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Einrichtung zum Einspritzen geregelter Kraftstoffmengen in die Luftansaugleitung
einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einspritzen
geregelter Kraftstoffmengen in die Luftansaugleitung einer Brennkraftmaschine, bei
welcher die Kraftstoffeinspritzung über mindestens eine in der Wand der Luftansaugleitung
angebrachte Düse erfolgt und bei der eine Kraftstoffmengenregelung in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Maschine und vom Druck in der Ansaugleitung vorgesehen ist.
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Es sind bereits mehrere Einrichtungen zur Regelung der Kraftstoffmenge
in einer Brennkraftmaschine bekanntgeworden, die im wesentlichen auf die zwei Parameter
ansprechen, nämlich auf die Motordrehzahl und den Druck in der Luftansaugleitung.
So besteht eine Einrichtung der genannten Art im wesentlichen aus einer einen hin-
und hergehenden Kolben aufweisenden Zumeßeinrichtung für den Kraftstoff, welche
besondere Mittel zur Bestimmung der Lage eines einstellbaren Anschlags für die Begrenzung
des Hubs des genannten Kolbens aufweist. Diese Mittel bestehen aus einem längsverschiebbaren
profilierten Widerlager, einem damit zusammenwirkenden Schwenkorgan und Einrichtungen,
die auf den Luftdruck im Lufteintrittsrohr der Maschine zur Längsverschiebung des
Schwenkorgans ansprechen.
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Es ist ferner eine Regeleinrichtung bekanntgeworden, die mit einem
ersten Kurventrieb verbunden ist, welcher über einen Hebelmechanismus in Abhängigkeit
vom Saugleitungsdruck verstellt wird, in dem ein nachgiebiges Glied über eine Saugdruckleitung
mit der Ansaugleitung verbunden ist und die einen zweiten Kurventrieb aufweist,
der über ein Verbindungsgestänge zum ersten in Reihe angeordnet ist, wobei der zweite
Kurventrieb mit einem Drehzahlregler verbunden ist.
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Ferner wurde ein Gemischregler für Otto-Einspritzmotoren bekannt,
bei dem die Regelstange der Einspritzpumpe in Abhängigkeit von der Stellung der
Motordrosselklappe oder umgekehrt die Drosselklappe in Abhängigkeit von der Stellung
der -Pumpenregelstange unter dem Einfluß eines an die Motoransaugleitung angeschlossenen
Druckmessers verstellt wird. Dieser Regler besteht im wesentlichen darin, daß eine
nach verschiedenen Richtungen bewegbare Steuerfläche an den Druckmesser und an die
Drosselklappe bzw. an die Pumpenregelstange angeschlossen ist, wobei eine drehzahlabhängig
gesteuerte Verbindung zur Atmosphäre, d. h. also eine Belüftungsöffnung zur Steuerdruckleitung,
vorgesehen ist. Diese Belüftungsöffnung wird durch einen Drehzahlregler so gesteuert,
daß sie mit zunehmender Maschinendrehzahl zunehmend geschlossen wird. Die Belüftungsöffnung
ist demnach über den ganzen Drehzahlbereich mehr oder weniger geöffnet.
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Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, eine
besondere Einrichtung zum Einspritzen geregelter Kraftstoffmengen in die Luftansaugleitung
einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die im wesentlichen nach dem eingangs genannten
Prinzip arbeitet, deren Anordnung jedoch so getroffen ist, daß, wenn die Maschine
unter Teillast arbeitet, die Pumpenförderung durch die Wirkung des Motorreglers
und einer Membraneinheit auf einen ersten Kurven- oder Nockentrieb gesteuert wird
und daß, wenn die Maschine unter Vollast arbeitet, die Pumpenförderung ausschließlich
durch die Wirkung des Motorreglers auf den ersten Nockentrieb gesteuert wird, wobei
ein Belüftungsventil in bekannter Weise dazu dienen soll, daß die Membraneinheit
in Beziehung zu dem in der Ansaugleitung herrschenden Druck gebracht wird, jedoch
so, daß bei Teillast ein optimaler Kraftstoffverbrauch erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der eingangs genannten
Art, die mit einem ersten Kurventrieb verbunden ist, welcher über einen Hebelmechanismus
in Abhängigkeit vom Saugleitungsdruck verstellt wird, indem ein nachgiebiges Glied
über eine Steuerdruckleitung mit der Ansaugleitung
verbunden ist,
ein zweiter Kurventrieb über ein Verbindungsgestänge zum ersten in Reihe angeordnet
ist und der zweite Kurventrieb mit einem Drehzahlregler verbunden ist, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Verbindungsgestänge derart mit einem eine Belüftungsöffnung
zur Steuerdruckleitung beherrschenden Ventil zusammenwirkt, daß das Ventil bei Drehzahlen
oberhalb einer bestimmten Drehzahl entsprechenden Stellungen des Verbindungsgestänges
geöffnet ist.
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Gegenüber den vorbekannten Einrichtungen dieser Art weist die Regeleinrichtung
gemäß der Erfindung nicht nur den Vorteil auf, daß sie einfacher in der Anordnung
sowie wesentlich robuster ist, im allgemeinen durch einen Garagenmechaniker in einfacher
Weise bedient werden kann und daß die Brennstoffbedürfnisse für irgendwelche beliebigen
Brennkraftmaschinen durch Anpassung der Pumpenleistung durch geeignete Wahl von
zwei Nockentrieben befriedigt werden können, sondern insbesondere gegenüber dem
zuletzt genannten bekannten Gemischregler besteht ein Vorteil darin, daß ein einziger
Drehzahlregler mechanisch auf die Einspritzpumpe einwirkt und zugleich für die Betätigung
des die Verbindung der Steuerdruckleitung zur Atmosphäre beherrschenden Ventils
sorgt.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
kann das Belüftungsventil über ein werkstattmäßig einstellbares Arbeitsglied betätigt
werden. Ferner kann die Steuerdruckleitung eine weitere Verbindung zur Ansaugleitung
und zur Atmosphäre aufweisen, welche von einem Ventil in Abhängigkeit von der steigenden
Maschinentemperatur derart beherrscht wird, daß zunächst die Verbindung zur Steuerdruckleitung
geschlossen wird, während die Belüftung zur Ansaugleitung offenbleibt, und daß anschließend
auch die Belüftung der Ansaugleitung unterbrochen wird. Schließlich kann noch ein
weiteres in der Steuerdruckleitung angeschlossenes Belüftungsventil vorgesehen sein,
welches durch ein auf die Drosselklappe der Maschine wirkendes Gestänge betätigt
wird. Derartige gemeinsam mit der Drosselklappe betätigte Entlüftungsventile sind
an sich bei Regeleinrichtungen von Brennkraftmaschinen bekannt.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese in Verbindung mit
den Zeichnungen beschrieben, in denen eine beispielsweise Ausführungsform derselben
in schematischer Weise dargestellt ist, und zwar zeigt F i g. 1 eine Anordnung zur
Regelung der in die Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmengen,
F i g. 2 eine graphische Darstellung, bei welcher der Kraftstoffbedarf eines Motors
über der Motordrehzahl für verschiedene Belastungen aufgetragen ist, und F i g.
3 eine graphische Darstellung, bei welcher die Förderung einer Einspritzpumpe über
der Motordrehzahl aufgetragen ist.
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In F i g. 1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dargestellt, die
eine Einspritzdüse 1 aufweist, welche in die Ansaugleitung 2 einer nicht gezeigten
Brennkraftmaschine an einer Stelle unmittelbar nach der Drosselklappe 3, bezogen
auf die Richtung der Luftströmung durch eine Luftansaugleitung 4, eingeschraubt
ist. DieDüse 1 wird mit Kraftstoff von einer Pumpe 5 über eine Rohrleitung 6 beliefert.
Es wurde festgestellt, daß der Kraftstoffbedarf eine Motors davon abhängt, ob a)
der Motor mit Vollast betrieben wird, b) der Motor mit Teillast betrieben wird,
c) der Motor warmläuft oder d) der Motor kalt gestartet worden ist.
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Im allgemeinen folgt der Vollast-Kraftstoffbedar des Motors, in Mengen
je Zündfolge über der Mo tordrehzahl aufgetragen, einer allmählich absinken den
Kurve, die durch einen Bereich verläuft, in wel. chem der Kraftstoffbedarf für einen
weiten Motor drehzahlbereich konstant ist, wie in F i g. 2 gezeigt F i g. 2 zeigt
ferner, daß, wenn der Motor mit Teil last betrieben wird, der Kraftstoffbedarf des
Motors in Mengen je Motorzündfolge über der Motordreh zahl aufgetragen, einer Kurve
folgt, welche übel einen Mindestwert verläuft, dessen genaue Lage vor mehreren Faktoren
abhängt, zu denen der Öffnungs. grad der Drosselklappe gehört. Die Förderung de
Pumpe, über der Motordrehzahl aufgetragen, folg einer weich ansteigenden Kurve,
die ihr Maximum ir der Nähe der im Betrieb maximalen Motordrehzali erreicht und
dann abzufallen beginnt, wie in Fig.? gezeigt ist.
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Um eine optimale Kraftstofförderung aus de Pumpe in übereinstimmung
mit dem Motorbedarf zu erzielen, ist eine Regeleinrichtung für dieser Zweck erforderlich.
Die Regeleinrichtung umfaßi einen Fliehkraftregler, der auf die Motordrehzahl anspricht
und in einem an der Pumpe 5 befestigten Gehäuse 7 angeordnet ist. Der Fliehkraftregler
ist teil einem Druckbolzen 8 verbunden und wird so gesteuert, daß er den Druckbolzen
aus dem Gehäuse 7 herausbewegt, wenn die Motordrehzahl zunimmt. De Druckbolzen 8
liegt gegen eine Rolle 9 an, die am Ende eines Armes eines Winkelhebels 10 angeordnet
ist, der an einem Halter 11 schwenkbar gelagert ist, Das Ende des anderen Armes
des Winkelhebels trägt eine Rolle 12, die als Kurvenfolgerolle wirkt und gegen eine
Kurvenfläche 14 anliegt, die an eineu Kurvenarm 15 ausgebildet ist. Der Kurvenarm
15 ist auf der Achse 16 am Halter 11 schwenkbar gelagert. wobei eine Feder 17, die
zwischen dem Halter 11 und dem Kurvenarm 15 angeordnet ist, die Kurvenfläche
in Berührung mit der Rolle 12 hält. Das der Kurvenfläche 14 abgekehrte Ende des
Kurvenarmes 15 ist mit einem verstellbaren Glied 18 verbunden, das seinerseits mit
einem Arm 19 gelenkig verbunden ist, Der Arm 19 ist mit dem Bolzen 20 am Halter
11 angelenkt und trägt über das Gelenk 21 schwenkbar ein Teillastkurvenstück 22.
Das Teillastkurvenstiick 22 liegt gegen ein Kurvenfolgeelement
24 an, das an dem einen Ende eines Hebels 25 angeordnet ist; welcher die
Fördermenge der Pumpe 5 regelt und def an der Pumpe 5 am Bolzen 26 angelenkt ist.
Eine zwischen dem Hebel 25 und einem Ansatz 28 des Amtes 19 angeordnete Feder 27
hält das Kurvenfolgeelement 24 und das Kurvenstück 22 miteinander in Berührung.
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Der Hebel 25 der Pumpe ist mit einem Ansatz oder einer Verlängerung
29 ausgebildet, an dem, ein Ansatz 30 eines Armes 31 angreifen kann, der an einem
Zapfen 32 an der Pumpe 5 schwenkbar gelagert ist. Der Arm 31 ist durch ein Seil
33 mit deal Kaltstart-Anreicherungsregelorgan des Motors zur Bedienung bei der Ingangsetzung
des Motors verbunden, wie nachstehend näher beschrieben wird.
Das
Teillastkurvenstück 22 ist durch ein verstellbares Betätigungsglied 35 mit der Membran
einer Membraneinheit 36 verbunden. Dieses Glied 35 ist an seinem einen Ende mit-dem
Kurvenstück 22 und an seinem anderen Ende mit der Membran gelenkig verbunden. Die
Regelseite der Membran der Einheit 36 ist durch eine Rohrleitung 37 mit der Ansaugleitung
2 des Motors verbunden, so daß die Regelseite der Membran durch den Unterdruck beeinflußt
wird, der in der Ansaugleitung des Motors im Betrieb besteht. Eine Rohrleitung 38
führt von der Regelseite der Membran zu einem Belüftungsventil 39 mit einem verstellbaren
Betätigungsglied 40, das durch den Arm 19 betätigt werden kann. Das Belüftungsventil
39 ist ferner mit einer Belüftungseinstellschraube 41 versehen.
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Von der Membraneinheit 36 führt eine Rohrleitung 43 zu einer
Regelvorrichtung 44 für schnellen Leerlauf und zur Gemischanreicherung, die
ihrerseits über eine Rohrleitung 45 mit dem Luftansaugrohr 4 an einer Stelle zwischen
der Drosselklappe 3 und dem Austrittsende der Düse 1 verbunden ist.
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Die Regelvorrichtung für schnellen Leerlauf und Gemischanreicherung
weist ein zylindrisches thermostatisches Regelelement 46 auf, das im Zylinderkopf
48 des Motors so befestigt ist, daß es sich in Kontakt mit dem Kühlwasser
im Zylinderkopf befindet (von dem ein Teil in F ig. 1 schematisch dargestellt ist).
Der Zylinder des thermostatischen Regelelements 46 enthält eine mittige Druckstange
49, die mit einem Gleitschieber 50 verbunden ist, welcher durch eine Feder belastet
und in einem zylindrischen Gehäuse 51 beweglich ist, an das die Rohrleitungen
43 und 45 angeschlossen sind. Der Gleitschieber ist so angeordnet, daß er für den
Verschluß der Rohrleitungen 43 und 45 sowie eines Rohrstückes 52 beweglich ist,
das diametral gegenüberliegend der Rohrleitung 45 angeordnet ist. Das Rohrstück
52 ist durch eine öffnung 53 zur Außenluft hin offen und enthält eine Verstellschraube
54 zur Veränderung der Öffnung 53.
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Der Hebel 25 der Pumpe ist so angeordnet, daß seine Bewegung
um seinen Bolzen 26 im Gegenuhrzeigersinn zur Folge hat, daß mehr Kraftstoff durch
die Rohrleitung 6 zur Düse 1 gepumpt wird, was ein reicheres Gemisch in der Ansaugleitung
2 ergibt, während eine Bewegung des Hebels 25 um seinen Bolzen 26 im Uhrzeigersinn
dazu führt, daß weniger Kraftstoff zur Düse 1 gepumpt wird, so daß in der Ansaugleitung
2 ein schwächeres Gemisch erhalten wird.
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Im Betrieb der vorangehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzregelanordnung
wird beim Kaltstart der Kaltstartanreicherungshebel herausgezogen, so daß der Arm
31 im Uhrzeigersinn um seinen Gelenkzapfen 32 verschwenkt wird, so daß sein Ansatz
30 am Ansatz 29 des Hebels 25 zur Anlage kommt und den letzteren im Gegenuhrzeigersinn
um seinen Bolzen 26 bewegt. Hierauf wird der Motor angelassen, so daß, wenn sich
der Motor dreht, die Pumpe 5 Kraftstoff durch die Rohrleitung 6 zur Düse 1 fördert,
wodurch in der Ansaugleitung 2 ein reiches Gemisch erhalten wird. Unmittelbar nach
dem Anlassen des Motors kann der Kaltstartanreicherungsregelhebel durch seine Freigabe
wieder zurückgestellt werden, so daß der Motorkraftstoffbedarf durch die selbsttätige
Regelvorrichtung 44 für schnellen Leerlauf und Gemischanreicherung geregelt wird.
Die Regelseite der Membraneinheit 36 steht über die Rohrleitung 43 und die Öffnung
53 im Rohrstück 52 des zylindrischen Gehäuses 51 der Regelvorrichtung mit der Außenluft
in Verbindung. Unter diesen Bedingungen hält die Membran das verstellbare Betätigungsglied
35 in einer unteren Stellung, so daß das Teillastkurvenstück 22 den Hebel 25 in
einer Stellung hält, in welcher er die Pumpe so regelt, daß ein ausreichend reiches
Gemisch der Ansaugleitung 2 während der Warmlaufperiode zugeführt wird. Nach dem
Warmlaufen des Motors und dem Heißwerden des Wassers im Zylinderkopf 48 bewirkt
das thermostatische Regelelement eine Auswärtsbewegung der Druckstange 49, was zur
Folge hat, daß der Gleitschieber die Rohrleitung 43 und schließlich die Rohrleitung
45 sowie das Rohrstück 52 verschließt, wodurch die Regelseite der Membran von der
Außenluft abgeschaltet wird. Durch die Anordnung des Gleitschiebers in der Weise,
daß die Rohrleitung 43 geschlossen wird, bevor die Rohrleitung 45 und das Rohrstück
52 geschlossen werden, besteht für eine kurze Zeit nachdem die Anreicherungsrohrleitung
43 geschlossen worden ist, ein schneller Leerlauf, so daß der Übergang von der Regelung
für schnellen Leerlauf und Anreicherung des Motors zur Teillastregelung allmählicher
ist, als es sonst der Fall sein würde, wodurch die Gefahr, daß der Motor zum Stillstand
kommt, ein ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Gegebenenfalls kann im Gehäuse 51 gleichachsig
zur Feder eine weitere Feder vorgesehen werden, so daß eine weitere Regelung des
Gleitschiebers, nachdem dieser die Rohrleitung 43 geschlossen hat und während des
Zeitraums, während welchem er die Rohrleitung 45 und das Rohrstück 52 verschließt,
erhalten wird. Die Regelseite der Membran wird nun durch den Unterdruck in der Ansaugleitung
2 über die Rohrleitung 37 geregelt, da das Belüftungsventil 39 während dieser ganzen
Vorgänge geschlossen ist. Der in der Ansaugleitung 2 herrschende Unterdruck hat
zur Folge, daß die Membran angehoben wird, wodurch das Betätigungsglied 35 und das
Teillastkurvenstück 22 angehoben werden, so daß sich der Hebel 25 im Uhrzeigersinn
bewegen kann, wodurch die Kraftstoffzufuhr zum Motor in Anpassung an den Motorkraftstoffbedarf
bei normaler Betriebstemperatur herabgesetzt wird.
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Wenn die Drehzahl des Motors zunimmt, drückt der Fliehkraftregler
im Gehäuse 7 den Druckstift 8 aus dem Gehäuse nach außen, so daß der Winkelhebel
10 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Die auf die Kurvenfläche 14 wirkende
Kurvenfolgerolle 12 bewirkt eine Schwenkbewegung des Kurvenarms 15 im Uhrzeigersinn
um seinen Gelenkzapfen 16, so daß das verstellbare Glied 18 (in der
Zeichnung) nach rechts gezogen wird. Eine Bewegung des Gliedes 18 nach rechts hat
zur Folge, daß der Arm 19 im Gegenzeigersinn um seinen Gelenkzapfen 20 verschwenkt
wird, so daß das Teillastkurvenstück 22 nach rechts gezogen wird und sich der Hebel
25 weiter im Uhrzeigersinn bewegen kann, um die Kraftstoffzufuhr zum Motor zu verringern.
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Wie ersichtlich, wird während des Teillastkraftstoffbedarfs des Motors
die Bewegung des Hebels 25 hauptsächlich durch die Membraneinheit 36 geregelt, welche
über das Glied 35 auf das Teillastkurvenstück 22 wirkt, und während des Vollastkraftstoffbedarfs
des Motors die Bewegung des Hebels 25 durch den Fliehkraftregler geregelt, der über
den Winkelhebel 10, den Kurvenarm 15 und das Glied 18 auf das Teillastkurvenstück
22
wirkt. Die Kurvenfläche 14 und die Kurve am Teillastkurvenstück 22 sind entsprechend
der Pumpenleistungscharakteristik und dem Kraftstoffbedarf des Motors ausgebildet.
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Bei hohen Drehzahlen unter Vollastbedingungen wird der Kraftstoffbedarf
des Motors geringer, wie in F i g. 2 gezeigt. Der Vollastkraftstoffbedarf wird vom
Fliehkraftregler aus geregelt. Jedoch besteht im Teillastdrehzahlbereich (2/3-Last),
wie sich aus F i g. 2 ergibt, ein abnehmender Kraftstoffbedarf, wenn die Motordrehzahl
von 1000 auf 2500 U/min zunimmt und ein zunehmender Kraftstoffbedarf, wenn die Drehzahl
über 2500 U/min ansteigt. Der Unterdruck in der Ansaugleitung verändert sich über
den ganzen Drehzahlbereich des Motors bei jedem konstanten Mitteldruck bzw. bei
jeder konstanten Drehmomentbelastung wenig, so daß dementsprechend nur eine geringe
Veränderung des Unterdrucks an der Regelseite der Membran, welche die Stellung des
Teillastkurvenstücks 22 beeinfiußt, stattfindet. Daher ist, um dem Teillastbedarf
von etwa 2500 U/min aufwärts gerecht zu werden - dieser Bedarf steht im Gegensatz
zum Vollastkraftstoffbedarf -, eine Ausgleichsvorrichtung erforderlich, für welchen
Zweck das Belüftungsventi139 vorgesehen ist. Wenn der Arm 19 im Gegenzeigersinn
um seinen Gelenkzapfen 20 verschwenkt wird, kommt er an dem Betätigungsglied
40 für das Belüftungsventil 39 zum Angriff und drückt das Betätigungsglied
40 nach rechts, wodurch das Belüftungsventil geöffnet und die Regelseite
der Membran mit der Außenluft verbunden wird, so daß die Membran abfallen kann und
daher das Glied 35 das Teillastkurvenstück 22 so bewegt, daß der Pumpenleistungsregelhebel
im Gegenuhrzeigersinn um seinen Bolzen 26 verschwenkt wird.
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Hier ist zu erwähnen, daß das Belüftungsventil 39 auch durch den Arm
19 betätigt wird, wenn der Motor mit Vollast betrieben wird, jedoch ist in einem
solchen Fall das Belüftungsventil unwirksam, da kein zu verändernder Unterdruck
in der Ansaugleitung besteht.
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Obwohl bei der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzregeleinrichtung
nur eine einzige Kraftstoffeinspritzdüse vorgesehen ist, kann jede gewünschte Anordnung
von Düsen verwendet werden und ist die Anordnung in keiner Weise von der Lage und
der Zahl der Einspritzdüsen abhängig.
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Unter bestimmten Bedingungen kann es wünschenswert sein, daß ein mechanisch
betätigbares Ventil, das durch das Drosselgestänge gesteuert wird, zur Verbindung
der Regelseite der Membran mit der Außenluft mit dem Ziel vorgesehen ist, eine weitere
Anreicherung in Anpassung an den Motorkraftstoffbedarf beim höheren Teillastmitteldruck
und -drehzahlbereich zu erhalten.