DE2019886C - Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, von denen ersteres proportional der durchströmenden Luftmenge durch die an ihm angreifende Differenz des vor und nach ihm im Saugrohr herrschenden Luftdrucks gegen eine möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und entsprechend dieser Auslenkung ein Kraftstcffzumeßventil betätigt, wodurch zwischen Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge eir i Proportionalität besteht, welche änderbar ist, indem die am Meßorgan vorbeiströmende Luftmenge durch einen das Meßorgan umgehenden, mit einem Querschnittssteuerorgan versehenen Bypaß des Saugrohres änderbar ist.

Der Zweck derartiger Kraftstoffeinspritzanlagen ist, für einen Ottomotor unter allen Betriebsbedingungen selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luftgemisch-Verhältnis zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder auf einen zulässigen Wert zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß deshalb den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden. Hierzu ist es erforderlich, daß, wie eingangs erwähnt wurde, die Proportionalität der Luftmenge zur Kraftstoffmenge grundsätzlich konstant gehalten wird, jedoch zur Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie Last, Drehzahl und Temperatur änderbar ist (sogenannte ,!-Korrektur).

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (deutsche Offenlegungsschrift 1 401 224) wird die Konstanz der Proportionalität mit Hilfe eines pneumatischen Servomotors erreicht, der in Abhängigkeit von den vor und nach dem Meßorgan im Saugrohr herrschenden Drücken, die dem Saugrohrluftdurchsatz entsprechen, das Meßorgan verstellt. Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlagc wird die Änderung der Proportionalität zwischen Luft und

Flüssigkeitsmenge erreicht, indem unmittelbar an der Drehachse des Meßorgans in Abhängigkeit von Motorkenngrößen bemessene Stellgrößen angreifen, die in Richtung der am Meßorgan angreifenden Rückstellkraft wirken. Die Proportionalität läßt sich außerdem im Leerlauf dadurcn ändern, daß das Meßorgan durch einen Bypaß umgangen ist, dessen Querschnitt mittels einer von Hand einstellbaren Schraube vorbestimmbar ist. Sobald das Meßorgan entspre-

beu erae Durchgangsquerscnnittsänderung bewirkbar ist, wobei vorteilhafterweise das axiale Verschieben des Drehscbiebers durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied erfolgt.

Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen
Fig.l und 2 das erste Ausführungsbeispiel, bei

chend einer Drehzahl, die höher ist als die Leerfauf- io dem der Bypaß durch die axiale Stirnfläche einer drehzahl, geöffnet wird, befinden sich beide An- Scheibe gesteuert wird,
Schlüsse des Bypaßkanals zum Saugrohr hin in Stromrichtung hinter dem Meßorgan, so daß kein Einfluß
mehr auf die Proportionalität erfolgt. Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlage wird also der 15
Rückstellkraft des Meßorgans, die für eine möglichst
konstante Proportionalität sorgt (hier mit Hilfe des

:neioe gesieucu wuu,

F i g. 3 und 4 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem die Mantelfläche einer Scheibe zur Steuerung des Bypasses dient,

Fig. 5 und 6 das dritte Ausführungsbeispiel mit einer Schiebersteuerung des Bypaßkanals.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritz-

Welle 10 möglichst reibungslos gelagert und betätigt bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 ein als Kolben 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil

Leitung 21 unter Druck stehende Kraftstoff, der, über eine Zweigleitung 21 α dem Zumeßventil 15 zugeführt, die eine Stirnfläche des Kolbens 14 beaufschlagt, so

Servomotors), eine weitere Stellkraft üb» bgert, die anlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilnchtung sich in Abhängigkeit von Motorkenngroben ander. durch einen in einem Gehäuse 1 angeordneten Luft-(A-Änderung). Bei einer derartigen Übe. lagerung der ao filter 2, einen Saugrohrabschnitt J, in dem ein Meß-Rückstellkräfte ist es steuerungstechnisch schwierig, organ 4 angeordnet ist, das sich in einem konisch einen exakten gewünschten Wert der Meßorganver- ausgebildeten Bereich 5 des Abschnitts 3 bewegt, stellung zu erreichen. Außerdem ist eine derartige un^ durch einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer will-Steuerung verhältnismäßig aufwendig. kürlich betätigbaren Drosselklappe 7. Das Meß-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine as c:gan4 bewegt sich in dem konischen Bereich des Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage der ein- Saugrohrabschnitts 3 nach einer annähernd linearen gangs genannten Art zu entwickeln, bei der mit ein- Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftfachen Mitteln die Änderung der Proportionalität in menge. Das Meßorgan 4 ist als quer zur Strömungs-Abhängigkeit von Motorkenngrößen erfolgt. richtung angeordnete Platte ausgebildet, die an einem

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 30 zur Übertragung der Verstellbewegung dienenden Jösi, daß das den Bypaß steuernde Querschnitts- Hebel 9 angeordnet ist. Dieser Hobel 9 ist auf einer steuerorgan in Abhängigkeit von Motorkenngrößen
betätigbar ist.

Hierbei erfolgt die Meßorganverstellung nur in „.„ .< —_o-

Abhängigkeit von der Druckdifferenz des vor und 35 14 eines Kraftstoffzumeß- und Verteuerventils 15. nach dem Meßorgan herrschenden Druckes. Je nach Zur Rückstellung des Meßorgans 4 dient^der in der Größe des Querschnitts des Bypasses wird diese
Druckdifferenz geändert, wodurch sich auch die Proportionalität zwischen Kraftstoffmenge und Luft-

menge ändert, da die Kraftstoffmenge direkt der Stel- 40 daß bei Verschieben des Drosselorgans 4 deren lung des Meßorgans entspricht,, die Luftmen5e je- Rückstellkraft gleich groß bleibt. Die Ruhelage des doch nur insoweit, als sie direkt beim Meßorgan vor- Hebels 9 wird durch eine Stellschraube 16 bestimmt, beiströmt und nicht über den Bypaß strömt. Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraft-

Die Betätigung des Querschnittssteuerorgans kann stoffpumpe 18, die durch einen Elektromotor 19 anin Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe 45 getrieben, den Kraftstoff aus einem,Behälter 20 an- und/oder von dem stromab der Drosselklappe im saugt und über eine Leitung 21 dem Zumeßventil 15 Saugrohr herrschenden Druck und/oder von der zuführt. Von der Leitung 21 zweigt eine Rucklauf· Motortemperatur erfoigen. Nach vorteilhafter Aus- leitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil gestaltung der Erfindung dient als Querschnitts- (Druckhalteventil) 23 geschaltet ist. Vom Zumeßsteuerorgan eine Scheibe, die um eine zu ihr senk- 50 ventil 5 wird der dann mengenmäßig zugemessene rechte Achse verdrehbar ist und abhängig von ihrer Kraftstoff über Leitungen 24 den einzelnen Einspntz-Drehstellung einen mehr oder weniger großen
Durchströmquerschnitt des Bypasses freigibt, wobei
die Randzone der Scheibe profiliert ist, so daß die
Scheibe mit einer ihrer axialen Stirnseiten die Mün- 55
dung des Bypasses je nach ihrer Drehstellung mehr
oder weniger überdeckt. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestimmt die
entsprechend breit ausgeführte Scheibe mit ihrer profiliert ausgebildeten Mantelfläche den Durchström- 60 verschließt. D^:esc Fläche kann wesentlicn größer gequerschnitt an der Mündung des Bypasses. halten werden als die der Drosselklappe 7, wodurch

— die Platte 4 ein großes Arbeitsvermögen erhält und

dadurch schon auf geringe Unterschiede des Druckes vor und nach dem Meßorgan reagiert. Der Filter 2

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ventilen zugeführt, die meist in dei Nähe der entsprechenden Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind.

Filtergehäuse 1 und Saugrohrabschnitt 3 sind unmittelbar zusammengebaut, so daß die vom Motor angesaugte Luft nach Durchdringen des Filters 2 unmittelbar die Fläche der Platte 4 beaufschlagt, welche bei Stillstand des Motors den Eingang des Saugrohics

Eine wiederum i.ndcre Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß als Querschnittssteuerorgan ein Drehschieber dient, bei dem der keilförmige

Querschnitt der Bypnßmündung mit einem quer zu 65 benötigt ohnehin einen verhältnismäßig großen

dieser verlaufenden keilförmigen Steueröffnung im Durchmesser, weshalb ohne zusätzlichen Raumbedarf

Schieber zur teilweisen Überdeckung kommt, so daß eine entsprechend groß ausgeführte Platte 4 vor-

sowohl durch Verdrehen als auch axiales Verschie- gesehen werden kann. Die Drosselklappe 7 hingegen

kann verhältnismäßig klein gehalten werden, um möglichst wenig Raum zu beanspruchen.

Zur Umgehung des Meßorgans 4 ist ein Bypaß 26 vorgesehen, der mit einer Öffnung 27 in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 7 in das Saugrohr mündet. Der Durchströmquerschnitt dieses Bypasses 26 ist crfindungsgcmäß änderbar. Die den Motorzylindern zugeführte Luftmenge, die stets die Drosselklappe 7 passieren muß, kann also zu einem Teil durch diesen Bypaß 26 strömen, während der andere Teil am Meßorgan 4 vorbeiströmt. Je größer dieser durch den Bypaß 26 strömende Anteil der gesamten Luftmenge ist, je weniger stark wird das Meßorgan ausgclcnkt. Entsprechend weniger wird auch die KraftstofTmenge geändert, da sie direkt proportional der an dem Meßorgan vorbeiströmenden Luftmenge ist. Die über den Bypaß 26 strömende Luftmenge wird somit nicht berücksichtigt. Mit Hilfe der Steuerung des Querschnitts des Bypasses 26 kann also das Verhältnis von Kraftstoff zu Luftmenge geändert wer- ao den, und zwar soll dies erfindungsgemäß in Abhängigkeit von Motorkenngrößen geschehen.

Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Querschnittsänderung des Bypasses 26 in Abhängigkeit von der Drosselklap- as pcnstcllung. Es wird hierbei eine Scheibe 28, die senkrecht auf der Welle der Drosselklappe 7 angeordnet ist, gemeinsam mit der Drosselklappe bewegt, wobei die Scheibe 28 den Durchgangsquerschnitt der öffnung 27 steuert. Hierfür ist der Rand 29 der Scheibe 28 profiliert ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt. Je nach Drosselklappenstellung wird also die öffnung 27 mehr oder weniger freigegeben, so daß mehr oder weniger Luft den Bypaß 26 durchströmen kann. In der Regel soll bei Vollast das Kraftstoff-Luft-Gemisch fett, bei Leerlauf entsprechend mager sein. Dies wird, wie aus F i g. 2 ersichtlich, dadurch erreicht, daß bei Vollast, d. h. wenn die Drosselklappe 7 voll geöffnet ist, die öffnung 27 durch die Scheibe 28 geschlossen ist; d.h., bei Vollast kann keine Luft durch den Bypaß 26 strömen, und das Meßorgan 4 wird für eine entsprechende Kraftstoffanreicherung weit ausgelenkt. Umgekehrt ist bei Leerlauf, bei dem die Drosselklappe 7 fast völlig geschlossen ist, der Bypaß 26 entsprechend weit geöffnet. In der Fi g. 1 bzw. 2 nimmt die Drosselklappe eine mittlere Stellung, also Halblaststellung ein.

In Fig. 3 und 4 sind die Teile des zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt, die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel geändert sind. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Querschnittssteuerung des Bypasses in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung. Im Unterschied zum ersten Ausfführungsbeispiel ist die Scheibe 28' entsprechend breit ausgeführt, so daß deren Mantelfläche 31 eine öffnung 32 steuern kann, mit der der Bypaß 26 in einen Raum 33 mündet, in welchem die Scheibe 28' angeordnet ist und welcher über die öffnung 27 mit dem Saugrohrinnern verbunden ist. Die Mantelfläche 31 der Scheibe 28' ist ebenfalls profiliert ausgebildet, so daß je nach Drehlage der Drosselklappe 7 der Durchströmquerschnitt an der Mündune 32 des Bvpasses 26 unterschiedlich ist. Eine zusätzliche Verbindung zwischen Bypaß 26 und Raum 33 besteht außerdem durch einen Kanal 34, dessen Querschnitt mittels einer Stellschraube 35 änderbar ist. Hierdurch kann eine für den Leerlauf günstige, den Bypaß 26 stets passierende Luftmenge eingestellt werden. Der Querschnitt der öffnung 32 kann rechteckig gewählt werden, um dadurch ein besonders günstiges Stcuerungsvcrhältnis zu erhalten.

Bei dem in F i g. 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel erfolgt die Querschnittssteucrung des Bypasses 26 lastabhängig und temperaturabhängig. Hierzu dient ein Drehschieber 37, der zusammen mit der Drosselklappe 7 verdreht wird und zwar mit Hilfe eines Mitnahmewinkels 38, der eine axiale Verschiebung des Drehschiebers 37 ermöglicht. An diesem Mitnahmewinkel 38 stützt sich eine Feder 39 ab, gegen deren Kraft der Drehschieber 37 auf der Achse der Drosselklappe 7 durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerglied 40 (Dehnstoffrcgler) verschiebbar ist. Zur Steuerung des Mündungsquerschnitls des Bypasses 26 dient eine in der radialen Stirnfläche des Steuerschiebers 37 angeordnete öffnung 41 sowie eine öffnung 42, durch die der Bypaß 26 in den Raum 43 mündet, in dem der Drehschieber 37 angeordnet ist und der durch die öffnung 27 mit dem Saugrohrinnern verbunden ist. Die Querschnitte der öffnungen 41 und 42 sind keilförmig ausgebildet, so daß je nach Drehstellung bzw. axialer Stellung des Drehschiebers 37 die Überdeckungsfläche zwischen öffnung 41 und 42 eine andere ist. Mit steigender Temperatur wird beispielsweise der Drehschieber 37 in Richtung Drosselklappe 7 gegen die Kraft der Feder 39 verschoben, wodurch die Überdeckungsfläche zwischen öffnung 41 und 42 vergrößert wird, so daß entsprechend mehr Luft durch den Bypaß 26 strömen kann, wodurch der Kraftstoffanteil im Kraftstoff-Luft-Verhältnis abnimmt. Das temperaturabhängig arbeitende Steuerglied 40 ragt in einen Raum 44, durch den z. B. die Kühlflüssigkeit des Motors geleitet wird.

Die axiale Verstellung des Steuerschiebers 37 kann statt durch das temperaturabhängig arbeitende Steuerglied auch zusätzlich zu diesem in Abhängigkeit von dem im Saugrohr stromab der Drosselklappe herrschenden Druck oder auch hydraulisch verschoben werden, so daß die Verstellung nicht nur last- bzw. temperaturabhängig erfolgt, sondern auch drehzahlabhängig.

Ein drehzahlabhängiger Einfluß auf die Steuerung des Mündungsquerschnitts des Bypasses erfolgt bei dem Beispiel nach Fig. 5 und 6 durch eine Verbindung 46, 47, 48 des Raumes 43 zum Sai jrohrabschnitt 6, deren Mündung stromab der Drosselklappe 7 im Saugrohr angeordnet ist. Die öffnung 46 der Verbindung 46, 47, 48 zum Raum 43 hin ist durch einen Schieber 49 steuerbar, der in Abhängigkeit von dem im Saugrohr stromab der Drosselklappe 7 herrschenden Druck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 50 verschiebbar ist. Die durch diese Verbindung strömende Luftmenge wird also nicht unmittelbar durch die Drosselklappe 7 kontrolliert, sondern nur über den Drehschieber 37 bzw. das Meßorgan 4. Eine zusätzliche Beeinflussung dieser Steuerung kann dadurch erfolgen, daß die Rückseite des Schiebers 49 durch den im Raum 43 herrschenden Druck beaufschlagt wird, wofür eine Bohrung 51 dient.

Im Schiebebetrieb, wenn die Drosselklappe 7 geschlossen ist, wird auf Grund des starken stromab der Drosselklappe 7 herrschenden Unterdrucks der Schieber 49 in eine Lage verschoben, in ϋτ er die Verbindung 46, 47, 48 unterbricht, so daß das Meßorgan 4 keine Auslenkung erfährt. Im Leerlauf hin-

gegen kann bei entsprechender Auslegung des Querschnitts des Schiebers 49 und der Stärke der Feder SO diese Verbindung als Leerlaufkanal dienen, so daß Luft über die öffnung 27, den Raum 43 und diese Verbindung strömen kann, ohne von der Drosselklappe 7 kontrolliert zu sein, und das Meßorgan 4 eine entsprechende, für den Leerlauf und deren Kraftstoffzumessung erforderliche Auslenkung erfährt. Sobald dann im Saugrohr stromab der Drosselklappe 7 ein niederer Druck auf Grund der höheren

Drehzahl entsteht, wird dann die Verbindung 46, 47, 48 für diesen speziellen Fall geschlossen. Mittels einer Stellschraube 52 kann die Ausgangslage des Schiebers 49 grundsätzlich so verändert werden, daß der dadurch bestimmte verbleibende Durchgangsquerschnitt der öffnung 46 das Kraftstoff-Luft-Verhaltnis in gewünschter Weise beeinflußt. Statt eines Schiebers kann auch eine entsprechende Membransteuerung dieser Verbindung 46, 47, 48 vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209642/379

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, von denen ersteres proportional der durchströmenden Luftmenge durch die an ihm angreifende Differenz des vor und nach ihm im Saugrohr herrschenden Luftdrucks gegen eine möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und entsprechend dieser Auslenkung ein Kraftstoffzumeßventil betätigt, wodurch zwisehen Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge eine Proportionalität besteht, welche änderbar i„, indem die am Meßorgan vorbeiströmende Luftmenge durch einer das Meßorgan umgehenden, mit einem Querschnittssteuerorgan versehenen Bypaß des Saugrohres änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von Motorkenngrößen betäti<jbar ist.

2. Steuerung nach An&piich 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (7) betätigbar ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß uas Qiurschnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von dem stromab der Drosselklappe (7) int Saugrohr (6) herrschenden Druck betätigbar ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von der Motortemperatur betätigbar ist (Fig. 5 und 6).

5. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ι, Is Querschnittssteuerorgan eine Scheibe (28) dient, die um eine zu ihr senkrechte Achse verdrehbar ist und abhängig von ihrer Drehstellung einen mehr oder weniger großen Durchströmquerschnitt

(27) des Bypasses (26) freigibt.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzone (29) der Scheibe

(28) profiliert ist, so daß die Scheibe (28) mit einer ihrer axialen Stirnseiten die Mündung (27) des Bypasses (26) je nach ihrer Drehstellung mehr oder weniger überdeckt (Fig. 1 und 2).

7. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend breit ausgeführte Scheibe (280 ^mit ihrer profiliert ausgebildeten Mantelfläche (31) den Durchströmquerschnitt an der Mündung (32) des Bypasses (26) bestimmt (F i g. 3 und 4).

8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Querschnittssteuerorgan ein Drehschieber (37) dient, bei dem der keilförmige Querschnitt der Bypaßmündung (42) mit einem quer zu dieser verlaufenden keilförmigen Steueröffnung (41) im Schieber (37) zur teilweisen Überdeckung kommt, so dab sowohl durch Verdrehen als auch axiales Verschieben eine Durchgangsquerschnittsänderung bcv.irkbar ist (Fi g. 5 und 6).

9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Verschieben des Drehschiebers (37) durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied (40) erfolgt

10. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (7) stromab vom Meßorgan (4) im Saugrohr (3, 6) angeordnet ist.

11. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aaß der Bypaß (26) eine Verbindung (46, 47, 48) mit dem stromab der Drosselklappe (7) gelegenen Saugrohrabschnitt hat und daß diese Verbindung (46, 47, 48) durch ein entsprechendes Steuerorgan (49) in Abhängigkeit von dem stromab im Saugrohr (6) herrschenden Druck steuerbar ist.

12. Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (46, 47, 48) stromab der Querschnittssteuerstelle (41, 42) des Bypasses (26) ihren Anfang hat.