DE2245418C3 - Kraftstoffzumeßanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumeßanlage für Brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstoffbehälter und einer von diesem zum Saugrohr führenden Kraftstoffleitung, bei der die entsprechend der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge zugemessene Kraftstoffmenge durch Drücke im Kraftstoffbehälter und im Saugrohr sowie von dem Ausgangssignal einer die Zusammensetzung des Abgases ermittelnden Meßsonde bestimmt wird.

Bei bekannten Kraftstoffzumeßanlagen dieser Art werden die Spannungssprünge aufweisenden Ausgangs^ signale der Meßsonde in elektronischen Schaltkreisen integriert, um dann als integrierte Spannung als Stellgröße für ein K>aftstöffzümeßventil zu dienen.

uer urfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kraftstoffzumeßanlage zu entwikkeln, die mit einem Minimum an elektrisch arbeitendßn Teilen zur Integration der Ausgangssignale auskommt, ohne daü sich dabei die intermittierenden Ausgangssignale der Meßsonde nachteilig auf den Lauf und die Abgase des Motors auswirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die intermittierenden Ausgangssignale der Meßsonde die Verbindung zwischen Quellen unterschiedlichen Drucks und dem Kraftstoffbehälter und dami' den Druck in dessen Luftraum steuern und daß zur Integration der Luftdruckwechsel am Luftraum ein das Luftvolumen vergrößernder Luftspeicher wirkt Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Luftraum durch im Querschnitt insbesondere durch Magnetventile steuerbare Luftleitungen mit den Saugrohrabschnitten vor und nach einer im Saugrohr vorgesehenen, vorzugsweise als Luftmeßorgan ausgebildeten Drosselstelle verbindbar. Die gewünschte Integrationskonstante wird einerseits durch die Drosselwiderstände in den Luftleitungen bzw. dem Öffnungszeitquerschnitt der Magnetventile und andererseits durch das Luflvolumen in dem Kraftstoffbehälter bestimmt Hierfür kann es von Vorteil sein. Ventile mit großem Öffnungsquerschnitt zu verwenden und diese nur kurzfristig zu öffnen. Der Luftraum im Kraftstoffbehälter der bei Vergasern meist konstant ist, indem der Flüssigkeitsspiegel durch ein Schwimmerventil gesteuert wird, reicht voliimenmäuig für eine Integration in den meisten Fällen nicht aus. Um die beanspruchte gewünschte Speicherwirkung zu bekommen, kann deshalb dieser Luftraum über eine Leitung mit einem separaten Luftspeicher verbunden werden.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung können die Ausgangssignale der einen Meßsonde zur gleichzeitigen Drucksteuerung von Kraftstoffbehältern mehrerer Kraftstoffzumeßanlagen dienen. Hierfür muß nur einmal der elektrische Steueraufwand aufgebracht werden und es kann diese bei dieser Steuerung erreichbare multiplikative Anreicherung von Kraftstoff im Kraftstoffluftgemisch gleichmäßig liir den ganzen Motor, der mit mehreren Vergasern arbeitet, erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In einem Saugrohr 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine sind ein mit kontinuierlichem Druck arbeitender Vergaser 2 und eine Drosselklappe 3 hintereinander angeordnet. Der Luftraum 4 des Kraftstoffbehälters 5 ist durch eine Leitung 6 mit dem vor dem Vergaser liegenden Abschnitt des Saugrohres verbunden, durch eine Leitung 7 mit dem nach dem Vergaser liegenden Saugrohrabschnitt. Die Leitung 7 endet in dem Luftraum oberhalb des Vergaserstellkolbens 8, der quer zur Strömungsrichtung angeordnet, axial beweglich an einer Membran 9 aufgehängt ist. Der Raum oberhalb dieses Verstellkolbens 8 ist durch eine öffnung 10 mit dem Saugrolirabschnitt nach dem Vergaser 2 verbunden. In dem Raum unterhalb der Membran 9 herrscht der vor dem Vergaser 2 wirkende Druck des Saugrohres, was durch eine Bohrung 11 erreicht wird. Am Vefgaserkölbeii 8 ist eine Zumeßnadel 12 angeordnet, die eine Öffnung 13 steuert, welche die Mündung eines in den Kraftstoff Im Behälter 4 tauchenden Rohres 14 ist,

In den Leitungen 6 und 7 sind Magnetventile 16 Und

17 angeordnet, die von den oberen und unteren Schwellwerten einer im Abgasrohr 18 angeordneten Meßsonde 19 gesteuert werden. Bei dieser Meßsonde 19 handelt es sich um ein einseitig verschlossenes Röhrchen, das aus einem Festelektrolyten, beispielsweise Zirkondioxyd, durch Sinterung hergestellt ist. Das Röhrchen ist beiderseits mit mikroporösen Platinschichten bedampft, die mit nicht dargestellten Kontakten versehen sind und die zueinander ein elektrisches Potential haben können. Dieses Röhrchen ist einerseits von der Außenluft berührt, andererseits von den Abgasen des Kraftfahrzeuges. Der Festelektrolyt ist bei höheren Temperaturen, wie sie im Abgasstrom vorherrschen, sauerstoffionenleitend. Wenn nun der Sauerstoffpartialdnick des Abgases vom Sauerstoffpartialdruck der Außenluft abweicht dann tritt zwischen den beiden Platinschichten bzw. zwischen den nicht dargestellten Anschlußklemmen eine Potentialdifferenz auf mit einem charakteristischen Verlauf, der der Luftzahl λ entspricht Diese Potentialdifferenz hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoffpartialdrücke zu beiden Seiten des Festelektrolyten ab. Deshalb ändert sich die Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde 19 in dem näheren Bereich der Luftzahl A= 1,0 sprungartig. Bei λ> 1,0 tritt nämlich im Abgas plötzlich unverbrannter Sauerstoff auf. Infolge der starken Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Meßsonde von der Luftzahl läßt sich die Sauerstoffmeßsonde außerordentlich gut zur Steuerung von den oben genannten Magnetventilen verwenden. Die Oz-Sondenspannung ist im Bereich λ<\ groß, im Bereich λ>1 klein. Bei der Erfindung werden zur Steuerung der Magnetventile 16 und 17 nur die großen und die kleinen Spannungen verwendet, jeweils ab einem bestimmten Schwellwert Auf diese Weise wird der Druck im Luftraum 4 des Kraftstoffbehälters 5 so lange geändert, bis eine Luftzahl λ proportional I erreicht wild, die sich als besonders günstig herausgestellt hat und einem stöchiometrischen Gemisch aus Luftmenge und Kraftstoffmenge entspricht Um die gewünschte Regelung zu erhalten, wird das Magnetventil 16 durch die niedere Spannung unterhalb der unteren Schwellwertgrenze und das Magnetventil 17 durch die hohe oberhalb der oberen Schwellwertgrenze liegende Spannung gesteuert Bei Aufsteuerung des Ventils 16 steigt also der Druck im Kraftstoffbehälter 5 und der Kraftstoffanteil im Kraftstoffluftgemisch nimmt zu, hingegen bei Aufsteuerung des Magnetventils 17 nimmt der Kraftstoffanteil ab. In den elektrischen Schaltkreis zwischen

is Sonde 19 und Magnetventilen 16, 17 sind für den jeweiligen oberen oder unteren Schwellwert Schmitt-Trigger 20 und 21 geschaltet, denen Schaltverstärker 23 und 24 folgen. Gegebenenfalls kommt man auch mit einem einzigen Schmitt-Trigger für obere und untere Schwellwerte aus.

Der an den Ventilen 16 und 17 anstehende treibende Druck wird durch Drosseln 25 vermindert, die einerseits in den Leitungen 6 und 7 zum Saugrohr hin angeordnet sind und andererseits in einer Leitung 26, die die Leitungen 6 und 7 verbindet

Im allgemeinen reicht das Volumen des Luftraumes 4 des Kraftstoffbehälters 5 nicht aus, um eine befriedigende Integi ation der Druckstöße zu erhalten. Aus diesem Grunde ist der Luftraum 4 über eine Leitung 27 mit einem Luftspeicher 28 verbunden. Luftraum 4 plus Luftvolumen des Speichers 28, die Drossel 25 sowie der Öffnungszeitquerschnitt der Magnetventile 16 und 17 bestimmen die Integrationskonstante der gesamten Kraftstoffzumeßanlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffzumeßanlage für Brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstoffbehälter und einer von diesem zum Saugrohr führenden Kraftstoffleitung, bei der die entsprechend der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge zugemessene Kraftstoffir.enge durch die Drücke im Kraftstoffbehälter und im Saugrohr sowie von dem Ausgangssignai einer die Zusammensetzung des Abgases ermittelnden Meßsonde bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die intermittierenden Ausgangssignaie der Meßsonde (19) die Verbindung (6, 7) zwischen Quellen unterschiedlichen Drucks und dem Kraftstoffbehälter (5) und damit den Druck in dessen Luftraum (4) steuern und daß zur Integration der Luftdruckwechsel am Luftraum (4) ein das Luftvoiumen vergrößernder Luftspeicher (28) wirkt

Z Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftraum durch im Querschnitt insbesondere durch Magnetventile (16, 17) steuerbare Luftleitungen (6, 7) mit den Saugrohrabschnitten vor und nach einer im Saugrohr (1) vorgesehenen, vorzugsweise als Luftmeßorgan (2) ausgebildeten Drosselstelle verbindbar ist.

3. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (2) im Saugrohr (1) ein weitgehend konstantes Druckgefälle bewirkt

4. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftmeßorgan (2) ein quer zur Strömungsrichtung im Saugrohr (1) angeordneter a..ial beweglicher Stellkolben (8) dient, an dem eine Kraftstoffzumt "nadel (12) axial angeordnet ist und die Drücke vor und nach dem Meßorgan (2) an entsprechenden i^: den Slellrichtungen wirkenden, am Stellkolben (8) angeordneten Flächen (9) angreifen (Strornbergprinzip).

5. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftleitungen (6,

7) konstante Drosseln (23) angeordnet sind, die gemeinsam mit dem Gesamtvolumen des Kraftstoffbehälters (4) die Integrationskonstante der Luftdruckwechsel bestimmen. <»5

6. Kraftstoffzumeßanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der einen Meßsonde (19) zur gleichzeitigen Drucksteuerung von Kraftstoffbehältern mehrerer Kraftstoffzumeßanlagen dient.