SE543474C2 - Metod för åstadkommande av variabelt kompressionsförhållande i förbränningsmotor och anordning för metoden - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en metod för åstadkommande av ett variabelt kompressionsförhållande i en förbränningsmotor där förbränningskammaren (9) i allt väsentligt bildas av en kolvgrop i huvudkolven (1), innefattande en mot fjäderverkan förskjutbar sekundärkolv (3) mellan ett övre/yttre läge som ger minimal volym hos förbränningskammaren (9) och ett nedre/inre läge som ger maximal volym hos förbränningskammaren (9), eller i ett läge däremellan beroende av tillförd massa luft inför kompressionstakten. Metoden kännetecknas av att anordna nämnda sekundärkolv (3) vilande på en fjäder (5) med konstant fjäderkraft anpassad till att tillförd luftmassa ska komprimeras till ett förutbestämt tryck vid slutet av kompressionstakten. Uppfinningen avser även en motsvarande anordning samt en dieselmotor innefattande en sådan anordning.

Description

|45 Metod for åstadkommande av variabelt kompressionsförhållande i förbränningsmotoroch anordning for metoden Tekniskt områdeUppfinningen innebär att verkningsgraden kan höj as i alla typer av kolvförbränningsinotorer ochdärutöver möjliggörs att bildande av kväveoxider kan minimeras i dieselmotorer.

Bakgrund Ett problem att lösa i dagens dieselmotorer är att minska einissionerna av kväveoxider, s.k. NOx.Ett förslag till lösning är beskriveti det svenska patentet 1500404-7 där förbränningskaininaren ärbefintlig i cylinderhuvudet och bl.a. möjlighet till ett variabelt koinpressionsförhållande utgör enförutsättning. Av förslaget kan utläsas att förbränningskaininarens storlek behöver kunna reglerasmed noggrannhet och då anpassat till den luftinassa som i ett föredraget utförande tillförts via frittstyrbara inloppsventiler. Det finns flera föreslagna lösningar gällande variabeltkoinpressionsförhållande, men obekant för åtminstone uppfinnaren är att någon av dessa skulleinnefatta att en förbränningskaininare med variabel storlek är befintlig i kolven. Genom att placeraden ur storlekssynpunkt varierbara förbränningskaininaren i kolven erhålls samtidigt enverkningsgradhöj ande lösning för alla typer av kolvförbränningsinotorer.

För dieselmotorer som vanligen har en väsentlig del av förbränningskaimnaren utförd som en gropi kolven medför uppfinningen att gropens storlek blir varierbar.

Uppflnningens syfte Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en lösning för variabelt koinpressionsförhållande i endieselmotor som uppfyller de krav som ställs på möjligheten att kunna varieraförbränningskaininaren med noggrannhet och samtidigt erhålla en lösning som i princip kananvändas i alla typer av kolvförbränningsinotorer. Detta syfte uppnås genom att uppfinningengivits de kännetecken som anges i de efter beskrivningen formulerade patentkraven.

Beskrivning av uppfinningen Ett inotorstyrsystein beslutar baserat på exv. en gaspedals position ett flertal olika åtgärder exv.hur mycket luft skall tillföras inför koinpressionstakten, hur mycket bränsle skall tillföras och närskall det tillföras samt, då det gäller det svenska patentet 1500404-7, vilken storlekförbränningskaininaren skall ställas in på för att ge optimal verkningsgrad och ett minimum avkväveoxider in.in. Föreliggande uppfinning kännetecknas av att förbränningskaininaren dels ärbefintlig i kolven och att dess storlek ställs in automatiskt och skiljer sig därmed från nämndasvenska patentet.

Här beskrivs uppfinningen endast genom att visa hur styrning och reglering avförbränningskaimnarens storlek sker efter beslut och signal från inotorstyrsysteinet. En förstagrund för inställningen av förbränningskaininarens storlek är den volym av luft sominotorstyrsysteinet beslutat skall tillföras under inloppstakten.

I förbränningskammaren, en grop i kolven, utgörs gropens botten av en rörlig kolv som kanförflyttas uppåt eller nedåt mellan ett övre och ett nedre vändläge. Förflyttningen sker automatisktunder koinpressionstakten en sträcka beroende av under insugstakten tillförd luftmassa.

Vid tillförsel av minsta luftmassa befinner sig gropens botten i sitt övre vändläge och vid till~~förselav största luftinassa i sitt nedre vändläge vid koinpressionstaktens slut.

Gropens botten vilar på en fjäder med konstant íjäderkraft, exv. en mekanisk fjäder, vilket i principinnebär att tillförd luftmassa, inom ramen för gropens storleks regleroinråde, alltid är koinpriineradtill samma sluttryck och temperatur vid kolvens övre vändläge då i dieselmotorer bränsle skalltillföras. Utanför regleroinrådet kan sluttryck och temperatur vara mindre eller större beroende avtillförd luftmassas storlek.

Om gropens botten, den rörliga kolven, befinner sig ovanför nedre vändläget då bränslet antändskommer gropens botten på grund av tryckökningen att direkt förflyttas till sitt nedre vändläge medomedelbar temperatursänkning och minskade värineförluster saint förmodat minskat bildande avNOx som följd. Under arbetstakten återgår gropens botten till övre vändläget vilket innebär attexpansionsförhållandet är som om gropens storlek inte kunde ändras.

Oin det i vissa applikationer föredras att kolvgropens botten, den rörliga kolven i inotorkolven,inte skall förflyttas vid den snabba tryckökning som bränslets förbränning innebär så kan dettaförhindras via ett hydrauliskt lås som stoppar den rörliga kolvens förflyttning inot sitt nedrevändläge.

En närmare beskrivning sker med stöd av figurer enligt nedan.

Sammanfattning av figurer Fig.1 visar scheinatiskt ett snitt genom kolven i en dieselmotor, eller annan typ av kolvinotorexv. en ottoinotor, där förbränningskaininarens volym, kolvgropens storlek, är automatisktanpassad för liten lufttillförsel och med motorns kolv i sitt övre vändläge efter enkoinpressionstakt.

Fig. 2 visar scheinatiskt ett snitt genom kolven i en dieselmotor, eller annan typ av kolvinotor exv.en ottoinotor, där förbränningskaininarens volym, kolvgropens storlek, är automatiskt anpassadför medelstor lufttillförsel och med inotoms kolv i sitt övre vändläge efter en koinpressionstakt.

Fi g. 3 visar scheinatiskt ett snitt genom kolven i en dieselmotor, eller annan typ av kolvinotor exv.en ottoinotor, där förbränningskaininarens volym, kolvgropens storlek, är automatiskt anpassadför stor lufttillförsel och med inotoms kolv i sitt övre vändläge efter en koinpressionstakt.

Figurema visar tre exempelmed olika storlekar, minsta-, mellan- och största storlek på kolvgropenmen allt däremellan kan förekomma beroende på hur stor massa luft som tillförts innankompression inleds.

Gemensamt för figurerna är att uppfinningen visas principiellt. Förekomst av vevstake, kolvringar,smöijning är självklara detaljer som inte visas. Kolvgropens botten och överkant kan innefattaolika utföranden inom ramen för uppfinningen.

Figurbeskrivning Fig. 1 visar uppfinningens tillämpning vid en kolv 1. I kolven 1 finns en sedvanlig kolvbult 2.Vidare visas en i kolven 1 befintlig mindre kolv 3 saimnanbunden med ett kolvskaft 4 som löper ien kammare 6. Kolven 3 vilar på en mekanisk ijäder 5 med en konstant fjäderkraft anpassad tilldet tryck som skall råda i koinpressionskaimnaren 9 vid slutet av koinpressionstakten.Koinpressionskaininaren är här minimal med kolven 3 i sitt översta läge dvs en liten massa lufthar tillförts under inloppstakten.

Fig. 2 visar kolven 3 i en position i koinpressionskaininaren vid slutet av koinpressionstakten somuppstår då en medelstor massa luft tillförts. Ett mekaniskt stopp 7 för kolven 3 visas somaktualiseras enligt Fig. 3.

Fig. 3 visar kolven 3 i en position i koinpressionskaininaren vid slutet av koinpressionstakten somuppstår då en maximal massa luft tillförts. Kolven 3 vilar mot ett mekaniskt stopp 7.

Uppfinningen är inte begränsad till den utföringsforin som ovan angivits och beskrivits utanmodifikationer kan göras inom ramen för de följ ande angivna patentkraven.

Claims (5)

1. Metod för ästadkommande av ett variabelt kompressionsförhällande i endieselmotor där förbränningskammaren allt väsentligt bildas av en kolvgrop ihuvudkolven__g§jjà__}_, innefattande en mot fjäderverkan förskjutbar sekundärkolv mellan ett övre/yttre läge som ger minimal volym hos förbränningskammaren ett nedre/inre läge som ger maximal volym hos förbränningskammarenfišg, eller i ettläge däremellan beroende av tillförd massa luft inför kompression§_takten,kännetecknad av att anordna nämnda sekundärkolv íjgšgggvilande pä en fjäder <~r=~f>e~~konstant fjäderkraft anpassad till att tillförd luftmassa ska komprimeras till huvudsakligen samma tryck vid slutet av kompressionstakten oavsett läge hossekundärkolven _;§_§š¿fg__mellan nämnda övre/yttre läge och nämnda nedre/inre läge.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda fjäderkraft vidare är anpassad såatt den rörliga kolven gijgåšvförflyttas till sitt nedre vändläge under arbetstakten vidantändning av bränslet.

3. Anordning för ästadkommande av ett variabelt kompressionsförhällande i endieselmotor och för utförande av förfarandet enligt krav 1, kännetecknad av attförbränningskammaren allt väsentligt bildas av en kolvgrop innefattande en motfjäderverkan förskjutbar sekundärkolv A=;;§}__vilken är förskjutbar mellan ett övre/yttreläge som ger minimal volym hos förbränningskammaren och ett nedre/inre läge somger maximal volym hos förbränningskammaren, eller däremellan beroende av tillfördmassa luft inför kompressionstakten, varvid nämnda sekundärkolv íjtïšgwvilar pä enfjäder glfgvlggmed ...konstant fjäderkraft anpassad till att tillförd luftmassaska komprimeras till huvudsakligen samma tryck vid slutet av kompressionstaktenoavsett läge hos sekundärkolven glšíigïmellan nämnda övre/yttre läge och nämndanedre/inre läge. \.s\ \ x

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att nämnda fjäderkraft vidare äranpassad så att den rörliga kolven _:j_;$_j:___förflyttas till sitt nedre vändläge underarbetstakten vid antändning av bränslet.

5. Dieselmotor innefattande en anordning enligt krav 3 eller 4.