DE2658051A1

DE2658051A1 - Einrichtung zum regeln der zusammensetzung des betriebsgemisches einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2658051A1
Application number: DE19762658051
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1978-07-06
Also published as: US4143631A; GB1587237A; JPS5379123A

Description

Zusammensetzung nachgeregelt.. Damit bei schneller willkürlicher Vergrößerung der Einspritsmenge ein schnelles Machregeln der Luftmenge und der Abgasrückführmenge erfolgen kann, ist mit dem Mengenverstellorgan der Kraftstoffzündeinrichtung eine Pumpe verbunden, die bei Betätigung des Mengenverstellorgans in Richtung Mehrmenge Kraftstoff in den Arbeitsraum des Stellmotors befördert. Damit wird die Drosselklappe au-genblickiich ungeregelt betätigt und somit ein momentanes überfetten des Betriebsgemisches beiin Beschleunigen und ein damit verbundener Rauchstoß vermieden.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs„ Eine solche Regeleinrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß bei sehr schnellen Verstellbewegungen des Mengen-zerstellorgans der Kraftstoffzumeßeinrichtung der Nachregelvorgang über das Differenzdruckventil und dem von diesem gesteuerten Stellmotor zur Versteilung der Drosselklappe nicht schnell genug vollzogen v/erden kann, so daß es kurzzeitig beim Beschleunigen zu einer Überfettung des Betriebsgemisches und zu einem Rauchstoß kommt. Dies ist insbesondere auch dann der Fall, >/ann die Xraftstofförderpumpe nur eine geringe Förderleistung hat, BC daß ni-slri schnell genug die nötige Kraftstoffmenge für die Verstellung des StelliEOicrs zur Verfügung steht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine während der Betätigungspausen des Stellmotors gespeicherte Kraftstoffmenge durch die Verstellbewegung des Mengenverstellorgans beim Beschleunigen für eine zunächst ungeregelte Verstellung der Drosselklappe durch den Stellmotor zur Verfügung steht. Nach Ende des Stellvorgangs kann ein Druckausgleich über die Drossel in der Entlastungsleitung erfolgen entsprechend dem Wert, der sich durch die vom Differenzdruckventil geregelte Kraftstoffzufuhr

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zum Arbeitsraum des Stellmotors einstellt» In vorteilhafter Weise folgt die verstellbare Wand des über das Rückschlagventil vom Stellmotor abgekoppelten Pumpraumes jeder Stelibewegung des Mengenverstellglieds, in dem bei einer Verstellung in Richtung geringerer Einspritzmengc entsprechend Kraftstoff über die Saugleitung in den Pumpraum' gebracht wird= Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich die Drosselklappe unabhängig von der Förderleistung der Kraftstofförderpumpe und unabhängig von der Regelcharakteristik des Differenzdruckventils kurzzeitig so verstellen, daß bei einer plötzlichen und willkürlichen Vergrößerung der Kraftstoffzumeßmenge genügend viel Frischluftmenge zugeführt werden kann, um mit Sicherheit ein Überfetten des Betriebsgemisches zu vermeiden unter Beibehaltung einer langsamen und damit stabilen Regelung der Abgasrückführmenge in verschiedenen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine.

Zeichnung

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung der Erfindung

In dem Ausführungsbeispiel ist vereinfacht eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt mit einem Saugrohr 2 und einer Abgassammelleitung Eingangs ist das Saugrohr 2 mit einem Luftfilter 5 versehen und anschließend als profilierter, sich in Strömungsrichtung zur Brennkraftmaschine hin erweiternder Lufttrichter β ausgebildet. Stromabwärts davon ist im Saugrohr eine Drosselklappe 7 angeordnet, die über ein Gestänge 8 mit einem Stellmotor 9 verbunden ist. Stromabwärts der Welle Io der Drosselklappe mündet in das Saugrohr eine von der Abgassammelleitung 3 herführende Abgasrückfuhrleitung 12 ein, deren in Saugrohrmitte liegende Austrittsöffnung 14 im Schwenkbereich der stromabwärts der Welle liegenden Drosselklappenhälfte liegt und durch diese bei voll

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geöffneter Drosselklappe verschlossen wird.

Die Brennkraftmaschine wird in üblicher Weise durch eine Einspritzpumpe 16 mit Kraftstoff versorgt. Es kann sich dabei, wie hier im Beispiel gezeigt, um eine bekannte Reiheneinspritzpumpe oder aber auch um eine Verteilereinspritzpumpe oder Saugdrosselein-spritzpumpe handeln. Die Einspritzpumpe wird von einer Kraftstofförderpumpe 17 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 19 mit Kraftstoff versorgt. Dabei ist der Kraftstofförderpumpe 17 unmittelbar ein Kraftstoffilter 18 nachgeschaltet und parallel zur Kraftstofförderpumpe in einer Abströmleitung zum Kraftstoffvorratsbehälter 2o ein Druckregelventil 22 vorgesehen. Mit diesem kann ein gewünschter, im wesentlichen konstanter Kraftstofförderdruck erzielt werden, der ferner entsprechend ausgewählten Betriebsparametern, wie zum Beispiel Luftdruck oder Temperatur, beeinflußt werden kann.

Die Kraftstoffversorgungsleitung 19 führt durch den gesteuerten Druckraum 23 eines Differenzdruckventils 24 zur Führungsbohrung 26 eines als Drosselorgan in der Kraftstoffversorgungsleitung dienenden ,mit einer Ringnut 28 versehenen Steuerschiebers 27. Je nach Lage des Steuerschiebers gibt die eine Begrenzungskante der Ringnut 28 einen mehr oder weniger großen Zumeßquerschnitt oder Durchtrittsquerschnitt in der Kraftstoffversorgungsleitung 19 frei. Stromabwärts des ZumeßquerSchnitts führt die Kraftstoffversorgungsleitung unverschließbar von der Ringnut 28 ab und durch den ungesteuerten Druckraum 3o des Differenzdruckventils zur Kraftstoffeinspritzpumpe 16. Im ungesteuerten Druckraum 3o, der durch eine Membran 31 vom gesteuerten Druckraum 23 getrennt wird, ist eine Druckfeder 32 angeordnet, durch deren Federcharakteristik und Vorspannung der durch das Differenzdruckventil einstellbare Differenzdruck im wesentlichen bestimmt wird. Die Membran 31 bildet mit der öffnung 33 einer aus dem gesteuerten Druckraum 23 führenden Entlastungsleitung 34 ein Ventil, über das entsprechend der Auslenkung der Membran mehr oder weniger Kraftstoff abströmen kann.

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Der vom Steuerschieber 27 in der als Sackbohrung ausgebildeten Führungsbohrung 26 eingeschlossene Druckraum 35 ist über eine feste Drossel 37 ständig mit der Kraftstoffversorgungsleitung 19 stromaufwärts des Zumeßquerschnltts 29 verbunden. Damit wirkt auf den Steuerschieber 27 der geregelte,, im wesentlichen konstante Kraftstoffdruck der Förderleitung stromaufwärts des Zumeßquerschnitts. Durch diesen Druck wird der Steuerschieber 27 auf einen Schwenkarm 38 gedrückt, der einseitig reibungsarm gelagert ist und an dessen im Bereich des Lufttrichters 6 ragenden Ende eine quer zur Luftströmungsrichtung liegende Stauscheibe befestigt ist«Diese Scheibe wird durch den Staudruck der Luftströmung bzw. durch die an ihr wirkende Druckdifferenz entgegen der durch den Kraftstoffdruck erzeugten und vom Steuerschieber übertragenen,im wesentlichen konstanten Kraft ausgelenkt. Mit Hilfe der Profilierung des Lufttrichters 6 kann erreicht werden, daß es für die kontinuierliche Vergrößerung der freien Ringfläche zwischen der Stauscheibe 39 und der Lufttrichterwand bei gleichbleibender Druckdifferenz an der Stauscheibe 39 unterschiedlicher Verstellwege der Stauscheibe bedarf» Ebenso kann ZoB. durch schlitzförmige Ausgestaltung des Zumeßquerschnitts 29 erreicht werden, daß sich der Zumeßquerschnitt linear mit dem Verstellweg des Steuerschiebers 27 ändert, der entsprechend der Auslenkung der Stauscheibe 39 betätigt wird. Durch die Profilierung des Lufttrichters 6 bei konstant gehaltener Rückstellkraft und bei konstantem Differensdruck am Zumeßquerschnitt 29 läßt sich somit in verschiedenen Betriebsbereichen ein angepaßtes gewünschtes Verhältnis Luft zu Kraftstoff einstellen.

Die Entlastungsleitung 34 führt in einen Arbeitsraum 41 des Stellmotors 9, dessen Stellorgan 42 hier z.B. als Arbeitskolben ausgebildet ist" und entgegen dem hydraulischen Stelldruck von einer Druckfeder 43 beaufschlagt ist. Das Stellorgan, das auch z.B. als Membran ausgebildet werden kann, ist dabei mit dem Gestänge 8 zur Verstellung der Drosselklappe 7 gekoppelt. Der Arbeitsraum 41 ist ferner über eine feste Drossel 44 und eine Rücklaufleitung 45 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 2o verbunden.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 16 hat in bekannter Weise ein hier nicht weiter dargestelltes Mengenverstellorgan, das über einen Hebel 47 willkürlich verstellbar ist. Dieser Hebel kann z.B. mit einem Gaspedal eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sein. Mit dem Hebel 47 ist weiterhin ein Übertragungsglied 48 verbunden, auf das durch die Kraft einer Druckfeder 49 die verstellbare Wand 5o einer Pumpe 51 in Verstellrichtung des Hebels 47 zu geringerer Kraftstoffzumeßmenge gedrückt wird und die verstellbare Wand 5o allen Bewegungen des Hebels 47 folgt.

Die verstellbare Wand 5o, in diesem Fall z.B. ein dicht in einer Bohrung geführter Kolben, schließt in der Pumpe 51 einen Pumpraum 52 ein, aus dem eine Druckleitung 54 zur Entlastungsleitung 34 oder direkt in den Arbeitsraum 41 des Stellmotors 9 führt. In der Druckleitung 54 ist ein in Förderrichtung zum Arbeitsraum 41 hin öffnendes Rückschlagventil 55 angeordnet, das den Pumpraum von Steuersystem für die Drosselklappe 7 abkoppelt. Zum

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!Pumpraum 42 führt ferner eine Saugleitung 56, in der jedenfalls ein in Saugrichtung öffnendes Rückschlagventil 57 angeordnet ist. Die Saugleitung 56 führt entweder zur Rücklaufleitung 45 oder direkt zum Kraftstoffvorratsbehälter 2o.

Die oben beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Wird, ausgehend von einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Hebel 47 bzw. das Mengenverstellorgan der Einspritzpumpe 16 in Richtung Kraftstoffmehrmenge verstellt, so muß über die Kraftstofförderleitung der Einspritzpumpe entsprechend mehr Kraftstoff zugeführt werden. Bei zunächst konstanter Stellung des Steuerschiebers 27 führt dies jedoch zu einem Druckabfall in dem ungesteuerten Druckraum 3o des Differenzdruckventils. Dieser Druckabfall bewirkt eine Verstellung der Membran 31 und damit eine Vergrößerung der öffnung 33 der Entlastungsleitung Durch die hier nunmehr vergrößerte Kraftstoffabströmmenge vergrößert sich unter dem Einfluß der festen Drossel AA der Druck im Arbeitsraum 41, so daß das Stellorgan entgegen der Kraft der Feder 43 verstellt und die Drosselklappe 7 in Öffnungsrichtung bewegt v/ird. Dies führt zu einer Vergrößerung der zugeführten Frischluftmenge unter gleichzeitiger Verringerung der rückgeführten

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Abgasrückführmenge. Denn durch den an der Drosselklappe 7 vergrößerten Saugrohrdurchtrittsquerschnitt kann nun der von der Brennkraftmaschine erzeugte Ansaugunterdruck stärker zur Stauscheibe 39 durchgreifen, so daß diese unter Einwirkung der kurzzeitig vergrößerten Druckdifferenz weiter ausgelenkt wird, bis am Schwenkarm 38 wieder Kräftegleichgewicht herrscht. Bei einer Verstellung des Hebels 47 in umgekehrter Richtung spielt sich der oben beschriebene Vorgang ebenfalls in umgekehrter Richtung ab. Durch diese Einrichtung erzielt man eine äußerst genaue Zuordnung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge zur angesaugten Frischluftmenge und darüber hinaus die Möglichkeit, Abgasrückführmengen in optimaler Dosierung der Brennkraftmaschine zuzuführen, ohne daß deren Leistung z.B. bei Vollastbetrieb beeinträchtigt wird. In diesem Fall wird durch die voll geöffnete Drosselklappe 7 die Abgasrückführung völlig unterbunden. Es wird dabei weiterhin vorteilhaft die Kraftstoffmengendosierung und -messung außerhalb der vielen Fehlereinflüssen ausgesetzten Kraftstoffeinspritzpumpe vorgenommen. Dabei ist dennoch die Möglichkeit geblieben, z.B. zum Beschleunigen willkürlich eine schnelle und große Verstellung der Kraftstoffzumeßmenge durch Verstellung des Hebels 47 zu vollziehen.

Durch die beschriebene Einrichtung wird erreicht, daß die Steuerung der Frischluftansaugmenge auf eine Verstellung der Kraftstoffzumeßmenge kontinulierlich und schwingungsfrei nachgeführt wird. Die Verstellung der Drosselklappe 7 erfolgt demgemäß relativ langsam. Dies hat nun den Nachteil, daß auf schnelle Einspritzmengenänderungen hin und bei knapp an der Rauchgrenze eingestelltem Verhältnis von Luft zu Kraftstoff kurzzeitig eine Überfettung des Betriebsgemisches auftreten kann, da die Drosselklappe 7 dieser Verstellung nicht schnell genug folgen kann. Durch die Einrichtung der Pumpe 51 ist nun aber gewährleistet, daß bei einer schnellen Verstellung des Hebels 47 Kraftstoff direkt in den Arbeitsraum 41 entsprechend der Auslenkbewegung des Hebels 47 gefördert wird und gleichzeitig die Drosselklappe 7 geöffnet wird. Sobald diese Verstellbewegungen durchgeführt sind, erfolgt ein Druckausgleich

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über die Drossel 44, so daß sich im Arbeitsraum 41 der vom Differenzdruckventil 24 geregelte Druck wieder einstellt und dementsprechend die Stellung der Drosselklappe 7 nachgeregelt wird.

Wird der Hebel 47 in Richtung geringerer Kraftstoffzumeßmenge verstellt, so folgt der Kolben 5o unter Einwirkung der Feder 49 dem Verstellhebel und saugt über die Saugleitung 56 entsprechend der Volumenvergrößerung des Pumpraums 52 Kraftstoff an. In diesem Fall erfolgt keine Rückwirkung auf den Stellmotor 9, von dem die Pumpe 51 durch das Rückschlagventil 55 abgekoppelt ist.

Natürlich kann die Feder 49 der Pumpe 51 auch entfallen, wenn die verstellbare Wand 5o bzw. das Pumpelement der Pumpe fest mit dem Mengenverstellorgan oder dem Hebel 47 bzw. einem entsprechenden Übertragungsglied verbunden ist und das Mengenverstellorgan durch eine übliche, in der Einspritzpumpe bereits vorhandene, in Stoprichtung wirkende Feder beaufschlagt ist.

Auch die Steuerung der Austrittsöffnung 14 der Abgasrückfuhrleitung ist nicht auf die gezeigte Ausführung beschränkt. Es kann in äquivalenter Weise auch ein zusätzliches, vom Stellmotor unmittelbar oder mittelbar gesteuertes Drosselorgan des Abgasrückf uhr leitungsquerschnitts vorgesehen v/erden.

Wie in der Zeichnung durch ein gestricheltes Rechteck 59 angedeutet ist, kann bei dieser Ausgestaltung einer Regeleinrichtung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine, ohne das Regelergebnis zu beeinflussen,ein Lader auf der Ansaugseite der Brennkraftmaschine vorgesehen werden. Dabei kann der Lader 59 sowohl stromabwärts der Abgasrückfuhrleitung, als auch stromaufwärts der Drosselklappe 7 im Saugrohr 2 angeordnet sein.

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Claims

Ansprüche

ν 1.JEinrichtung zum Regeln der Zusammensetzung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung, in dessen von einer Kraftstoffördereinrichtung abführenden Kraftstoffversorgungsleitung ein über ein Luftmeßorgan der der Brennkraftmaschine über das Saugrohr zugeführten Frischluftmenge entsprechend betätigbares Drosselorgan angeordnet ist, stromabwärts von dessen Zumeßquerschnitt der nicht gesteuerte Druckraum eines Differenzdruckventils liegt, aus dessen stromaufwärts des Zumeßquerschnitts liegendem gesteuerten Druckraum eine mit einer Drossel versehene Entlastungsleitung abführt, die stromaufwärts der Drossel mit dem Arbeitsraum eines Stellmotors verbunden ist, dessen Stellorgan mit einer stromabwärts des Luftmeßorgans im Saugrohr angeordneten Drosselklappe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenvers te llorgan der Kraftstoff zündeinrichtung (16) willkürlich verstellbar ist und mit einer verstellbaren Wand (5o) eines Pumpraumes (52) gekoppelt ist, der über eine mit einem Rückschlagventil (57) versehene Saugleitung (56) mit einem Kraftstoffvorratsbehälter (2o) und über eine mit einem Rückschlagventil (55) versehene Druckleitung (54) mit dem Arbeitsraum (41) des Stellmotors (9) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Wand (5o) durch die Kraft einer Rückstellfeder (49) im Sinne einer Vergrößerung des Pump raumes (42) und Verstellung des Kraftstoffmengenverstell- organs in Richtung kleinerer Kraftstoffzumeßmenge verstellbar ist und in Wirkverbindung mit dem Mengenverstellorgan bringbar ist.

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3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drosselklappe der Saugrohrquerschnitt und komplementär dazu der Querschnitt einer stromabwärts der Drosselklappe ins Saugrohr mündenden Abgasrückführleitung änderbar ist.

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