio- nerna att effektivt utjamnas. Med motorns normala drifttillstand avses drift vid normal- last cla oppnings och stangningstider for ventiler är installda i ett utgangslage.

Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar vid en rak sexcylindrig motor uppkommer vibrationer av ordningen 1,5. Med uppfinningen andras vibrationerna till ordningen 3 genom att bibehalla kompressions och expansionstrycket i de deaktive- rade cylindrarna. Genom att styra forbranningsmotorn sa att den insugna luftvolymen i de aktiva cylindrarna minskar i forhallande till ett normalt drifttillstand minskar skillnaden i momentpulserna mellan den aktiva och deaktiverade cylindrarna. Uppfinningen är speciellt effektiv f6r utjamning av de lagfrekventa vibrationer som upp- kommer vid tomgangsdrift av nnotorn.

For att minimera excitation av vibrationer av ordningen 1,5 ska summan av de monnentpulser som erhalls fran trycket i cylindrarna inte innehalla ordning 1,5. F6r att i mojligaste man astadkomma detta minskas skillnaderna mellan momentpulserna fran de deaktiverade respektive de aktiva cylindrarna genom att reducera kompressionstrycket i de aktiva cylindrarna, samtidigt som trycket i deaktiverade cylindrarna eventuellt okas. Hur stor cylindertrycksreduktion som behovs i de aktiva cylindrarna blir lastberoende och styrs med fordel sa att vibrationer f6r tomgangslast kompenseras. Momentpulserna Than de aktiva cylindrarna är en funktion av den havarm som upp- kommer av vevstake, vevslang hos vevaxel och vevaxelvinkel, samt cylindertryck.

Havarmens storlek är fixerad av vevstakens och vevslangens geometrier och kan inte paverkas, varfor cylindertrycket anvands for att optimera momentpulserna. Av speciell betydelse blir omradet kring 20 grader fore och efter kolvens ovre dodpunkt da kombinationen av hogt cylindertryck och havarm ger h6ga moment.

Ovan angivna syften uppnas aven med ett fordon av det inledningsvis namnda slaget, vilket kannetecknas av de sardrag som anges i patentkravet 7. Ett fordon med en sadan forbranningsmotor kommer att bespara bransle, undvika att kylning av avgasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer till 'Ad av deaktiveringen 6 av cylindrar effektivt utjarnnas. Genonn att styra den forsta och andra ventilen sa att de vaxelvis oppnar och stanger samma kanal, som är forbunden med cylindern, kan en tryckpuls undvikas vid vaxlingen mellan stangningen och 6ppningen av kanalen. En sadan tryckpuls skulle kunna ge upphov till ljud och vibrationer hos forbrannings- motorn. Komforten for de personer som fardas i fordonet Okar genom att vibrationer och ljud i fordonet minskar.

Ovan angivna syften uppnas aven med ett forfarande for att styra en forbrannings- motor av det inledningsvis namnda slaget, vilket kannetecknas av de sardrag som anges i patentkravet 8.

Forfarandet enligt foreliggande uppfinning medfor att ett effektivt nollflode av gaser genom de deaktiverade cylindrarna astadkoms. Forfarandet medfor ocksa att forbranningsmotorn kommer att kunna bespara bransle genom att undvika att kylning av avgasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer till 1'60 av deaktive- ringen av cylindrar effektivt utjamnas. Genom att styra den forsta och andra ventilen sa att de vaxelvis oppnar och stanger samma kanal, som är forbunden med cylindern, kan en tryckpuls undvikas vid vaxlingen mellan stangningen och oppningen av kanalen. En sadan tryckpuls skulle kunna ge upphov till ljud och vibrationer hos for- branningsmotorn. Eftersom den forsta och andra ventilen styrs sa att de vaxelvis oppnar och stanger samma kanal uppkommer inte extremt hoga accelerationer och retardationer hos ventilerna, vilket medfor att pakanningar pa ventilerna begransas, vilket okar ventilernas livslangd.

Enligt en utforingsform ansluts den forsta kanalen till ett for motorn anordnat inlopps- system och den andra kanalen ansluts till ett hos motorn anordnat avgassystem. Darmed kommer motorns inloppsventiler vaxelvis 6ppna och stanga inloppskanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som avgasventilerna hailer avgaskanalen till de deaktiverade cylindrarna stangd.

Enligt en ytterligare utf6ringsform ansluts den forsta kanalen till ett for motorn anordnat avgassystem och den andra kanalen ansluts till ett hos motorn anordnat inloppssystem. Darmed kommer motorns avgasventiler vaxelvis 6ppna och stanga avgas- 7 kanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som inloppsventilerna hailer inloppskanalen till de deaktiverade cylindrarna stangd.

Enligt en ytterligare utforingsform tillfors bransle enbart till nagra av motorns cylindrar och att den till den andra cylindern insugna luftmassan minskar i forhallande till den i den f6rsta cylindern insugna luftmassan. Forfarandet medf6r att bransle besparas, nedkylning av avgasefterbehandlingssystemet undviks samt att vibrationer till fOljd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjamnas.

Enligt en ytterligare utf6ringsform drivs forbranningsmotorn med diesel. Eftersom en motor som drivs av diesel arbetar med kompressionstandning kan cylindrar, forbranningsrum, kolvar och ventiler utformas samtidigt som en styrning av ventiltiderna och en lamplig geometri av de has motorn samverkande komponenterna medges, sa att en fungerande samverkan mellan kolvar och ventiler erhalls.

Eftersom vasentligen inget undertryck utvecklas i de deaktiverade cylindrarna f6re- kommer ingen oljepumpning tan vevhuset till forbranningsrummet i cylindrarna, ovanfor kolvarna .

FOrbranningsmotorn enligt uppfinningen innefattar en vevaxel, foretradesvis ett flertal cylindrar dar var och en har en fram- och atergaende kolv monterad dari och ar ansluten till vevaxeln for rOrelse fram och tillbaka, samt ett flertal inlopps- och avgasventiler av tallrikstyp for att medge inloppsluft att komma in i cylindrarna och for att medge avgaser att lamna cylindrarna. lnlopps- och avgasventilerna styrs och drivs av var sitt ventilstyrmedel, som i sin tur drivs av vevaxeln via en styraxel. Vid respektive ventilstyrmedel finns styranordning, som styr ventilstyrmedlen och darmed ventilernas oppnings- och stangningstider. Styranordningen är foretradesvis kopplad till en styrenhet, som styr styranordningen till ett lage som ar anpassat till forbranningsmotorns drifttillstand. Styrenheten styr aven en bransleinsprutningsanordning som levererar bransle till cylindrarna. Foretradesvis utgors ventilstyrmedlen av kamaxlar, men det ar dock mojligt att anvanda andra typer av ventilstyrmedel, exempelvis hydrauliska, pneumatiska eller elektriska ventilstyrmedel. 8 Nar motorn och fordonet enligt foreliggande uppfinning forsatts i ett drifttillstand dar vissa cylindrar skall deaktiveras, kommer styrenheten stanga av eller reducera bransle till de cylindrar som skall deaktiveras samt styra styranordningen for ventil- styrmedlen, sa att det inte finns nagot nettoflode av luft genom de deaktiverade cy- lindrarna.

Forbranningsmotorn enligt uppfinningen har foretradesvis separata ventilstyrmedel fOr respektive ventiler. Vid ett drifttillstand hos fOrbranningsmotorn som motsvarar normallast styrs styranordningen sa att avgasventilerna oppnar vid den nedre clod- punkten for avslutande av expansionstakten och sa att de stanger vid den ovre clodpunkten for paborjande av inloppstakten, samt att inloppsventilerna oppnar vid den ovre dodpunkten nar inloppstakten paborjas och stanger vid den nedre dodpunkten nar kompressionstakten paborjas.

Ytterligare fordelar med uppfinningen framgar av foljande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det foljande beskrivs, sasom exempel, f6redragna utfOringsformer av uppfinningen med hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: Fig. 1 avser i en sidovy ett schematiskt visat fordon med en fOrbranningsmotor enligt foreliggande uppfinning, Fig. 2 avser en ovanvy av en schematiskt visad fOrbranningsmotor enligt fOreliggande uppfinning, Fig. 3 avser en tvarsnittsvy genom linjen II-II i fig. 2, Fig. 4 avser en ovanvy i detalj av en f6rsta och andra cylinder.

Fig. 5a-d visar ett diagram Over vridmomentet i cylindrarna hos en fOrbranningsmotor enligt foreliggande uppfinning 9 Fig. 6 visar ett diagram over trycket i en cylinder hos en forbranningsmotor enligt foreliggande uppfinning, och Fig. 7 visar ett flOdesschema over ett forfarande for att styra en fOrbranningsmotor enligt fOreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FOREDRAGNA UTFORINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett fordon 1 i en schematisk sidovy, vilket fordon 1 är forsett med en forbranningsmotor 2 enligt foreliggande uppfinning. Foretradesvis är forbranningsmotorn 2 en dieselmotor. Fordonet 1 är ocksa forsett med en vaxellada 4, som är kopplad till forbranningsmotorn 2, vilken driver fordonets 1 drivhjul 6 via vaxelladan 4 och en kardanaxel 8.

Forbranningsmotorn 2 enligt uppfinningen skall i det foljade beskrivas med hanvisfling till fig. 2, 3 och 4. Fig. 2 visar en schennatisk ovanvy av en rak forbranningsmotor 2 av fyrtaktstyp. Utforingsformen avser en dieselmotor som drivs av dieselbransle.

FOrbranningsmotorn 2 innefattar minst en fOrsta och andra cylinder Cl, C4. Forbran- ningsmotorn 2 enligt utforandet i fig. 2 innefattar sex cylindrar Cl — C6, som är anordnade i en rad dar en kolv P1 — P6 är anordnad i varje cylinder Cl — C6 hos motorn 2.

Minst en forsta ventil 18 är anordnad i den forsta cylindern Cl, vilken forsta ventil 18 enligt utfOringsformen är en inloppsventil, som star i fOrbindelse med ett inloppssystem 20. Minst en andra ventil 19 i form av en inloppsventil är anordnad i den forsta cylindern Cl, vilken andra inloppsventil 19 star i forbindelse med inloppssystemet 20. Minst en tredje ventil 24 i form av en avgasventil är anordnad i den forsta cylindern Cl, vilken tredje ventil 24 star i forbindelse med ett avgassystem 26. Minst en fjarde ventil 25 i form av en avgasventil är anordnad i den forsta cylindern Cl, vilken fjarde ventil 25 star i forbindelse med avgassystemet 26. Pa motsvarande satt är ventiler anordnade i de ovriga cylindrarna C2- C6. Det är dock mojligt att anordna tva in- loppsventiler och en avgasventil i en cylinder, eller att anordna en inloppsventil och tva avgasventiler i cylindern.

Enligt ett utforande kan ett spjall 23 anordnas i inloppssystemet 20, vilket spjall 23 kan installas sa att det begransar lufttillforseln till motorns 2 cylindrar C4-C6.

Fig. 3 visar en tvarsnittsvy av fOrbranningsmotorn 2 genom linjen II-II i fig. 2. Kolven P1 är via en vevstake 14 kopplad till en vevaxel 16, som vid rotation for kolven P1 fram och ater i cylindern Cl. Minst ett forsta och andra ventilstyrmedel 21, 22 är an- ordnad att styra den forsta och andra ventilen 18, 19. Minst ett tredje och fjarde ven- tilstyrmedel 28, 29 är anordnad att styra den tredje och fjarde ventilen 24, 25. En forsta och andra kanal 39, 40 som leder gaser mellan inloppssystemet 20, cylindern Cl och avgassystemet 26 är forbundna med den forsta cylindern Cl. Enligt den visade utforingsformen utgors ventilstyrmedlen av kamaxlar 21, 22, 28, 29 men det är dock mojligt att anvanda andra typer av ventilstyrmedel, exempelvis hydrauliska, pneuma- tiska eller elektriska ventilstyrmedel.

Vevaxeln 16 är anordnad att styra varje kamaxel 21, 22, 28, 29 via en forsta och andra styraxel 31, 33. Minst en styranordning 34 är anordnad mellan vevaxeln 16 och varje styraxel 31,33 resp. kamaxel 21, 22, 28, 29 for att dels styra den forsta och andra ventilen 18, 19 och den tredje och fjarde ventilen 24,25 sa att ingen luft tillfors avgassystemet 26 fran den fOrsta cylindern Cl nar den forsta kolven P1 ror sig fram och ater i den f6rsta cylindern Cl. Styranordningen 34 kan ocksa fungera som en deaktiveringsanordning fOr att styra ventilerna 18, 19, 24, 25 till stangt lage.

Styranordningen 34 är aven anordnad fOr att styra forbranningsmotorn 2 sa att den i den andra cylindern C4 insugna luftmassan minskar i forhallande till den i den f6rsta cylindern Cl insugna luftmassan. Med motorns 2 normala drifttillstand avses drift vid normallast da oppnings- och stangningstider for ventiler 18, 19, 24, 25 är installda i ett utgangslage. Vid ett drifttillstand hos forbranningsmotorn 2 som motsvarar ett normaltillstand styrs styranordningen 34 sa att ventilerna 24, 25 oppnar vid den nedre dodpunkten BDC for avslutande av expansionstakten och sa att de stanger vid den ovre dodpunkten TDC for paborjande av inloppstakten, samt att ventilerna 18, 19 oppnar vid den ovre dodpunkten TDC nar inloppstakten paborjas och stanger vid den 11 nedre dodpunkten BDC nar konnpressionstakten paborjas. Ventilerna 24, 25 fungerar da som avgasventiler och ventilerna 18, 19 fungerar som inloppsventiler.

En kamaxelstyrning 30 är anordnad hos forbranningsmotorn 2 enligt foreliggande uppfinning. Vevaxeln 16 driver vane kamaxel 21, 22, 28, 29 via styraxlarna 31, 33 och en kamaxeltransmission 32. Minst en styranordning 34 är anordnad mellan respektive styraxel 31, 33 och resp. kamaxel 21, 22, 28, 29, sa att ventilerna18, 19, 24, 25 kan styras till ett lage dar ventilerna 18, 19, 24, 25 styrs s6 att ingen luft tillfors avgassystemet 26 nar kolvarna P1 — P3 rOr sig fram och ater i cylindrarna Cl — C3.

Foretradesvis är en styranordning 34 anordnad for varje kamaxel 21, 22, 28, 29. En styrenhet 36 mottager signaler fran en mangd olika sensorer (inte visade) sasom absolut tryck i inloppsgrenroret, laddluftens temperatur, massa-luftflode, gasreglagelage, motorvarvtal, motorbelastning. Styrenheten 36 paverkar styranordningarna 34, som justerar ventilernas 18, 19, 24, 25 oppnings- och stangningstider i forhallande till vevaxelns 16 vinkellage.

En branslepump 41 är ansluten till en i vane cylinder Cl — C6 anordnad insprutningsanordning 43 for insprutning av bransle i cylindern Cl — 06.

Fig. 4 visar en ovanvy i detalj av en forsta och andra cylinder Cl, C4. En forsta kolv P1 är anordnad i den forsta cylindern Cl och en andra kolv P4 är anordnad i den andra cylindern C4. Den forsta och andra kanalen 39, 40 är fOrbunden med den forsta cylindern Cl. Den fOrsta och andra ventilen 18, 19 är anordnade att oppna och stanga forbindelsen mellan den fOrsta kanalen 39 och den fOrsta cylindern Cl. Den tredje och fjarde ventilen 24, 25 är anordnade att oppna och stanga forbindelsen mel- Ian den andra kanalen 40 och den fOrsta cylindern Cl. En fOrsta kamaxel 21 är anordnad att styra den forsta ventilen 18 att oppna vid en nedre dodpunkt BDC for kolven P1 i den forsta cylindern Cl, mellan en expansionstakt och en avgastakt, och att stanga vid en ovre d6dpunkt TDC f6r kolven P1 i den f6rsta cylindern Cl mellan en avgastakt och en inloppstakt. En andra kamaxel 22 är anordnad att styra den andra ventilen 19 att oppna nar den fOrsta ventilen 18 stanger, och att stanga vid den nedre dodpunkten BDC mellan inloppstakten och kompressionstakten. En deaktiveringsanordning är anordnad att styra den tredje och fjarde ventilen 24, 25, sa att de forblir stangda under motorns 2 alla takter. 12 Den forsta kanalen 39 är ansluten till ett for motorn 2 anordnat inloppssystem 20 och den andra kanalen 40 är ansluten till ett hos motorn 2 anordnat avgassystem 26. Alternativt kan den forsta kanalen 39 vara ansluten till ett for motorn 2 anordnat avgas- system 26 och den andra kanalen 40 kan vara ansluten till ett hos motorn 2 anordnat inloppssystem 20.

Fig. 5 a — d visar grafer over vridmoment som fun ktion av vevaxelvinkel hos en forbranningsmotor 2 med sex cylindrar Cl — C6. Y-axeln representerar vridmomentet T fran cylindrarna Cl —06. X-axeln representerar vevvinkellaget p hos vevaxeln 16 och darmed kolvens P1 rorelse. Varje positiv vridmomentpuls i fig. 5a representerar en expansion for varje cylinder Cl — 06. Varje negativ vridmomentpuls representerar kompressionen for varje cylinder Cl — C6.

I fig. 5b har tre av motorns sex cylindrar Cl — C3 deaktiverats medan de resterande tre cylindrarna C4 — 06 fortfarande är aktiverade. Alla ventiler i de tre deaktiverade cylindrarna Cl — C3 är stangda och cylindrarna Cl — C3 har successivt tornts pa luft. Ett problem som uppkonnnner nar en eller flera cylindrar Cl —03 deaktiveras och de ovriga cylindrarna C4 — C6 är aktiverade är att vibrationer uppkommer hos forbran- ningsmotorn 2 till 160 av minskad frekvens av expansioner hos motorn 2, varvid inga momentpulser fas fran trycket i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3.

I fig. 5c har vibrationerna i viss man reducerats genom att fOrbranningsmotorn 2 styrts sa att ett nollflode av luft skapats over de deaktiverade cylindrarna Cl - 03, sa att luften som innesluts i de deaktiverade cylindrarna Cl - 03 kommer att komprime- ras och expanderas. Darmed reduceras ordningen 1,5 till -Forman fOr 3 ordningen. Av fig. 5c framgar dock att den positiva vridmomentpulsen i de aktiva cylindrarna 04 - C6 är hogre an den positiva vridmomentpulsen som uppbyggs i de deaktiverade cylindrarna Cl - C3. Denna vridmomentskillnad kommer att f6rorsaka vibrationer i motorn 2, som blir speciellt storande nar motorn 2 drivs vid tomgangsvarvtal. Vibra- tionerna alstras genom sidoriktade krafter pa kolvar P1 — P3 och cylinder Cl - 03 samt i lager for vevaxeln 16. 13 Genonn att enligt uppfinningen minska den till de aktiva cylindrarna C4 — C6 insugna luftmassan i forhallande till den i de deaktiverade cylindrarna Cl — 03 insugna luftmassan kommer vridmomentet T i de aktiva cylindrarna 04 —06 att minska och anpassas till en tryckniva som vasentligen motsvarar vridmomentet T i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3, vilket framgar av grafen i fig. 5d. Darmed kommer vibrationerna att effektivt utjamnas.

Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar Cl — 03 vid den raka sexcylindriga motorn i utfOringsexemplet ovan uppkommer vibrationer av ordningen 1,5.

Med uppfinningen reduceras vibrationerna till ordningen 3 genom att bibehalla kom- pressions och expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3. Genom att styra forbranningsmotorn 2 sá att den insugna luftmassan minskar i forhallande till den i de deaktiverade cylindrarna Cl — 03 insugna luftmassan minskar massflodet av luft till de aktiva cylindrarna 04 — 06. Enligt ett utforande styrs inloppsventilerna 19 i de aktiva cylindrarna 04 — C6 for att minska den till de aktiva cylindrarna C4 — C6 insugna luftmassan. Detta astadkoms genom att ventilerna 18, 19 som är f6rbundna med inloppskanalen i de aktiva cylindrarna 04 — 06 styrs for att stanga fore eller efter tidpunkten for stangningen av ventilerna 18, 19 vid normal drift av forbranningsmotorn 2.

Graferna i fig. 5 representerar en forbranningsmotor 2 av fyrtaktstyp, vilket medfor att vevaxeln 16 och darmed varje kolv P1 — P6 kommer att ha rod sig motsvarande 720° nar alla fyra takter fullbordats.

Fig. 6 visar grafer over cylindertryck som funktion av vevaxelvinkel hos en fOrbran- ningsmotor 2. Y-axeln representerar trycket p i cylindern Cl och i cylindern C4. Xaxeln representera vevaxelvinkel 9 hos vevaxeln 16 och darmed kolvens P1 lage i cylindern. Grafen A i fig 6 visar hur trycket i den deaktiverade cylindern Cl varierar med vevaxelvinkel 9 hos vevaxeln 16. Grafen B visar hur trycket i den aktiva cylin- dern 04 varierar med vevaxelvinkel 9 hos vevaxeln 16. Grafen C visar hur fangad luftmassa — och armed trycket — i den aktiva cylindern C4 reducerats och varierar med vevaxelvinkel 9 hos vevaxeln 16. Den ytterligare tryckokningen som uppkommer efter den ovre dodpunkten TDC f6r graferna B och C harror Than expansionen vid forbranningen av bransle. For att fullstandigt eliminera excitation av vibrationer av 14 ordningen 1,5 nnaste trycket i alla cylindrar Cl — C6 vara identiska. For att sa langt som mojligt astadkomma detta minskas skillnaderna mellan nnomentpulserna -Iran de deaktiverade respektive de aktiva cylindrarna Cl — C6 genom att reducera kompressionstrycket i de aktiva cylindrarna C4 — C6, samtidigt som trycket i deaktiverade cy- lindrarna Cl — C3 eventuellt okas. Hur stor cylindertrycksreduktion som behtivs i de aktiva cylindrarna C4 — C6 blir lastberoende och styrs med fordel sá att vibrationer fOr tomgangslast kompenseras. Momentpulserna -Iran de aktiva cylindrarna C4 — C6 är en funktion av den havarm som uppkommer av vevstake 14, vevslang hos vevaxel 16 och vevaxelvinkel, samt cylindertryck. Havarmens storlek är fixerad av vevstakens 14 och vevslangens geometrier och kan inte paverkas, varfor cylindertrycket anvands for att optimera momentpulserna. Av speciell betydelse blir omradet kring 20 grader f6re och efter kolvens ovre dodpunkt TDC da kombinationen av h6gt cylindertryck och havarm ger hoga moment. Enligt ett utforande styrs ventilerna 18,19 som är forbundna med inloppskanalerna i de aktiva cylindrarna for att minska den till de aktiva cylindrarna C4 — C6 insugna luftvolymen. Detta astadkoms genom att ventilerna 18, 19 i de aktiverade cylindrarna C4 — C6 styrs f6r att stanga f6re eller efter tidpunkten for stangningen av ventilerna 18, 19 vid normal drift av forbranningsmotorn 2.

Enligt det forsta utforandet styrs inloppsventilerna 19 i cylindrarna C4 — C6 for att stanga i intervallet motsvarande 0 vevaxelgrader fore nedre dodpunkt BDC till 40° efter nedre dodpunkt BDC, foretradesvis 0 vevaxelgrader efter nedre dodpunkt BDC.

Enligt det andra utforandet styrs inloppsventilerna 19 i cylindrarna C4 — C6 for att stanga i intervallet nnotsvarande 40° efter nedre dodpunkt BDC till 90° efter nedre dOdpunkt BDC, fOretradesvis 60° vevaxelgrader efter nedre deidpunkt BDC.

Enligt ett tredje utforande anvands spjallet 23, som är anordnat i inloppssystemet 20. Genom att stalla in spjallet 23 sa att det begransar lufttillforseln motorns 2 aktiva cy- lindrar C4 — C6 kommer den till de aktiva cylindrarna C4 — C6 insugna luftvolymen att minska. Spjallet 23 kan anvandas i kombination med styrningen av ventilerna 18, 19 till de aktiva cylindrarna C4 — C6.

For att styra ventilerna 18, 19, 24, 25 hos deaktiverade cylindrarna Cl — C3, sa att ingen luft tillfors avgassystemet 26 fran deaktiverade cylindrarna Cl — 03 nar kolvarna P1 — P3 ror sig fram och ater i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3 styrs de f6rsta ventilerna 18 i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3 att oppna under avgastakt och de andra ventilerna 19 att oppna under inloppstakt, samtidigt som de tredje och fjar- de ventilerna 24, 25 i de deaktiverade cylindrarna Cl — C3 styrs till ett stangt lage under alla takter.

Darmed kommer det resulterande flOdet till avgassystemet 26 bli noll. Eftersom inget nettoflode av luft sker genom forbranningsmotorns 2 cylindrar Cl — 03 undviks ned- kylning och syresattning av avgasefterbehandlingssystemet 38, samtidigt som inget bransle tillfors cylindrarna Cl — C3. Darmed uppkommer ingen 6kning av emissioner fran forbranningsmotorn 2 samtidigt som bransleekonomin forbattras. Eftersom vasentligen inget undertryck utvecklas i cylindrarna Cl — 03 forekommer ingen olje- pumpning tan vevhuset till cylindrarna Cl — 03, vilket minskar oljeforbrukning och vilket medfor en minskad miljopaverkan. Det skall i detta sammanhang namnas att det ocksa är mojligt att tillfora bransle i de deaktiverade cylindrarna 01-03, samtidigt som ett nollflode av luft alstras i dessa cylindrar. En forbranning uppkommer da i de deaktiverade cylindrarna, vilket bidrar till en reducering av uppkomna vibrationer.

Forfarandet for att styra forbranningsmotorn 2 enligt foreliggande uppfinning skall i det foljande beskrivas tillsammans med flodesschemat i fig. 7, vilket f6rfarande innefattar stegen: styr den forsta ventilen 18 att oppna vid en nedre dOdpunkt BDC for kolven P1 i den forsta cylindern Cl, mellan en expansionstakt och en avgastakt, och att stanga vid en Ovre dOdpunkt TDC fOr kolven P1 i den fOrsta cylindern Cl mellan avgastakten och en inloppstakt, styr den andra ventilen 19 att oppna vid en tidpunkt nar den forsta ventilen 18 stanger, och att stanga vid den nedre dodpunkten BDC mellan inloppstakten och en kompressionstakt, och styr den tredje ventilen 24, sa att den forblir stangd under motorns 2 alla takter.

Den forsta ventilen 18 styrs med en forsta kamaxel 21 och den andra ventilen 19 styrs med en andra kamaxel 22, vilka forsta och andra kamaxlar 21, 22 kan fasfor- 16 skjutas i forhallande till rotationsvinkeln hos en med kolven P1 forbunden vevaxel 16. I steget c) styrs den tredje ventilen 24 med en till den tredje ventilen 24 kopplad deaktiveringsanordning 34. Enligt en utfOringsform är en fjarde ventil 25 anordnad att oppna och stanga forbindelsen mellan den andra kanalen 40 och den forsta cylindern C1och i steget c styrs aven den fjarde ventilen 25 med deaktiveringsanordningen 34, som är kopplad aven till den fjarde ventilen 25.

Enligt ett forsta utforande ansluts den forsta kanalen 39 till ett for motorn 2 anordnat inloppssystem 20 och den andra kanalen 40 ansluts till ett hos motorn 2 anordnat avgassystem 26. Enligt ett andra utforande ansluts den forsta kanalen 39 till ett for motorn 2 anordnat avgassystem 26 och den andra kanalen 40 ansluts till ett hos motorn 2 anordnat inloppssystem 20.

Forfarande innefattar enligt en utforingsfornn aven de ytterligare stegen: d) tillfor bransle enbart till den andra cylindern C4, e) minska den till den andra cylindern 04 insugna luftmassan i forhallande till den i den forsta cylindern Cl insugna luftmassan.

I steget e) styrs en till den andra cylindern C4 kopplad inloppsventil 18,19 for att minska den till den andra cylindern C4 insugna luftmassan. Inloppsventilen 18,19 styrs for att stanga fore eller efter tidpunkten for stangningen av inloppsventilen 18,19 vid normal drift av forbranningsmotorn 2.

I steget e) styrs foretradesvis inloppsventilen 18,19 for att minska den till den andra cylindern 04 insugna luftvolymen. Detta kan utforas genom att inloppsventilen 18,19 styrs fOr att stanga fOre eller efter tidpunkten fOr stangningen av inloppsventilen 18,19 vid normal drift av forbranningsmotorn 2. Enligt ett utforande styrs inloppsventilen 18,19 for att stanga i intervallet motsvarande 0 vevaxelgrader fore nedre dodpunkt BDC till 40° efter nedre dodpunkt BDC, foretradesvis 15° vevaxelgrader efter nedre dodpunkt BDC. Enligt ett annat utforande styrs inloppsventilen 18,19 for att stanga i intervallet motsvarande 40° efter nedre d6dpunkt BDC till 90° efter nedre dodpunkt BDC, foretradesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dodpunkt BDC.

Foretradesvis är det tillforda branslet i steget d) dieselbransle. 17 Angivna komponenter och sardrag som anges ovan kan morn ramen for uppfinningen kombineras mellan olika angivna utfOringsformer. 18

Claims (20)

Patentkrav 1. Forbranningsmotor av fyrtaktstyp, innefattande

1. minst en forsta och andra cylinder (Cl, C4); -en forsta kolv (P1) anordnad i den forsta cylindern (Cl); 2. en andra kolv (P4) anordnad i den andra cylindern (C4); 3. en forsta och andra kanal (39, 40) fOrbunden med den fOrsta cylindern (Cl), 4. en forsta och andra ventil, (18, 19) anordnade att oppna och stanga forbindelsen mellan den fOrsta kanalen (39) och den forsta cylindern (Cl), -en tredje ventil (24), anordnad att oppna och stanga forbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den forsta cylindern (Cl), 'can netecknad av att ett forsta ventilstyrmedel (21) är anordnat att styra den forsta ventilen (18) att oppna vid en nedre d6dpunkt (BDC) f6r kolven (P1) i den forsta cylindern (Cl), mel- Ian en expansionstakt och en avgastakt, och att stanga vid en ovre dodpunkt (TDC) f6r kolven (P1) i den forsta cylindern (Cl) mellan avgastakten och en inloppstakt, att ett andra ventilstyrmedel (22) är anordnat att styra den andra ventilen (19) att oppna vid en tidpunkt nar den forsta ventilen (18) stanger, och att stanga vid den nedre dodpunkten (BDC) mellan inloppstakten och en kompressionstakt, och att en deaktiveringsanordning (34) är anordnad att styra den tredje ventilen (24), sa att den forblir stangd under motorns (2) alla takter.

2. Forbranningsmotor enligt krav 1, kannetecknad av att den f6rsta kanalen (39) är ansluten till ett fOr motorn (2) anordnat inloppssystem (20) och den andra kanalen (40) är ansluten till ett hos motorn (2) anordnat avgassystem (26).

3. Forbranningsmotor enligt krav 1, kannetecknad av att den f6rsta kanalen (39) är ansluten till ett for motorn (2) anordnat avgassystem (26) och den andra kanalen (40) är ansluten till ett hos motorn (2) anordnat inloppssystem (20).

4. Forbranningsmotor enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att en fjarde ventil (25) är anordnad att oppna och stanga forbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den f6rsta cylindern (Cl) och att deaktiveringsanordningen (34) är an- 19 ordnad att aven styra den fjarde ventilen (25), sa att den forblir stangd under nnotorns (2) alla takter.

5. Forbranningsmotor enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att for- branningsmotorn (2) är en dieselmotor.

6. FOrbranningsmotor enligt nagot av fOregaende krav, kannetecknad av att ventilstyrmedlen är kamaxlar (21, 22).

7. Fordon (1), kannetecknat av att det innefattar en forbranningsmotor (2) enligt krav 1 - 6.

8. Forfarande for att styra en forbranningsmotor av fyrtaktstyp, vilken forbranningsmotor (2) innefattar, -minst en forsta och andra cylinder (Cl, C4); 1. en forsta kolv (P1) anordnad i den forsta cylindern (Cl); 2. en andra kolv (P4) anordnad i den andra cylindern (04); 3. en forsta och andra kanal (39, 40) forbunden med den forsta cylindern (Cl), 4. en forsta och andra ventil, (18, 19) anordnade att oppna och stanga forbindelsen mellan den fOrsta kanalen (39) och den f6rsta cylindern (Cl), 5. en tredje ventil (24), anordnad att oppna och stanga forbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den forsta cylindern (Cl), kannetecknat av att forfarandet innefattar foljande steg: 1. styr den forsta ventilen (18) att Oppna vid en nedre dodpunkt (BDC) for kolven (P1) i den forsta cylindern (C1), mellan en expansionstakt och en avgastakt, och att stanga vid en Ovre dOdpunkt (TDC) fOr kolven (P1) i den fOrsta cylindern (Cl) mellan avgastakten och en inloppstakt, 2. styr den andra ventilen (19) att oppna vid en tidpunkt nar den fOrsta ventilen(18) stanger, och att stanga vid den nedre dodpunkten (BDC) mellan inloppstakten och en kompressionstakt, och 3. styr den tredje ventilen (24), sa att den forblir stangd under motorns (2) alla takter.

9. Forfarande enligt krav 8, kannetecknat av att den fOrsta ventilen (18) styrs med ett fOrsta ventilstyrmedel (21) och den andra ventilen (19) styrs med ett andra ventil- styrnnedel (22), vilka forsta och andra ventilstyrnnedel (21, 22) kan fasforskjutas i forhallande till rotationsvinkeln has en med kolven (P1) forbunden vevaxel (16).

10. Forfarande enligt nagot av kraven 8 -9, kannetecknat av att i steget c) styrs den tredje ventilen (24) med en till den tredje ventilen (24) kopplad deaktiveringsanord- ning (34).

11. Forfarande enligt krav 8 - 10, kannetecknat av att en fjarde ventil (25) är anordnad att Oppna och stanga fOrbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den fOrsta cylindern (Cl) och att i steget c styrs aven den fjarde ventilen (25) med deaktivering- sanordningen (34), som är kopplad aven till den fjarde ventilen (25).

12. Forfarande enligt nagot av kraven 8- 10, kannetecknat av att den forsta kanalen (39) ansluts till ett for motorn (2) anordnat inloppssystem (20) och den andra kanalen (40) ansluts till ett hos motorn (2) anordnat avgassystem (26).

13. Forfarande enligt nagot av kraven 8- 10, kannetecknat av att den forsta kanalen ansluts till ett for motorn (2) anordnat avgassystenn (26) och den andra kanalen (40) ansluts till ett hos motorn (2) anordnat inloppssystem (20).

14. Forfarande enligt nagot av kraven 8- 13, kannetecknat av de ytterligare stegen: 4. tillfor bransle enbart till den andra cylindern (04), 5. nninska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan i forhallande till den i den fOrsta cylindern (Cl) insugna luftmassan.

15. FOrfarande enligt krav 14, kannetecknat av att i steget e) styrs en till den andra cylindern kopplad inloppsventil (18,19) f6r att minska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan.

16. Forfarande enligt krav 15, kannetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs for att stanga fore eller efter tidpunkten for stangningen av inloppsventilen (18,19) vid normal drift av forbranningsmotorn (2). 21

17. Forfarande enligt krav 16, kannetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs for att stanga i intervallet motsvarande 0 vevaxelgrader fore nedre dodpunkt BDC till 40° efter nedre dOdpunkt BDC, foretradesvis 15° vevaxelgrader efter nedre dOdpunkt BDC.

18. Forfarande enligt krav 16, kannetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs for att stanga i intervallet motsvarande 40° efter nedre dOdpunkt BDC till 90° efter nedre dodpunkt BDC, foretradesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dodpunkt BDC.

19. Forfarande enligt nagot av kraven 8— 18, kannetecknat av att det tillforda brans- let i steget a) är dieselbransle.

20. Forfarande enligt nagot av kraven 8 - 19, kannetecknat av att ventilstyrmedlen är kamaxlar (21, 22). 1/7 2/7