NO773756L - Fremgangsmaate til reduksjon av brenselforbruket i en forbrenningsmotor i et kjoeretoey og brenseltrykkregulator til utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte til reduksjon av brenselforbruket i en forbrenningsmotor i et kjøretøy og brenseltrykkregulator til utførelse av fremgangsmåten"

Den foreliggende oppfinnelse angår en brenseltrykk-regulering av en forbrenningsmotor i et kjøretøy og spesielt av en bensinmotor i et veikjøretøy.

Mange forsøk har vært gjort på å redusere brenselforbruket i bensinmotorer i biler ved å sette inn en trykkregulator mellom brenselpumpen og forgasseren. Noen nyere eksempler på dette kan finnes i GB-PS 1 293 597 og DE-OS 1 476 602 og 1.804 532. Tidligere forsøk på å redusere forbruket på denne måte har bare vært lite effektive og har ofte medført andre ulemper, som f.eks. for liten' tilførsel av brensel når behovet er høyt.

Disse tidligere forsøk har alle beskjeftiget seg med å redusere virkningen av et høyt pumpetrykk. Pumpen har vanligvis en fjærbelastet membran som skaffer et relativt høyt trykk i brenselledningen for å overvinne strømningsmotstanden fra brensel-tanken til forgasseren og skaffe en tilstrekkelig strøm av brensel til forgasserens flottørkammer når behovet er høyt. Strømmen styres av den flottørbetjente nåleventil i flottørkammeret. Strømmen må være størst når motoren startes med strupespjeldet

fullstendig lukket og brenselbehovet er maksimalt, samtidig som

N batteriet er kaldt og gir lite kraft. Hvis pumpen skaffer tilstrekkelig trykk under disse forhold, vil trykket under alle andre omstendigheter være meget for høyt.

Endel gode resultater er tidligere blitt oppnådd ved inn-lemmelse av en trykkregulator mellom pumpen og forgasserens flottørkammer i et bestemt kjøretøy. En viss forbedring av økonomien er blitt oppnådd, men resultatene har ikke alltid vært like gode. En montering av den samme regulator i et annet kjøre-tøy, selv om dette er av samme type, har ikke alltid aitt resultater. Videre har disse tidliaere forslag fått ord Då seg

for å gi for lite brensel når brenselbehovet er høyt.

Så mange forskjellige regulatorer er blitt konstruert og markedsført til dette formål at slike regulatorer nå bare møter skepsis og anses som komiske blant fagfolk. Imidlertid er det lykkes oppfinneren av den foreliggende oppfinnelse å frembringe ensartede resultater som innebærer en reduksjon på mellom 10 og 25% i brenselforbruket i biler av forskjellig type uten at der synes å foreligge noe tap i ytelse.

Det er funnet at de tidligere forsøk har, vært rettet mot å løse et galt problem, og den helt riktige løsning er derfor ikke blitt oppnådd.

Det er nå funnet at hovedproblemet ikke er pumpetrykketfmen den fysiske bevegelse av flottøren i flottørkammeret som skyldes på den ene side dumper og andre ujevnheter i veioverflaten og på den annen side væskebevegeiser som følge av akselerasjon, svinging og bremsing.

Som et eksempel kan man se på hva som finner sted når kjøre-tøyet, passerer en ujevnhet i veibanen. Først vil flottøren bevege seg nedover og fortrenge et større brenselvolum,hvorved brenselnivået øker. Samtidig' åpner nåleventilen,slik at brensel vil flomme inn i flottørkammeret under pumpetrykket. Trykket fra brenselstrømmen vil også bidra til å presse flottøren nedover og holde den nede. Deretter vil naturligvis flottøren sprette opp og påny stenge av for strømmen. Under hele det beskrevne forløp og inntil det overskytende brensel er brukt opp,vil imidlertid brenselnivået i flottørkammeret ligge over det riktige nivå. Dette med-fører at motoren vil gå på en for fet blanding, noe som utgjør en sløsing med brensel.

Langt på vei det samme hender ved akselerering, svinging og bremsing. Ved bremsing vil f.eks. brenselet strømme forover i flottørkammeret, og flottøren vil bevege seg nedover. Igjen vil brenselnivået øke.

Oppfinnerne er blitt klar over at det er disse problemer som må løses. De kjente regulatorer har til tider gitt resultater ved å redusere trykket til et nivå som hindrer innflomming av brensel i flottørkammeret. Resultatene har imidlertid ikke vært ensartede. Det er funnet at man må ta hensyn til egenskapene og toleransene for hvert enkelt kjøretøy og ikke bare forskjellige kjøretøy-

typer og -modeller. Blant de variable forhold som varierer er brenselpumpetrykket, trykket på nåle-lukkeventilen, hjulopphenget, kjøretøyets last, reisens art og kjørevaner, trafikkbetingelser og

kjøretøyets trimming. Det er funnet en måte til å avpasse den ønskede innstilling etter ydelsen av det enkelte kjøretøy. Man har også innsett at en enkel trykkregulering ikke er tilstrekkelig. Derimot må reduksjonen i trykket kompenseres av en økning av strøm-men ved åpning av nåleventilen.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer en fremgangsmåte til reduksjon av brenselsforbruket i en forbrenningsmotor i et kjøretøy, hvor der i brenselledningen mellom brenselpumpen og forgasseren settes inn en trykkregulator som omfatter to kapseldeler med en fjærbelastet membran fastklemt mellom delene for å avgrense to kamre, idet membranen har et stivt midtparti, og som har et brensel-innløp og et brenselutløp for det ene av kamrene, samtidig som en ventil som påvirkes av membranen,er tilknyttet innløpet,karakterisert vedat fjærtrykket er manuelt innstillbart over et område fra yttersiden av kapselen, og at innstillingen utføres når regulatoren er montert på kjøretøyet.

Innstillingen utføres fortrinnsvis til en på forhånd fastlagt stilling fra en stilling for minimal strømning i avhengighet av motorens tidligere brenselforbruk. Etterfølgende innstilling ut-føres inntil der nås et punkt hvor motorydelsen såvidt ikke forringes.

Regulatoren bør ikke monteres på selve motoren, men isteden på kjøretøyets karosseri i nærheten av forgasseren. Regulatoren monteres fortrinnsvis med membranen i et vertikalt plan med ut-løpet fra regulatoren øverst.

Der er kjent trykkregulatorer som består av to kapseldeler med en fjærbelastet membran innspent mellom delene for å avgrense to kamre,og som har et brenselinnløp og et brenselutløp for det ene av kamrene, samtidig som en ventil som påvirkes av membranen,er tilknyttet innløpet. Det ovenfor nevnte GB-PS 1 293 597 viser en s<x>lik regulator for bruk som brenseltrykkregulator. Trykkregulatorer av slike utførelser har også vært foreslått for andre formål, og de har da vært regulerbare. F.eks. beskriver GB-PS 176 257 (som er helt fra mars 1922) og 506 726 samt US-PS 3 699 998 regulerbare trykkregulatorer for formål som ikke har noe å gjøre med for-brenningsmotorer, nærmere bestemt for dampledninger og flamme-kastere. I disse regulatorer er imidlertid innstillingen til-bøyelig til å vri fjæren og derved endre belastningen på membranen, og der foreskrives ingen på forhånd fastlagt 0-stilling for innretningen .

I henhold til en annen side ved den foreliggende oppfinnelse er der skaffet en brenseltrykkregulator for bruk i en forbrenningsmotor i et kjøretøy ,omfattende to kapseldeler med en membran fastklemt mellom delene for å avgrense to kamre, idet membranen har et stivt midtparti, et brenselinnløp og et brenselutløp for det ene av kamrene, en ventil som påvirkes av membranen og er tilknyttet innløpet, og en fjær i det annet kammer for fjærende påvirkning av membranen,karakterisert vedet første i lengderetningen bevegelig / men ikke dreibart element som ligger an mot den ene ende av fjæren, et annet element som er manuelt innstillbart fra yttersiden av kapselen og står i gjengeinngrep med det første element, slik at en dreining av det annet element bevirker langsgående bevegelse av det første element, og en rastemekanisme til å hindre uønsket dreining av det annet element, hvorved membranen kan påvirkes innstillbart fra en på forhånd fastlagt stilling for minimal stramning.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen vil nå bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et perspéktivriss av en regulator ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et snitt gjennom regulatoren.

Fig. 3 er et diagram som benyttes ved innstilling av regulatoren.

Den på tegningen viste regulator 10 har et av aluminium støpt todelt deksel 12, hvorav den ene halvdel 14 bærer innløps- og utløps-rørstusser 16 og 17 som er støpt i ett med dekselet, mens den annen halvdel 20 har en stuss 24 med en åpning 22 for en innstillings-knapp 26. Halvdelen 14 av kapselen bærer ved omkretsen en kort flens 28 for befestigelse av en festeplate 30 som tillater regulatoren å monteres på motoren ved hjelp av skruer 32 (fig. 1). De to halv-deler 14 og 20 av kapselen holdes sammen av seks f jærklemmer 34 for-delt rundt omkretsen av kapselen 12.

Ved bruk blir regulatoren montert på karosseriet (antydet

ved 84 på fig. 1) av et kjøretøy, f.eks. en bil, idet innløps-stussen 16 er forbundet med utløpet fra en brensélpumpe 86 og utløpsstussen 18 er forbundet med motorens forgasser 88, nærmere bestemt med innløpet til forgasserens flottørkammer.

Som vist på fig. 2 har kapselhalvdelen 14 en sentral sylindrisk stuss 36 som tjener som et hus for en ventil 38,og som bærer innløpsrørstussen 16. Ventilen 38 har et ventilsete-element 40 som holdes på plass i stussen 36 ved hjelp av to skruer 42, som ligger an mot skråflater 44 på elementet 40. En "0"-ringpakning 46 er anordnet ved innløpsenden av elementet 40 mellom dette og dekselet 12. Ventilen har en ventilstamme 48 som omfatter flere partier. Et første parti 50 har relativt liten diameter og strekker seg med klaring gjennom en åpning i ventil-seteelementet 40. Et annet parti 52 bærer en "0"-ring 54 som ligger an mot ventilsetet i elementet 40. Et tredje parti 55 bærer den ene ende av en skruetrykkfjær 56, hvis annen ende ligger an mot enden av stussen 36 for å presse ventilstammen mot lukkestilling.

Spissen av ventilstammen ligger an mot en metallplate eller -skive 58 som utgjør midtpartiet av en membran 60. Membranen 6 0 deler kapselen i to kamre, hvorav et første kammer 61 står i forbindelse med innløpet 16 og utløpet 18 og inneholder den væske hvis strøm skal reguleres. Omkretspartiet 62 av membranen er dannet av gummi som er støpt fast rundt skiven 58 som vist ved 64, og som også er innpasset i oet spor 66 tildannet langs omkretsen av kapseldelen 14.

Den annen kapselhalvdel 2 0,som sammen med membranen 6 0 danner et annet kammer 63, for en påvirkningsmekanisme for membranen,er utformet med en stuss 24 som har kvadratisk tverrsnitt og som tidligere nevnt har en åpning 22 som en serratert innstillings-knapp 26 strekker seg gjennom. Knappen 26 er tildannet i ett med et skrueparti 68 og et med hakk utført parti 70 som har større diameter enn åpningen 22. En kvadratisk mutter 72 er skrudd inn på skruepartiet 68 ,og en skruefjær 74 holdes sammenpresset mellom mutteren 72 og midtskiven 58 av membranen 60. Den ene ende av en L-formet fjærtråd 75 er fastspent ved 76 på en hvilken som helst egnet måte, f.eks. ved hjelp av en fjærskive 78 som er satt inn på en tapp 80. Den annen ende av tråden/som ligger i et spor 8 2

i stussen 24, står i inngrep med det med tenner eller hakk ut-formede parti 7 0 for å danne en såkalt rastemekanisme som tillater dreining av knappen 26 for innstilling ,men holder knappen fast i innstilt stilling når innstillingen er utført.

Regulatoren 10 monteres med utløpet 18 øverst, altså slik som vist på tegningen. Dette tillater eventuelle luftbobler å slippe ut gjennom utløpet. I denne stilling vil videre tyngde-kraften og ujevnheter i veibanen ikke vesentlig påvirke virkningen av ventilens membran, og ingen luftlåser kan danne seg under membranen.

Under drift vil et økt trykk ved innløpet 16 få membranen 6 0 til å bevege seg mot høyre på fig. 2 mot virkningen av fjæren 74, hvorved ventilen 48 vil bevege seg mot lukkestilling, idet "O"- ringen 54 beveger seg nærmere ventilsetet 40. Motsatt vil et redusert trykk ved innløpet bevege membranen mot venstre og åpne ventilen. Økt brenselbehov vil også bli tilfredsstilt ved bevegelse av membranen. Et svakt fall i utløpstrykket vil få membranen 60 til å bevege seg mot venstre på fig. 2. Som følge av at mesteparten av membranen er stiv, idet den er dannet av metallskiven 58, vil det være en stor flate av membranen som beveger seg som svar på trykk-fallet, hvorved en stor brenselstrøm vil- fylle opp flottørkammeret.

Trykket fra fjæren 74 på membranen kan endres ved dreining av knappen 26. Derved vil firkantmutteren 72, som ikke kan dreie seg i den firkantede stuss 24, bevege seg aksialt. Trykket kan således innstilles uten at der fås noen vridning av fjæren.

Før regulatoren monteres på en motor måles motorens brenselforbruk. Regulatoren settes deretter inn mellom brenselpumpen og forgasseren med innstillingsknappen 26 skrudd helt inn i mutteren 77 til en på forhånd fastlagt stilling for minimal strømning. Knappen 26 skrus deretter i retning ut av mutteren 72 et stykke

som avhenger av motorens brenselforbruk. F.eks. kan antall omdreininger av knappen bestemmes av formelen

hvor a = antall kilometer bilen tidligere har kjørt pr. liter brennstoff. Antall vindinger kan lettest avleses på diagrammet på fig. 3, hvor den nevnte formel er tegnet inn som en linje. På fig. 3 er der som et eksempel vist en avlesning i et tilfelle der den tidligere ydelse var 10,62 km/l, og det er da nødvendig med seks omdreininger av knappen 26.

Under bruk kan ytterligere innstilling utføres ved forsiktig innskruing av knappen 26 inntil der nås en innstilling hvor ydelsen begynner å forringes. Knappen 26 dreies da svakt tilbake, og i denne stilling torde innretningen arbeide mest økonomisk.

Da antall omdreininger av knappen regnes fra en fastlagt stilling for minimal strømning, er det alltid mulig å gjenta innstillingsoperasjonen ved at knappen 26 skrues fullt inn i mutteren 72.

Den ovenfor nevnte formel og dermed linjen i diagrammet på fig. 3 oppnås empirisk ved utprøvixig av regulatoren på forskjellige kjøretøyer med kjent brennstoff-forbruk og forskjellige inn-stillinger av regulatoren inntil den optimale stilling oppnås.

Ved at det tidligere brenselforbruk av motoren benyttes til innstilling av regulatoren,blir de forskjellige faktorer som er

særegne for det bestemte kjøretøy/automatisk tatt hensyn til på

en enkel måte.

Med den viste regulator er der vedvarende oppnådd brennstoff-besparelser på mellom 10 og 25%. Det vil forstå fra den ovennevnte diskusjon at disse brenstoffbesparelser ikke vil komme til syne ved utprøvning på et dynamometer når kjøretøyet er stasjonært. For-søkene må utføres under virkelig kjøring.

En rekke andre trekk ved den viste regulator er av spesiell interesse. Endel av disse trekk er: I. Rørstussene 16 og 18 er støpt i ett med kapselen 12. Derved unngås vanskeligheter som følge av lekkasje mellom separate rørstusser og huset.

II . Den spesielle konstruksjon av membranen med en sentral metallskive 58 eliminerer problemer med slitasje som kan oppstå

hvis hele membranen er av gummi. Det er ikke vanskelig å støpe en væsketett forbindelse ved 64 mellom skiven 58 og gummipartiene 62.

III .Omkretspartiet av membranen som er støpt inn i sporet 66, sikrer ikke bare væsketetthet ved omkretsen av membranen, men tillater også de to kapselhalvdeler 14 og 20 å holdes sammen med fjærklemmer uten at der kreves klemmeskruer. Bruken av fjærklemmer er sterkt å foretrekke fremfor skruer, idet utvidelse som følge av temperaturendringer automatisk, blir kompensert uten at uønskede trykk overføres til membranen. Der er derfor ingen risiko for lekkasje. IV. Innstillingsmekanismen tillater innstilling av fjærtrykket på membranen uten bruk av låsemuttere »som er vanskelige å stramme uten at innstillingen endres.

Det vil forstås at den viste detaljerte konstruksjon av regulatoren kan endres. F.eks. kan membranen ha et kontinuerlig gummiskikt over hele den side av skiven 58 som vender mot ventilen. En liten metallskive kan klebes på midten av membranen over gummi-skiktet, slik at ventilstammen ikke medfører slitasje på gummien. Dette gjør det overflødig å forsegle skiven 58 til gummien på væsketett måte. Omkretspartiet av membranen kan være utformet som en belg for å øke følsomheten for en reduksjon i utløpstrykket. Likeledes kan ventilelementet 40 fastholdes i kapseldelen 14 ved sammenklemming eller krymping av stussen 36, slik at skruene 4 2

blir overflødige.

Det vil forstås at skjønt oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med et veikjøretøy, vil den kunne benyttes i andre former for motorkjøretøyer som har vanlige forgassermotorer. Spesielt kan den anvendes i båter.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte til reduksjon av brenselforbruket i en forbrenningsmotor i et kjøretøy,hvor der i brenselledningen mellom brenselpumpen og forgasseren settes inn en trykkregulator som omfatter to kapseldeler med en fjærbelastet membran fastklemt mellom delene for å avgrense to kamre, idet membranen har et stivt midtparti,og som har et brenselinnløp og et brenselutløp for det ene av kamrene, samtidig som en ventil, som påvirkes av membranen,er tilknyttet innløpet, karaktertisert ved at fjærtrykket er manuelt innstillbart over et område fra yttersiden av kapselen, og at innstillingen utføres når regulatoren er montert på kjøretøyet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at innstillingen utføres i avhengighet av motorens tidligere brenselforbruk.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at innstillingen utføres til en på forhånd fastlagt stilling ved montasjen, og at der deretter utføres en ytterligere innstilling inntil der nås et punkt hvor motorydelsen såvidt ikke forringes.

4. Fremgangsmåte som angitt i ett av de foregående krav, karakterisert ved at innstillingen utføres fra en fastlagt stilling for minimal strømning.

5. Fremgangsmåte som angitt i ett av de foregående krav, karakterisert ved at regulatoren festes til kjøretøyets karosseri i nærheten av forgasseren.

6. Fremgangsmåte som angitt i ett av de foregående krav, karakterisert ved at regulatoren monteres med membranen i et hovedsakelig vertikalt plan med utløpet fra regulatoren øverst.

7. Brenseltrykkregulator for bruk i en fremgangsmåte som angitt i ett av de foregående krav, omfattende to kapseldeler med en membran fastklemt mellom delene for å avgrense to kamre, idet membranen har et stivt midtparti, et brenselinnløp og et brensel-utløp for det ene av kamrene, en ventil som påvirkes av membranen og er tilknyttet innløpet,og en fjær i det annet kammer for fjærende påvirkning av membranen, karakterisert ved et første,i lengderetningen bevegelig,men ikke dreibart element (72) som ligger an mot den annen ende av fjæren (74), et annet element (26) som er manuelt innstillbart frå yttersiden av kapselen (12) og står i gjengeinngrep med det første element, slik at en dreining av det annet element bevirker langsgående bevegelse av det første element,og en rastemekanisme (70, 75) til å hindre uønsket dreining av det annet element, hvorved membranen (60) kan påvirkes innstillbart fra en på forhånd fastlagt stilling for minimal strømning.

8. Regulator som angitt i krav 7, karakterisert ved at omkretspartiet (62) av membranen er støpt inn i en av kapseldelene (14).

9. Regulator som angitt i krav 8, karakterisert ved fjærklemmer (34) til å holde kapseldelene (14, 20) sammen.

10. Regulator som angitt i ett av kravene 7-9, karakterisert ved at innløpet og utløpet består av rørstusser (16,

18) som tjener til å motta fleksible forbindelsesrør ved innskyvning, og som er støpt i ett med den ene kapseldel (14).

11. Regulator som angitt i ett av kravene 7-10, karakterisert ved at rastemekanismen omfatter et hjul (70) med hakk på det annet element (26) og en fjærende strimmel (75) som står i inngrep med hjulet.

12. Regulator som angitt i ett av kravene 7-11, karakterisert ved at den er satt inn i brenselledningen mellom brenselpumpen (86) og forgasseren (88) i et kjøretøy.

13. Regulator som angitt i krav 12, karakterisert ved at den er festet til kjøretøyets karosseri (84) i nærheten av forgasseren (88).

14. Regulator som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at den er montert ved membranen i et hovedsakelig vertikalt plan med utløpet fra regulatoren øverst.