NL9402238A - Fluidumdoseerinrichting. - Google Patents

Description

Titel: Fluïdumdoseerinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een fluïdumdoseer-inrichting volgens de aanhef van conclusie 1.

In het algemeen wordt het debiet geregeld met een enkele regelklep waarvan de doorstroomopening continu kan worden gevarieerd. Een dergelijke regeling heeft een aantal nadelen. Wanneer bijvoorbeeld de behoefte bestaat het debiet van de klep te regelen aan de hand van meer dan één grootheid, dan is dit slechts mogelijk via elektronische weg. Daarbij treedt het bezwaar op dat de regelkarakteristiek van de klep ten behoeve van de ene grootheid in het algemeen anders dient te zijn dan de regelkarakteristiek ten behoeve van een andere grootheid. Zo kan bijvoorbeeld de ene grootheid een zeer fijne, snelle regeling vereisen, terwijl voor de andere grootheid op basis waarvan wordt geregeld juist een trage regel-karakteristiek nodig is, waarmee grote debietvariaties worden bewerkstelligd.

De regelkarakteristiek van de een klep wordt niet alleen bepaald door de vorm van de kleppoort maar tevens door de bekrachtigingsmiddelen met behulp waarvan de klep wordt versteld. Ook ten aanzien van de bekrachtigingsmiddelen moet bij de bekende fluïdumdoseerinrichtingen telkens een compromis worden gesloten tussen de eisen die de verschillende grootheden, op basis waarvan het debiet wordt geregeld, stellen. Zo zullen bekrachtigingsmiddelen, die op snelle wijze een kleine verstelling moeten kunnen realiseren, constructief volkomen verschillen van bekrachtigingsmiddelen, die een grote verstelling in een laag tempo moeten kunnen bewerkstelligen.

Het realiseren van verschillende regelkarakteristieken ten behoeve van verschillende grootheden is met een normale regelklep niet mogelijk, zodat bij conventionele systemen, ter regeling van het debiet, toevlucht wordt gezocht in regeling van de fluïdumdruk met behulp van bijvoorbeeld een drukregelaar. Een dergelijke fluïdumdrukregeling ten behoeve van een debietregeling op basis van een eerste grootheid verstoort echter weer de debietregeling met behulp van de klep op basis van een tweede grootheid.

De uitvinding beoogt een fluïdumdoseerinrichting zonder de genoemde nadelen. Een fluïdumdoseerinrichting derhalve, die beschikt over verschillende regelkarakteristieken.

De fluïdumdoseerinrichting van het in de aanhef genoemde type wordt hiertoe gekenmerkt door de kenmerkende maatregelen van conclusie 1.

Door de aanwezigheid van twee aparte regelplunjers, die elk worden aangestuurd door eigen bekrachtigingsmiddelen, kunnen de regelkarakteristieken goed worden afgestemd op de grootheid op basis waarvan de stand van de regelplunjer wordt gestuurd. Dat wil zeggen de vorm en afmetingen van de uitlaat-poorten kunnen op het gewenste regelgedrag worden afgestemd en bij de keus van de bekrachtigingsmiddelen kan eveneens rekening worden gehouden met het gewenste regelgedrag voor de betreffende grootheid. Anderzijds is het ook mogelijk de stand van beide regelplunjers aan de hand van slechts één gemeten grootheid te sturen, waarbij de ene regelplunjer dient voor de grofregeling en waarbij met de andere regelplunjer de fijn-regeling wordt bewerkstelligd.

In een nadere uitwerking van de uitvinding, die met name geschikt is wanneer de fluïdumdoseerinrichting niet alleen is bestemd voor de regeling van het afgegeven debiet, maar tevens dient voor het verdelen van een enkele debiet-stroom over een aantal verschillende debietstromen, wordt de fluïdumdoseerinrichting gekenmerkt door de maatregelen van conclusie 2.

Een aldus uitgevoerde fluïdumdoseerinrichting kan compact worden uitgevoerd en is op economische wijze te vervaardigen .

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in volgconclusies en zullen hierna, onder verwijzing naar de tekening, verder worden verduidelijkt.

Fig. 1 toont een doorsnede over lijn I-I uit fig. 2; en fig. 2 toont een doorsnede over lijn II-II uit fig. 1.

De fluïdumdoseerinrichting die is weergegeven in de tekening is bedoeld om onderdeel uit te maken van een brand-stoftoevoersysteem van een van verbrandingskamers, zoals bijvoorbeeld cilinders, voorziene verbrandingsmotor. Het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is bestemd voor het brandstof-toevoersysteem van een verbrandingsmotor met zeven of minder cilinders en is voorzien van één toevoerleiding-aansluiting 1 en zeven afvoerleiding-aansluitingen 2. Eventueel kan één of meer van de afvoerleiding-aansluitingen met behulp van een plug worden afgesloten wanneer de fluïdumdoseerinrichting wordt toegepast met minder dan zeven cilinders. Bij dergelijke multi point toepassingen stemt het aantal afvoerleiding-aansluitingen 2 overeen met het aantal verbrandingskamers van de verbrandingsmotor. Het is duidelijk dat het aantal afvoerleiding-aansluitingen 2 kan worden gevarieerd afhankelijk van het aantal verbrandingskamers van de verbrandingsmotor. Zelfs kan sprake zijn van slechts één afvoerleiding-aansluiting wanneer bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van een single point injectie-systeem. Het moge ook duidelijk zijn, dat het aantal toevoerleiding-aansluitingen 1 groter dan één kan zijn. Bijvoorbeeld wanneer de fluïdumdoseerinricht ing is aangesloten op twee toevoerleidingen, die elk een andere soort brandstof toevoeren. In het algemeen zal gelden dat het aantal fluïdumtoevoerleiding-aansluitingen overeenstemt met het aantal verschillende fluïdum-toevoerbronnen.

De fluïdumdoseerinrichting volgens het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is voorts voorzien van twee sets uitlaat-poorten 3, 4, die elk afvoerleiding-aansluiting 2 in fluïdum-verbinding stellen met een fluïdumkamer 5. De fluïdumkamer 5 is via één inlaatpoort 6 in fluïdumverbinding gesteld met de toevoerleiding-aansluiting 1. Een eerste en een tweede regel-plunjer 7, resp. 8 regelen het fluïdumdebiet van de fluïdum-doseerinrichting door het doorstroomoppervlak van de eerste, respectievelijk tweede set uitlaatpoorten 3, 4 althans gedeeltelijke af te dekken. Teneinde het fluïdumdebiet van de eerste set uitlaatpoorten 3 onafhankelijk te kunnen regelen van het fluïdumdebiet van de tweede set uitlaatpoorten 4, is elke regelplunjer 7, 8 voorzien van eigen bekrachtigingsmiddelen 9, resp. 10 ter besturing van de respectieve posities van de regelplunjers 7, 8.

De fluïdumkamer 5 wordt begrensd door een bus 11 die in het manteloppervlak ter hoogte van een radiaal vlak P is voorzien van de inlaatpoort 6. De genoemde sets uitlaatpoorten 3, 4 zijn, gezien in axiale richting van de bus 11, aan weerszijden van het radiale vlak P aangebracht. De uitlaatpoorten 3, 4 van elke set zijn in het uitvoerings-voorbeeld verdeeld over de omtrek van de bus 11 aangebracht.

De respectieve regelplunjers 7, 8 zijn passend en verschuifbaar in de bus 11 opgenomen en bevinden zich aan weerszijden van het radiale vlak P.

Op haar beurt is de bus 11 passend opgenomen in een boring van een huis 12, welk huis 12 in het manteloppervlak is voorzien van de genoemde toevoerleiding-aansluiting 1 die in direkte fluïdumverbinding staat met de daarbij behorende inlaatpoort 6 in de bus 11. Het huis 12 is verder voorzien van een aantal, over het manteloppervlak verdeeld aangebrachte afvoerleiding-aansluitingen 2 die elk uitmonden in een, bij de betreffende afvoerleiding-aansluiting 2 behorende kamer 13. In het uitvoeringsvoorbeeld is de kamer gevormd in het buiten-manteloppervlak van de cilindrische bus 11. Het is duidelijk dat deze kamer 13 echter ook in het binnenmanteloppervak van de cilindrische boring van het huis 12 kan zijn gevormd. Ook de kamers 13 zijn derhalve verdeeld over de omtrek van het manteloppervlak van ófwel de boring van het huis 12 ófwel de bus 11 aangebracht. Elke kamer 13 staat in direkte fluïdumverbinding met een uitlaatpoort 3 van de eerste, en een uitlaatpoort 4 van de tweede set. De uitlaatpoorten 3, 4 van de beide sets monden derhalve telkens paarsgewijs uit in een gemeenschappelijke kamer 13 van waaruit het fluïdum verder in één stroom via een afvoerleiding-aansluiting 2 wordt afgevoerd. Het is duidelijk dat een dergelijke uitvoering niet noodzakelijk is en dat de fluïdumstromen afkomstig uit de beide sets uitlaatpoorten 3, 4 ook gescheiden kunnen worden afgevoerd.

In de compacte en op economische wijze te vervaardigen uitvoeringsvorm die is weergegeven in de tekening bevinden de bekrachtigingsmiddelen 9, 10 van de respectieve regel-plunjers 7, 8 zich aan weerszijden van het huis 12 ter plaatse van de kopse einden 12a, 12b van de boring in het huis 12. De toevoerleiding- en afvoerleiding-aansluitingen 1, resp. 2 bevinden zich, gezien in axiale richting van de boring, in hoofdzaak centraal in het huis 12, ter hoogte van het genoemde radiale vlak P.

Aangezien de kopse einden 12a, 12b van de bus 11 fluïdumdicht zijn afgesloten, zijn de regelplunjers 7, 8 voorzien van een fluïdumdoorlaatopening 7a, 8a ter verhindering van ongewenste fluïdumdrukopbouw in delen van de fluïdum-kamer 5 als gevolg van verplaatsing van de regelplunjers 7, 8. Een dergelijke drukopbouw in de fluïdumkamer 5 zou de dosering van het fluïdum kunnen verstoren. Een veel voornamer bezwaar zou zijn dat, zonder de aanwezigheid van de fluïdumdoorlaat-openingen 7a, 8a, de ruimte tussen de bekrachtigingsmiddelen 9, 10 en de respectieve regelplunjers 7, 8 een afgesloten ruimte zou zijn waar een drukopbouw zou plaatsvinden, die overwonnen zou moeten worden door de bekrachtigingsmiddelen 9, 10. Daarbij wordt door middel van de fluïdumdoorlaatopeningen 7a, 8a bewerkstelligd dat de druk aan weerszijden van de regelplunjers 7, 8 telkens gelijk blijft, zodat de, door de fluïdumdruk op de regelplunjers 7, 8 uitgeoefende krachten in tegengestelde richting nagenoeg gelijk zijn. De krachten zijn niet geheel gelijk doordat het oppervlak waarop fluïdumdruk wordt uitgeoefend aan de, naar de aandrijving 9, 10 toegekeerde zijde van de regelplunjers 7, 8 iets kleiner is door aanwezigheid van de stuurstangen 14. Nog een derde voordeel van de fluïdumdoorlaatopeningen 7a, 8a is dat ze een fluïdische demping aan de regelplunjers 7, 8 kunnen verschaffen op de wijze zoals dat bij een schokbreker plaatsvindt.

De beide regelplunjer-bekrachtigingsmiddelen 9, 10 kunnen van een verschillend type zijn, zodat de gewenste aandrijfkarakteristiek precies kan worden afgestemd op de gewenste regelkarakteristiek die met de betreffende regel-plunjer 7, 8 en de daarbij behorende set uitlaatpoorten 3, respectievelijk 4 wordt beoogd. In het weergegeven uit-voeringsvoorbeeld is het bekrachtigingsmiddel 9 voor de eerste regelplunjer 7 pneumatisch uitgevoerd. Het is hiertoe voorzien van een membraan 9a met een veer 9b met behulp waarvan de stand van de eerste regelplunjer 7 regelbaar is afhankelijk van een luchtstroom in bijvoorbeeld de luchttoevoer van een verbrandingsmotor. Zo kunnen bijvoorbeeld drukverschillen in de luchtstroom, die worden opgewekt door middel van een venturi, een meetflens of een Pitot-buis, dienen ter besturing van het membraan 9a. Het membraan 9a is via een stuurstang 14 verbonden met de regelplunjer 7. Het membraan bevindt zich in een gesloten behuizing 15, waarin, aan weerszijden van het membraan, kanalen 16a, 16b uitmonden, met behulp van welke kanalen 16a, 16b de opgewekte drukverschillen in de luchtstroom worden overgebracht naar het membraan 9a.

Het bekrachtigingsmiddel 10 voor de tweede regelplunjer 8 is elektromechanisch, elektrohydraulisch of elektropneumatisch uitgevoerd. De regeling van deze bekrachtigingsmiddelen kan bijvoorbeeld plaatsvinden door middel van micro-electronica die stuursignalen afgeeft aan het elektromechanische, elektrohydraulische of elektropneumatische bekrachtigingsmiddel 10. De stuursignalen kunnen bijvoorbeeld afhankelijk zijn van metingen die afkomstig zijn van een lambdasonde in de uitlaat van de motor. Een belangrijk voordeel van een dergelijk combinatie van bekrachtigingsmiddelen 9, 10 is dat wanneer de micro-electronica, die de besturing verzorgt van het elektromechanische, elektrohydraulische of elektropneumatische bekrachtigingsmiddel 10 uitvalt, de brandstoftoevoer toch nog plaatsvindt, zij het wat minder gesofisticeerd, door aanwezigheid van de, niet van electronica afhankelijke . pneumatische bekrachtigingsmiddelen 9.

Het is voor bepaalde toepassingen echter ook zeer wel mogelijk dat de bekrachtigingsmiddelen 9, 10 voor de eerste en de tweede regelplunjer 7, 8 van hetzelfde type zijn.

Ook is het mogelijk dat de beide regelplunjers 7, 8 op basis van dezelfde gemeten grootheid worden bestuurd maar dat de ene regelplunjer 7 dient voor de grofregeling, terwijl de andere regelplunjer 8 dient voor de fijnregeling van de fluïdumtoevoer.

Een dergelijk onderscheid in grofregeling en fijnregeling voor de respectieve regelplunjers 7, 8 kan onder andere worden bewerkstelligd doordat de vorm en/of afmetingen van de uitlaatpoorten 3 behorend tot de eerste set verschillen van de vorm en/of afmetingen van de uitlaatpoorten 4 behorend tot de tweede set.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn.

Claims (11)

1. Fluïdumdoseerinrichting, bijvoorbeeld ten behoeve van een brandstoftoevoersysteem van een, van verbrandingskamers voorziene verbrandingsmotor, welke fluïdumdoseerinrichting is voorzien van ten minste één toevoerleiding-aansluiting (1) en ten minste één afvoerleiding-aansluiting (2), waarbij de fluïdumdoseerinrichting wordt gekenmerkt door twee sets uitlaatpoorten (3, 4), die de of elke afvoerleiding-aansluiting (2) in fluïdumverbinding stellen met een fluïdumkamer (5), welke fluïdumkamer (5) via ten minste één inlaatpoort (6) in fluïdumverbinding is gesteld met de ten minste ene toevoerleiding-aansluiting (1), waarbij een eerste en een tweede regelplunjer (7, resp. 8) het fluïdumdebiet door de eerste, respectievelijk tweede set uitlaatpoorten (3, resp. 4) regelen door althans gedeeltelijke afdekking van het door-stroomoppervlak van de eerste, respectievelijk tweede set uitlaatpoorten (3, resp. 4), waarbij elke regelplunjer (7, 8) is voorzien van eigen bekrachtigingsmiddelen (9, resp. 10) ter besturing van de respectieve posities van de regelplunjers (7, 8) .

2. Fluïdumdoseerinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een bus (11) die de fluïdumkamer (5) begrenst en die in het manteloppervlak ter hoogte van een radiaal vlak (P) is voorzien van de ten minste ene inlaatpoort (6), waarbij de genoemde sets uitlaatpoorten (3, 4), gezien in axiale richting van de bus (11), aan weerszijden van het radiale vlak (P) zijn aangebracht, waarbij de uitlaatpoorten (3, 4) van elke set verdeeld over de omtrek van de bus (11) zijn aangebracht, waarbij de respectieve regelplunjers (7, 8) passend en verschuifbaar in de bus (11) zijn opgenomen, waarbij de regel-plunjers (7, 8), gezien in axiale richting van de bus (11) zich aan weerszijden van het radiale vlak (P) bevinden.

3. Fluïdumdoseerinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de bus (11) passend is opgenomen in een boring van een huis (12), welk huis (12) in het manteloppervlak is voorzien van ten minste één toevoerleiding-aansluiting (1) die in direkte fluïdumverbinding staat met de daarbij behorende inlaatpoort (6), welk huis (12) verder is voorzien van een aantal, over het manteloppervlak verdeeld aangebrachte afvoer-leiding-aansluitingen (2) die elk uitmonden in een, bij de betreffende afvoerleiding-aansluiting (2) behorende kamer (13), die is gevormd in het binnenmanteloppervlak van de cilindrische boring van het huis (12) of in het buitenmantel-oppervlak van de cilindrische bus (11), welke kamer (13) in direkte fluïdumverbinding staat met een uitlaatpoort (3) van de eerste, en een uitlaatpoort (4) van de tweede set.

4. Fluïdumdoseerinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat bekrachtigingsmiddelen (9, 10) van de respectieve regelplunjers (7, 8) zich aan weerszijden van het huis (12) bevinden ter plaatse van de kopse einden (12a, 12b) van de boring in het huis (12), waarbij de toevoerleiding- en afvoer-leiding-aansluitingen (1, resp. 2), gezien in axiale richting van de boring, zich in hoofdzaak centraal in het huis (12), ter hoogte van het genoemde radiale vlak (P) bevinden.

5. Fluïdumdoseerinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de beide regelplunjer-bekrachtigingsmiddelen (9, 10) van verschillend type zijn.

6. Fluïdumdoseerinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het bekrachtigingsmiddel (9) voor de eerste regelplunjer (7) pneumatisch is uitgevoerd, en is voorzien van een membraan (9a) met een veer (9b) met behulp waarvan de stand van de eerste regelplunjer (7) regelbaar is afhankelijk van een luchtstroom in bijvoorbeeld de luchttoevoer van de verbrandingsmotor, welke luchtstroom wordt gemeten door middel van een venturi, een meetflens of een Pitot-buis, waarbij het bekrachtigingsmiddel (10) voor de tweede regelplunjer (8) elektromechanisch, elektrohydraulisch of elektropneumatisch is uitgevoerd.

7. Fluïdumdoseerinrichting volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de bekrachtigingsmiddelen (9, 10) voor de eerste en de tweede regelplunjer (7, 8) van hetzelfde type zi jn.

8. Fluïdumdoseerinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vorm en/of afmetingen van de uitlaatpoorten (3) behorend tot de eerste set verschillen van de vorm en/of afmetingen van de uitlaatpoorten (4) behorend tot de tweede set.

9. Fluïdumdoseerinrichting volgens één der voorgaande conclusies, gekenmerkt door één toevoerleiding-aansluiting (1) en een aantal afvoerleiding-aansluitingen (2) waarvan het aantal overeenstemt met het aantal verbrandingskamers van de verbrandingsmotor .

10. Fluïdumdoseerinrichting volgens één der voorgaande conclusies, gekenmerkt door een aantal toevoerleiding-aansluit ingen dat overeenstemt met het aantal verschillende fluïdumtoevoerbronnen.

11. Fluïdumdoseerinrichting volgens ten minste conclusie 3, met het kenmerk, dat de kopse einden (12a, 12b) van de bus fluïdumdicht zijn afgesloten, waarbij de regelplunjers (7, 8) zijn voorzien van een fluïdumdoorlaatopening (7a, 8a) ter verhindering van ongewenste fluïdumdrukopbouw in delen van de fluïdumkamer (5) en ter vereffening van drukverschillen aan beide zijden van de respectieve regelplunjers (7, 8).