SE517923C2 - Förbränningsmotor - Google Patents

Description

Iß 30 517 923 2 anordning styrda ventilorgan i evakueringskanalen är anordnade att reglera flödet av avgaser från förbrånningsrummet till insugningskanalen.

En uppenbar fördel med EGR-systemet enligt uppfinningen är att samtliga externa komponenter hos tidigare kända system elimineras, vilket reducerar framställnings- och monteringskostnadema samt underlättar packningen av motorrummet. Evakue- ringskanalen anordnas företrädesvis mellan cylinderväggen och en angränsande kylvattenmantel, vilket säkerställer en jämn och så hög temperatur, att risken för frysning elimineras utan att särskilda anordningar för förvärrnningen behöver tas i anspråk. Avgasemas återcirkulationsväg blir optimalt kort och detta i kombination med att varje cylinder har en egen kanal ger hög volumetrisk verkningsgrad. Avgas- inblandningen i insugningsluften blir väldefinierad. Den kan varieras snabbt utan fördröjning och utan stora skillnader mellan olika cylindrar. Stabiliteten i förbrän- ningen förbättras med ökat flöde och förbättrad inblandning av EGR-laddningen vid drift med kraftigt stratifierad (skiktad) bränsle-luft-blandning (i direkt insprutade bensinmotorer).

I en föredragen utföringsforrn av en sugmotor enligt uppfinningen mynnar evakue- ringskanalen direkt i insugningskanalen i cylinderhuvudet. Kolven är i sitt grund- utförande en konventionell kolv, som på den sida som är vänd mot evakueringskanalens mynning är försedd med en skärm, vilken bildar en avskärrnning mot evakueringskanalens mynning för att begränsa inträngning av oljestänk i kanalen under den del av kolvslaget från den övre dödpunkten, då underkanten av kolven befinner sig ovanför kanalens mynning. Genom att låta evakueringskanalema mynna direkt i insugningskanalema i cylinderhuvudet elimineras störningar från restgaser i volymer hos insugningsrör och gemensamma ledningar som hos konventionella system.

Uppfinningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där fig. l visar ett tvärsnitt genom ett cylinderblock hos en ut- 10 15 20 25 517 923 3 föringsforrn av en motor enligt uppfinningen, fig. 2 ett tvärsnitt genom ett cylinder- huvud hos en utföringsforrn av en motor enligt uppfinningen och fig. 3 en detaljvy av en i en borrning i cylinderblocket i fig. 1 upptagen ventilslid.

I fig. 1 betecknar 1 ett cylinderblock och 2 ett cylinderlopp, i vilket en kolv 3 är för- skjutbart lagrad. Kolven 3 är via en vevstake 4 förbunden med en vevaxel 5, som är roterbart lagrad i cylinderblockets 1 vevhus 6. En nedre ramlagerbrygga och ett olje- tråg, som tillsammans tillsluter vevhuset, är utelämnade i fig. 1. I cylinderblocket 1 mellan cylinderloppets 2 vägg 7 och en angränsande kylvattenmantel 8 är en eva- kueringskanal 9 utformad. Kanalen 9 har ett nedre ändparti 10, som mynnar i cylin- derloppets 2 vägg 7. Evakueringskanalens 9 andra ände mynnar i en insugningskanal 11 i motorns cylinderhuvud 12 (se fig. 2). Såsom framgår av fig. 2 mynnar evakueringskanalen 9 i insugningskanalen 11 relativt nära insugningsventilen 13 i förbränningsrummet 14. I förbränningsrummet 14 mynnar även en avgaskanal 15 med en avgasventil 16. Såsom vidare framgår av fig. 1 mynnar kanalens 9 ändparti 10 direkt ovanför kolvens 3 övre yta, när kolven befinner sig vid sin nedre dödpunkt. I en borrning 17 mellan kanalens 9 ändparti 10 och den resterande delen av kanalen 9 är en ventilslid 18 förskjutbart och vridbart upptagen i cylinderblocket 1. Ventilsliden 18, som visas närmare i fig. 3, är gemensam for samtliga cylindrar och bonningen 17 skär samtliga kanaler 9. Sliden 18 uppvisar ett mot antalet kanaler 9 svarande antal partier 19 med reducerad diameter. När partiet 19 med reducerad diameter ligger mitt för kanalen 10, såsom visas i fig. 1, är genomströmningsarean hos förbindelsen 10, 9 mellan motorns förbränningsrum 14 och insugningskanalen 11 maximal och förbindelsen följaktligen helt öppen i kolvens nedre dödpunkt. När slidpartiet 20 mellan partierna 19 med reducerad diameter ligger mitt för kanalen 10, är förbindelsen mellan förbränningsrummet 14 och insugningskanalen 11 bruten även när kolven befinner sig i sin nedre dödpunkt. 10 15 20 25 30 517 923 4 Sliden 18 är belastad mot det senare stängda läget av en i fig. 3 schematiskt antydd fjäderanordning 21 vid borrningens 17 ena ände. Med hjälp av en manöveranord- ning 22, som kan vara en hydraulisk kolv-cylinderanordning, som styrs av den styr- dator (icke visad) hos motorn, vilken styr bränsleinsprutningen och tändningen, för- skjuts ventilsliden 18 för att öppna återcirkulationskanalen. I ett föredraget utföran- de har ventilsliden 18 ett parti 23 med skwvformiga spår och bommar som löper i ett parti (icke visat) av borrningen 17 med motsvarande spår och bommar. När manöveranordningen 22 aktiveras och förskjuter sliden 18 kommer sliden samtidigt att vridas, vilket minskar risken för att sliden kärvar i bonningen. Med hjälp av manöveranordningen 22 kan ventilsliden 18 förskjutas steglöst, så att evakuerings- kanalens 9, lO genomströmningsarea kan varieras steglöst mellan lägena helt stängd och maximalt öppen kanal för att på detta sätt reglera mängden återcirkulerade av- gaser samtidigt i alla cylindrarna.

Under ungefär halva kolvslaget från kolvens 3 övre dödpunkt kommer kolvens nedre kant att befinna sig ovanför kanalens lO mynning. För att hindra oljestänk att komma in i kanalen 10 under den övre halvan av kolvslaget är kolven 3 på den sida, som är vänd mot kanalen 10, försedd med en skärm 24, vars utsträckning i kolvens rörelseriktning är ungefär lika med kolvens längd från sitt oljeskrapringspår 25 till sin nederkant. Skärmens bredd är så vald att den överskrider kanalmynningens bredd. Skärmen har ett litet spel mot cylinderloppets vägg och är företrädesvis framställd av ett plastmaterial, t.ex. PTFE.

Mot slutet av expansionsslaget men innan avgasventilen öppnar är trycket hos avga- serna ovanför kolven mycket högt och avgaser kommer därför att börja strömma ut genom evakueringskanalen 10, 9 till insugningskanalen 11 så snart kolven 3 börjar frilägga kanalens 10 mynning under förutsättning att ventilsliden 18 inte helt till- sluter kanalen 9, 10. Mängden avgaser som återströmmar till insugningssidan beror på ventilslidens inställning och kolvhastigheten. Ju högre motorns varvtal och kolv- hastighet är desto kortare blir tidsintervallet under vilket kanalen 10 är öppen. 10 15 20 25 517 923 5 I en motor med trottel och insugningsgrenrör och med bränsleinsprutning i insug- ningskanalen till respektive cylinder leder respektive evakueringskanal 9 till insug- ningskanalen till samma cylinder som den utgår ifrån. Om motorn däremot är en trottellös bensinmotor med bränsleinsprutning direkt in i forbränningsrummet leds avgasema till en annan cylinder än den, som evakueringskanalen utgår ifrån.

I en typisk fyrcylindrig motor med tändfoljden ettans, treans, fyrans och tvåans cylinder återcirkuleras avgasema enligt följande mönster: från ettans cylinder (expansionstakt) till fyrans cylinder (insugningstakt); från treans cylinder till tvåans cylinder; från fyrans cylinder till ettans cylinder; från tvåans cylinder till treans cylinder.

Förloppet blir följ ande om återcirkulation från ettans till fyrans cylinder välj es som exempel: När kolven i fyrans cylinder passerar nedre dödpunkten vid slutet av insugnings- takten börjar kompressionen i fyrans cylinder. Eftersom kolven tillsluter kanalen 10 innan kompressionstrycket blir högre än det avtagande avgastrycket i ettans cylinder hindras omvänt flöde. När respektive kolv åter tillsluter kanalerna 10 i fyrans och ettans cylinder, stoppas flödet tills fyrans cylinder åter påbörjar en återcirkulations- cykel. Eftersom trycket i cylindern vid början av avgastakten är mycket högre än trycket i avgasåtercirkulationsledningen i konventionella system och en plötslig tryckökning uppstår i kanalen 10, när den friläggs av kolven, i kombination med att hastigheten nära den öppnade inloppsventilen skapar ett större vakuum än i inloppet till konventionella system, skapas en intensiv gaspuls, som medverkar till att förbätt- ra virvelbildningen i direktinsprutade bensinmotorer.

Claims (8)

10 15 20 25 517 923 Patentkrav

1. l. Förbränningsmotor, innefattande ett cylinderblock med minst ett cylinderlopp, ett cylinderhuvud med minst en inloppskanal och avgaskanal med tillhörande insug- nings- och avgasventiler till ett ovanför en i cylinderloppet rörlig kolv beläget för- bränningsrum, ett på kolvens undersida beläget vevhus för smörjolja samt organ för att återcirkulera avgaser från förbränningsrumrnet till inloppskanalen, vilka organ innefattar en evakueringskanal (9, 10) för varje cylinder, vilken kanal myrmar i cylinderloppet (2) och bildar en kommunicerande förbindelse mellan cylinderloppet och insugningskanalen (11), kännetecknad av att evakueringskanalen är utforrnad i cylinderblocket, att dess mymiing och kolven (3) är så anpassade till varandra, att mynningen fiiläggs av kolven mot slutet av expansionsslaget och att av en manöver- anordning (22) styrda ventilorgan (18) i evakueringskanalen är anordnade att reglera flödet av avgaser från förbränningsnnnmet (14) till insugningskanalen (1 1).

2. F örbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att ventilorganet är en i en bomiing (17) i cylinderblocket (1) upptagen ventilslid (18), som är förskjutbar mel- lan ett första läge, i vilket förbindelsen mellan cylinderloppet (2) och insugnings- kanalen (11) via evakueringskanalen (9, 10) är helt blockerad, och ett andra läge, i vilket nänmda förbindelse är helt öppen.

3. Förbrämiingsmotor enligt krav 2, kännetecknad av att ventilsliden (18) är fjäder- belastad mot det första läget.

4. Förbränningsmotor enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att ventilsliden (18) är cylindrisk och förbunden med en manöveranordning (22), medelst vilken ventilsli- den är förskjutbar under samtidig vridning av densamma. 10 517 923 7

5. Förbränningsmotor enligt något av kraven 2-4 med flera cylindrar, kännetecknad av att en för samtliga cylindrar gemensam ventilslid (18) är förskjutbart lagrad i en borrning (17), som skär samtliga evakueringskanaler (9, 10).

6. Förbränningsmotor enligt något av kraven l-5, kännetecknad av att evakuerings- kanalen (9) mynnar direkt i insugningskanalen (11) i cylinderhuvudet (12).

7. Förbrämiingsmotor enligt krav 6, kännetecknad av att kolven (3) vid sin neder- kant uppvisar ett parti (24), som bildar en del av en cylinder och tjänstgör som av- skännning mot evakueringskanalens (9) mynning för att begränsa inträngning av oljestänk.

8. Förbrännjngsmotor enligt krav 7, kännetecknad av att skärmen (24) är en separat plastdetalj, som är fixerad vid kolvens (3) cylinderparti.