SE439950B - Anordning for kontinuerlig metning av en turboladdad dieselmotors arbetstillstand med avseende pa varvtal och belastning - Google Patents

Description

800883417 2 förekommer emellertid att olika parametrar för bränslemängd, t.ex. bränslereglerorganens rörelseväg, utnyttjas för belastningrnäinínr.

I ett känt utförande för att uppnå belastníngsberoende omställninf av insprutníngstidpunkten utnyttjas pumpelement med snedskur n övr~ styrkant, så att insprutningstidpunkten förskjutes på pumpelementet, som vrides för att variera bränslemängden. Nackdelen med detta system är ringa frihet vid variation av insprutningstidpunkten, som bestäms av normala dimensioner hos pumpelementet, tillverkningsë och juster- möjligheter. Största nackdelen med att utnyttja bränslwmängnøn som parameter för motorbelastningen är, att det är förenat med stora svä- righeter att åstadkomma en användbar signal utan komplicerad för- stärkning, exempelvis på elektronisk väg.

»Syftet med föreliggande uppfinning är generellt att åstadkomma en en~ jkel och tillförlitlig anordning, medelst vilken det är möjligt att kontinuerligt mäta motorbelastningen utan att utnyttja brånslemängden som parameter. Isynnerhet är syftet att åstadkomma en anordning av detta slag, vilken är integrerad i en ínsprutningsomställare för vari- erande av insprutningstidpunkten i beroende av såväl belastningen som varvtalet.

Det generella syftet med uppfinningen uppnås medelst en anordning, som uppvisar första organ för alstrande av en åtminstone i det när- maste mot motorns varvtal i kvadrat proportionell signal, andra organ för alstrande av en mot motorns laddlufttryck proportionell signal och tredje organ för att jämföra dessa signaler och ge en utsignal, vilken representerar motorns belastning.

Uppfinningen är baserad på det förhållandet, att en turboladdad dieselmotors laddlufttryck vid konstant medeltryck inom motorns ar- betsområde ökar i det närmaste proportionellt mot motorns varvtal i kvadrat. Genom att låta laddlufttrycket producera en signal och jämföra denna med en signal producerad av t.ex. en av motorns varv- tal styrd centrifugalánordning, dvs. generellt en anordning som alstrar en signal proportionell mot varvtalet i kvadrat, kan man således bestämma motorns medeltryck, dvs. belastning.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där fíg. 1 visar ett längdnniit genom en schematiskt framställd ínsprutningsomställare illusirpran- de en föredragen tillämpning av anordningen enligt uppfinningen, fig. 2 ett längdsnitt genom en motsvarande insprutníngsomställare GÜuböa4'7 s i ett praktiskt utförande, fig. 3 ett tvärsnitt utefter linjen lll-III i fig. 2, fig. U ett tvärsnitt utefter linjen IV-IV i fig. 2, fig. 5 ett tvärsnitt utefter linjen V-V i fig. 2 och fig. 6-10 olika diagram över möjliga indelningar av motorns arbetsområde för växling av insprutningstidpunkt.

Den i fig. 1 visade insprutningsomställaren uppvisar ett hus 1, i vilket en ingående axel 2 och en utgående axel 3 är roterbart lag- rade. Den ingående axeln 2 uppvisar ett kugghjul U, som är avsett att anslutas för drivning från en turboladdad dieselmotors vev- axel, medan den utgående axeln 5 är avsedd att anslutas till mo- torns bränsleinsprutningspump för drivning av denna. Den ingående axeln 2 är fast förbunden med en hylsa 5 och den utgående axeln med en hylsa 6. Hylsorna 5 och 6 är utformade med invändiga sned- skurna splines, vilka är skurna i motsatta riktningar, så att axiell förskjutning av ett med motsvarande splines försett och med hylsornas splines ingripande, kraftöverförande element 7 resulte- rar i vinkelomställning mellan axlarna 2, 3, vilket i sin tur le- der till en ändring av insprutningstidpunkten.

Det kraftöverförande elementet 7 är utformat i ett stycke med en kolv 8, som är upptagen i ett av hylsan 5 bildat cylinderparti 9 ocl anligger mot cylinderpartiets 9 vägg med en tätning 10. På bägge sidor om kolven 8 avgränsar hylsorna 5 och 6 cylinderrum 11 och 12, som kan tillföras tryckvätska via inloppskanaler 13, lü och dräne- ras via utloppskanaler 15, 16 i huset 1. Rummet 11 kommunicerar me< kanalerna 11, 13 via borrningar 17 i hylsan 5, medan rummet 12 kom- municerar med kanalerna 12, 1H via spalten 18 mellan hylsorna 5, 6.

Vid lika tryck i cylinderrummen 11, 12 inställer fjädrar 11a, 12a elementet 7 det i fig. 1 visade mittläget och vid olika tryck för- skjuts elementet åt endera sidan om mittläget.

Regleringen av trycken i de bägge cylinderrummen 11, 12 åstad- kommes med hjälp av ett par slidventiler 20, 21 på cylinderrum- mens utloppssida. Den vänstra ventilen 20 har en ventilslid 22, som i det visade läget medger dränering av rummet 11 via utloppet 15. Den högra ventilen 21 har en ventilslid 25, som ï det visade läget på motsvarande sätt medger dränering av rummet 12 via utlop- pet 16. Sliderna 22, 23 är anordnade i en gemensam borrning 2U i huset 1. I borrningens 24 rum 25 mellan slidernas mot varandra vända inre ändar mynnar en kanal 26, genom vilken tryckvätska kan tillföras från en icke visad, till en tryckkälla ansluten och av BÛOBGSÅPT en motordriven centrifugalanordning styd ventil, så att i drift ett mot motorns varvtal i kvadrat proportionellt tryck erhålles i borrningens rum 25. Mellan slidens 22 ytterände och borrningens 24 ändvägg är en skruvfjäder 27 inlagd, som i figuren visas i ex- panderat, obelastat tillstånd. Slidens 23 ytterände inskjuter i en luftkammare 28 och är fastspänd i ett i kammaren 28 inspänt membran 29. Kammaren 28 har en port 28a, vilken är avsedd att an- n slutas till trycksidan på en turbokompressor, så att membranet 29 och därmed sliden i drift belastas av en av laddlufttrycket bero- ende kraft. I det i figuren visade läget är membranet obelastat.

Ventilsliden 22 belastas sålunda på ena sidan av oljetrycket och på andra sidan av den inspända fjädern 27. Vid ett givet oljetryck motsvarande ett bestämt motorvarvtal, vilket bestäms av valet av fjäder, är krafterna på ventilsliden 22 i balans och utloppet 15 hålles öppet. Vid varvtal högre än detta dominerar oljetryckkraf- ten och ventilsliden 22 förskjuts åt vänster i fig. 1, varvid cy- linderrummets 11 utlopp 15 blockeras, vilket resulterar i en tryck- ökning i rummet 11. Under förutsättning att ventilsliden 23 står kvar i det i fig. 1 visade öppna läget medför tryckökningcn i rum- met 11 att elementet 7 förskjuts från sitt mittläge A till ett läge B till höger om mittläget A, vilket resulterar i vinkelom- ställning mellan de in- och utgående axlarna 2, 3, som betyder att insprutningstidpunkten förläggs tidigare än i läge A.

Den belastning på motorn, som resulterar i balans mellan de på ventilsliden 23 verkande krafterna, bestäms av valet av förhållande . mellan slidens tvärsnittsarea, på vilken oljetrycket verkar, och den effektiva membranarean, på vilken laddlufttrycket verkar. Vid motorbelastningar större än det valda värdet för balans är ladd- lufttryckkraften större än oljetryckkraften, varvid ventilsliden förskjuts åt vänster i fig. 1 och tillsluter utloppet 16 till cy- linderrummet 12. Härvid förskjuts elementet 7 åt vänster till ett läge C, under förutsättning att sliden 22 står i öppet läge. Åt- följande vinkelomställning mellan axlarna 2, 3 medför att insprut- ningstidpunkten förlägges senare än i läge A.

Vid det beskrivna utförandet erhålles en indelning av motorns arbets- område i fyra fält, där insprutningstidpunkten kan varieras enligt diagrammet i fig. 6 och där fälten representerande lägena A, B och C kan väljas godtyckligt under förutsättning att A motsvarar ett läge mellan B och C. Exempel på andra indelningar för växling av âdíßåšlvï insprutningstídpunkten inom motorns arbetsområde, som är möjliga att uppnå med den beskrivna grundprincipen för styrningen, illustre- ras i diagrammen i fig. 7-10.

I fig. 2-5, där samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1 använts för motsvarande detaljer, visas insprutningsomställaren enligt upp- finningen i ett praktiskt utförande, vilket skiljer sig från det ovan beskrivna huvudsakligen genom att huset 1 även innehåller en av en centrifugalregulator 30 styrd ventil 31, som reglerar olje- trycket, vilket belastar ena sidan av ventilsliderna 22, 23.

Dessa är för övrigt anordnade i var sin borrning, som kommunice- rar med varandra via en kanal 32 från ventilen 30.

Centrifugalregulatorn uppvisar en roterbart lagrad, med ett kugg- hjul 33 försedd axel 3H. Ett spiralskuret drev 55 på den utgående axeln 3 ingriper med kugghjulet 33 för drivning av axeln 3H. Vid sin övre ände är axeln 3H fast förbunden med ett element 36 med ett antal skålformiga fördjupningar 37 för kulor 38. Ett motsvarande, med fördjupningar 39 försett element H0 är förskjutbart lagrat på axeln 3H ovanför en fläns H1 på axeln. Elementet H0 har en cylind- risk förlängning H2, vilken bildar ventilens 31 ventilkropp, som reglerar vätskeutsläppet från ett underliggande rum H3, som kommu- nicerar med kanalen 32. R fïnsprutningsomställaren i fig. 2-5 liksom även den i fig. 1 förut- sättes vara inkopplad i motorns ordinarie smörjsystem och försörjer med olja från motorns oljepump. Rummet H3 tillföras olja på icke närmare visat sätt via en strypning och oljetrycket i rummet H3 be- lastar således elementet H0 med en uppåtriktad kraft, medan Centri- fugalkraften på kulorna vid axelns rotation åstadkommer att elemen- tet HD belastas av en nedâtriktad kraft på grund av fördjupningar- nas 37, 39 form. Vid lågt varvtal överväger oljetryckkraften och lyfter upp elementet H0, så att rummet H3 dräneras genom att olja kan läcka ut mellan dess kant och ventilkroppen H2. Vid högre varv- tal överväger centrifugalkraften och elementet pressas ned till läget i fig. 3 av kulorna 38. I den till ventilslidernas 22, 23 borrningar ledande kanalen 32 produceras således ett oljetryck, som är proportionellt mot motorns varvtal i kvadrat.

Hos insprutningstidsomställaren i fig. 2-5 är elementet 7 förskjut- bart lagrat på en axel 50, som sträcker sig mellan in- och utgående r _ i -80088314-7 axeln 2, 3 och är vridbar relativt dessa. I en central borrning 51 i elementet 7 är ett par fjädrar 52, 55 inspända mellan ett par ändbussningar SH, vilka har till uppgift att säkerställa att ele- mentet 7 hålles i mittläget vid lika tryck i cylinderrummen.

Uppfinningens funktionsprincip har i det föregående beskrivits med hänvisning till en hydraulisk utföringsform, men även andra utfö- ringsformer är möjliga. Exempelvis kan man låta en anordning skapa en elektrisk spänning, som är proportionell eller i det närmaste proportionell mot motorns varvtal i kvadrat och jämföra denna spän- ning dels med en spänning producerad av en givare, som ger en mot motorns laddlufttryck proportionell spänning för att erhålla be- lastningssignalen och dels med en given konstant spänning för att erhålla varvtalssignalen. Synomymt med principen för det ovan be- skrivna utförandet användes resultatet av denna jämförelse för att ge en utsignal till åtgärd i önskad riktning. w

Claims (2)

1. 80088314-7 fatentkrav 1. Anordning för kontinuerlig mätning av en turnoladdad diesel- motors arbetstillstånd med avseende på varvtal oflh belastning, k ä n n e t e c k n a d av första organ (50, 51) för nlstrande av en åtminstone i det närmaste mot motorns varvtal i kvadrat propor- tíonell signal, andra organ (29) för alstrandc av en mot motorns laddlufttryck proportionell signal och tredje organ (21) för att jämföra nämnda signaler och ge en utsignal, vilken representerar motorns belastning.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första organ (30, 31) är anordnade att alstra en mot motorns varv- tal i kvadrat proportionell kraft, att nämnda andra organ (29) är 'anordnade att alstra en mot motorns laddlufttryok proportionell kraft och att nämnda tredje organ (21) är anordnade att jämföra 1118553 kPaftêf. 5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första organ innefattar en av motorn driven centrifugalanordning (30) att nämnda andra organ innefattar ett av laddlufttrycket belastat element (29) och att nämnda tredje organ är bildat av en första hydraulventil (21), som uppvisar en ventilkropp (23), vilken är belastad av å ena sidan en av centrifugalanordningen styrd kraft och å andra sidan av kraften från det av laddlufttryckot belastade elementet (29). H. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den första hydraulventilen (21) är samordnad med en insprutningsom- ställare, som har en ingående axel (2) avsedd att drivbart anslu- tas till ett kraftuttag på en motor, en utgående axel (5) avsedd att anslutas till motorns insprutningspump och ett mellan nämnda axlar anordnat kraftöverförande organ (7), som är hydrauliskt om- ställbart för att variera axlarnas relativa vinkelställning och därmed motorns insprutningstidpunkt, att den första hydraulventilen är anordnad att åstadkomma vinkelomställning mellan axlarna i be- roende av motorbelastningen och att en andra hydraulventil (20) är anordnad att åstadkomma vinkelomställning mellan axlarna i beroen- de av varvtalet. àooaaza-7 8 5. Anordning enligt krav Ä, k ä n n e tie c k n a d av att det kraftöverförande organet är bildat av en mellan nämnda aklars (2, 3) ändar axiellt förskjutbart lagrad kolvanordning (7, 8), vilken ingriper med resp. axlar medelst så snedskurna splines, att för- skjutning av kolvanordningen resulterar i omställning av axlarnas relativa vinkelläge, varvid den första hydraulventilen (21) styr hydraultrycket på kolvanordningens ena sida (12) och den andra hydraulventilen på kolvanordningens motsatta sida (11) på sådant sätt, att - utgående från ett mittläge (A) för kolvanordningen, i representerande ett visst varvtal och viss belastning - ökande be- lastning vid konstant varvtal resulterar i en tryckökning på kol- vens ena sida, som åstadkommer förskjutning till ett läge för sena- reläggning av insprutningstidpunkten medan ökande varvtal vid kon- stant belastning resulterar i en tryckökning på kolvens motsatta sida, som åstadkommer förskjutning till ett läge för tidigarelägg- ning av insprutningstidpunkten. 6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den första och andra hydraulventilen (21, 20) är slidventiler och att centrifugalanordningen (30) är samordnad med en ventil (51), vilken reglerar hydraultrycket på ena sidan om slidventilernas ventilsli- der (23, 22) i beroende av varvtalet, varvid den första slidventi- lens ventilslid (23) på den motsatta sidan är förbunden med en av 'laddlufttrycket belastad membrananordning (29), medan den andra ventilens ventilslid (22) på den motsatta sidan är belastad av fjäderorgan (27). :ß