DE1576323A1 - Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzuendung - Google Patents

Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzuendung

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DE1576323A1 DE19671576323 DE1576323A DE1576323A1 DE 1576323 A1 DE1576323 A1 DE 1576323A1 DE 19671576323 DE19671576323 DE 19671576323 DE 1576323 A DE1576323 A DE 1576323A DE 1576323 A1 DE1576323 A1 DE 1576323A1
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Description

N 59
Patentanmeldung
Pinna Dr.-Ing.h.c. P. Porsche KO Stuttgart-Zuffenhausen, Porschestraße 42
Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrennkraftmaschine alt Fremdzündung, bei welcher der Brennstoff in dosierten Mengen Jeden Arbeitezylinder der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Ea ist bekannt» daß das Kraftstoff-Luftgemisch la Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung keineswegs homogen ist und deshalb keine gleichmäßige Brenngeschwindigkeit und Zündwilligkeit des Gemisches erreichbar ist. Dieser Nachteil tritt insbesondere bei Einspritzbrennkraftmaschinen stark auf, bei welchen der Kraftstoff in das Saugrohr knapp vor den Einlaßventil eingespritzt 1st. Hierbei ist der Kraftstoffstrahl derart kompakt, daß bei geringer Durohstromgesohwindigkelt der Luft 1» Saugrohr» beispielsweise bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine, nur ein ungenügend homogenes Kraftstoff-Luftgemisoh sieh bilden kann und die Verbrennung dann entsprechend sohlecht lit.
Ea wurde auch bereite vorgeschlagen, bei Brennkraftmaschinen mit außerhalb des Zylinders erfolgenden Oemi*ohauiber«itung, zwei Zündkerzen Je VarbreimungaraiM vorsuaehen, die von einer tranalatorbeatüokten Zündanlage gespeist «erden. line derartige Anlagt erfordert einen Zylinderkopf einer
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bestimmten Konstruktion, die nicht ohne weiteres ausgeführt werden kann. Außerdem ergeben TransistorZündungen nur kurze, wenn auch kräftige Zündfunken.
Die der vorliegenden Anmeldung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Verbesserung der Gemischaufbereitung und der Zündung bei Einspritzbrennkraftnasohinen mit Fremdzündung zu bewerkstelligen.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dafl zualndestens und vorzugsweise in den unteren Drehzahlbereiohen der Brennkraftmschine jeder Brennstoffeinspritzvorgang In !Mehreren Einzeleinspritzungen unterteilt ist und daß Jede Zündung aus mehreren Einzeleinspritzungen besteht. Dadurch, daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge bei jedem Binspritzvorgang auf Mehrere Einzeleinspritzungen aufgeteilt 1st, wird eine günstige zusätzliche Verwirbelung des Kraftstoffes mit der angesaugten Verbrennungsluft erreicht. Dieses Gemisch wird mit einer Mehrfachzündung gezündet. Diese Mehrfunkenzündung erfaßt optimal das verwirbelte und rotierende Gemisch, zündet dieses sicher und gleiohmäßig, so daß ein Verbrennungsablauf weitaus besserer Güte erreicht wird. Die Zahl der Einzeleinspritzungen und der Einzelzündungen ist in Abhängigkeit einer oder mehrerer BetriebsgröSen der Brennkraftmaschine veränderlich. Nachdem dl· Gemisohaufbereitung mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine günstiger ist, 1st weiter gemäß der Erfindung vorgesehen, dal die Zahl der Einspritzungen beispielsweise abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist» wobei dl« Anzahl der Einieleinspritzunfen und dl« der EinzelzUndungen, vorzugsweise proportional zueinander, mit steigender Drehzahl abnimmt, so dal bei Höchstdrehzahl nur •int Einspritzung Jt Binspritzvorgang und tint Zündung Je ZUndvorgang tr-
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folgen. Sowohl die Einspritzung des Brennstoffes als auch die Zündung werden durch elektrische, halbleiterbestückte Vorrichtungen gesteuert, wobei ein beiden Vorrichtungen gemeinsamer Impulsgeber vorgesehen ist. Dadurch wird der Aufbau der elektronischen Vorrichtung wesentlich vereinfacht und weitgehendst verbilligt. In den Steuerkreisen der Einspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung sind elektronische Schalter vorgesehen, die vom Impulsgeber gesteuert werden, wobei die elektronischen Schalter durch Und-Qatter gebildet werden. Hierbei wird das der Einspritzvorrichtung zugeordnete Und-Qatter vom Impulsgeber und einem Einspritzmengenregler angesteuert. Das der Zündvorrichtung zugeordnete Und-Qatter wird vom Impulsgeber und einem drehzahlabhängigen Impulszahlbegrenzer beeinflußt.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Es sind
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Zylinders einer Einspritzbrennkraftmaschine und einer elektronischen Anlage zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzdüsen und der Zündkerzen der Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein Diagramm, in welchen für eine Vlerzylinder-Einspritzbrennkraftaaschlne die Lage der Öffnungszeiten der Einlaßventile und der Zündzeitpunkte zueinander festgehalten sind, Fig. 3 tin Auszug aus de» Diagram nach Flg. 2, Flg. 4 «In Diagram entsprechend Flg. 2 für «ine Sechszylinder-Einspritz-
brennkrafteasohin·, und Fig. 5 ein Auszug aus de« Diagram nach Fig. 4.
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Die in Pig. 1 wiedergegebene elektronische Anlage zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und Zündung ist für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine ausgelegt, wobei in dieser Fig. nur ein Zylinder der Brennkraftmaschine schematisch wiedergegeben ist. Der Zylinder 1 umfaßt einen Kolben 2 und einen Verbrennungsraum 3, an welchen durch Ventile 4 und 5 gesteuerte Ansaugleitung 6 und Auslaßleitung 7 angeschlossen sind. In der Einlaßleitung 1st eine Kraftstoffeinspritzdüse 8 vorgesehen, welche den Kraftstoff, zur Bildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches ia Verbrennungsraum J5 des Zylinders, in dosierten Mengen in die Ansaugleitung in Richtung auf das Einlaßventil einspritzt, sobald dieses den Durchgang in den Verbrennungsraum freigibt. Das Gemisch im Verbrennungsraum j5 wird durch eine Zündkerze 9 gezündet. Die Einspritzdüse 8 ist ein an sich bereits elektromagnetisch betätigtes Ventil.
Von der elektronischen Anlage für diese Brennkraftmschine ist in Fig. 1 nur das Wirkschema dargestellt, also, der Steuerkreis ohne Versorgungsspannung, die von einer Batterie, beispielsweise eines Fahrzeuges, abgenommen wird. Der Steuerkreis wird in Abhängigkeit der Drehzahl, beispielsweise der Kurbelwelle der Brennkraftmaschinet konstant proportional erregt. Hierzu ist in bekannter Weise an einer Steuerwelle 10 eine Nooke angebracht, die einen Unterbrecherkontakt 12 betätigt.
An dem Unterbrecherkontakt 12 sind über eine Leitung 135 ein Kraftstoff-Einspritzmengenregler 14, ein Impulsgenerator 15 und ein drehzahlabhängiger Impulszahlbegrenzer 16 angeschlossen. Der Kraftstoff-Einspritzmengenregler 14 ist beispielsweise auf der Basis eines nonostabilen
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Multivibrators aufgebaut und erzeugt Impulse von bestimmter Zeitdauer, welche abhängig von der Stellung des Gaspedals, der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Temperatur sowie gegebenenfalls weiterer Betriebsgrößen ist. Der Impulsgenerator 15 ist beispielsweise als astabiler Multivibrator aufgebaut und erzeugt Impulse im gleichmäßigen Zeitabstand von beispielsweise 1 ms. Der drehzahlabhängige Impulszahlbegrenzer 16 umfaßt beispielsweise ein aus Kondensator und Widerstand bestehendes Zeitglied.
Der Einspritzmengenregler 14 und der Impulsgenerator 15 steuern einen als Und-Gatter 17 ausgebildeten elektronischen Schalter an, welcher nur dann Impulse weiterleitet, wenn er gleichzeitig vom Hegler 14 und Generator I5 angesteuert wird. Diese Impulse gelangen weiter über einen Verstärker l8 zu einem Verteiler I9. Der Verteiler 19 umfaßt einen Pinger 20, der an der Steuerwelle 10 befestigt ist oder von dieser angetrieben wird und während des Umlaufes Kontakte 21, 22, 25, 24 schließt. Iin vorliegenden Beispiel ist der Kontakt 21 geschlossen, so daß über die Leitung 25 die dem Zylinder 1 zugeordnete Kraftstoff-Einpritzdtise 8 betätigt wird und der in einer Leitung 8* unter Druck stehender Kraftstoff in die Ansaugleitung 6 im Takt der Impulse vom Generator 15 eingeführt wird. Die weiteren Kontakte 22 bis 24 sind den Einspritzdüsen der restlichen drei Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet. Die Verteilung der Impulse kann auch elektronisch erfolgen.
Vom Impulsgenerator 15 und den drehzahlabhängigen Impulszahl- begrenzer 16 wird ein weiteres Und-Gatter 26 angesteuert, das Impulse an eine Zündanlage 27, vorzugsweise eine Hoohspannungs-KondeneatorzUndanlage, weiterleitet. Von der Zündanlag· 27 werden die Zündkerzen der Brennkraft-
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maschine über einen Zündverteiler 28 angesteuert. Hierzu besitzt der Zündverteiler 28 Kontakte 29, 30, 3I und 32, von welchen der Kontakt 3I der Zündkerze 9 des Zylinders 1 zugeordnet ist. Die übrigen Kontakte 29, 30 und 32 sind den Zündkerzen der restlichen Zylinder der Brennkraftmaschine zugeteilt. Diejenige Zündkerze der Zylinder der Brennkraftmaschine, welche über einen der Kontakte und einen Pinger 28* an die Zündanlage 27 angeschlossen ist, wird Zündfunken erzeugen und zwar in der Frequenz des Impulsgenerators.
Un den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine verstellen zu können, ist eine gegebenenfalls halbleiterbestückte Zündverstellvorrichtung 33 vorgesehen, die von der Steuerwelle angetrieben bzw. beeinflußt wird.
Die Steuerung ist in solcher Weise ausgelegt, daß der Unterbrecher 12 die Impulse für eine größtmögliche Vorzündung gibt, die in der Vorrichtung 33 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechend zeitverzögert oder auch unmittelbar weitergeleitet werden.
Die Steuerung ist derart eingestellt, daß im Leerlauf der Brennkraftmaschine, oa. 1.000 U/min, jeweils vier Einzeleinspritzungen und vier Einzelzündungen je Einspritzvorgang bzw. Zündvorgang erfolgen. Mit steigender Drehzahl vermindert sich die Zahl bis beispielsweise ab einer Drehzahl der Brennkraftmaschine von über 3.500 U/min nur eine Einspritzung und eine Zündung je Einspritz- bzw. Zündvorgang erfolgt.
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Das Diagramm In Flg. 2 gibt einen Überblick über die Lage der Öffnungszeiten der Einlaßventile und der Zündzeitpunkte der vier Zylinder und zwar entsprechend der Zündfolge geordnet.
In der Fig. 3 1st ein Auszug aus dem Diagramm nach Fig. 2 wiedergegeben. Der Auszug umfaßt die Öffnungszelt für den Zylinder 1 und den Zündzeitpunkt bein Zylinder 3. In die Öffnungszeit ist die Dauer der Einspritzung eingezeichnet. Die Gradangaben bedeuten Kurbelwinkel. Im Feld A der Flg. 3 bedeutet a den Beginn der Öffnungsbewegung des Einlaßventiles von Zylinder 1 und mit b ist das Ende der Schließbewegung des Einlaßventile* bezeichnet. Der Bereich c bis d gibt die Einspritzdauer des Kraftstoffes wieder und zwar im Leerlauf der Brennkraftmaschine . Die In dem dtrunter liegenden Feld B angebrachte Markierung χ stellt den Zündzeitpunkt, also den Beginn der Zündung beim Zylinder 3 dar. Die Felder A* und B* in der Fig. 3 geben die Verhältnisse bei Höchstdrehzahl und maximaler Belastung der Brennkraftmaschine der gleichen Zylinder wieder, also die maximale Einspritzdauer und maximale Vorzündung. Der Bereich a1 - b* der Ventilöffnung ist gleioh geblieben und nur der Bereich c* und d1 der Einspritzdauer ist nicht nur größer geworden, sondern ist auch zeitlich vorgerückt, entsprechend der Verschiebung des Zündzeitpunktes xf nach der Vorzündung. Aus diesen Fig. 2 und 3 feht hervor, daß Jeweils zwei Zylinder gleichzeitig von der eÄtronlsohen Anlage angesteuert werden und zwar die Einspritzdüse vom Zylinder 1 und Zündung vom Zylinder 3, Einspritzdüse vom Zylinder 4 und Zündung vom Zylinder 1, sowie schließlich Einspritzdüse vom Zylinder 2 und Zündung vom Zylinder 4.
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BAD ORIGINAL
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Die Fig. 4 und 5 zeigen Diagramme entsprechend den Fig. 2 und Z> jedoch für eine Sechszylinder-Einsprltzbrennkraftmaschine mit einer angenonmenen EinlaBventilöffnungsfolge Cl, C 6, C 2, C 4, C), C 5. Die Zündfolge der Zylinder C ist hierbei C 4, C 3, C 5, C 1, C 6, C 2. Das Zusammenwirken der Einspritzung und Zündung gleicht im Prinzip der anhand der Fig. 2 und 2 beschriebenen Wirkungsweise.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Einspritzbrennkraftmaschine mit Frerazündung, bei welcher der Brennstoff in dosierten Mengen jedem Arbeltszylinder der Brennkraftmaschine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest und vorzugsweise in den unteren Drehzahlberei'chen der Brennkraftmaschine jeder Brennstoff-Einspritzvorgang In mehrere Einzeleinspritzungen unterteilt ist und daß jede Zündung aus mehreren Einzelzündungen besteht.
    2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Einzeleinspritzungen und Einzelzündungen in Abhängigkeit einer oder mehrerer Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine unveränderlich ist.
    3« Einsprltzbrennkraftmasohlne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einzelzündungen proportional der Zahl der Einzeleinspritzungen ist.
    .4. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einspritzung des Brennstoffes als auch die Zündung durch elektrische, halbleiterbestUokte Vorrichtungen gesteuert wird.
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    5. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung ein beiden Vorrichtungen gemeinsamer Impulsgeber zugeordnet ist*
    6. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 4 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreisen der Einspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung elektronische Schalter vorgesehen sind» die vom Impulsgeber angesteuert werden.
    7· Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 6# dadurch gekennzeichnet« daß die elektronischen Schalter durch ein Ünd-Qetter gebildet werden.
    8. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch J, daduroh gekennzeichnet, daß das der Einspritzvorrichtung zugeordnete Und-Gatter vom Impulsgeber und einem Einapritzaengenregler angesteuert wird.
    9· Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 7* daduroh gekennzeichnet, daß das der Zündvorrichtung zugeordnete Uhd-Gatter vom Impulsgeber und einem drehzahlabhängigen Impulszahlbegrenzer beeinflußt wird.
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