SE467268B - Foerbraenningsmotor med troeghetsuppladdning - Google Patents

Description

10 467 268 2 Vid en känd förbränningsmotor med tröghetsuppladdning (DE 3 338 870) är en ventilanordning i form av ett par roterbart drivna skivformiga ventilslider anordnade i motorns insug- ningsrör. Skivorna har i rotationsled utbredda slitsar, som frilägger insugningsrörets tvärsnitt en gång per varv. En dylik lösning medför således att insugningsrörets genomström- ningstvärsnitt frilägges successivt, när framkanten på slit- sen rör sig in över tvärsnittet, och tillslutes successivt, när bakkanten på slitsen rör sig in över tvärsnittet.

Generellt gäller att ju snabbare ventilen i insugningsröret kan öppna desto större blir pulseffekten och därmed uppladd- ningen. Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbränningsmotor av i inledningen angivet slag med en ventilanordning, som kan öppna snabbare än den ovan beskrivna kända ventilanordningen, som är enkel till sin uppbyggnad och som dessutom kan styras för noggrann anpassning av dess ventiltider till aktuellt varvtal och belastning.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att ventilen uppvisar minst en i insugningskanalen svängbart anordnad ventilklaff, vilken är samordnad med ett elektromagnetiskt manöverorgan, som i aktiverat tillstånd håller ventilklaffen i stängt läge.

En dylik ventilklaff placerad i ett magnetfält från en på in- sugningsröret fast monterad elektromagnet kan utformas, så att den får låg vikt. Eftersom den inte behöver förbindas med några speciella manöverorgan, blir konstruktionen som helhet inte ba- ra lätt utan även enkel och billig. Den låga vikten ger liten tröghet med åtföljande snabb reaktion hos ventilen.

Den elektromagnetiska styrningen av ventilen gör det möjligt att utnyttja samma styrprinciper som vid styrning av motorns tändning, varigenom mycket noggrann styrning av ventiltiderna i förhållande till varvtal och belastning på enkelt sätt kan åstadkommas.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till ett på bifogade ritningar visat utföringsexempel, där f; 3 467 268 Fig. l visar ett tvärsnitt genom en del av ett cylinderhuvud med insugningsrör, Fig. 2 visar ett diagram illustrerande klaffventiltider i förhållande till motorns ordinarie ventiltider, Fig. 3 visar ett indikatordiagram och Fig. 4 visar ett diagram illustrerande fyllnadsgradsföränd- ringen inom ett lågvarvtalsområde vid tröghetsuppladdning.

I fig. 1 betecknar 1 generellt en del av ett cylinderhuvud (topplock) till en förbränningsmotor med dubbla överliggande kamaxlar, av vilka en är visad och betecknad 2. Respektive kam 3 styr via ventillyftare 4 insugningsventiler 5 i insug- ningskanaler 6, som mynnar i resp. cylinderrum 7. Till den visade kanalen 6 ansluter ett insugningsrör 8, som exempelvis kan vara den ena av fyra grenar i ett insugningsgrenrör till en fyrcylindrig motor, vars övriga grenar (icke visade) på motsvarande sätt ansluter till resp. insugningskanal till motorns övriga cylinderrum.

Insugningsrören 8 är av mellanväggar 9 uppdelade i två passa- ger 10 och 11. Vid väggens 9 mot cylinderhuvudet vända ände är en axel 12 anordnad på icke närmare visat sätt. Axeln 12 uppbär ett par ventilklaffar 13, 14 och kan exempelvis vara fixerad i insugningsröret 8, varvid klaffarna 13, 14 kan vara lagrade på axeln 12 enligt samma princip som ett "pianogång- järn". Klaffarna 13, 14 har sådan kontur, - halvcirkulär, halvelliptisk eller liknande - att de i det i fig. 1 visade läget, i vilket de bildar spetsig vinkel med varandra, tätar mot en som ventilsäte tjänstgörande fläns 15 i insugnings- röret 8. I det i fig. 1 visade läget hos ventilklaffarna 13, 14 är således förbindelsen bruten mellan insugningsröret 8 uppströms om klaffarna 13, 14 och insugningskanalen 6. Axeln 12 uppbär en klen skruvfjäder 16, som med liten kraft strävar att hålla klaffarna i det vi- sade läget. På utsidan av insugningsröret 8 är elektromagneter fixerade, medelst vilka magnetfält skapas i insugningsröret i området för ventil- sätesflänsen 15. 467 268 4 I fig. 1 visas schematiskt och endast i åskådliggörande syfte två diametralt motsatta elektromagneter 17, 18, vilkas mag- netstavar 19, 20 sträcker sig genom insugningsrörets 8 vägg och har inre ändar i plan med ventilsätesflänsen 15. I bero- ende av detaljutförandet hos elektromagneterna 17, 18 och flänsen 15 kan ett magnetfält skapas kring hela eller delar av flänsen 15 vid strömtillförsel till elektromagneterna.

Klaffarna 13, 14 är helt eller delvis utförda i ett magne- tiskt material, vilket betyder att de under inverkan av den elektromagnetiska attraktionskraften hålles mot flänsen 15 .när strömen är tillslagen.

Med klaffarna 13, 14 stängda skapas vid den inledande fasen av cylinderns insugningstakt det bildade undertrycket i cylinderrumet en tryckskillnad över klaffarna och den resul- terande kraften verkar på klaffarna i öppningsriktningen.

Dessa kan nu styras att öppna enligt två principiellt olika modeller.

Enligt den ena modellen bryts vid ett givet ögonblick - be- stämt av signaler från en icke närmare visad styrenhet, i vilken bl a inmatas signaler, representerande varvtal och belastningströmmen till den ena eller bägge elektromagneter- na, varvid den ena eller bägge klaffarna snabbt fälls in till ett läge parallellt med strömningsriktningen. Genom kortvarig polvändning av strömmen i samband med ventilens öppnande "av- magnetiseras" ventilklaffarna för att undvika restmagnetism.

Polvändningen skapar även en repellerande kraft, som i viss utsträckning kan bidra till ventilens mycket snabba reaktion vid öppnandet. Enligt den andra modellen regleras magneternas attraktionskraft medelst en spänningsregulator, varvid ven- tilklaffarna öppnar när den av tryckskillnaden över klaffarna alstrade kraften blir större än magnetkraften. Den av spän- ningsregulatorn givna spänningen bestäms bl a.av varvtalet och belastningen.

I diagrammet i fig. 2 illustreras styrspänningstillslag till elektromagneterna i förhållande till avgas- och insugnings- ventilens öppningstider vid styrning enligt den ovan beskriv- A O -.67 26.. na första modellen. När strömmen bryts släpper elektromagne- terna och ventilklaffarna öppnar. I beroende av varvtalet varierar släpptidpunkten mellan den tidpunkt, då avgasven- tilen stängts helt (streckad linje) och en tidpunkt, då insugningsventilen öppnats till ungefär två tredjedelar. När insugningsventilen stängts helt sluts strömmen. Under inver- kan av den klena fjädern 15 återföres ventilklaffarna 13, 14 nu till stängt läge i och med att undertrycket på sugsidan upphör.

I fig. 3 visas ett indikatordiagram, i vilket den heldragna kurvan markerar indikerat arbete hos en motor, som har det ovan beskrivna ventilarrangemanget för tröghetsuppladdning, medan den streckade kurvan markerar indikerat arbete för samma motor utan tröghetsuppladdning. Av diagrammet framgår att uppfinningen ger ett momenttillskott på ca 15%. Fyllnads- gradsförändringen framgår av diagramet i fig. 4.

Den ovan beskrivna motorn har ett insugningsrör 8 uppdelat av en mellanvägg 9 i två passager 10 och 11 och uppvisar två ventilklaffar 13, 14, vilka i stängt läge är anordnade i V- form på sådant sätt, att de fungerar som backventiler och hindrar backflöde under avgas- och insugningsventilernas överlappning. Ventilklaffarna kan öppnas var för sig eller tillsammans för att öppna endera eller bägge passagerna.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till ett dylikt arrangemang. De flesta motorer saknar denna uppdelning av insugningsröret i två passager utan har en enda passage eller kanal per cylinder. Även här kan två ventilklaffar med det beskrivna utförandet, d v s lagrade på en i kanalen centralt placerad axel, utnyttjas. I detta fall styrs bägge klaffarna alltid synkront. Inom ramen för uppfinningen kan självfallet en enda svängbart lagrad klaff utnyttjas, vilken då lagras på sådant sätt, t ex lutande mot cylinderhuvudet i stängt läge, att backventilfunktionen erhålles. 268 6 I stället för gångjärnslagrade klaffar kan stelt fästa klaf- far av flexibelt material användas, varvid svängningsrörelsen sker under böjning av själva klaffen.

I det ovan beskrivna utförandet utnyttjas en klaffventil per cylinder, men kan även samordna en ventil med flera cylind- rar.

Om ventilen öppnas senare än som ovan beskrivits för maximal fyllnadsgrad, kan turbulensen i förbränningsrummet ökas. I kombination med det beskrivna klaffventilarrangemanget kan motorns ordinarie insugningsventiler tillåtas öppna tidigare och stänga senare.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 , 467 268 Patentkrav

1. Förbränningsmotor med tröghetsuppladdning, innefattande en i insugningskanalen till resp. cylinderrum uppströms om cylinderns insugningsventilorgan anordnad ventil, vilken i stängt läge tillsluter insugningskanalen för att vid den inledande fasen av tillhörande kolvs insugningstakt hindra bränsle-luftblandningen att strömma in i cylinderrummet och vilken är styrd att vid en given tidpunkt öppna kanalen, så att bränsle-luftblandningen fritt kan strömma in i cylinder- rummet, k ä n n e t e c k n a d av att ventilen uppvisar minst en i insugningskanalen (10, ll) svängbart anordnad ventilklaff (13, 14), vilken är samordnad med ett elektro- magnetiskt manöverorgan (17-20), som i aktiverat tillstånd håller ventilklaffen i stängt läge.

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ventilklaffen (13, 14) är så anordnad, att ett högre tryck på dess mot cylinderrummet vända sida än på dess motsa- tta sida verkar i stängningsriktning, medan en omvänd tryck- skillnad verkar i öppningsriktningen.

3. Förbränningsmotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att ventilklaffen (13, 14) är fjäderbelas- tad i riktning mot stängt läge.

4. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en del av klaffen (13, 14) består av magnetisk material och att det elektromagnetiska manöverorganet (17-20) är fixerat i förhållande till insug- ningskanalen (10, ll) och så anordnat, att det i aktiverat tillstånd skapar ett kring klaffen verkande magnetfält, som strävar att hålla klaffen i stängt läge.

5. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d av att ventilen uppvisar två i stängt läge motriktade ventilklaffar (13, l4), som är lagrade centralt i insugningskanalen (10, ll). 467 268 8

6. Förbränningsmotor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att insugningskanalen uppvisar två av en central mellan- vägg (9) åtskilda passager (10, 11) och att ventilklaffarna (13, 14) är lagrade på en gemensam axel (12) vid en inre ände av mellanväggen.