SE538790C2 - Förbränningsmotor, fordon som innefattar en sådan förbränningsmotor och förfarande för att styra en sådan förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en förbränningsmotor av fyrtaktstyp, innefattandet ett första ven-tilstyrmedel (21), som är anordnad att styra den första ventilen (18) att öppna vid ennedre dödpunkt (BDC) för kolven (P1) i en första cylinder (C1), mellan en expan-sionstakt och en avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt (TDC) för kolven(P1) i den första cylindern (C1) mellan avgastakten och en inloppstakt. Ett andra ven-tilstyrmedel (22) är anordnad att styra en andra ventil (19) att öppna vid en tidpunktnär den första ventilen (18) stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten (BDC)mellan inloppstakten och en kompressionstakt. En deaktiveringsanordning (34) äranordnad att styra en tredje ventil (24), sä att den förblir stängd under motorns (2)alla takter. Uppfinningen avser också ett fordon (1), som innefattar en sädan förbrän-ningsmotor (2) samt ett förfarande för att styra en förbränningsmotor (2) (Fig. 3)

Description

Förbränningsmotor, fordon som innefattar en sådan förbränningsmotor och förfarande för att styra en sådan förbränningsmotor UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Föreliggande uppfinning avser en förbränningsmotor enligt ingressen till patentkravet1, ett fordon, som innefattar en sådan förbränningsmotor enligt ingressen till patent-kravet 7 samt ett förfarande för att styra en förbränningsmotor enligt ingressen tillpatentkravet 8.

Vid vissa driftförhållanden, såsom vid låg belastning och lågt varvtal hos förbrän-ningsmotorer av fyrtakts- och dieseltyp, är det önskvärt att stänga av bränsletillför-seln till några av förbränningsmotorns cylindrar i syfte att minska bränsleförbrukningoch därmed minska miljöpåverkan. Motorns efterbehandlingssystem för avgaserkommer dock att kylas av den luft som passerar igenom de cylindrar där bränsletill-förseln stängts av. Denna kylning av efterbehandlingssystemet uppkommer av attinloppsluft, som tillförs de deaktiverade cylindrarna genom inloppsventilerna passerarcylindrarnas förbränningsrum och vidare genom avgasventilerna med utebliven för-bränning. Därmed kommer inloppsluftens temperatur att hållas förhållandevis låg närden transporteras vidare till efterbehandlingssystemet, vilket leder till att inloppsluftenkyler ned efterbehandlingssystemet.

För att efterbehandlingssystemet tillfredställande skall kunna efterbehandla förbrän-ningsmotorns avgaser och därmed reducera emissioner i avgaserna måste efterbe- handlingssystemet uppnå en driftstemperatur i området 300°C - 600°C.

Ett problem som också uppkommer när en eller flera cylindrar deaktiveras och deövriga cylindrarna är aktiverade genom kompression, bränsletillförsel och expansionär att vibrationer uppkommer hos förbränningsmotorn till följd av minskad frekvens avtändpulser hos motorn och att momentpulser från trycket i de deaktiverade cylindrar-na blir lägre. Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar på en sexcylind-rig motor uppkommer vibrationer av ordningen 1,5, vilket upplevs som störade förförare och passagerare i ett fordon, som drivs av förbränningsmotorn. Om endast bränslet stryps till deaktiverade cylindrar uppnås ingen förändring i massflöde elleravgastemperatur. Detta gäller under förutsättning att bränsle till de aktiva cylindrarnadubblas, det vill säga att lasten för motorn hålls konstant.

För att sänka massflödet och öka avgastemperaturen kan avgas och inloppsventiler-na stängas på deaktiverade cylindrar. Trycket i deaktiverade cylindrar ger då upphovtill en momentpuls per varv per cylinder tills dess att trycket blir så lågt i dessa cylind-rar att inget signifikant moment erhålls från kompressionstrycket. Trycket i deaktive-rade cylindrar blir lågt på grund av läckage i cylindern. Detta leder till ännu större vib-rationsproblem samt att olja kan sugas upp från vevhuset då det vid nedre delen avslaglängden efter en viss från deaktivering i delar av motorcykeln uppstår undertrycki de deaktiverade cylindrarna.

Vibrationerna kan reduceras om antingen avgas- eller inloppsventilerna hålls stängdaoch de aktiva ventilerna gör både avgas- och inloppsöppningen. Då kommer mo-mentpulser att erhållas från kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylind-rarna. Detta ger i stort sett samma vibrationsproblem som att endast stänga avbränslet till de deaktiverade cylindrarna. Dessutom så erhålls i det närmaste ett hal- verat massflöde till avgasefterbehandlingen.

Kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna reducerar vibrationergenom att de delvis kansellerar ordningar lägre än tändfrekvensen. Med tändfre- kvens menas här tändfrekvens utan cylinderdeaktivering.

Genom att styra avgas- eller inloppsventilerna hos de deaktiverade cylindrarna, såatt de hålls stängda kommer inte motorns efterbehandlingssystem för avgaser attkylas eftersom ingen luft tillförs de deaktiverade cylindrarna och att ingen luft försvidare till motorns efterbehandlingssystem från de deaktiverade cylindrarna.

Deaktiveringen med stängda avgas- eller inloppsventiler kan också bli aktuell underkörning av ett fordon när sådana lastfall uppträder att avgastemperaturen blir så lågatt avgasefterbehandlingssystemet kallnar så mycket att den faller under den kritiskatemperatur där dess omvandling helt eller delvis upphör. Därmed undviks att avga- serna under en del av fordonets körcykel passerar genom avgasefterbehandlingssys- temet helt orenade.

För att försöka undvika kylning av efterbehandlingssystemet och samtidigt försökautjämna de uppkomna vibrationerna kan ett nollflöde av luft genom de deaktiveradecylindrarna skapas. Därmed kommer luft att förhindras att passera genom de deakti-verade cylindrarna och vidare till efterbehandlingssystemet. Således kommer inteefterbehandlingssystemet att kylas. Nollflödet måste åstadkommas på ett effektivtsätt, så att tryckpulser, missljud och mekaniska påkänningar minimeras eller elimine- F88.

Dokumentet US 6431154 B1 visar hur luftflödet reduceras genom deaktiverade cy- lindrar i en förbränningsmotor i syfte att undvika emissioner och vibrationer.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Trots kända lösningar finns ett behov att vidareutveckla en förbränningsmotor, i vil-ken vibrationer till följd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas. Det finnsockså ett behov att vidareutveckla en förbränningsmotor, som besparar bränsle ge-nom deaktivering av en eller flera cylindrar, och i vilken förbränningsmotor kylning avavgasefterbehandlingssystemet undviks vid deaktivering av en eller flera cylindrar,samt där ett effektivt nollflöde av gaser genom de deaktiverade cylindrarna åstad- koms.

Syftet med föreliggande uppfinning är således att tillhandahålla en förbränningsmo-tor, vid vilken ett effektivt nollflöde av gaser åstadkoms genom deaktiverade cylind- Fal”. Ännu ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en förbränningsmotor i vilkenvibrationer till följd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en förbränningsmotor, somundviker kylning av avgasefterbehandlingssystemet vid deaktivering av en eller fleracylindrar.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att undvika att olja kan sugas upp från vev-huset, då det vid nedre delen av slaglängden uppstår undertryck i de deaktiverade cylindrarna efter en viss tid från deaktivering.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en förbränningsmotor, som besparar bränsle genom deaktivering av en eller flera cylindrar.

Dessa syften uppnås med en förbränningsmotor av det inledningsvis nämnda slaget,vilken kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 1.

I en sådan förbränningsmotor åstadkoms ett effektivt nollflöde av gaser genom dedeaktiverade cylindrarna. En sådan förbränningsmotor kommer också att besparabränsle, undvika att kylning av avgasefterbehandlingssystemet sker samt tillse attvibrationer till följd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas. Genom att styraden första och andra ventilen så att de växelvis öppnar och stänger samma kanal,som är förbunden med cylindern, kan en tryckpuls undvikas vid växlingen mellanstängningen och öppningen av kanalen. En sådan tryckpuls skulle kunna ge upphovtill ljud och vibrationer hos förbränningsmotorn. Eftersom den första och andra venti-len styrs så att de växelvis öppnar och stänger samma kanal uppkommer inte ex-tremt höga accelerationer och retardationer hos ventilerna, vilket medför att påkän-ningar på ventilerna begränsas, vilket ökar ventilernas livslängd.

Enligt en utföringsform är den första kanalen ansluten till ett för motorn anordnat in-loppssystem och den andra kanalen är ansluten till ett hos motorn anordnat avgas-system. Därmed kommer motorns inloppsventiler växelvis öppna och stänga inlopps-kanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som avgasventilerna håller avgaska- nalen till de deaktiverade cylindrarna stängd.

Enligt en ytterligare utföringsform är den första kanalen ansluten till ett för motornanordnat avgassystem och den andra kanalen är ansluten till ett hos motorn anord-nat inloppssystem. Därmed kommer motorns avgasventiler växelvis öppna ochstänga avgaskanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som inloppsventilernahåller inloppskanalen till de deaktiverade cylindrarna stängd.

Genom att styra förbränningsmotorn så att den i den andra cylindern insugna luft-massan minskar i förhållande till den i den första cylindern insugna luftmassan kom-mer trycket i de aktiva cylindrarna att minska och anpassas till en trycknivå som vä-sentligen motsvarar trycket i de deaktiverade cylindrarna. Därmed kommer vibratio-nerna att effektivt utjämnas. Med motorns normala drifttillstånd avses drift vid normal- last då öppnings och stängningstider för ventiler är inställda i ett utgångsläge.

Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar vid en rak sexcylindrig motoruppkommer vibrationer av ordningen 1,5. Med uppfinningen ändras vibrationerna tillordningen 3 genom att bibehålla kompressions och expansionstrycket i de deaktive-rade cylindrarna. Genom att styra förbränningsmotorn så att den insugna luftvolymenide aktiva cylindrarna minskar i förhållande till ett normalt drifttillstånd minskar skill-naden i momentpulserna mellan den aktiva och deaktiverade cylindrarna. Uppfin-ningen är speciellt effektiv för utjämning av de lågfrekventa vibrationer som upp- kommer vid tomgångsdrift av motorn.

För att minimera excitation av vibrationer av ordningen 1,5 ska summan av de mo-mentpulser som erhålls från trycket i cylindrarna inte innehålla ordning 1,5. För att imöjligaste mån åstadkomma detta minskas skillnaderna mellan momentpulserna frånde deaktiverade respektive de aktiva cylindrarna genom att reducera kompressions-trycket i de aktiva cylindrarna, samtidigt som trycket i deaktiverade cylindrarna even-tuellt ökas. Hur stor cylindertrycksreduktion som behövs i de aktiva cylindrarna blirlastberoende och styrs med fördel så att vibrationer för tomgångslast kompenseras.Momentpulserna från de aktiva cylindrarna är en funktion av den hävarm som upp-kommer av vevstake, vevsläng hos vevaxel och vevaxelvinkel, samt cylindertryck.Hävarmens storlek är fixerad av vevstakens och vevslängens geometrier och kaninte påverkas, varför cylindertrycket används för att optimera momentpulserna. Avspeciell betydelse blir området kring 20 grader före och efter kolvens övre dödpunktdå kombinationen av högt cylindertryck och hävarm ger höga moment.

Ovan angivna syften uppnås även med ett fordon av det inledningsvis nämnda sla-get, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 7. Ett fordon meden sådan förbränningsmotor kommer att bespara bränsle, undvika att kylning av av-gasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer till följd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas. Genom att styra den första och andra ventilen så attde växelvis öppnar och stänger samma kanal, som ärförbunden med cylindern, kanen tryckpuls undvikas vid växlingen mellan stängningen och öppningen av kanalen.En sådan tryckpuls skulle kunna ge upphov till ljud och vibrationer hos förbrännings-motorn. Komforten för de personer som färdas i fordonet ökar genom att vibrationer och ljud i fordonet minskar.

Ovan angivna syften uppnås även med ett förfarande för att styra en förbrännings-motor av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 8.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning medför att ett effektivt nollflöde av gasergenom de deaktiverade cylindrarna åstadkoms. Förfarandet medför också att för-bränningsmotorn kommer att kunna bespara bränsle genom att undvika att kylningav avgasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer till följd av deaktive-ringen av cylindrar effektivt utjämnas. Genom att styra den första och andra ventilenså att de växelvis öppnar och stänger samma kanal, som är förbunden med cylin-dern, kan en tryckpuls undvikas vid växlingen mellan stängningen och öppningen avkanalen. En sådan tryckpuls skulle kunna ge upphov till ljud och vibrationer hos för-bränningsmotorn. Eftersom den första och andra ventilen styrs så att de växelvisöppnar och stänger samma kanal uppkommer inte extremt höga accelerationer ochretardationer hos ventilerna, vilket medför att påkänningar på ventilerna begränsas, vilket ökar ventilernas livslängd.

Enligt en utföringsform ansluts den första kanalen till ett för motorn anordnat inlopps-system och den andra kanalen ansluts till ett hos motorn anordnat avgassystem.Därmed kommer motorns inloppsventiler växelvis öppna och stänga inloppskanalen ide deaktiverade cylindrarna samtidigt som avgasventilerna håller avgaskanalen tillde deaktiverade cylindrarna stängd.

Enligt en ytterligare utföringsform ansluts den första kanalen till ett för motorn anord-nat avgassystem och den andra kanalen ansluts till ett hos motorn anordnat inlopps-system. Därmed kommer motorns avgasventiler växelvis öppna och stänga avgas- kanalen i de deaktiverade cylindrarna samtidigt som inloppsventilerna håller inlopps- kanalen till de deaktiverade cylindrarna stängd.

Enligt en ytterligare utföringsform tillförs bränsle enbart till några av motorns cylindraroch att den till den andra cylindern insugna luftmassan minskar i förhållande till den iden första cylindern insugna luftmassan. Förfarandet medför att bränsle besparas,nedkylning av avgasefterbehandlingssystemet undviks samt att vibrationer till följd avdeaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas.

Enligt en ytterligare utföringsform drivs förbränningsmotorn med diesel. Eftersom enmotor som drivs av diesel arbetar med kompressionständning kan cylindrar, förbrän-ningsrum, kolvar och ventiler utformas samtidigt som en styrning av ventiltiderna ochen lämplig geometri av de hos motorn samverkande komponenterna medges, så att en fungerande samverkan mellan kolvar och ventiler erhålls.

Eftersom väsentligen inget undertryck utvecklas i de deaktiverade cylindrarna före-kommer ingen oljepumpning från vevhuset till förbränningsrummet i cylindrarna, ovanför kolvarna _ Förbränningsmotorn enligt uppfinningen innefattar en vevaxel, företrädesvis ett flertalcylindrar där var och en har en fram- och återgående kolv monterad däri och är an-sluten till vevaxeln för rörelse fram och tillbaka, samt ett flertal inlopps- och avgas-ventiler av tallrikstyp för att medge inloppsluft att komma in i cylindrarna och för att medge avgaser att lämna cylindrarna. lnlopps- och avgasventilerna styrs och drivs av var sitt ventilstyrmedel, som i sin turdrivs av vevaxeln via en styraxel. Vid respektive ventilstyrmedel finns styranordning,som styr ventilstyrmedlen och därmed ventilernas öppnings- och stängningstider.Styranordningen är företrädesvis kopplad till en styrenhet, som styr styranordningentill ett läge som är anpassat till förbränningsmotorns drifttillstånd. Styrenheten styräven en bränsleinsprutningsanordning som levererar bränsle till cylindrarna. Företrä-desvis utgörs ventilstyrmedlen av kamaxlar, men det är dock möjligt att användaandra typer av ventilstyrmedel, exempelvis hydrauliska, pneumatiska eller elektriska ventilstyrmedel.

När motorn och fordonet enligt föreliggande uppfinning försätts i ett drifttillstånd därvissa cylindrar skall deaktiveras, kommer styrenheten stänga av eller reducera bränsle till de cylindrar som skall deaktiveras samt styra styranordningen för ventil-styrmedlen, så att det inte finns något nettoflöde av luft genom de deaktiverade cy- lindrarna.

Förbränningsmotorn enligt uppfinningen har företrädesvis separata ventilstyrmedelför respektive ventiler. Vid ett drifttillstånd hos förbränningsmotorn som motsvararnormallast styrs styranordningen så att avgasventilerna öppnar vid den nedre död-punkten för avslutande av expansionstakten och så att de stänger vid den övre död-punkten för påbörjande av inloppstakten, samt att inloppsventilerna öppnar vid denövre dödpunkten när inloppstakten påbörjas och stänger vid den nedre dödpunkten när kompressionstakten påbörjas.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, såsom exempel, föredragna utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 avser i en sidovy ett schematiskt visat fordon med en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 avser en ovanvy av en schematiskt visad förbränningsmotor enligt föreliggan- de uppfinning, Fig. 3 avser en tvärsnittsvy genom linjen ll-ll i fig. 2, Fig. 4 avser en ovanvy i detalj av en första och andra cylinder.

Fig. 5a-d visar ett diagram över vridmomentet i cylindrarna hos en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning Fig. 6 visar ett diagram över trycket i en cylinder hos en förbränningsmotor enligt fö- religgande uppfinning, och Fig. 7 visar ett flödesschema över ett förfarande för att styra en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPP-FINNINGEN Fig. 1 visar ett fordon 1 i en schematisk sidovy, vilket fordon 1 ärförsett med en för-bränningsmotor 2 enligt föreliggande uppfinning. Företrädesvis är förbränningsmo- torn 2 en dieselmotor. Fordonet 1 är också försett med en växellåda 4, som är kopp-lad till förbränningsmotorn 2, vilken driver fordonets 1 drivhjul 6 via växellådan 4 och en kardanaxel 8.

Förbränningsmotorn 2 enligt uppfinningen skall i det följade beskrivas med hänvis-ning till fig. 2, 3 och 4. Fig. 2 visar en schematisk ovanvy av en rak förbränningsmotor2 av fyrtaktstyp. Utföringsformen avser en dieselmotor som drivs av dieselbränsle.Förbränningsmotorn 2 innefattar minst en första och andra cylinder C1, C4. Förbrän-ningsmotorn 2 enligt utförandet i fig. 2 innefattar sex cylindrar C1 - C6, som är an-ordnade i en rad där en kolv P1 - P6 är anordnad i varje cylinder C1 - C6 hos mo- torn 2.

Minst en första ventil 18 är anordnad i den första cylindern C1, vilken första ventil 18enligt utföringsformen är en inloppsventil, som stär i förbindelse med ett inloppssy-stem 20. Minst en andra ventil 19 i form av en inloppsventil är anordnad i den förstacylindern C1, vilken andra inloppsventil 19 stär i förbindelse med inloppssystemet 20.Minst en tredje ventil 24 i form av en avgasventil är anordnad i den första cylindernC1, vilken tredje ventil 24 stär i förbindelse med ett avgassystem 26. Minst en fjärdeventil 25 i form av en avgasventil är anordnad i den första cylindern C1, vilken fjärdeventil 25 stär i förbindelse med avgassystemet 26. På motsvarande sätt är ventiler anordnade i de övriga cylindrarna C2- C6. Det är dock möjligt att anordna tvä in- loppsventiler och en avgasventil i en cylinder, eller att anordna en inloppsventil och tvä avgasventiler i cylindern.

Enligt ett utförande kan ett spjäll 23 anordnas i inloppssystemet 20, vilket spjäll 23kan inställas sä att det begränsar lufttillförseln till motorns 2 cylindrar C4-C6.

Fig. 3 visar en tvärsnittsvy av förbränningsmotorn 2 genom linjen ll-ll i fig. 2. KolvenP1 är via en vevstake 14 kopplad till en vevaxel 16, som vid rotation för kolven P1fram och äter i cylindern C1. Minst ett första och andra ventilstyrmedel 21, 22 är an-ordnad att styra den första och andra ventilen 18, 19. Minst ett tredje och fjärde ven-tilstyrmedel 28, 29 är anordnad att styra den tredje och fjärde ventilen 24, 25. En för-sta och andra kanal 39, 40 som leder gaser mellan inloppssystemet 20, cylindern C1och avgassystemet 26 är förbundna med den första cylindern C1. Enligt den visadeutföringsformen utgörs ventilstyrmedlen av kamaxlar 21, 22, 28, 29 men det är dockmöjligt att använda 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 första ochandra styraxel 31, 33. Minst en styranordning 34 är anordnad mellan vevaxeln 16och varje styraxel 31,33 resp. kamaxel 21, 22, 28, 29 för att dels styra den första ochandra ventilen 18, 19 och den tredje och fjärde ventilen 24, 25 sä att ingen luft tillförsavgassystemet 26 frän den första cylindern C1 när den första kolven P1 rör sig framoch äter i den första cylindern C1. Styranordningen 34 kan också fungera som endeaktiveringsanordning för att styra ventilerna 18, 19, 24, 25 till stängt läge.

Styranordningen 34 är även anordnad för att styra förbränningsmotorn 2 sä att den iden andra cylindern C4 insugna luftmassan minskar i förhållande till den iden förstacylindern C1 insugna luftmassan. Med motorns 2 normala drifttillständ avses drift vidnormallast dä öppnings- och stängningstider för ventiler 18, 19, 24, 25 är inställda iett utgängsläge. Vid ett drifttillständ hos förbränningsmotorn 2 som motsvarar ettnormaltillständ styrs styranordningen 34 sä att ventilerna 24, 25 öppnar vid den ned-re dödpunkten BDC för avslutande av expansionstakten och sä att de stänger vidden övre dödpunkten TDC för päbörjande av inloppstakten, samt att ventilerna 18, 19öppnar vid den övre dödpunkten TDC när inloppstakten päbörjas och stänger vid den 11 nedre dödpunkten BDC när kompressionstakten påbörjas. Ventilerna 24, 25 fungerar då som avgasventiler och ventilerna 18, 19 fungerar som inloppsventiler.

En kamaxelstyrning 30 är anordnad hos förbränningsmotorn 2 enligt föreliggandeuppfinning. Vevaxeln 16 driver varje kamaxel 21, 22, 28, 29 via styraxiarna 31, 33och en kamaxeltransmission 32. Minst en styranordning 34 är anordnad mellan re-spektive styraxel 31, 33 och resp. kamaxel 21, 22, 28, 29, så att ventilerna18, 19, 24,25 kan styras till ett läge där ventilerna 18, 19, 24, 25 styrs så att ingen luft tillförsavgassystemet 26 när kolvarna P1 - P3 rör sig fram och åter i cylindrarna C1 - C3.Företrädesvis är en styranordning 34 anordnad för varje kamaxel 21, 22, 28, 29. Enstyrenhet 36 mottager signaler från en mängd olika sensorer (inte visade) såsom ab-solut tryck i inloppsgrenröret, laddluftens temperatur, massa-luftflöde, gasreglagelä-ge, motorvarvtal, motorbelastning. Styrenheten 36 påverkar styranordningarna 34,som justerar ventilernas 18, 19, 24, 25 öppnings- och stängningstider i förhållande till vevaxelns 16 vinkelläge.

En bränslepump 41 är ansluten till en i varje cylinder C1 - C6 anordnad insprut-ningsanordning 43 för insprutning av bränsle i cylindern C1 - C6.

Fig. 4 visar en ovanvy i detalj av en första och andra cylinder C1, C4. En första kolvP1 är anordnad i den första cylindern C1 och en andra kolv P4 är anordnad i denandra cylindern C4. Den första och andra kanalen 39, 40 är förbunden med den för-sta cylindern C1. Den första och andra ventilen 18, 19 är anordnade att öppna ochstänga förbindelsen mellan den första kanalen 39 och den första cylindern C1. Dentredje och fjärde ventilen 24, 25 är anordnade att öppna och stänga förbindelsen mel-lan den andra kanalen 40 och den första cylindern C1. En första kamaxel 21 är an-ordnad att styra den första ventilen 18 att öppna vid en nedre dödpunkt BDC för kol-ven P1 i den första cylindern C1, mellan en expansionstakt och en avgastakt, och attstänga vid en övre dödpunkt TDC för kolven P1 i den första cylindern C1 mellan enavgastakt och en inloppstakt. En andra kamaxel 22 är anordnad att styra den andraventilen 19 att öppna när den första ventilen 18 stänger, och att stänga vid den nedredödpunkten BDC mellan inloppstakten och kompressionstakten. En deaktiveringsa-nordning är anordnad att styra den tredje och fjärde ventilen 24, 25, så att de förblir stängda under motorns 2 alla takter. 12 Den första kanalen 39 är ansluten till ett för motorn 2 anordnat inloppssystem 20 ochden andra kanalen 40 är ansluten till ett hos motorn 2 anordnat avgassystem 26. Al- ternativt kan den första kanalen 39 vara ansluten till ett för 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 över vridmoment som funktion av vevaxelvinkel hos en för-bränningsmotor 2 med sex cylindrar G1 - G6. Y-axeln representerar vridmomentet Tfrån cylindrarna G1 - G6. X-axeln representerar vevvinkelläget cp hos vevaxeln 16och därmed kolvens P1 rörelse. Varje positiv vridmomentpuls i fig. 5a representeraren expansion för varje cylinder G1 - G6. Varje negativ vridmomentpuls representerar kompressionen för varje cylinder G1 - G6.

I fig. 5b har tre av motorns sex cylindrar G1 - G3 deaktiverats medan de resterandetre cylindrarna G4 - G6 fortfarande är aktiverade. Alla ventiler i de tre deaktiveradecylindrarna G1 - G3 är stängda och cylindrarna G1 - G3 har successivt tömts på luft.Ett problem som uppkommer när en eller flera cylindrar G1 - G3 deaktiveras och deövriga cylindrarna G4 - G6 är aktiverade är att vibrationer uppkommer hos förbrän-ningsmotorn 2 till följd av minskad frekvens av expansioner hos motorn 2, varvid ingamomentpulser fås från trycket i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3.

I fig. 5c har vibrationerna i viss mån reducerats genom att förbränningsmotorn 2styrts så att ett nollflöde av luft skapats över de deaktiverade cylindrarna G1 - G3, såatt luften som innesluts i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 kommer att komprime-ras och expanderas. Därmed reduceras ordningen 1,5 till förmån för 3 ordningen.Av fig. 5c framgår dock att den positiva vridmomentpulsen i de aktiva cylindrarna G4- G6 är högre än den positiva vridmomentpulsen som uppbyggs i de deaktiveradecylindrarna G1 - G3. Denna vridmomentskillnad kommer att förorsaka vibrationer imotorn 2, som blir speciellt störande när motorn 2 drivs vid tomgångsvarvtal. Vibra-tionerna alstras genom sidoriktade krafter på kolvar P1 - P3 och cylinder G1 - G3 samt i lager för vevaxeln 16. 13 Genom att enligt uppfinningen minska den till de aktiva cylindrarna G4 - G6 insugnaluftmassan i förhållande till den ide deaktiverade cylindrarna G1 - G3 insugna luft-massan kommer vridmomentet T i de aktiva cylindrarna G4 - G6 att minska och an-passas till en trycknivå som väsentligen motsvarar vridmomentet T i de deaktiveradecylindrarna G1 - G3, vilket framgår av grafen i fig. 5d. Därmed kommer vibrationerna att effektivt utjämnas.

Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar G1 - G3 vid den raka sexcy-lindriga motorn i utföringsexemplet ovan uppkommer vibrationer av ordningen 1,5.Med uppfinningen reduceras vibrationerna till ordningen 3 genom att bibehålla kom-pressions och expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3. Genom attstyra förbränningsmotorn 2 så att den insugna luftmassan minskar i förhållande tillden i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 insugna luftmassan minskar massflödetav luft till de aktiva cylindrarna G4 - G6. Enligt ett utförande styrs inloppsventilerna19 i de aktiva cylindrarna G4 - G6 för att minska den till de aktiva cylindrarna G4 -G6 insugna luftmassan. Detta åstadkoms genom att ventilerna 18, 19 som är för-bundna med inloppskanalen i de aktiva cylindrarna G4 - G6 styrs för att stänga föreeller efter tidpunkten för stängningen av ventilerna 18, 19 vid normal drift av förbrän- ningsmotorn 2.

Graferna i fig. 5 representerar en förbränningsmotor 2 av fyrtaktstyp, vilket medför attvevaxeln 16 och därmed varje kolv P1 - P6 kommer att ha rört sig motsvarande 720° när alla fyra takter fullbordats.

Fig. 6 visar grafer över cylindertryck som funktion av vevaxelvinkel hos en förbrän-ningsmotor 2. Y-axeln representerar trycket p i cylindern G1 och i cylindern G4. X-axeln representera vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16 och därmed kolvens P1 läge icylindern. Grafen A i fig 6 visar hur trycket i den deaktiverade cylindern G1 varierarmed vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16. Grafen B visar hur trycket i den aktiva cylin-dern G4 varierar med vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16. Grafen G visar hur fångadluftmassa - och därmed trycket- i den aktiva cylindern G4 reducerats och varierarmed vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16. Den ytterligare tryckökningen som uppkom-mer efter den övre dödpunkten TDG för graferna B och G härrör från expansionen vid förbränningen av bränsle. För att fullständigt eliminera excitation av vibrationer av 14 ordningen 1,5 måste trycket i alla cylindrar G1 - G6 vara identiska. För att så långtsom möjligt åstadkomma detta minskas skillnaderna mellan momentpulserna från dedeaktiverade respektive de aktiva cylindrarna G1 - G6 genom att reducera kompres-sionstrycket i de aktiva cylindrarna G4 - G6, samtidigt som trycket i deaktiverade cy-lindrarna G1 - G3 eventuellt ökas. Hur stor cylindertrycksreduktion som behövs i deaktiva cylindrarna G4 - G6 blir lastberoende och styrs med fördel så att vibrationerför tomgångslast kompenseras. Momentpulserna från de aktiva cylindrarna G4 - G6är en funktion av den hävarm som uppkommer av vevstake 14, vevsläng hos vevaxel16 och vevaxelvinkel, samt cylindertryck. Hävarmens storlek är fixerad av vevstakens14 och vevslängens geometrier och kan inte påverkas, varför cylindertrycket användsför att optimera momentpulserna. Av speciell betydelse blir området kring 20 graderföre och efter kolvens övre dödpunkt TDG då kombinationen av högt cylindertryckoch hävarm ger höga moment. Enligt ett utförande styrs ventilerna 18,19 som är för-bundna med inloppskanalerna i de aktiva cylindrarna för att minska den till de aktivacylindrarna G4 - G6 insugna luftvolymen. Detta åstadkoms genom att ventilerna 18,19 i de aktiverade cylindrarna G4 - G6 styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av ventilerna 18, 19 vid normal drift av förbränningsmotorn 2.

Enligt det första utförandet styrs inloppsventilerna 19 i cylindrarna G4 - G6 för attstänga i intervallet motsvarande 10° vevaxelgrader före nedre dödpunkt BDG till 40°efter nedre dödpunkt BDG, företrädesvis 15° vevaxelgrader efter nedre dödpunktBDG.

Enligt det andra utförandet styrs inloppsventilerna 19 i cylindrarna G4 - G6 för attstänga i intervallet motsvarande 40° efter nedre dödpunkt BDG till 90° efter nedredödpunkt BDG, företrädesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDG.

Enligt ett tredje utförande används spjället 23, som är anordnat i inloppssystemet 20.Genom att ställa in spjället 23 så att det begränsar lufttillförseln motorns 2 aktiva cy-lindrar G4 - G6 kommer den till de aktiva cylindrarna G4 - G6 insugna luftvolymen attminska. Spjället 23 kan användas i kombination med styrningen av ventilerna 18, 19till de aktiva cylindrarna G4 - G6.

För att styra ventilerna 18, 19, 24, 25 hos deaktiverade cylindrarna G1 - G3, så attingen luft tillförs avgassystemet 26 frän deaktiverade cylindrarna G1 - G3 när kolvar-na P1 - P3 rör sig fram och äter i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 styrs de förstaventilerna 18 i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 att öppna under avgastakt ochde andra ventilerna 19 att öppna under inloppstakt, samtidigt som de tredje och fjär-de ventilerna 24, 25 i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 styrs till ett stängt läge under alla takter.

Därmed kommer det resulterande flödet till avgassystemet 26 bli noll. Eftersom ingetnettoflöde av luft sker genom förbränningsmotorns 2 cylindrar G1 - G3 undviks ned-kylning och syresättning av avgasefterbehandlingssystemet 38, samtidigt som ingetbränsle tillförs cylindrarna G1 - G3. Därmed uppkommer ingen ökning av emissionerfrän förbränningsmotorn 2 samtidigt som bränsleekonomin förbättras. Eftersom vä-sentligen inget undertryck utvecklas i cylindrarna G1 - G3 förekommer ingen olje-pumpning frän vevhuset till cylindrarna G1 - G3, vilket minskar oljeförbrukning ochvilket medför en minskad miljöpäverkan. Det skall i detta sammanhang nämnas attdet också är möjligt att tillföra bränsle i de deaktiverade cylindrarna G1-G3, samtidigtsom ett nollflöde av luft alstras i dessa cylindrar. En förbränning uppkommer dä i de deaktiverade cylindrarna, vilket bidrar till en reducering av uppkomna vibrationer.

Förfarandet för att styra förbränningsmotorn 2 enligt föreliggande uppfinning skall idet följande beskrivas tillsammans med flödesschemat i fig. 7, vilket förfarande inne-fattar stegen: a) styr den första ventilen 18 att öppna vid en nedre dödpunkt BDG för kolven P1 iden första cylindern G1, mellan en expansionstakt och en avgastakt, och att stängavid en övre dödpunkt TDG för kolven P1 i den första cylindern G1 mellan avgastaktenoch en inloppstakt, b) styr den andra ventilen 19 att öppna vid en tidpunkt när den första ventilen 18stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten BDG mellan inloppstakten och enkompressionstakt, och c) styr den tredje ventilen 24, sä att den förblir stängd under motorns 2 alla takter.

Den första ventilen 18 styrs med en första kamaxel 21 och den andra ventilen 19styrs med en andra kamaxel 22, vilka första och andra kamaxlar 21, 22 kan fasför- 16 skjutas i förhållande till rotationsvinkeln hos en med kolven P1 förbunden vevaxel 16.I steget c) styrs den tredje ventilen 24 med en till den tredje ventilen 24 kopplad de-aktiveringsanordning 34. Enligt en utföringsform är en fjärde ventil 25 anordnad attöppna och stänga förbindelsen mellan den andra kanalen 40 och den första cylindernC1och i steget c styrs även den fjärde ventilen 25 med deaktiveringsanordningen 34, som är kopplad även till den fjärde ventilen 25.

Enligt ett första utförande ansluts den första kanalen 39 till ett för motorn 2 anordnatinloppssystem 20 och den andra kanalen 40 ansluts till ett hos motorn 2 anordnatavgassystem 26. Enligt ett andra utförande ansluts den första kanalen 39 till ett förmotorn 2 anordnat avgassystem 26 och den andra kanalen 40 ansluts till ett hos mo-torn 2 anordnat inloppssystem 20.

Förfarande innefattar enligt en utföringsform även de ytterligare stegen: d) tillför bränsle enbart till den andra cylindern C4, e) minska den till den andra cylindern C4 insugna luftmassan iförhällande till den iden första cylindern C1 insugna luftmassan.

I steget e) styrs en till den andra cylindern C4 kopplad inloppsventil 18,19 för attminska den till den andra cylindern C4 insugna luftmassan. lnloppsventilen 18,19styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av inloppsventilen 18,19 vid normal drift av förbränningsmotorn 2.

I steget e) styrs företrädesvis inloppsventilen 18,19 för att minska den till den andracylindern C4 insugna luftvolymen. Detta kan utföras genom att inloppsventilen 18,19styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av inloppsventilen 18,19vid normal drift av förbränningsmotorn 2. Enligt ett utförande styrs inloppsventilen18,19 för att stänga i intervallet motsvarande 10° vevaxelgrader före nedre dödpunktBDC till 40° efter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 15° vevaxelgrader efter nedredödpunkt BDC. Enligt ett annat utförande styrs inloppsventilen 18,19 för att stänga iintervallet motsvarande 40° efter nedre dödpunkt BDC till 90° efter nedre dödpunktBDC, företrädesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDC.

Företrädesvis är det tillförda bränslet i steget d) dieselbränsle. 17 Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för uppfinning- en kombineras me||an olika angivna utföringsformer.

Claims (20)

1. Förbränningsmotor av fyrtaktstyp, innefattande -minst en första och andra cylinder (C1, C4); -en första kolv (P1) anordnad i den första cylindern (C1); -en andra kolv (P4) anordnad i den andra cylindern (C4); -en första och andra kanal (39, 40) förbunden med den första cylindern (C1), -en första och andra ventil, (18, 19) anordnade att öppna och stänga förbindelsenmellan den första kanalen (39) och den första cylindern (C1), -en tredje ventil (24), anordnad att öppna och stänga förbindelsen mellan den andrakanalen (40) och den första cylindern (C1), kännetecknad av att ett första ventilstyrmedel (21) är anordnat att styra den första ventilen (18) attöppna vid en nedre dödpunkt (BDC) för kolven (P1) i den första cylindern (C1), mel-lan en expansionstakt och en avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt (TDC)för kolven (P1) i den första cylindern (C1) mellan avgastakten och en inloppstakt,att ett andra ventilstyrmedel (22) är anordnat att styra den andra ventilen (19) attöppna vid en tidpunkt när den första ventilen (18) stänger, och att stänga vid dennedre dödpunkten (BDC) mellan inloppstakten och en kompressionstakt, och att en deaktiveringsanordning (34) är anordnad att styra den tredje ventilen (24), säatt den, och därmed förbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den första cy- lindern, förblir stängd under motorns (2) alla takter.

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att den första kanalen (39) äransluten till ett för motorn (2) anordnat inloppssystem (20) och den andra kanalen(40) är ansluten till ett hos motorn (2) anordnat avgassystem (26).

3. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att den första kanalen (39) äransluten till ett för motorn (2) anordnat avgassystem (26) och den andra kanalen (40) är ansluten till ett hos motorn (2) anordnat inloppssystem (20).

4. Förbränningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att enfjärde ventil (25) är anordnad att öppna och stänga förbindelsen mellan den andrakanalen (40) och den första cylindern (C1) och att deaktiveringsanordningen (34) är 19 anordnad att även styra den fjärde ventilen (25), så att den förblir stängd under mo-torns (2) alla takter.

5. Förbränningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att för- bränningsmotorn (2) är en dieselmotor.

6. Förbränningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ventil-styrmedlen är kamaxlar (21, 22).

7. Fordon (1), kännetecknat av att det innefattar en förbränningsmotor (2) enligt krav1 - 6.

8. Förfarande för att styra en förbränningsmotor av fyrtaktstyp, vilken förbrännings-motor (2) innefattar, -minst en första och andra cylinder (C1, C4); -en första kolv (P1) anordnad i den första cylindern (C1); -en andra kolv (P4) anordnad i den andra cylindern (C4); -en första och andra kanal (39, 40) förbunden med den första cylindern (C1), -en första och andra ventil, (18, 19) anordnade att öppna och stänga förbindelsenmellan den första kanalen (39) och den första cylindern (C1), -en tredje ventil (24), anordnad att öppna och stänga förbindelsen mellan den andrakanalen (40) och den första cylindern (C1), kännetecknat av att förfarandet innefattar följande steg: a) styr den första ventilen (18) att öppna vid en nedre dödpunkt (BDC) för kolven (P1)i den första cylindern (C1), mellan en expansionstakt och en avgastakt, och attstänga vid en övre dödpunkt (TDC) för kolven (P1) i den första cylindern (C1) mellanavgastakten och en inloppstakt, b) styr den andra ventilen (19) att öppna vid en tidpunkt när den första ventilen(18)stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten (BDC) mellan inloppstakten och enkompressionstakt, och c) styr den tredje ventilen (24), så att den, och därmed förbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den första cylindern, förblir stängd under motorns (2) alla takter.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av att den första ventilen (18) styrs medett första ventilstyrmedel (21) och den andra ventilen (19) styrs med ett andra ventil-styrmedel (22), vilka första och andra ventilstyrmedel (21, 22) kan fasförskjutas iför-hållande till rotationsvinkeln hos en med kolven (P1)förbunden vevaxel (16).

10. Förfarande enligt något av kraven 8 - 9, kännetecknat av att i steget c) styrs dentredje ventilen (24) med en till den tredje ventilen (24) kopplad deaktiveringsanord-ning (34).

11. Förfarande enligt krav 8 - 10, kännetecknat av att en fjärde ventil (25) är anord-nad att öppna och stänga förbindelsen mellan den andra kanalen (40) och den förstacylindern (C1) och att i steget c styrs även den fjärde ventilen (25) med deaktive- ringsanordningen (34), som är kopplad även till den fjärde ventilen (25).

12. Förfarande enligt något av kraven 8 - 10, kännetecknat av att den första kanalen(39) ansluts till ett för motorn (2) anordnat inloppssystem (20) och den andra kanalen(40) ansluts till ett hos motorn (2) anordnat avgassystem (26).

13. Förfarande enligt något av kraven 8 - 10, kännetecknat av att den första kanalenansluts till ett för motorn (2) anordnat avgassystem (26) och den andra kanalen (40) ansluts till ett hos motorn (2) anordnat inloppssystem (20).

14. Förfarande enligt något av kraven 8 - 13, kännetecknat av de ytterligare stegen:d) tillför bränsle enbart till den andra cylindern (C4),e) minska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan iförhållande till den i den första cylindern (C1) insugna luftmassan.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att i steget e) styrs en till den andracylindern kopplad inloppsventil (18,19) för att minska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan.

16. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs föratt stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av inloppsventilen (18,19) vid normal drift av förbränningsmotorn (2). 21

17. Förfarande enligt krav 16, kännetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs föratt stänga i intervallet motsvarande 10° vevaxelgrader före nedre dödpunkt BDC till40° efter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 15° vevaxelgrader efter nedre dödpunktBDC.

18. Förfarande enligt krav 16, kännetecknat av att inloppsventilen (18,19) styrs föratt stänga i intervallet motsvarande 40° efter nedre dödpunkt BDC till 90° efter nedredödpunkt BDC, företrädesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDC.

19. Förfarande enligt något av kraven 14 - 18, kännetecknat av att det tillförda bränslet i steget d) är dieselbränsle.

20. Förfarande enligt något av kraven 8 - 19, kännetecknat av att ventilstyrmedlenär kamaxlar (21, 22).