DK167546B1 - Fremgangsmaade til aendring af taendtrykket i en selvtaendende stempelforbraendingsmotor og indretning til at gennemfoere fremgangsmaaden - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅDE TIL ÆNDRING AF TÆNDTRYKKET I EN SELVTÆNDENDE STEMPELFORBRÆNDINGSMOTOR OG INDRETNING TIL AT GENNEMFØRE FREMGANGSMÅDEN

5 Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til ændring af det effektive middeltryk i en selvtændende stempelforbrændingsmotor ved omstilling af brændstofindsprøjtningsindret-ningens indsprøjtningsbegyndelse i forhold til krumtapvinklen, hvorved der løbende frembringes elektriske signaler, 10 der svarer til forbrændingsmotorens momentane tilstand, disse signaler føres til et elektronisk kredsløb, som indeholder et lager. Endvidere vedrører opfindelsen en indretning til ændring af det effektive middeltryk for en selvtændende stempelforbrændingsmotor med midler til indstil-15 ling af brændstofindsprøjtningens indsprøjtningsbegyndelse i forhold til krumtapakslens drejevinkel, hvorved der løbende frembringes elektriske signaler, der svarer til forbrændingsmotorens momentane belastningstilstand, og disse signaler føres til et elektronisk kredsløb, som indeholder 20 et lager.

Store, selvtændende stempelforbrændingsmotorer såsom dieselmotorer råder i reglen for hver cylinder over en indsprøjtningspumpe til brændstoffet. Indsprøjtningspumperne 25 har for eksempel en sugeventil og en overstrømningsventil, som begge er lukkede ved indsprøjtningens begyndelse og under indsprøjtningen. Indsprøjtningsforløbet afsluttes ved åbning af overstrømningsventilen. Dieselmotorens effektive middeltændtryk ændres ved afkortning eller forlængelse af 30 indsprøjtningens varighed, idet overstrømningsventilen åb nes på et senere tidspunkt, og dermed indsprøjtes en større brændstofmængde pr. tændtakt for motoren. Denne ændring af indsprøjtningsmængden, henholdsvis indsprøjtningens varighed sker for eksempel ved store dieselmotorer derved, at 35 alt efter effektbehov påvirkes overstrømningsventilens eks- 2 scenterstyring, for eksempel ved drejning af en ekscenter-aksel ved hjælp af et stangsystem.

For at forbedre virkningsgraden, det vil sige udnyttelsen 5 af brændstoffet i hele driftsområdet, kan tidspunktet for indsprøjtningens begyndelse ved dieselmotorer ændres i forhold til krumtapakslens drejevinkel indenfor visse grænser ved uændret indsprøjtningsmængde og -varighed. Med andre ord betyder det, at brændstoffet indsprøjtes i et andet, 10 men lige så stort drejevinkelområde for krumtappen, henholdsvis et andet område af stempelvandringen. Fra dieselmotorer er det kendt, hvorledes det effektive tændmiddel-tryk - også forenklet kaldet tændtrykket - ændres over belastningsområdet og fremstilles i tændtrykskurver. For mo-15 torerne er det også kendt, ved hvilken drejnings vinkel for krumtappen indsprøjtningsforløbet skal ske ved en bestemt belastning, henholdsvis effekt, for eksempel for at opnå den bedste virkningsgrad. Alt efter ønsket driftsart er det altså muligt at køre motoren efter den tilhørende tænd-20 trykskurve. Den tidsmæssige forskydning af indsprøjtningen sker for eksempel derved, at ekscentrikstyringen af suge-og overstrømningsventiler i pumpen ændres i samme retning som funktion af udgangskurven. Ved hidtil kendte, mekaniske løsninger anvendes for eksempel en kurveskive, som ind-25 stilles svarende til det ønskede middeltændtryk, og som gennem et stangsystem påvirker indsprøjtningspumpens suge-og overstrømningsventilers ekscenteraksler. En knast- eller styreskive er konstrueret til en ganske bestemt tænd-trykskurve for motoren. Drift af dieselmotoren efter en an-30 den udgangskarakteristik kræver omfangsrige ombygnings- og indstillingsarbejder og især standsning af motoren. Sådanne ombygninger er dyre i omkostninger og forstyrrer driften.

I skriftet SAE 860145 er der beskrevet et indsprøjtnings- 35 system for køretøjsdieselmotorer, ved hvilket ind- 3 sprøjtningsmængde og indsprøjtningens begyndelse påvirkes med forskellige styreværdier såsom omdrejningstal, gaspe-dalstilling, motorbelastning, vandtemperatur og så videre. Denne indretning har et lager med styreværdier for forskel-5 lige motortyper, hvad der gør indsprøjtningsstyringen egnet til forskellige køretøjsmotorer.

Opgaven for opfindelsen er at frembringe en forenklet fremgangsmåde, med hvilken selvtændende stempelforbrændings-10 motorer, for eksempel dieselmotorer, efter valg kan køres efter forskellige udgangskurver. Ifølge opfindelsen er en sådan fremgangsmåde kendetegnet ved, at værdierne for flere kurver over det effektive middeltryk er lagret, og at det elektroniske kredsløb indeholder et kredsløb, som efter 15 valg ud fra de lagrede værdier for en af disse kurver frembringer signaler til indstilling af indstillingselementet til styring af indsprøjtningens begyndelse med en første ventil og afslutningen af indsprøjtningen med en anden ventil, og disse signaler tilføres det efterkoblede indstil-20 lingselement og bestemmer dermed dettes stilling, hvorved indsprøjtningsindretningens indsprøjtnings varighed forbliver ens ved ensblivende belastning. De afhængige fremgangsmådekrav vedrører særligt fordelagtige former for fremgangsmåden .

25

Indretningen ifølge opfindelsen er kendetegnet ved kendetegnene i krav 4. Den gør det muligt at gennemføre fremgangsmåden på enkel måde. De afhængige krav vedrørende indretningen angår særligt fordelagtige udførelser af sådanne 30 indretninger.

Fremgangsmåden gør det muligt at drive dieselmotorer uden bekostelige ombygningsarbejder på motoren valgfrit efter forskellige kurver over det effektive middeltryk med den 35 bedst mulige virkningsgrad. Derved er det muligt at udskif- 4 te lageret i det elektroniske kredsløb, at indgive værdierne for den nye kurve i lageret eller at anvende de i lageret allerede forhåndenværende værdier for den nye kurve ved indsprøjtningsstyringen. Men fremgangsmåden muliggør også 5 tilpasning eller ændring af det fra normalkurven afvigende område af kurven over det effektive middeltryk, altså det område i hvilket forskydningen af indsprøjtningsbegyndelsen må forekomme, til en dieselmotors valgte fuldlastposition. Endvidere er det muligt ved kortvarig, stadig varierende 10 belastning at berolige dieselmotorens gang ved anvendelse af et forsinkelseselement, hvorved de kortvarige svingninger ikke fører til forandring af indsprøjtningens begyndelse. Fremgangsmåden medfører i forhold til nuværende løsninger med kurvestyringer til ændring af indsprøjtningens be-15 gyndelse med for eksempel ekscenteraksler også den fordel, at indstillingskræfterne ved forskydning af indsprøjtningens begyndelse ikke overføres til drejevinkelgiveren.

I det efterfølgende forklares eksempler på fremgangsmåden 20 og indretningen nærmere ved hjælp af tegningerne.

Der vises i:

Fig. 1 blokskemaet for et eksempel på et elektronisk 25 kredsløb til indstilling af indsprøjtningens be gyndelse i forhold til drejevinklen ved en brændstofindsprøjtningsindretning; fig. 2A skematisk en styring til en dieselmotor, ved 30 hvilken indsprøjtningens begyndelse kan indstil les med et elektronisk styret indstillingselement, ved for eksempel nul-last; fig. 2B stillingen for armen ved styringen for det ef-35 fektive middeltændtryk i fig. 2A, ved for eksem- 5

UIV I O /0*1-0 D I

pel fuld-last; fig. 3 skematisk et eksempel på et belastning-tændtryk-diagram med en tændtrykskurve for en dieselmo-5 tor.

Det i fig. 1 viste kredsløb 1 til at fastlægge indsprøjtningsbegyndelsens forskydning omfatter i det væsentlige en omformer, for eksempel en strøm-spændingsomformer 11, i 10 hvilken et fra en drejevinkelgiver 2 kommende signal, som er et mål for motorens driftstilstand, normeres. I lagerkredsløbet 12 er lagret værdierne for tændtrykskurver for motoren (kurver over det effektive middeltryk). Motoren køres efter en af disse lagrede kurver. Til hver af værdierne 15 hører et bestemt tidspunkt for begyndelsen af indsprøjtningspumpens indsprøjtningsforløb i forhold til krumtapakslens drejevinkel 0 (fi). Lagerkredsløbet 12 kan beregne dette tidspunkt, men det er også muligt for hver driftstilstand for dieselmotoren at lagre den tilhørende 20 værdi for indsprøjtningens begyndelse i form af en værditabel og fremkalde den ved behov. Ændring til drift af motoren efter en anden udgangskurve kan foretages ved hjælp af kredsløbet, hvis der er lagret flere kurver i lageret 12. Men også hele lageret 12 i kredsløbet 1 kan udskiftes 25 eller nyindlæses.

Lagerkredsløbets signal føres til et summeringskredsløb 13.

I summeringskredsløbet 13 kan signalet, som bestemmer tidspunktet for indsprøjtningens begyndelse, yderligere ændres 30 med parameter-signaler. Således kan der for eksempel med et potentiometerkredsløb 14 indgives en korrekturværdi, der tager hensyn til det netop anvendte driv- eller brændstofs tændegenskaber. Parameter-signalerne kan indgives såvel til selve styreelektronikken eller fra et fjernt liggende ind-35 læsningsapparat 14. Summeringskredsløbets 13 indgangssignal 6 føres til omformeren 15, som forbereder signalet til indstillingselementet 16. Indstillingselementet 16 kan for eksempel drives hydraulisk, pneumatisk eller elektromotorisk og med den her kun symbolsk tegnede stang påvirke ind-5 sprøjtningsindretningens 3' ekscenteraksel og ændre tids punktet for indsprøjtningens begyndelse. Det er også muligt at medindbefatte indstillingselementet 16 i et styrekredsløb, ved hvilket indstillingselementets position løbende tilføres til en regulator 17, som ud fra indstil-10 lingselementets faktiske position og et fra lageret fremkaldt signal for den ønskede position løbende overfører korrektionssignaler (punkteret linie) til omformeren 15. Ved denne løsning ville den direkte forbindelse mellem summeringskredsløbet 13 og omformeren 15 naturligvis bort-15 falde, og omvendt bortfalder regulatoren og dens forbindelser, hvis der anvendes en styring uden et lukket styrekredsløb.

I fig. 2A og 2B er vist indstillingen af indsprøjtnings-20 pumpen 3 ved to forskellige belastningstilstande for dieselmotoren med forskellige tidspunkter for indsprøjtningens begyndelse. Brændstoffet tilføres til indsprøjtningspumpen gennem tilførselsledningen 35 med sugeventilen 32 og indsprøjtes gennem indsprøjtningsledningen 36 i dieselmotorens 25 cylinder. Indsprøjtningen afsluttes ved åbning af overstrømningsventilen 31, og brændstoffet strømmer så tilbage gennem overstrømningsledningen 34.

Dieselmotorens driftstilstand angives af stillingen af dre-30 jegiverens 4 arm 40, som samtidigt gennem et stangsystem med drejearme og stænger 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 påvirker åbningstidspunktet for indsprøjtningspumpens 3 overstrømningsventil 31, det vil sige, ved ensforblivende indsprøjtningsbegyndelse åbner overstrømningsventilen sene-35 re ved højere effekt, og ved lavere effekt åbner den tidli- 7 gere.

Fra drejegiveren 4, som også omfatter en elektrisk vinkelgiver 40', tilføres det til armens 40 vinkelstilling sva-5 rende signal til kredsløbet 1' for indstilling af tidspunktet på indsprøjtningens begyndelse. Kredsløbet 1' frembringer så et styresignal, som bestemmer stillingen for indstillingselementets 16' stempel 160. Stempelstangen 160' er forbundet med armen 164 og bevirker ved frem- og til-10 bagebevægelse en ændring i samme retning af styringen af de to ventiler 31 og 32 med ekscenterakslerne, hvad der ændrer tidspunktet for indsprøjtningens begyndelse men ikke indsprøjtningens varighed, det vil sige indsprøjtningsmængden pr. indsprøjtningstakt for indsprøjtningspumpen.

15 I fig. 2B er der vist en i forhold til fig. 2A ændret vinkelstilling for drejegiverens 4 arm 40 og for de dertil koblede stænger og arme 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49. Men endvidere er også armens 164 stilling ændret med ind-20 stillingselementets 16' stempelstang 160'. Denne stillingsændring (en tidligere position er antydet stiplet) påvirker de to ventilers 31 og 32 ekscenterakselstyring i samme retning således, at indsprøjtningens begyndelse i forhold til dieselmotorens krumtapaksels drejningsvinkel 25 forskydes tidsmæssigt ved ensblivende indsprøjtningsvarighed og indsprøjtningsmængde. Den pågældende stilling for indstillingselementets 16' stempelstang 160' findes af kredsløbet 1 på grundlag af signalet for drejegiverens 4 arms 40 vinkelstilling ud fra de i kredsløbets 1 lager lag-30 rede værdier, for eksempel en tændtrykskurve for dieselmotoren .

I belastning-tændtrykdiagrammet (P2 = effektiv middeltænd-tryk, L = effekt i %) i fig. 3 er der vist et eksempel på 35 en tændtrykskurve a. Det fra normalkurven n (også kaldet 8 naturkurve eller grundkurve) afvigende forløb af udgangskurven a i området mellem 50 og 100% effekt, det vil sige, mellem punkterne A7 over A77 til A7// opnås ved forskydningen af tidspunktet for indsprøjtningens begyndelse. I områ-5 det under 50% effekt forløber udgangskurven a og normalkurven n i det viste eksempel ens, hvad der betyder, at forskydningsindretningen for indsprøjtningens begyndelse ikke behøver at være virksom i dette område, men indstillingselementet kan indtage en faststående udgangsstilling. 10 Alt efter dieselmotortype og arten af dens anvendelse kan man køre motoren efter en anden udgangskurve.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til ændring af det effektive middeltryk i en selvtændende stempelforbrændingsmotor ved omstilling af 5 brændstofindsprøjtningsindretningens (3') indsprøjtnings begyndelse i forhold til krumtapakslens drejevinkel, hvorved der løbende frembringes elektriske signaler (2) svarende til forbrændingsmotorens momentane belastningstilstand, disse signaler føres til et elektronisk kredsløb (1), som 10 har et lager (12), kendetegnet ved, at der deri er lagret værdierne for flere kurver for forbrændingsmotorens effektive middeltryk, og at det elektroniske kredsløb (1) har et kredsløb (15), som efter valg ud fra de lagrede værdier for en af disse kurver frembringer signaler for 15 indstillingselementets (16) stilling til styring af indsprøjtningens begyndelse med en første ventil (32) og indsprøjtningens afslutning med en anden ventil (31), og disse signaler tilføres til det efterkoblede indstillingselement (16) og bestemmer dermed dettes stilling, hvorved ind-20 sprøjtningsindretningens (3) indsprøjtningsvarighed forbliver ens ved ensforblivende belastning.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at signalerne til indstillingselementets (16) stilling på- 25 virkes i kredsløbet (1, 13) af tilførte parameter-signaler (14), og ændrer den på grundlag af tændtrykkurvens værdier bestemte indsprøjtningsbegyndelse.

3. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 eller 2, k e n -30 detegnet ved, at ændringer af forbrændingsmotorens belastningstilstand, som ikke når op på en mindste varighed, der kan vælges forud, ikke fører til en ændring af indsprøjtningens begyndelse.

4. Indretning til ændring af det effektive middeltryk i en selvtændende stempel forbrændingsmotor med midler til omstilling af brændstofindsprøjtningsindretningens (3') indsprøjtnings begyndelse i forhold til krumtapakslens dreje-vinkel, hvorved der løbende frembringes elektriske signaler 5 (2) svarende til forbrændingsmotorens momentane belast ningstilstand. disse signaler føres til et elektronisk kredsløb (1), som har et lager (12), kendetegnet ved, at der deri er lagret værdierne for flere kurver for forbrændingsmotorens effektive middeltryk, og at det elek-10 troniske kredsløb (1) har et kredsløb (15), som har midler, som efter valg ud fra de lagrede værdier for en af disse kurver frembringer signaler for indstillingselementets (16) stilling til styring af indsprøjtningens begyndelse med en første ventil (32) og indsprøjtningens afslutning med en 15 anden ventil (31) og disse signaler tilføres til det efter-koblede indstillingselement (16) og bestemmer dermed dettes stilling, hvorved der findes midler, som holder indsprøjtningsindretningens (3) indsprøjtnings varighed ens ved ens-forblivende belastning. 20

5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at giveren (4) er en drejevinkelgiver.

6. Indretning ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet 25 ved, at det elektroniske kredsløb omfatter et kredsløbsmodul (13), til hvilket der tilføres fra lagerværdierne frembragte indstillingssignaler og parameter-signaler (14), som ændrer de fra lagerværdierne (12) frembragte indstillingssignaler for indstillingselementet (16'). 30

7. Indretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at der findes et indlæsningsapparat (14), som kan betjenes manuelt, til indgivelse af parameter-signalerne (14).

8. Indretning ifølge et af kravene 4 til 7, kende-- tegnet ved, at den omfatter et pneumatisk indstillingselement (16').

9. Indretning ifølge et af kravene 4 til 7, kende-5 tegnet ved, at den omfatter et hydraulisk indstillingselement (16').

10. Indretning ifølge et af kravene 4 til 7, kendetegnet ved, at den omfatter en elektrisk step-motor 10 som indstillingselement (16').

11. Indretning ifølge et af kravene 4 til 10, kendetegnet ved, at indstillingselementet (16) indeholder en elektrisk positionsgiver, der frembringer et signal, som 15 er karakteristisk for indstillingselementets stilling.

12. Indretning ifølge krav li, kendetegnet ved, at indstillingselement (16/) og elektronisk kredsløb (1') er dele af et reguleringskredsløb (1', 16') til regulering 20 af indstillingselementets (16') stilling.