SE434544B

SE434544B - Vehicle engine

Info

Publication number: SE434544B
Application number: SE8303809A
Authority: SE
Inventors: S-O Kronogard; C O Kronogard
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1984-07-30
Also published as: SE8303809L; SE8303809D0

Abstract

In order to improve the fuel economy and reduce the emission contents in the exhaust gases, a multi-cylinder vehicle engine is sectioned to provide independently functionable groups of cylinders 46, 47; 49-51, connected to a fuel supply system which can engage and disengage the groups as desired. One cylinder 48 in the row of cylinders has no piston or associated crank mechanism, and the crankshaft of the engine is sectioned opposite this cylinder. The crankshaft parts carry bevelled gears 54, 55, which are in engagement with a multiple-disc clutch 53 situated outside of the crankshaft and connected to a transmission 43 containing a differential gear driving shaft parallel with the crankshaft. The gears 54, 55 also drive shafts 61, 62 extending upwards through the pistonless cylinder 48 and actuating the camshafts 64, 63 of the cylinder groups 46, 47; 49- 51. <IMAGE>

Description

8303809-1 någon i motorns drivsystem ingående komponent inrymd i den cylinder som saknar kolv och vevmekanism. 8303809-1 any component of the engine drive system housed in the cylinder which lacks a piston and crank mechanism.

Transmissionen kan lämpligen innehålla en momentupp~ delare till med vevaxeln parallella, varandra motriktade drivaxlar.The transmission may suitably contain a torque divider for the drive shafts parallel to each other with the crankshaft.

Kugghjulen vid vevaxeländarna kan samverka med ytter- ligare kugghjul monterade på axlar som sträcker sig genom den kolvlösa cylindern och driver motordelarnas kamaxlar.The gears at the crankshaft ends can cooperate with additional gears mounted on shafts that extend through the pistonless cylinder and drive the camshafts of the engine parts.

Vevaxeländarna kan samverka över en frihjulskoppling.The crankshaft ends can cooperate over a freewheel clutch.

Transmissionnen kan med fördel monteras inne i den kolvlösa cylindern. Kopplingen är då lämpligen av lamell- typ, varvid kugghjulen vid vevaxeländarna via samverkande kugghjul är anslutna till komponenter i en planetväxel, vilka komponenter i sin tur är förbundna med kopplingsla- meller respektive kopplingshus i kopplingen. Kopplingen kan ytterligare lämpligen omfatta en fast husdel och med denna samverkande lamell.The transmission can advantageously be mounted inside the pistonless cylinder. The clutch is then suitably of the lamella type, the gears at the crankshaft ends being connected via cooperating gears to components in a planetary gear, which components are in turn connected to clutch lamellae and clutch housings in the clutch, respectively. The coupling may further suitably comprise a fixed housing part and with this cooperating lamella.

Kugghjulen vid den ena vevaxeländan kan alternativt samverka med drev för maskin monterad i den kolvlösa cylin- dern.The gears at one crankshaft end can alternatively cooperate with gears for a machine mounted in the pistonless cylinder.

Vevaxeländarna kan uppbära cylindriska kugghjul för samverkan med transmission/momentuppdelare, och samverkar dessutom vardera med en konisk kuggväxel för drift av sig genom den kolvlösa cylindern sträckande axlar till cylin- dergruppernas kamaxlar.The crankshaft ends can support cylindrical gears for co-operation with transmission / torque dividers, and in addition each co-operate with a conical gear for driving off axles extending through the pistonless cylinder to the camshafts of the cylinder groups.

De mot varandra vända ändarna av vevaxeldelarna kan alternativt vara försedda med koniska kugghjul, vilka via i ingrepp med dem stående koniska hjul, samverka med var sin del av en koppling, varvid ett koniskt hjul, som står i ingrepp med det koniska kugghjulet vid den vevaxeldel till vilken utgående drivaxel är ansluten, även driver en i den kolvlösa cylindern monterad spolluftkompressor.The opposite ends of the crankshaft parts may alternatively be provided with conical gears, which, via engaging conical wheels, co-operate with each part of a coupling, a conical wheel, which engages with the conical gear at the crankshaft part to which the output drive shaft is connected, also drives a purge air compressor mounted in the pistonless cylinder.

Uppfinningen kommer här nedan att beskrivas med hänvis- ning till bifogade ritníngar, på vilka Fig. l schematiskt visar installation av en motor enligt uppfinningen i ett fordon, Pig. 2 visar en längdsektion genom den i Fig. 1 antydda 1110120111, 8303809-1 Fig. 3 visar ett alternativt drivarrangemang vid en motor av samma slag som den som visas i Fig. 2, Fig. 4 visar ett längdsnitt genom en motor, där en lamell- koppling, som förbinder vevaxeländarna är inbyggd i den kolvlösa cylindern, Fig. 5 visar samma motor som i Fig. 4, men med en luft- kompressor inbyggd i den kolvlösa cylinderna, och Fig. 6 visar samma motor som i Fig. 4, men med organ för drivning av kamaxlarna inlagda i den kolvlösa cylindern, och med växel till utgående drivaxel an- sluten mellan vevaxeldelarna.The invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows the installation of an engine according to the invention in a vehicle, Pig. Fig. 2 shows a longitudinal section through the 1110120111, 8303809-1 indicated in Fig. 1, Fig. 3 shows an alternative drive arrangement for an engine of the same type as that shown in Fig. 2, Fig. 4 shows a longitudinal section through a motor, where a lamella coupling connecting the crankshaft ends is built into the pistonless cylinder, Fig. 5 shows the same engine as in Fig. 4, but with an air compressor built into the pistonless cylinders, and Fig. 6 shows the same motor as in Fig. 4 , but with means for driving the camshafts inserted in the pistonless cylinder, and with gear to the output drive shaft connected between the crankshaft parts.

Fig. 1 visar frampartiet av ett motorfordon 40 försett med en förbränningsmotor 41 enligt uppfinningen anordnad att driva på fordonets framhjul 42 via en med motorn sam- manbyggd kopplings-transmissionsanordning 43 och konventio- nell, transmission/differential 44. Motorn är en sexcylind- rig enhet - se Fig. 2 -, vars vevaxel är delad och ena cylinderns kolv och vevmekanism ersatts med transmissions- element på det sätt som beskrivs mer i detalj i samband med Fig. 2.Fig. 1 shows the front part of a motor vehicle 40 provided with an internal combustion engine 41 according to the invention arranged to drive on the front wheel 42 of the vehicle via a clutch transmission device 43 and conventional, transmission / differential 44 integrated with the engine. The engine is a six-cylinder unit - see Fig. 2 -, whose crankshaft is split and one piston and crank mechanism of one cylinder have been replaced with transmission elements in the manner described in more detail in connection with Fig. 2.

Det icke närmare visade bränslesystemet vid motorn är påverkbart genom ett kontrollorgan 45, som gör att endera motorhalvan, eller båda motorhalvorna tillförs bränsle.The fuel system (not shown) at the engine can be actuated by a control means 45, which causes either engine half or both engine halves to be supplied with fuel.

Fig. 2 visar en längdgenomskärning av motorn 41, som har sex cylindrar 46 - 51. Cylindern 48 saknar kolv och tillhörande vevmekanism, vilka ersatts med transmissions- element. Genom det här föreslagna arrangemanget blir det möjligt att effektivt utnyttja motorblock och alla väsent- liga komponenter från en standardmotor för att få fram en kompakt motor, där man lätt kan anpassa uteffekten efter tillfälligt behov, och uppnå mycket låg bränsleförbrukning med låg emissionshalt i avgaserna.Fig. 2 shows a longitudinal section of the engine 41, which has six cylinders 46 - 51. The cylinder 48 lacks a piston and associated crank mechanism, which have been replaced with transmission elements. The proposed arrangement makes it possible to make efficient use of engine blocks and all essential components from a standard engine to produce a compact engine, where you can easily adapt the output power to temporary needs, and achieve very low fuel consumption with low emissions in the exhaust gases.

Motorns vevaxel är delad i två delar 52a, b i anslut- ning till cylinder 48. Vardera vevaxeldelen är försedd med ett koniskt kugghjul 54 resp. 55, vilka genom samverkande hjul 56, 57 driver komponenter i en lamellkoppling 53, som bestämmer vevaxeldelarnas anslutning till kopplingstrans- missionsanordningen 43. 8303809-1 Kontrollorganet 45 (Fig. 1), som styr bränsletillför- seln till de tvâ cylindergrupperna 46, 47 resp. 49 - 51 pâ- verkar även kopplingslamellerna i transmissionen 53, så att valfritt en cylindergrupp eller båda grupperna förbinds med utgående drivaxel.The engine crankshaft is divided into two parts 52a, b in connection with cylinder 48. Each crankshaft part is provided with a conical gear 54 resp. 55, which by cooperating wheels 56, 57 drive components in a vane coupling 53, which determines the connection of the crankshaft parts to the coupling transmission device 43. 8303809-1 The control means 45 (Fig. 1), which controls the fuel supply to the two cylinder groups 46, 47 and . 49 - 51 also actuate the clutch plates in the transmission 53, so that optionally one cylinder group or both groups are connected to the output drive shaft.

Man kan exempelvis ordna så att cylindrarna 49 - 51, till vars vevaxeldel 52a elgenerator 58 och andra hjälp- apparater är anslutna, är den motordel som används vid nor- mal motorbelastning, medan cylindrarna 46, 47 bildar en boosterenhet, som kopplas till endast när extra effekt behövs.It can be arranged, for example, that the cylinders 49 - 51, to whose crankshaft part 52a electric generator 58 and other auxiliary devices are connected, are the motor part used during normal engine load, while the cylinders 46, 47 form a booster unit, which is connected only when extra power is needed.

Med kugghjulen 54, 55 på vevaxeldelarna samverkar yt- terligare kugghjul 59, 60, monterade på axlar 61, 62, som driver cylindergruppernas kamaxlar 63, 64. Detta ger en möjlighet att minska inbyggnadslängden för motorn, vilket är värdefullt, speciellt vid framhjulsdrift.Additional gears 59, 60, mounted on shafts 61, 62, which drive the camshafts 63, 64 of the cylinder groups, cooperate with the gears 54, 55 on the crankshaft parts, which provides an opportunity to reduce the installation length of the engine, which is valuable, especially in front-wheel drive.

Fig. 3 visar en modifikation av sammankopplingsarrange- manget vid en motor av samma slag som den ovan beskrivna, men där transmission 43a är ansluten direkt till den ena vevaxeldelen 65. De tvâ vevaxeldelarna 65 och 66 är samman- kopplingsbara genom en frihjulskoppling 67 anordnad direkt mellan vevaxeldelarna. Koniska kugghjul 54a, 55a driver här parallella axlar 6la, 62a till kamaxeldreven samt hjälp- apparater 58a. ' Fig. 4 visar ett mittparti vid en motor med godtyckligt antal cylindrar, där kolv och tillhörande vevmekanism i en cylinder 70 ersatts med andra element, och där vevaxeln de- lats i tvâ delar 71, 72, vilka på tidigare beskrivet sätt vardera är försedda med ett koniskt kugghjul 73, 74. Dessa står i ingrepp med koniska kugghjul 75, 76, som driver olika komponenter i ett planetväxel/kopplingsarrangemang 77, som är inmonterat i cylindern 70.Fig. 3 shows a modification of the coupling arrangement in an engine of the same type as the one described above, but where transmission 43a is connected directly to one crankshaft part 65. The two crankshaft parts 65 and 66 can be interconnected by a freewheel clutch 67 arranged directly between the crankshaft parts. Conical gears 54a, 55a here drive parallel shafts 6la, 62a to the camshaft gears and auxiliary devices 58a. Fig. 4 shows a central portion of an engine with any number of cylinders, where the piston and associated crank mechanism in a cylinder 70 are replaced with other elements, and where the crankshaft is divided into two parts 71, 72, each of which is provided in the manner previously described. with a bevel gear 73, 74. These engage with bevel gears 75, 76, which drive various components of a planetary gear / clutch arrangement 77, which is mounted in the cylinder 70.

Ett hus 78, med ett ringhjul 79 samt ett kopplingshus 80 drivs av kugghjulet 76 medan en hållare 81 för planethjul 82 drivs av kugghjulet 75. Ett solhjul 83 är monternat på en axel 84, vilken uppbär dels en första kopp- lingslamell 85 för samverkan med kopplingshuset 80, dels en andra lamell 86 för samverkan med ett fast kopplingshus 87. 8303809-1 Ritningen är endast schematisk - i verkligheten motsva- ras varje lamell av flera lamellenheter, och det finns givetvis organ för påverkan av lamellerna liksom lager m.m., som för överskâdlighets skull inte visas på ritning- en. Samma kompakta typ som används i moderna motorcykel- transmissioner kan exempelvis användas.A housing 78, with a ring gear 79 and a clutch housing 80 is driven by the gear 76 while a holder 81 for planet gears 82 is driven by the gear 75. A sun gear 83 is mounted on a shaft 84, which partly carries a first clutch plate 85 for co-operation with the coupling housing 80, and a second lamella 86 for co-operation with a fixed coupling housing 87. 8303809-1 The drawing is only schematic - in reality each lamella corresponds to several lamella units, and there are of course means for influencing the lamellae as well as bearings etc., which for for the sake of clarity is not shown in the drawing. The same compact type used in modern motorcycle transmissions can be used, for example.

Beroende på hur man väljer inkopplingen av den tillkom- mande cylindergruppen kan denna fås att arbeta med samma varvtal som, eller med högre varvtal än den andra cylinder- gruppen, samt med snabb uppvärmning vid start.Depending on how you select the connection of the additional cylinder group, this can be made to work with the same speed as, or with higher speeds than the other cylinder group, and with fast heating at start-up.

Genom att växel/koppling placeras i cylinderrummet får man en god kylning av detsamma.By placing the gear / clutch in the cylinder chamber, you get a good cooling of the same.

Fig. 5 visar ett parti av en motor med godtyckligt antal cylindrar, där en cylinder 90 i raden saknar kolv och tillhörande komponenter, och där vevaxeln är delad i två delar 91 och 92. Vevaxeländarna uppbär koniska kugghjul 93, 94, vilka samverkar med en lamellkoppling 95, som styrs pâ lämpligt sätt så att den, allt efter behov, kopplar samman vevaxeldelarna, eller häller den, pâ ritningen vänstra cylindergruppen overksam. Den icke visade anslutningen till utgående drivaxel förbinds med den högra cylindergruppen, och kugghjulet 93 vid tillhörande vevaxeldel 91 driver även via ett komiskt hjul 96 en spolluftkompressor 97 inmonterad i cylinderrummet 90 och via en ledning 90 stående i förbin- delse med motors luftintag. , I de fall då motorblocket är inrättat för mottagande av lösa cylinderfoder, utformar man lämpligen de cylinder- rummet helt fyllande insatskomponenterna - hydraulmaskíner, luftkompressorer och kopplingar - så att deras mantelyta motsvarar formen på ett cylinderfoder. Berörd komponent blir då direkt omspolad av kylvattnet, och kommer snabbt att "konditioneras" till lämplig driftstemperatur.Fig. 5 shows a part of an engine with any number of cylinders, where a cylinder 90 in the row lacks a piston and associated components, and where the crankshaft is divided into two parts 91 and 92. The crankshaft ends carry conical gears 93, 94, which cooperate with a lamella coupling 95, which is controlled in a suitable manner so that it, as required, connects the crankshaft parts, or pours it, in the drawing the left cylinder group inactive. The connection (not shown) to the output drive shaft is connected to the right cylinder group, and the gear 93 at the associated crankshaft part 91 also drives via a comic wheel 96 a purge air compressor 97 mounted in the cylinder space 90 and via a line 90 in communication with the engine air intake. In cases where the engine block is designed to receive loose cylinder liners, the cylinder compartments completely filling the insert components - hydraulic machines, air compressors and couplings - are suitably designed so that their jacket surface corresponds to the shape of a cylinder liner. The affected component is then directly flushed by the cooling water, and will be quickly "conditioned" to a suitable operating temperature.

Fig. 6 visar ytterligare en tillämpning av uppfinning- en. En cylinder 100 i raden saknar kolv och vevaxeln är delad i två delar l0l och 102. Delen 101 samverkar med delen 102 via en frihjulskoppling 103, som gör det möjligt för den senare att stå stilla medan den förstnämnda delen roterar. I stället för frihjulskoppling kan man använda 8503809-1 lager av godtyckligt slag, varvid sammankoppling av vev- axlarna sker i den underliggande transmíssionen till ut- gående axel. _ Båda vevaxeldelarna är försedda med koniska kuggväxlar 104, 105, som driver var sin axel 106, 107, vilka i sin tur över ytterligare koniska växlar driver motordelarnas kam- axlar 108, 109.Fig. 6 shows a further application of the invention. A cylinder 100 in the row lacks a piston and the crankshaft is divided into two parts 101 and 102. The part 101 cooperates with the part 102 via a freewheel clutch 103, which enables the latter to stand still while the former part rotates. Instead of freewheel clutch, 8503809-1 bearings of any kind can be used, whereby the crankshafts are connected in the underlying transmission to the output shaft. Both crankshaft parts are provided with conical gears 104, 105, which each drive their own shaft 106, 107, which in turn drive the camshafts 108, 109 of the engine parts over further conical gears.

Vardera vevaxeldelen uppbär vidare ett cylindriskt kugghjul 110, lll. Förbindelse mellan vevaxeldelarna 101, 102 kan ske medelst godtyckliga kända transmissionselement.Each crankshaft part further carries a cylindrical gear 110, III. Connection between the crankshaft parts 101, 102 can take place by means of any known transmission elements.

I anslutning till vevaxeldel 101 visas en cylindrisk kugg- hjulsväxel 115, och i anslutning till vevaxeldel 102 en kedjetransmission 116, där naturligtvis det överförande elementet kan vara en rem eller ett bälte. Arrangemanget är lämpat att användas med motorn tvärställd i ett fordon, och med åt motsatta håll riktade drivaxlar 113, 114.Adjacent to the crankshaft part 101 is shown a cylindrical gear 115, and in connection with the crankshaft part 102 a chain transmission 116, where of course the transmitting element can be a belt or a belt. The arrangement is suitable for use with the engine transversely in a vehicle, and with drive axes 113, 114 directed in opposite directions.

Utföringsformerna enligt Pig. 1 - 6 antyder schematiskt motorer med cylindrar anordnade i en rad, men det är uppen- bart att samma arrangemang även kan användas vid V-motorer, där man då får tvâ kolvfria cylindrar som kan användas för förläggning av komponenter såsom kopplingar, axeltransmis- sioner och/eller luftkompressorer.The embodiments according to Pig. 1 - 6 schematically indicate motors with cylinders arranged in a row, but it is obvious that the same arrangement can also be used with V-motors, where you then get two piston-free cylinders that can be used for placing components such as clutches, shaft transmissions and / or air compressors.

Vissa hjälpapparater, t.ex. elgenerator, kan naturligt- vis placeras i cylindern, och i stället för, eller tillsam- mans med transmissionsaxlarna till kamaxlarna kan man för- lägga transmission till av motorn drivna hjälpapparater genom cylindern.Some auxiliary devices, e.g. electric generator, can of course be placed in the cylinder, and instead of, or together with the transmission shafts to the camshafts, transmission to motor-driven auxiliaries can be located through the cylinder.

Claims

83038094 PATENT CLAIMS

A vehicle engine with a number of cylinders and with a fuel system (45), which allows the engagement and disengagement of certain cylinders, and whose crankshaft is divided so that the cylinders form two groups separated by a cylinder (48, 70, 100) which lacks piston and associated cranking mechanism, characterized in that the opposite ends of the crankshaft parts support gears (54, 55; 73, 74; 93, 94; 110, 110), which are partly connected to a side of crankshaft existing, the crankshaft parts connecting transmission (53, 77, 95, 112), partly cooperating with any component (61, 62; 86, 87; 97; 106, 107) included in the engine drive system housed in the missing cylinder piston and crank mechanism.

Vehicle engine according to claim 1, characterized in that the transmission (43, 53; 112) contains a torque divider for crankshaft parallel, mutually opposite drive shafts (113, 114).

3. A vehicle engine according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the gears (54, 55) at the crankshaft ends cooperate with further gears (59, 60) mounted on axles (61, 62; 6la, 62a) which extends through the pistonless cylinder and drives the camshafts of the engine parts.

Vehicle engine according to claim 3, characterized in that the crankshaft ends cooperate over a freewheel clutch (67).

Vehicle engine according to claim 1, characterized in that the transmission (70) is mounted inside the pistonless cylinder.

Vehicle engine according to Claim 5, characterized in that the clutch (77) is of the lamella type, and in that the gears (73, 74) at the crankshaft ends are connected via cooperating gears to components (79, 81) in a planetary gear , which components are in turn connected to coupling lamellae (84) resp. coupling housing (80) in the coupling (78). 8303809-1

Vehicle engine according to claim 6, characterized in that the coupling (78) further comprises a fixed housing part (87) and a lamella (86) cooperating therewith.

Vehicle engine according to claim 1, characterized in that gears (93) at one crankshaft end also cooperate with gears (96) for machine (97) mounted in the pistonless cylinder.

Vehicle engine according to claim 2, characterized in that the crankshaft ends support cylindrical gears (110, III) for co-operation with transmission / torque divider (112), and also co-operate with a bevel gear (104, 105) for operation axes (106, 107) extending through the pistonless cylinder (100) to the camshafts (108, 109) of the cylinder groups.

10. Vehicle engine according to claim 1, characterized in that the facing ends of the crankshaft parts are provided with bevel gears (93, 94), which via engaging conical wheels, cooperate with each part of a coupling (95), a bevel wheel (96) engaging the bevel gear (93) at the crankshaft part (91) to which the output drive shaft is connected, also drives a purge air compressor (97) mounted in the pistonless cylinder ).