NO147889B - Hastighetsbegrenser for en forbrenningsmotor. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en hastighetsbegrenser for begrensing av maksimalhastigheten til en forbrenningsmotor, særlig små, lette totakts forbrenningsmotorer av den type som benyttes for motorsager og andre kraftdrevne verktøy.

For å beskytte en forbrenningsmotor mot ødeleggelser som skyldes for stor hastighet er det ønskelig å kunne begrense motorens maksimale arbeidshastighet på en automatisk måte. Den maksimale arbeidshastighet velges ut i fra de konstruktive og arbeids-messige forhold for maskinen slik at man får et brukbart arbeids-område samtidig som motoren beskyttes mot stor slitasje og øde-leggende spenningspåkjenninger som følge av for store hastig-heter. Det har vært foreslått mange forskjellige typer innretninger for å begrense hastigheten til forbrenningsmotorer, men helt ut tilfredsstillende har ingen av disse vært. En ulempe ved tidligere kjente innretninger er blandt annet at de har en relativ kompleks konstruksjon, krever stor plass og er tunge, er upålitelige under drift og gir variasjoner i den kontroll-erte hastighet som følge av slitasje eller endringer i arbeids-betingelsene .

Fra US-PS 2 739 581 er det kjent en totakt motor med en åpning

i den ene siden av motorens veivhus. En åpningsplate er plassert over åpningen. På veivhussiden av åpningsplaten er det montert en ventilplate med en bøyet støtteplate. På den andre siden, dvs. på forgassersiden av åpningsplaten, er det en ventilplate som er bøyet litt slik at den er krummet i avspent tilstand og da befinner seg i en avstand fra åpningen. Ved normal gange av motoren innenfor et normalt hastighets-område, vil ventilplaten på veivhussiden periodevis åpne og slippe inn en brennstoff-luftladning til veivhuset, og den lukker seg så for å hindre tilbakestrømming. Under dette vil ventilplaten på forgassersiden forbli krummet og altså være i åpen stilling. Når motorens hastighet når en forutbestemt hastighet, f.eks. 5000 omdreininger/min., vil den sistnevnte ventilplate i steden for å forbli i den bøyede stilling, i hvilken den befinner seg i en avstand fra åpningsplaten, be-

gynne å vibrere og bli "slakk". Når denne tilstand er nådd, vil hastigheten og det lette trykk som utøves av brennstoff-strømmen mot baksiden av platen være tilstrekkelig til å skyve ventilplaten mot åpningen og lukke denne. Motorens hastighet reduseres da. Når ventilplaten berører åpningsplaten vil frekvensen endre seg og ventilplaten vil da tendere til å gå tilbake til normal stilling og frigjøre åpningen igjen.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en hastighetsbegrenser som til forskjell fra den foran beskrevne kjente utførelse inn-befatter en ventilplate som er plassert i forgasserens luftinntak, dvs. på oppstrømssiden av forgasseren. I motsetning til hva tilfellet er ved den foran nevnte kjente utførelse styrer man altså bare luftstrømmen og man varierer derved brennstoff/luftforholdet. Som følge av anordningen på opp-strømssiden av det punkt hvor brennstoffet tilføres i forgasseren, vil hastighetsbegrenseren ifølge oppfinnelsen virke som en strupeventil. Når luftstrømmen reduseres vil forholdet mellom brennstoff og luft økes og man får en alt for rik blanding. Motoren får derfor en tendens til hakking eller struping og dette gir en meget mer effektiv hastighetsstyring enn den man kan oppnå når man bare styrer strømmen av brennstoff-luftblandingen til motoren, med bibehold av konstant brennstoff/ luftforhold. Hastighetsbegrenseren blir således meget mer effektiv enn den tidligere kjente og foran omtalte hastighetsbegrenser .

I tillegg utføres ventilplaten ifølge oppfinnelsen slik at

den i avspent tilstand er plan. Dette medfører at ventilplaten vil bibeholde sin opprinnelige elastisitet under vibrer-ingene, og den skyves ikke mot åpningen for å tette denne og hindre en strømning, men vil fortsette å vibrere ved den kri-tiske hastighet. Man får altså ikke en lukking av åpningen helt til motorhastigheten er redusert, men en vibrering av platen mot åpningen. Dette gir en delvis blokkering av åpningen slik at man får en redusert luftstrøm gjennom åpningen. Dette betyr igjen at motoren holdes på den valgte maksimale

hastighet så lenge gassen holdes åpen.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en hastighetsbegrenser for en forbrenningsmotor som gjennom en forgasser tilføres en brennstoff- luftblanding, innbefattende en gjennomstrømningsåpning med en tilhørende platetunge av et fjærende materiale, hvilken platetunge er innspent ved en åpningskant og i avspent tilstand rager ut fra åpnings-planet slik at platetungen kan bringes til en avbøyet stilling for lukking av åpningen, idet platetungen er kalibrert for å vibrere med en resonansfrekvens omtrent lik frekvensen til variasjonen av strømningsmengden gjennom åpningen ved en valgt maksimal motorhastighet og derved avbøyes for intermitterende lukking av åpningen, og det som kjennetegner hastighetsbegrenseren ifølge oppfinnelsen er at platetungen er plan i avspent tilstand og er plassert i forgasserens luftinntak .

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gjennom en hastighetsbegrenser ifølge oppfinnelsen med tilhørende forbrenningsmotorkompo-nenter, og

fig. 2 viser et grunnriss, med filter og deksel fjernet.

Den viste hastighetsbegrenser er beregnet for en lett totaktsmotor av den type som eksempelvis benyttes i motorsager o.lign. lette kraftverktøy. Motoren har en skjematisk vist forgasser 1 med et inntak la. En butterfly-ventil lb i inntaket kan enten være en struper eller et gass-spjeld avhengig av forgassertypen. I en totaktsmotor er inntaket vanligvis forbundet med veivkasser, hvis volum varieres som følge av stempelbevegelse. Når stemplet beveger seg fra nedre dødpunkt mot øvre dødpunkt økes volumet i veivkassen og luft trekkes inn gjennom inntaket la. Brennstoff innføres i inntaket ved hjelp av forgasseren slik at en brennstoff-luftblanding til-føres motoren. Under stemplets nedadgående bevegelse vil brennstoff-luftblandingen som er trukket inn i veivkassen komprimeres, idet inntaket er lukket ved hjelp av en egnet ventil. Nær nedre dødpunkt på vei nedover åpnes en utløps-åpning slik at forbrenningsproduktene fra sylinderene støtes ut, og samtidig åpnes også en overgang som forbinder sylinderen med veivkassen slik at brennstoff-luftblandingen kan strømme fra veivkassen og inn i sylinderen. På denne måten trekkes altså luft inn i inntaket med en periodisk varierende strømningshastighet, hvor frekvensen er proporsjonal med motorhastigheten.

Forgasseren 1 er montert i et forgasserkammer som er lukket med en plate 2 forsynt med en åpning 2a. Denne åpning flukter med inntaket la slik at luft kan gå inn i forgasseren. For-gasserkammerplaten 2 er utformet slik at den gir plass for en hastighetsbegrenser-fundamentplate 3 som monteres ved hjelp av skruer 4. Fundamentplaten 3 har en del 3a som ligger over luftinntaket til forgasseren og har en åpning 3b som står i forbindelse med inntaket la. Som man vil se av figur 1 skrår åpningen 3b slik at den har et større tverrsnittsareal på opp-strømssiden. Fundamentplatens del 3a har en plan øvre flate. En annen del 3c av fundamentplaten 3 har en øvre flate som skrår mot den øvre flaten på delen 3a. Disse øvre flater går over i hverandre i en jevn kurve 3d. I eksemplet skrår den øvre flaten til delen 3c med en vinkel på ca. 15° i forhold til del 3a. En tunge 5 av et tynt, fleksibelt fjærmateriale er montert på fundamentplaten 3 derved at den ene enden er festet til den skrå platedelen 3c, mens den andre enden ligger over og vanligvis har en avstand i fra åpningen 3b. I utførelseseksemplet er tungen fastnaglet til en tungestopper 6a ved hjelp av en nagle 7 og tungestopper og tungen er festet til fundamentplaten ved hjelp av to skruer 8. Den venstre enden av tungen, som sett i figur 1, er således klemt mellom tungestopperen og fundamentplaten. I planrisset i figur 2 er tungen vist med hovedsakelig rektangulær form, men enden 5a som ligger over åpningen 3b er avrundet med en radius som er litt større enn radiusen til åpningen. I avspent, statisk tilstand, som sett i siderisset i fig. 1, er tungen 5 plan og danner derfor en vinkel med den del 3a av fundamentplaten hvor åpningen 3b befinner seg. I denne stilling vil tungen ikke i vesentlig grad hindre luftstrømmen inn i inntaket.

Når tungen bøyes nedover vil den imidlertid dekke over og i hovedsaken blokkere inntaket. En bøying av tungen 5 i motsatt retning begrenses av tungestopperen 6. Tungestopperen er krummet slik at den del 6a som ligger over den frie enden av tungen med en vinkel i forhold til den del 3a av fundamentplaten hvor inntaket befinner seg, slik at tungen ligger omtrent midt mellom fundamentplaten og tungestopperen når den er i avspent, statisk tilstand.

Geometrien og materialet i tungen 5 velges slik at dens vibra-sjons-resonansfrekvens er omtrent lik frekvensen til den perio-diske variasjon av luftstrømningshastigheten som man har i inntaket når motoren går med sin valgte maksimalhastighet.

På grunn av dette vil den pulserende strømning i inntaket in-dusere en resonsansvibrasjon i tungen mellom fundamentplaten 3 og tungestopperen 6 når motoren nærmer seg sin valgte maksimale hastighet. Tungen settes derved i vibrasjon og vil intermitterende lukke åpningen 3b i inntaket la, hvorved tilførselen av luft til forgasseren begrenses. En slik begrensning av luftinntaket resulterer i en redusering av motorens ladning og øker også brennstoff-luftforholdet, hvorved effekten reduseres. Motoren hindres derved i å overskride den valgte maksimalhastighet .

Som vist på tegningene er tungeenheten fordelaktig anordnet inne i kammer 10 som dannes av et luftfilter 11. Luftfilteret har tallerkenform og har en flens lia som hviler mot kammer-platen 2. Tungen beskyttes på denne måten mot f.eks. sagmel eller smuss. Filteret 11 og et deksel 12 holdes på plass ved hjelp av en bajonettlås 13. Låseelementet går gjennom en skive lia i filteret og inn i en egnet åpning i en endedel 6b av tungestopperen 6, hvilken endedel er bøyet opp slik at den ligger over resten av tungestopperen.

Hastighetsbegrenseren virker på den måten at når motoren går

på tomgang eller ved normal arbeidshastighet vil tungen 5 forbli i hovedsaken stasjonær i den stilling som er vist i fig. 1, og tungen vil derfor ikke i vesentlig grad forstyrre motorens normale luftinnsugning. Øker derimot motorhastigheten over normal arbeidshastighet og nærmer den seg den valgte maksimalhastighet vil tungen 5 begynne å vibrere og vil dermed intermitterende lukke luftinntaket og derved begrense luftstrømningen. Denne begrensning hindrer en ytterligere øking av motorens hastighet. Dersom motorhastigheten igjen reduseres, f.eks. ved at man belaster motoren eller gjør gassåpningen mindre vil tungen gå tilbake til sin vanlig stilling og ikke lenger hindre luftinntaket .

Av det foregående vil det gå frem at hastighetsbegrenseren er

en meget enkel og billig konstruksjon, og at den har en liten vekt. Den krever så godt som ingen ekstra plass, fordi den er anordnet i luftfilterkammeret. Hastighetesbegrenseren kan lett og nøyaktig kalibreres til ønsket maksimumsmotorhastighet ved rett og slett å velge den egnede resonansfrekvens for tungen 5. Da det ikke forefinnes noen bevegelige deler med unntagelse av selve tungen 5 betyr dette at hastighetsbegrenseren ikke ut-settes for slitasje og at den vil bibeholde sin kalibrerte tilstand i hele sin levetid. Hastighetsbegrenseren er lett til-gjengelig for inspeksjon idet man bare behøver å ta av.dekslet og filteret og den kan lett monteres, demonteres eller byttes ut. Man har funnet at hastighetsbegrenseren er nøyaktig og på-litelig i bruk og at den også virker slik at det går med mindre brennstoff ved samme styrte hastighet som ved f.eks. hastighets-begrensere av fjærkuletypen. Den nye hastighetsbegrenser med-fører derfor betydelige fordeler.

Claims (1)

1. Hastighetsbegrenser for en forbrenningsmotor som gjennom en forgasser tilføres en brennstoff-luftblanding, innbefattende en gjennomstrømningsåpning med en tilhørende platetunge av et fjærende materiale, hvilken platetunge er innspent ved en åpningskant og i avspent tilstand rager ut fra åpnings-planet, slik at platetungen kan bringes til en avbøyet stilling for lukking av åpningen, idet platetungen er kalibrert for å vibrere med en resonansfrekvens omtrent lik frekvensen til variasjonen av strømningsmengden gjennom åpningen ved en valgt maksimal motorhastighet, og derved avbøyes for intermitterende lukking av åpningen, karakterisert ved at platetungen (5) er plan i avspent tilstand og er plassert i forgasserens (1) luftinntak.