DK159887B - Indretning til omdrejningstalsindstilling af en forbraendingsmotor, isaer en dieselmotor i en jordbearbejdningsmaskine - Google Patents

Description

1 DK 159887 B

Nærværende opfindelse vedrører en indretning til omdrejnings-5 talsindstilling af den type, som er angivet i indledningen til krav 1.

En dieselmotor har normalt en regulator til via en arm på brændstofindsprøjtningspumpen at regulere mængden af brænd-10 stof, der føres til motorens forbrændingskammer, for at drive motoren med et forudbestemt omdrejningstal. I en gravemaskine er motoren sædvanligvis anbragt i den bageste del af den drejelige maskinoverbygning, og den ovennævnte omdrejningstalsindstilling kan aktiveres manuelt og varierende fra førersædet 15 ved hjælp af et håndhjul, såvel som trinvis ved hjælp af en trykknap på styrestangen, idet dette håndhjul og denne trykknap er indrettet til via et elektromekanisk reguleringssystem at overføre bevægelsen til armen på brændstofindsprøjtningspumpen .

20

Under gravearbejdet skal motoren arbejde med et omdrejningstal, der passer til arbejdets art. Før eller under gravningen kan føreren, for eksempel ved hjælp af et håndhjul, indstille et begyndelsesomdrejningstal, som sammen med omdrejningstals-25 reguleringsindretningen giver et arbejdsomdrejningstal, som passer til arbejdet. Så snart føreren aktiverer sine styreorganer for at udføre gravning, forøges motoromdrejningstallet automatisk fra hvileomdrejningstal til arbejdsomdrejningstal.

Om nødvendigt tillader -indretningen manuel trinvis forøgelse/-30 formindskelse af motoromdrejningstallet under arbejdet og automatisk tilbagevenden til hvileomdrejningstallet, når der ikke udføres noget arbejde.

En tidligere kendt indretning til ovennævnte omdrejningstals-35 indstilling, svensk patent nr. 394 403, omfatter et hydro-me-kanisk styreorgan forbundet til manøvreringssystemet til maskinens arbejdsaggregat, idet dette system aktiverer armen i

2 DK 159887 B

brændstofindsprøjtningspumpen. I dette arrangement varierer den automatiske motorregulering mellem, ét variabelt, indstilleligt hvileomdrejningstal og et højt omdrejningstal. Dette arrangement var beregnet til automatisk at nedsætte motorom-5 drejningstallet, når gravning ikke finder sted, og til at forøge motoromdrejningstallet, når gravning udføres. På denne måde formindskes brændstofforbruget, og samtidig formindskes også perioden med stærk støj. Andre automatiske tomgangssystemer i gravemaskiner anvender i princippet en pneumatisk cylinder, 10 hvis stempelstang er forbundet til armen på motorens brændstofindsprøjtningspumpe. Cylinderen aktiveres ved hjælp af en trykreguleringsindretning i det hydrauliske kredsløb eller med en elektrisk kontakt på styremekanismen. Disse indretninger afstedkommer automatisk regulering alene mellem et hvileom-15 drejningstal/tomgangsomdrejningstal og et maximumsomdrejnings-tal.

DE-A-3 307 596 beskriver en indretning, der frembringer et e-lektrisk skiftesignal, som efter forstærkning reverserer en 20 pneumatisk solenoideventil for at reversere motorens brændstof regulatorarm fra . en arbejdsomdrejningstalsstilling til en tomgangsstilling og omvendt. EP-A-166 546 beskriver en styreindretning til en entreprenørmaskine med tre hastighedsniveauer.

25 Nærværende opfindelse afstedkommer helt anderledes omdrejningstalsreguleringsmuligheder velegnet til at gøre gravearbejdet mere effektivt og yderligere minimere brændstofforbruget og nedsætte støjniveauet. Endvidere har dens elektromeka-30 niske enhed kun få bevægelige dele og kan let tilpasses til forskellige omdrejningstalsreguleringsmønstre. Omdrejningssre-guleringsmulighederne realiseres ved hjælp af arrangementerne som beskrevet i den kendetegnende del af vedføjede patentkrav.

35 Opfindelsen beskrives i nærmere detaljer nedenfor, idet der henvises til de vedlagte tegninger, som viser en udformning. Fig. 1 giver i form af et blokdiagram en grundlæggende funk-

3 DK 159887 B

tionsbeskrivelse af opfindelsen, medens fig. 2 beskriver funktionen i nærmere detaljer. Måden, hvorpå omdrejningstallet reguleres ved hjælp af forskellige faktorer, er vist på fig. 3 og 4. Fig. 5 viser mulige motoromdrejningstalsindstillinger.

5

Omdrejningssreguleringsindretningen ifølge opfindelsen, som er konstrueret til forbrændingsmotorer, specielt dieselmotorer i gravemaskiner, omfatter et system, som aktiveres på en bestemt måde, og indstiller dieselmotoromdrejningstallet ved hjælp af 10 en jævnstrømsmotor, hvis udgangsaksel er fast forbundet med reguleringsarmen på dieselmotorens brændstofindsprøjtningspum-pe. En grundlæggende funktionsbeskrivelse af systemet gives på fig. 1.

15 Systemet, og dermed dieselmotorens omdrejningstal, aktiveres med de manuelle styreorganer 14 (stænger, pedaler og så videre) i maskinen, en trykknap 16 på styrestangen og midler 10 til manuel indstilling af motoromdrejningstallet. Til at skifte til fast indstillede hvileomdrejningstal, når der ikke ud-20 føres nogen gravebevægelse under maskinens arbejde, findes der en såkaldt "brændstofbesparelsesenhed" 3. Brændstofbesparelsesenheden 3 kan forbindes eller afbrydes manuelt ved hjælp af en speciel omskifter 8. Når brændstofbesparelsesenheden er afbrudt, svarer dieselmotorens omdrejningstal til udgangssigna-25 let fra omdrejningstalsbestemmelsesenheden 4 (det vil sige, referenceværdien svarer til det faktiske arbejdsomdrejningstal). Dieselmotorens udgangsomdrejningstal angives af en omdrejningstalsangiver 11. Om nødvendigt kan omdrejningstallet for dieselmotoren M hurtigt ændres manuelt ved hjælp af tryk-30 knappen 16 på styrestangen. Omdrejningssindstillingssignalerne, som bestemmer den faktiske værdi til jævnstrømsservomoto-ren 20, og som således regulerer motoromdrejningstallet, er følgende: 35 - Reguleringsindstilling (for eksempel et potentiometer på in strumentpanelet ).

4 DK 159887 B

- Trykknap på højre styrestang.

- Dieselmotorens omdrejningstal.

5 - Aktiverede eller ikke aktiverede styrestænger/paneler.

Fig. 2 viser mere detaljeret funktionen af omdrejningstalsindretningen til en dieselmotor i en gravemaskine. Indretningen består af en jævnstrømsmotor 1, en regulatorenhed 2, en brænd-10 stofbesparelsesenhed 3 med styreenhed 6, en omdrejningstalsbestemmelsesenhed 4 indeholdende en styreenhed ESC 5 (Engine Speed Control) og en signalkonverter 15. Jævnstrømsmotoren 1, som har en udgangsaksel, som omfatter et gear og en giver, som viser motorudgangsakslens rotation, er fast forbundet med die-15 selmotorens brændstofindsprøjtningspumpes reguleringsarm 7, i-det denne pumpe bestemmer motoromdrejningstallet. Jævnstrøms-motoren 1 indstiller reguleringsarmen 7 til regulering af motoromdrejningstallet ved hjælp af regulatorenheden 2, hvis indgangssignaler y (referenceværdi) bestemmes af omdrejnings-20 talsbestemmelsesenheden 4 og brændstof besparelsesenheden 3. Reguleringsenhedens 2 feedbackværdi x svarer til en drejningsvinkel 0 for jævnstrømsmotorens 1 udgangsaksel. Feedbackværdien x angives af for eksempel et drejepotentiometer med lineær karakteristik. For at forhindre overspeedning af dieselmoto-25 ren, når fuld omdrejningstal (såkaldt racing-omdrejningstal) er indstillet, findes der et justerbart fast stop, som armen 7 går imod i tilfælde af en bevægelse, der er større end vinkeludslaget ved fuld omdrejningstal. Udgangssignalet u (indgangssignal til brændstofbesparelsesenheden 3) fra omdrej-30 ningstalsbestemmelsesenheden 4 svarer fortrinsvis til dieselmotorens forudbestemte, faktiske arbejdsomdrejningstal. Indgangssignalerne til omdrejningstalsbestemmelsesenheden 4 er et indgangssignal fra den manuelle regulering 10 og fra dieselmotorens omdrejningstalsgiver 11 og et konstant indgangssignal 35 fra indstillingsmidlet 9.

Det faktiske motoromdrejningstal (lavt, variabelt eller højt)

5 DK 159887 B

vises for eksempel på et display i førerkabinen.

Ved hjælp af styreenheden 5, ESC (Engine Speed Control) kan udgangssignalet u svarende til det faktiske arbejdsomdrej-5 ningstal opnås for tre forudbestemte omdrejningstal. Et af disse omdrejningstal, det variable arbejdsomdrejningstal w2, kan indstilles manuelt og variabelt fra førersædet. Det variable arbejdsomdrejningstal bestemmes for eksempel af håndhjulet til indstilling af gasreguleringen 10 på instrumentpane-10 let. En fuld omdrejning af håndhjulet med uret giver et arbejdsomdrejningstal for dieselmotoren svarende til fuld motoromdrejningstal (såkaldt racing-omdrejningstal) og en fuld omdrejning af håndhjulet mod uret giver det laveste motorar-bejdsomdrejningstal (tomgangsomdrejningstal). Endvidere kan 15 manuel ændring af det faktiske arbejdsomdrejningstal til nærmeste højere/lavere arbejdsomdrejningstal (for eksempel w2 til Wg, eller w2 til w^) udføres ved hjælp af for eksempel en trykknap 16 på den højre styrestang. Udgangssignalet fra omdrejningstalsbestemmelsesenheden 4 svarer til tre mulige fak-20 tiske arbejdsomdrejningstal: 1. Lavt arbejdsomdrejningstal.

2. Variabelt arbej dsomdrej ningstal.

25 3. Høj t arbej dsomdrej ningstal.

Det lave arbejdsomdrejningstal (svarende til signalet w^) fås ved direkte signalkonversion i signalkonverteren 15 af det va-30 riable omdrejningstal (svarende til signalet w2), som kan indstilles fra førersædet. Det høje arbejdsomdrejningstal (svarende til signalet w3) opnås ved hjælp af indstillingsmidlet 9 (for eksempel et potentiometer), som indstilles til en værdi svarende til dieselmotorens racing-omdrejningstal.

Styreenheden 5, ESC (Engine Speed Control) i omdrejningstalsbestemmelsesenheden 4 ændrer det faktiske arbejdsomdrejnings- 35 6

DK 159887 B

tal, hvis det variable arbejdsomdrejningstal på grund af aktivering af den manuelt indstillelige regulering 10 overstiger en forudbestemt værdi af det lave arbejdsomdrejningstal (for eksempel omkring 900 omdr/min) på samme måde, som beskrevet 5 for udformningen nedenfor, som også er vist i fig. 3.

1. Ændring af det faktiske arbejdsomdrejningstal til det nærmest mulige, højere omdrejningstal (fra lavt til variabelt omdrejningstal, eller fra variabelt til højt omdrejnings- 10 tal) sker, hvis trykknappen 16 på den højre styrestang er blevet aktiveret i højst 0,4 sekund.

2. Ændring af det faktiske arbejdsomdrejningstal til det næste mulige, lavere omdrejningstal (fra højt til variabelt om- 15 drejningstal, eller fra variabelt til lavt omdrejningstal) sker, hvis trykknappen 16 på højre styrestang er blevet aktiveret i mere end 0,4 sekund.

3. Ændring fra det faktiske arbejdsomdrejningstal til varia-20 belt omdrejningstal sker, når det variable arbejdsomdrejningstal falder til under det lave hvileomdrejningstal (900 omdr/min), eller når forbrændingsmotorens faktiske omdrejningstal falder til under 300 omdr/min.

25 Den faktiske referenceværdi til indstilling af dieselmotorens omdrejningstal bestemmes endeligt af brændstofbesparelsesenheden 3, hvis indgangssignaler ud over fra omdrejningstalsbestemmelsesenheden 4 (signal u) fås fra givere i arbejdsmaskinens manuelle styreorganer 14, motoromdrejningstalsangiveren 30 11 og brændstofbesparelsesomskifteren 8. Under arbejdet kan brændstofbesparelsesenheden forbindes eller afbrydes ved hjælp af omskifteren 8. Dette indebærer, at når brændstofbesparelsesenheden er afbrudt, består dens indgangs- og udgangssignaler alene af udgangssignalet u fra omdrejningstalsbestemmel-35 sesenheden 4, det vil sige, brændstofbesparelsesenheden påvirker i den afbrudte tilstand ikke motoromdrejningstallet (referenceværdien svarer til det faktiske arbejdsomdrejningstal).

7

DK 159887 B

Brændstofbesparelsesenheden 3 anvendes til at reducere forbrændingsmotorens omdrejningstal fra det faktiske arbejdsomdrejningstal til det forudindstillede, faste hvileomdrejnings-5 tal, når maskinen ikke arbejder, og til at øge omdrejningstallet, når maskinen arbejder. Udgangssignalet y (referenceværdien for reguleringsenheden 2) fra brændstofbesparelsesenheden 3 får da fra styreenheden 6 et signal, der svarer til tre alternative omdrejningstalsmuligheder: 10 1. L avt hvi 1 eomdrej ningstal.

2. Højt hvileomdrejningstal.

15 3. Faktisk arbejdsomdrejningstal.

Lavt og højt hvileomdrejningstal indstilles på passende konstante værdier ved hjælp af indstillingsmidlerne 13 og 12.

20 Brændstofbesparelsesenheden er inaktiv, det vil sige, dens udgangssignal svarer direkte til udgangssignalet fra omdrejningstalsreguleringsenheden 4 (det vil sige, referenceværdien svarer til det faktiske arbejdsomdrejningstal) når: 25 - Brændstof besparelsesomskifteren 8 på instrumentpanelet er i "offsti1lingen.

- Dieselmotorens omdrejningstal er under 300 omdr/min.

30 - Parkeringsbremsen på en gravemaskine med hjul ikke er i gra vestillingen.

Når brændstofbesparelsesenheden er afbrudt, svarer referenceværdien y til det faktiske arbejdsomdrejningstal (signal u).

35 Når brændstofbesparelsesenheden er forbundet og aktiv, ændres referenceværdiomdrejningstal let på den neden for angivne måde og som vist i fig. 4.

DK 159887 B

8 1. Ændring af referenceværdiomdrejningstallet fra hvileomdrejningstallet (lavt eller højt) til det faktiske arbejdsomdrejningstal sker, når et hvilket som helst styrehåndtag 5 (til styring af arm, skovl, skovlarm, drejemekanisme og be vægelse af buildozerblad) eller pedal (til larvefodsbevægelse fremad/bagud, eller ekstraudstyr) aktiveres med en bevægelse større end dødgangen, det vil sige et signal fra håndtag/pedalbevægelse større end en given forudbestemt 10 værdi.

2. Ændring af referenceværdiomdrejningstallet fra det faktiske arbejdsomdrejningstal til højt hvileomdrejningstal sker, når intet håndtag eller pedal er blevet aktiveret i for ek- 15 sempel 1 sekund.

3. Ændring af referenceværdiomdrejningstallet fra højt til lavt hvileomdrejningstal sker, når intet håndtag eller pedal er blevet aktiveret i for eksempel yderligere 3 sekun- 20 der.

Fig. 5 viser de forskellige omdrejningstalsindstillingsmuligheder, der findes. Det skal bemærkes, at de faste omdrejningstal (lavt/højt hvileomdrejningstal og lavt/højt arbejdsomdrej-25 ningstal), som er forudindstillet til den automatiske omdrejningstalsindstilling, er lagt i en rækkefølge og en størrelse, så at omdrejningstalsindstillingen kan udføres på nemmest mulige måde ved hjælp af ovennævnte automatiske indstillingsmuligheder. Det fremgår af fig. 5, at omdrejningstalsindstillin-30 gen i nærværende tilfælde kan ske enten manuelt eller automatisk, og at den automatiske indstilling kan ske mellem et indstilleligt lavere omdrejningstal, som er højere end (for eksempel 300) tomgangsomdrejningstallet og et øverste motoromdrejningstal, som begrænses af racing-omdrejningstallet.

Claims (10)

1. Indretning til indstilling af mindst et hvileomdrejningstal og mindst to arbejdsomdrejningstal for en dieselmotor (M) i en 5 jordbearbejdningsmaskine, især en gravemaskine, bestående af en manuelt indstillelig styreindretning (3, 4) indrettet til at frembringe elektriske indstillingssignaler (y), som afgives til en drivindretning (1, 2) forbundet til dieselmotorens (M) omdrejningstalsindstillingsarm (7), idet denne styreenhed (3, 10 4) indeholder midler til at skifte fra hvileomdrejningstal til arbejdsomdrejningstal og til at skifte, fortrinsvis efter en tidsforsinkelse, fra arbejdsomdrejningstal til hvileomdrejningstal, når maskinen ikke gør nogen arbejdsbevægelser, kendetegnet ved, at styreindretningen (3, 4) omfat-15 ter en enhed (3) til at indstille motorens (M) hvileomdrejningstal og ændre disse omdrejningstal, og en enhed (4) til at indstille et af disse arbejdsomdrejningstal for motoren og ændre det faktiske arbejdsomdrejningstal til det næste højere eller lavere omdrejningstal ved hjælp af et manuelt betjent 20 omskiftermiddel (16).

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at enheden (3) til indstilling af hvileomdrejningstallet har i det mindste to manuelt påvirkelige hvileomdrejningstalsind- 25 stillingsmidler (12, 13) og en omskifterindretning (6), som til omskiftningsformål kan påvirkes af arbejdsmaskinens manuelle styreorganer, et manuelt udløseligt signal eller en ændring i det hydrauliske tryk og/eller motorens (M) omdrejningstal, idet denne omskifterindretning har en udgang forbun-30 det til drivindretningen (1, 2) og indgange forbundet til hvileomdrejningstalsindstillingsmidlerne (12, 13) og til enheden (4) til indstilling af motorens (M) arbejdsomdrejningstal for til drivenheden (1, 2) at tilslutte enten indstillingsmidlet (12, 13) eller enheden (4) til indstilling af arbejdsomdrej-35 ningstallet.

3. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at

10 DK 159887 B enheden (4) til indstilling af arbejdsomdrejningstallet har et styreorgan (ESC), som har en udgang forbundet til en indgang til omskifterindretningen (6) og i det mindste to indgange, som kan tilsluttes til udgangen, af hvilke den ene indgang er 5 forbundet til et manuelt indstilleligt organ (10), som afgiver et udgangssignal (v^) for et første arbejdsomdrejningstal, og den nævnte anden indgang er forbundet til et organ (9), som afgiver et udgangssignal (w^) for et andet arbejdsomdrejningstal, som kan fastlægges på forhånd.

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at styreorganet (ESC) har en tredie indgang, som kan forbindes til nævnte udgang, og som er forbundet til en signalkonverter (15), som er forbundet til det manuelt indstillelige organ 15 (10) og afgiver et udgangssignal (w1) for et tredie arbejdsom drejningstal .

5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at styreorganet (ESC), for at kunne tilslutte en ønsket indgang 20 til nævnte udgang, er forbundet til en manuelt betjent omskifter fortrinsvis en trykknap (16) med trinvis fremadskridende virkning monteret i en styrestang.

6. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 25 styreorganet (ESC) er indrettet til at føle motorens (M) faktiske omdrejningstal for at hindre omskiftning mellem arbejdsomdrejningstallene (w^, v^, W3), når motorens (M) omdrejningstal falder under et forudbestemt minimumsomdrejningstal, og til automatisk at forbinde den indgang, som er forbundet til 30 det manuelt indstillelige organ (10), til dets udgang.

7. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at drivindretningen (1, 2), der er forbundet til omdrejningstalsregulatorarmen (7), er en elektromagnetisk drivindretning. 35

8. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at drivindretningen (1, 2), der er forbundet til omdrejningstals

11 DK 159887 B regulatoren, er en jævnstrømsservomotorenhed.