SE537454C2 - Förbränningsmotor samt gashanteringssystem för pneumatisk drivning av en ventilaktuator - Google Patents

Abstract

AnfOrda publikationer: Sammandrag: Enligt en forsta aspekt hanfor sig den foreliggande uppfinningen till en forbranningsmotor innefattande, en forsta styrbar motorventi1 (8) inrattad att valbart oppna/stanga en i fOrbranningsmotorn (1) ingaende forbranningskammare (7), °on ett gashanteringssystem inrattat att driva namnda forsta motorventil (8), vilket gashanterindssystem innefattar en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopp1ade i serie med varandra, en kompressor (31) och en ventilaktuator (10) som är operativt forbunden med namnda fOrsta motorventil (8). FOrbranningsmotorn är kannetecknad av att gashanteringssystemet vidare innefattar en gasackumulator (38) som är forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via atminstone en gasackumulatorledning (39), vilken innefattar en styrbar ventil (40). Enligt en andra aspekt hanfor sig den foreliggande uppfinningen till ett gashanteringssystem for pneumatisk styrning av en ventilaktuator. - 29 ------ /1 537 454 Sammandrag Enligt en forsta aspekt hdnfor sig den foreliggande uppfin- ningen till en forbrdnningsmotor innefattande, en forsta styrbar motorventil (8) inrdttad att valbart oppna/stdnga en i fOrbrdnningsmotorn (1) ingdende forbrdnningskammare (7), och ett gashanteringssystem inrdttat att driva ndmnda farsta motorventil (8), vilket gashanteringssystem innefattar en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopplade i serie med varandra, en kompressor (31) (Doh en ventilaktuator (10) som dr operativt fOrbunden med ndmnda forsta motorventil (8). Forbrdnningsmotorn dr kdnnetecknad av att gashanteringssystemet vidare innefattar en gasackumulator (38) som dr forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via dtminstone en gasackumulator- ledning (39), vilken innefattar en styrbar ventil (40). Enligt en andra aspekt hdnfor sig den foreliggande uppfinningen till ett gashanteringssystem for pneumatisk styrning av en ventilaktuator.

Description

Den foreliggande uppfinningen hanfor sig i allmdnhet till en forbrdnningsmotor ldmpad for drivning av ett fordon, sasom en bil eller lastbil, en bat, etc. eller en maskin sasom ett elaggregat eller dylikt. De forbranningsmotorer som berOrs är kamaxelfria kolvmotorer, vilka dven är kdnda under begreppet "motor med fria ventiler". I synnerhet hanfor sig den foreliggande uppfinningen till en far-branningsmotor innefattande en styrbar forsta motorventil inrdttad att valbart oppna/stanga en i forbrdnningsmotorn ingaende forbranningskammare, och ett gashanteringssystem inrdttat att driva ndmnda forsta motorventil, vilket gas- hanteringssystem innefattar en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopplade i serie med varandra, en kompressor och en ventilaktuator som är operativt farbunden med ndmnda fOrsta motorventil.

I en andra aspekt hanfor sig den foreliggande uppfin- ningen till ett gashanteringssystem for pneumatisk drivning av en ventilaktuator.

Uppfinningens bakgrund och teknikens standpunkt I en dylik kamaxelfri forbranningsmotor nyttjas en tryckfluid, sasom en vdtska eller gas, for att astadkomma en forskjutning/Oppning av en eller flera motorventiler. Detta medfor att de kamaxlar, och tillhorande utrustning, som konventionella forbranningsmotorer anvander for att Oppna motorventilerna for att slappa in luft respektive sldppa ut avgaser frdn forbrdnningskamrarna har ersatts med ett mindre utrymmeskrdvande och mer styrbart system.

I en motor som är konstruerad for stora vridmomentuttag, är trycket i farbranningskamrarna Okande proportion-35 ellt med okande vridmomentuttag och den kraft som atgar i 1 537 454 ventilaktuatorn for att appna den i f6rhallande till fOrbranningskammaren inatoppnande motorventilen 5kar foljaktligen Oven den proportionerligt med okande vridmomentuttag. Vid haga varvtal, sasom 6-8000 rpm, kravs Oven mycket snabb bppning av motorventilerna for att pafyllning av luft respektive evakuering av avgaser fran motorcylindern inte skall begransas. Dessa forutsattningar, dvs. behov av extremt snabb oppning med hog frekvens i en hogprestandamotor som har hogt mottryck i motorns forbranningskammare vid oppning av avgasventilerna, kraver att trycket has tryckfluiden uppstrams ventilaktuatorn är hagt, i storleksordningen 8-30 bar. Nedstroms ventilaktuatorn har tryckfluiden ett lagre tryck, i storleksordningen 3-4 bar.

Vid hoga varvtal och hoga motorlaster bor tryckdiffe- rensen mellan lagtryckssidan och hogtryckssidan vara i storleksordningen 15-20 bar for att erhalla korrekt drift av ventilaktuatorerna, och cid motorn kors pa tomgang, eller vid itaga varvtal och laga laster, beh5ver tryckdifferensen mellan lagtryckssidan och hogtryckssidan bara vara i storleksordningen 2-5 bar. Den lagre tryckdifferensen vid laga varvtal är onskvard cid trycket has tryckfluiden stegras medelst en kompressor fran lagtryckssidan till h5gtryckssidan och vid tryckokningen sker en energiforbrukning som akar i takt med Okande tryck pa h5gtryckssidan.

I situationer som kraver snabb acceleration och/eller mycket snabb omstallning fran laga varvtal och lag last till hoga varvtal och h5g last, exempelvis vid utfart pa en hart trafikerad riksvOg eller vid en platslig omkarning av ett langsamtgaende fordon, maste tryckdifferensen mellan lag- tryckssidan och hogtryckssidan omedelbart okas fOr att astadkomma den acceleration som fbraren efterfragar. En konventionell kompressor Or dimensionerad for att klara av att generera tryckdifferenser med kraftigt varierande storlek, dock Or de inte dimensionerade att pa ett alit- igenom nojaktigt satt uppfylla Onskan am omedelbart skifte 2 537 454 mellan kraftigt atskilda tryckdifferensnivaer och tryckfluidfloden.

Vidare finns en troghet i dagens system fran att ga fran star tryckdifferens till liten tryckdifferens, dvs. nar fordonet ater drivs med lagt varvtal efter den kortvariga/ tillfalliga varvtalsokningen/motorlastokningen drojer det innan tryckdifferensen och darmed den hoga energiforbrukningen minskat till onskad niva.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften Den foreliggande uppfinningen tar sikte pa att undanraja ovannamnda nackdelar och tillkortakommanden has tidigare kanda fOrbranningsmotorer och att tillhandahalla en fbrbdttrad forbranningsmotor. Ett grundlaggande syfte med uppfinningen dr att tillhandahalla en forbattrad forbranningsmotor av inledningsvis definierad typ, vilken dr inrdttad att omedelbart kunna oka tryckdifferensen mellan lagtryckssidan och hogtryckssidan genom att Oka trycket pa tryckfluidkretsens hogtryckssida vid behov av hastig varvtalsokning/motorlastokning fran forbrdnningsmotorn.

Ett ytterligare syfte med den foreliggande uppfinningen dr att tillhandahalla en forbrdnningsmotor, som snabbt kan g6 fran star tryckdifferens till liten tryckdifferens mellan lagtryckssidan och h6gtryckssidan.

Det dr ett annat syfte med den fOreliggande uppfin- ningen att tillhandahalla en forbrdnningsmotor, som efter varje plotslig okning av tryckdifferens dr sjdlvapterande infOr nastkommande behov av plotslig okning av tryckdifferens.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens sdrdrag Enligt uppfinningen uppnas atminstone det grundldggande syftet medelst den inledningsvis definierade forbranningsmotorn och av gashanteringssystemet for pneumatisk drivning 35 av en ventilaktuator, som har sardragen definierade i de 3 537 454 oberoende kraven. Foredragna utfaranden av den fareliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt en forsta aspekt av den fareliggande uppfinningen tillhandahdlls en farbrdnningsmotor av inledningsvis definierad typ, vilken är kdnnetecknad av att gashanteringssystemet vidare innefattar en gasackumulator som är forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via atminstone en gasackumulatorledning, vilken innefattar en styrbar ventil.

Enligt en andra aspekt av den foreliggande uppfinningen tillhandahalls ett gashanteringssystem far pneumatisk drivning av en ventilaktuator, innefattande en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopplade i serie med varandra, en kompressor och en ventilaktuator. Gashanteringssystemet är kdnnetecknat av att detsamma innefattar en gasackumulator som är forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via atminstone en gasackumulatorledning, vilken innefattar en styrbar ventil.

Sdledes är den foreliggande uppfinningen baserad pd insikten att en gasackumulator är inrdttat att lagra tidigare trycktoppar far att hastigt kunna tillfara en star vclym tryckfluid under hOgt tryck till den slutna tryckfluidkretsen i syfte att erhalla en omedelbar tryckokning pa tryckfluidkretsens hogtryckssida.

Enligt ett foredraget utforande av den foreliggande uppfinningen, innefattar den slutna tryckfluidkretsen en primdr tryckfluidkanal som strdcker sig fran kompressorn till en inloppsappning has ventilaktuatorn, varvid gasackumulatorn är forbunden med den primdra tryckfluidkanalen via en forsta gasackumulatorledning, vilken innefattar en styrbar ventil.

Enligt ett foredraget utforande av den foreliggande uppfinningen, är gasackumulatorn forbunden med ndmnda primdra tryckfluidkanal via en andra gasackumulatorledning, vilken innefattar en backventil inrdttad att medge flOde i riktning mot gasackumulatorn. PA detta sdtt sdkerstdlls att 4 537 454 nar den styrbara ventilen i den f5rsta gasackumulatorledningen ar stangd ar trycket i gasackumulatorn alltid lika hagt som den hogsta trycktopp i den slutna tryckfluidkretsens hagtryckssida.

Enligt ett fOredraget utforande har kompressorn varierbart deplacement. Detta medfor att tryckokningen has tryckfluidkretsens hogtryckssida kan snabbas pa ytterligare genom att oka kompressorns deplacement i samband med hastigt okat varvtal och okad last. Storleken pa deplacementet styrs foretradesvis av tryckskillanden mellan kompressorkolvarnas ovansida och undersida, dvs. tryckforhallandet Over kompressorn.

Enligt ett foredraget utforande innefattar den slutna tryckfluidkretsen en sekundar tryckfluidkanal som stracker sig fran en topplockskammare has den slutna tryckfluidkretsen till kompressorn, varvid gasackumulatorn dr forbunden med namnda sekundara tryckfluidkanal via en tredje gasackumulatorledning vilken innefattar en styrbar ventil. Dartill ar det fdredraget att en backventil ar anordnad i namnda sekundara tryckfluidkanal uppstroms den position dar den tredje gasackumulatorledningen mynnar i den sekundara tryckfluidkanalen, varvid backventilen ar inrattad att medge flode i riktning mot kompressorn. Detta medfor att medeltrycket pa kompressorkolvarnas ovansida akar, vilket ger en snabb okning av kompressorns deplacement.

Ytterligare fOrdelar med och sardrag has uppfinningen framgar av ovriga osjalvstandiga krav samt av den foljande, detaljerade beskrivningen av faredragna utfaranden.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullstandig forstaelse av ovannamnda och andra sardrag och fordelar has den foreliggande uppfinningen kommer att framga av den foljande, detaljerade beskrivningen av foredragna utforanden med hanvisning till de bifogade ritningarna, pa vilka: 537 454 Fig. 1 är en schematisk genomskuren sidovy av en del av en fbrbrdnningsmotor, Fig. 2 hr en schematisk genomskuren sidovy av en ventil- aktuator, Fig. 3 hr en delvis genomskuren schematisk perspektivvy av ett topplock och topplockskdpor, och Fig. 4-9 hr schematiska kopplingsscheman visande exempel pd alternativa utforanden av ett gashanteringssystem for pneumatisk styrning av en ventilaktuator.

Detaljerad beskrivning av foredragna utforanden Hdnvisning sker inledningsvis till figur 1 som är en schematisk dtergivning av en del av en uppfinningsenlig forbranningsmotor, generellt betecknad 1. Forbranningsmotorn 1 innefattar ett cylinderblock 2 med dtminstone en cylinder 3. Vanligtvis innefattar ndmnda cylinderblock 2 tre eller fyra cylindrar. I det visade utforandet hdnvisas bara till en cylinder 3, dock skall inses att den utrustning som beskrivs nedan i anslutning till den visade cylindern 3 appliceras pa forbrdnningsmotorns 1 samtliga cylindrar i de fall forbranningsmotorn innefattar flera cylindrar.

Vidare innefattar farbranningsmotorn 1 en i ndmnda cylinder 3 axiellt fOrskjutbar kolv 4. Kolvens 4 rorelse, axiella forskjutning fram och dter, overfors pd konventionellt sdtt till en med kolven 4 forbunden vevstake 5 som i sin tur hr forbunden med och driver en vevaxel (inte visad) i rotation.

Forbranningsmotorn 1 innefattar dven ett topplock 6 som tillsammans med ndmnda cylinder 3 och ndmnda kolv 4 avgrdnsar en forbranningskammare 7. I forbranningskammaren 7 sker antdndning av en blandning av brdnsle och luft pd konventionellt sdtt och beskrivs inte mer hdri. Topplocket 6 innefattar atminstone en forsta styrbar motorventil 8, aven kdnd som gasvaxlingsventil, i det visade utforandet inne- 6 537 454 fattar topplocket dven en andra styrbar motorventil 9. Den ena motorventilen 8 utgOr i det visade utforandet en tilluftsventil som är anordnad att valbart oppna/stanga for tillfarsel av luft till farbrdnningskammaren 7, och den andra motorventilen 9 utg6r i det visade utfOrandet en franluftsventil, eller avgasventil, som Or anordnad att valbart Oppna/stdnga fOr evakuering av avgaser fran forbrdnningskammaren 7.

Forbranningsmotorn 1 innefattar vidare en ventil- aktuator, generellt betecknad 10, som Or operativt fOrbunden med ndmnda motorventil 8 och som Or inrdttad i en sluten tryckfluidkrets has forbranningsmotorn 1. Ventilaktuatorn 10 innefattar en pneumatisk tryckfluidkrets med atminstone en inloppsoppning 11 for tryckfluid och atminstone en utlopps- Oppning 12 for tryckfluid. Tryckfluiden Or en gas eller gasblandning, fOretrddesvis luft eller kvdvgas. Luft har den fordelen att det Or enkelt att byta ut tryckfluid eller tillf6ra mer tryckfluid am den slutna tryckfluidkretsen ldcker, och kvavgas har den fordelen att den saknar syre vilket fOrhindrar oxidation av andra element.

I det fall farbrdnningsmotorn 1 innefattar flera ventilaktuatorer Or dessa anordnade parallellt med varandra i ndmnda slutna tryckfluidkrets. Varje ventilaktuator kan vara operativt forbunden med en eller flera motorventiler, exempelvis kan forbrdnningsmotorn innefatta tvd tilluftsventiler 8 vilka samfallt drivs av en och samma ventilaktuator 10, dock Or det foredraget att varje ventilaktuator driver en motorventil vardera for att erhdlla stOrsta mdjliga styrbarhet av fOrbrdnningsmotorns 1 drift.

Beskrivningen hdrnedan av forbrdnningsmotorn 1 kommer enbart omfatta en motorventil 8 och en ventilaktuator 10, men det skall inses att motsvarande gdller for samtliga motorventiler och ventilaktuatorer am inget annat anges.

Forbrdnningsmotoren 1 innefattar Oven en topplocks35 kammare 13 som ingdr in ndmnda slutna tryckfluidkrets och som avgransas av ndmnda topplock 6 och en topplockskdpa 14. 7 537 454 I det visade utfarandet är topplockskdpan 14 uppdelad i tvd delar, vilka delar är individuellt forbindbara med och lastagbara frdn topplocket 6 medelst skruvar 15. Topplockskammaren 13 uppvisar fOretradesvis en volym i storleks- ordningen 3-10 liter, typiskt i storleksordningen 5-6 liter. I ett alternativt utforande dterfinns enbart en topplockskapa 14 som, tillsammans med topplocket 6, ensamt avgrdnsar topplockskammaren 13.

Ventilaktuatorns 10 dtminstone en utloppsoppning 12 ar i fluidkommunikation med topplockskammaren 13, dvs. den tryckfluid som lamnar ventilaktuatorn 10 via namnda dtminstone en utloppsOppning 12 strommar at i topplockskammaren 13. I de fall forbrdnningsmotorn 1 innefattar flera ventilaktuatorer, mynnar samtliga ventilaktuatorers utlopps- oppningar for tryckfluid foretradesvis i en och samma topplockskammare.

Foretrddesvis Or hela ventilaktuatorn 10 anordnad i namnda topplockskammare 13, och det är aven foredraget att ventilaktuatorn 10 Or losgorbart forbunden med ndmnda topp- lockskdpa 14, exempelvis medelst en bult 16, eller liknande fastdon. I detta utfarande "hanger" sdledes ventilaktuatorn 10 i topplockskdpan 14 utan att vara i kontakt med topplocket 6. Om ventilaktuatorn 10 skulle vara i kontakt med topplockskdpan 14 och topplocket 6 erhdlls en konstruktions- massigt ofordelaktig toleranskedja.

Hanvisning sker nu till figur 2, vilken visar en schematisk dtergivning av ventilaktuatorn 10.

Ventilaktuatorn 10 innefattar en aktuatorkolvskiva 17 och en aktuatorcylinder 18 som avgransar en nedat dppen cylindervolym. Aktuatorkolvskivan 17 avdelar namnda cylindervolym i en forsta, byre del 19 och en andra, undre del 20 och Or axiellt forskjutbar i namnda aktuatorcylinder 18. Aktuatorkolvskivan 17 bildar del av en aktuatorkolv, generellt betecknad 21, som Or inrdttad att ligga an mot och driva motorventilen 8. Vidare innefattar aktuatorkolven 21 medel 22 for speleliminering i axiell led i forhdllande till 8 537 454 namnda motorventil 8. Spelelimineringsmedlet 22 är fOretradesvis hydrauliskt, och ser till att nar aktuatorkolven 21 är i sitt byre vhndlhge fOrblir aktuatorkolven 21 i kontakt med den fOrsta motorventilen 8 dh densamma är stangd, i syfte att korrigera for monteringstoleranser, vhrmeutvidgningar, etc. Saledes justeras aktuatorkolvens 21 axiella langd automatiskt medelst spelelimineringsmedlet 22.

Den andra delen 20 hos ventilaktuatorns 10 cylindervolym är i fluidkommunikation med namnda topplockskammare 13. Pa detta satt shkerstalls att samma tryck verkar pa aktuatorkolvskivan 17 frdn den farsta delen 19 av cylindervolymen respektive fran den andra delen 20 av cylindervolymen, nar aktuatorkolven 21 Or i det byre vandlhget. Dhrmed Or tatningen mellan aktuatorkolvskivan 17 och aktuatorcylindern 18 inte kritisk utan visst lackage kan tillatas i syfte att minimera motstandet mot fOrskjutning av aktuatorkolvskivan 17, och i vilolhge paverkas aktuatorkolvskivan inte av farandringar i 16gtrycksnivdn.

Ventilaktuatorn 10 innefattar en styrbar inloppsventil 23 som Or anordnad att Oppna/sthnga inloppsOppningen 11, en styrbar utloppsventil 24 som Or anordnad att Oppna/stanga utloppsOppningen 12, en hydraulikkrets, generellt betecknad 25, som i sin tur innefattar en backventil 26 anordnad att tilldta pafyllning av hydraulikkretsen 25 och en styrbar tomningsventil 27 anordnad att styra tOmning av hydraulikkretsen 25. Det skall papekas att ventilerna i ventilaktuatorn 10 Or schematiskt atergivna och kan exempelvis utg6ras av slidventiler, satesventiler, etc. Vidare kan flera av ovannamnda styrbara ventiler utgOras av en enda kropp. Vardera ventil kan vidare vara direkt eller indirekt elektrisk styrd. Med direkt elektriskt styrd avses att ventilens position Or direkt styrd av exempelvis en elektromagnetisk anordning, och med indirekt elektriskt styrd avses att ventilens position Or styrd av en tryckfluid som i sin tur Or styrd av exempelvis en elektromagnetisk anordning. 9 537 454 For att erhalla en farskjutning av aktuatorkolvskivan 17 nedat, for att Oppna motorventilen 8, oppnas inloppsventilen 23 for att tilldta pdfyllning av tryckfluid med hagt tryck in i den Ovre delen 19 av cylindervolymen. DA aktuatorkolven 21 forskjuts nedat oppnar hydraulikkretsens 25 backventil 26 varpd hydraulvdtska sugs in och ersatter den volym som aktuatorkolven 21 lamnar. Darefter stangs inloppsventilen 23 och tryckfluiden som kommit in i den Ovre delen 19 av cylindervolymen tillats expandera varpa aktuatorkolvskivan 17 fortsAtter sin rorelse neddt. Da tryckfluiden i den Ovre delen 19 av cylindervolymen inte orkar forskjuta aktuatorkolvskivan 17 langre, dvs. dl trycket pd undersidan av aktuatorkolvskivan 17 och den forsta motorventilens 8 returfjdder 28 Or lika hagt som trycket pa ovansidan av aktuatorkolvskivan 17, stannar aktuatorkolvskivan 17. Aktuatorkolvskivan 17 halls kvar (lases) i denna nedre position onskad tid genom att hydraulikkretsens 25 tamningsventil 27 halls stAngd samtidigt som hydraulikkretsens 25 backventil 26 stangs automatiskt. For att dstadkomma en returrorelse Oppnas utloppsventilen 24 far att medge evakuering av tryckfluid fran den Ovre delen 19 av cylindervolymen, och dArtill oppnas hydraulikkretsens 25 tomningsventil 27 varpa aktuatorkolvskivan 17 forskjuts uppat dl hydraulvatskan evakueras fran hydraulikkretsen 25, och samtidigt evakueras tryckfluiden fran den byre delen 17 av cylindervolymen till topplockskammaren 13.

HAnvisning sker nu i farsta hand till figur 3, vilken visar en delvis genomskuren schematisk perspektivvy av bland 30 annat ett topplock och topplockskdpor.

Topplockskapan 14 innefattar ett tryckfluidgrenror 29 scm Or forbundet med ventilaktuatorns 10 atminstone en inloppsappning 11. Tryckfluidgrenroret 29 stracker sig utmed topplockskdpans 14 axiella langd. Ndmnda tryckfluidgrenror 29 bildar del av en primAr tryckfluidkanal 30 som strAcker sig fran en kompressor 31 till ventilaktuatorns 10 atmin- 537 454 stone en inloppsbppning 11. Kompressorn 31 är anordnad att tillfbra tryckfluid under hbgt tryck till ventilaktuatorerna. Vidare stracker sig en sekundar tryckfluidkanal 32 (se dven figur 1) fran topplockskammaren 13 till namnda kompressor 31.

Volymen pa den primdra tryckfluidkanalen 30, hbgtryckssidan, skall hallas sa liten som mbjligt for att temperaturen pa tryckfluiden skall sjunka sá lite som mbjligt fran kompressorn 31 till ventilaktuatorn 10. Volymen hos topp- lockskammaren 13 och den sekundara tryckfluidkanalen 32, lagtryckssidan, skall a andra sidan maximeras for att tryckfbrhallandet mellan lagtryckssidan och hbgtryckssidan skall paverkas sa lite som mbjligt ndr kompressorn 31 drar luft fran lagtryckssidan. Fbretradesvis är volymen hos topplocks- kammaren 13 och den sekunddra tryckfluidkanalen 32 atminstone tio ganger stbrre an volymen hos den primdra tryckfluidkanalen 30, allra helst atminstone femton ganger stbrre.

Kompressorn 31 har fbretradesvis varierbar kompressor- volym/deplacement eller pa annat sdtt reglerbart utflbde, och vanligtvis drivs kompressorn 31 via fbrbrdnningsmotorns 1 vevaxel. Vid hbga varvtal och hbgt vridmomentuttag krdvs hbgre tryck hos tryckfluiden i den primdra tryckfluidkanalen 30 och vid laga varvtal och lagt vridmomentuttag krdvs ldgre tryck hos tryckfluide i den primdra tryckfluidkanalen 30. Tryckdifferensen mellan hbgtryckssidan och lagtryckssidan är i storleksordningen 15-20 bar vid hbga varvtal och hog motorlast/vridmomentuttag och i storleksordningen 2-5 bar vid laga varvtal och lag motorlast. Fbretrddesvis är kompressorn 31 av typen axialkolvpump, engelsk benamning "swashplate", vilken astadkommer variabelt deplacement medelst ett flertal kolvar med varierbar slaglangd där alla kolvar är inrdttade i inbordes olika ldgen i sina respektive cykler. Slagldngden bestdms av lutningen hos en glidplatta, vilken verkar mot och genom rotation driver kolvarna att utfbra en axiell rbrelse, och vilkens centrumaxel genomfbr 11 537 454 en nuterande rarelse. For varje vary glidplattan vrids kommer alla kolvar ha utfort en cykel. Glidplattans lutning är suedes varierbar/stallbar.

Trycknivan hos h6gtryckssidan hr i storleksordningen 8- 30 bar for att med tillrdcklig snabbhet 6ppna en inatoppnande motorventil ddr ett hogt mottryck rider i forbrdnningskammaren, och trycknivdn has lagtryckssidan hr i storleksordningen 4-8 bar.

Vidare innefattar topplockskapan 14 ett hydraulvdtske- grenror 33 som hr forbundet med en inloppsoppning 34 has ndmnda hydraulikkrets 25 has ventilaktuatorn 10. Hydraulvdtskegrenroret 33 strdcker sig utmed topplockskapans 14 axiella ldngd, parallellt med tryckfluidgrenroret 29. En pump 35, eller liknande, hr anordnad att tillfora trycksatt hydraulvdtska till hydarulvdtskegrenroret 33 via en ledning 36. Vidare innefattar topplockskapan 14 all nadvdndig elektrisk infrastruktur (inte visad) for att bland annat styra ventilaktuatorn 10, far diverse sensorer, etc.

Hdnvisning sker nu i forsta hand till figurerna 4-9, vilka schematiskt visar alternativa utforanden av ett uppfinningsenligt gashanteringssystem far pneumatisk styrning av en ventilaktuator 10, vilket gashanteringssystem innefattar en pneumatisk, sluten tryckfluidkrets.

I figurerna 4-9 visas kompressorn 31 till hOger, den primdra tryckfluidkanalen 30 (h6gtryckssidan) i 6verkant, ventilaktuatorn 10 till vanster, och den sekundara tryckfluidkanalen 32 (lagtryckssidan) i nederkant. Tryckfluiden fladar saledes moturs i figurerna, vilket illustreras medelst en pil 37 i figur 4.

Vdsentligt for den foreliggande uppfinningen hr att gashanteringssystemet innefattar en gasackumulator 38 som hr forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via dtminstone en gasackumulatorledning, vilken innefattar en styrbar ventil.

Hdnvisning sker nu till figur 4 som visar ett fOre35 draget forsta utfbrande. I detta utfbrande är gasackumul- atorn 38 forbunden med ndmnda primdra tryckfluidkanal 30 via 12 537 454 en forsta gasackumulatorledning 39, vilken innefattar en styrbar ventil 40.

Vid behov av snabb tryckokning pa hogtryckssidan fran en lag tryckniva till en h5g tryckniva, exempelvis som svar pi att gaspedalen i fordonet hastigt trycks ned och/eller att varvtalet snabbt stiger, oppnas den styrbara ventilen 40 i den fOrsta gasackumulatorledningen 39 varpa den innestangda volymen tryckfluid, som har en hogre tryckniva an aktuell tryckniva pa hogtryckssidan, strommar in i den primara tryckfluidkanalen 30 och tillhandahaller omedelbar tryckakning pd hogtryckssidan. Trycknivan i gasackumulatorn 38 sanks nagot. Gasackumulatorns 38 volym är foretradesvis atminstone fern ganger storre an volymen i den primara tryckfluidkanalen 30. Faretradesvis har kompressorn 31 variabelt deplacement som styrs av tryckforhallandena over kompressorn 31 och trycket pA undersidan av kompressorkolvarna, varpa kompressorn 31 är inrattad att vid en tryckokning pa hogtryckssidan astadkomma en automatisk Okning av kompressorns 31 deplacement vilket leder till ytterligare tryckOkning.

Foretradesvis är en forsta trycksensor 41 fOrbunden med gasackumulatorn 38, och en andra trycksensor 42 är fOrbunden med den primara tryckfluidkanalen 30, fOr att sakerstalla att trycknivan i gasackumulatorn 38 Or hogre an trycknivan i den primara tryckfluidkanalen 30 innan den styrbara ventilen 40 i den forsta gasackumulatorledningen 39 oppnas. I det visade utforandet Or Oven en tredje trycksensor 43 fOrbunden med den sekundara tryckfluidkanalen 32, for att kunna faststalla tryckfarhallandena mellan lagtryckssidan och hagtryckssidan.

Da trycket i gasackumulatorn 38 nyttjats for att kortvarigt hoja trycknivan i den primara tryckfluidkanalen 30 stangs den styrbara ventilen 40 i den forsta gasackumulatorledningen 39. Da trycknivAn pa hogtryckssidan Ater ska11 sankas oppnas den styrbara ventilen 40 i den forsta gasacku- mulatorledningen 39 fOr att Aterfylla gasackumulatorn 38.

FOretrAdesvis Or kompressorn 31 aktiv for att Aterfylla 13 537 454 gasackumulatorn 38 till en i fOrvdg bestdmd nivd, oavsett om behovet av tryckfluid med hogt tryck till ventilaktuatorn 10 kvarstdr eller inte.

Hdnvisning sker nu till figur 5, som visar ett andra 5 utfOrande. Bara skillnader i forhallande till utforandet enligt figur 4 kommer att beskrivas.

UtOver det fOrsta utfOrandet enligt figur 4 innefattar forbranningsmotorn 1 en andra gasackumulatorledning 44 som stracker sig mellan den primara tryckfluidkanalen 30 och gasackumulatorn 38 och som innefattar en backventil 44, vilken är inrdttad att medge flOde i riktning mot gasackumulatorn 38. pa detta satt sakerstalls att den styrbara ventilen 40 i den fOrsta gasackumulatorledningen 39 kan stangas sd fort Onskad tryckOkning tillhandahallits i den primara tryckfluidkanalen 30. DOrefter sakerst011er backventilen 45 i den andra gasackumulatorledningen 44 att det senast uppnddda hOgsta trycktoppen i den primOra tryckfluidkanalen 30 vidarbefordras till och sparas i gasackumulatorn 38. Saledes tillhandahalls en enklare och auto- matisk aptering av gasackumulatorn 38. Vidare innefattar den andra gasackumulatorledningen 44 Oven ett flOdesbegrOnsningsmedel 44', vilket exempelvis realiseras av en strypning. FlOdesbegrOnsningsmedlets 44' uppgift dr att fOrdrOja/ begrOnsa sd att det fOrhOjda tryck som kompressorn 31 levererar inte i f5rsta hand nyttjas for att dterfylla gasackumulatorn 38.

Hanvisning sker nu till figur 6, som visar ett tredje utfOrande. Bara skillnader i fOrhdllande till utfOrandet enligt figur 4 och 5 kommer att beskrivas.

I detta utforande, och i efterfOljande utfOranden, visas Oven topplockskammaren 13 som Or anordnad mellan den sekundara tryckfluidkanalen 32 och ventilaktuatorn 10. Dock skall det papekas att topplockskammaren 13 kan undvaras i det tredje och efterfOljande utfOrandena, och kan inbegripas i det fOrsta och andra utforandet. 14 537 454 I det tredje utfarandet enligt figur 6 innefattar gashanteringssystemet en tredje gasackumulatorledning 47 som strdcker sig mellan gasackumulatorn 38 och den sekunddra tryckfluidkanalen 32 och som innefattar en styrbar ventil 48. Den fOrsta gasackumulatorledningen 39 som visas i det forsta och andra utforandet dterfinns inte i det tredje utfarandet.

Vid behov av snabb tryckokning pd hogtryckssidan frdn en lag tryckniva till en hag tryckniva, oppnas den styrbara ventilen 48 i den tredje gasackumulatorledningen 47 varpd den innestdngda volymen tryckfluid strammar in i den sekunddra tryckfluidkanalen 32. Ddrmed kommer kompressorn 31 att matas med en tdtare tryckfluid vilket ger snabbare okning av kompressorns 31 deplacement och ddrmed tillhanda- hiller snabbare tryckokning pi hogtryckssidan. F5retrddesvis dr den tredje gasackumulatorledningen 47 forbunden med den sekunddra tryckfluidkanalen 32 ndra eller i direkt anslutning till kompressorn 31, med andra ord dr den tredje gasackumulatorledningen 47 allra heist forbunden med den sekunddra tryckfluidkanalen 32 i grdnssnittet mellan kompressorn 31 och den sekunddra tryckfluidkanalen 32.

FOretrddesvis har kompressorn 31 variabelt deplacement som styrs av tryckforhdllandena aver kompressorn 31 och trycket pd undersidan av kompressorkolvarna, varpd kompres- sorn 31 dr inrdttad att vid tryck5kning vid kompressorns 31 inlopp sker en automatisk okning av kompressorns 31 deplacement.

Hdnvisning sker nu till figur 7, som visar ett fjdrde utforande. Bara skillnader i forhallande till utforandet 30 enligt figur 6 kommer att beskrivas.

I det fjdrde utforandet enligt figur 7 innefattar den andra gasackumulatorledningen 44, utover backventilen 45, en styrbar ventil 45', far att forhindra aterfy11nad av gasackumulatorn 38 dd behovet av tryckakning i hogtryckssidan kvarstdr. 537 454 Vidare ar det fOredraget att en backventil 49 är anordnad i den sekundara tryckfluidkanalen 32 uppstrOms den position dar den tredje gasackumulatorledningen 47 mynnar i den sekundara tryckfluidkanalen 32, vilken backventil 49 är inrattad att medge flOde i riktning mot kompressorn 31 och sdledes fOrhindrar att den tillfOrda tryckfluiden strOmmar in i topplockskammaren 13.

I ett alternativt (icke visat) utfOrande ar den tredje gasackumulatorledningen 47 forbunden direkt med kompressorn 10 31 och backventilen 49 ar aven den fOretredesvis anordnad i kompressorn 31.

Vidare medfOr den styrbara ventilen 45' i den andra gasackumulatorledningen 44 att gasackumulatorn 38 inte dterfylls/apteras fOrrdn namnda styrbara ventil 45' Oppnas.

Detta medfOr att den volym dar tryckOkning skall ske halls till ett minimum, varpa en snabbare tryckOkning erhalls. Nar behovet av hOgt tryck i den primara tryckfluidkanalen 30 avtar/upphOr Oppnas den styrbara ventilen 45' i den andra gasackumulatorledningen 44, varpa tryckfluid strOmmar in i gasackumulatorn 38. Dartill kommer kompressorns 31 deplacement automatiskt att minskas vilket ger ytterligare snabbare trycksankning pa h6gtryckssidan.

Hanvisning sker nu till figur 8, som visar ett femte utfOrande. Bara skillnader i fOrhallande till tidigare 25 utfOranden kommer att beskrivas.

Detta femte utforande ar en kombination av det fOrsta utfOrandet enligt figur 4 och det fjarde utfOrandet enligt figur 7, dock innefattar detta utfOrande ingen andra gasackumulatorledning. Det femte utforandet tillhandahaller majlighet att Oppna och slappa ut tryckfluiden frdn gasackumulatorn 38 antingen i den primara tryckfluidkanalen 30, via den fOrsta gasackumulatorledningen 39, eller i den sekundara tryckfluidkanalen 32, via den tredje gasackumulatorledningen 47. 16 537 454 Hanvisning sker nu till figur 9, som visar ett sjatte utfOrande. Bara skillnader i forhallande till tidigare utfaranden kommer att beskrivas.

Detta sjatte utfarande är en kombination av det andra utfOrandet enligt figur 5 och det fjdrde utfOrandet enligt figur 7, dock innefattar detta utforande ingen styrbar ventil i den andra gasackumulatorledning 44.

Likt det femte utforandet enligt figur 8 tillhandahailer det sjatte utforandet mejlighet att oppna och slappa ut tryckfluiden fran gasackumulatorn 38 antingen i den primara tryckfluidkanalen 30, via den farsta gasackumulatorledningen 39, eller i den sekundara tryckfluidkanalen 32, via den tredje gasackumulatorledningen 47. Vidare tillhandahailer det sjatte utforandet den automatiska dterfyllnads- funktionen hos det andra utforandet enligt figur 5.

Tankbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begransad blott till de ovan beskrivna och pd ritningarna visade utforandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patentansOkning är avsedd att tacka alla anpassningar och varianter av de foredragna utforandena beskrivna hari, och foljaktligen är den fareliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och sdledes kan utrust- ningen modifieras pd alla tankbara satt mom ramen for de bifogade kraven.

Det skall Oven pdpekas att all information om/rOrande termer sdsom ovanfer, under, byre, nedre, etc., skall tolkasnasas med utrustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritningarna orienterade pd sddant satt att hanvisningsbeteckningarna kan lasas pa ett korrekt satt. Sdledes, indikerar dylika termer enbart inbordes forhdllanden i de visade utforandena, vilka forhdllande kan andras om den uppfinningsenliga utrustningen forses med en annan konstruktion/design. 17 537 454 Det skall papekas att aven om det ej ar uttryckligen angivet att sardrag fran ett specifikt utforande kan kombineras med sardragen i ett annat utforande, skall detta anses uppenbart dh sh ar majligt. 18

Claims (13)

537 454 Patentkrav

1. Forbranningsmotor innefattande, en forsta styrbar motorventil (8) inrattad att valbart oppna/stanga en i forbranningsmotorn (1) ingaende forbranningskammare (7), och ett gashanteringssystem inrattat att driva namnda forsta motorventil (8), vilket gashanteringssystem innefattar en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopplade i serie med varandra, en kompressor (31) och en ventilaktuator (10) som är operativt forbunden med ndmnda forsta motorventil (8), kannetecknad av, att gashanteringssystemet vidare innefattar en gasackumulator (38) som är forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via atminstone en gasackumulatorledning (39,47), vilken innefattar en styrbar ventil (40,48).

2. Forbranningsmotor enligt krav 1, van i den slutna tryckfluidkretsen innefattar en primar tryckfluidkanal (30) som stracker sig fran kompressorn (31) till en inloppsoppning (11) has ventilaktuatorn (10).

3. Forbranningsmotor enligt krav 2, van i gasackumulatorn (38) är forbunden med den primdra tryckfluidkanalen (30) via en farsta gasackumulatorledning (39), vilken innefattar en styrbar ventil (40).

4. Forbranningsmotor enligt krav 2 eller 3, van i gasackumulatorn (38) är fdrbunden med ndmnda primara tryckfluidkanal (30) via en andra gasackumulatorledning (44), vilken innefattar en backventil (45) inrattad att medge flode i riktning mot gasackumulatorn (38).

5. Forbranningsmotor enligt krav 4, van i den andra gasackumulatorledningen (44) innefattar ett flodesbegransningsmedel (44'). 19 537 454

6. Forbranningsmotor enligt ndgot av kraven 1 till 5, vani den slutna tryckfluidkretsen innefattar en topplockskammare (13), kopplad i serie med kompressorn (31) och ventilaktuatorn (10), varvid en utloppsOppning (12) hos ventil- aktuatorns (10) an i fluidkommunikation med namnda topplockskammare (13).

7. Forbranningsmotor enligt krav 6, van i den slutna tryckfluidkretsen innefattar en sekundar tryckfluidkanal (32) som stracker sig frdn topplockskammaren (13) till kompressorn (31), varvid gasackumulator (38) ar fOrbunden med namnda sekundara tryckfluidkanal (32) via en tredje gasackumulatorledning (47), vilken innefattar en styrbar ventil (48).

8. Forbranningsmotor enligt krav 7, van i en backventil (49) ar anordnad i namnda sekundara tryckfluidkanal (32) uppstrams den position dar den tredje gasackumulatorledningen (47) mynnar i den sekundara tryckfluidkanalen (32), varvid backventilen (49) ar inrattad att medge flode i riktning mot kompressorn (31).

9. Forbranningsmotor enligt krav 7 eller 8, van i den tredje gasackumulatorledningen (47) an fOrbunden med den sekundara tryckfluidkanalen (32) i granssnittet mellan kompressorn (31) och namnda sekundara tryckfluidkanal (32).

10. Forbranningsmotor enligt krav 6, van i gasackumulatorn (38) an farbunden med kompressorn (31) via en tredje gasackumulatorledning (47), vilken innefattar en styrbar 30 ventil (48).

11. Forbranningsmotor enligt krav 10, van i den slutna tryckfluidkretsen innefattar en sekundar tryckfluidkanal (32) som stracker sig frdn topplockskammaren (13) till kompressorn (31), van i en backventil an anordnad i kompressorn (31) uppstroms den position dar den tredje 537 454 gasackumulatorledningen (47) mynnar i kompressorn (31), varvid backventilen är inrattad att medge flode i riktning fran den sekundara tryckfluidkanalen (32).

12. FOrbranningsmotor enligt nagot av de foregaende kraven, van i kompressorn (31) har varierbart deplacement.

13. Gashanteringssystem for pneumatisk drivning av en ventilaktuator (10), innefattande en sluten, pneumatisk tryckfluidkrets, varvid den slutna tryckfluidkretsen innefattar, kopplade i serie med varandra, en kompressor (31) och en ventilaktuator (10), kdrinetecknat av, att gashanteringssystemet vidare innefattar en gasackumulator (38) som Or forbunden med den slutna tryckfluidkretsen via atminstone en gasackumulatorledning (39,47), vilken innefattar en styrbar ventil (40,48). 21 537 454 1 6 537 454 27 34L 26 12 24 19