NO885616L

NO885616L - INJECTION OR CONTROL SYSTEM FOR COMBUSTION ENGINES.

Info

Publication number: NO885616L
Application number: NO885616A
Authority: NO
Inventors: Gunnar Olsson; John Olsson; Bertil Olsson
Original assignee: Gunnar Olsson; John Olsson; Bertil Olsson
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1988-12-16
Also published as: NO885616D0

Description

Oppfinnelsen vedrører et injeksjons- og reguleringssystem for forbrenningsmotorer med lnjeksjonsdyser for minst ett fluid, f.eks. brennstoff og/eller en tilsetning og innbefatter pneumatisk drivbare trykksensorer som står i forbindelse med innsiden av innløpsmanifolden, på begge sider av en strupe-veritil, hvilke trykksensorer styrer en ventil eller lignende for dosering av fluidet. The invention relates to an injection and regulation system for internal combustion engines with injection nozzles for at least one fluid, e.g. fuel and/or an additive and includes pneumatically driven pressure sensors that are connected to the inside of the inlet manifold, on both sides of a throttle valve, which pressure sensors control a valve or the like for dosing the fluid.

Fordelen ved et brennstoffinjeksjonssystem i sammenligning med forgassere er fremfor alt at motoren reagerer mere villig på akselerasjon, gir et høyere maksimalt kraftutbytte og bedre økonomi, da fordelingen av brennstoff er mer effektiv. En ulempe med brennstoffinjeksjonssystemer er en betydelig høyere kostnad for injeksjonssystemet, som er komplekst, og ved-likeholds- og reparasjonsarbeid er en oppgave for eksperter. Dette er realiteten for såvel mekaniske som elektroniske systemer, idet de sistnevnte hvis mulig til og med er enda mer kompliserte. Hvis en ekstra væske som f.eks. vann og/eller alkohol skal tilsettes, vil reguleringen av injeksjonssystemene bli enda mer komplisert. The advantage of a fuel injection system compared to carburettors is above all that the engine reacts more willingly to acceleration, provides a higher maximum power output and better economy, as the distribution of fuel is more efficient. A disadvantage of fuel injection systems is a significantly higher cost of the injection system, which is complex, and maintenance and repair work is a task for experts. This is the reality for both mechanical and electronic systems, the latter being even more complicated if possible. If an additional liquid such as water and/or alcohol must be added, the regulation of the injection systems will become even more complicated.

Et annet problem ved vanlige injeksjonssysterner er mateventilen for brennstoffet, som pga. den høye nøyaktighetsgrad er meget dyr. Dessuten har disse ventiler en dårlig linearitet ved sin åpning. Another problem with common injection systems is the feed valve for the fuel, which due to the high degree of accuracy is very expensive. Moreover, these valves have poor linearity when opening.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en reguleringsenhet som styrer minst en måleventil slik at det oppnås en automatisk brennstoffregulering, som er tilfredsstil-lende under de fleste belastningsbetingelser. Reguleringsenheten kan styre mange doseringsventiler, en for hvert fluid, f.eks. et hovedbrennstoff og et ekstra brennstoff eller lignende. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en doseringsventil med en god linearitet, langt slag og lave produksjonskostnader. Dette er oppnådd ved hjelp av de karakte-riserende deler av kravene. The purpose of the present invention is to provide a control unit which controls at least one measuring valve so that an automatic fuel regulation is achieved, which is satisfactory under most load conditions. The control unit can control many dosing valves, one for each fluid, e.g. a main fuel and an additional fuel or similar. Another purpose of the invention is to provide a dosing valve with good linearity, long stroke and low production costs. This has been achieved with the help of the characterizing parts of the requirements.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av enkelte utførelsesformer under henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et skjematisk riss av en forbrenningsmotor som er utstyrt med en reguleringsinnretning i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 viser i forstørret målestokk, sett ovenifra, en dobbelt reguleringsenhet i samsvar med oppfinnelsen, som styrer to doseringsventiler, en for hvert fluid. Fig. 3 viser et sideriss av reguleringsenheten som The invention will now be described using individual embodiments with reference to the attached drawings. Fig. 1 is a schematic view of an internal combustion engine which is equipped with a regulation device in accordance with the invention. Fig. 2 shows on an enlarged scale, seen from above, a double control unit in accordance with the invention, which controls two dosing valves, one for each fluid. Fig. 3 shows a side view of the regulation unit which

illustrert på fig. 2.illustrated in fig. 2.

Fig. 4 viser en annen utførelse av oppfinnelsen, delvis i Fig. 4 shows another embodiment of the invention, partly in

tverrsnitt.cross section.

Fig. 5 er et aksialsnitt gjennom en doseringsventil i Fig. 5 is an axial section through a dosing valve i

samsvar med oppfinnelsen.accordance with the invention.

Fig. 6 er et tverrsnitt gjennom ventilen illustrert på Fig. 6 is a cross-section through the valve illustrated on

fig. 5.fig. 5.

Fig. 7 er et snitt gjennom en del av en modifisert Fig. 7 is a section through part of a modified

doseringsventil i samsvar med oppfinnelsen.dosing valve in accordance with the invention.

På fig. 1 er en reguleringsenhet i henhold til oppfinnelsen anbragt på en forbrenningsmotor 12 av hvilken bare en sylinder er vist. En struper 15 er anordnet i inntaksmanifolden 14 på vanlig måte, idet struperen aktiveres f.eks. av gasspedalen (ikke vist). Nedstrøms for struperen'15 er en- ledning 16 forbundet med inntaksmanifolden 14, hvilken ledning 16 står i forbindelse med en første trykksensor 17, og oppstrøms for struperen er en annen trykksensor 19 forbundet via ledningen 18. Begge trykksensorer 17 og 18 er oppbygget på samme måte og forskjellen i størrelse er avhengig av det faktum at det negative trykk nedstrøms for struperen 15 er mye sterkere enn oppstrøms for struperen. Variasjonen i trykk sammenlignet med atmosfæretrykk vil virke på membranen 20 i begge trykksensorer. På denne membran er det festet staver 21 og 22 og de frie ender på begge disse staver er forbundet med et første ledd 23 som utgjør en del av reguleringsenheten 11. Et andre ledd 24 er innstillbart forbundet med det første ledd 23, hvilket andre ledd kan være festet på hvilket som helst sted langs det første ledd 23. Den andre enden av leddet 24 virker på en hevarm 25 og styrer således doseringsventilen 26. Denne doseringsventil er en del av brennstoffsystemet til forbrenningsmotoren. Brenn-stof f systemet omfatter en brennstofftank 27, en matepumpe 28 og et filter 29 som via en ledning 30 er forbundet med doseringsventilen 26. Fra denne fører en ledning 31, en for hver sylinder, til injeksjonsventilen 32, som kan være den frie ende av ledningen 31 eller en injeksjonsventil 33. For å ha ytterligere innstillingsmuligheter er forbindelsen mellom hevarm 25 innstillbar for å kunne forandre den effektive lengde for hevarmen 25. Ved tomgang, når struperen 15 er praktisk talt lukket, er det negative trykk nedstrøms for struperen så sterkt at stangen 22 for trykksensoren 17 er fullt tilbaketrukket slik at leddet 23, 24 dreier hevarmen 25 mot dens lukkede stilling i henhold til fig. 1, slik at brennstofftilførselen til injek-sjonsdysene 32 er ved minimum. Trykksensoren 19 er innstilt til ikke å reagere på luftstrømmene ved tomgang. Doseringsventilen 26 er innstilt for å gi brennstoff for tomgang i denne stilling. In fig. 1 is a control unit according to the invention placed on an internal combustion engine 12 of which only one cylinder is shown. A throttle 15 is arranged in the intake manifold 14 in the usual way, the throttle being activated e.g. of the gas pedal (not shown). Downstream of the throttle'15, a line 16 is connected to the intake manifold 14, which line 16 is connected to a first pressure sensor 17, and upstream of the throttle, another pressure sensor 19 is connected via line 18. Both pressure sensors 17 and 18 are built on the same way and the difference in size is dependent on the fact that the negative pressure downstream of the throttle 15 is much stronger than upstream of the throttle. The variation in pressure compared to atmospheric pressure will act on the membrane 20 in both pressure sensors. Rods 21 and 22 are attached to this membrane and the free ends of both of these rods are connected to a first link 23 which forms part of the regulation unit 11. A second link 24 is adjustably connected to the first link 23, which second link can be fixed at any place along the first link 23. The other end of the link 24 acts on a lever 25 and thus controls the dosing valve 26. This dosing valve is part of the fuel system of the internal combustion engine. The fuel system comprises a fuel tank 27, a feed pump 28 and a filter 29 which is connected via a line 30 to the dosing valve 26. From this a line 31, one for each cylinder, leads to the injection valve 32, which can be the free end of the line 31 or an injection valve 33. In order to have further adjustment options, the connection between the lever 25 is adjustable to be able to change the effective length of the lever 25. At idle, when the throttle 15 is practically closed, the negative pressure downstream of the throttle is so strong that the rod 22 for the pressure sensor 17 is fully retracted so that the joint 23, 24 turns the lever arm 25 towards its closed position according to fig. 1, so that the fuel supply to the injection nozzles 32 is at a minimum. The pressure sensor 19 is set not to react to the air flows at idle. The metering valve 26 is set to provide fuel for idling in this position.

Når struperen 15 åpner, vil det negative trykk i innløps-manifolden 14, nedstrøms for struperen 15 avta, slik at fjæren 34 ekspanderer, åpner doseringsventilen 26 og øker således brennstofftilførselen. Når antall omdreininger øker, vil mer luft bli suget inn gjennom innløpsmani folden, 14 og bevirke at trykksensoren 19 vil trekke tilbake sin stang 21 og således via ledd 23, 24 øke brennstoffstrømmen gjennom doseringsventilen 26. Når turtallet stabiliseres, vil det negative trykk nedstrøms for struperen 15 igjen bygges opp hvis det ikke er full gass. Dette betyr at trykksensoren 17 trekker tilbake sin stang 27 og således lukker doseringsventilen 26. When the throttle 15 opens, the negative pressure in the inlet manifold 14, downstream of the throttle 15 will decrease, so that the spring 34 expands, opens the metering valve 26 and thus increases the fuel supply. When the number of revolutions increases, more air will be sucked in through the inlet manifold, 14 and cause the pressure sensor 19 to retract its rod 21 and thus via joints 23, 24 increase the fuel flow through the dosing valve 26. When the speed is stabilized, the negative pressure downstream of the throttle 15 again builds up if it is not full throttle. This means that the pressure sensor 17 retracts its rod 27 and thus closes the dosing valve 26.

Regulerende enheter i samsvar med oppfinnelsen er egnet for regulering av mange fluider gjennom separate regulerings-systemer. Et eksempel kan være at det første medium er motordrivstoff, diesel eller vanlig bensin og det andre medium kan være f.eks. vann med et anti-frostmiddel, eller en alkohol såsom etanol eller metanol. Mediet kan også være en egnet gass, Regulating units in accordance with the invention are suitable for regulating many fluids through separate regulating systems. An example could be that the first medium is motor fuel, diesel or normal petrol and the second medium could be e.g. water with an antifreeze, or an alcohol such as ethanol or methanol. The medium can also be a suitable gas,

f.eks. LPG.e.g. LPG.

En utførelse for to forskjellige fluider er vist på fig. 2 og 3. Ved denne utførelse er trykksensorene 19a og 19b festet til motorblokken 12, mens trykksensorene 17a og 17b er festet til armen 25 på hver doseringsventil 26a og 26b. Membranstengene 21 og 22 er forbundet til hverandre via ledere 23. An embodiment for two different fluids is shown in fig. 2 and 3. In this embodiment, the pressure sensors 19a and 19b are attached to the engine block 12, while the pressure sensors 17a and 17b are attached to the arm 25 of each dosing valve 26a and 26b. The diaphragm rods 21 and 22 are connected to each other via conductors 23.

Ved en økning i trykk i en av trykksensorene, f.eks. i sensor 17a, vil den andre sensor 19a virke som en mer eller mindre fast påholder. Dette betyr at tilbaketrekningen av membranen og stangen til sensoren 17a vil bevirke at sensoren 17a beveges og således bevege armen 25 på hvilken den er montert. In the event of an increase in pressure in one of the pressure sensors, e.g. in sensor 17a, the second sensor 19a will act as a more or less fixed holder. This means that the retraction of the membrane and the rod of the sensor 17a will cause the sensor 17a to move and thus move the arm 25 on which it is mounted.

En annen måte å oppnå denne reguleringsvirkning på er vist på fig. 4 hvor begge sensorer 17 og 19 er fast montert. Membranstengene 21 og 22 er forbundet til en glider 36 og 37 som hver hører til en felles glideventil 38. Gliderne 36 og 37 åpner eller lukker deres egne utløpsåpninger mer eller mindre. Disse utløpsåpninger er forbundet via et grenrør til brennstoff-mateledningen 31, en for hver sylinder. Ved varierende trykk i inntaksmanifolden vil glideventilen 38 dosere brennstoffet på samme måte som beskrevet ovenfor og gi en korrekt mengde brennstoff for hver belastningstilstand. Hver trykksensor kan like godt virke med sin egen glideventil eller lignende. Gliderne 36, 37 kan også ha form av glideren 41 på fig. 5. Another way of achieving this regulatory effect is shown in fig. 4 where both sensors 17 and 19 are permanently mounted. The diaphragm rods 21 and 22 are connected to a slider 36 and 37 which each belong to a common slide valve 38. The sliders 36 and 37 open or close their own outlet openings more or less. These outlet openings are connected via a branch pipe to the fuel supply line 31, one for each cylinder. With varying pressure in the intake manifold, the slide valve 38 will dose the fuel in the same way as described above and provide a correct amount of fuel for each load condition. Each pressure sensor can just as well work with its own slide valve or similar. The sliders 36, 37 can also have the shape of the slider 41 in fig. 5.

På fig. 5 har doseringsventilen 26 en sylindrisk glider 41, idet en ende av glideren har en meget langstrakt konisk formet avfasing 42. Huset 44 til doseringsventilen 26 har utløps-åpninger 43, en for hver sylinder 13, som er plassert sym-metrisk ved samme høyde. Dette gir lav produksjonskostnad, linearitet og et langt slag. Hvis f.eks. utløpsåpningene 43 har en diameter på 1 mm og vinkelen for den konisk formede del 42 er 2°, vil slaget være ca. 8 mm. Ventilen er i dette tilfelle lineær med unntak av den første mm. Hvis linearitet er ønsket også for den første mm, kan man enten ha firkantede hull 4 3 eller la hullene 43 være runde og istedet la den første del av den konisk formede del starte med en større vinkel som gradvis forandres til den valgte vinkel for den konisk formede del. Istedetfor, eller i kombinasjon med den konisk formede del 42 av glideren 41 kan utløpsåpningene 4 3 kunne ha brede, grunne fordypninger. Også her kan vinkelen være tilnærmet 2°. Kohisiteten eller skråstillingen kan variere mellom 10:1 og 40:1, idet de første tall indikerer lengdene og de andre tall høyden for skråstillingen i forhold til horisontalplanet. In fig. 5, the dosing valve 26 has a cylindrical slider 41, one end of the slider having a very elongated conical chamfer 42. The housing 44 of the dosing valve 26 has outlet openings 43, one for each cylinder 13, which are placed symmetrically at the same height. This results in low production costs, linearity and a long stroke. If e.g. the outlet openings 43 have a diameter of 1 mm and the angle for the conically shaped part 42 is 2°, the stroke will be approx. 8 mm. In this case, the valve is linear with the exception of the first mm. If linearity is also desired for the first mm, one can either have square holes 4 3 or let the holes 43 be round and instead let the first part of the conical part start with a larger angle which gradually changes to the chosen angle for the conical shaped part. Instead, or in combination with the conically shaped part 42 of the slider 41, the outlet openings 4 3 can have wide, shallow depressions. Here, too, the angle can be approximately 2°. The cohesity or slant can vary between 10:1 and 40:1, with the first numbers indicating the lengths and the second numbers the height of the slant in relation to the horizontal plane.

En reguleringsenhet i samsvar med oppfinnelsen kan også bli benyttet som en indikatorinnretning i kombinasjon med de ovenfor beskrevne innretninger, eller separat. Armen 25 for doseringsventilen 26 eller en tilsvarende enhet kan derved danne en viser 40, som kan benyttes som et økonometer, som tilfører kjøreren informasjon om brennstofforbruket. A regulation unit in accordance with the invention can also be used as an indicator device in combination with the devices described above, or separately. The arm 25 for the dosing valve 26 or a similar unit can thereby form a pointer 40, which can be used as an econometer, which supplies the driver with information about fuel consumption.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de viste utførelser, men et antall variasjoner er mulige innenfor rammen av kravene. Det er således mulig å forbinde mer enn en doseringsventil 26 til leddet 23 via et andre ledd 24 for fordeling av ett eller flere ekstra medier. Det er også videre mulig å benytte trykksensorer som gir en elektrisk utgang, som regulerer minst en doseringsventil . The invention is not limited to the embodiments shown, but a number of variations are possible within the framework of the requirements. It is thus possible to connect more than one dosing valve 26 to the link 23 via a second link 24 for distribution of one or more additional media. It is also possible to use pressure sensors that provide an electrical output, which regulates at least one dosing valve.

Claims

1. Injection and regulation system for internal combustion engines with injection nozzles (32) for at least one fluid, e.g. fuel and/or an additive, and including pneumatically driven pressure sensors (17, 19) which are connected to the inside of the inlet manifold (14), on both sides of a throttle valve (15), which pressure sensors control a valve (26) or the like for dosing of fluid, characterized in that one, the first pressure sensor (17) is arranged behind, i.e. downstream of the throttle valve (15) to sense the degree of filling of the engine, and that devices for sensing the pressure in the inlet manifold (14) are arranged in front of, i.e. upstream for the throttle valve (15) and is directed in such a way that the second pressure sensor (19) is activated by the incoming air flow to the engine, and that the output signals/output deflections from both pressure sensors (17, 19) are coordinated and integrated in such a way that each pressure sensor (17, 19) is arranged to regulate the dosing valve (26) independently of the other, and that the total output signal/deflection is composed of the output signals/deflections of both pressure sensors.

2. System according to claim 1, characterized by the regulation unit (11) comprising a first link (23) which is rotatably connected to both pressure sensors (17, 19), and a second link (24) which is adjustably connected to the first link, so that it can be fixed in different positions along the first link (23), and that the other end of the second link (24) is arranged to activate the dosing valve (26).

3. System according to claim 1, characterized in that each pressure sensor (17, 19) is arranged to cooperate with a valve or each of the sliders (36, 37) on a feed valve (38) for dosing the fluid.

4. System according to claim 1, characterized in that each pressure sensor (17, 19) is affected by the air pressure in the intake manifold, against the action of at least one yielding element (34, 35).

5. System according to claim 1, characterized in that the pressure sensors (17, 19) are arranged to give an electrical output signal in response to pressure and air flow in the inlet manifold at the respective measuring point and that the output signals are intended to control the dosing valve (26).

6. System according to claim 1, where the dosing valve (26) comprises two interacting surfaces which are in fluid-tight contact with each other and movable in relation to each other, one of them being equipped with at least one dosing opening and the other being arranged so that, depending of its position closes or opens the opening, characterized in that a part of the interacting surface which is arranged in the opening (43) and/or a part in the absolute vicinity of the opening (43) is designed with such a narrow slope or conicity that on on the one hand the length of the inclined surface is significantly longer than its height in relation to the horizontal plane and on the other hand that the length of the inclined surface is significantly longer than the diameter of/ the okråotilto flato/ »J '*

7. System according to claim 1, characterized in that the inclined position inclines the conicity varies between 40:1 and 10:1, preferably 30:1.