NO743206L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til regulering av sikkerheten for å begrense temperaturen i et fluidum til en på for-

hånd bestemt ovre verdi og anordninger for utforelse ay_fremgangsmåten^

Oppfinnelsen angår rent generelt en fremgangsmåte for

regulering som muliggjor begrensning av temperaturen på et fluidum til en på forhånd fastlagt ovre verdi. Oppfinnelsen angår dessuten anordninger for utforelsen av denne fremgangsmåte.

Et mer bestemt formål med foreliggende oppfinnelse består

i anvendelsen av de nevnte fremgangsmåter og anordninger til begren-

sningen av eksostemperaturen for en forbrenningsmotor under en på for-

hånd bestemt ovre og som unormal ansett grenseverdi. Denne anvendelse tar sikte både på vanlige forbrehningsmotorer og motorer av typen diesel og i en foretrukket utfdrelsesform gjelder oppfinnelsen anven-

delsen av de nevnte fremgangsmåter og anordninger for en forbrennings-

motor med brennstoffinnsprøytning av typen diesel.

I visse tilfeller, f.eks. ved et diesellokomotiv som pas-serer i en tunnel, suger motoren inn forbrent luft som befinner seg ved en hoyere temperatur enn tilfellet er for et spor i fri luft, slik at det oppstår en unormal forboyning av temperaturen på eksosgassen, med samtidig fare for skader på motorens organer. Det vil således forstås at det er av betydning å anbringe et virksomt og sikkert middel for å begrense eksostemperaturen til dennes maksimalt tillatelige temperatur og dette uansett årsaken til den unormale okning av eksostemperaturen .

Fremgangsmåten ifolge foreliggende oppfinnelse gjor det mulig å eliminere den nevnte ulempe.

Denne fremgangsmåte er av en type som omfatter detektering av temperaturen for fluidumet og styring av en servomotor som er bundet til denne temperatur og virker på et reguleringsorgan for en parameter som kondisjonerer nevnte temperatur, og fremgangsmåten utmerker seg ved at den består i å utfore detekteringen slik a-t man får en forskyvning av et bevegelig element ved utvidelse av en væske bragt inn ved en temperatur som varierer på samme måte som den detekterte temperatur, og å overfore denne forskyvning ved hjelp av en hydraulisk relé-krets til en hydraulisk sylinder som utgjor nevnte servomotor.

Anordningen til regulering av sikkerheten for å utfore den beskrevne fremgangsmåte er av den art som omfatter et styreorgan som danner detektoren som måler fluidumets temperatur og styrer en servo-motor knytes til denne temperatur og påvirker et organ for regulering av en parameter som tilpasser den nevnte temperatur, idet denne anordning utmerker seg ved at det nevnte styreorgan er et dilatometer dannet av et volum fyllt med en væske med hdyt kokepunkt og med hoy utvidelseskoeffisient, hvilket volum omfatter en beholder og en rorledning montert ut fra beholderen og hvorav en del befinner seg i det indre av det fluidum, hvis temperatur skal måles, idet styreorganet omfatter et bevegelig element som danner en loftesylinder forskyvbar under virkningen av utvidelsen av nevnte fluidum, at den omfatter et hydraulisk kretsrelé som er forbundet på den ene side med dilatometeret og på den annen side med servomotoren, at servomotoren omfatter en hydraulisk sylinder, hvis bevegelige element blir påvirket av den hydrauliske krets og virker på det nevnte reguleringsorgan.

Ifolge et karakteristisk trekk ved oppfinnelsen, bevirker det nevnte ror forbindelse innbyrdes mellom det nedre parti og det ovre parti av den nevnte beholder, slik at det ved en slags'termo-siffongeffekt opprettes en væskesirkulasjon i nevnte volum og at temperaturen av nevnte væske så' nær som mulig folger variasjonene av temperaturen for nevnte fluidum.

Ifolge et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er

de nevnte sylindere av typen med rettlinjet fortrengning. Med andre ord er det forskyvbare element i dilatometeret dannet av et stempel på samme måte som det bevegelige element i servomotorens hydrauliske sylinder.

I samsvar med en særlig fordelaktig utforelse består den nevnte hydrauliske relekrets av en forsterkerkrets med fortrengning, hvilket er oppnådd ved å gi dilatometerets stempel eller overste stempel et storre tverrsnitt enn stempelet i servomotorens sylinder eller nedre stempel.

Når man anvender foreliggende oppfinnelse til regulering

av eksostemperaturen for en forbrenningsmotor, anbringer man den nevnte beholder utenpå eksosledningen og i umiddelbar nærhet av denne ved å. anbringe det lille forbikoplingsror på en slik måte at den del av dette som skal detektere temperaturen i fluidumet, vil befinne seg i det indre av eksosledningen og man forbinder servomotorens reguleringsorgan med styreorganene for brennstoffleveringen til motoren slik at denne levering vil bli redusert når eksostemperaturen har en tendens til å pas-sere en på forhånd fastlagt og som unormal ansett verdi.

Det skal bemerkes at denne minsking av brennstoffleveringen oppnås i tilfelle av foreliggende oppfinnelse uavhengig av motorkjorer-ens dnske og at den sågar eventuelt kan opptre mot dennes onske.

I tilfelle av en unormal stigning av motorens eksostemperatur har man således til disposisjon et organ som gjor det mulig automatisk å minske den til motoren matede brennstoffmengde slik at temperaturen reduseres til en normal verdi og dette uten at motorfdreren blir innblandet. : - en hydraulisk relekrets til forsterkning av fortrengningen, hvis ene ende er lukket ved hjelp av det nevnte stempel som i det folgende blir betegnet det ovre stempel, og hvis annen ende er lukket av et annet stempel med mindre tverrsnitt og i det folgende betegnet det nedre stempel, slik at sistnevnte utsettes for en storre forskyvning når det ovre stempel utsettes for en liten forskyvning under virkningen av væskens utvidelse i det nevnte volum, og - mekaniske organer for overforing av forskyvningen av det nevnte nedre stempel til styreorganer for tilfdrsel av brennstoff til motoren.

En anordning av den her beskrevne type gjor det mulig å oppnå: - en betydelig kraft til å drive styreorganene for brennstofftilf6r-selen til motoren uansett dennes ytelse. I tilfelle av en stor dieselmotor vil denne kraft kunne bli i størrelsesordenen flere ganger ti kg for å kunne drive innsproytningspumpenes tannstenger for å forskyve disse 'til tross for motstanden i de elastiske koplingsorganer og evt. mot motorfdrerens. vilje; - en såvidt stor forskyvning av det nedre stempel, f.eks. i størrelses-ordenen 50 mm, at det sikres en god fdlsomhet; - et minimum av mekaniske bevegelser, hvilket eliminerer nødvendigheten av en forsterkning av forskyvningen ved hjelp av en vektarm; - en ufdlsomhet for vibrasjoner; - en tidskonstant med midlere verdi, hvilken eventuelt er regulerbar slik at man unngår svingninger.

Ifolge et karakteristisk trekk ved foreliggende oppfinnelse kan reguleringen av tidskonstanten oppnås ved å anordne en kran eller reguleringsventil for strømningen av nevnte væske i det ovenfor nevnte ror. Forovrig kan man eventuelt modifisere denne tidskonstant fra en motor til en annen ved å anvende ror med forskjellige tverrsnitt på

de forskjellige motorer. Man kan også på en bestemt motor anordne eventuelt utskiftning av et ror med et annet med avvikende tverrsnitt eller med avvikende neddykkingsdybde.

Væsken i det volum som danner dilatometeret, må ha et hoyt-kokepunkt og en utvidelseskoeffisient som er så hoy som mulig, idet ren glysering er særlig egnet for dette formål, på grunn av at det oppfyller ikke bare de nevnte betingelser, men også på grunn av at det er kjemisk nøytralt ved arbeidsbetingelsene for foreliggende oppfinnelse.

Ved å anvende en væske som har disse karakteristiske trekk, kan oppnås en forskyvning med maksimal amplitude av det ovre stempel som folge av oppvarming av den væske som foreligger i den del av roret som befinner seg i det indre av eksosledningen, og på grunn av den etterfdlgende sirkulasjon som oppstår, ved termosiffongvirkningen gjen-nom djlatometerets beholder, under de betingelser som oppstår ved slutten av en viss tid, en termisk likevektstilstand for hver eksos temperatur og at volumet av væske som foreligger dilatometerrommet oker.

Ifolge et karakteristisk trekk ved oppfinnelsen virker det nedenfor liggende stempel eller mottakerstempelet umiddelbart på styreorganene for brennstoffleveringen. I tilfelle av en dieselmotor kan dette for eksempel oppnås ved enkelt anslag av nevnte nedenfor liggende stempel mot hoved-styrevektarmen for innsproytningspumpen.

I tilfelle av en forbrenningsmotor med brennstoffinnsprøyt-ning og av typen dieselmotor, som foreliggende oppfinnelse særlig er rettet på, er styreorganene for brennstoffleveringen på i. og for seg kjent måte dannet av en hovedstyrevektarm og hovedstyrestang for de forskjellige tannstenger til'innsprdytningspumpene, regulator for motorens hastighet i avhengighet av dens belastning, og en elastisk kopling anbragt mellom denne regulator og samlestyrevektarmen, idet overforing av forskyvningen av det bevegelige element i servomotorens sylinder til de nevnte styreorganer for brennstoffleveringen foregår tross den motstand som skyldes en virkning i motsatt retning eventuelt utovet av overforingen og tross motstanden i den nevnte elastiske kopling. Sistnevnte mulighet kan f.eks. oppnås hvis stempelet for den elastiske kopling omfatter et forste element forbundet med regulatoren og et annet element forbundet med samlestyrevektarmen, idet disse to elementer kan forskyves i forhold til hverandre. Så lenge den maksimale tillatte eksosfemperatur ikke er nådd, kan disse to elementer forskyves under ett, takket være virkningen av en fjær som stotter seg mot det annet element hvilket tillater normal funksjon av regulatoren som virker på det nevnte forste element. Når derimot den maksimale eksostemperatur er nådd, kan det -annet element forskyve' seg ved hjelp av samlestyrevektarmen under den virkning som utoves direkte eller in-direkte ved det nedenfor liggende stempel på nevnte styrevektarm under slike betingelser at regulatoren vil være uvirksom.

Selvsagt angår oppfinnelsen likeledes forbrenningsmotorer, særlig motorer med brennstoffinnsprøytning og spesielt dieselmotorer som er utstyrt med anordninger og som anvender fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen.

Ytterligere karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av folgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser et prinsippskjerna for foreliggende oppfinnelse og fig. 2 viser en utforelsesform av anordningen ifolge foreliggende oppfinnelse

anvendt på en dieselmotor.

Av fig. 1 ser man at en anordning for regulering av eksostemperaturen for en forbrenningsmotor i samsvar med foreliggende oppfinnelse omfatter et dilatometer 1 dannet av en beholder la og et ror lb som forbinder de to motsatte partier av beholderen, et ovre stempel som lukker beholderen 1 av sitt nedre parti, en hydraulisk krets 3 med oljekretslbp og som ved sin ende motsatt det ovre stempel 2 ender 1 et mottakerstempel eller et nedre stempel k, idet anordningen ellers omfatter mekaniske organer for overforing av stempelets 4 forskyvning til styreorganer for brennstofflevering til motoren.

Roret lb omfatter et parti eller en seksjon lb' som befinner seg i det indre av eksosledningen for en motor som her er skjematisk antydet ved 5-Dette ror lb omfatter en ventil 6 for regulering av gjennomstrømningen. Hele volumet av dilatometeret 1 dannet av beholderen la og roret lb inneholder et væske med hoyt kokepunkt og med en utvidelseskoeffisient som er så stor som mulig. En slik væske kan f. eks. bestå av ren glysering som er et kjemisk noytralt stoff overfor materialer, hvormed denne væske er i kontakt i foreliggende anordning.

Den hydrauliske krets 3 består av en hovedrorledning 7 som ved hver av sine ender omfatter en sylinder 8 eller 93hvis stempeler er hhv. stemplene 2 og 4>idet denne rorledning er forbundet over en stengeventil 10 med et reservoar 11 for hydraulikkvæske.

Stempelet 4 driver ved hjelp av mekaniske overfdrings-organer som eventuelt kan være redusert til en enkelt stang 4a for et stempel, styreorganene for brennstofflevering, for eksempel styrevektarmen for en innsprdytningspumpe på en dieselmotor.

Anordningen på fig. 1 virker på fdlgende^måte: Seksjonen lb' som befinner seg i eksosledningen 55blir oppvarmet når motoren settes igang, slik at væsken som foreligger i denne, vil få en hoyere temperatur enn den i beholderen la. Der oppstår folgelig en sirkulasjon mellom rorledningen og beholderen på grunn av en termo-siffongeffekt. En likevektstilstand opprettes med oppnåelse av en temperatur i det indre av beholderen 1 a som avhenger av den indre temperatur i eksosledningen, idet denne temperatur varierer i samme retning. Anordningen er slik konstruert at forskyvningene av stempelet 2 som folge av varmeutvideise av væsken i dilatometeret 1 er små og

uten virkning på styreorganene for brennstoff leveringen til motoren så lenge eksostemperaturen ikke overstiger en verdi som ansees for

unormal. Når imidlertid denne verdi passeres, er væskens utvidelse i dilatometeret og folgelig forskyvningene av stemplene 2 og 4 slik at styreorganene for brennstoffleveringen påvirker på en måte som redu-serer denne levering, for eksempel slik som antydet i det folgende 1 forbindelse med fig. 2.

Det skal bemerkes at den hydrauliske krets 3 tillater en forsterkning av forskyvningen av de bevegelige organer ved at i en foretrukket utfdrelse av foreliggende oppfinnelse som vist på fig. 1, mottakerstemplet eller det nedre stempel 4 har et mindre tverrsnitt og folgelig utsettes for en sterkere forskyvning enn det drivende eller ovre stempel 2.

Selvsagt vil, når temperaturen i eksosledningen 5 igjen synker under den som unormal ansette verdi, den termiske sammentrek-ning av væsken som foreligger i dilatometeret, fore til at stempelene 2 og 4 fores tilbake til deres likevektsstilling takket være virkningen av egnede returfdringsorganer, fortrinnsvis virkningen av en retur-fjær vist ved 4b og som virker på stemplet 4 i sylinderen 9-Anordningens tidskonstant kan reguleres ved å påvirke regu-ler ingsventilen 6 (reduksjon av reaksjonstiden eller tidskonstanten ved å oke gjennomgangstverrsnittet for væsken i rorledningen lb).

På hdyre side av fig. 2 vil man igjen finne de samme elementer som på fig. 1, det vil si dilatometeret 1, sylinderen 8, den hydrauliske krets 3, sylinderen 9 og eksosledningen 5-I foreliggende tilfelle er rorledningen lb nettopp fort inn i det parti av eksosledningen 5 som danner eksosavldpet 5a fra turbinen 5b som vanligvis er anbragt i eksossystemet for en dieselmotor.

Organene for regulering og styring av brennstoffleveringen til.motoren er her skjematisk vist ved samlestyrevektarmen 12, samlestyrestangen 13 og en av tannstengene 14 for en av innsprøytnings - pumpene, i 'dette tilfelle innsprdytningspumpen 15. Selvsagt driver styrestangen 13 på kjent måte hele utstyret av tannstenger for de forskjellige innsproytningspumper slik at den kan modifisere mengden av brennstoffinnsprøytningen.

Det er også på denne figur vist en automatisk regulator lé for motorens hastighet, hvilken over en elastisk kopling representert med det generelle henvisningstall 17 virker på den ende av styrevektarmen 12 som befinner seg ved enden av nevnte vektarm forbundet med styrestangen 13. Stemplet 18 som overforer styringen av brenn- stoffmengdereguleringen bestemt ved hjelp av regulatoren 16; består i dette tilfelle av et forste element l8a som kan gli i et annet element l8b, mot hvilket stdtter seg en fjær 19, idet overforingen av reguleringen foregår ved hjelp av stangen 20 som er leddforbundet på den ene side med det annet element l8b og på den annen side med den annen ende 21 av styrevektarmen 12 motsatt enden 22, hvortil styrestangen 13 er svingbart festet.

Den regulerende virkning av anordningen ifolge foreliggende oppfinnelse når eksostemperaturen har passert en som unormal ansett verdi foregår ved en direkte påvirkning av stangen 4a for det nedre stempel 4 på en av endene av styrevektarmen 12. Overforingen av denne virkning finner sted ved enkelt trykk uten noen forbindelse mellom nevnte styrevektarm og den nevnte stempelstang 4a av grunner som vil fremgå av det folgende.

Fig. 2 viser en tilstand av anordningen og hastighetsregu-latoren i det tilfelle hvor regulatoren styrer en maksimal hastighet og hvor stemplet 4 er i ferd med å kontakte styrevektarmen 12. Hvis man for eksempel antar at dieselmotoren som det her dreier seg om, er en lokomotivmotor og at dette lokomotiv skal gå inn i en tunnell, vil der oppstå en unormal dkning av motorens eksostemperatur på grunn av at motoren suger inn igjen den. varme luft, slik at stemplet 4 vil forskyves mot venstre og trykke styrevektarmen 12 i den med pilen F viste retning, hvilket umiddelbart frembringer en minsking av innsprdytnings-mengden. Det bemerkes at denne funksjon finner sted til tross for den . motstand som bys av den elastiske kopling 17: I virkeligheten medfdrer den nevnte forskyvning av vektarmen 12 at stemplet l8b trykkes mot venstre ved glidebevegelse i det indre av roret 23 og sammentrykning av fjæren 19. Det vil bemerkes at på grunn av monteringen av elementene l8a og l8b for stemplet 18 oppstår en relativ glidebevegelse av elementet l8a i elementet l8b uten at elementet l8a forskyves. Således er regulatoren 16 uvirksom i dette dyeblikk, det vil si at den ikke kan motvirke forskyvningen av styrevektarmen 12 frembragt under virkningen av stemplets 4 trykk og folgelig kan den ikke motsette seg minskingen av brennstoffleveringen og dette vil være tilfelle inntil eksostemperaturen igjen er blitt normal.

Man vil innse fordelene ved anordningen ifolge foreliggende oppfinnelse som tillater fjernstyring av pumpenes levering i avhengighet av eksostemperaturens verdi og dette eventuelt til tross for motstanden i den elastiske kopling og/eller motorkjdrerens dnske i motsatt retning.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til sikkerhetsregulering for'begrensning av temperaturen i et fluidum til en ovre på forhånd bestemt verdi, av den art som omfatter detektering av temperaturen for fluidumet og styring av en servomotor avhengig av denne temperatur og som virker på et organ for regulering av et parameter som tilpasser nevnte temperatur, karakterisert ved at den består i å utfore detekteringen slik at man får en en forskyvning av et bevegelig element (2) ved utvidelse av en væske bragt inn ved en temperatur som varierer på samme måte som den detekterte temperatur, og å overfore denne forskyvning ved hjelp av en hydraulisk relekrets (3) til en hydraulisk sylinder (9) som utgjor nevnte servomotor.

2. Anordning til utfdrelse av fremgangsmåten ifolge krav .1, av den art som omfatter et styreorgan som danner detektoren som måler fluidumets temperatur og styrer en servo-motor knyttet til denne temperatur og påvirker et organ for regulering av en. parameter som tilpasser den nevnte temperatur, karakterisert ved at det nevnte styreorgan er et dilatometer (1) dannet av et volum fyllt med en væske med hdyt kokepunkt og med hdy utvidelseskoeffisient, hvilket volum omfatter en beholder (la) og en rorledning (lb) montert ut fra beholderen og hvorav en del (lb') befinner seg i det indre av det fluidum, hvis temperatur skal måles, idet styreorganet omfatter et bevegelig element (2) som danner en ldftesylinder, forskyvbar under virkningen av utvidelsen av nevnte fluidum, at den omfatter et hydraulisk kretsrelé (3) som er forbundet på den ene side med dilatometeret (1) og på den annen side med servo-motoren, at servo-motoren omfatter en hydraulisk sylinder (9), hvis bevegelige element (4) blir påvirket av den hydrauliske krets (3) og virker på det nevnte' reguleringsorgan (12).

3. Anordning ifolge krav 2, karakterisert ved at rorledningen (lb) danner forbindelse innbyrdes mellom det nedre parti og det ovre parti av nevnte beholder, slik at der ved en termo-siffongeffekt opprettes en sirkulasjon av væske i det nevnte volum og at temperaturen av denne væske folger variasjonene i temperatur for nevnte fluidum.

4. Anordning ifolge krav 2 eller 3, karakterisert ved at sylindrene (8, 9) er av type med rettlinjet forskyvning av deres bevegelige elementer, idet det bevegelige element i dilatometeret og ti det bevegelige element i den hydrauliske sylinder for servo-motoren således er dannet av to stempler (2, 4).

5. Anordning ifolge krav 4> karakterisert ved at den hydrauliske relekrets (3) er en krets som forsterker forskyvningen, hvilken oppnås ved å gi stemplet (2) i dilatometeret, i det folgende betegnet det ovre stempel, et storre tverrsnitt enn stemplet (4) for servo-motorens sylinder, i det folgende betegnet det nedre stempel.

6. Anordning ifolge et av kravene 2 til 5j karakterisert ved at nevnte rorledning (lb) omfatter reguleringsorganer for ders utstrdmningstverrsnitt, for eksempel en ventil eller et regu-leringsspjeld for å modifisere apparatets tidskonstant.

7- Anordning ifolge et av kravene 2-6, for regulering av eksostemperaturen for en forbrenningsmotor, karakterisert ved at det nevnte parti (lb <1> ) av rorledningen er anbragt i det indre av eksosledningen (5) og at reguleringsorganet (12) virker på styreorganene for brennstoffstrdmmen tilfort motoren ved å redusere leveringen når eksostemperaturen har en tendens til å gå over den ovre på forhånd bestemte grenseverdi.

8. Anordning ifolge krav 7>karakterisert ved at motoren er en forbrenningsmotor med brennstoffinnsprøytning av typen dieselmotor, idet styreorganene for brennstoffleveringen på i og for seg kjent, måte består av samlestyrevektarmen. (12) og samlestyrestangen (13) for de forskjellige tannstenger (14) på innsprdytningspumpene (15), en regulator (16) for motorens hastighet i avhengighet av dens belastning og en elastisk kopling (17) anbragt mellom denne regulator og samlestyrevektarmen (12), idet overforing av forskyvningen av det bevegelige element (4) i servomotorens sylinder (9) til de nevnte styreorganer for brennstoffleveringen foregår tross den motstand som skyldes en virkning i motsatt retning eventuelt utovet av overforingen og tross motstanden i den nevnte elastiske kopling.

9. Anordning ifolge krav 8, karakterisert ved at stemplet i den elastiske kopling omfatter et forste element (l8a) forbundet med regulatoren (16) og et annet element (l8b) forbundet med samlestyrevektarmen (12), idet de to elementer kan forskyve seg i forhold til hverandre eller elementene kan forskyve seg effektivt under ett takket være virkningen av en fjær (19) som stdtter seg mot det annet element (l8b) og den direkte virkning av regulatoren (16) på det forste element (l8a) så lenge den maksimale tillatteJ temperatur på eksosen ikke er nådd, og at det annet element (l£b) kan forskyve seg uavhengig av det forste element (18a) under virkningen som over samlestyrevektarmen (12) utoves av stemplet (4) når den maksimalt tillatte eksostemperatur har tendens til å bli overskredet.

10. Anordning ifolge et av kravene 7 til ^ karakterisert ved at den omfatter en returforingsfjær (4b) for servomotor-sylinderens bevegelige element i dettes bakre stilling.