SE518040C2 - Fyrtakts dieselmotor med katalysator - Google Patents

Description

Éfi 518 040 2. vid den extra ”post-irijection”- fasen åstadkommes med hjälp av en styrenhet (styrdator), som öppnar och stänger ventilema i beroende av olika i styrenheten in- matade motordata. Med ett bränsleinsprutriingssystem av typen ”common rail” kan ”post-injection°°-fasen väljas fritt, eftersom systemet inte har en varierande bränsle- tryckcykel att ta hänsyn till, såsom skulle vara fallet vid de vanligt förekommande kamaxeldrivna bränsleinsprutningssystemen.

Syftet med föreliggande uppfinning är att i en förbränningsmotor av i inledningen angivet slag åstadkomma ovannämnda ”post-injection” utan användning av det kän- da ”common rail” systemet eller något annat separat doseringssystem.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att bränslepumpanordningen innefattar individuella bränslepurnporgan för varje insprutare och en av motorns vevaxel driven kamaxel med ett kamelement för varje bränslepmnporgan, vilket kamelement har en första kamnock, som är anordnad att en gång per arbetscykel åstadkomma ett första pumpslag hos tillhörande bränslepumporgan, och minst en andra kamnock, som är anordnad att en gång per arbetscykel åstadkomma ett andra pumpslag hos tillhörande bränslepumporgan ett bestämt antal vevaxelgrader efter det första pumpslaget och att en elektronisk styrenhet är anordnad att styra en med varje in- sprutare samordnad spillventil för reglering av insprutningsmängden och insprut- ningstidpunkten under respektive pumpslag i beroende av olika i styrenheten inma- tade styrparametrar.

Tidsintervallet för den andra insprutningsfasen är här fastlagd av det geometriska läget hos den andra kamnocken i förhållande till den första, medan den exakta in- sprumíngstidpunkten och insprutningsmängden från varje insprutare kan varieras i beroende av motoms driftstillstånd med hjälp av spillventilen, som även utnyttjas för att bestämma om insprutning överhuvudtaget skall ske, dvs mängden kan styras till noll. o . o ~ p | Q n ø . nu Éfi o | o o ~ o n n ø . oo u 518 040 3 I en utföringsfonn av motorn enligt uppfinningen med minst två cylindrar har ett kamelement en andra kanmock med en kamkurva, som åstadkommer ett andra pumpslag ett bestämt antal vevaxelgrader efter det första pumpslaget, och ett annat kamelement en andra kamnock med en kamkurva, som åstadkommer ett andra pumpslag vid ett annat bestämt antal vevaxelgrader efter det första purnpslaget.

Styrenheten är härvid anordnad att styra insprutarens spillventiler i beroende av motorns belastning, så att extrabränslet till katalysatorn insprutas genom en inspru- tare med tidigare ”post-injection”, när motorbelastningen är låg (dellast) och genom en insprutare med senare ”postinjection”, när belastningen är hög (fiillast). På detta sätt åstadkommes ett system, som i praktiken ger i det närmaste samma frihet även när det gäller insprutningstidpunkten som ett ”common rail” system.

Uppfinningen beskrivs närmare med hänvisning till på bifogade ritning visade utfö- ringsexempel, där fig. 1 visar ett schema över ena halvan av en flercylindrig rad- motor, fig. 2 ett schema över kamprofilema i fig. 1 i förstorad skala och fig. 3 ett diagram över bränsleinsprutningspurnpens lyftkurvor för de i fig. 2 visade kamprofi- lerna tillsammans med insugnings- och avgasventilens lyftkurvor. lfig. 1 betecknar 1 och 2 två cylindrari en fyrtakts dieselmotor. Med streckade lin- jer antyds ytterligare cylindrar 3 och 4, som kan vara tredje och fjärde cylindern i en fyrcylíndrig motor.

I förbränningsrurnrnet 5 i varje cylinder myrmar en bränsleinsprutare generellt be- tecknad med 6, som innefattar en insprutardel 7 och en pumpdel 8 med en tillhö- rande elektroniskt styrd spillventil 9. En bränsleinsprutare 6 av denna typ brukar be- nämnas elektroniskt styrd enhetsinsprutare (electronic unit injector), eftersom pump 8 och insprutare 7 bildar en enhet. Pumpen 8 är en kolvpump och kolvrörelsen åstadkommes på känt sätt med hjälp av en av motorns vevaxel 10 driven karnaxel 11, som har ett kamelement 12 resp 13 för varje insprutare 6. Éß 'S118 040 H 1 en konventionell motor med enhetsinsprutare 6 har alla kamelementen likadana karnkurvor med en lyftnock, som åstadkommer pumpkolvslaget. Lyftnockama är förskjutna i förhållande till varandra enligt tändföljden och deras lägen bestämmer möjligt insprutningsintervall i respektive cylinder, medan verklig bränslemängdoch tidpunkt regleras av spillventilerna 9, som är elektromagnetiskt manövrerade och styrda av en elektronisk styrenhet 15. En givare 16 och en givare 17 ger signaler till styrenheten 10, vilka representerar vevaxelns 9 varvtal och kamaxelns 10 vinkelläge.

Vidare inmatas i styrenheten 15 signaler 18, representerande gaspedalläge. Ytterli- gare till styrenheten 15 anslutna givare som saknar betydelse för tydliggörande av uppfinningen har utelämnats.

Kamelementen 12 och 13 har identiska första lyftnockar 20, som åstadkommer det ordinarie pumpslaget för insprutning av bränsle i förbränningsnnmnet under komp- ressionsslagets avslutning och expansionsslagets inledning. Enligt uppfinningen är kamelementen 12 och 13 så utformade att andra lyftnockar bildas, som i det visade utföringsexemplet är betecknade 21 resp 22. Såsom framgår av frg. l och 2 är karn- elementets 12 lyfmock 21 belägen på större vinkelavstånd från den ordinarie lyft- nocken 20 än kamelementets 13 lyftnock 22.

Med hjälp av lyftnockama 21 resp 22 åstadkommes ett andra kortare purnpslag efter det första pumpslaget för insprutning av en mindre mängd bränsle i förbrännings- rummet vid en tidpunkt, innan cylindems avgasventil har stängt. Insprumingstid- punkten är vald så att bränsle förgasas men ej antänds i cylindern, vilket medför att förgasat bränsle transporteras med avgaserna genom motorns avgasledning 23 till katalysatorn 24. lfig. 3 illustrerar kurvan B det av lyfmocken 21 fiamkallade purnpslaget, medan kurvan C illustrerar det av lyftnocken 22 frarnltallade pumpslaget. I fig. 3 är även insugningsvenfilens och avgasventilens lyftkurvor D resp E inlagda. Såsom fiarrrgår av diagrammet i fig. 3 åstadkommer lyftnocken 21 insprutning vid en senare tid- punkt än lyftnocken 22. Pumpslagen är i diagrammet betecknade 20a, 21a resp 22a. _ffi o o o ~ u u | o ø . nu 518 040 Med hjälp av de i styrenheten 15 inmatade signalerna beräknar styrenheten när in- sprutningen av extra bränslemängd skall ske och väljer att aktivera spillventilen hö- rande till kamelementet 12 eller 13. Karnprofilerna som ger de olika lyftkurvorna B och C har erhållit motsvarande beteckningar B och C i fig. 2.

En fyrcylindrig motor i det beskrivna utförandet har ett ytterligare kamelement mot- svarande karnelementet 12 och ett motsvarande kamelentet 13, medan en sexcylind- rig motor har två ytterligare kamelement motsvarande kamelementet 12 och två ytterligare kamelement motsvarande kamelementet 13. Vart och ett av kamelemen- ten kan vara inrättat att åstadkomma ett extra pumpslag hos tillhörande insprut- ningspump, som ger maximalt erforderlig bränslemängd till katalysatorn. I ett sådant fall kan styrenheten 15 vara anordnad att styra insprutningen så att den alterneras mellan de olika insprutarna för att ge järnnt slitage. Detta utförande möjliggör nog- grann dosering av bränslemängden, eftersom inverkan av spillventilemas relativt långsamma reaktion blir liten. I ett armat utförande kan kamelementen vara inrättade att ge ett extra purnpslag, som ger hälften (vid en fyrcylindrig motor) eller en tredje- del (vid en sexcylindrig motor) av maximalt erforderlig bränslemängd. Här är styr- enheten 15 anordnad att styra insprumingen av bränsle genom tvâ (fyrcylindrig motor) eller tre (sexcylindrig motor) insprutare under en arbetscykel.

Alterneiingen mellan insprutarna kan göras på många olika sätt. Med en sexcylind- rig motor och två grupper om vardera tre likadana kamprofiler kan alterneringen mellan olika insprutare vara följande: - 720° mellan extra insprutningar (samma insprutare varje cykel) - 480° mellan extra insprutningar (olika insprutare) - 960° mellan extra insprumingar (olika insprutare) - generellt en multipel av 240° mellan extra insprutningar.

Det är givetvis möjligt att inom ramen för uppfinningen utforma kamelementen så att fler än två olika insprumingstidpunkter för ”post-injection” erhålles. En o uno: 518 04-0 e fyrcylindrig motor kan ha fyra och en sexcylindxig motor sex olika insprutningstid- punkter för att möjliggöra ännu bättre anpassning av bränsleinsprumingstidpmikten till motoms belastning. Här måste varje kamelement vara utformat att ge ett pump- slag som ger maximalt erforderlig bränslemängd till katalysatorn. Man kan även tänka sig en sexcylindrig motor med tre olika ”post-injection” tidpunkter, där kame- lementen är utformade så, att ett pumpslag ger hälften av maximalt erforderlig bränslemängd och att styrenheten 15 under en arbetscykel hos motorn delar upp in- sprutningen på två insprutare.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till ett utföringsexempel på en flercylíndrig motor med s k ”unit injectors”, men den kan även utnyttjas på en en- cylindrig motor och en motor med s k ”unit pump injectors”, dvs en motor med ett bränslesystem där insprutare och pumpanordning är åtskilda men där varje inspru- tare har en egen av ett kamelement driven purnpkolv. Som pump kan teoretiskt an- vändas en radpump, radialkolvpump respektive axialkolvpump. Dessutom är det inom ramen för uppfmningens grundtanke även möjligt att anordna fler än en extra kamnock för extrainsprumingen. o o o o a n n o o n u. u n a annu o

Claims (8)

10 15 20 Éfi o o o c c Q ø o o n vv o 518 040 1 Patentkrav

1. Fyrtakts förbrämiingsmotor innefattande en eller flera cylindrar (l,2,3) med var- sitt förbränningsrum (5), en i varje cylinderrum myrmande bränsleinsprutare (7), en bränslepumpanordning (8) för matning av bränsle till respektive insprutare, en fiån respektive förbränningsrum ledande avgasledning (23), som mynnar i en katalysa- toranordnjng (24) för katalytisk reduktion av NOX i avgaserna, samt organ för att tillföra bränsle till katalysatoranordningen, kännetecknad av att bränslepump- anordningen innefattar individuella bränslepumporgan (8) för varje insprutare (7) och en av motorns vevaxel (10) driven kamaxel (11) med ett kamelement (12,13) för varje bränslepumporgan, vilket karnelement har en första karrmock (20), som är an- ordnad att en gång per arbetscykel åstadkomma ett första pumpslag hos tillhörande bränslepumporgan, och minst en andra karnnock (21,22), som är anordnad att en gång per arbetscykel åstadkomma ett andra pumpslag hos tillhörande bränslepump- organ ett bestämt antal vevaxelgrader efter det första pumpslaget och att en elektro- nisk styrenhet (15) är anordnad att styra en med varje insprutare samordnad spill- ventil (9) för reglering av insprutningsmängd och tidpunkt under respektive purnp- slag i beroende av olika i styrenheten inmatade styrparametrar.

2. Förbränningsmotor enligt krav 1 med minst två cylindrar, kännetecknad av att den andra kamnocken (21,22) på respektive kamelement (12, 13) har en kamkurva (B,C), som är utformad att åstadkomma ett andra pumpslag, som möjliggör insprut- ning av maximalt erforderlig bränslemängd från en insprutare (7) och att styrenheten (15) är anordnad att styra respektive spillventil, så att bränsle insprutas omväxlande av den ena och den andra insprutaren.

3. Förbränningsmotor enligt krav 1 med minst två cylindrar, kännetecknad av att den andra kamnocken (21,22) på respektive karnelement (12, 13) har en karnkurva (B,C), som är utformad att åstadkomma ett andra pumpslag, som möjliggör insprut- ning av en brânslemängd, som är mindre än maximalt erforderlig bränslemängd och 10 15 20 fm o Q n n ø . a n o | nu u o 518 040 8 att styrenheten (15) är anordnad att i beroende av erforderlig bränslemängd styra spillventilerna för insprutning genom fler än en insprutare (7) under en arbetscykel.

4. Förbrânningsmotor enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att ett kamelement (12) har en andra karnnock (21) med en karnkurva (B), som åstadkommer ett andra purnpslag ett bestämt antal vevaxelgrader efter det första pumpslaget och att ett an- nat karnelement (13) har en andra karrmock (22) med en karnkrirva (C), som åstad- kommer ett andra pumpslag vid ett annat bestämt antal vevaxelgrader efter det första purnpslaget, och att styrenheten (15) är anordnad att styra insprutarnas spillventiler (9) i beroende av motoms belastning, så att den av det andra pumpslaget orsakade insprutningen sker vid en tidigare tidpunkt vid låg belastning än vid hög belastning.

5. Förbränningsmotor enligt krav 4 med minst fyra cylindrar, kännetecknad av att nämnda andra kamnockar hos samtliga kamelement är utformade med olika karn- kurvor.

6. Förbränrringsmotor enligt krav 4, kännetecknad av att karnelementen är gruppe- rade i minst två grupper, där karnkurvoma hos nämnda andra kamnockar är lika inom respektive grupp, men olika mellan grupperna.

7. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att varje inspru- tare (7) med tillhörande pumporgan (8) bildar en i motoms cylinderhuvud anordnad integrerad enhet, s k enhetsinsprutare (6).

8. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att varje inspru- tare kommunicerar med ett bränslepurnporgan, som är skilt från insprutaren.