SE463984B - Foerfarande och anordning foer att dosera braensle till en foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

463 984 10 15 20 25 30 35 2 nummer 92 000/82, att luften som insläpps i kammaren skall vara tillräcklig för att förflytta bränslet längs ett tillförselrör till motorns luftinsugningssystem. I prak- tiken förändras den luftkvantitet, som används för att tillföra varje doserad bränslekvantitet ej väsentligt med bränslekvantiteten som tillföres och är normalt densamma för var och en av doseringsenheterna, som är anordnade vid flercylindriga motorer.

Fastän denna form av dosering och insprutning av bränsle i en motors insugningssystem uppvisar en liten förändring från cykel till cykel för bränsletillförseln, jämfört med andra bränsleinsprutningssystem, har man funnit att förändringar från cykel till cykel finnes och att dessa förändringar kan öka med en ökning av längden hos bränsletillförselrören, som förbinder dose- ringsenheten med motorns luftinsugningssystem. Dessa förändringar kan lätt observeras genom uppmätning av förändringar från cykel till cykel i det angivna medel- effekttrycket (IMEP) i en motorcylinder.

Det har observerats, att ökningen av luftvolymen, som används för att driva bränslet genom tillförsel- röret för varje bränsletillförseltillfälle, minskar förändringarna från cykel till cykel i IMEP, vilket återspeglar att förändringarna från cykel till cykel i bränslekvantiteten motsvarande minskas. Ökningen av luftvolymen, som används per doserad bränslekvantitet, kan åstadkommas genom att förlänga den period, över vilken lufttrycket anbringas på doseringskammaren, eller alternativt genom att öka luftens tryck. Bägge dessa alternativ skulle kräva ytterligare styrenheter i dose- ringssystemet och skulle även leda till en ökning av tryckluftkonsumtionen och således kräva en kompressor med större kapacitet och öka arbetsbelastningen på motorn.

Det har antagits, att förändringarna från cykel till cykel i bränsletillförseln är relaterad till mängden återstående bränsle, som kvarhålles i form av en film på väggen hos bränsletillförselröret, som sträcker sig 10 15 20 25 30 35 463 984 3 mellan doseringsanordningen och motorn. Det har antagits, att vätskefilmens medeltjocklek ökar då den doserade bränslekvantiteten per tillförseltillfälle ökar, då en fast luftkvantitet används för att förflytta bränslet genom tillförselröret. Vid små bränslekvantiteter av- lägsnas en större del av bränslet med luften, som driver bränslet genom tillförselröret, än vid stora bränsle- kvantiteter, vid användning av en fast luftkvantitet.

Det antas även att, då filmtjockleken ökar, förändringen i tjocklek från cykel till cykel ökar, såväl som om- fattningen av ojämnheter i filmtjockleken längs röret.

Förändringen från cykel till cykel i den bränslekvantitet, som faktiskt tillföres till motorns luftinsugningssystem, skulle således öka med ökningen av bränslekvantiteten per tillförseltillfälle.

Ett huvudsakligt ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för till- försel av doserade bränslekvantiteter till en förbrännings- motor, genom vilka de ovan diskuterade problemen åtminstone har minskats så, att det blir en minskning av förändringarna från cykel till cykel i bränsletillförseln. aMed detta ändamål för ögonen åstsdkommes enligt föreliggande uppfinning ett förfarande för att tillföra bränslet till en förbränningsmotor, innefattande steget att upprätta ett andra gasflöde i eller genom åtminstone en del av ledningen till förbränningsmotorn under åtminstone en del av tidsintervallet mellan resp gaspulser som förflyttar de individuellt doserade bränslekvantiteterna till förbränningsmotorn.

Närmare bestämt åstadkommas ett förfarande för att tillföra bränsle till en förbränningsmotor, innefattande stegen att tillföra individuellt doserade bränslekvanti- teter till en ledning, att förflytta varje individuellt doserad bränslekvantitet längs ledningen genom en individu- ell gaspuls och att åstadkomma ett andra gasflöde i led- ningen under åtminstone en del av tidsintervallet mellan respektive gaspulser, som tillför de doserade bränslekvanti- 463 984 10 15 20 25 30 35 teterna längs ledningen.

Lämpligtvis står ledningen i förbindelse med motorns luftinsugningssystem för att tillföra bränsle till detta, företrädesvis i närheten av förbränningsrummets insug- ningskanal.

Det andra gasflödet i ledningen, mellan respektive bränsletillförsel, kan åstadkommas genom att selektivt förbinda ledningen med atmosfärsluften, så att undertrycks- tillstånden i luftinsugningssystemet kommer att insuga ett luftflöde genom ledningen mellan varje bränsletill- förseltillfälle. Alternativt kan det andra gasflödet åstadkommas genom en lämplig källa, såsom en luftmatning över atmosfärstryck och företrädesvis lägre än gaspulsens tryck, som förflyttar bränslet genom ledningen. Insläpp- ningen av gasen, för det andra gasflödet, i ledningen kan regleras genom en envägsventil, som är avsedd att öppna då trycket i ledningen har ett bestämt värde under gasmat- ningstrycket, som är tillgängligt för flödet genom bränsle- ledningen mellan bränsletillförseltillfällena. Alternativt kan en reglerventil vara anordnad, som arbetar i tidsstyrt förhållande till ledandet av bränsle genom ledningen.

Företrädesvis införs den andra gasen i ledningen i omedelbar närhet av det läge, där bränslet tillföres detta, så att gasflödet mellan respektive tillförsel- tillfällen kommer att förflyttas större delen av bränsle- tillförselledningens längd.

Man har funnit, att införandet av det andra gasflödet genom ledningen åstadkommer en väsentlig minskning i för- ändringen från cykel till cykel i den tillförda bränsle- kvantiteten. Det har antagits, att detta resultat åstad- kommes genom att det andra gasflödet minskar tendensen e till ökning av bränslefilmens tjocklek på ledningens inre yta, då den doserade bränslekvantiteten minskar, och så- ledes att bränslefilmen förblir i huvudsak konstant för alla bränslekvantiteter. Detta resulterar i, att för- ändringar i den till motorn tillförda bränslekvanti- teten är en sann avspegling av förändringar i den doserade 10 15 20 25 30 35 463 984 5 bränslekvantiteten, som iordningställes i doseringsan- ordningen.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes även en anordning för att tillföra flytande bränsle till en förbränningsmotor, innefattande organ för att upprätta ett andra gasflöde i eller genom åtminstone en del av ledningsorganet till förbränningsmotorn under åtminstone en del av tidsintervallet mellan resp gaspulser som förflyttar de individuellt doserade bränslekvantiteterna längs ledningsorganet.

Närmare bestämt åstadkommes en anordning för att tillföra bränsle till en förbränningsmotor, innefattande doseringsorgan för att tillföra individuellt doserade bränslekvantiteter, ledningsorgan för att motta bränslet från doseringsorganet och förbinda detta med motorn, organ för att insläppa individuella gaspulser i ledningen vid ett läge och ett tryck för att driva varje doserad bränslekvantitet individuellt genom ledningen till motorn och organ för att åstadkomma ett andra gasflöde i led- ningen till motorn under åtminstone en del av tidsinter- vallet mellan respektive bränsletillförseltillfällen.

Lämpligtvis innefattar organet för att åstadkomma gasflödet mellan bränsletillförseltillfällena organ för att selektivt ställa ledningens inre i förbindelse med atmosfären, såsom ett öppningsbart ventilorgan, så att undertrycket i motorns insugningssystem insuger ett luftflöde genom ledningen. Organet för att åstadkomma förbindelsen kan vara en tryckmanövrerad ventil, som stänger som svar på anbringandet av gastryckspulser för att driva bränslet genom ledningen och som öppnar vid slutet av pulsen, då undertrycket i luftinsugnings- systemet kommer att inducera ett likartat tryck inuti ledningen och således kommer det yttre atmosfärstrycket att öppna ventilen för att insläppa luft i ledningen.

Organet för att dosera den erforderliga bränsle- kvantiteten i ledningen kan ha formen av den doserings- anordning, som visas i det amerikanska patentet 4 462 760, 465 984 10 15 20 25 30 35 6 i vilken den erforderliga, doserade bränslekvantiteten kvarhâlles i kammaren och därefter avges från denna genom öppning av en vederbörlig ventil, och att tillföra luft vid ett lämpligt tryck till kammaren för att förflytta en doserad bränslekvantitet. Tillförandet av luft till kammaren kan fortsätta under en period, som är tillräcklig för att transportera bränslet in i ledningen och längs denna och för att avge bränslet i motorns insugningssystem.

Andra kända organ för att dosera bränsle och för att pneu- matiskt förflytta detta in i en motors insugningssystem kan även användas.

Användandet av undertryck i motorns insugningssystem och bränsleledning som organ för att öppna ventilen för att insläppa atmosfärsluft i bränsleledningen är kanske inte helt ändamålsenligt vid helt öppna spjällägen, då trycket i insugningssystemet är i huvudsak detsamma som atmosfärens. Detta är emellertid ej något allvarligt problem eftersom förändringarna från cykel till cykel, som erfars vid helt öppna spjällägen, minskar p g a det faktum att den doserade bränslekvantiteten vid varje tillförsel- tillfälle är relativt stor och förändringarna i vätske- filmstjockleken på-ledningsröret kommer endast att vara relativt små i förhållande till den totala doserade bränsle- mängden.

Det är även möjligt att, i kombination med före- liggande uppfinning, utnyttja en förändring i gaspulsens bredd vid helt öppna spjä11ti11ståna för att minska den potentiella tjockleksökningen av vätskefilmen på bränsleledningens inneryta. Tanken på att förändra bredden av den drivande luftpulsen i ett pneumatiskt bränsle- insprutningssystem diskuteras närmare i detalj i den australiensiska patentansökningen nummer 46892/85, till vilken det således hänvisas.

Det skall naturligtvis förstås, att luftflödet som åstadkommes i bränsleledningen mellan tillförsel- tillfällena av doserade bränslekvantiteter, kan åstad- kommas genom en tryckluftskälla i stället för genom lO 15 20 25 30 35 463 §š4 7 omgivande luft. Den nödvändiga luften kan erhållas från system, som åstadkommer luftpulser för att tillföra den doserade bränslekvantiteten, företrädesvis med en vederbörlig tryckreduktion av luften för att minska den erfordrade luftmängden, för åstadkommande av flödet mellan respektive bränsletillförselcykler.

I detta hänseende skall det förstås, att i vårt bränsledoseringssystem, såsom det beskrives i det ameri- kanska patentet 4 554 945, finns en mängd luft som normalt utsläpps från luftsystemet vid avslutandet av varje bränsletillförseltillfälle, och att luft kan tillföras till bränsletillförselledningen för att åstadkomma det erfordrade lågtrycksflödet mellan respektive bränsletill- förseltillfälle. Ett dylikt arrangemang har den fördelen att luft, som på annat sätt måste utsläppas till atmosfären eller måste återcirkuleras i luftsystemet, kan anges genom bränsledoseringsledningen in i insugningssystemet.

Detta har den ytterligare fördelen av att minska mängden utsläppt luft, vilken annars på något annat sätt måste handhas i luftsystemet, och med avseende på det faktum, att den utsläppta luften kan innehålla bränslegas, som även måste uppfångas för att uppfylla ställda miljökrav.

Det skall förstås, att det andra luftflödet genom bränsleledningen kommer åtminstone först att resultera i tillförsel av en ytterligare liten bränslekvantitet till motorns luftinsugningssystem. Det är önskvärt, att detta ytterligare bränsle används i samma motor- cykel som den omedelbart föregående doserade bränsle- kvantiteten. Tidsregleringen av tillförsel av den doserade bränslekvantiteten och av åstadkommandet av det andra luftflödet i bränsleledningen skall följaktligen vara sådan, att dessa båda inträffar före eller under den period, som luftinsugningsventilen till motorns cylinder är öppen. Företrädesvis initieras insprutningen av den doserade bränslekvantiteten då insugningsventilen börjar att öppna och således att full varaktighet av insugnings- ventilens öppna period är tillgänglig för bränslet, 463 984 10 15 20 25 30 35 8 som förflyttas genom gaspulsen, och den större delen av det därefter bortförda bränslet från bränsleledningen inströmmar i cylindern för förbränning under denna speci- ella motor-cykel. Vid några speciella arbetstillstånd är det möjligt, att en del av bränslet som bortförs från bränsleledningen ej behöver inträda i cylindern förrän vid nästa cykel.

En annan fördel som härrör från föreliggande upp- finning är möjligheten att upprätta i huvudsak atmos- färstryck i den uppströms änden av bränsletillförsel- ledningen vid den ögonblickliga början av tillförseltill- fället av den doserade bränslekvantiteten till bränsleled- ningen. I tidigare föreslagna arrangemang existerar normalt undertryck i insugningsröret vid den uppströms änden av bränsletillförselledningen, där en insugningsventil normalt är anordnad mellan kammaren, i vilken den doserade bränslekvantiteten framställs, och bränsleledningen.

Insugningsventilen måste vara förspänd mot stängt läge med en tillräcklig kraft för att motverka effekten från bränsletrycket i kammaren, som tenderar att öppna ven- tilen, och undertrycket i bränsleledningen tenderar även att öppna ventilen. Genom att upprätta atmosfärs- tryck eller nära atmosfärstryck vid den uppströms änden av bränsleledningen mellan respektive bränsletillförsel- tillfällen minskas det totala tryckfallet över insugnings- ventilen, varför fjädern eller någon annan anordning, som fastháller ventilen i det stängda läget, kan minskas i styrka och således kan ventilens öppningstryck mot- svarande minskas. ' Sänkningen av tryckfallet över insugningsventilen mellan den doserande kammaren och bränsletillförselledning- en bidrar pá ett antal ytterligare sätt till den för- bättrade arbetsverkningsgraden för bränsleinsprutnings- systemet. För det första resulterar den i ett minskat kvarvarande gastryck i doseringskammaren och tillhörande gaskanaler i doseringsanordningen vid slutet av varje bränsleinsprutning. Detta i sin tur resulterar i en 10 15 20 25 30 35 463 984 9 minskning av gasmängden som skall frigöras och förflyttas av det inströmmade bränslet för nästa cykel och en föl- jande sänkning av belastningen, som anbringas på förgas- ningssystemet, som måste vara anslutet till bränsledose- ringsanordningen för att undvika förorening. För det andra medger den en sänkning av arbetstrycket och kapacite- ten hos den kompressor, som används för att åstadkomma den komprimerade gasen till doseringsanordningen. För det tredje resulterar minskningen i den erfordrade kraften för att öppna insugningsventilen i att ventilen förblir öppen under en längre period, vilket är speciellt betydel- sefullt, då den arbetar under höga bränslebelastningar, såsom vid helt öppna spjälltillstànd.

Uppfinningen kommer att lättare förstås genom den följande beskrivningen av ett ändamålsenligt arrangemang av bränsleinsprutningssystemet, som visas i de bifogade ritningarna. 7 Figur l är schematisk framställning av insprutnings- systemet, som tillhandahálles till en motor med en cylinder; Figur 2 och 3 är grafiska framställningar av prestandan för insprutningssystemet enligt föreliggande uppfinning i jämförelse med andra insprutningssytem; Figur 4 är en vy i snitt av ett utförande av luft- enheten, som visas i figur l; Figur 5 är en frontvy av en utformning av en bränsle- doseringsanordning för flera cylindrar med en luftenhet inpassad till denna; och Figur 6 är en vy i snitt längs linjens 6-6 i figur 5 av bränsledoseringsanordningen med luftenheten avlägsnad.

Det hänvisas nu till figur 1, där motorn 9 schematiskt visas som en motor med fram- och återgående kolv 10, som arbetar i en cylinder ll och uppvisar ett topplock l2 som innefattar en insugningsventil 13, vilken reglerar förbindelsen mellan luftinsugningskanalen 14 och för- bränningsrummet 15 inuti cylindern ll. Ett gasspjäll 19 är anordnat i insugningskanalen 14.

Bränsletillförselledningen 16 står vid sin ena 463 10 15 20 25 30 35 984 10 ände i förbindelse med luftinsugningskanalen 14 och vid sin andra ände med bränsledoseringsenheten 17.

Doseringsenhetens detaljerade konstruktion kommer att beskrivas närmare nedan, emellertid är enheten av det slag, i vilket en doserad bränslekvantitet iordning- ställes och tillföres från doseringsenheten 17 till bränsletillförselledningen 16 vid öppnandet av ventilen 18 mellan dessa. Anbringandet av luft under tryck på bränslet i doseringsanordningen öppnar ventilen 18 för att till- föra bränsle genom ventilen och längs ledningen 16 till luftinsugningskanalen 14. Luft under tryck anbringas på bränslet under en bestämd tidsperiod, som är tillräcklig för att åstadkomma överföring av i huvudsak hela den uppmätta bränslekvantiteten från doseringsenheten till luftinsugningskanalen. Vid utsläppning av lufttrycket stänger ventilen 18 och doseringen av nästa bränslekvanti- tet påbörjas.

Under tidigare diskuterade tillstånd råder under- trycket i insugningskanalen 14 nedströms gasspjället 19 även över ledningens 16 hela längd under tidsperioden mellan två på varandra följande bränsletillförseltill- fällen. Emellertid är föreliggande uppfinning avsedd att vara försedd med en luftenhet 20, som står i för- bindelse med ledningens 16 inre intill den ände av led- ningen, som är ansluten till doseringsenheten 17. Luft- enheten 20 innefattar en tryckpáverkad luftventil 21, såsom en membranventil, med en sida av luftventilen utsatt för de trycktillstånd, som råder i bränsletill- förselledningen 16, och den andra sidan av ventilen utsatt för omgivande förhållanden eller åtminstone för de tillstånd, som råder nedströms ett luftfilter (ej ; visat), som är anordnat för motorns luftinsugningskanal 14.

Då trycktillstånden i bränsletillförselledningen 16 . understiger den filtrerade luftens kommer följaktligen luftventilen 21 att öppna för att medge att filtrerad luft matas in i ledningen 16 och således leds längs ledningen för att tillföras till luftinsugningskanalen 14. 10 15 20 25 30 35 4es 9â4 ll Då trycktillstånden i den uppströms änden av led- ningen 16 överstiger luftfiltrets, såsom då luft under tryck åstadkommer tillförsel av en doserad bränslekvantitet genom bränsletillförselledningen l6, kommer luftventilen att stänga för att avbryta förbindelsen mellan luftfiltret och ledningen 16.

Det framgår således, att under den period som bränsle tillföres till motorn genom bränsletillförselledningen 16, luftventilen 21 är tillsluten för att förhindra införandet av omgivningsluft i ledningen och att förhindra utsläpp av luft och/eller bränsle från bränsletillförselledningen 16 genom luftenheten 20.

I bränsleinsprutningssystem, i vilka individuellt doserade bränslekvantiteter drives genom en puls av komprimerad luft till motorns insugningssystem kvarlämnas, såsom tidigare diskuterats, en bränslefilm på väggarna hos ledningen, genom vilken bränslet passerar, och tjockleken av denna film kan förändras med motorns arbetstillstånd och följaktligen förändra den slutliga bränslemängden.

Den tidigare beskrivna förändringen från cykel för cykel i bränsletillförseln innefattar förändringar i den till- förda bränslemängden till en speciell cylinder från en cykel till en annan, och dylika förändringar påverkar naturligtvis motorns jämna gång. För att motverka detta problem har det tidigare varit vanligt att göra så, att den doserade bränslekvantiteten blir något större än det faktiska bränslebehovet. Naturligtvis leder denna teknik till bränsleförluster och även utsläppsproblem, speciellt med avseende på oförbrända kolväten.

Anordnandet av luftventilen 20 för att åstadkomma ett andra luftflöde genom bränsletillförselledningen efter avslutandet av den huvudsakliga luftpulsen, som är anordnad att tillföra den doserade bränslekvantiteten till luftinsugningskanalen 14, som resulterar i detta ytterligare luftflöde, avlägsnar den huvudsakliga om ej hela delen av bränslefilmen på bränsletillförsel- ledningens innerväggar, så att för varje bränsletill- 463 984 10 15 20 25 30 35 12 försel i huvudsak den totala doserade kvantiteten till- föres till luftinsugningskanalen för inträde i motorns förbränningsrum. Följaktligen är det möjligt att inställa den doserade bränslekvantiteten efter det faktiska bränsle- behovet för motorn och att tillförsäkra, att hela den doserade kvantiteten tillföres till motorns insugnings- system. Med detta unviks för fet blandning med åtföljande bränslebesparing och bibehållande av de rätta förbrännings- tillstànden.

Figur 2 är en grafisk framställning av koefficienten för förändringar av angivet medeleffekttryck (C O V av IMEP) i motorns förbränningsrum 15, utmärkt i förhål- lande till luft/bränsleförhállandet för blandningen, som tillhandahålles förbränningsrummet i en fyrtakts, 1,6 liters fyrcylindrig motor, som drives med en fast hastighet av 1500 rpm och en fast förtändning, varvid den huvudsakliga variabeln är de olika bränsleinsprut- ningssystemen. C 0 V av IMEP är ett behändigt sätt att bestämma förändringarna från cykel till cykel för den bränslemängd, som faktiskt tillföres till förbrännings- rummet, eftersom IMEP är direkt relaterad till den mängd bränsle, som förbränts i förbränningsrummet under varje cykel.

Kurvan l visar C O V av IMEP i förhållande tillflluftl' /bränsleförhállandet vid användning av ett pneumatiskt bränsleinsprutningssystem enligt föreliggande uppfinning och som är baserat på den konstruktion, som nedan beskrives med avseende på figur 6 och 7.

Kurvan 2 är framtagen genom användning av ett iden- tiskt bränsleinsprutningssystem, med tillägget av luft- enheten, såsom tidigare beskrivits med avseende på figur l pâ ritningen.

Det skall observeras, att med avseende på kurvan 1, då luft/bränsleförhållandet ökar över cirka 17,5, dvs då blandningen blir magrare, ökar C O V av IMEP mycket snabbt. Emellertid framgår det av kurvan 2, att med motorn arbetande under samma tillstànd men med till- 10 15 20 25 30 35 463 984 13 förandet av luftenheten sker en ökning av C O V av IMEP vid luft/bränsleförhállanden över 18, men är i huvudsak mindre i jämförelse med kurvans 1.

Kurvan 3 i figur 2 visar de resultat, som erhölls då samma motor arbetade vid samma hastighet men vid användning av ett kommersiellt tillgängligt bränsle- insprutningssystem, i vilket doseringen àstadkomms genom att selektivt öppna ett munstycke vid tillförseltidpunkten in i motorns luftinsugningssystem. Bränsleledningen, som leder till ventilen, förblir således fylld med bränsle vid alla drifttillfällen. Det skall observeras, att systemet i enlighet med föreliggande uppfinning, upp- visar betydelsefulla förbättringar för förändringar från cykel till cykel i jämförelse med vad som erhålles med ett dylikt system.

Figur 3 är en grafisk framställning av C O V av IMEP, som är utmärkt i förhållande till förändringar i perioden för anbringandet av luftpulsen på den doserade bränsle- kvantiteten för att driva denna genom bränsletillförsel-“ ledningen till luftinsugningskanalen. Dessa kurvor erhölls vid drift av samma motor, som använts med avseende på uppgifterna i figur 2, och drevs med samma hastighet av 1500 rpm. Kurvorna 1 och 2, som visas i figur 2, erhölls med en fast pulsbredd av 12 millisekunder och kurvorna som visas i figur 3 erhölls inom ett pulsbredd- område från 8 till 16 millisekunder. Det skall observeras i kurvan 4, som erhölls vid användning av det icke luft- ventilerade bränsleinsprutningssystemet, att det uppstod en betydelsefull ökning av C O V av IMEP, då pulsbredden minskade, och att det uppstod en kraftig ökning av C O V under en pulsbredd av cirka 12 millisekunder. Genom jämförelse framgår det av kurvan 5 att, då bränsletill- förselledningen luftventileras i enlighet med föreliggande uppfinning, en ringa förändring skedde av C 0 V av IMEP i hela området av pulsbredder från 8 - 16 millisekunder.

Dessa båda kurvor, som visas i figur 3, fastslår klart, att en jämförelsevis liten pulsbredd av luft 463 984 ~ 10 15 20 25 30 35 14 med högt tryck kan användas utan någon eftergift i för- ändringen från cykel till cykel i bränsletillförsel.

En väsentlig besparing kan således ske genom användning av föreliggande uppfinning, i mängden komprimerad luft, som erfordras för att driva bränsleinsprutningssystemet, med följande besparing i kostnader för tillverkning och drift av kompressorsystemet.

Figur 2 visar även, att motorn kan drivas pålitligt vid höga luft/bränsleförhâllanden, d V s magra blandningar med mycket stabil motorgâng, vilket innebär förbättrade körmöjligheter och minskade avgasutsläpp, speciellt avseende kolväten, för de fordon, som är utrustade med dylika motorer.

Figur 4 i ritningarna visar ett faktiskt utförande av luftenheten 20, som schematiskt visas i figur l, monterad till en doseringsenhet 17. Ett ändamålsenligt arrangemang av den föredragna utformningen av doserings- enheten kommer att beskrivas nedan med hänvisning till figur 5 och 6, men i figur 4 visas ett parti av kroppen 30 hos en dylik doseringsenhet, som uppvisar en doseringskammare 31 med en insugningsport 32 vid dess nedre ände. Ventilelementet 33 är förspänt av fjädern 34 till ett porten 32 tillslutande läge. Buss- ningen 35 är gängbart mottagen i kroppens 30 förläng- ning 36. Hylsan 37 och O-ringarna 38 och 39 samverkar med partiet 40 hos luftenhetens 20 kropp för att åstad- komma en vätsketätning mellan ventileringskroppspartiet 40 och den doserande kroppens parti 30. Ventileringskropps- partiet 40 är fäst vid den doserande kroppens parti 30 genom lämpliga bultar eller tappar (ej visade i figur 4) för att bibehålla 0-ringstätningarna 38 och 39 umkm tryck.

Bussningen 35, hylsan 37 och ventileringskropps- partiet 40 är försedda med koaxiella bränslekanaler 41, 42 och 43 för att bilda en bränsleflödesväg från kammaren, som hyser fjädern 34, till bränsletillförselröret 45.

Anslutningsröret 46 är gängbart mottaget i kanalens 43 ände och bränsleröret 45 är mottaget i detta och fäst 10 15 20 25 30 35 463 984 15 vid detta genom hylstätningen 47 och hylsmuttern 48.

Ventileringskroppspartiet 40 är fäst vid partiet 50 genom lämpligt placerade bultar eller tappar (ej visade i figur 4) med en tätande packning 51 mellan kropps- partierna 40 och 50. Luftporten 52 bildas av bussningen 53 som är införd i kanalen 54, som står i förbindelse med luftkanalen 55. Ventilelementet 56 av membrantyp är förankrat genom tappen 57, vilket ventilelement 56 är framställt av fjädrande material och är så utformat att det normalt tätar mot bussningens 53 ände för att till- sluta luftporten 52. Då en tillräcklig tryckskillnad råder över ventileringsventilen kommer den att fjädrande böja av för att inta det läge, som visas med streck- prickade linjer i figur 4, för att därvid öppna luftporten 52.

Då ventilelementet 56 är i det öppna läget, âstadkommes förbindelse mellan luftkanalen 55 och kammaren 58, som är utformad i ventileringskroppspartiet 40. Kammaren 58 i sin tur står i förbindelse med bränslekanalen 43 via luftkanalen 59.

Det skall förstås, att doseringsenheten till en motor med flera cylindrar normalt innefattar ett flertal individuella doseringskammare, vilka var och en är an- ordnad att mata bränsle till insugningsgrenröret till en speciell cylinder. Följaktligen kan luftenheten, såsom ovan beskrivits med hänvisning till figur 4, utföras så, att den kan inpassas till en doseringsenhet med flera kammare och att tillföra luft till denna genom respektive luftportar 52, som matas från en gemensam luftkanal 55. Luftkanalen mottar luft via ett lämpligt filter, vilket kan vara det luftfilter, som innefattas i den huvudsakliga lufttillförselanordningen till motorn.

Den bränsledoserande enheten 17 kan vara av vilken som helst valfri konstruktion, som åstadkommer en indi- viduellt doserad bränslekvantitet för varje bränsle- tillförseltillfälle och som tillför denna individuella bränslekvantitet till en bränsleledning. Den kan innefatta ombesörjandet av att den individuella bränslekvantiteten 463 984 ~ 10 15 20 25 30 35 16 avges från doseringsenheten 17 genom en individuell gassats, som därefter fortsätter att leda den indivi- duella bränslekvantiteten längs ledningen 16 till motorn, eller den kan helt enkelt tillföra bränsle till led- ningen och medge en individuell gassats från en annan källa för att driva bränslet till motorn. En lämplig doseringsenhet visas i figur 5 och 6 och kommer nu att beskrivas med hänvisning till dessa.

Den visade doseringsanordningen består av en kropp 110, som i sig innefattar fyra individuella doseringsenheter lll, vilka är anordnade sida vid sida och parallellt med varandra. Denna anordning är således lämplig för använd- ning tillsammans med en fyrcylindrig motor, med varje doseringsenhet lll tillägnad en separat cylinder. Nipplar- na 112 och 1l3 är avsedda för anslutning till en bränsle- matningsledning respektive en bränslereturledning och står i förbindelse med respektive bränslematnings- och returgångar 60 och 70, som är anordnade inuti kroppen 110 för matning och tillbakaströmning av bränsle från varje doseringsenhet lll. Varje doseringsenhet lll är försedd med en bussning 136 för ingrepp med en motsvarande luft- enhet (såsom bussningen 35 är i ingrepp med luftenheten 20 i figur 4), med vars hjälp de individuellt doserade bränslekvantiteterna ledes till motorns insugningsgrenrör nära respektive cylinderinsugningsventil.

Kroppen 110, företrädesvis placerad intill och i huvudsak centralt för motorns insugningsgrenrör och bränsleledningarna (ej visade i figur 6 eller 7, men motsvarar röret 45 i figur 4) är lämplig rördragning.

I en fyrcylindrig 1,5 liters motor har rören en ungefärlig innerdiameter av 1,7 mm och en längd från 10 till 40 cm, varierande med avståndet till varje cylinder. Några ledningar kan vara längre på en treliters rak, sexcylindrig motor.

Figur 6 visar i snitt en doseringsenhet med en doseringsstàng 115, som sträcker sig in i luftmatnings- kammaren 119 och doseringskammaren 120. Var och en av 10 15 20 25 30 35 463 984 17 dessa fyra doseringsstänger 115 sträcker sig genom den gemensamma läckageuppsamlingskammaren 116, som är bildad genom en hålighet anordnad i kroppen 110, och täckplat- tan 121 är fäst på ett tätande sätt vid kroppen 110.

Den läckageuppsamlande kammarens funktion och arbete utgör ej någon del av föreliggande uppfinning och beskrivs i detalj i det amerikanska patentet 4 554 945.

Varje doseringsstáng 115 är ihålig och är axiellt glidbar i kroppen 110, och doseringsstångens utskjutande längd i doseringskammaren 120 kan förändras för att justera den bränslekvantitet, som förflyttas från dose- ringskammaren. Ventilen 143 vid den ände av doserings- stàngen som är placerad i doseringskammaren 120, uppbäres av stången l43a och hålls normalt tillsluten av fjädern 145, som är placerad mellan doseringsstångens 115 övre ände och ventilstången l43a för att förhindra luftflöde via doseringsstångens 115 borrning från luftmatnings- kammaren 119 till doseringskammaren 120. Då trycket i kammaren 119 stiger till ett bestämt värde öppnas ventilen 143, så att luft kommer att strömma från kam- maren 119 till doseringskammaren via doseringsstàngen 115 och således förflytta bränslet från doseringskammaren 120.

Den bränslekvantitet som förflyttas av luften är det bränsle, som är placerat i kammaren 120 mellan luftens inträdespunkt till kammaren och bränslets avgivningspunkt från kammaren, d v s bränslekvantiteten mellan luft- insläppningsventilen 143 och insugningsventilen 109 vid den motsatta änden av doseringskammaren 120.

Var och en av doseringsstängerna 115 är ansluten till tvärstycket 161 och tvärstycket är anslutet till manövreringsstången 160, vilken är glidande uppburen i kroppen 110. Manövreringsstången 160 är ansluten till motorn 169, vilken regleras som svar pá motorns bränsle- behov för att justera den utskjutande längden av doserings- stängerna 115 in i doseringskamrarna 120, och således luftinsläppningsventilernas 143 lägen, sä att den doserade bränslekvantiteten, som avges vid insläppningen av luft, 463 10 15 20 25 30 35 984 18 överensstämmer med bränslebehovet. Motorn 169 kan vara en linjär stegmotor av reversibelt slag.

Bränsleinsugningsventilerna 109 är var och en tryck- manövrerad för att öppna som svar på trycket i doserings- kammaren 120, dá luft insläpps i denna fràn luftmatnings- kammaren 119. Vid inträde av luft i doseringskammaren 120 via ventilen 143 öppnar även insugningsventilen 109 och luften kommer att förflytta sig mot insugningsventilen och förflytta bränsle från doseringskammaren via insugnings- ventilen. Luftinsläppningsventilen 143 bibehålles öppen tills dess att tillräckligt med luft har tillförts för att förflytta bränslet mellan Ventilerna 143 och 109 från kammaren och för att förflytta bränslet via en bränsleledning till motorns insugningsgrenrör.

Varje doseringskammare 120 har en respektive bränsle- inloppsport 125 och en bränsleutsloppsport 126, vilka regleras av respektive ventiler 127 och 128 för att medge cirkulation av bränsle frán inloppsgângen 60 via kammaren 120 till utloppsgángen 70. Var och en av ven- tilerna 127 och 128 är ansluten till respektive mem- bran 129 och 130. Ventilerna 127 och 128 är fjäderbe- lastade mot ett öppet läge och stängs som svar på an- bringandet av luft under tryck på respektive membran 129 och 130 via membranhàligheterna 131 och 132. Var och en av membranhàligheterna står ständigt i förbindelse med luftledningen 133 och ledningen 133 står även i ständig förbindelse med luftmatningskammaren 119 genom ledningen 135. I Då luft under tryck insläpps i luftmatningskam- maren 119 och således i doseringskammaren 120 för att åstadkomma bränsletillförsel, verkar luften således även på membranen 129 och 130 för att bringa Ventilerna 127 och 128 att tillsluta bränsleinslopps- och utloppsportar- na 125 och 126.

Regleringen av luftmatningen till kammaren 119 via ledningen 135 och till membranhàligheterna 131 och 132 via ledningen 133 styrs i tidsförhállande till motorns 10 15 20 25 30 35 463 984 19 cykler genom den solenoidmanövrerade ventilen 150. Den gemensamma luftmatningsledningen 151, som är ansluten till en tryckluftskälla via nippeln 153, löper genom kroppen 110 med respektive grenrör 152, som förser varje doseringsenhets lll solenoidventil 150 med luft.

Normalt är det sfäriska ventilelementet 159 anordnat att, under inverkan av fjädern 170, förhindra luftflöde från ledningen 151 till ledningen 135 och för att ventilera ledningen 135 till atmosfären via porten 171. Då solenoi- den aktiveras övervinnes fjäderns 170 kraft, som verkar på ventilelementet 159, och ventilelementet förflyttas av den tillförda tryckluften för att tillåta luft att strömma från ledningen 151 till ledningarna 135 och 133.

Då solenoiden avaktiveras förflyttar fjädern 170 tillbaka ventilelementet 159 till det läge, som avslutar luftströmningen från ledningen 151 till 135 och på detta sätt avslutas bränsletillförseln från doseringskammaren 120.

Denna rörelse hos ventilelementet ventilerar även luften i ledningarna 133 och 135 till kammaren 119 och membran- håligheterna 131 och 132 till atmosfären via porten 171.

Såsom tidigare angivits kan den ventilerade luften an- vändas som åtminstone en del av det andra luftflödet i luftenheten i stället för att utsläppas till atmosfären.

I en dylik konstruktion skulle en ledning förbinda porten 171 med luftenhetens 20 luftkanal 55.

Tidsregleringen av solenoidens aktivering i för- hållande till motorns cykel kan regleras genom en lämplig avkänningsanordning, som aktiveras av en roterande komponent hos motorn, såsom vevaxeln eller svänghjulet eller någon annan komponent, som drives med en hastighet, som står i direkt relation till motorns hastighet. En sensor, som är lämplig för detta ändamål är en optisk brytare, som innefattar en infraröd källa och en fotodetektor med en Schmitt-trigger.

Den mest okomplicerade strategin för att reglera mängden luft som används för att driva ut den doserade bränslekvantiteten från doseringskammaren 120 är att 463 984 10 15 20 25 30 20 programmera en elektronisk kontroller för att aktivera solenoiden 150 under samma tidsintervall för varje luftpuls, oberoende av motorns bränslebehov. Med andra ord sig- nalerar kontrollern en konstant pulsbredd till solenoiden.

Strategin med att använda en fast luftpulslängd blir mer acceptabel, då den används i kombination med ven- tileringen av bränsletillförselledningarna mellan bränsle- tillförselcyklerna. Denna ventilering eliminerar eller minskar signifikant förändringar i den bränslekvantitet, som faktiskt tillföres till motorn, där det i annat fall skulle vara önskvärt att förändra luftpulslängden för att uppnå ett liknande resultat. O En modifierad konstruktion av doseringsenheten, som beskrivits med hänvisning till figurerna 5 och 6, har nyligen utvecklats och denna konstruktion kan använ- das som ett alternativ till den som visas i figurerna 5 och 6. Den modifierade konstruktionen visas i detalj i den australiensiska patentansökningen nr PH073l, inlämnad 24 maj 1985 och avser en uppfinning som är benämnd “Improvements Relating to Apparatus for Delivering Fuel to Internal Combustion Engines". Det hänvisas således till uppfinningen, som anges i denna ansökan.

Förfarandet och anordningen, som beskrivits ovan, för att tillföra flytande bränsle till en förbränninge- motor kan användas i varje form av motor, inklusive för eller inbyggd i fordon för bruk på land, på havet eller i luften, innefattande motorer för motorfordon, båtar eller flygplan och även utombordsmotorer. För- farandet och anordningen kan användas tillsammans med motorer, i vilka bränslet direktinsprutas i förbrännings- rummet eller i motorns luftinsugningssystem och bränslet kan antändas med gnista eller genom kompression.

Claims (20)

10 15 20 25 30 465 šš4 21 PATENTKRAV

1. Förfarande för att tillföra flytande bränsle till en förbränningsmotor (9), innefattande stegen att tillföra individuellt doserade bränslekvantiteter till en ledning (16) och att förflytta varje individuellt doserad bränslekvantitet längs ledningen (16) till förbrän- ningsmotorn medelst en individuell gaspuls under ett tidsintervall, k ä n n e t e c k n a t av steget att upprätta ett andra gasflöde i eller genom åtminstone en del av ledningen (16) till förbränningsmotorn (9) under åtminstone en del av tidsintervallet mellan resp gaspulser som förflyttar de individuellt doserade bränsle- kvantiteterna till förbränningsmotorn.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t av att det andra gasflödet upprättas före tillförseln av efterföljande individuellt doserad bränsle- kvantitet till ledningen (16).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n-n e t e c k n a t av att varje individuellt do- serad bränslekvantitet iordningställes för tillförsel till ledningen (16) som svar på motorns bränslebehov.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att bränslet för- flyttas genom ledningen (16) till motorns luftinsugnings- system.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att varje individuellt doserad bränslekvantitet uppsamlas i en kammare (120), som selek- tivt förbindes med ledningen (16), och tillföres till samt förflyttas längs ledningen (16) till motorn (9) genom att anbringa den individuella gaspulsen på den individuellt doserade bränslekvantiteten i kammaren (120) för att avlägsna bränslet från kammaren, då kammaren (120) står i förbindelse med ledningen (16). 463 984 10 15 20 25 30 35 _k ä n n e t e c k n a t 22

6. Förfarande enligt patentkravet 5, k ä n n e - t e c k n a t från kammaren (120) och för att tillföra detta till motorn (9) åstadkommes genom cykliskt arbete hos en ven- av att gaspulsen för att avlägsna bränslet til (143), som reglerar tillförseln av luft över atmos- färstryck till kammaren (120), och att ventilera led- ningen (16) nedströms ventilen under tidsintervallet mellan resp gaspulser för att tillföra åtminstone en del av den luft, som fordrar tillträde till ledningen (16) för att åstadkomma det andra luftflödet.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, av att det andra gasflödet upp- rättas fràn en luftkälla med i huvudsak atmosfärstryck.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att det andra gasflödet initi- eras i ledningen (16) intill läget för bränslets inström- ning i ledningen.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att det andra gasflödet i ledningen (16) initieras då ett bestämt tryck råder i ledningen (16), vilket bestämda tryck understiger trycket som upprättats i denna medelst gaspulsen.

10. Förfarande enligt patentkravet 9, k ä n n e - t e c k n a t nav att det bestämda trycket är i huvud- sak atmosfärstryck.

11. Förfarande enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a t av att det andra gas- flödet förflyttar sig i huvudsak över ledningens (16) totala längd.

12. Förfarande enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a t av att det andra gas- * flödet upprättas under i huvudsak hela tidsintervallet mellan respektive gaspulser. *

13. Anordning för att tillföra flytande bränsle till en förbränningsmotor (9), innefattande lednings- organ (16) och doseringsorgan (17) för att bilda indi- viduellt doserade bränslekvantiteter och för att perio- 10 15 20 25 30 35 463 98 23 diskt förflytta varje individuellt doserad bränslekvanti- tet längs ledningsorganet (16) till förbränningsmotorn medelst en individuell gaspuls under ett tidsintervall, k ä n n e t e c k n a d av organ (20) för att upprätta ett andra gasflöde i eller genom åtminstone en del av ledningsorganet (16) till förbränningsmotorn (9) under åtminstone en del av tidsintervallet mellan resp gas- pulser som förflyttar de individuellt doserade bränsle- kvantiteterna längs ledningsorganet (16).

14. Anordning enligt patentkravet 13, k ä n n e - av att organet (20) för att upprätta det andra gasflödet är anordnat att arbeta under åtminstone t e c k n a d en del av tidsintervallet mellan bildandet av de resp individuella bränslekvantiteterna medelst doseringsor- ganet (17) för att förflytta bränslet till motorn (9).

15. Anordning enligt patentkravet 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a d av att doseringsorganet (17) innefattar gasinsläppningsorgan (143,119) för att perio- diskt insläppa individuella gaspulser i ledningsorganet (16) i ett läge för att förflytta varje resp individuellt doserade bränslekvantitet.

16; Anordning enligt patentkravet 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a d av att doseringsorganet (17) är anordnat att cykliskt uppsamla de individuellt doserade bränslekvantiteterna i en kammare (120), och att doserings- organet (17) innefattar gasinsläppningsorgan (143,119) för att cykliskt insläppa individuella gaspulser i kammaren (120) för att avlägsna varje resp individuellt doserad bränslekvantitet från kammaren (120) till ledningsor- ganet (16).

17. Anordning enligt patentkravet 16, k ä n n e - t e c k n a d innefattar ett ventilorgan 143), som är manövrerbart för att cykliskt förbinda kammaren (120) med en tryckluftkälla av att gasinsläppningsorganet (143,119) (119,150) över atmosfärstryck för att åstadkomma gaspul- serna och för att mellan cyklerna ventilera ledningsor- ganet (16) nedströms ventilorganet (143) för att upprätta och upprätthålla det andra gasflödet. 463 984 10 15 24

18. Anordning enligt något av patentkraven 13 till 16, k ä n n e t e c k n a d av att organet (20) för att upprätthålla det andra gasflödet i ledningsorganet (16) innefattar ett ventilorgan (52,56), som är avsett att förbinda ledningsorganet (16,43) med atmosfärsluften som svar på ett bestämt tryck under atmosfärstryck, som råder i ledningsorganet (16,43).

19. Anordning enligt något av patentkraven 13 till 18, k ä n n e t e c k n a d av att organet (20) för att upprätta det andra gasflödet i ledningsorganet (16,43) svarar på det bestämda trycket i ledningsorganet, då detta understiger det tryck som upprätthålles i lednings- organet av gaspulsen.

20. Anordning enligt något av patentkraven 13 till 19, k ä n n e t e c k n a d av att doseringsorganet (17) svarar på motorns bränslebehov.