DE2241936B2 - Kraftstoffzumeßanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumeßanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Luftmeßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und der durchströmenden Luftmenge ^b5 eine im wesentlichen proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird und diese Proportionalität durch Steuerung eines einen das Luftmeßorgan umgehenden Bypaß beherrschenden Ventils von einem Meßglied in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße änderbar ist, wobei der Bypaß von der Drosselklappe in das Saugrohr mündet.

Durch die DE-OS 20 10 793 ist es bekannt, zwischen Drosselklappe und Vergaser, in dem entsprechend der durchströmenden Luftmenge der Kraftstoff zugemessen wird, in geregelter Menge Zusatzluft dem Saugrohr der Brennkraftmaschine zuzuführen. Die Zusatzluftmenge wird dabei in Abhängigkeit vom Signal einer dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine ausgesetzten Sauerstoffmeßsonde gesteuert und so das Kraftstoff-Luftgemisch mit zunächst nichtstöchiometrischer Zusammensetzung durch Sekundärluftzugabe auf eine gewünschte Luftzahl λ gebracht. Die Einrichtung hat dabei den Nachteil, daß bei einer schnellen Änderung des Kraftstoff/Luftgemisch-Durchsatzes die entsprechende Änderung der über den Bypaß zugeführten Zusatzluftmenge durch die Regelung nicht schnell genug durchgeführt werden kann. Dies wirkt sich insbesondere nachteilig auf die Abgaszusammensetzung, den Verbrauch und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine aus. Mit dieser Einrichtung läßt sich eine gewünschte Luftzahl nicht in allen Betriebsbereichen einhalten.

Durch die DE-OS 20 19 886 ist es ferner bekannt, Zusatzluft über einem Bypaß stromabwärts eines Luftmengenmessers und stromaufwärts einer Drosselklappe dem Saugrohr der Brennkraftmaschine zuzuführen, wobei eine Änderung des Zumeßquerschnius im Bypaß durch die Betätigung der Drosselklappe folgt. Diese Einrichtung ist ferner mit einer Vorrichtung zur multiplikativen Beeinflussung des genannten Zumeßquerschnitts entsprechend der Motortemperatur versehen. Es ist jedoch nicht möglich, mit dieser aufwendigen Einrichtung eine gewünschte Luftzahl in allen Betriebsbereichen einzuhalten. Dies ist weiterhin auch darauf zurückzuführen, daß die Zugabe der Zusatzluft an einer Stelle des Saugrohres erfolgt, an der sich ein Mischdruck aus dem Außendruck und dem an dem von der Drosselklappe freigegebenen Querschnitt herrschenden Druck einstellt. Die zur Förderung der Zusatzluftmenge maßgebliche Druckdifferenz ist somit eine andere als die, die Gemischförderung an der Drosselklappe vorbei bestimmt, so daß keine genaue Steuerung der zugeführten Zusatzluftmenge entsprechend der angesaugten Gesamtmenge erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beim oben genannten Stand der Technik auftretenden Nachteile eine Kraftstoffzumeßanlage zu schaffen, mit der mit möglichst einfachen Mitteln eine Regelung des Verhältnisses der einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsstoffanteile aus Luft und Kraftstoff auf einem gewünschten Wert entsprechend einer Luftzahl λ zu verwirklichen ist, bei der ein geringster Anteil an schädlichen Bestandteilen im Abgas in allen Betriebsbereichen einhaltbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bypaßmündung im unmittelbaren Bereich des gegen den Luftstrom sich bewegenden Drosselklappenteils liegt, so daß beim öffnen der Drosselklappe an der Mündung auch der nach der Drosselklappe im Saugrohr herrschende Druck wirkt, und daß das Meßglied eine im Auspuffrohr eingebaute Abgasmeßsonde ist.

Man erhält auf diese Weise eine sehr einfache Vorsteuerung der zugeführten Sekundärluftmenge entsprechend dem jeweiligen Gemischdurchsatz der Brennkraftmaschine und eine sehr schnell ansprechende

Regelung der Gemischzusammensetzung, da notwendig große Änderungen der Bypaßluftmenge infolge schneller Verstellung der Drosselklappe zum größten Teil bereits durch die Vorsteuerung durchgeführt werden, so daß die Regelung mit entsprechend kleinem Regelhub die gewünschte Kraftstoff/Luft-Gemischzusammensetzung in engen Grenzen schnell einstellen kann. Der kleine Regelhub vermeidet große Schwankungen der Betriebsgemischzusammensetzung und des damit verbundenen »Sägens« der Brennkraftmaschine.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird das Bypaßventil pneumatisch betätigt über eine Steuerleitung, die in das Saugrohr mündet und in die ein von der Abgasmeßsonde gesteuertes Magnetventil geschaltet ist Hierbei kann das Bypaßventil als Membranventil ausgebildet sein, in dem gegenüber der Mündung der Steuerleitung in der Druckdose des Membranventils, die Mündung einer nach außen führenden Leitung angeordnet ist und zwischen den Mündungen, diese steuernd, eine Blattfeder angeordnet ist, die als bewegliches Ventilteil von dem Magneten betätigt wird. Ein derartiges Ventil kann als pneumatischer Integralregler dienen, mit dem eine Proportionalitätsänderung von bis zu 20% gesteuert werden kann.

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

F i g. 1 eine Bypaßsteuerung durch ein Magnetventil,

Fig.2 verschiedene Drosselblendenformen für den Bypaß,

Fig.3 eine Bypaßsteuerung mit einem durch ein Magnetventil betätigten Servoventil,

F i g. 4 ein Servoventil mit integriertem Magneten.

Wie in F i g. 1 dargestellt, sind in einem Saugrohr 1 in Strömungsrichtung, die durch Pfeile dargestellt ist, nacheinander ein Luftmeßorgan 2 und eine Drosselklappe 3 angeordnet. Das Luftmeßorgan 2 ist beispielhaft als eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 4 ausgebildet, die an einem Hebel 5 befestigt ist und bei ihrer Meßbewegung in einen konischen Bereich 6 des Saugrohres eintaucht gemäß einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge. Der möglichst reibungsfrei gelagerte Hebel 5 betätigt bei seiner Schwenkbewegung das bewegliche Ventilteil 7 eines Kraftstoffzumeß- und Verteilerventiles 8. Zur Rückstellung der Platte 4 dient der in einer Leitung 9 unter konstantem Druck stehende Kraftstoff, der über eine Zweigleitung 10 dem Zumeßventil 8 zugeführt, die nicht dargestellte Stirnfläche des beweglichen Ventilteiles beaufschlagt. Die Rückstell- so kraft bleibt deshalb stets gleich groß.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Elektrokraftstoffpumpe 11, die den Kraftstoff aus einem Behälter 12 ansaugt und über die Leitung 9 dem Zumeßventil 8 zuführt. Von der Leitung 9 zweigt weiterhin eine Leitung 13 ab, in die ein Druckregelventil 14 geschaltet ist. Vom Zuineßventi! 8 wird der dann mengenmäßig zugemessene Kraftstoff zu einzelnen Leitungen 15 verteilt, die zu den einzelnen, nicht dargestellten Einspritzventilen führen. Als Luftmeßorgan 2 kann jedoch auch ein entsprechend ausgebildeter Vergaser oder ein Hitzdrahtmeßorgan dienen.

Die Saugrohrabschnitte vor und nach dem Luftmeßorgan sind durch einen Bypaß 16 verbunden, der durch ein Ventil 17 steuerbar ist. Der Querschnitt des Bypasses

16 ist zudem durch eine Drosüelblende 18 bestimmt, die als Scheibe ausgebildet, an der Mündung der Bypaß 16 angeordnet ist. Diese Mündung ist im Saugrohr 1 an einer Stelle angeordnet, die bei geschlossener Drosselklappe 3 in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe üegL Je mehr die Drosselklappe 3 geöffnet wird, desto mehr wirkt auch der im Saugrohr nach der Drosselklappe herrschende Druck auf diese Mündung.

Das Ventil 17 ist bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als direknsteuerndes Magnetventil ausgebildet, bei dem ein Anker 20 als bewegliches Ventilteil entgegen der Kraft einer Schließfeder 21 durch eine Erregerspule 22 mit Kern 23 betätigt wird. Zur Druckentlastung ist im Anker 20 eine Bohrung 24 vorgesehen. Die Erregerspule 22 erhält ihren Strom aus einem Verstärker 25, der mit einer Sauerstoffmeßsonde 26 arbeitet, die in einem Abgasrohr 27 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Luftzahl λ kennzeichnet die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, wobei bei einem stöchiomietrischen Gemisch die Luftzahl A = 1 ist Bei der Sauerstoffmeßsonde ändern sich die für die Regelung verwendbaren lonenströme, sobald eine Änderung der Luftzahl λ erfolgt

In Fig. 2 sind verschiedene Blenden 18 mit unterschiedlicher Ausbildung der öffnung dargestellt. Die Blende 18a hat einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt 29; bei der Blende UIb ist der Öffnungsquerschnitt 30 tropfenförmig; bei der Blende 18c ist die Ausbildung der öffnung 31 rechteckförmig; bei der Blende 18c/ sind zwei kreisförmige öffnungen 32 vorgesehen, die nach Einbau fin das Saugrohr in bezug auf die Strömungsrichtung des Saugrohrs hintereinander angeordnet sind.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Beispiel ist das Ventil

17 als pneumatisch arbeitendes Servoventil ausgebildet. Das Ventil hat eine Ventil platte 35, die an einer Membran 36 befestigt ist und durch eine Schließfeder 37 auf den Ventilsitz 38 gepreßt wird. Der die Feder 37 aufnehmende Raum 39 ist durch eine Steuerleitung 40 mit dem Saugrohr 1 verbunden. In der Steuerleitung 40 ist ein Magnetventil 41 angeordnet, das von der hier nicht dargestellten Meßsonde 26 mit Verstärker 25 gesteuert wird. Im Magnetventil 41 wird ein Anker 42 als bewegliches Ventilteil entgegen der Kraft einer Feder 43 durch eine Erregerspule 44 betätigt. Das Ventil 41 arbeitet als Drei/Zwei-Wegeventil, wobei das bewegliche Ventilglied 42 zwei Sitze 45 und 46 steuert. Je nach Lage des beweglichen Ventilteils 42 wird die von der Druckdose 39 zum Ventil 41 führende Leitung 40 mehr oder weniger entweder mit dem zum Saugrohr hinführenden Abschnitt der Leitung 40 verbunden oder mit einer zur Umgebung führenden Leitung 47.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Magnet in das Servoventil 17 integriert. Der Magnet 50 betätigt dabei eine Blattfeder 51, deren freies Ende 52 zwischen den Mündungen 53 und 54 von Rohren angeordnet ist, von denen das eine als Steuerleitung 40 zum Saugrohr 1 führt un 1 das andere Rohr 55 eine Verbindung zur Umgebungsluft herstellt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Kraftstoffzumeßanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Luftmeßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und der durchströmenden Luftmenge eine im wesentlichen proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird und diese Proportionalität durch Steuerung eines einen das Luftmeßorgan umgehen- ■<> den Bypaß beherrschenden Ventils von einem Meßglied in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße änderbar ist, wobei der Bypaß vor der Drosselklappe in das Saugrohr mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßmündung(18) '5 im unmittelbaren Bereich des gegen den Luftstrom sich bewegenden Drosselklapponteils liegt, so daß beim öffnen der Drosselklappe (3) an der Mündung (18) auch der nach der Drosselklappe im Saugrohr herrschende Druck wirkt, und daß das Meßglied eine im Auspuffrohr (27) eingebaute Abgasmeßsonde (26) ist.

   2. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmeßsonde (26) als auf den Sauerstoffpartialdruck der Abgase ansprechende Sauerstoffmeßsonde ausgebildet ist.

   3. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (26) auf einen das Bypaßventil (17) steuernden Magneten (22, 44,50) wirkt. ^J0

   4. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (17) pneumatisch betätigt wird über eine Steuerleitung (40), die in das Saugrohr (1) mündet und in die ein von der Abgasmeßsonde (26) gesteuertes Magnetventil (41,50,52) geschaltet ist (F i g. 3 und 4).

   5. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (17) als Membranventil ausgebildet ist.

   6. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Mündung (54) der Steuerleitung (40) in der Druckdose des Membranventils (17) die Mündung (53) einer nach außen führenden Leitung (55) angeordnet ist und zwischen den Mündungen, diese steuernd, eine Blattfeder (51) angeordnet ist, die als bewegliches Ventilteil von dem Magneten (50) betätigt wird (F ig. 4).

   7. Kraftstoffzumeßanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieuerleitung (40) in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe (3) in das Saugrohr (1) mündet.

   9. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselblende zwei in bezug auf die Strömungsrichtung im Saugrohr (1) hintereinander angeordnete öffnungen (32) dienen.