NL8003210A - Meercilinder heetgasmotor. - Google Patents

Description

F: * T/tj/lh/344

Meercilinder heetgasmotor.

De uitvinding betreft een meercilinder heetgasmotor van de soort zoals beschreven in de kop van conclusie 1.

üit het DE-OS 26.45.376 is een met uitwendige 5 verbranding werkende verbrandingsmotor bekend, aan de verbrandingsruimte waarvan brandstof en lucht wordt toegevoerd in hoeveelheden, waarvan de verhouding door een regel-inrichting geregeld kan worden in afhankelijkheid van bij belastingswijzigingen van de motor optredende temperatuur-10 variaties. Als regelparameter dient daarbij de buiten aan verhittingsbuizen gemeten temperatuur, die aan een stuurinrichting toegevoerd kan worden, welke de toevoer van verbrandingslucht evenredig met het verschil tussen de momentane en de ingestelde waarde van de gemeten temperatuur 15 en evenredig met de toegevoerde hoeveelheid verbrandingslucht. de toevoer van een bepaalde hoeveelheid brandstof aan de verbrandingsruimte van de motor stuurt. Daarbij werkt de door een ventilator opgewekte, door een bepaalde smoorklepstand in de transportleiding ingestelde lucht-20 stroom via een sproeier op een membraanklep, waarvan het membraan een sluitdeel draagt, dat de doorlaat van de brandstoftransportleiding en daardoor de passerende hoeveelheid brandstof beïnvloedt.

Deze regelkring heeft echter bepaalde, door de .4 25 onderdelen daarvan veroorzaakte nadelen. Bijvoorbeeld wordt de temperatuur door buiten aan verhittingsbuizen aangebrachte thermo-elementen en niet de’werkélijke werkgas-temperatuur gemeten, welke een exacte basis voor de effek-tieve noodzakelijke lucht-brandstof-naregeling vormt. Verder 30 is door het toepassen van een variabele smoring in de verbrandingsluchttransportleiding een ventilator noodzakelijk, die op onrendabele wijze steeds de maximale hoeveelheid lucht moet transporteren, waarvan echter telkens slechts een gedeelte aan de verbrandingsruimte wordt toege- 800 32 10 -2- voerd. Bovendien lijkt de van de luchtstroom afhankelijke regeling van de brandstofleidingdoorlaat door middel van de membraanklep relatief gevoelig voor mechanische invloeden, zoals trillingen, drukschoramelingen, verontreinigingen 5 of afzettingen ter plaatse van de klepdoorlaat. Bovendien is het bekende regelsysteem slechts ontworpen voor de lucht-brandstof-toevoerregeling voor één verbrandingsruimte.

Het doel van de uitvinding is daarentegen op een meereilinder heetgasmotor een prestatieoptimaliserende LO regelinrichting aan te brengen, waarmee de lucht- en brand-stofregeling voor alle verbrandingsruimten met een minimale hoeveelheid onderdelen en met een zo groot mogelijke bedrijfszekerheid wordt gewaarborgd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met L5 een inrichting met het kenmerk van conclusie 1. Gunstige verdere ontwikkelingen zijn gekenmerkt in de onderconclu-sies.

Door het toepassen van een elektronische keuze-logica, die aanspreekt op de laagst gemeten werkgastempera-20 tuur en die de temperatuursignaal als regelparameter naar een voor alle verbrandingsruimten gemeenschappelijke luchthoeveelheid regelkring verder leidt, wordt een optimale luchthoeveelheidsregeling gewaarborgd. Daar bovendien ook de brandstoftoevoer naar alle verbrandingsruimten evenredig 25 is met de voor alle toerbrandingsruimten gemeenschappelijke luchthoeveelheid toevoer en deze brandstoftoevoer bovendien door een controleinrichting via hetzelfde regelelement indien nodig gerealiseerd kan worden, wordt een regelinrichting gevormd, die vol automatisch de lucht-brandstof-behoef-30 te van elke afzonderlijke verbrandingsruimte met een minimale hoeveelheid onderdelen optimaliseert.

Hierna wordt de uitvinding aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader beschreven.

35 In de tekening wordt schematisch de opbouw van een meereilinder heetgasmotor weergegeven, waarbij voor de overzichtelijkheid de.beide inwendige werkcycli van de heetgasmotor behorende delen voor een groot deel zijn weg 800 32 10 <* >% -3- gelaten. Bovendien zijn van de zes in tekening naast elkaar weergegeven groepen vanwege de overeenkomst van hun onderdelen er slechts twee volledig van verwijzingscijfers voorzien; voor de identieke delen van de andere groepen gelden dezelfde verwijzingscijfers.

Bij elke niet weergegeven cilinder behoort een verbrandingsruimte 1, waarbij weer een werkgas bevattende verhitter 2 behoort. Met 3 zijn verstuiversproeiers aangegeven, waaraan via brandstofleidingen 4 brandstof en via transportleidingen 5 verstuiverlucht toegevoerd kan worden.

De transportleidingen 5 zijn aan een gemeenschappelijke toevoerleiding 6 aangesloten, aan de ingang waarvan een door een elektromotor 7 aangedreven verstuiverluchtventila-tor 8 met een luchtfilter 9 als transportinrichting is aan-i gebracht. De brandstoftoevoerleidingen 4 zijn eveneens aan een gemeenschappelijke transportleiding 10 aangesloten, waarin een brandstofhoofdtoevoerleiding 11 uitmondt. Deze •laatste is verbonden met een brandstofreservoir, waarvandaan brandstof door middel van een een overdrukklep 13 omvattende ) brandstofpomp 14 via een brandstoffilter 15 en een in de normale stand open brandstofsluitklep 16 naar de afzonderlijke verbrandingsplaatsen getransporteerd kan worden. De brandstofafsluiter 16 is als magneetklep uitgevoerd en dient als veiligheidsklep voor een eventueel geval van 5 storing, dat een volkomen onderbreking van de brandstof-toevoer nodig maakt..De brandstofafsluiter 16 is via leidingen. 17 met verscheidene ..controle-eleraenten aan verschillende werkingselementen van de heetgasmotor verbonden; êên van deze leidingen loopt bijvoorbeeld als verzamelleiding 0 naar in het inwendige van de verhitters aangebrachte thermo-elementen 18, die op een maximale temperatuurwaarden zijn ingesteld en bij het overschrijden van deze temperatuur een signaal afgeven naar de brandstofafsluiter 16, die de brandstoftoevoer daarop afsluit.

15 Bij de hierna beschreven lueht-brandstof-tempera- tuur-regelinrichting volgens de uitvinding is in elke verhitter 2 een thermo-element 19 aangebracht; de thermo-elementen 19 zijn elk via een verbindingsleiding 20 met een 8003210 -4- ingang van een elektronische keuzelogica 21 vetsbonden. Deze keuzelogica 21 beoordeelt de continu toegevoerde, telkens in het inwendige van de verhitters gemeten werkgastemperatuur en leidt het met de laagste werkgastemperatuur overeenkomende signaal als momentane waarde via een kanaal verder: maar een luchthoeveelheidsregelaar 22, die op een bepaalde ingestelde waarde is ingesteld. Aan de uitgangs is de luchthoeveelheidsregelaar 22 verbonden met een aandrijf-inrichting 23 voor een ventilator 24, die lucht via een gemeenschappelijke hoofdtransportleiding 25 en telkens van deze weglopende aftakkingen 26 naar. de afzonderlijke verbrandingsruimten getransporteerd. De aandrijfinrichting 23 is daarbij zo gedimensioneerd, dat het toerental van de ventilator 24 over een relatief groot gebied traploos regelbaar is. Hiertoe is als aandrijfinrichting een elektromotor en een bij deze behorende borstelverstelmotor of eventueel een motor met een verstelbare riemaandrijving toegepast. De toerentelregeling van de ventilator van 24 schiet door geschikte regelsignalen, die de luchthoeveelheidsregelaar in afhankelijkheid van het aan deze toegevoerde signalen van de momentane waarde opwekt en verder leidt naar de aandrijfinrichting 23.

De tegelijkertijd naar alle verbrandingsruimten 1 getransporteerde luchthoeveelheid is daarbij afhankelijk van het ingestelde ventilatortoerental. De hierdoor getransporteerde hoeveelheid lucht vormt de regelparameter voor de tegelijkertijd naar de afzonderlijk verbrandingsruimten toe te voeren brandstofhoeveelheid.

Voor het meten van de getransporteerde luchthoeveelheid is in de hoofdtransportleiding 25 voor, eventueel ook na de ventilator 24, een op stromingsdruk aansprekende ‘ meetinrichting 27 aangebracht? deze laatste is met een druk-cmzetter 28 gekoppeld, die de gemeten stromingsdruk in een hiermee evenredig elektrisch signaal, bij voorkeur een elektrische spanning, omzet. Met de uitgang van de drukorazetter 28 zijn aan.een gemeenschappelijke stuurleiding 29 aangesloten brandstofhoeveelhéidsregelaars 30 verbonden, waarvan er telkens ëén bij een verbrandingsruimte 1 behoort en in 800 32 10 -5- Λ- de brandstofleiding daarvan is aangebracht.

In detail bestaat elke brandstofhoeveelheids-regelaar 30 uit een. smoorklep 31 en een elektrisch verstel-mechanisme; dit laatste is samengesteld uit een met het de doorlaatveranderende deel van de smoorklep 31 gekoppelde stappenmotor 32 en een. hiervoor geschakelde elektrische stuurinrichting 33 met twee afwisselend aanstuurbare ingangen 34 resp. 35. De stuurinrichting 33 is in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld uitgevoerd als elektronische analoog-digitaal-omzetter, die de door de drukgever 28 bepaalde elektrische analoge waarde omzet in elektrische stappulsen voor de stappenmotor 32.

De eerste ingangen 34 van alle brandstofhoeveel-heidregelaars 30 zijn telkens via een eerste kontaktenpaar van een aan deze aangesloten elektrische amschakelaar 36 met de van de druksensor 28 komende stuurleiding 29 verbonden. Het eerste kontaktenpaar van de omschakelaar 36 is in de regel gesloten, zodat door één enkel stuursignaal van de druksensor 28 tegelijkertijd alle brandstofhoeveel-heidregelaars op een bepaalde brandstoftoevoerhoeveelheid ingeregeld kunnen worden.

De elektrische omschakelaars kunnen echter indien gewenst door één elektrisch omschakelbevel, afgegeven door een telkens bij een verbrandingsruimte behorende controle-inrichting 37 via een leiding 38 van het eerste kontaktenpaar op een tweede kontaktenpaar crageschakeld worden, zodat dan van de controle-inrichting 37 via een leiding 39 en de tweede ingang 35 stuursignalen aan de stuurinrichting 33 afgegeven kunnen worden.

De controle-inrichtingen 37 dienen als maximum bewaking en bestaan telkens uit een op een enigszins hoger dan aan de luchthoeveelheidsregelaar 32 ingestelde temperatuurwaarde af geregelde regelaar 40, waaraan via een toevoer-leiding 41 continu de door het in het inwendige van de verhitter aangebrachte thermo-eleraent bepaalde momentane werkgas temperatuur van een verhitter wordt toegevoerd. Deze momentane waarde worden in de afzonderlijke control-inrich-tingen 37 vergeleken met de ingestelde waarden. Wanneer de 8003210 -6- geraeten momentane werkgastemperatuur de ingestelde waarde overschrijdt geeft de betreffende controle-inrichting via de leiding 38 een omschakelbevel aan de bijbehorende cm-schakelaar 36, waardoor de bijbehorende brandstofhoeveelheids-5 regelaar 30 van de voor alle verbrandingsruimten gemeenschappelijke brandstofhoeveelheidregeling wordt afgeschakeld en van de regelaar 40 stuursignalen via de leiding 39 en de tweede ingang 35 naar de stuurinrichting 33 van het klepverstelmechanisme worden gestuurd met het doel van een 10 brandstofdoorstroomhoeveelheidsvermindering. Dit paar kontakten blijft zolang ingeschakeld, tot de in de controle-inrichting ingestelde waarde weer in negatieve richting door de gemeten momentane werkgastemperatuur wordt overschreden* Zodra dit geval optreedt, geeft de controle-inrichting 37 15 een overeenkomstig omschakelbevel via de leiding 38 aan de cmschakelaar 36, welke daarna weer terugspringt in de eerste stand en de betreffende brandstofhoeveelheidsregelaar 30 weer aan de voor alle verbrandingsruimten 1 gemeenschappelijke brandstofregelleiding is aangesloten.

20 De wijze van de lucht-brandstof-temperatuurregeling volgens de uitvinding vereist, zoals uit de tekening en de beschrijving blijkt, een minimale hoeveelheid onderdelen voor het in standhouden van een optimaal en konstant ver-brandingsmengsel in elke verbrandingsruimte; bovendien wordt 25 hierdoor wegens de konstant hooggehouden werkgas temp eratuur onafhankelijk van de momentane vermogensbehoefte ook een continu geoptimaliseerd rendement van de heetgasmotor bereikt.

8003210

Claims (7)

1. Meereilinder heetgasmotor, welke voor elke cilinder verbrandingsruim te en een verhitter heeft-,t aan welke verbrandingsruimten brandstof en lucht toegevoerd j kan worden, in hoeveelheid waarvan de verhouding geregeld 5 kan worden door een regelinrichting in afhankelijkheid van bij belastingswij zigingen van de motor optredende tempera-tuurwijzigingen van het werkgas, met het kenmerk, dat de werkgastemperatuur in alle verhittere (2) door meetelementen (19) wordt gecontroleerd en 10 van de telkens laagste werkgastemperatuur een stuursignaal voor het naregelen van de luchttoevoer naar alle verbrandingsruimten (i) wordt afgeleid, dat in de brandstoftoevoer-leiding (4) naar elke verbrandingsruimte (1) een brandstof-hoeveelheidregelaar (30) met een smoorklep (31) en een 15 elektrisch verstelmechanisme (32,33) is geschakeld en aan alle brandstofhoeveelheidregelaars (30) tegelijkertijd een met de naar de verbrandingsruimte getransporteerde hoeveelheid lucht evenredige hoeveelheid brandstof toegevoerd kan worden, en dat bij élke verbrandingsruimte (1) een öontrole-20 inrichting (37,40) behoort, die bij het overschrijden van een grenswaarde van de werkgastemperatuur in de verhitter (2) bij de daarna geschakelde brandstofhoeveelheidregelaar (30) een vermindering van de brandstoftoevoer bewerkstelligt.

2. Heetgasmotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de werkgastemperatuur in de afzonderlijke verhitters (2) door thermo-elementen (19) wordt gecontroleerd en de bepaalde meetsignalen via toevoerlei-dingen (20) naar een elektronische keuzelogica (21) worden 30 overgebracht, die het met de laagste werkgastemperatuur overeenkomende meetsignaal logisch bepaalt en als momentane waarde aan een op een .ingestelde waarde ingestelde lucht-hoeveelheidregelaar (22) toevoert, de momentane waarde en de ingestelde waarde vergelijkt en een stuurbevel aan een 35 ventilator (24) verder leidt voor een overeenkomstige naregeling van de via een gemeenschappelijke toevoerleiding (25) tegelijkertijd naar alle verbrandingsruimten (1) 8003210 -8- getransporteerde hoeveelheid lucht.

3. Heetgasmotor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ventilator (24) met een variabel toerental aangedreven wordt door een elektrische aandrijf-5 inrichting (23) en de naar de verbrandingsruimten (1) getransporteerde hoeveelheid lucht evenredig is met het door de luchthoeveelheidregelaar (22) gestuurde ventilatortoe-'rental.

4. Heetgasmotor volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat het klepverstelmechanisme van elke brandstofhoeveelheidregelaar (30) uit een met de de doorlaat variërend deel van de smoorklep (31) gekoppelde stap-penmotor (32) en een voor deze geschakelde elektrische stuurinrichting (33) met twee alternatief aanstuurbare 15 ingangen (34) resp. (35) bestaat.

5. Heetgasmotor volgens conclusie 1 en 4, met het kenmerk, dat de eerste ingangen (34) van alle brandstof hoeveelheidregelaars (30) telkens via een eerste paar kontakten van een elektrische omschakelaar (36) aan een 20 gemeenschappelijke stuurleiding (29) zijn aangesloten, welke via een druksensor (28) naar een in de luchthoeveelheid transportleiding (25) of na de ventilator (24) aangebrachte meetinrichting (27) voert, terwijl de tweede ingangen (35) van de brandstofhoeveelheidregelaars (30) via een 25 tweede stel kontakten van de omschakelaar (36) indien nodig met de telkens bijbehorende controle-inrichting (37) verbonden kunnen worden.

6. Heetgasmotor volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elke controle- 30 inrichting (37) uit een op een enigszins hoger dan aan de luchthoeveelheidregelaar (22) ingestelde temperatuurwaarde ingestelde regelaar '(40) bestaat, waaraan continu de door het in het -inwendige van de verhitter aangebrachte thermoelement (19) bepaalde momentane temperatuurwaarde worden 35 toegevoerd, en welke bij het overschrijden van de ingestelde grenswaarde van de werkgastemperatuur een omschakelbevel aan de bijbehorende omschakelaar (36) heeft, waardoor de daarna geschakelde brandstofhoeveelheidregelaar (30) afge- 8003210 ' · I c -9- schakeld wordt van de voor alle verbrandingsruimten gemeenschappelijke brandstofhoeveelheidregeling en aan het klep-verstelmechanisme (32,33) waarvan overeenkomstige stuursignalen toegevoerd kunnen worden ter vermindering van de 5 brandstofdoorvoer.

7« Heetgasmotor volgens conclusie 4 en 5, met het kenmerk, dat de druksensor (28) als druk-spannings-omzetter en de stuurinrichtingen (33) van de brandstofhoe-veèlheidregelaar (30) als elektrische analoog-digitaal-10 omzetters zijn uitgevoerd. 8003210 σ' lO vO in o rp pp) m rp I __\ ; / *—1 ρ^Ι» „ * ' 3-:= ^ 3--· ''^Ro, " Γ§ι I ' -=:^ÊL^ 3---- =p= —— ο > __ σ' wO I" Q— ,-i-OJ ^ ,9-----^^p^4Lgl= s—------* 1 η'"0 L/L-K L-j vO uo ° —·γν Si ^ .01^/^/ 3—------/* ^=: «Ml cï* ^-fe;- 5¾ -- CO O' ·” .R--L-p-i cs-- j&— J_ «--': rr —I , t^. cr oo <N r\t IN 800 32 10