NO180020B - Fremgangsmåte og innretning til turtallregulering av en langsomtgående dieselmotor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår henholdsvis en fremgangsmåte til regulering og en innretning til turtallregulering av en langsomtgående, flersylindret dieselmotor.

Store dieselmotorer, slik som f.eks. benyttes til drift av skipspropeller, synkrongeneratorer eller andre store anlegg, omfatter for det meste bare få sylindre som arbeider på en felles aksel som løper med lave turtall (f.eks. mindre enn 100 omdreininger/min). Følgelig fås det store pulsasjoner i drivmomentet og tilsvarende sterke endringer av vinkelhastigheten til veivakselen under en arbeidstakt.

Blir det i den til reguleringen benyttede turtallregulator innstilt en liten tidskonstant, så justerer disse regulatorer på grunn av den pulserende er-verdi jevnlig fyllingsstangsystemet som regulerer innsprøytingspumpene til sylindrene og sylinderfyllingsgraden. Bortsett fra stabilitetsproblemene medfører den stadig mekaniske innstilling av innsprøytingspum-pene ved en uønsket høy slitasje på fyllingsstangsystemet og et unødig stort mekanisk justeringsarbeid.

På den annen side kan sprang i det frembragte motormoment (f.eks. ved tenningsforsinkelser eller andre uregelmessigheter i forbrenningen) eller i det mekaniske lastmoment (f.eks. når skipspropellen ved grov sjø kommer ut av vannet) føre til turtallvariasjoner som må oppfanges til rett tid for å forhindre en stillstand eller en rusing av motoren. Tur-tallregulatoren må derfor ikke være innstilt for tregt.

De på markedet kommersielt tilbudte anlegg arbeider følgelig

fremfor alt ved turtall på under 2 0 omdreininger/min dårligere enn en håndinnstilt fyllingsstang. Maskiner med 4-6 sylindre er under 15 omdreininger/min idag overhodet ikke tilfredsstillende maskinelt regulerbare.

For forbrenningsmotorer, spesielt i motorkjøretøyer, er det i europeisk patentsøknad 120 730 beskrevet en regulering, ved hvilken en sensor for på veivakselen anbragte merker i hvert tilfelle genererer en referanseimpuls, når en av sylindrene befinner seg i sitt øvre dødpunkt. I denne forbindelse blir dreievinkelen til veivakselen delt i vinkelområder. I stasjonær drift trenger veivakselen for å gjennomløpe hvert vinkelområde den samme tid, ved uregelmessigheter avviker imidlertid denne tid fra den over flere vinkelområder midlede middelverdi. For å utregulere en usymmetri ved drift av forskjellige sylindre, blir for hver av sylindrene de i flere arbeidstakter målte avvik integrert, og en for alle sylindere felles forinnstilling av fyllingsgraden blir korrigert med en fra dette integral dannet korreksjonsverdi.

Dette motsvarer en integral utregulering som regulerer periodiske uregelmessigheter, slik som oppstår ved usymmetrisk drift av sylinderne. De omtalte kortvarige forstyrrelser (tenningsforsinkelser eller blottleggelse av propellene) kan i den forbindelse ikke utreguleres tilstrekkelig hurtig nok.

Fra EP 0113510 A2 er det kjent en innsprøytingspumpe for en diselmotor og som har en adaptiv utjevningsanordning. I den forbindelse måles den relative akselerasjon til hver sylinder og den brenselmengde som skal sprøytes inn, adapteres for deres utjevning.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en regulering for langsomtgående, flersylindrete dieselmotorer og som også sikrer en utregulering av forbigående forstyrrelser. I den forbindelse oppstår særlig det problem å identifisere og eventuelt så raskt registrere slike kortvarige forstyrrelser, at styringen eller reguleringen av motoren kan korrigeres på egnet måte. En slik turtallregistrering er følgelig likeledes en av hensiktene med oppfinnelsen.

De ovennevnte hensikter oppnås i henhold til oppfinnelsen med en fremgangsmåte som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til krav 1, og en innretning som er kjennetegnet ved trekk som fremgår av karakteristikken til krav 10 .

I den forbindelse blir det for hver sylinder definert vinkelposisjoner av veivakselen og som fremstiller begynnelsesvinkelen og sluttvinkelen til et foran det øvre dødpunkt av sylinderen forekommende vinkelområde. Dette kan skje ved hjelp av en sensor for tilsvarende med veivakselen roterende merker eller en annen referanseimpulsgiver som i hvert tilfelle ved gjennomgangen av en av disse definerte vinkelposisjoner avgir en referanseimpuls.

For disse vinkelområder blir det nå fortløpende målt en er-verdi na som angir den midlere hastighet, med hvilke veivakselen gjennomløper dette vinkelområde. Videre blir også den over flere av disse vinkelområder midlede hastighet n for veivakselen målt. Det has altså en første, treg er-verdi n og en annen, bare over en del av arbeidstakten midlet er-verdi for hastigheten na.

Ved stasjonær drift, ved hvilken drivmomentet til alle sylindre bidrar i samme grad til å opprettholde en hastighets-børverdi n<*>, er disse to middelverdier omtrent like: na = n = n<*.> Også ved usymmetrisk drift av sylindrene gjelder alltid også tilnærmet n = n*. Dette kan straks sees når n er den over en hel arbeidstakt midlede hastighet, dvs. når summen av vinkelområdene i stasjonær tilstand gir hele arbeidstakten, altså et vinkelområde som nettopp motsvarer dreievinkelen til veivakselen mellom to nærliggende, øvre dødpunkter av sylinderen.

Derfor blir den trege hastighetsmiddelverdi n sammenlignet med hastighets-erverdien n<*> og tilført en treg regulator som bestemmer en første bør-verdi for styringen av innsprøytings-pumpene og dermed forhåndsgir forhåndsinnstillingen av fyllingsgraden til alle sylindre. Ved usymmetrier forandrer utgangssignalet til denne trege regulator seg altså praktisk talt ikke og også kortvarige forstyrrelser bevirker knapt en forandring.

Den fortløpende målte hastighets-erverdi nQ, blir likeledes sammenlignet med hastighets-børverdien og levert til en hurtig regulator. Skjer det i en sylinder en engangs- eller en periodisk forstyrrelse, så reagerer er-verdien na og derfor også en annen bør-verdi som leveres av utgangssignalet til denne hurtige regulator, raskt på denne forandringen. Vinkelområdet, i hvilket denne forstyrrede er-verdi na ble dannet, ligger foran sylinderens øvre dødpunkt som er tilordnet dette vinkelområde. Den hurtige korreksjon av forinnstillingen virker derfor i det minste på denne sylinder og dens fyllingsgrad, som derfor korrigerer denne opptredende forstyrrelse straks. Svinger på grunn av dette inngrep denne forstyrrelsen så raskt ut at hastighets-erverdien na, som måles i påfølgende vinkelområder, allerede ikke lenger avviker fra bør-verdien n<*>, så foretas det heller ikke noen korreksjon av den forhånds-innstilte fyllingsgrad for de ytterligere sylindre.

Fordelaktig kan dessuten også den i den omtalte europeiske søknad 120 730 omtalte fremgangsmåte benyttes til symmeitrering av driften.

Det omtalte inngrep for utregulering av henholdsvis forstyrrelser eller usymmetrier er desto mer virkningsfullt jo kortere tid det går mellom forstyrrelsesregistreringen og korreksjonen av fyllingsgraden for den neste sylinder. Sluttvinkelen til vinkelområdet skal altså ligge mest mulig nær det øvre dødpunkt for den tilordnede sylinder. På den annen side skal imidlertid justeringen av fyllingsgraden som skjer over fyllingsstangsystemet til den tilsvarende innsprøytingspumpe, være avsluttet før det øvre dødpunkt nås. Derfor blir fordelaktig posisjonen av vinkelområdet, altså de referanseposisjoner som bestemmer dets begynnelsesvinkel og sluttvinkel, innstilt avhengig av turtallet til veivakselen. Dette kan skje ved hjelp av en tilsvarende kontrollinnretning.

Fordelaktige utførelser og videreutviklinger og oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. I tilknytning til to utførel-seseksempler og fem figurer skal oppfinnelsen forklares nærmere.

Fig. 1 viser maskinvarekomponentene til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 2 viser i den forbindelse opptredende impulser og målestørrelser. Fig. 3 og 4 viser en prinsipiell fremstilling av to fordelaktig benyttede reguleringsinnretninger. Fig. 5 viser i den forbindelse opptredende referansevinkelposisjoner av veivakselen.

Oppfinnelsen skal forklares med en firesylinders totaktsmotor som eksempel, og hvis fire sylindre Zl, Z2, Z3 og Z4 er fremstilt symbolsk på fig. 1. I slagvolumet til hver sylinder blir det under kompresjonsfasen fra innsprøytingspumpene P1...P4 sprøytet inn brensel, hvis mengde i forhold til forbrenningsluften er bestemt ved fyllingsgraden F. For denne fyllingsgrad blir det på forhånd gitt en bør-verdi F*, fra hvilke en fyllingsgradregulator FR danner en motsvarende bør-verdi F<**>, med hvilken fyllingsstangsystemet til inn-sprøytingspumpen blir innstilt ved hjelp av f.eks. hydraulisk drift, slik at den tilsvarende posisjon av innsprøytingspumpen over er-verdien F tilbakeføres til fyllingsgradregulatoren. I den forbindelse kan det være sørget for at fyllingsgradregulatoren virker på fyllingsstangsystemet til alle innsprøytings-pumpene i fellesskap og innstiller alle innsprøytingspumpene i fellesskap. Fortrinnsvis has det imidlertid enkeltvis inn-stillbare innsprøytingspumper eller enkeltvis justerbare innsprøytingspumper.

Ved den på fig. 1 viste posisjon befinner sylinderen Zl seg i sitt øvre dødpunkt som innleder dens første arbeidstakt, ekspansjonstakten, mens sylinderen Z3 befinner seg i det nedre dødpunkt, ved hvilket dets ekspansjonstakt er avsluttet og den annen arbeidstakt (kompresjonstakten), innledes. Tilsvarende befinner sylinderen Z2 seg fortsatt midt i sin annen arbeidstakt (kompresjon), mens Z4 allerede er i ekspansjonstakten. For å sikre en regelmessig forbrenning ved motorer med elektrisk tenning i ekspansjonstakten, må tenningstidspuriktet være synkronisert med sylinderposisjonen og dermed av rota-sjonsbevegelsen av veivakselen. Ved dieselmotorer blir inn-sprøytingsdysen automatisk frigitt ved bevegelsen av stempelet, men imidlertid sørger oppfinnelsen også her for en registrering av dreievinkelen til veivakselen, hvilket oppnås ved en tilsvarende referanseimpulsgiver. I den forbindelse kan det dreie seg om en vinkeldetektor som kan være i form av en berøringsløs nærhetsbryter, en glippfritt drevet,inkremental vinkelgiver eller en annen digitalt eller analogt arbeidende, til veivakselen koblet detektorkrets.

I det viste tilfelle er det med veivakselen anbragt en måleskive direkte eller over en veksel med utvekslingen 1:1, og som bærer et antall ml av merker M. Definerer man en bestemt utgangsstilling for veivakselen som nullpunkt, så genererer detektoren DET altså i hvert tilfelle etter en omdreining med d"Y = 360°/ml en impuls, slik at antallet m av impulser som er generert siden gjennomgangen av en utgangsstilling, kan bestemme vinkelposisjonen y = m . d"y.

Utgangsposisjonen kan ved hver omdreining registreres av en nullimpulsgiver, f.eks. et merke N som ved passasje av nullimpuls-detektoren DN avgir en tilsvarende nullimpuls. Forskjøvet mot nullimpulsgiveren DN eller mot detektoren DET, has det en ytterligere impulsgiver DN', som på kjent måte fastslår dreieretningen av akselen og dermed fortegnet ved tellingen av impulsene fra detektoren DET. Nullimpulsen til detektoren DN kan også i den forbindelse i hvert tilfelle benyttes til å synkronisere den for tellingen av pulsene til detektoren DET nødvendige teller henholdsvis ved passasje av utgangsstillingen og eventuelt til å korrigere av støyimpulser forårsakede tellefeil. Er en slik korreksjon ikke nødvendig, så kan registreringen av utgangsstillingen også følge programvare-basert ved hjelp av telleren for impulsene fra DET.

I enkleste tilfelle er tilsvarende tallet z for de etter hverandre tennende sylindere det definert er dreievinkelområde a. = 3 60°/z som angir at en sylinder i hvert tilfelle etter en omdreining med vinkelen a av en sylinder (f.eks. Z2) inntar posisjonen som den forangående sylinder (f.eks. Zl) har inntatt forut. Denne vinkel a resp. det tilsvarende tall m = ma av impulser fra detektoren DET teller altså hele arbeidssyklusen i enkelte vinkelområder. Hver av de z vinkelområder er tilordnet en sylinder og er fastsatt av referanseposisjoner som angir begynnelsesvinkelen og sluttvinkelen.

Ved firetaktmotorer gjennomløper hver sylinder i en motorsyklus to ganger sitt øvre dødpunkt. For i hvert tilfelle å registrere en hel arbeidstakt, må altså henholdsvis to omdreininger av veivakselen sammenfattes til en motorsyklus. Tallet ml for den til et vinkelområde a tilordnede vinkeløkning d*Y fordobler seg altså, og den respektive til det første øvre dødpunkt av sylinderen Zl i en arbeidstakt tilordnede utgangsstilling blir i hvert tilfelle bare oppnådd etter to gangers passering av merket N ved detektoren DN. I det generelle tilfelle følger altså tilordningen av vinkelområdet tallet ma til vinkelområdene a i henhold til formelen ma = ml/Z, hvor ml er antallet av de merker som pr. syklus passerer detektoren DET. Er merkene over en veksel med utvekslingsforholdet 1 koblet til veivakselen, hvor m2 er antallet arbeidstakter pr. motorsy-kluser ("takttall"), m2 = 2 for totaktsmotorer, m2 = 4 for firetaktsmotorer, så er ir^ antallet merker på impulsskiven, mens ved en direkte tilkobling gjelder:

Detektoren DET og en teller CT med et utgangssignal som beskriver den momentane dreievinkel *y av veivakselen samt eventuelt nullimpulsgiveren DN og den tilsvarende fortegns-detektor SIGN for fortegnet til dreieretningen, utgjør med sin hjelpedetektor DN' følgelige en referanseimpulsgiver, som med forhåndsgitte referanseposisjoner (altså f.eks. i hvert tilfelle det første øvre dødpunkt for sylinderen under en motorsyklus) henholdsvis avgir en referanseimpuls. Fra disse referanseimpulser danner en måle- og reguleringsinnretning MR, som delvis er programstyrt og digital og av sikkerhetsgrunner delvis også arbeider mekanisk, hydraulisk etc, en første middelverdi n som angir den midlere hastighet, ved hvilken et over en hel arbeidssyklus eller i det minste flere vinkelområder a omfattende, stort vinkelområde gjennomløpes. Denne middelverdi n kan f.eks. registreres som den resiproke verdi av tidsintervallet mellom to referanseimpulser fra nullimpulsgiveren DN.

Dessuten blir det i måle- og reguleringsinnretningen MR dannet en annet middelverdi na som angir den hastighet, ved hvilken veivakselen i hvert tilfelle gjennomløper et vinkelområde a (eller et annet, mindre, henholdsvis til en av sylinderen tilordnet vinkelområde som er bestemt ved motsvarende referanseposisjoner av veivakselen eller den angjeldende sylinder). Hastighetsverdien n utgjør altså en med en stor tidskonstant midlet er-verdi som praktisk påvirkes på samme måte av det fra alle sylindere frembragte mekaniske moment. Den annen middelverdi na utgjør derimot en med en liten tidskonstant midlet verdi, i hvilken hovedsakelig den siste ekspansjonstakt av en sylinder og dens innflytelse på akselen inngår.

Slik det nå skal forklares, omfatter måle- og reguleringsinnretningen MR en treg regulator som sammenligner middelverdien n med en hastighets-bør-verdi n* og derav forhåndsgir en er-verdi for forinnstillingen av fyllingsgraden til sylinderen. Dertil er det anordnet en hurtig regulator for differansen n<*> - na, hvis utgangssignal overlagres med utgangssignalet fra den trege regulator og således til enhver tid kan innstille fyllingsgraden før den neste ekspansjonstakt av en sylinder.

En fordel ved registreringen av to med forskjellige tids-konstanter midlede hastighetsverdier er f.eks. at en regulering av den trege middelverdi er mulig, idet denne regulerer det pulsformede forløp av det på av sylinderen frembragte motormoment M^iese]_ uten stadig justering av regulatorinnstillingen. Middelverdien na tillater derimot å gripe raskt inn ved forstyrrelser. Således kan f.eks. hyppigere feiltenninger av en sylinder registreres og tas hånd om ved egnede inngrep på denne sylinder og/eller i hvert tilfelle korrigeres ved fyllingen av den neste sylinder. Likeledes kan kortvarige overskridelser av grenseturtallene angis og allerede utløse egnede beskyttelsestiltak før den for den stabile drift av motoren nødvendige, trege regulering kan reagere. Spesielt kan de til de enkelte sylindre tilordnede vinkelområder og de deri målte middelverdier na vises og dokumenteres, hvilket med henblikk på den ytterligere service av anlegget leverer verdifulle tilbakeslutninger.

Den allerede omtalte registrering av vinkelhastigheten na er hovedsakelig kjent fra den allerede anførte europeiske patentsøknad nr. 12 0 73 0 for hurtiggående forbrenningsmotorer

og muliggjør ved hjelp av en utjevning av ujevne forbrenninger i sylindrene en høyning av motorens rotasjon. I den forbindelse er riktignok i hvert tilfelle det øvre dødpunkt for en sylinder begynnelsesstillingen for den tilordnede sylinder for at bare innvirkningen av denne sylinderen på M(j^ese]_ i størst mulig grad skal registreres i vinkelområdet.

For riktignok å kunne utregulere enkeltvis opptredende forstyrrelser er det fordelaktig når registreringen og inngrepet for håndtering av denne forstyrrelse allerede er avsluttet før fyllingen av en sylinder, før dens ekspansjonstakt igjen foregår. Sluttvinkelen av det til na-målingen nødvendige vinkelområde må altså ligge tilstrekkelig langt foran det øvre dødpunkt for den tilordnede sylinder.

På den annen side bør denne forstyrrelsesangivelse ligge nærmest mulig innsprøytningstidspunktet. Da fyllingsstangsystemet og innsprøytningspumpen til regulering av fyllingsgraden krever en bestemt tid, så blir bestemmelsen av middelverdien na styrt avhengig av turtallet.

Dette betyr f.eks. for sylinderen Zl, at det til den ved en forhåndsangivelse av en begynnelsesvinkel og en sluttvinkel for posisjonen av veivakselen tilordnes et vinkelområde a hvis endepunkt ved lave turtall ligger kort foran posisjonen ved hvilken denne sylinder Zl når sitt øvre dødpunkt. Ved høye turtall blir imidlertid denne sluttvinkel ytterligere for-håndsforskj øvet.

Dertil inneholder måle- og reguleringsinnretningen en av den midlere hastighet styrt kontrollinnretning som i det følgende skal omtales nærmere i tilknytning til signalene på fig. 2 og en skjematisk kobling på fig. 3.

På fig. 2 er først utgangssignalet til en med en konstant frekvens arbeidende tidsimpulsgiver elk vist. Kurven n(t) gir den momentane rotasjonshastighet, dvs. den tidsderiverte dy / dt av dreievinkelen y for motorakselen; I forhold til den langsiktige middelverdi nav viser denne er-verdi i hvert tilfelle betydelige avvik på tidspunktene tl...t4, ved hvilke sylindrene henholdsvis når sitt øvre dødpunkt. På tidspunktet ti som faller sammen med en nullimpuls mD fra nullimpulsdetek-toren DN, høyner forbrenningen i sylinderen Zl trykket på rotasjonsaksen og dermed rotasjonshastigheten, slik at denne hastighet imidlertid på grunn av det minskende ekspans; jons trykk og på grunn av det for komprimering i sylinderen Z2 nødvendige arbeid, er for lavt. På fig. 2 er det overdrevet vist at ekspansjonstrykket i de enkelte sylindre i hvert tilfelle etter gjennomgang av disses øvre dødpunkt inntar forskjellige verdier, og det oppstår derfor et uregelmessig forløp av turtallet.

En første teller CT1 teller tidsimpulsene elk mellom opptreden av henholdsvis to nullimpulser mD. Ved hver nullimpuls blir tellerstanden etl lagt inn i et tilsvarende minne Ml på hvis utgang det deretter for varigheten av den neste omdreining av veivakselen står til rådighet resiprokverdien av tellerstanden multiplisert med utgangssignalet sign n for dreieretningsdetektoren SIGN, som tilsvarende, langsiktige middelverdi n.

Impulsene m fra referansepulsgiveren angir i hvert tilfelle når et vinkelområde nås og forlates og blir levert til en annen teller CT2 for tidsimpulsene elk. De bestemmer tidspunktene ved hvilke den på fig. 2 viste tellerstand ct2 for telleren CT2 i hvert tilfelle leses inn i et minne M2 og tilbakestilles.

Således er f.eks. til sylinderen Z2 referanseposisjonen y2 av sylinderaksen tilordnet som endepunkt til dens tilordnede vinkelområde og det tilsvarende tidspunkt t2', mens tidspunktet ti' og ref eranseposis j onen yl=y2- a angir begynnelsen på dette vinkelområde. Ref eranseposis j onen *y2 er derimot forskjøvet med forskyvningsvinklen da i forhold til det øvre dødpunkt av sylinderen Z2 (tidspunktet t2). På tidspunktet t2<1> er følgelig middelverdidannelsen i vinkelområdet a allerede avsluttet og telleren Z2 leser sin tellerstand inn i minnet M2. Den til na proporsjonale verdi sign n • (l/ct2) vil over den hurtige regulator justere fyllingsstangsystemet for sylinderen Z2 før denne sylinder når sitt øvre dødpunkt.

På fig. 2 er det antatt at ma=9 eller, dvs. mellom de øvre dødpunkter til to tilstøtende sylindere has ni inkrementelle vinkeltrinn d"Y. De tilsvarende kontrollimpulser som motsvarer referansevinkelposisjonene yl og y2, blir dannet av referanseimpulsgiveren fra impulsfølgen til detektoren DET ved at denne impulsfølge leveres til den omtalte teller CT, hvis tellerstand CT i hvert tilfelle ved en referanseposisjon settes til verdien ma og telles ned fra denne. Når verdien null nås, blir den neste referanseimpuls avgitt, og telleren blir innstilt på ny.

Synkroniseringen på nullimpulsene mD kan f.eks. skje ved at tellerstanden i hvert tilfelle ved en nullimpuls settes til en tilsvarende verdi, på fig. 2 på verdien ct=7. Sluttstillingen 72 for det til sylinderen C2 tilordnede vinkelområde a nåes altså da alltid etter 7. inkrementelle vinkelskritt d-y og forskjøvet overfor det tilsvarende øvre dødpunkt for sylinderen Z2 med da=2-d7.

I praksis blir de øvre dødpunkter for sylindrene ikke regi-strert eksakt ved impulsen fra impulsgiveren DET resp. av en nullimpuls. Dette er imidlertid heller ikke nødvendig og likeledes må ikke vinkelområdet a som henholdsvis er anordnet etter sylindrene, være eksakt lik eller tilsvare vinkelavstanden mellom de øvre dødpunkter for sylindrene. Da det nå bare dreier seg om en middelverdigenerering, kan f.eks. en sylinder gjennomgående være tilordnet et noe kortere vinkelområde, slik at også den til gjennomgang av dette vinkelområde nødvendige tid forkortes. Den midlere hastighet na, som er gitt lik

og som dannes fra den i telleren CT2 målte tid T mellom referanseimpulsene, endrer seg bare uvesentlig, når telleren CT2 i hvert tilfelle innstilles på en til det forandrede vinkelområdet a<1> tilsvarende tellerstand irtQ,' . Dette er vist på fig. 2 for tidspunktet t3<1>, ved hvilket tellerstanden m = 10 er gitt på forhånd. Dermed er for sylinderen Z4 det bestemt et vinkelområde a' =10 • d7, slik at for referanseposisjonen 74 av det til denne sylinder Z4 tilordnede intervall fås verdien 74 = 73 + a<1> =73+10 • d7. I minnet M2, som ved sluttil-standen av telleren ved referanseimpulsen 74 registrerer tiden T, blir deretter middelverdien na = a'/T dannet, ved at den i telleren stående, forandrede verdi av vinkelområdet a' tas i betraktning.

Middelverdidannelsen kan også skje over vinkelområder a som i hvert tilfelle er mindre enn avstanden til de øvre dødpunkter. Mens på fig. 2 en referanseposisjon i hvert tilfelle angir sluttverdien for et vinkelområde og samtidig begynnelsesverdien for det neste vinkelområde, kan altså også defineres egne begynnelses- og sluttposisjoner, slik at det da oppstår pauser som ikke benyttes til dannelse av middelverdien na. Så lenge turtallet er det samme, er disse pauser like lange, men skulle imidlertid ved en turtallforandring den relative posisjon av vinkelområdene til de øvre dødpunkter forandres, så gir den tilsvarende forskyvning av begynnelses- og sluttverdiene en forbigående forandring av disse pausene. Likeledes er det også mulig å velge måleintervallene større enn avstanden mellom de øvre dødpunkter, slik at disse vinkelområder innbyrdes overlapper. En vedvarende turtallforandring bevirker da en forbigående forandring av overlappingen.

Ved det på fig. 2 viste eksempel er imidlertid vinkelområdene valgt på en slik måte at deres sum ved konstant hastighet nettopp gir hele syklusen til motoren. Det dannes altså ikke noen overlappinger eller pauser, og en referanseposisjon gir samtidig sluttverdien til det forangående måleintervall og begynnelsesverdien for det neste måleintervall. Den turtallavhengige forskyvning av den relative posisjon mellom måleområdet og øvre dødpunkt kan i den forbindelse oppnås ved en forbigående forandring av måleområdet. Dette er på fig. 2 vist ved at ved en nullimpuls mD respektive det tilhørende tidspunkt t' blir tellerstanden ct til telleren CT ikke stilt på verdien 7, slik det vanligvis er sørget for ved synkroniseringen, men f.eks. stilt på verdien 6. Telleren CT som ved den foregående referanseposisjon som vanlig er stilt på verdien m = 9 og på tidspunktet t<1> derfor har nådd tellerstanden 7, blir allerede etter åtte tellerskritt igjen tilbakestilt og avslutter således telleintervallet for tidlig. Denne engangs forandring av vinkelområdet a og telleren i turtallsignalet na = a/ T i minnet M2 kan det igjen tas hensyn til på den allerede omtalte måte.

For denne turtallavhengige posisjonsforskyvning av vinkelområdet a, som altså i dette tilfelle skjer over telleren CT i referanseimpulsgiveren, er det på fig. 2 anordnet en tilsvarende funksjonsgenerator FKT, som forhåndsgir den tilsvarende posisjonsforskyvning da resp. da<1> over synkroniseringen av telleren CT som funksjon av turtallet n.

Middelverdien na reagerer mer følsomt på momentpulsasjoner av motoren enn middelverdien n. Ved usymmetrier i driften skjer det følgelig ikke justeringer av en treg teller R, som fra turtallawiket n<*->n leverer en bør-verdi F<*> for forinnstilling av fyllingsgraden. Tilsvarende er det anordnet en regulator Ra som mates av reguleringsawiket n<*->na. Dens utgangssignal Fa<* >som tjener til korreksjon av forinnstillingen og f.eks. på et addisjonsledd AD additivt overlagres med F<*> , kan stadig justere innsprøytingspumpene. Da momentpulsasjoner uten videre er uunngåelige, kan regulatoren Ra hovedsakelig holdes i ro når turtallawiket n<*->na innenfor en forhåndsgitt varia-sjonsbredde ikke skal utreguleres. For dette formål er det foran regulatoren Ra på fig. 3 sørget for å koble et dødledd som først ved overskridelse av en forhåndsgitt grenseverdi for n<*->na tilkobler regulatoren Ra et tilsvarende reguleringssig-nal.

Tregheten til regulatoren R blir fortrinnsvis oppnådd ved at det benyttes en integralregulator eller en proporsjonal-integral-regulator med hovedsakelig integrale forhold. For den hurtige regulator Ra blir det derimot foretrukket et rent proporsjonalt eller et overveiende proporsjonalt forhold..

Spesielt for det tilfelle at fyllingsgraden til de enkelte innsprøytingspumper kan justeres individuelt, kan den allerede omtalte beskrevne symmetrering av sylinder-usymmetrier være fordelaktig.

I tillegg til den utførte registrering av turtallet n over telleren CTl (tellersluttstand T etter hver periode), minnet Ml og dividereren DIV1 (utgangssignal: (sign nJir^/T) og til den i tilfellet av den omtalte regulering nødvendige måling av turtallet na, krever denne symmetrering dessuten registrering av turtallene n^j, som hver helst bare registrerer virkningen av en tilordnet sylinder Tj.

En hertil egnet anordning er vist på fig. 4. I den forbindelse er det nødvendig med en oppdeling i vinkelområder Bj, som hver begynner omtrent ved det øvre dødpunkt for den tilordnede sylinder. For en sekssylinders totaktsmotor er denne vinkelopp-deling, som er gitt på forhånd som funksjon av turtallet n av et funksjonsminne FKT, vist på fig. 5.

I den forbindelse blir tolv vinkelstillinger p-^ forhåndsgitt som referanseposisjoner som kan telles av en i dekoderen DECOD medløpende syklisk teller. Et ulikt tellertall i angir i den forbindelse i henhold til j = (i+1)/Z sylinderen som vinkelområdet Sj tilhører, og vinkelposisjonen p-^ angir i den forbindelse referansevinkelen hvorved vinkelområdet Sj begynner (nedre dødpunkt av <Z>j) og vinkelområdet Bj-i til den forangående teller slutter. Disse referansevinkler er i funksjons-giveren lagret uavhengig. I tilfelle den omtalte hurtige regulator er anordnet, angir like tellertall i i henhold til j' = i/2 + 1 sylinderen hvortil vinkelområdet aj i er tilordnet, og vinkelstillingen pj_ angir ref eransevinkelen med hvilken vinkelområdet aj i slutter (før det øvre dødpunkt til Zj■) og det neste vinkelområdet aji+1 begynner. Avstanden da(n) fra øvre dødpunkt blir henholdsvis forhåndsgitt på ny fra funksjonsminnet ved en nullimpuls avhengig av turtallet i henhold til en lagret funksjon, hvorved altså også bredden av området a2 kan endre seg.

Telleren CT blir i hvert tilfelle tilbakestilt i posisjonen p-^ og leverer under tellingen inkrementelle vinkelskritt d^, altså en vinkel med hensyn på p-^ og som i dekoderen DECOD sammenlignes med den utleste referansevinkel p2- Er denne vinkel oppnådd, så blir den annen impuls generert av DECOD og referansevinkelen p3 lest inn, inntil en ny syklus begynner etter den tolvte telleimpuls og hvis første impuls kan utløses av nullimpulsen m^.

Ved hvert like tellertall i starter impulsen på den omtalte måte telleren CT2 på ny, idet dennes tellersluttstand Ta ble lest inn i minnet M2 for i den etterkoblede dividerer DIV2 å danne den midlere hastighet na = (aj i/Ta)•sign n. For dette ble bredden aj i av dette vinkelområde oppkalt ved hjelp av denne impuls fra funksjonsminnet og i multiplisereren MP multiplisert med signalet fra dreieretningsdetektoren SIGN.

Ved hvert ulikt tellertall i gjentas det samme forløp for vinkelområdene Bj ved hjelp av tellerne CY3 (tellersluttstanden T3) og dividereren DIV3. Den derved dannede middelverdi n^j = Bj/T£ blir imidlertid tilsvarende sin tilordning til sylinderen Zj tilført over en multipleksbryter til en overvåkingsinnret-ning (i enkleste fall et display DIS).

En usymmetri i sylinderen kan utreguleres ved at n^ mates til et minne M3. Avviket n*-nfij kan i den forbindelse midles over flere omdreininger for i hvert tilfelle å skaffe en til sylinderen Zj tilordnet korreksjonsverdi F<*>j. Fyllingsgraden til sylinderen Zj blir deretter styrt med F<*> + F<*>a + Fj<* >uavhengig av innsprøytningspumpene til den andre sylinder.

Disse og lignende inngrep stabiliserer driften av regulatorene R og Rq,.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til regulering av en langsomtløpende, flersylindret dieselmotor, karakterisert ved al) å tilordne til hver sylinder (Z1...Z6) et foran disses øvre dødpunkt (ti,t2,t3...) liggende vinkelområde (a; a1...a6) fra motorens syklus, a2) å danne en over flere av vinkelområdene (a; aj_...ag) midlet, første hastighets-erverdi (n) for en veivaksel, og a3) å sammenligne den første hastighets-erverdi (n) med en første hastighets-børverdi (n<*>) og levere den til en treg regulator (R), slik at bl) vinkelposisjoner (7; 7j_...7g) for veivakselen fastlegges, idet disse hver tilsvarer sluttvinkelen (7^...75) av det foran øvre dødpunkt av den respektive sylinder (Z1...Z6) liggende vinkelområde (a; a1...ag), b2) når den respektive vinkelstilling ( y1... y6) nås, dannes en annen hastighets-erverdi (na) for veivakselen, tilsvarende den midlere hastighet av veivakselen i det respektive forangående vinkelområde (a, a^-.ag), og b3) å sammenligne den annen hastighets-erverdi (na) med en annen hastighets-børverdi (n*) og levere den til en hurtig regulator (Ra), idet cl) utgangssignalet (F*) fra den trege regulator (R) benyttes til forhåndsinnstilling av fyllingsgraden for alle sylindere (Z1...Z6) og c2) utgangssignalet (Fa<*>) fra den hurtige hastighetsregulator (Ra) benyttes til tilpassing av forhåndsinnstillingen av fyllingsgraden for den respektive sylinder (Z1...Z6).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den trege regulator (R) hovedsakelig har integrale forhold, den hurtige regulator (Ra) hovedsakelig vesentlig proporsjonale forhold.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at vinkelområdene ( ara1...etg) motsvarer i det minste tilnærmet i hvert tilfelle vinkelavstanden til veivakselen mellom de øvre dødpunkter for to tilstøtende sylindre (Zl...Zg).

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at avstanden (da(n)) til et vinkelområde (<*]_...etg) fra det øvre dødpunkt av den tilordnede sylinder (Z1...Z6) justeres avhengig av turtallet (n) .

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at konstant turtall (n) for veivakselen gir summen av vinkelområdene (ce1...ag) hele motorens syklus, og at for å forandre avstanden forandres ett av vinkelområdene (a^...ag) forbigående.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at ved sammenligning av den annen hastighets-erverdi (na) med den annen hastighets-børverdi (n*) undertrykkes avvik som ligger under en forhåndsgitt terskel (DT).

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at vinkelposisjonen for veivakselen registreres fortløpende, at vinkelområdet (a, ct]_... etg) er forhåndsgitt ved en initial verdi og en sluttverdi (T^... "Yg ;Pi) / at tiden (T) mellom oppnåelse av begynnelsesverdien og sluttverdien måles, og at den annen hastighets-erverdi (na) bestemmes fra den målte tid (T) .,

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den første hastighets-børverdi (n) bestemmes ved måling av den i et hvert tilfelle for en hel syklus av motoren nødvendige tid.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at en til en av sylindrene tilordnede midlere rotasjonshastighet (ngj) under hvilken veivakselen gjennomløper et praktisk talt ved det øvre dødpunkt av denne ene sylinder (Zj) begynnende vinkelområde (Bj) måles, at den midlere rotasjonshastighet (n^j) sammenlignes med en børverdi (n<*>), og at fyllingsgraden for sylinderen (Zj) tilordnet denne hastighet (ngj) dermed korrigeres.

10. Innretning til turtallregulering av en langsomtgående, flersylindret dieselmotor, karakterisert ved at den omfatter a) en til veivakselen koblet vinkelgiver (DET,CT) som fortløpende registrerer den fortløpende aktuelle vinkelstilling (7) for veivakselen og ved oppnåelse av forhåndsgitte referansevinkelposisjoner (7i/72--0 for veivakselen i hvert tilfelle avgir en referansepuls, b) til vinkelgiveren (DET,CT) forbundne organer (CT1,M1,DIV1) til dannelse av en første, midlet hastighets-børverdi (n) med hvilken veivakselen gjennomløper mer enn to referansevinkelposisjoner (7i,72•••)/c) til vinkelgiveren (DET,CT) forbundne organer (CT2,M2,DIV2) til dannelse av en annen midlet hastighets-erverdi (na) med hvilken veivakselen gjennomløper et i hvert tilfelle av to referansevinkelposisjoner gitt og foran det øvre dødpunkt av den respektive sylinder forekommende vinkelområde ( a1...a6), d) en med differansen (n-n*) av den første hastighets-erverdi (n) med den første hastighets-børverdi (n*) matet treg regulator (R) som genererer et første kontrollsignal (F<*>), e) en av differansen (na-n*) fra den første hastighets erverdi (na) med den annen hastighets-børverdi (n*) matet hurtig regulator (Ra) som genererer et annet kontrollsignal (Fa<*>) og f) organer (Pl,... P4) til styring av fyllingsgraden for den enkelte sylinder avhengig av summen (AD) av de to kontrollsignaler (F<*>+Fa<*>).

11. Innretning i henhold til krav 10, karakterisert ved organer (FKT, ST) , som avhengig av hastigheten (n) justerer posisjonen av vinkelområdene (o^a-L...ag) relativt til de øvre dødpunkter for sylindrene (Z1...Z6).

12. Innretning i henhold til krav 11, karakterisert ved et dødledd (DT) til undertrykkelse av små verdier av differansen (na-n<*>) fra den annen hastighets-erverdi (na) med den annen hastighets-børverdi (n<*>) ved inngangen på den hurtige regulator (Rq,) .

13. Innretning i henhold til krav 11, karakterisert ved organer (CT3,DIV3) til dannelse av en tredje middelverdi (ngj) for hastigheten, med hvilken veivakselen etter gjennomgang av det øvre dødpunkt (Tj) for en sylinder gjennomløper et til denne sylinder (Zj) tilordnet ytterligere vinkelområde (Bj), og organer (F-|*) til forandring av fyllingsgraden for denne sylinder (Zj) avhengig av den tredje middelverdi (ngj) (fig. 4,5).