SE463929B

SE463929B - Anordning vid en foerbraenningsmotor

Info

Publication number: SE463929B
Application number: SE8902225A
Authority: SE
Inventors: A Gustavsson
Original assignee: Skaerblacka Bil & Motor Ab
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-02-11
Also published as: KR920701625A; KR0179161B1; JPH0826777B2; DE69022420D1; BR9007457A; AU5852090A; DE69022420T2; SE8902225D0; ES2078973T3; WO1990015919A1; JPH04503847A; US5188066A; EP0478656B1; SE8902225L; EP0478656A1

Description

10 15 20 25 30 35 -fa O\ CJ J to PC \C arbetskolveng omfatta mer än 180° av den andra vevaxelns varv, samt att minska hjålpkolvens friktionsförluster alstrande sidokrafter mot hjälpcylinderns vägg.

Ett annat ändamål, som tillgodoses med en uppfinningsenlig motor är att åstadkomma variabla slagvolymer, vilka minskar motorns pump- och kompressionsarbete.

Enligt ett särskilt kännetecken hos uppfinningen innefattar i ett föredraget utförande nämnda organ kuggremskivor pä resp vevaxlar, en över remskivorna löpande kuggrem samt medel av i och för sig känt slag inrättade att förlänga resp förkorta remmens ena part pâ bekost- nad av den andra parten, varvid nämnda förlängning/förkortning ut- föres så att den önskade vinkelförskjutningen uppnås, varigenom en särskilt funktionell och prisvärd konstruktion erhålles.

En operativ förbindelse som ger hjälpkolven en expansionsrörelse under mer än 180° av den andra vevaxelns varv och samtidigt minskar dess friktionsförluster framgår av ett annat särskilt kännetecken och innebär att den operativa förbindelsen mellan resp hjälpkolv och nämnda andra vevaxel är en kolvstâng och att den andra vevaxelns rotationsaxel är parallellförskjuten en viss sträcka relativt en hjälpcylindrarnas centrumaxlar förbindande tänkt linje, varvid för- skjutningen är utförd i en riktning, som sammanfaller med den i vilken den andra axelns vevsläng pekar dä hjälpkolven är pä väg in i hjâlpcylindern. Lämpligen skall nämnda parallellförskjutningssträcka ligga i omrâdet 15-352 av hjälpcylinderns diameter, sä som framgår av ett särskilt kännetecken hos uppfinningen.

Ett alternativt utförande av en sådan operativ förbindelse framgår av ännu ett särskilt kännetecken hos uppfinningen och innebär att den operativa förbindelsen mellan resp hjälpkolv och nämnda andra vevaxel år en vipparmsmekanism av i och för sig känt slag.

Uppfinningen skall i det följande förklaras ytterligare med hänvis- ning till bifogade ritning på vilken fig 1 schematiskt i perspektiv visar en fyrcylindrig motor med en anordning enligt föreliggande 10 15 20 25 30 35 -i\ cyl 04 \O fi: \ .a uppfinning. Fig 2 visar schematiskt ett tvärsnitt genom en motor enligt fig 1 med ett första utförande av en operativ förbindelse melan en hjålpkolv och nämnda andra vevaxel. Fig 3 visar på liknande sätt som fig 2 ett alternativt utförande av nämnda operativa förbin- delse.

Motorn enligt fig 1 uppvisar fyra arbetscylindrar 1, 2, 3 och 4 vilka var och en kommunicerar med en motsvarande hjälpcylinder 5, 6, 7 och &.I var och en av arbetscylindrarna 1-4 och analogt i hjålpcylind- rarna 5-8 är arbetskolvar 9, 10, 11 och 12 resp hjälpkolvar 13, 14, 15 och 16 axiellt rörliga i en fram- och återgående rörelse. Arbets- kolvarna 9-12 är via kolvstânger 9a-12a operativt förbundna med en arbetsvevaxel 17. På analogt sätt är hjälpkolvarna 13-16 via kolv- stänger 13a-16a operativt förbundna med en hjälpvevaxel 18. Mellan vevaxlarna 17 och 18 finns organ för att av skäl, som beskrivits i den inledningsvis nämnda patentskriften, åstadkomma att hjälpkolvar- nas 13-16 fram- och återgående rörelse sker med halva frekvensen hos arbetskolvarnas 9-12 fram- och återgående rörelse och en vinkelför- skjutning mellan vevaxlarna 17, 18 för att i arbets- och hjålpcylind- rarna åstadkomma ett av motorns aktuella belastning beroende kompres- sionsförhållande. Detta beroende är härvid sådant att kompressions- förhållandet är lägst vid hög belastning och högst vid låg belast- ning, dvs resp arbets- och hjälpkolvars lägen i tändningsögonblicket ligger närmast varandra vid låg belastning och längst ifrån varandra vid hög belastning. Under arbetskolvens 9 cykel omfattande insug- nings-, kompressions-, arbets- och utblåsningsfaserna under vilka faser arbetskolven 9 rör sig nedåt, uppåt, nedåt och uppåt rör sig den tillhörande hjälpkolven 13 uppåt både under delar av insugnings- fasen och under kompressions- och expansionsfaserna. Detta har, som framgår av det följande, enligt uppfinningen möjliggjorts genom en inledningsvis nämnd operativ förbindelse mellan hjälpkolven och den andra vevaxeln 18, vilken förbindelse medger att hjälpkolvens 13 expansionsrörelse, dvs dess uppåtgående rörelse under arbetskolvens insugningsfas omfattar mer än 18U° av den andra vevaxelns 18 rota- tionsvarv.

Ett utmärkande drag hos uppfinningen är att nämnda, mellan vevaxlarna 1U 15 ZU 25 30 35 13-65 929 verkande organ förmår överföra energi härrörande från förbränningens påverkan på resp hjälpkolv 13-10, från vevaxeln 18 till vevaxeln 17.

Denna energiöverföring är framför allt verksam i motorns lâgbelast- ningsområde och bidrar till en relativt kända motorer förbättrad verkningsgrad. vad som gör att denna energiöverföring från förbränningens påverkan på hjälpkolvarna till vevstången 17 på ett särskilt effektivt sätt bidrar till hög verkningsgrad hos den uppfinningsenliga motorn är, att hjälpkolvarna rör sig med förhållandevis Låg hastighet, vilket i sig ger låga friktionsförluster. Jämfört med arbetskolvarna tar hjälpkolvarna upp energi ur förbränningen under en mycket större del av motorns cykelvarv än vad som är fallet för arbetskolvarna. Till lägre förluster hos motorn bidrar också mindre insugnings- och kom- pressionsarbete samt lägre maximal förbränningstemperatur. Sålunda har man vid en uppfinningsenlig testmotor och vid en viss belastningsgrad kunnat uppmäta en genererad effekt på hjälpvevaxeln 18, så hög som ca 1/5 av på arbetsvevaxeln 17 genererad effekt varvid emellertid frik- tionsförlusterna över hjälpvevaxeln 18 var endast 1/15 av friktions- förlusten över arbetsvevaxeln 17.

Vid det pä ritningen visade utförandet innefattar nämnda organ en kuggrem 19, som löper över kuggremskivor 20, 21 anordnade på vev- axlarna 17 resp 18. Kuggremskivan 21 har därvid en diameter som är dubbelt så stor, som kuggremskivans 2U diameter, detta för att åstad- komma att hjälpkolvarna 13-16 utför sin fram- och återgående rörelse så, som beskrivits ovan, nämligen med en frekvens som är hälften så stor som arbetskolvarnas 9-12 frekvens. Den ovannämnda vinkel- eller fasförskjutningen mellan vevaxlarna kan härvid åstadkommas enligt någon känd metod, exempelvis genom att förlänga remmens 19 ena part på bekostnad av den andra parten, så som beskrivits i US A 4,1U4,995.

Den aktuella vinkel- eller fasförskjutningen återfinns i fig 2 som en punktmarkerad cirkelsektor 24. I övrigt har i denna figur och i fig 3 använts samma hänvisningsbeteckningar som för den närmast remmen 19 belägna cylindern 1 med tillhörande delar av motorn i fig 1.

Ett andra utmärkande drag hos förbränningsmotorn enligt föreliggande 1U 15 ZU 25 30 35 uppfinning är att hjälpvevaxelns 18 rotationscentrum 23 är förskjutet en viss sträcka A relativt en tänkt Linje 24, som förbinder hjälp- cylindrarnas S-ö centrumaxlar. Förskjutningen är härvid sådan att sträckan A uppgår till 15-35% av hjälpcylinderns 5 diameter B. Denna sidoparallellförskjutning, s k offset, bidrar till minskade sidokraf- ter på hjälpkolvarna och därmed till minskade friktionsförluster i förhållande till vad som uppnås vid en konventionell motor och därmed till en ytterligare förbättrad verkningsgrad hos den uppfinningsen- liga motorn. Sidoparallellförskjutningen bidrar vidare till ökad slaglängd hos hjälpkolvarna 13-16 och till expansionsrörelse hos hjälpkolvarna under mer än 180° av arbetsvevaxelns 17 varv.

Vad beträffar den positiva inverkan av förskjutningen A på den uppfinningsenliga motorns verkningsgrad är de lägre friktionsför- lusterna först och främst att hänföra till de låga på hjälpkolvarna verkande gejdkrafter som uppnåtts.

Ett alternativt utförande hos en uppfinningsenlig motor för att uppnå låga gejdkrafter och i än högre grad en expansionsrörelse under en ännu större del av arbetsvevaxelns 17 varv än vad som är tidigare känt visas i fig 3. Den operativa förbindelsen mellan hjälpkolven 13 och den andra vevaxeln 18 är en vipparm 26, som är vridbart lagrad vid en axel 2? och vars ena ände är förbunden med kolvstången 13a.

Vipparmens 20 andra ände är via en länkarm 26a förbunden med hjälp- vevaxeln 18. Vipparmen 26 har givits en sådan utformning att en lagringspunkt Zoa mellan Vipparmen 26 och kolvstången 13a under kolvens 13 upp- och nedåtgående rörelse ligger huvudsakligen ovanför hjälpkolvens 13 centrum, vilket innebär att denna utsättes för endast små gejdkrafter. En annan fördel, som sammanhänger med vipparmsmeka- nismen, är att den i högre grad än den tidigare beskrivna sidoför- skjutningen ger en automatisk anpassning av motorns fyllnadsgrad till dess belastning. Under låg belastning rör sig nämligen resp hjälpkolv mot tillhörande arbetskolv och minskar därmed fyllnadsgraden medan under hög motorbelastning hjälpkolven rör sig från arbetskolven under dess insugningsfas så att fyllnadsgraden ökar.

Det är uppenbart att uppfinningen kan förverkligas på många sätt inom 1U ramen för uppfinningstanken. Detta gäller särskilt utförandet av den operativa förbindelsen mellan vevaxlarna 17 resp 18, vilken även kan utgöras av exempelvis en hydraultransmission avi och för sig känt slag, men också storleksförhâllanden mellan arbets- och hjälpcylind- rarnas resp volymer och arbets- och hjälpkolvarnas resp diametrar.

Det bör observeras att anordningen enligt uppfinningen ej är begrän- sad till förbränningsmotorer av Otto-typ utan är användbar vid dylika motorer av insprutnings- eller Diesel-typ. fu

Claims

'IU 15 ZU 25 SU Z. 465 92; 7 Patentkrav

1. Anordning vid en förbränningsmotor av det slag som har ett antal arbetscylindrar (1, 2, J, 4), ett motsvarande antal hjälpcylind- rar (5, o, 7, 8) var och en kommunicerande med en tillhörande arbetscylinder, i varje arbetscylinder en arbetskolv (9, 10, 11, 12), vilken är inrättad att utföra en fram- och âtergäende rörel- se i arbetscylindern (1, 2, 3, 4) och vilken via en kolvstâng (9a, 1Ua, 11a, 12a) är operativt förbuden med en första vevaxel (17), i varje hjälpcylinder (5-8) en hjälpkolv (13, 14, 15, 16), vilken är inrättad att utföra en fram- och âtergâende rörelse i hjälpcylindern (5-8) och via en operativ förbindelse samverkar med en andra vevaxel (18) och mellan nämnda vevaxlar verkande organ (19, 20, 21) för att hjälpkolvens (13-16) fram- och äter- gäende rörelse skall ske med halva frekvensen av arbetskolvens (9-12) fram- och ätergâende rörelse och för att åstadkomma en vinkelförskjutning mellan axlarna (20, 21) i avsikt att i resp arbets- och hjalpcylindrar (1-4, 5-8) åstadkomma ett av motorns aktuella belastning beroende kompressionsförhâllande, k ä n n e - t e c k n a d därav, att nämnda organ är inrättade att överföra energi, härrörande frân förbrånningens påverkan pâ resp hjälpkolv (13-16), från den andra vevaxeln (18) till den första vevaxeln (17) och att den operativa förbindelsen mellan resp hjälpkolv (15-10) och den andra vevaxeln (18) är inrättad att låta hjälp- kolvens expansionsrörelse, dvs dess rörelse från arbetskolven (9- 12), omfatta mer an 1öU° av den andra vevaxelns (18) varv, samt att minska hjälpkolvens (13-10) friktionsförluster alstrande sidokrafter mot hjälpcylinderns vägg. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att namnda organ innefattar kuggremskivor (20, 21) pâ resp vev- axlar (17, 18), en över remskivorna löpande kuggrem (19) samt medel av i och för sig kant slag inrättade att förlänga resp förkorta remmens ena part på bekostnad av den andra parten varvid nämnda förlängning/förkortning utföres så att den önskade vinkel- förskjutningen uppnås. 'IU 15 Anordning enligt patentkravet 1, k å n n e t e c k n a d därav, att den operativa förbindelsen mellan resp hjälpkolv (13, 14, 15, 10) och nämnda andra vevaxel (18) är en kolvstâng (13a-16a) och att den andra vevaxelns (18) rotationsaxel är parallellförskjuten en viss sträcka (A) relativt en hjälpcylindrarnas (5~8) centruma- xlar förbindande tänkt linje, varvid förskjutningen är utförd i en riktning, som sammanfaller med den i vilken den andra axelns (18) vevsläng pekar då hjälpkolven är på väg in i hjälpcylindeHL Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda parallellförskjutningsstråcka (A) ligger i omrâdet 15-35% av hjalpcylinderns diameter (BL Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den operativa förbindelsen mellan resp hjälpkolv (13-16) och nämnda andra vevaxel (18) är en vipparmsmekanism av i och för sig känt slag. -a