NO862301L - Brendselreguleringssystem. - Google Patents

Abstract

Et brendselreguleringssystem i eller for en motor med kompresjonstenning og istand til å bli drevet av både gassformet brendsel og dieselolje og har en innsprøytningspumpe som skal avgi et avgrenset volum av dieselolje til motoren og en hastighetsregulering omfattende en reguleringsanordning for gassformet brendsel til regulering av strømmen av dette til motoren, her en elektronisk signalbehandlingsanordning som kan arbeide i overensstemmelse med et program, anordninger som reagerer på motorhastigheten og stillingen av den nevnte hastighetsregulering for å avgi et inngangssignal til behandlingsanordningen, reguleringsanordning for gasstrmmens hastighet for å variere strømmen av gassformet brendsel som resultat av et utgangssignal fra behandlingsanordningen og avledet fra inngangssignalet ved bearbeiding av dette med behandlingsanordningen under styring fra programmet, og en reguleringsanordning for dieselolje til regulering av innsprøytning av denne, slik at det nevnte avgrensede volum ikke overskrider et på forhånd bestemt maksimumvolum.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et brendselreguleringssystem for en forbrenningsmotor med kompresjonstenning som kan drives både med gassformet drivstoff og dieselolje. Motoren kan etter valg tilføres dieselolje alene. I denne be-skrivelse skal uttrykket "kompresjonstenning" ikke bare henvise til en motor som arbeider med et konstant trykk, d.v.s. etter en dieselsyklus, men også en motor som arbeider etter en kompresjonstenningssyklus.

Det er kjent motorer som kan arbeide under anvendelse av både et flytende og et gassformet drivstoff som f.eks. dieselolje og metan eller propan. Slike motorer betegnes ofte som "to brendselmotorer".

Eksisterende to brendselmotorer med kompresjonstenning drives ofte med dieselolje bare over endel av motorens arbeidsområde og på en blanding av dieselolje og gassformet drivstoff over resten av arbeidsområdet. I mange til-feller har man meget liten kontroll med strømningshastig-heten for det gassformede drivstoff. Noen ganger er strømningshastigheten for det gassformede drivstoff regulert av luftinntakshastigheten for motoren. I andre motorer blir en regulator for det flytende brendsel benyttet i et forsøk på å regulere strømningshastigheten for det gassformede drivstoff.

Disse anordninger har aldri vært helt tilfredsstillende fordi de ikke tillater regulering av strømningshastigheten for det gassformede drivstoff på en måte som muliggjør en optimalisering av motorens drift.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å komme frem

til et nytt og forbedret reguleringssystem for drivstoff til en motor med kompresjonstenning som kan drives med både gassformet drivstoff og dieselolje.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til et reguleringssystem for drivstoffet til en motor med kompresjonstenning som kan drives både med gassformet drivstoff og dieselolje og som har en innsprøytningspumpe som skal mate ut et bestemt volum dieselolje til motoren og en hastighetsregulering, med en reguleringsanordning for gassformet drivstoff til regulering av strømmen av dette til motoren, med en behandlingsanordning for et elektronisk signal som kan arbeide i overensstemmelse med et program, anordninger som reagerer på motorens hastighet og på stillingen av den nevnte hastighetsregulering for å avgi et inngangssignal til behandlingsanordningen, regulerings-anordninger for gasstrømmens hastighet for å variere strøm-men av gassformet drivstoff som resultat av et utgangssignal fra behandlingsanordningen og avledet fra det nevnte inngangssignal ved bearbeiding av dette med behandlingsanordningen under styring fra det nevnte program og reguleringsanordning for dieselolje til styring av innsprøyt-ning av denne, slik at det nevnte volum ikke overskrider et på forhånd bestemt maksimumvolum.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk::og den vil i. det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Figur 1 viser skjematisk en utførelsesform for et drivstoffreguleringssystem i henhold til oppfinnelsen,

figur 2.viser skjematisk brendselreguleringssystemet som er vist på figur 1 anvendt på en motor,

figur 3 viser, fremdeles skjematisk, brendselreguleringssystemet som er vist.på figur 1, anvendt på en motor,

figur 4 viser skjematisk en ytterligere utførelsesform for et brendselreguleringssystem i henhold til oppfinnelsen,

figur 5 viser skjematisk brendselreguleringssystemet på

figur 4r anvendt på en motor,

figur 6 viser, fremdeles skjematisk, brendselreguleringssystemet som er vist på figur 4, anvendt på en motor,

figur 7 viser skjematisk et jernbanelokomotiv med den motor som er vist på figurene 5 og 6 og

figur 8 viser skjematisk en innsprøytningspumpe for drivstoff benyttet i motoren på figurene 2 og 3 og figurene 5 og 6.

På figur 1 er det vist et reguleringssystem for drivstoff som er særlig egnet for dieselmotorer i landkjøretøyer. Reguleringssystemet innbefatter en motorhastighetstransduk-tor, en transduktor 2 for strupebehovet og en transduktor 3 for trykkforskjellen i det gassformede drivstoff. Hastighetstransduktoren 1, strupningstransduktoren 2 og trykkforskjellstransduktoren 3 gir elektriske signaler med informasjoner om henholdsvis motorhastighet, trykkforskjeller og struperstilling. Transduktorene er forbundet med en reguleringsanordning for strømningshastigheten for gass og flytende drivstoff i form av en mikroprosessorbasert regulator 8 (vist med stiplede linjer) via linjer 4, 5 og 6.

Linjen 4 er tilsluttet et inngangsfilter 7a og inngangsfilteret 7a er koblet slik at det avgir en inngang til et styre-algoritmeprogram for mikroprosessoren 8 med en linje 9.

For oversiktens skyld skal dette program her betegnes som "reguleringsalgoritme 10". Linjen 5 er forbundet med et inngangsfilter 7b og inngangsfilteret 7b er forbundet med reguleringsalgoritmen 10 for mikroprosessoren 8 med en linje 11. Linjen 6 er forbundet med et inngangsfilter 7c og dette inngangsfilter 7c er forbundet med en første lageranordning i form av en oppslagstavle 16 med en linje 17.

Analoge/digitale omformere 116 og 118 finnes i linjene 5

og 6 for å omforme det analoge signal fra transduktorene 2 og 3 til et digitalt signal. Dette er ikke nødvendig i linjen 4 fordi hastighetstransduktoren 1 avgir pulser som representerer motorhastigheten. Forsterkere (ikke vist) for tilrettelegging av signalet, kan være innskutt i linjene 4, 5, 6, 20.

Reguleringsalgoritmen 10 er koblet til en solenoiddriv-krets 122 via en linje 124. Solenoiddrivkretsen 122 er koblet til en stoppanordning i form av en elektromekanisk anordning 13 via en linje 12. I tillegg er solenoiddrivkretsen 122 forbundet med en solenoidventil 200 i et til-førselsrør 22 for gassformet drivstoff via en linje 202.

Den elektromekaniske anordning 13 er drivforbundet med en innsprøytningspumpe 14 for diesel, på en motor 100 (se figurene 2 og 3).

Som vist skjematisk på figur 8, omfatter innsprøytnings-pumpen 14 en rekke stempler 60 som kan beveges frem og tilbake i sylindere 61 ved hjelp av en kamaksel 62 som drives av motoren. fdet stempelene 6 0 beveger seg nedad avdekker de en inntaksport 63, gjennom hvilken dieselolje kommer inn på grunn av trykket i tilførselssystemet til pum<p>en. Npr stempelet går tilbake, blir dieselolje som er inneslut-tet over stempelet, etterat stempelet har lukket inntaks-porten 64, trykket sammen og matet langs ledningene 206

til en tilknyttet dieselinnsprøytningsdyse av vanlig type. Et avgrenset volum eller en "propp" med drivstoff, mates til sylinderen under hvert kraftslag av motorstempelet. Volumet av proppen er avhengig av volumet av dieselolje

som pumpes av det tilhørende stempel i innsprøytnings-pumpen. Ved å variere volumet av den væske som pumpes, kan mengden'av drivstoff som tilføres motoren, reguleres. I dette eksempel er pumpen en Bosch innsprøytningspumpe

og da blir den utmatede mengde regulert ved å dreie stempelet. Kompresjonskammeret 6 4 over stempelet er forbundet

med rommet under stempelhodet med et langsgående spor 6 5 (eller hull) i stempelet 60 og hodet på stempelet er forsynt med et skjørt 66 med varierende lengde. Så lenge skjørtet dekker en utløpsport 61, vil pumpen mate ut drivstoff. Når utløpsåpningen blir avdekket, vil imidlertid utmatningen opphøre, fordi resten av drivstoffet fra rommet over stempelet da kan strømme bort gjennom de langsgående spor 65 inn i rommet under stempelet, der det slippes ut gjennom utløpsåpningen. Rotasjon av stempelet bevirker at utløpsåpningen holdes tildekket i en lenger eller kortere tid, slik at utmatningshastigheten kan varieres. Regulering-en foregår ved å dreie stempelet ved hjelp av en tannstang 68 som er i inngrep med et drev 69 på stempelet 60. En innsprøytningspumpe av denne art med variabel kapasitet og som pumper avgrensede volumer av drivstoff, er velkjent og beskrivelsen ovenfor er bare tatt med for tydlig å

gjøre det klart hvilken type innsprøytningspumper foreliggende oppfinnelse omhandler.

Man ser således at den mengde av brendsel som innsprøytes

i motoren varierer med det volum dieselolje som pumpes i de avgrensede volumer eller plugger av hvert stempel i innsprøytningspumpen. Om det ønskes kan en hvilken som helst annen egnet type av variable pumper og innsprøytnings-pumper med variabel kapasitet, anvendes i stedet for den Bosch pumpe som er beskrevet. I dette eksempel omfatter

den elektromekaniske anordning 13 en luftskyveanordning (f.eks. type ENOTS 60052100015) drevet av et solenoid,(f.eks. av typen WEBBER 3363416/12 volt likestrøm). Luftskyve-anordningen skal sørge for å føre stoppanordninger inn i bevegelsesbanen for den regulerende tannstang 68 for pumpen 14, for å stanse bevegelse av tannstangen i retningen for økning av drivstoff, for dermed å hindre tilførsel av dieselolje over en på forhånd bestemt mengde.

En regulator G for motorhastigheten styrer innsprøytnings-pumpen 14. Hastighetsregulatoren for motoren er en vanlig regulator som bestemmer den mengde av drivstoff som skal tilføres sylinderen gjennom innsprøytningspumpen 14. Det drivstoffbehov som bestemmes av regulatoren, ville i fravær av noen drivforbindelse til anordningen 13, være den mengde som kreves hvis motoren ble drevet bare med dieselolje.

En alternativ form for elektromekanisk anordning 13, kunne istedet være drivforbundet med motorens hastighetsregulator G. Anordningen 13 vil igjen tre i virksomhet for å begrense den mengde av drivstoff som tilføres motoren til ikke mer enn en på forhånd bestemt mengde. Regulatoren kan f.eks. være av typen Bosch RQV. Innsprøytningspumpen 14 kan være av typen Bosch PES. Reguleringsalgoritmen 10 og anordningen 13 har bestemmelsesanordninger for strømningshastig-heten for flytende drivstoff.

Reguleringsalgoritmen 10 er koblet til oppslagstavlen 16 via en linje 15 og oppslagstavlen 16 er forbundet med et utgangsfilter 19 via en linje 18. Reguleringsalgoritmen 10 og oppslagstavlen 11 omfatter bestemmelsesanordninger for strømningshastigheten for gassformet drivstoff.

Inngangsfiltrene 7a, 7b, 7c og utgangsfilteret 19 er lav-passfiltere som tjener til å fjerne eventuelt transient støy som finnes og til å øke oppløsningsevnen.

Utgangsfilteret 19 er via linjen 20 koblet til ventilan-ordningen i form av en ventilstyrer 21a for gassformet drivstoff og en reguleringsventil for strømningshastig-heten for gassformet drivstoff, omfattende en ventil 21. Ventilstyringen 21a for gassformet drivstoff tjener til å"påvirke reguleringsventilen 21 for det gassformede drivstoffs strømningshastighet for å regulere denne strøm gjennom røret 22 for gassformet drivstoff. Styreanord-nihgen 21a for gassventilen, kan være en roterende styreanordning av typen Heinzmann EIP med kontrollelektronikk som har tilbakekobling i lukket"sløyfe og reguleringsventilen 21 for gasstrømmens hastighet kan være en modifi-

sert roterende LPG gassventil.

En digital/analog omformer 120 finnes i linjen 20 for å omforme det digitale utgangssignal fra o<p>pslagstavlen 16

til et analog signal. En forsterker (ikke vist) som kan foreta tilpasning av signalet, kan finnes i linjen.

Reguleringsalgoritmen 10 er koblet til en lampedrivkrets

126 via en linje 128. Lampedrivkretsen kan være forbundet med og drive en rekke lamper (ikke vist) som er anbragt på et kontrollpanel (ikke vist).

Brendselreguleringssystemet kan drives av et kjøretøy-batteri 130 over en strømtilførselskrets 132.

Figurene 2 og 3 viser brendselreguleringssystemet på figur 1, montert på en dieselmotor 100 og like deler er betegnet med like henvisningstall. Strupetransduktoren 2 som kan være en strupetransduktor av typen Lucas 73169A og hastighetstransduktoren 1, som kan være av typen Lucas 4CS med passivt induksjonsuttak, er begge montert på motoren 100. Hastighetstransduktoren 1 er montert på motoren 100 ved siden av et svinghjul 204.

En tank 102 for det gassformede drivstoff, er forsynt med en solenoidventil 200 og denne styres av solenoiddrivkretsen 122, slik at gassformet drivstoff kan strømme gjennom tilførselsrøret 22 for dette. En varmeutveksler 106 finnes i tilførselsrøret 22 for å utveksle varme med et kjølefluidum i et kjølesystem (ikke vist) for motoren. Tilførselsrøret 22 er forbundet med en gassfordeler 108

som er tilsluttet et innløp 110 for gassformet drivstoff til hver motorsylinder (ikke vist) med rør 112. Innløpene for gassformet drivstoff kan også tjene som luftinnløp for hver sylinder.

Innsprøytningspumpen 14 er forbundet med dieseloljeinnløpene

114 for hver motorsylinder via rør 206.

Virkemåten for brendselreguleringssystemet som er vist

på figurene 1 - 3 er forklart i det følgende.

Hastighetstransduktoren 1 frembringer et digitalt signal som representerer motorhastigheten og det overføres via linjen 4 til filteret 7a Filteret 7a filtrerer .signalet fra der det ble sendt via linjen 9 til reguleringsalgoritmen 10.

Strupetransduktoren 2 frembringer et analogt signal som representerer strupestillingen og dette signal overføres via linjen 5 og omformes til et digitalt signal med analog/ digital omformeren 116. Signalet sendes til filteret 7b langs linjen 5 og filteret 7b filtrerer signalet og sender dette over linjen 11 til reguleringsalgoritmen 10.

Trykkforskjellstransduktoren 3 frembringer et analogt signal som angir forskjellen i trykket i det gassformede drivstoff over ventilen 21 og signalet sendes via linjen 6 og omf ormes til .et. digitalt signal.,av. analog/digital omformeren 118. Signalet sendes fra omformeren 118 til filteret 7c, og dette filter filtrerer signalet og sender det over linjen 17 til oppslagstavlen 16.

Virkemåten for reguleringsalgoritmen 10 blir forklart i

det følgende.

Når motoren startes opp, blir programmets variable faktorer innført. Den mikroprosessorbaserte styreanordning 8 er forsynt med en overvåkningskrets som regelmessig blir pulset når motoren er i drift. Når motoren startes, vil dessuten reguleringsalgoritmen 10 signalisere til solenoidets drivkrets 122 over linjen 124, slik at drivkretsen 124 sender et signal via linjen 202 om å åpne ventilen 200. _ _ _ _ . _ Reguleringsalgoritmen 10 sammenligner strupesignalet på linjen 11 med signalet for motorhastighet på linjen 9 og bestemmer om behovet for strupning er større enn det motorhastigheten 10 tilsier. Hvis det er større, blir den ønskede strømningshastighet for gassformet drivstoff beregnet som en funksjon av den øyeblikkelige motorhastighet, slik at den ønskede strømningshastighet for gassformet drivstoff blir proporsjonal med den øyeblikkelige motorhastighet. Et signal som angir den ønskede strømnings-hastighet for gassformet drivstoff, sendes over linjen 5 til oppslagstavlen 16.

Hvis strupningsbehovet ikke er større enn motorhastigheten, vil forskjellen mellom motorhastighet og strupebehov bli benyttet som et feilsignal for en proporsjonal og deri-verende styresløyfeberegning til frembringelse av en ønsket strømningshastighet for gassformet drivstoff, der hastigheten er proporsjonal med forskjellen mellom motorhastigheten og strupebehovet. Et signal som angir den ønskede strømningshastighet for det gassformede drivstoff, føres over linjen 15 til oppslagstavlen 16.

Reguleringsalgoritmen 10 arbeider slik at verdien på den beregnede strømningshastighet blir sammenlignet med den maksimalt tillatte strømningshastighet for den øyeblikkelige motorhastighet (som er kjent for hver enkelt motor og hver enkelt motorhastighet) og hvis den beregnede strømningshastighet er større enn denne maksimumverdi, blir verdien på den beregnede strømningshastighet erstattet med maksimumverdien.

Oppslagstavlen 16 inneholder informasjoner vedrørende åpning av ventilen 21 som en funksjon av den ønskede strømningshastighet for det gassformede drivstoff og ved-rørende trykkforskjellene over ventilen 21. Oppslagstavlen 16 benyttes for å bestemme det signal som representerer den ønskede strømningshastighet for det gassformede drivstoff ved anvendelse av signalet på linjen 15 og signalet på linjen 17. Dette bestemte signal blir sendt via linjen 18 til filteret 19. Det blir deretter ført over linjen 20 til den digital/analoge omformer til betjeningsanordningen 21a for gassventilen som påvirkes og derved regulerer strømningshastigheten for gassen.

Reguleringsalgoritmen 10 frembringer også signaler til påvirkning av den elektromekaniske anordning 13 via solenoiddrivkretsen 122 og for å påvirke lampedrivkretsen 126.

Reguleringsalgoritmen 10 virker slik at den elektromekaniske anordning 13 hindrer, innsprøytningspumpen 14 i å levere mer ved hvert slag enn en fast prosentdel av det flytende drivstoff som ville blitt tilført ved full gass og regulert hastighet ved dieseldrift alene. Et eksempel på en typisk fast prosentdel er 10%, men prosentdelen kan ligge i området 5% til 20%. Anordningen 13 hindrer ikke pumpen 14 i å mate frem mindre enn den faste prosentdel.

For å drive motoren med dieselolje alene, finnes det en vender hvorved reguleringssystemet som er beskrevet ovenfor settes ut av drift og da vil ingen gass bli ført til motoren og den.elektromagnetiske anordning 13 er ute av drift, samtidig med at brendselinnsprøytningspumpen arbeider på normal måte.

På figur 4 er det. vist et drivstoffreguleringssystem som er særlig egnet for bruk sammen med dieselmotorer som benyttes i jernbanelokomotiver. Reguleringssystemet for drivstoffet benyttes til regulering av andelene av flytende drivstoff og gassformet drivstoff som tilføres motoren.

Motoren er forsynt med en regulator 30 for motorhastighet

<p>g til denne føres det informasjoner vedrørende motorhastighet og strupestilling. Utgangen fra regulatoren kan modifiseres ved variasjoner i eksosgasstemperatur, motor-

hjulslipp og flere andre variable faktorer. I et typisk tilfelle kan hastighetsregulatoren 30 for motoren være av den type som er kjent som Woodward PG elektro-hydraulisk regulator.

Regulatoren 30 er forsynt med et arbeidsledd 31 som i van-lige motorer som drives bare av flytende brendsel, er forbundet med en betjeningsarm 32 som, på sin side, er tilsluttet innsprøytningspumper 140 for flytende drivstoff til motoren. Pumpene 140 er innsprøytningspumper med variabel kapasitet og de er av samme type som beskrevet i forbindelse med den første utførelsesform og de er derfor bare vist skjematisk på figur 8. Lengden av dieselolje som tilføres motoren, avhenger av den øyeblikkelige pumpe-kapasitet for innsprøytningspumpene. Stillingen av betjeningsarmen 32 bestemmer mengden av flytende brendsel som mates til motorsylindrene via innsprøytningspumpene 140

og dermed er stillingen av arbeidsleddet 31 funksjonelt knyttet til den mengde flytende drivstoff motoren krever.

Med reguleringssystemet i henhold til oppfinnelsen, som omfatter en mikroprosessorbasert regulator (vist med stiplede linjer), er arbeidsleddet 31 koblet fra betjeningsarmen 32, slik at regulatoren 30 ikke lenger direkte kan regulere mengden av flytende brendsel som mates til sylin-drene ved hjelp av arbeidsleddet 31.

En stillingstransduktor 33 avgir et signal som angir stillingen av arbeidsleddet 31. På denne måte vil det signal som frembringes av stillingstransduktoren 33, angi mengden av flytende drivstoff som regulatoren 30 ønsker at motoren skal bli tilført. Stillingstransduktoren 33 er forbundet med et filter 35a via en linje 34. En analog/ digitalomformer 142 finnes i linjen 34. Filteret 35a er koblet for å avgi en inngang til et reguleringsalgoritme program for mikroprosessoren 36 via en linje 41. Av hen-siktsmessighets årsaker er programmet her betegnet som

"reguleringsalgoritme 42".

En trykktransduktor 37 er anbragt i inntaksmanifoldet til motoren for å avgi et signal som representerer trykket ved inntaksmanifoldet. Trykktransduktoren 37 er forbundet med et filter 35b via en linje 39. En analog/digitalomformer 144 finnes i linje 39 for å omdanne det signal som mates til filteret 35b til et .digitalt signal..

En ytterligere trykktransduktor 38 er anbragt på opp-strømsiden av en strømningsregulerende ventil 55 for gassformet drivstoff for å måle trykket i dette punkt og for å frembringe et signal som viser gasstrykket i dette området. Trykktransduktoren 38 er koblet til et filter 35c via en linje 40. En analog/digitalomformer 146 finnes i linjen 40 for å omdanne det signal som mates til filteret 35c til et digitalt signal.

Trykktransduktorene 37 og 38 kan erstattes av trykkforskjellstransduktoren 3 som er vist på figur 1.

En hastighetstransduktor ..1 4.8, som kan være av samme type .

som hastighetstransduktoren 1 som er vist på figur 1, måler motorhastigheten og avgir et digitalt signal som angir motorens hastighet. Hastighetstransduktoren 140 er koblet

-til et filter 35d via en linje 149. Filteret 35d er koblet til en annen inngang for reguleringsalgirotmen 42 via en

linje 150.....

Filtrene 35b og 35c er koblet til en trykkforskjellsberegner 50 via henholdsvis linjene 49 og 51. Utgangen fra trykkforskjellsberegneren 50 er koblet til en første lageranordning i form av en oppslagstavle 48 via en linje 52. Oppslagstavlen 48 tilsvarer oppslagstavlen 16 på figur 1.

En av/på bryter 58 er koblet .til en ytterligere inngang til reguleringsalgoritmen 4.2 via en lin je 59. Av/på bryteren 58 kan være en tostillings vippebryter med en innebygget lampe som angir hvilken stilling man har valgt for bryteren. Av/på bryteren 58 kan være anbragt på et kontrollpanel (ikke vist). Reguleringsalgoritmen 42 er koblet til en lampedrivkrets 152 via en linje 154 og lampedrivkretsen 152 er tilsluttet en rekke lamper (ikke vist). Lampene kan også sitte på kontrollpanelet.

Reguleringsalgoritmen 42 er koblet til en solenoiddriv-krets 170 via linjen 172. Solenoiddrivkretsen 170 er tilsluttet en solenoidventil 210 via en linje 212. Solenoidventilen er anbragt i et tilførselsrør 56 for gassformet drivstoff.

En utgang fra reguleringsalgoritmen 42 er koblet til en linje 43 og linjen 43 er forbundet med et filter 44a. Filteret 44a er tilsluttet en påvirkningsanordning 46 for innsprøytningspumpen via en linje 45. En digital/analogomformer 156 finnes i linjen 45 for å omdanne det digitale signal som kommer som utgang fra filteret 44a til et analogt signal. Betjeningsanordningen 46 eir drivforbundet med påvirkningsarmen 32, og regulerer dermed mengden av flytende drivstoff som tilføres innføringspumpene 140.

<£n annen utgang fra reguleringsalgoritmene 42 er koblet til oppslagstavlen 48 via linjen 47. Utgangen fra oppslagstavlen 48 er koblet til et filter 44b via en linje 53. Filtrene 44a, 44b, 35a, 35b, 35c og 35d er alle lav-passfiltere som stort sett er de samme som filtrene 7a,

7b, 7c og 19 på figur 1. Reguleringsalgoritmen 42 og oppslagstavlen 48 danner sammen en bestemmelsesanordning for det gassformede drivstoffs strømningshastighet. Reguleringsalgoritmen 42 innbefatter også bestemmelsesanord-ningen for dieseloljens strømningshastighet.

Filteret 44b er forbundet med en betjeningsanordning 55a for gassdrivstoffventilen, via en linje 54. En digital/ analogomformer 158 finnes i linjen 54 for omformning av det digitale utgangssignal fra filteret 44b til et analogt signal. Betjeningsanordningen 55a for gassdrivstoffventilen er koblet til en reguleringsventil 55 for det gassformede drivstoffs strømningshastighet og styrer reguleringsventilen for strømningshastigheten. Betjeningsanordningen 55a for gassventilen og reguleringsventilen 55 for gasstrømnings-hastighet kan være det samme som betjeningsanordningen 21a for gassventilen og reguleringsventilen 21 for gassens strømningshastighet, som er vist på figur 1.

Reguleringsalgoritmen 4 2 innbefatter en andre lageranordning og en tredje lageranordning i form av oppslagstavler, henholdsvis 42a og 42b.

Virkemåten for reguleringssystemet for drivstoff, som vist på figur 4, er forklart i det følgende.

Et signal som representerer motorhastighet, frembringes av hastighetstransduktoren 148 og sendes via linjen 149 til filteret 35d, der det filtreres og så videresendes via linjen 150. til en av inngangene i reguleringsalgoritmen 42.

Et signal som angir stillingen av regulatoren 30, blir frembragt av stillingstransduktoren 33 og sendes via linjen 34 til filteret 35a. Signalet som sendes til filteret 35a omdannes til et digitalt signal av analog/digitalomformeren 1 42 -Det ..filtrerte signal fra filteret 35a sendes via linjen 41 til en annen av inngangene i reguleringsalgoritmen 42 .

Trykktran.sdukt.orene 37. og 38 frembringer hvert sitt signal som angir det målte trykk og sender disse signaler over linjene 39 og 40 til filtrene 35b og 35c. Hvert signal omformes til et digitalt signal i de. analoge/digitale omformere..144 og 1.46..... De -filtrerte signaler sendes fra.. filtrene 35b og 35c via linjene 49 og 51 til trykkforskjellsberegneren 50. Trykkforskjellsberegneren 50 frembringer et signal som angir forskjellen mellom signalene på linjene 49 og 51 og sender signalet til oppslagstavlen 48 via linjen 52. I motorer som ikke er overladet eller turbo-ladet, kan det være tilstrekkelig å ha en enkel trykktransduktor på oppstrømsiden av reguleringsventilen for gassformet drivstoff, siden det kan antas at trykket på nedstrømsiden av ventilen ligger på atmosfæretrykket.

Figurene 5 og 6 viser reguleringssystemet for drivstoff,

på figur 4,montert på en motor 100a i et jernbanelokomotiv L som er vist på figur 7, der motoren 100a med vanlig kraft-overføring er tilkoblet drivhjulene W som ruller på skinner R i skinnesystemet for en jernbane.

Hastighetstransduktoren 148, som kan være av typen Lucas

4CS med passivt induksjonsopptak, er montert på motoren 100a i nærheten av svinghjulet 204a.

En tank 102a for tilførsel av gassformet drivstoff er forsynt med en solenoidventil 210 som påvirkes av solenoiddrivkretsen 170, for at gassformet drivstoff skal kunne strømme gjennom tilførselsrøret 56 for dette drivstoff. En varmeutveksler 106a er innkoblet i tilførselsrøret 56 for å utveksle varme med et kjølefluidum i et motorkjølesystem (ikke vist). Tilførselsrøret 56 er koblet til en gassfordeler 108a som er tilsluttet et gassinnløp 110a til hver motorsylinder (ikke vist) gjennom rør 112a. Gass-innløpene 110a kan også tjene som luftinnløp til hver sylinder. Motoren er forsynt med en rekke innsprøytnings-pumper, hvorav en er vist ved 140 tilsluttet dieselinn-sprøytningsdysene 114a for hver sylinder via rør 206a. Pumpene 140 har en reguleringsspindel 140a som er koblet sammen og til betjeningsarmen 32, og denne er tilsluttet via leddet 32a til en utgangsdel 46a for betjeningsanordningen 46 til innsprøytningspumpen. Forbindelsen mellom betjeningsarmen 32 og arbeidsleddet 41 for regulatoren 30 er brutt.

Reguleringsalgoritmen 42 virker som forklart i det følgende. Reguleringsalgoritmen 42 trer i virksomhet når motoren settes igang ved innføring av alle de variable faktorer i programmet. Den mikroprosessorbaserte regulator 36 er forsynt med en overvåkningskrets som blir pulset regelmessig når motoren er igang.

Reguleringsalgoritmen 42 bestemmer, ut fra signalet på linjen 59, hvilken bryterstilling som er valgt for bryteren 58. En av bryterstillingene tilsvarer tilførsel av de to brennstoffer da motoren drives både med gassformet og flytende drivstoff og den annen bryterstilling tilsvarer drift av motoren med et enkelt drivstoff da motoren drives bare med flytende drivstoff.

Hvis bryteren 58 er i stilling for det enkle drivstoff,

vil reguleringsalgoritmen 42 overse signalet fra hastighetstransduktoren 148 og omdanner signalet fra stillingstransduktoren 33 til et signal for drivstoffinnsprøytnings-pumpens drivanordning, hvilket signal sendes over linjen 43 til filteret 44a. Det filtrerte signal sendes over linjen 45, der det omformes til et analogt signal av digital/analogomformeren 156 og sendes deretter videre til betjeningsanordningen 46 som påvirker dieselinnsprøyt-ningspumpene 140. Signalet .fra betjeningsanordningen for drivstoffets innsprøytningspumpe er direkte proporsjonal med. stillingen av arbeidsleddet 31, slik at mengden av flytende drivstoff som betjeningsanordningen 46 tillater pumpen 140 å sprøyte inn, er den samme som mengden av flytende drivstoff som leddet 31 ville tillate pumpen å sprøyte inn om det ikke var koblet ut. Når bryteren står-i stilling for drift med et drivstoff, sender reguleringsalgoritmen 4 2 et signal via linjen.172 til_ solenoidets drivkrets :1 70, som påvirker solenoidventilen 210

for å stenge gasstrømmen gjennom røret 56 fra gasskil-

den 10 2aT

Når bryteren 58 er i stilling for drift med to drivstoffer, bruker reguleringsalgoritmen 42 det signal som angir stillingen av regulatoren 30 til å bestemme den ønskede hastighet for det gassformede drivstoff under anvendelse av oppslagstavlen 42b. Reguleringsalgoritmen 42 bruker signalet som angir motorhastigheten til bestemmelse av drivsignalet for brennstoff "i innsprøytningspumpens betjeningsanordning under anvendelse av oppslagstavlen 42a. Et signal sendes over linjen 142 til solenoidets drivkrets 170 for å sikre at solenoidventilen 210 er åpen for å tillate gassen å strømme, selv om den egentlige strømnings-hastighet for gassen ikke reguleres av solenoidventilen 210.

Oppslagstavlen 42b inneholder empiriske data som setter den ønskede strømningshastighet for det gassformede drivstoff i forhold til stillingen av regulatoren 30. Oppslagstavlen 42a inneholder empiriske data som knytter motorhastighet til den ønskede strømningshastighet for flytende drivstoff og størrelsen på det signal som kreves av betjeningsanordningen for innsprøytningspumpen til å frembringe den ønskede strømningshastighet for flytende drivstoff. Mengden av drivstoff som innsprøytes pr. slag, er omtrent 10% av den mengde dieselolje som måtte inn-sprøytes hvis motoren gikk med "full gass" og regulert hastighet.

Drivsignalet for betjeningsanordningen til innsprøytnings-pumpen for flytende drivstoff, sendes, som beskrevet ovenfor, via linjen 43 til betjeningsanordningen 46 som påvirker innsprøytningspumpene 140, slik at disse gis en nødvendig mengde flytende drivstoff til motoren.

Et signal som angir det ønskede gassformede drivstoff, sendes via linjen 47 til oppslagstavlen 48, der signalene på linjene 47 og 52 benyttes til frembringelse av et signal som angir den ønskede strømningshastighet for det gassformede drivstoff og signalet sendes over linjen 53 til filteret 44b. Det filtrerte signal sendes over linjen 54 til betjeningsanordningen 55a. Signalet omformes til et analogt signal av digital/analogomformeren 158. Betjeningsanordningen 55a før gassventilen påvirker ventilen 55, slik at denne regulerer strømningshastigheten for det gassformede drivstoff gjennom røret 56 til motoren.

I begge utførelsesformer er det gassformede drivstoff flytende petroleumgass (LPG), f.eks. propan, eller kom-primert naturgass (CNG), f.eks. metan, og det flytende drivstoff er dieselolje.

Reguleringssystemet for drivstoff i henhold til oppfinnelsen kan bygges inn i motoren under konstruksjon av kjøretøyet. Det kan imidlertid også føyes til i kjøretøyene etterat disse er bygget.

Claims (22)

1. Brendselreguleringssystem i eller for en motor med kompresjonstenning og med mulighet for drift med både gassformet drivstoff og dieselolje og med innsprøytnings-pumpe til utmatning av et avgrenset volum av dieselolje til motoren som en hastighetsregulator, karakterisert ved at det omfatter en reguleringsanordning for det gassformede drivstoff til regulering av strømmen av dette til motoren, en elektronisk signalbehandlingsanordning som kan arbeide i overensstemmelse med et program, anordninger som er følsomme overfor motorens hastighet og stillingen av den nevnte hastighetsregulering for å gi et inngangssignal til behandlingsanordningen, regulerings-anordninger for gasstrømmens hastighet for å variere denne strøm som resulatat av et utgangssignal fra behandlingsanordningen, avledet fra det nevnte inngangssignal ved bearbeiding av dette i behandlingsanordningen, styrt av det nevnte program, og reguleringsanordning for dieselolje til regulering av innsprøytning av denne, slik at det nevnte avgrensede volum ikke overskrider et på forhånd bestemt maksimumvolum.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter en transduktor som kan reagere på motorens hastighet og er innrettet til å avgi en komponent i det nevnte inngangssignal, som angir motorhastighet og en ytterligere transduktor som reagerer på hastighetsregulerings stilling og er innrettet til å avgi en ytterligere komponent av inngangssignalet, som angir stillingen av hastighetsreguleringen.

3. Brendselreguleringssystem i eller for en motor med kompresjonstenning og med en anordning for innsprøytning av dieselolje og en hastighetsregulering, karakterisert ved at den omfatter en regilerings- anordning for gassformet drivstoff til regulering av strømmen av dette til motoren, en elektronisk signalbehandlingsanordning som kan arbeide i overensstemmelse med et program, en transduktor som reagerer på motorens hastighet og er innrettet til å avgi en komponent i et inngangssignal til behandlingsanordningen, som angivelse av motorens hastighet, en ytterligere transduktor som reagerer på håstighetsreguleringens stilling og er innrettet til å avgi en ytterligere komponent i inngangssignalet, som angivelse av stillingen av hastighetsregulatoren, reguleringsanordning for gassens strømningshastighet for å variere strømmen av gassformet drivstoff som resultat av et utgangssignal fra behandlingsanordningen, hvilket signal er avledet fra inngangssignalet ved behandling av dette med behandlingsanordningen under styring fra det nevnte program, og reguleringsanordning for dieselolje til regulering av innsprøytningen av dette.

4. System som angitt i krav 2 (eller krav 3), karakterisert ved at reguleringsanordningen for dieselolje innbefatter en reguleringsanordning for inn-sprøytningspumpen til regulering av"volumet av hvert av-delte volum av dieselolje som innsprøytes i motoren, og ved at det finnes stoppanordninger som skal hindre inn-sprøytningspumpens reguleringsanordning i å sprøyte inn mer enn det på forhånd bestemte maksimumvolum av dieselolje.

5. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-4, karakterisert ved at behandlingsanordningen omfatter en anordning til bestemmelse av strømningshastigheten på det gassformede drivstoff til regulering av strømningshastigheten for dette, proporsjo-nalt med den øyeblikkelige motorhastighet når håstighetsreguleringens krav er større enn motorhastigheten.

6. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-5, karakterisert ved at behandlingsanordningen omfatter en anordning til bestemmelse av strømningshastigheten for det gassformede drivstoff, beregnet på å anvende forskjellen mellom motorhastighet og hastighetsregulatorens krav som et signal for en proporsjonal og avledende styresløyfeberegning når hastighetsregulatorens krav er mindre enn eller lik motorhastigheten, for derved å bestemme den ønskede strømnings-hastighet for det gassformede drivstoff.

7. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 2-6, karakterisert ved at behandlingsanordningen omfatter en anordning til bestemmelse av gass-strømmens hastighet, slik innrettet at verdien av den beregnede strømningshastighet blir sammenlignet med den maksimalt tillatte strømningshastighet for den øyeblikkelige motorhastighet og, hvis den beregnede strømningshastighet er større enn den maksimale verdi, vil verdien på den beregnede strømningshastighet bli erstattet med den maksimale verdi.

8. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter en transduktor som kan reagere på stillingen av en regulator for det flytende drivstoffs strømningshastighet og er innrettet til å frembringe et signal som angir denne stilling og som ut-gjør det nevnte inngangssignal.

9. Brendselreguleringssystem i eller for en motor med kompresjonstenning ved anordning for innsprøytning av dieselolje og en hastighetsregulator, karakterisert ved at den omfatter en reguleringsanordning for gassformet drivstoff til beregning av strømmen av dette til motoren, en elektronisk signalbehandlingsanordning som kan arbeide i overensstemmelse med et program, en transduktor som reagerer på stillingen av en regulator for strømmen av flytende drivstoff og er innrettet til å avgi et inngangssignal til behandlingsanordningen som angivelse av den nevnte stilling, reguleringsanordning for gassens strømningshastighet for å variere strømmen av gassformet drivstoff som resultat av et utgangssignal fra behandlingsanordningen og avledet fra inngangssignalet ved behandling av dette i behandlingsanordningen og reguleringsanordning for dieselolje til regulering av inn-sprøytningen av denne. ' " - "" * * .

10. System som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved j.at det omfatter en transduktor som reagerer på motorens hastighet og er innrettet til å frembringe et signal som angivelse av motorhastigheten og videre omfattende det nevnte inngangssignal.

11. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 8-10, karakterisert ved at reguleringsanordningen for dieselolje innbefatter en reguleringsanordning for innsprøytningspumpen til regulering av volumene for hvert avgrenset volum av dieselolje som innsprøytes i motoren, hvilken reguleringsanordning for innsprøytningspumpen omfatter en betjeningsanordning for denne i drivforbindelse med innsprøytningspumpene.

12. System som angitt i krav 11, karakteri-ser, t v e d at behandlingsanordningen omfatter en anordning til bestemmelse av strømningshastigheten for dieselolje, hvilken anordning reagerer på minst en motorvariabel faktor så som motorhastighet, for på grunnlag av den eller de variable faktorer å bestemme en ønsket strømnings-hastighet for dieselolje og innrettet til å frembringe et utgangssignal fra behandlingsanordningen til angivelse av den ønskede strømningshastighet for dieselolje til betjeningsanordningen for innsprøytningspumpen.

13. - System som angitt i et hvilket som helst av kravene 8-12, karakterisert ved at behandlings anordningen videre omfatter en bestemmelsesanordning for det gassformede drivstoffs strømningshastighet, som reagerer på stillingen av den nevnte regulator, for på grunnlag av dette å bestemme en ønsket strømningshastighet for det gassformede drivstoff og er innrettet til å frembringe et utgangssignal fra behandlingsanordningen som angivelse av den ønskede strømningshastighet for gassformet drivstoff til reguleringsanordningene for denne hastighet.

14. System som angitt i krav 12 eller krav 13 når det er avhengig av krav 12, karakterisert ved at anordningen for bestemmelse av dieseloljens strømnings-hastighet innbefatter lageranordninger med informasjoner knyttet til motorhastigheten, ønsket strømningshastighet for dieselolje og størrelsen på det signal som kreves av innsprøytningspumpens betjeningsanordning for å gi den ønskede strømningshastighet av flytende drivstoff.

15. System som angitt i krav 13 eller 14, karakterisert ved at anordningen til bestemmelse av strømningshastigheten for gassformet drivstoff, innbefatter lagringsanordninger med informasjoner som knytter stillingen av regulatoren for strømningshastigheten for det flytende drivstoff til denø nskede strømningshastig-het for gassformet drivstoff.

16. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 1, 2, 4, 5 til 8 når de er avhengige direkte eller indirekte av krav 1 eller krav 4, 10 til 15, når disse er avhengige direkte eller indirekte av krav 8, karakterisert ved at det maksimale avgrensede volum av dieselolje ligger omtrent i området 5% til 20% og fortinns-vis 5% til 10% av hvert avgrenset volum som ville bli tilført ved full gass og regulert hastighet under drift med dieselolje alene.

17. System som angitt i krav 1, 2, 4, 5 til 8, når de er avhengige direkte eller indirekte av krav 1 eller krav 4, 10 til 15 når de er avhengig direkte eller indirekte av krav 8 eller 16, karakterisert ved at det maksimale avgrensede volum er en fast prosentdel av hvert avgrenset volum som ville bli tilført ved full gass og regulert hastighet ved drift med dieselolje alene.

18.. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at behandlingsanordningen er programmert med en reguleringsalgoritme som er innrettet til å bestemme de ønskede strømningshastigheter for gassformet (og flytende) drivstoff.

19. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at behandlingsanordningen omfatter en mikroprosessor.

20. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter anordninger som reagerer på trykkforskjell over reguleringsanordningen for .gasstrømmens hastighet for å gi et ytterligere inngangssignal til behandlingsanordningen og ved at denne er innrettet til å benytte det nevnte ytterligere inngangssignal til bestemmelse av det nevnte utgangssignal.

21. System som angitt i krav 20, karakterisert ved at behandlingsanordningen innbefatter en første lageranordning for lagring av informasjoner som knytter sammen trykkforskjellen over reguleringsanordningen for gasstrømmens hastighet, ønsket strømnings-hastighet for gassen og størrelsen på det signal som kreves for at reguleringsanordningen for gasstrømmen skal skape en ønsket strømningshastighet for gassen.

22. System som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter en bryter for veksling mellom første og andre motordriftsmåter, der motoren på den første måte kan drives av dieselolje alene og på den annen måte kan drives både av dieselolje og gassformet drivstoff.