NO119942B - - Google Patents

Description

Anordning ved reverserbare forbrenningsmotorer. Device for reversible combustion engines.

Foreliggende oppfinnelse angår reverserbare forbrenningsmotorer av de mest The present invention relates to reversible combustion engines of the most

forskjellige typer, som diesel- eller kompre-sjonstenningsmotorer, og motorer med dob-belttenning og gnisttenning. Oppfinnelsen tar hovedsakelig sikte på lokomotiv- og skipsmotorer. different types, such as diesel or compression ignition engines, and engines with double ignition and spark ignition. The invention is mainly aimed at locomotive and ship engines.

Mere bestemt vedrører oppfinnelsen en reverserbar forbrenningsmotor med styreanordning som kan lukke i det minste én av sylinderinntaksventilene en betydelig avstand foran det nedre dødpunkt når motoren går i én retning for å redusere luftmengden. More specifically, the invention relates to a reversible internal combustion engine with a control device which can close at least one of the cylinder intake valves a considerable distance before bottom dead center when the engine runs in one direction to reduce the amount of air.

Med dette for øye består oppfinnelsen With this in mind, the invention consists

hovedsakelig i at den samme styreanordning er innrettet til å lukke ventilen en betydelig avstand bak det nedre dødpunkt når motoren går i den annen retning. mainly in that the same control device is arranged to close the valve a considerable distance behind bottom dead center when the engine runs in the other direction.

I den følgende del av fremstillingen er det som et eksempel beskrevet en utførelse av oppfinnelsen under henvisning til teg-ningene. Fig. 1 er et bruddstykke av et gjennom motoren lagt snitt som viser ventilens på-virkningsmekanisme, som støtstangen, ventilarmen og liknende, samt dessuten skjematisk en anordning for å kondisjonere innløpsluften. Fig. 2 er et perspektiv som viser rever-seringsmekanismen og hvor en rekke deler er utelatt for tydelighets skyld. Fig. 3 er et snitt gjennom drivmekanis-men for reverseringsgiret. Fig. 4 er et grunnriss, delvis i snitt, av fig. 3. Fig. 5 er et grunnriss av en skiftekam. Fig. 6 viser skiftekammens profil utfoldet. Fig. 7 er et oppriss, delvis i snitt, av In the following part of the presentation, an embodiment of the invention is described as an example with reference to the drawings. Fig. 1 is a broken section of a section laid through the engine showing the valve's action mechanism, such as the push rod, the valve arm and the like, as well as schematically a device for conditioning the inlet air. Fig. 2 is a perspective showing the reversing mechanism and where a number of parts have been omitted for clarity. Fig. 3 is a section through the drive mechanism for the reversing gear. Fig. 4 is a plan view, partly in section, of fig. 3. Fig. 5 is a plan view of a shifting comb. Fig. 6 shows the profile of the shifting cam unfolded. Fig. 7 is an elevation, partly in section, of

skiftemekanismen for kamakselen. the shifting mechanism for the camshaft.

Fig. 8 er et grunnriss av ventilens på-virkningsmekanisme. Fig. 9 er et oppriss, delvis i snitt, av fig. 8. Fig. 8 is a basic diagram of the valve's action mechanism. Fig. 9 is an elevation, partly in section, of fig. 8.

Fig. 10 er et snitt etter linjen 10—10 i Fig. 10 is a section along the line 10—10 in

fig. 9. fig. 9.

Fig. 11 er et ventilreguleringsdiagram Fig. 11 is a valve control diagram

for såvel for- og akterover gående motor. for both fore and aft moving engine.

Den i fig. 1 viste del av en motor om-fatter, men viser ikke sylinderen og stemplet. Ventiler i sylindertoppen styrer såvel tilførselen av luft som utstrømningen av ekshaust. Hver av ventilene har en spindel 10 og stenges av en skruefjær 12 som omgir The one in fig. 1 shows part of an engine cover, but does not show the cylinder and piston. Valves in the cylinder head control both the supply of air and the outflow of exhaust. Each of the valves has a spindle 10 and is closed by a coil spring 12 which surrounds

spindelen. En på en aksel 16 svingbart anbrakt ventilarm 14 er ved 18 forbundet the spindle. A valve arm 14 pivotably placed on a shaft 16 is connected at 18

med toppen av ventilspindelen og drives på vanlig måte ved hjelp av en støtstang 20. Kamakselen 22 er på vanlig måte forsynt med kammer 24 som påvirker kamfølgere eller ruller 26 anbrakt på enden av støt-stangen for å åpne og stenge ventilen. with the top of the valve stem and is operated in the usual way by means of a push rod 20. The camshaft 22 is usually provided with a cam 24 which acts on cam followers or rollers 26 placed on the end of the push rod to open and close the valve.

For å reversere motoren må først alle kamfølgere 26 for inntaks- og ekshaustven-tilene løftes opp fra kamakselen så denne fritt kan skiftes over sideveis for å plasere forskjellige kammer under kamfølgerne. Som vist i fig. 2 er kamakselen f. eks. utstyrt med to kammer for hver kamfølger. Støtstangen 28 kan styre en inntaksventil, mens støtstangen 30 styrer en ekshaustven-til og de to støtstenger er forsynt med hver sin kamfølger 32 resp. Kamakselen 22 har to inntakskammer 36 og 38 for inntaksføl-geren 32 og to ekshaustkammer 40 og 42 for ekshaustfølgeren 34. To reverse the engine, all cam followers 26 for the intake and exhaust valves must first be lifted up from the camshaft so that this can be freely shifted sideways to place different cams under the cam followers. As shown in fig. 2 is the camshaft, e.g. equipped with two chambers for each cam follower. The pushrod 28 can control an intake valve, while the pushrod 30 controls an exhaust valve and the two pushrods are each provided with a cam follower 32 or The camshaft 22 has two intake chambers 36 and 38 for the intake follower 32 and two exhaust chambers 40 and 42 for the exhaust follower 34.

Kamakselen skiftes over sideveis ved hjelp av en svingearm 44 som er utstyrt med en gaffelstropp 46 forbundet med en krave 48 på kamakselen. The camshaft is shifted sideways by means of a swing arm 44 which is equipped with a fork strap 46 connected to a collar 48 on the camshaft.

Et manuelt betjent håndtak 50 eller liknende på en treveisventil 52, fig. 3, kan stilles inn så det gjennom ledningene 54 og 56 slippes høytrykksluft eller annet passende fluidum inn på motsatte sider av et stempel 58 i en sylinder 60. Høytrykksflui-det vil, avhengig av stillingen på håndtaket 50, bevege stemplet i begge retnin-ger hvorved en tannstang 62 på enden av stempelstangen 64 vil forskyves tilsvarende. Tannstangen har inngrep med et tannhjul 66 på en aksel 68 som også bærer et drev 70 som står i inngrep med et tannhjul 72 på en aksel 74. På denne er dessuten anbrakt et reguleringshjul 78 og en rever-serings- eller skiftekam 78 som i ifg. 5 er vist i detalj og i fig. 6 utfoldet. A manually operated handle 50 or similar on a three-way valve 52, fig. 3, can be set so that through the lines 54 and 56, high-pressure air or other suitable fluid is let into opposite sides of a piston 58 in a cylinder 60. The high-pressure fluid will, depending on the position of the handle 50, move the piston in both directions whereby a rack 62 on the end of the piston rod 64 will be displaced accordingly. The rack engages with a gear 66 on a shaft 68 which also carries a drive 70 which engages with a gear 72 on a shaft 74. On this is also placed a regulating wheel 78 and a reversing or shifting cam 78 as in fig. . 5 is shown in detail and in fig. 6 unfolded.

Den øvre ende av svingeakselen 44 bærer en arm 80, se fig. 3, 7, med en svingbart montert kamfølger 82 som styres av reverseringskammen. The upper end of the swing shaft 44 carries an arm 80, see fig. 3, 7, with a pivotably mounted cam follower 82 which is controlled by the reversing cam.

Reverseringskammen er forsynt med et omkretsspor 84 med tre hovedpartier, nemlig et uvirksomt parti 86 ved begge ender og et reverseringsparti 88 beliggende mellom dem. Kamfølgeren 82 vil derfor ikke påvirkes og akselen 44 vil ikke svinge når følgeren rir i kamsporets rette partier 86. Dette kan betegnes som en nøleperiode ved hver ende av kammen, mens sporets diagonale eller effektive parti 88 vil svinge akselen et forutbestemt stykke. The reversing cam is provided with a circumferential groove 84 with three main parts, namely an inactive part 86 at both ends and a reversing part 88 located between them. The cam follower 82 will therefore not be affected and the shaft 44 will not swing when the follower rides in the straight parts 86 of the cam track. This can be described as a hesitation period at each end of the cam, while the diagonal or effective part 88 of the track will swing the shaft a predetermined distance.

Ventilarmens aksel 16 har som vist i fig. 1, 9 og 10 et eksentrisk parti 90 som tjener til å løfte kamfølgerne 32 og 34 opp fra kamakselen. The valve arm shaft 16 has, as shown in fig. 1, 9 and 10 an eccentric part 90 which serves to lift the cam followers 32 and 34 up from the camshaft.

Det eksentriske parti eller den eksentriske aksel 90 bærer ventilarmene 92 og 94 for inntaks, resp. ekshaustventilen og over disse armer ligger et tverrstykke 96 eller liknende. Akselen 16 er som vist i fig. 10, forsynt med passende slisser 98 eller utfor-met på annen måte for å kunne låses sammen med reverseringskamakselen 74 eller manøvreringsakselen 68. Begge disse to aksler kan være direkte forbundet med ven-tilreverseringsakselen eller de kan være giret sammen med den. I fig. 2 er disse aksler for tydelighets skyld vist forskutt i forhold til hverandre, men de kan også ligge i flukt. The eccentric part or the eccentric shaft 90 carries the valve arms 92 and 94 for intake, resp. the exhaust valve and above these arms is a cross piece 96 or similar. The shaft 16 is, as shown in fig. 10, provided with suitable slots 98 or otherwise designed to be interlocked with the reversing camshaft 74 or the maneuvering shaft 68. Both of these two shafts may be directly connected to the valve reversing shaft or they may be geared together with it. In fig. 2, for the sake of clarity, these shafts are shown offset in relation to each other, but they can also lie flush.

Når motoren skal reverseres skiftes håndtaket 50 om fra den ene til den annen side, så fluidet strømmer inn i motsatt retning. Herved dreies kammen 78 ved hjelp av tannstangen 62 og tannhjulene 66, 70 og 72. Svingeakselen forholder seg rolig under den første del av kammens 78 rotasjon når kamfølgeren 82 rir i sporets 84 rettlin-jede parti 86. Under denne første del av bevegelsen løfter eller svinger eksentret 90 ventilarmene 92 og 94 om ventilen for, som vist i fig. 2, å løfte støtstangens kamfølgere opp fra kammene. When the engine is to be reversed, the handle 50 is switched from one side to the other, so the fluid flows in in the opposite direction. Hereby, the cam 78 is rotated by means of the rack 62 and the gears 66, 70 and 72. The pivot shaft is at rest during the first part of the cam 78's rotation when the cam follower 82 rides in the rectilinear part 86 of the track 84. During this first part of the movement, lifts or the eccentric 90 swings the valve arms 92 and 94 around the valve for, as shown in fig. 2, to lift the push rod cam followers up from the cams.

Når kamfølgeren 92 går gjennom det diagonale parti 88 av sporet 84 så vil svingeakselen 44 forskyve kamakselen sideveis for å bringe det annet kamsett i flukt med kamfølgerne på støtstengene. When the cam follower 92 passes through the diagonal portion 88 of the slot 84, the pivot shaft 44 will displace the camshaft laterally to bring the second set of cams into alignment with the cam followers on the pushrods.

Når motoren igjen skal reverseres fore-går rekkefølgen av operasjoner nøyaktig i omvendt orden. When the engine is to be reversed again, the sequence of operations takes place exactly in the reverse order.

Når motoren er reverserbar er det gun-stig at det innesluttes mindre luft enn sy-linderens fulle volumetriske kapasitet for kompresjon ved å stenge ventilen eller ventilene før det nedre dødpunkt under stemplets sugeslag, eller et stykke etter det nedre dødpunkt ved stemplets kompresjonsslag. When the engine is reversible, it is advantageous to enclose less air than the cylinder's full volumetric capacity for compression by closing the valve or valves before bottom dead center during the piston's suction stroke, or a little after bottom dead center during the piston's compression stroke.

I fig. 11 er det som eksempel vist to ventilstyrediagrammer som angir manøvre-ringen av ventilene for såvel for- som ak-terovergang. Under stemplets sugeslag og ved full belastning stenges inntaksventilen eller -ventilene ved punktet a som ligger et forutbestemt antall grader foran det nedre dødpunkt. Under ekshaustslaget og ved full belastning åpnes inntaksventilene ved b. Herav fremgår at når inntaksventilen stenges ved a så vil mindre luft enn sylin-derens fulle volumetriske kapasitet være innesluttet for kompresjon, og temperatur-stigningen på grunn av denne vil reduseres. In fig. 11 shows, as an example, two valve control diagrams which indicate the maneuvering of the valves for both forward and aft transition. During the piston's suction stroke and at full load, the intake valve or valves are closed at point a, which is a predetermined number of degrees ahead of bottom dead center. During the exhaust stroke and at full load, the intake valves are opened at b. This shows that when the intake valve is closed at a, less air than the cylinder's full volumetric capacity will be enclosed for compression, and the temperature rise due to this will be reduced.

Ved ingen eller liten belastning stenges inntaksventilen ved c, slik at luftens tem-peratur ved slutten av kompresjonen vil være høy nok til at brennstoffet antennes. Luften tilføres sylindrene gjennom en for-kompressor 98, som drives ved hjelp av ekshaustgasser eller liknende, og den pas-serer derfra til en mellomkjøler for å fjerne kompresjonsvarmen. Kompressoren og kjø-leren er i fig. 1 bare antydet helt skjematisk. With no or little load, the intake valve is closed at c, so that the air temperature at the end of compression will be high enough for the fuel to ignite. The air is supplied to the cylinders through a pre-compressor 98, which is driven by means of exhaust gases or the like, and it passes from there to an intercooler to remove the heat of compression. The compressor and the cooler are in fig. 1 only indicated very schematically.

For å skifte tidspunktet for stenging av inntaksventilen fra a ved forovergang og full belastning til punktet c ved liten eller ingen belastning, bæres kamfølgeren 26 av en stropp 102 som styres av et eksenter 104. Dette styres av en hvilken som helst passende mekanisme som står i forbindelse med belastningen eller med en belastnings-faktor og som styrer tidspunktet for stengning av inntaksventilen i samsvar med trykket i inntaksforgreningsrøret. Som vist i fig. 1 vil eksentret 104 føre kamfølgeren 26 frem og tilbake mellom stillingene a og c. Tidspunktet for stenging blir på denne måte endret i samsvar med ventilens tids-diagram i fig. 11. To shift the intake valve closing time from a at forward transition and full load to point c at light or no load, the cam follower 26 is carried by a strap 102 controlled by an eccentric 104. This is controlled by any suitable mechanism provided in connection with the load or with a load factor and which controls the time for closing the intake valve in accordance with the pressure in the intake manifold. As shown in fig. 1, the eccentric 104 will move the cam follower 26 back and forth between positions a and c. The time for closing is thus changed in accordance with the valve's timing diagram in fig. 11.

Når tidspunktet for stenging av inntaksventilen skiftes over fra punktet a til punktet c, så vil også tidspunktet for åp-ning forsinkes fra punktet b til punktet d, hvilket reduserer ventiloverlappingen og mengden av spyleluft ved liten belastning. When the time for closing the intake valve is shifted from point a to point c, the time for opening will also be delayed from point b to point d, which reduces the valve overlap and the amount of purge air at low load.

Når motoren går akterover eller i den annen retning holdes inntaksventilen, som vist i den nedre halvdel av fig. 11, åpen forbi det nedre dødpunkt og stenges ved a' når motoren er fullstendig eller sterkt belastet. When the engine goes astern or in the other direction the intake valve is held, as shown in the lower half of fig. 11, open past bottom dead center and closed at a' when the engine is fully or heavily loaded.

Akteroverkammen vil åpne ventilen i punktet b' etter mere enn 360° kamaksel-rotasjon. The aft cam will open the valve at point b' after more than 360° camshaft rotation.

For mindre belastninger vil inntaksventilen stenges i punktet c' for å inneslut-te mere luft enn for full belastning ved punktet a'. Inntaksventilen vil her åpnes ved punktet d' etter mere enn 360° kam-akselrotasjon. For smaller loads, the intake valve will be closed at point c' to enclose more air than for full load at point a'. Here, the intake valve will open at point d' after more than 360° cam-shaft rotation.

Det skal bemerkes at innløpsventilen blir stengt i forhold til belastningen når motoren går såvel forover som akterover. Når motoren løper forover stenges inntaksventilen i punktet c når maskinen ikke er belastet, men dette punkt skiftes over eller fremover til punktet a når motoren blir sterkt eller fullt belastet. Når motoren løper akterover stenges inntaksventilen ved punktet c', men når motoren belastes flyt-tes tidspunktet for stenging til punktet a'. It should be noted that the inlet valve is closed in relation to the load when the engine is running both forward and aft. When the engine runs forward, the intake valve is closed at point c when the machine is not loaded, but this point is shifted above or forward to point a when the engine becomes heavily or fully loaded. When the engine is running astern, the intake valve is closed at point c', but when the engine is under load, the closing time is moved to point a'.

Inntaksventilen er således stengt under sugeslaget ved full belastning når motoren løper forover, men holdes åpen forbi det nedre dødpunkt og lukket under kompresjonsslaget når motoren løper akterover. I realiteten stenger forover- og akterover-kammene inntaksventilen på samme side av ventildiagrammet i fig. 11, uansett som motoren løper forover eller akterover selv om dette innbefatter stenging av inntaksventilen under sugeslaget ved forovergang og under kompressjonslaget ved akterover-gang. The intake valve is thus closed during the suction stroke at full load when the engine is running forward, but is kept open past bottom dead center and closed during the compression stroke when the engine is running astern. In reality, the forward and aft cams close the intake valve on the same side of the valve diagram in fig. 11, regardless of whether the engine is running forward or aft, even if this includes closing the intake valve during the suction stroke when going forward and during the compression stroke when going aft.

Det skal imidlertid bemerkes at ved denne anordning eller fremgangsmåte kan den samme ventilstyring, innbefattet støt-stengene og kamfølgerne såvel som skiftemekanismen med stroppen 102 og eksentret 104, benyttes til å variere tidspunktet for stengning av inntaksventilen mellom ingen og full belastning, uansett om motoren løper for- eller akterover. Et dobbelt sett ventilstyringer er således ikke påkrevet. However, it should be noted that with this device or method, the same valve control, including the push rods and cam followers as well as the shifting mechanism with the strap 102 and the eccentric 104, can be used to vary the timing of closing the intake valve between no and full load, regardless of whether the engine is running fore or aft. A double set of valve controls is thus not required.

I den foran beskrevne motor er inntaksventilen stengt under sugeslaget når motoren løper forover og under kompresjonsslaget når den løper akterover. Dette forløp kan snues om slik at inntaksventilen vil stenges under kompresjonsslaget ved forovergang og under sugeslaget ved akter-overgang, dvs. det reverserbare forhold. Det skal imidlertid bemerkes at man ved denne reversering også oppnår den samme fordel, nemlig den at det kreves bare ett sett sty-ringer for hver ventil. In the engine described above, the intake valve is closed during the suction stroke when the engine runs forward and during the compression stroke when it runs aft. This process can be reversed so that the intake valve will be closed during the compression stroke during the forward transition and during the suction stroke during the aft transition, i.e. the reversible relationship. However, it should be noted that this reversal also achieves the same advantage, namely that only one set of controls is required for each valve.

Selv om det er en firetaktsmotor som er vist og beskrevet så er det klart at oppfinnelsen også kan brukes i forbindelse med totaktsmotorer. Videre skal bemerkes at tidspunktet for stenging av inntaksventilen kan føres fremover og omvendt hvis belastningen øker istedet for å avta. Although it is a four-stroke engine that is shown and described, it is clear that the invention can also be used in connection with two-stroke engines. Furthermore, it should be noted that the time for closing the intake valve can be advanced and vice versa if the load increases instead of decreasing.

Claims (3)

1. Reversebar forbrenningsmotor med styreanordning som kan lukke i det minste én av sylinderinntaksventilene en betydelig avstand foran det nedre dødpunkt når motoren går i én retning for å redusere luftmengden, karakterisert ved at den samme styreanordning (104) er innrettet til å lukke ventilen en betydelig avstand bak det nedre dødpunkt når motoren går i den annen retning.1. Reversible internal combustion engine with a control device that can close at least one of the cylinder intake valves a significant distance before bottom dead center when the engine runs in one direction to reduce the amount of air, characterized in that the same control device (104) is arranged to close the valve a significant distance distance behind bottom dead center when the engine runs in the other direction. 2. Anordning etter påstand 1, karakterisert ved at styreinnretningen (104) er anordnet til å endre tidspunktet for stengning av inntaksventilen eller ventilene når motoren løper såvel for- som akterover, så den luftmengde som er innesluttet i sylinderen eller sylindrene øker når belastningen på motoren avtar.2. Device according to claim 1, characterized in that the control device (104) is arranged to change the time for closing the intake valve or valves when the engine runs forward as well as aft, so that the amount of air enclosed in the cylinder or cylinders increases when the load on the engine decreases. 3. Anordning etter påstand 2, karakterisert ved at styreinnretningen (104) er slik anordnet at den vil stenge ventilen eller ventilene på sådan måte at volumet av den luft som er innesluttet i sylinderen eller sylindrene alltid er mindre enn den hele volumetriske kapasitet av sylinderen eller sylindrene.3. Device according to claim 2, characterized in that the control device (104) is arranged in such a way that it will close the valve or valves in such a way that the volume of the air enclosed in the cylinder or cylinders is always less than the entire volumetric capacity of the cylinder or the cylinders.