SE539424C2 - Förbränningsmotor, fordon som innefattar en sådan förbränningsmotor och förfarande för att styra en sådan förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en förbränningsmotor (2) av fyrtaktstyp, vilken innefattar minst enstyranordning (34), som är anordnad mellan en vevaxel (16) och varje ventilstyrme-del (22, 28) för att styra en första inloppsventil (18) och en första avgasventil (24), säatt ingen luft tillförs ett avgassystem (26) frän en första cylinder (C1) när en förstakolv (P1) rör sig fram och äter i den första cylindern (C1), varvid en bränslepump (41)är anordnad att dels tillföra en första bränslevolym till den första cylindern (C1) underden första cylinderns (C1) expansionstakt, dels tillföra en andra bränslevolym till enandra cylinder (C4) under den andra cylinderns (C4) expansionstakt. Uppfinningenavser också ett fordon (1), som innefattar en sådan förbränningsmotor (2) samt ett förfarande för att styra en förbränningsmotor (2) (Fig. 5)

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 8-7_samt ett förfarande för att styra en förbränningsmotor enligt ingressen tillpatentkravet 9§.

Vid vissa driftförhållanden, såsom vid låg belastning och lågt varvtal hos förbrän-ningsmotorer av fyrtakts- och dieseltyp, är det önskvärt att stänga av bränsletillför-sein till några av förbränningsmotorns cylindrar i syfte att minska bränsleförbrukningoch därmed minskad miljöpåverkan. l\/lotorns 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 att in-loppsluft, 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 inloppsluften kyler 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 de öv-riga cylindrarna är aktiverade genom kompression, bränsletillförsel och expansion äratt vibrationer uppkommer hos förbränningsmotorn till följd av minskad frekvens avtändpulser hos motorn och att momentpulser från trycket i de deaktiverade cylind-rarna blir lägre. Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar på en sexcy-lindrig 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 uppnäs ingen förändring i massflöde elleravgastemperatur. Detta gäller under förutsättning att bränsle till de aktiva cylindrarna dubblas, d v s lasten för motorn hälls konstant.

För att sänka massflödet och öka avgastemperaturen kan avgas och inloppsventi-lerna stängas pä deaktiverade cylindrar. Trycket i deaktiverade cylindrar ger dä upp-hov till en momentpuls per varv per cylinder tills dess att trycket blir sä lägt i dessacylindrar att inget signifikant moment erhälls frän kompressionstrycket. Trycket i de-aktiverade cylindrar blir lägt pä grund av läckage i cylindern. Detta leder till ännustörre vibrationsproblem samt att olja kan sugas upp frän vevhuset dä det vid nedredelen av slaglängden uppstär undertryck i de deaktiverade cylindrarna efter en visstid frän deaktivering.

Vibrationerna kan reduceras om antingen avgas eller inloppsventilerna hälls stängdaoch de aktiva ventilerna gör bäde avgas- och inloppsöppningen. Dä kommer mo-mentpulser att erhällas frän kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylind-rarna. Detta ger i stort sett samma vibrationsproblem som att endast stänga avbränslet till de deaktiverade cylindrarna. Dessutom sä erhälls i det närmaste ett hal-verat massflöde till avgasefterbehandlingen.

Kompression/expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna reducerar vibrationergenom att de delvis släcker ut ordningar lägre än tändfrekvensen. l\/led tändfrekvens menas här tändfrekvens utan cylinderdeaktivering.

Genom att styra avgas- eller inloppsventilerna hos de deaktiverade cylindrarna, säatt de hälls stängda kommer inte motorns efterbehandlingssystem för avgaser att ky-las, eftersom ingen luft tillförs de deaktiverade cylindrarna och att ingen luft förs vi- dare till motorns efterbehandlingssystem frän de deaktiverade cylindrarna.

Deaktiveringen med stängda avgas- eller inloppsventiler kan ocksä bli aktuell underkörning av ett fordon när sädana lastfall uppträder att avgastemperaturen blir sä lägatt avgasefterbehandlingssystemet kallnar sä mycket att den faller under den kritiska temperatur där dess omvandling helt eller delvis upphör. Därmed undviks att avga-serna under en del av fordonets körcykel passerar genom avgasefterbehandlingssy-stemet helt orenade.

För att försöka undvika kylning av efterbehandlingssystemet och samtidigt försöka ut-jämna de uppkomna vibrationerna kan ett nollflöde av luft genom de deaktiverade cy-lindrarna skapas. Därmed kommer luft att förhindras att passera genom de deaktive- rade cylindrarna och vidare till efterbehandlingssystemet. Säledes kommer inte efter-behandlingssystemet att kylas. Nollflödet mäste ästadkommas pä ett effektivt sätt, sä att tryckpulser, missljud och mekaniska päkänningar minimeras eller elimineras.

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 finnsocksä 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 ästad- koms.

Huvudsyftet med uppfinningen är att tillhandahälla en förbränningsmotor i vilken vib-rationer till följd av deaktiveringen av cylindrar effektivt utjämnas.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att tillhandahälla 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 frän vev-huset, dä det vid nedre delen av slaglängden uppstär undertryck i de deaktiverade cylindrarna efter en viss tid frän deaktivering. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är således att tillhandahålla en förbrän- ningsmotor, 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.

En sådan förbränningsmotor kommer att bespara bränsle, undvika att kylning av av-gasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer vid låg last och vid lågavarvtal effektivt utjämnas. Genom att tillse att ingen luft tillförs avgassystemet frånden första cylindern samtidigt som den första cylindern tillförs en första bränslevolymoch den andra cylindern tillförs en andra bränslevolym kommer trycket i den förstacylindern att öka i förhållande till trycket i den andra cylindern. Därmed kommertrycket i de första och andra cylindrarna anpassas till en trycknivå som väsentligenmotsvarar varandra. Därmed kommer vibrationerna att effektivt utjämnas. Enligt enutföringsform av uppfinningen är den andra bränslevolymen större än den förstabränslevolymen. Därmed erhålls en tryckökning i den första cylindern, som i förhål-lande till trycket i den andra cylindern blir fördelaktig ur vibrationsreducerande syfte.

Vid cylinderdeaktivering av exempelvis 3 av 6 cylindrar vid en rak sexcylindrig motoruppkommer vibrationer av ordningen 1,5. l\/led uppfinningen ändras vibrationerna tillordningen 3 genom att öka trycket i de cylindrar från vilka ingen luft tillförs avgassy-stemet, det vill säga i de cylindrar genom vilka ett nollflöde från inloppssida till avgas-sida råder. För att minimera excitation av ordningen 1,5 ska summan av de moment-pulser som erhålls från trycket i cylindrarna inte innehålla ordning 1,5. För att åstad-komma detta minskas skillnaderna mellan momentpulserna från de deaktiverade re-spektive de aktiva cylindrarna genom att reducera kompressionstrycket i de aktivacylindrarna, samtidigt som trycket i deaktiverade cylindrarna ökas. Hur stor cylinder-trycksreduktion som behövs i de aktiva cylindrarna blir lastberoende och styrs medfördel så att vibrationer för tomgångslast kompenseras. l\/lomentpulserna från de ak-tiva cylindrarna är en funktion av den hävarm som uppkommer av vevstake, vevslänghos vevaxel och vevaxelvinkel, samt cylindertryck. Hävarmens storlek är fixerad avvevstakens och vevslängens geometrier och kan inte påverkas, varför cylindertrycket används för att optimera momentpulserna. Av speciell betydelse blir området kring 25 grader före och efter kolvens övre dödpunkt dä kombinationen av högt cylinder- tryck och hävarm ger höga moment.

Enligt uppfinningen är styranordningen anordnad att styra förbrän-ningsmotorn, sä att den i den andra, aktiva cylindern insugna luftmassan minskari förhållande till den i den första cylindern insugna luftmassan. Genom att styra för-bränningsmotorn sä att den insugna luftmassan i de cylindrarna i vilka en genom-strömning av gaser frän inloppssida till avgassida sker minskar i förhàllande till den iden första cylindern insugna luftmassan, minskar skillnaden i momentpulser mellanförsta och andra cylindern. Uppfinningen är speciellt effektiv för utjämning av de läg- frekventa vibrationer som uppkommer vid tomgängsdrift av motorn.

Hur stor cylindertrycksreduktion som behövs i de cylindrar i vilka en genomströmningav gaser frän inloppssida till avgassida sker blir lastberoende och styrs med fördel säatt vibrationer för tomgängslast prioriteras. l\/lomentpulserna frän cylindrarna är enfunktion av den hävarm som uppkommer av vevstake, vevsläng hos vevaxel och ve-vaxelvinkel, samt cylindertryck. Hävarmens storlek är fixerad av vevstakens ochvevslängens geometrier och kan inte päverkas, varför cylindertrycket används för attoptimera momentpulserna. Av speciell betydelse blir som nämnts omrädet kring 25grader före och efter kolvens övre dödpunkt dä kombinationen av högt cylindertryck och hävarm ger höga moment.

Enligt en utföringsform är tvä inloppsventiler och tvä avgasventiler anordnade i varjecylinder. Vid en sädan förbränningsmotor kommer tillämpningen av uppfinningen attbli mycket effektiv, eftersom antalet ventiler per cylinder päverkar luftens genom- strömning samt fyllning och tömning av cylindrarna.

Enligt en ytterligare utföringsform är tvä första och tvä andra ventilstyrmedel anord-nade hos förbränningsmotorn. Därmed erhälls en effektiv styrning av ventilerna. Fö-reträdesvis utgörs ventilstyrmedlen av kamaxlar, men det är dock möjligt att användaandra typer av ventilstyrmedel, exempelvis hydrauliska, pneumatiska eller elektriska ventilstyrmedel.

Enligt ännu en utföringsform är förbränningsmotorn en dieselmotor. Eftersom diesel-motorn arbetar med kompressionständning kan cylindrar, förbränningsrum, kolvaroch ventiler utformas samtidigt som en styrning av ventiltiderna och lämplig geometriav de hos motorn samverkande komponenterna medges, sä att en fungerande sam-verkan mellan kolvar och ventiler erhàlls.

Ovan angivna syften uppnàs även med ett fordon av det inledningsvis nämnda sla-get, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 8. Ett fordon meden sädan förbränningsmotor kommer att bespara bränsle, undvika att kylning av av-gasefterbehandlingssystemet sker samt tillse att vibrationer effektivt utjämnas. Kom-forten för de personer som färdas i fordonet ökar genom att vibrationerna i fordonet minskar.

Ovan angivna syften uppnàs även med ett förfarande för att styra en förbrännings-motor av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravet 9.

Förfarandet medför att bränsle besparas, kylning av avgasefterbehandlingssystemetundviks samt att vibrationer effektivt utjämnas.

Enligt en ytterligare utföringsform styrs tvä inloppsventiler och tvä avgasventiler percylinder av respektive ventilstyrmedel. Vid en sädan förbränningsmotor kan tillämp-ningen av uppfinningen bli mycket effektiv, eftersom antalet ventiler per cylinder pä- verkar luftens genomströmning samt fyllningen och tömningen av cylindrarna.

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 syrning av ventiltiderna ochen lämplig geometri av de hos motorn samverkande komponenterna medges, sä att en fungerande samverkan mellan kolvar och ventiler erhàlls.

Eftersom väsentligen inget undertryck utvecklas i de deaktiverade cylindrarna före-kommer ingen oljepumpning frän vevhuset till förbränningsrummet i cylindrarna, ovanför kolvarna.

Förbränningsmotorn enligt uppfinningen innefattar en vevaxei, företrädesvis ett flertalcylindrar där var och en har en fram- och ätergäende 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. Vid respektive ventilstyrmedel finns en styranordning, som styrventilstyrmedelet och därmed ventilernas öppnings- och stängningstider. Styranord-ningen är företrädesvis kopplad till en styrenhet, som styr styranordningen till ett lägesom är anpassat till förbränningsmotorns drifttillständ. Styrenheten styr även en bränsleinsprutningsanordning som levererar bränsle till cylindrarna.

När motorn och fordonet enligt föreliggande uppfinning försätts i ett drifttillständ därrisk för kylning av avgasefterbehandlingssystemet föreligger samt dä bränsle skallbesparas, kommer inloppsventilerna och avgasventilerna att styras i de cylindrar ge-nom vilka ett nollflöde frän inloppssida till avgassida skall räda, sä att ingen luft tillförsavgassystemet frän dessa cylindrar när kolvarna rör sig fram och äter i dessa cylind-rar. Samtidigt kommer styrenheten att styra bränslepumpen att tillföra en förstabränslevolym till de cylindrar genom vilka ett nollflöde frän inloppssida till avgassidaskall räda under dessa cylindrars expansionstakt, och även tillse att en andrabränslevolym tillförs de cylindrar i vilka en genomströmning av gaser frän inloppssidatill avgassida sker under dessa cylindrars expansionstakt. Företrädesvis är den andrabränslevolymen större än den första bränslevolymen, vilket medför en effektiv vibrat-ionsreducering i förbränningsmotorn. Dock är det under vissa driftförhällanden möjligtmed en annan volymfördelning mellan den första och andra bränslevolymen. De kanexempelvis vara lika stora, eller sä är den första bränslevolymen större än den andra bränslevolymen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen styrs den ena av de första inloppsventilernaatt öppna vid en nedre dödpunkt för kolven i den första cylindern, mellan en expans-ionstakt och en avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt för kolven i den första cylindern mellan avgastakten och en inloppstakt, den andra av de första inloppsventi-lerna styrs att öppna när den ena av de första inloppsventilerna stänger, och attstänga vid den nedre dödpunkten mellan inloppstakten och en kompressionstakt, ochde första avgasventilerna styrs, sä att de förblir stängda under motorns alla takter.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen styrs den ena av de första avgas-ventilerna att öppna vid en nedre dödpunkt för kolven i den första cylindern, mellanen expansionstakt och en avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt för kolven iden första cylindern mellan avgastakten och en inloppstakt, den andra av de förstaavgasventilerna styrs att öppna när den ena av de första avgasventilerna stänger,och att stänga vid den nedre dödpunkten mellan inloppstakten och en kompressions-takt, och de första inloppsventilerna styrs, sä att de förblir stängda under motorns alla takter.

Förbränningsmotorn enligt uppfinningen har företrädesvis separata ventilstyrmedelför inlopps- och avgasventiler. Vid ett drifttillständ hos förbränningsmotorn som mots-varar normallast styrs styranordningen sä att avgasventilerna öppnar vid den nedredödpunkten för avslutande av expansionstakten och sä att de stänger vid den övredödpunkten för päbörjande av inloppstakten, samt att inloppsventilerna öppnar vidden övre dödpunkten när inloppstakten päbörjas och stänger vid den nedre dödpunk- ten när kompressionstakten päbörjas.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgär av följande detaljerade beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs, säsom ett exempel, föredragna utföringsformer av uppfin- ningen med hänvisning till bifogade ritningar, pä 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 förelig- gande uppfinning, Fig. 3 avser en tvärsnittsvy genom linjen ll-ll i fig. 2, Fig. 4a-d visar ett diagram över vridmomentet i cylindrarna hos en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning, Fig. 5 visar ett diagram över trycket i en cylinder hos en förbränningsmotor enligt fö- religgande uppfinning, och Fig. 6 visar ett flödesschema över ett förfarande för att styra en förbränningsmotor enligt föreliggande uppfinning.

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

Förbränningsmotorn 2 enligt uppfinningen skall i det följade beskrivas med hänvis-ning till fig. 2 och 3. Fig. 2 visar en schematisk ovanvy av en rak förbränningsmotor 2av fyrtaktstyp. Utföringsformen avser en dieselmotor som drivs av dieselbränsle. För-bränningsmotorn 2 innefattar minst en första och andra cylinder C1, C4. Förbrän-ningsmotorn 2 enligt utförandet i fig. 2 innefattar sex cylindrar C1 - G6, som är an-ordnade i en rad där en kolv P1 - P6 är anordnad i varje cylinder C1 - C6 hos mo- torn 2. l\/linst en första inloppsventil 18 är anordnad i den första cylindern C1, vilken förstainloppsventil 18 stär i förbindelse med ett inloppssystem 20. l\/linst en första avgas-ventil 24 anordnad i den första cylindern C1, vilken första avgasventil 24 stär i förbin-delse med ett avgassystem 26. En andra inloppsventil 19 är anordnad i den andra cylindern C4, vilken andra inloppsventil 19 stär i förbindelse med inloppssystemet 20.

Minst en andra avgasventil 25 anordnad i den andra cylindern G4, vilken andra av-gasventil 25 stär i förbindelse med avgassystemet 26. Pä motsvarande sätt är in- lopps och avgasventiler anordnade i de övriga cylindrarna G2, G3, G5, G6.

Företrädesvis är tvä inloppsventiler 18, 19 och tvä avgasventiler 24 anordnade i varjecylinder G1 - G6 där varje inloppsventil 18, 19 stär i förbindelse med inloppssystemet20 och varje avgasventil 24, 25 stär i förbindelse med avgassystemet 26. Enligt ettutförande kan ett spjäll 23 anordnas i inloppssystemet 20, vilket spjäll 23 kan instäl- las sä att det begränsar lufttillförseln till motorns 2 cylindrar G4-G6.

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 G1. l\/linst ett första ventilstyrmedel i form av en första ka-maxel 22 är anordnad att styra den första och andra inloppsventilen 18, 19. l\/linst ettandra ventilstyrmedel i form av en andra kamaxel 28 är anordnad att styra den förstaoch andra avgasventilen 24, 25. Enligt den visade utföringsformen utgörs ventilstyr-medlen av kamaxlar 22, 28, men det är dock möjligt att använda andra typer av ven-tilstyrmedel, exempelvis hydrauliska, pneumatiska eller elektriska ventilstyrmedel.

Vevaxeln 16 är anordnad att styra varje kamaxel 22, 28. l\/linst en styranordning 34 äranordnad mellan vevaxeln 16 och varje kamaxel 22, 28 för att dels styra den förstainloppsventilen 18 och den första avgasventilen 24, sä att ingen luft tillförs avgassy-stemet 26 frän den första cylindern G1 när den första kolven P1 rör sig fram och äteri den första cylindern G1. Därmed kan ett nollflöde genom den första cylindern G1 skapas.

Styranordningen 34 är ocksä anordnad för att styra förbränningsmotorn 2 sä att den iden andra cylindern G4 insugna luftmassan minskar i förhällande till den i den förstacylindern G1 insugna luftmassan. Vid ett drifttillständ hos förbränningsmotorn 2 sommotsvarar ett normaltillständ styrs styranordningen 34 sä att avgasventilerna 24, 25öppnar vid den nedre dödpunkten BDG för avslutande av expansionstakten och säatt de stänger vid den övre dödpunkten TDG för päbörjande av inloppstakten, samt att inloppsventilerna 18, 19 öppnar vid den övre dödpunkten TDG när inloppstakten 11 påbörjas och stänger vid den nedre dödpunkten BDC när kompressionstakten päbör- jas.

Beroende pä typ av förbränningsmotor 2 kan tvä första 22 och tvä andra 28 kamax-lar, vara anordnade hos förbränningsmotorn 2. Detta är fördelaktigt om motorn 2 är av V-typ.

En kamaxelstyrning 30 är anordnad hos förbränningsmotorn 2 enligt föreliggandeuppfinning. Vevaxeln 16 styr varje kamaxel 22, 28 via en kamaxeltransmission 32.l\/linst en styranordning 34 är anordnad mellan vevaxeln 16 och varje kamaxel 22, 28,sä att ventilerna kan styras till ett läge där inlopps- och avgasventilerna 18, 19, 24, 25styrs sä att ingen luft tillförs avgassystemet 26 när kolvarna P1 - P3 rör sig fram ochäter i cylindrarna C1 - C3. Företrädesvis är en styranordning 34 anordnad för varjekamaxel 22, 28. En styrenhet 36 mottager signaler frän en mängd olika sensorer(inte visade) säsom absolut trycki inloppsgrenröret, laddluftens temperatur, massa-luftflöde, gasreglageläge, motorvarvtal, motorbelastning. Styrenheten 36 päverkarsty-ranordningarna 34, som justerar ventilernas 18, 19, 24, 25 öppnings och stängnings- tider i förhällande till vevaxelns 16 vinkelläge.

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

Fig. 4 a - d visar grafer över vridmoment som funktion av vevaxelvinkel hos en för-bränningsmotor 2 med sex cylindrar C1 - C6. Y-axeln representerar vridmomentet Tfrän cylindrarna C1 - C6. X-axeln representerar vevvinkelläget cp hos vevaxeln 16och därmed kolvens P1 rörelse. Varje positiv vridmomentpuls i fig. 4a representeraren expansion för varje cylinder C1 - C6. Varje negativ vridmomentpuls representerar kompressionen för varje cylinder C1 - C6.

I fig. 4b har tre av motorns sex cylindrar deaktiverats genom att inget bränsle tillförscylindrarna C1 - C3 medan de resterande tre cylindrarna C4 - C6 fortfarande är akti-verade och driver motorns 2 vevaxel 16. Alla ventiler i de tre deaktiverade cylindrarnaC1 - C3 är stängda och cylindrarna C1 - C3 har succesivt tömts pä luft. Ett problem 12 som uppkommer när en eller flera cylindrar G1 - G3 deaktiveras och de övriga cylind-rarna G4- G6 är aktiverade och driver motorns 2 vevaxel 16 är att vibrationer upp-kommer hos förbränningsmotorn 2 till följd av minskad frekvens av expansioner hosmotorn 2, varvid inga momentpulser fäs frän trycket i de deaktiverade cylindrarna G1- G3. l fig. 4c har vibrationerna i viss män reducerats genom att förbränningsmotorn 2styrts sä att ett nollflöde av luft skapats över de deaktiverade cylindrarna G1 - G3, säatt luften som innesluts i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 kommer att komprime-ras och expanderas. Därmed reduceras ordningen 1,5 till förmän för ordningen 3. Avfig. 4c framgär dock att den positiva vridmomentpulsen i de aktiva cylindrarna G4 -G6 är högre än den positiva vridmomentpulsen som uppbyggs i de deaktiverade cy-lindrarna G1 - G3. Denna vridmomentskillnad kommer att förorsaka vibrationer i mo-torn 2, som blir speciellt störande när motorn 2 drivs vid tomgängsvarvtal. Vibration-erna alstras genom sidoriktade krafter pä kolvar P1 - P3 och cylinder G1 - G3 samt i lager för vevaxeln 16.

Genom att enligt uppfinningen styra inloppsventilerna och avgasventilerna i de cy-lindrar genom vilka ett nollflöde frän inloppssida till avgassida räder, sä att ingen lufttillförs avgassystemet frän dessa cylindrar när kolvarna rör sig fram och äter i dessacylindrar, samtidigt som bränslepumpen 41 styrs att tillföra en första bränslevolym tillde cylindrar genom vilka ett nollflöde frän inloppssida till avgassida skall räda underdessa cylindrars expansionstakt, och även tillse att en andra bränslevolym tillförs decylindrar i vilka en genomströmning av gaser frän inloppssida till avgassida sker un-der dessa cylindrars expansionstakt, kommer trycket i cylindrarna G1 - G3 att ökaoch anpassas till en trycknivä som väsentligen motsvarar trycket i cylindrarna G4 -G6, vilket framgär av grafen i fig. 4d. Därmed kommer vibrationerna att effektivt ut-jämnas. Förhällandet mellan den första och andra bränslevolymen kan variera bero-ende pä förbränningsmotorns och fordonets drifttillständ. Den första och andra bränslevolymen kan vara väsentligen lika stora.

Enligt en utföringsform minskas den till de aktiva cylindrarna G4 - G6 insugna luft-massan i förhällande till den i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3insugna luftmas- san. Därmed kommer trycket i cylindrarna G4 - G6 att minska och anpassas till en 13 trycknivà som väsentligen motsvarar trycket i cylindrarna G1 - G3, vilket medför ytter- ligare utjämning av vibrationerna.

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.l\/led uppfinningen reduceras vibrationerna till ordningen 3 genom att bibehälla kom-pressions och expansionstrycket i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3. Genom attstyra förbränningsmotorn 2 sä att den till de aktiva cylindrarna G4 - G6 insugna luft-massan minskar i förhållande till den i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3 insugnaluftmassan minskar massflödet av luft till de aktiva cylindrarna G4 - G6. Enligt ett ut-förande styrs inloppsventilerna 19 i de aktiva cylindrarna G4 - G6 för att minska dentill de aktiva cylindrarna G4 - G6 insugna luftmassan. Detta ästadkoms genom att in-loppsventilerna 19 i de aktiva cylindrarna G4 - G6 styrs för att stänga före eller eftertidpunkten för stängningen av inloppsventilerna 19 vid normal drift av förbrännings- motorn 2.

Graferna i fig. 4 representerar en förbränningsmotor 2 av fyrtaktstyp, vilket medför attvevaxeln 16 och därmed varje kolv P1 kommer att ha rört sig motsvarande 720° näralla fyra takter fullbordats.

Fig. 5 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 representerar vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16 och därmed kolvens P1 läge icylindern. Grafen A i fig 5 visar hur trycket i den deaktiverade cylindern G1 varierarmed vevaxelvinkeln cp hos vevaxeln 16. Grafen B visar hur trycket i den aktiva cylin-dern G4 varierar med vevaxelvinkeln cp hos vevaxeln 16. Grafen G visar hur fängadluftmassa - 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 frän expansionen vidförbränningen av bränsle. För att fullständigt eliminera excitation av vibrationer avordningen 1,5 mäste trycket i alla cylindrar G1 - G6 vara identiska. För att sä längtsom möjligt ästadkomma detta styrs inloppsventilerna och avgasventilerna i cylind-rarna G1 - G3 genom vilka ett nollflöde frän inloppssida till avgassida räder, sä att ingen luft tillförs avgassystemet frän dessa cylindrar när kolvarna rör sig fram och 14 äter i dessa cylindrar G1 - G3. Samtidigt styrs bränslepumpen 41 att tillföra en förstabränslevolym till cylindrarna G1 - G3 under dessa cylindrars expansionstakt. Även enandra bränslevolym tillförs cylindrarna G4 - G6 under dessa cylindrars expansions-takt. Därmed kommer trycket i cylindrarna G1 - G3 att öka och anpassas till en tryck-nivä som väsentligen motsvarar trycket i cylindrarna G4 - G6. Därmed kommer vib-rationerna att effektivt utjämnas. Är första och andra bränslevolymen lika stora räder väsentligen fullständig eliminering av ordningen 1,5.

Ett alternativt sätt att reducera vridmomentskillnaderna mellan aktiva och deaktivacylindrar är att minska fängad luftmassa i aktiva cylindrar. Grafen G visar, enligtovan, hur fängad luftmassa - och därmed trycket- i den aktiva cylindern G4 reduce-rats och varierar med vevaxelvinkel cp hos vevaxeln 16. Hur stor cylindertrycksredukt-ion som behövs i de aktiva cylindrarna G4 - G6 blir lastberoende och styrs med för-del sä att vibrationer för tomgängslast prioriteras. Vridmomenttillskotten frän cylind-rarna G1 - G6 är en funktion av den hävarm som uppkommer av vevstake 14,vevsläng hos vevaxel 16 och vevaxelvinkel, samt cylindertryck. Hävarmens storlek ärfixerad av vevstakens 14 och vevslängens geometrier och kan inte päverkas, varförcylindertrycket används för att optimera vridmomenttillskotten. Av speciell betydelseblir omrädet kring 25 grader före och efter kolvens övre dödpunkt TDG dä kombinat-ionen av högt cylindertryck och hävarm ger höga moment. Enligt ett utförande styrsde andra inloppsventilerna för att minska den till de aktiva cylindrarna G4 - G6 in-sugna luftmassan. Detta ästadkoms genom att inloppsventilerna 19 i cylindrarna G4- G6 styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av inloppsventi-lerna 19 vid normal drift av förbränningsmotorn 2. Enligt det första utförandet styrs in-loppsventilerna 19 i cylindrarna G4 - G6 för att stänga i intervallet motsvarande 10°vevaxelgrader före nedre dödpunkt BDG till 40° efter nedre dödpunkt BDG, företrä-desvis 15° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDG. Enligt det andra utförandetstyrs inloppsventilerna 19 i cylindrarna G4 - G6 för att stänga i intervallet motsva-rande 40° efter nedre dödpunkt BDG till 90° efter nedre dödpunkt BDG, företrädesvis60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDG. Enligt ett tredje utförande användsspjället 23, som är anordnat i inloppssystemet 20. Genom att ställa in spjället 23 säatt det begränsar lufttillförseln till motorns 2 cylindrar G4 - G6 kommer den till cylind-rarna G4 - G6 insugna luftmassan att minska. Spjället 23 kan användas i kombinat- ion med styrningen av inloppsventilerna 19 till cylindrarna G4 - G6.

För att styra inloppsventilerna 18 och avgasventilerna 24 hos cylindrarna G1 - G3, säatt ingen luft tillförs avgassystemet 26 frän cylindrarna G1 - G3 när kolvarna P1 - P3 rör sig fram och äter i cylindrarna G1 - G3 styrs enligt ett första utförande inloppsven-tilerna i cylindrarna G1 - G3 att öppna under avgastakt och inloppstakt, samtidigt somavgasventilerna i cylindrarna G1 - G3 styrs till ett stängt läge under alla takter.

Enligt ett andra utförande styrs avgasventilerna i cylindrarna G1 - G3 att öppna underavgastakt och inloppstakt, samtidigt som inloppsventilerna i cylindrarna G1 - G3 styrs till ett stängt läge under alla takter.

Därmed kommer det resulterande flödet till avgassystemet 26 bli noll. Därmed ökaravgastemperaturen dramatiskt och som en konsekvens av detta omvandlingsgradeni avgasbehandlingen. Eftersom väsentligen inget undertryck utvecklas i cylindrarnaG1 - G3 förekommer ingen oljepumpning frän vevhuset till cylindrarna G1 - G3, vilketminskar oljeförbrukningen. Det skall i detta sammanhang nämnas att när bränsle till-förs de deaktiverade cylindrarna G1 - G3, samtidigt som ett nollflöde av luft alstras idessa cylindrar, uppkommer en förbränning av det tillförda bränslet- i de deaktive-rade cylindrarna. Därmed kommer grafen A i fig. 5 att förändras pä grund av tryck-ändringen frän förbränningen av bränslet i de deaktiverade cylindrarna G1 - G3.

Förfarandet för att styra förbränningsmotorn 2 enligt föreliggande uppfinning skall idet följande beskrivas tillsammans med flödesschemat i fig. 6, vilket förfarande inne-fattar stegen: a) styr den första inloppsventilen 18 och den första avgasventilen 24, sä att ingen lufttillförs avgassystemet 26 frän den första cylindern när den första kolven P1 rör sigfram och äter i den första cylindern G1, b) tillför en första bränslevolym till den första cylindern G1 under den första cylindernsG1 expansionstakt, och c) tillför en andra bränslevolym till den andra cylindern G4 under den andra cylin- derns G4 expansionstakt.

Företrädesvis är den andra bränslevolymen större än den första bränslevolymen. 16 Förfarandet innefattar det ytterligare steget:d) minska den till den andra cylindern C4 insugna luftmassan i förhållande till den i den första cylindern C1 insugna luftmassan. l steget d) styrs företrädesvis den andra inloppsventilen 19 för att minska den till den andra cylindern C4 insugna luftmassan.

Den andra inloppsventilen 19 styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stäng- ningen av den andra inloppsventilen 19 vid normal drift av förbränningsmotorn 2.

Företrädesvis styrs den andra inloppsventilen 19 för att stänga i intervallet motsva-rande 10° vevaxelgrader före nedre dödpunkt BDC till 40° efter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 15° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDC.

Enligt ett alternativt utförande styrs den andra inloppsventilen 19 för att stänga i inter-vallet motsvarande 40° efter nedre dödpunkt BDC till 90° efter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDC.

Enligt ett utförande styrs den första inloppsventilen 18 i steget a) att öppna under av-gastakt och inloppstakt, samtidigt som den första avgasventilen 24 styrs till ett stängt läge under alla takter.

Enligt ett alternativt utförande styrs den första avgasventilen 24 i steget a) att öppnaunder avgastakt och inloppstakt, samtidigt som den första inloppsventilen 18 styrs till ett stängt läge under alla takter.

Det tillförda bränslet i stegen b) och c) är företrädesvis dieselbränsle.

Förfarandet innefattar det ytterligare steget: e) styr tvä inloppsventiler 18, 19 och tvä avgasventiler 24, 25 för varje cylinder C1, C4 med respektive kamaxel 22, 28.

Enligt ett utförande styrs den ena av de första inloppsventilerna 18 i steget e) att öppna vid en nedre dödpunkt BDC för kolven P1 i den första cylindern C1, mellan en 17 expansionstakt och en avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt TDC för kol-ven P1 i den första cylindern C1 mellan avgastakten och en inloppstakt, den andraav de första inloppsventilerna 18 styrs att öppna när den ena av de första inloppsven-tilerna 18 stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten BDC mellan inlopps-takten och en kompressionstakt, och de första avgasventilerna 24 styrs, sä att de för-blir stängda under motorns 2 alla takter.

Enligt ett alternativt utförande styrs den ena av de första avgasventilerna 24 i stegete) att öppna 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 förkolven P1 i den första cylindern C1 mellan avgastakten och en inloppstakt, den andraav de första avgasventilerna 24 styrs att öppna när den ena av de första avgasventi-lerna 24 stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten BDC mellan inloppstaktenoch en kompressionstakt, och de första inloppsventilerna 18 styrs, sä att de förblirstängda under motorns 2 alla takter.

Förfarande innefattar det ytterligare steget:f) styr respektive ventil 18,19, 24, 25 med tvä första och tvä andra kamaxlar 22, 28.

Angivna komponenter och särdrag som anges ovan kan inom ramen för uppfin- ningen kombineras mellan olika angivna utföringsformer.

Claims (21)

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); -minst en första inloppsventil (18) anordnad i den första cylindern (C1), vilken förstainloppsventil (18) stär i förbindelse med ett inloppssystem (20); -minst en första avgasventil (24) anordnad i den första cylindern (C1), vilken förstaavgasventil (24) stär i förbindelse med ett avgassystem (26); -minst en andra inloppsventil (19) anordnad i den andra cylindern (C4), vilken andrainloppsventil (19) stär i förbindelse med inloppssystemet (20); -minst en andra avgasventil (25) anordnad i den andra cylindern (C4), vilken andraavgasventil (25) stär i förbindelse med avgassystemet (26); -minst ett första ventilstyrmedel (22), som styr den första och andra inloppsventilen(18, 19); -minst ett andra ventilstyrmedel (28), som styr den första och andra avgasventilen(24, 25); och -en vevaxel (16), som styr varje ventilstyrmedel (22, 28), kännetecknad av att minsten styranordning (34) är anordnad mellan vevaxeln (16) och varje ventilstyrmedel(22, 28) för att styra den första inloppsventilen (18) och den första avgasventilen (24),sä att ingen luft tillförs avgassystemet (26) frän den första cylindern (C1) när denförsta kolven (P1) rör sig fram och äter i den första cylindern (C1), och att en bränslepump (41) är anordnad att dels tillföra en första bränslevolym till denförsta cylindern (C1) under den första cylinderns (C1) expansionstakt, dels tillföra enandra bränslevolym till den andra cylindern (C4) under den andra cylinderns (C4) ex-pansionstakt, varvid styranordningen (34) är anordnad att styra förbränningsmotorn(2) sä att den i den andra cylindern (C4) insugna luftmassan minskar i förhällande till den i den första cylindern (C1) insugna luftmassan.

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, kännetecknad av att styranordningen (34) är an- ordnad att styra den andra inloppsventilen (19) sä att den i den andra cylindern (C4) 19 insugna luftmassan minskar i förhållande till den i den första cylindern (C1) insugna luftmassan.

3. Förbrånningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att tvåförsta och två andra ventilstyrmedel (22, 28) år anordnade hos förbrånningsmotorn (2)-

4. Förbrånningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att två in-loppsventiler (18, 19) och två avgasventiler (24, 25) år anordnade i varje cylinder(C1, C4).

5. Förbrånningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att förbrån- ningsmotorn (2) år en dieselmotor.

6. Förbrånningsmotor enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ventil-styrmedlen år kamaxlar (22, 28).

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

8. Förfarande för att styra en förbrånningsmotor av fyrtaktstyp, vilken förbrånnings-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); -minst en första inloppsventil (18) anordnad i den första cylindern (C1), vilken förstainloppsventil (18) står i förbindelse med ett inloppssystem (20); -minst en första avgasventil (24) anordnad i den första cylindern (C1), vilken förstaavgasventil (24) står i förbindelse med ett avgassystem (26); -minst en andra inloppsventil (19) anordnad i den andra cylindern (C4), vilken andrainloppsventil (19) står i förbindelse med inloppssystemet (20); -minst en andra avgasventil (25) anordnad i den andra cylindern (C4), vilken andraavgasventil (25) står i förbindelse med avgassystemet (26); -minst ett första ventilstyrmedel (22), som styr den första och andra inloppsventilen(18, 19); -minst ett andra ventilstyrmedel (28), som styr den första och andra avgasventilen(24, 25); och -en vevaxel (16), som styr varje ventilstyrmedel (22, 28), kännetecknat av att förfa-randet innefattar följande steg: a) styr den första inloppsventilen (18) och den första avgasventilen (24), sä att ingenluft tillförs avgassystemet (26) frän den första cylindern när den första kolven (P1) rörsig fram och äter i den första cylindern (C1), b) tillför en första bränslevolym till den första cylindern (C1) under den första cylin-derns (C1) expansionstakt, c) tillför en andra bränslevolym till den andra cylindern (C4) under den andra cylin-derns (C4) expansionstakt, och d) minska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan i förhällande till den i den första cylindern (C1) insugna luftmassan.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av att den andra bränslevolymen är större än den första bränslevolymen.

10. Förfarande enligt nägot av kraven 9-10, kännetecknat av att i steget d) styrs denandra inloppsventilen (19) för att minska den till den andra cylindern (C4) insugna luftmassan.

11. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den andra inloppsventilen (19)styrs för att stänga före eller efter tidpunkten för stängningen av den andra inlopps-ventilen (19) vid normal drift av förbränningsmotorn (2).

12. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den andra inloppsventilen (19)styrs för att stänga i intervallet motsvarande 10° vevaxelgrader före nedre dödpunktBDC till 40° efter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 15° vevaxelgrader efter nedredödpunkt BDC. 21

13. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att den andra inloppsventilen (19)styrs för att stänga i intervallet motsvarande 40° efter nedre dödpunkt BDC till 90° ef-ter nedre dödpunkt BDC, företrädesvis 60° vevaxelgrader efter nedre dödpunkt BDC.

14. Förfarande enligt nägot av kraven_8-13, kännetecknat av att i steget a) styrs denförsta inloppsventilen (18) att öppna under avgastakt och inloppstakt, samtidigt somden första avgasventilen (24) styrs till ett stängt läge under alla takter.

15. Förfarande enligt nägot av kraven 8-1-4Q, kännetecknat av att i steget a) styrsden första avgasventilen (24) att öppna under avgastakt och inloppstakt, samtidigtsom den första inloppsventilen (18) styrs till ett stängt läge under alla takter.

16. Förfarande enligt nägot av kraven 8 - 15, kännetecknat av att det tillförda bräns-let i stegen b) och c) är dieselbränsle.

17. Förfarande enligt nägot av kraven 8 - 16, kännetecknat av det ytterligare steget:e) styr tvä inloppsventiler (18, 19) och tvä avgasventiler (24, 25) för varje cylinder(C1, C4) med respektive ventilstyrmedel (22, 28).

18. Förfarande enligt-nàget-av kravetn_-8--17, kännetecknat av att i steget e): -styr den ena av de första inloppsventilerna (18) att öppna vid en nedre dödpunkt(BDC) för kolven (P1) i den första cylindern (C1), mellan en expansionstakt och enavgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt (TDC) för kolven (P1) i den första cy-lindern (C1) mellan avgastakten och en inloppstakt, -styr den andra av de första inloppsventilerna (18) att öppna när den ena av de förstainloppsventilerna (18) stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten (BDC) mel-lan inloppstakten och en kompressionstakt, och -styr de första avgasventilerna (24), sä att de förblir stängda under motorns (2) allatakter.

19. Förfarande enligt näget-av-kravetn_-8--17, kännetecknat av att i steget e):-styr den ena av de första avgasventilerna (24) att öppna vid en nedre dödpunkt(BDC) för kolven (P1) i den första cylindern (C1), mellan en expansionstakt och en 22 avgastakt, och att stänga vid en övre dödpunkt (TDC) för kolven (P1) i den första cy-lindern (C1) mellan avgastakten och en inloppstakt, -styr den andra av de första avgasventilerna (24) att öppna när den ena av de förstaavgasventilerna (24) stänger, och att stänga vid den nedre dödpunkten (BDC) mellaninloppstakten och en kompressionstakt, och -styr de första inloppsventilerna (18), sä att de förblir stängda under motorns (2) allatakter.

20. Förfarande enligt nägot av kraven 8 - 19, kännetecknat av det ytterligare steget:f) styr respektive ventil (18,19, 24, 25) med tvä första och tvä andra ventilstyrmedel(22, 28).

21. Förfarande enligt nägot av kraven 8 - 20, kännetecknat av att ventilstyrmedlenär kamaxlar (22, 28).