DE2843789A1

DE2843789A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2843789A1
Application number: DE19782843789
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Kawamura; Masaaki Saito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-08-30
Also published as: GB2005348B; GB2005348A; US4242992A; JPS6045300B2; JPS5453718A

Description

Nissan Motor Company, Limited, Yokohama, Japan

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzern zur Versorgung der Zylinder der Maschine mit Kraftstoff und insbesondere eine Brennkraftmaschine, die mit Haupt- und Hilfskraftstoffeinspritzern ausgerüstet ist, um die Zylinder der Maschine mit einer geeigneten Kraftstoffmenge zu versorgen.

Es ist bekannt, nur einen Kraftstoffeinspritzer im Ansaugkanal der Maschine vorzusehen, um die Zylinder der Maschine mit Kraftstoff zu versorgen, der vom Kraftstoffeinspritzer eingespritzt wird. Dieser Kraftstoffeinspritzer besteht im allgemeinen aus einem elektromechanischen Ventil, das so ausgebildet ist, dass es sich zum Einspritzen des Kraftstoffes während einer Zeitdauer öffnet, die einer Impulsbreite entspricht, die nach Massgabe der verschiedenen Maschinenarbeitsparameter bestimmt ist. Die den Zylindern gelieferte Kraftstoffmenge ist somit proportional der Impulsbreite.

Bei einem derartigen Krciftstoffeinspritzer ist der Öffnungsbereich des elektromagnetischen Ventils so festgelegt, dass er der maximalen KraftstoffVersorgungsmenge genügt, die beispielsweise bei der Arbeit der Maschine mit maximaler Ausgangsleistung erforderlich ist, bei der die oben erwähnte Impulsbreite am grössten ist

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oder das elektromechanische Ventil fortlaufend vollständig offengehalten wird.

Die oben erwähnte Impulsbreite zum Steuern des Kraftstoffeinspritzers muss somit während des Betriebes der Maschine mit relativ geringer Ausgangsleistung, bei der eine relativ geringe Menge an angesaugter Luft erforderlich ist, insbesondere während des Leerlaufs der Maschine klein sein. Die Genauigkeit des elektromechanischen Ventils des Einspritzers hängt von der Ansprechverzögerungszeit aufgrund der Reibung der mechanischen Teile des Ventils ab. Die Ansprechverzögerungszeit beträgt beispielsweise etwa 1,6 ms von der geschlossenen Stellung zur offenen Stellung und etwa o,9 ms von der offenen Stellung zur geschlossenen Stellung.

Es tritt daher eine extreme Schwankung der Öffnungszeit des elektromechanischen Venitls während der Arbeit der Maschine mit niedriger Ausgangsleistung auf, bei der die Öffnungszeit oder die Impulsbreite zum Steuern des Ventils kleiner als etwa 2-2,5 ms ist. Daraus ist ersichtlich, dass es schwierig ist, eine hohe Genauigkeit bei der Regelung der Kraftstoffversorgungsmenge während eines derartigen Betriebes der Maschine mit niedriger Ausgangsleistung beizubehalten. Diese Schwierigkeit nimmt mit steigender Anzahl der Zylinder der Maschine und mit steigendem Gesamthubraum der Maschinenzylinder zu.

Ziel der Erfindung ist daher eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff einspritzern , bei der eine hohe Genauigkeit bei der Regelung der Kraftstoffversorgungsmenge selbst während der Arbeit der Maschine mit niedriger Ausgangsleistung erzielt wird, bei der eine relativ geringe Menge an angesaugter Luft erforderlich ist, wobei gleichzeitig die maximale Kraftstoffversorgungsmenge gewährleistet sein soll, die während der Arbeit der Maschine mit maximaler Ausgangsleistung erforderlich ist.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine Brennkraftmaschine geliefert werden, die mit Haupt- und Hilfskraftstoffeinspritzern ausge-

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rüstet ist, die im Ansaugkanal der Maschine vorgesehen sind, wobei nur der Hauptkraftstoffeinspritzer betätigbar ist, um eine hohe Genauigkeit der Regelung der Kraftstoffversorgungsmenge während der Arbeit der Maschine mit relativ niedriger Last zu erzielen, wohingegen sowohl der Haupt- als auch der Hilfskraftstoffeinspritzer betätigbar sind, um während der Arbeit der Maschine mit relativ hoher Last eine grosse Kraftstoffversorgungsmenge zu erhalten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine, die mit Haupt- und Hilfskraftstoffeinspritzern ausgerüstet ist, die im Ansaugkanal der Maschine vorgesehen sind, wobei, nur der Hauptkraftstoff einspritzer betätigt wird, um Kraftstoff einzuspritzen, während ein Maschinenbetriebsparameter noch eine Arbeit der Maschine mit relativ niedriger Ausgangsleistung zeigt, wohingegen sowohl der Hauptkraftstoffeinspritzer als auch der Hilfskraftstoffeinspritzer betätigt werden, um Kraftstoff einzuspritzen, während der Maschinenbetriebsparameter eine Arbeit der Maschine mit relativ hoher Ausgangsleistung zeigt.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht darin, Haupt- und Hilfskraftstoffeinspritzer im Ansaugkanal vorzusehen, der mit dem Zylinder der Maschine verbunden ist. Es wird nur der Hauptkraftstoffeinspritzer betätigt, um während der Arbeit der Maschine mit relativ niedriger Last Kraftstoff einzuspritzen, während sowohl der Hauptkraftstoffeinspritzer als auch der Hilfskraftstoff einspritzer betätigt werden, um während der Arbeit der Maschine mit relativ hoher Last Kraftstoff einzuspritzen.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine näher beschrieben:

Fig.1 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine.

Fig.2 zeigt in einer grafischen Darstellung die Arbeitskenn-

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linien des Hauptkraftstoffeinspritzers und des Hilfskraftstoffeinspritzers, die bei der in Fig.1 dargestellten Maschine verwandt werden.

Fig.3 zeigt das Schaltbild einer Steuerung für die in Fig.1 dargestellte Maschine.

Fig.4 zeigt das Schaltbild einer Einrichtung zum Anlassen der kalten Maschine, die vorzugsweise bei der in Fig.1 dargestellten Maschine vorgesehen ist.

Das in Fig.1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug weist einen Maschinenblock Io mit einer Vielzahl von Zylindern 1oa auf, von denen nur einer dargestellt ist. Jeder Zylinder ist mit Zweigeinlasskanälen 12a eines Ansaugkrümmers 12 verbindbar, der einen Teil des Ansaugkanales 14 bildet. Von den Zweigeinlasskanälen 12a ist nur einer dargestellt. Ein Drosselventil 16 ist drehbar im Ansaugkanal 14 vorgesehen, um die Menge der den Zylindern gelieferten angesaugten Luft zu steuern. Ein bekannter Luftströmungsmesser 18 befindet sich stromaufwärts vom Drosselventil 16, um die Menge an angesaugter Luft zu messen, die durch den Ansaugkanal 14 geht. Stromaufwärts vom Luftströmungsmesser 18 befindet sich ein Luftfilter 2o, um den Staub zu entfernen, der in der Luft enthalten ist, die durch den Ansaugkanal 14 - eingeführt wird. Jeder Zylinder steht gleichfalls in üblicher Weise mit Zweigkanälen 22a einer Abgasleitung 22 in Verbindung, von denen nur einer dargestellt ist und durch die das Abgas von den Zylindern abgeführt wird.

Ein Hauptkraftstoffeinspritzer 24 befindet sich in einer Krümmerstufe oder einer Steigleitung 12b, die mit dem Ansaugkrümmer 12 verbunden ist. Die Steigleitung 12b ist am unteren Teil B so ausgebildet, dass sie mit Ccm Abgas von den Zylindern in Kontakt kommen kann, um die Wärme des Abgases aufzunehmen und die Vergasung des Kraftstoffes zu fördern, aer der Steigleitung 12b zugeführt wird. Im vorliegenden Fall steht der untere Teil B mit der Abgasleitung 22 in Kontakt. Das heisst mit anderen Worten, dass sich

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der Ansaugkrümmer 12 und die Abgasleitung 22 die den unteren Teil B bildende Wand teilen. Der untere Teil B dient somit als Wärmetauscher.

Der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 befindet sich dem unteren Teil B gegenüber, um den Kraftstoff auf den unteren Teil B zu einzuspritzen. In diesem Fall ist der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 so angeordnet, dass seine nicht dargestellte Längsachse im wesentlichen auf der Längsachse L der Steigleitung 12b liegt. Zusätzlich zum Hauptkraftstoffeinspritzer 24 ist ein .Hilfskraftstoffeinspritzer 26 in der Steigleitung 12b angeordnet, um Kraftstoff in diese Leitung einzuspritzen.

Der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 stehen über eine Kraftstoffversorgungsleitung 28 mit einem Kraftstoffbehälter 3o in Verbindung. Eine Kraftstoffpumpe 32" setzt den Kraftstoff vom Kraftstoffbehälter 3o unter Druck, um die Kraftstoffeinspritzern 24 und 26 über einen Kraftstoffilter 34, der die im Kraftstoff enthaltenen Verunreinigungen entfernt, mit unter Druck stehendem Kraftstoff zu versorgen.

Eine Kraftstoffrückführungsleitung 36 zweigt von einem Teil der Kraftstoffversorgungsleitung 28 zwischen dem. Kraftstoffilter 34 und den Kraftstoffeinspritzern 24 und 26 ab, um eine Verbindung zwischen der Kraftstoffversorgungsleitung 28 und dem Kraftstoffbehälter 3o herzustellen. Die Rückführungsleitung 36 ist mit einem Druckregler 4o versehen, der den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffversorgungsleitung 28 dadurch reguliert, dass er den Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 3o abführt, wenn der Druck des Kraftstoffes in der Kraftstoffversorgungsleitung 28 einen gegebenen hohen Wert überschreitet.

Der Hauptkraftstoffeinspritzer und der Hilfsrraftstoffeinspritzer 24 und 26 stehen elektrisch vber Leitungen 44 >md 46 jeweils mit einer Steuerung 42 in Verbindung. Der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 besteht aus einem nicht dargestellten elektromechanischen Ven-

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til, das so ausgebildet ist, dass es sich während einer Zeitdauer öffnet, die der Impulsbreite eines Betätigungssignals entspricht, das von der Steuerung 42 geliefert wird, so dass der Kraftstoffeinsprxtzer den Kraftstoff während der Öffnungszeit des elektromechanischen Ventils einspritzt. Der·Hilfskraftstoffeinspritzer 26 besteht gleichfalls aus einem nicht dargestellten, elektromechanischen Ventil, das so ausgebildet ist, dass es sich erforderlichenfalls nach Massgabe eines Betätigungssignals von der Steuerung 42 öffnet. D.h. mit anderen Worten, dass das elektromechanische Ventil des Hilfskraftstoffeinspritzers 26 ein sogenanntes Schaltventil ist, das entweder eingeschaltet werden kann, so dass es fortlaufend offen ist,oder ausgeschaltet werden kann, so dass es fortlaufend geschlossen ist. Kraftstoff wird somit fortlaufend in einer konstanten Menge durch das Ventil eingespritzt, wenn das Ventil eingeschaltet ist.

Die Steuerung 42 steht elektrisch mit dem Luftströmungsmesser 18, um die Luftströmungsmenge der angesaugten Luft durch den Ansaugkanal 14 zu den Zylindern der Maschine zu messen, und mit einem Verteiler 48 in Verbindung, um die Drehzahl der Maschine, beispielsweise dadurch aufzunehmen, dass die am Unterbrecherkontakt des Verteilers 48 erzeugten Zündgeräusche wahrgenommen werden. Die Steuerung 42 ist so ausgebildet, dass sie die oben erwähnten Betätigungssignale für den Haupt- und den Hilfseinspritzer nach Massgabe der Menge an angesaugter Luft und/oder der Drehzahl der Maschine erzeugt. Die Steuerung 42 steht weiterhin elektrisch mit einem Sauerstoffsensor 5o in Verbindung, um die Sauerstoffgaskonzentration oder O^-Konzentration im Abgas von der Abgasleitung 22 zu ermit-· teln. Der Sauerstoffsensor 5o ist daher so angeordnet, dass er mit dem Abgas im Abgaskanal stromabwärts von der Leitung 22 in Kontakt steht.

Obwohl im Obigen dargestellt wurde, dass der bekennte Luftströmungsmesser 18 dazu verwandt wird, die Luftströmungsmenge e'er angesaugten Luft zu messen, versteht es sich, dass die Luftströmungsmenge auch dadurch gemessen werden kann, dass der Öffnungsgrad des Dros-

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selventils 16 und der Ansaugunterdruck stromabwärts vom Drosselventil 16 aufgenommen werden.

Die Arbeitskennlinien des Hauptkraftstoffeinspritzers und des Hilfskraftstoffeinspritzers 24 und 26 der Maschine werden im Folgenden anhand der grafischen Darstellung in Fig.2 erläutert.

Bei der erfindungsgemässen Maschine sind die maximale eingespritzte Kraftstoffmenge qMm für den Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und die maximale eingespritzte Kraftstoffmenge oder Kraftstoffversorgung qMs für den Hilfskraftstoffeinspritzen 26 so gewählt, dass sie der maximalen Kraftstoffmenge qMt genügen, die für den Verbrennungsvorgang im Maschinenblock Io erforderlich ist. Die maximalen eingespritzten Kraftstoffmengen für die Kraftstoffeinspritzer 24,26 und die maximale Kraftstoffmenge, die für die Verbrennung im Maschinenblock 1o erforderlich sind, stehen in der folgenden Beziehung zueinander, um der dem Maschinenblock 1o gelieferten Kraftstoffmenge einen gewissen Spielraum zu lassen:qMm. (max) + qMs (max)= qMt .

Wie es in der grafischen Darstellung in Fig.2 dargestellt ist, nimmt die Menge an eingespritztem Kraftstoff vom Hauptkraftstoffeinspritzer 24 in der durch eine Linie qm.. dargestellten Weise zu, während die Menge an angesaugter Luft zunimmt und einen zweiten vorbestimmten Wert Q₀ von beispielsweise 2 λ 12 m pro Stunde erreicht, der über einem ersten vorbestimmten Wert Q₁ liegt. Der zweite vorbestimmte Wert Q₀ ist natürlich grosser als der erste vorbestimmte Wert Q.. Wenn die Menge an angesaugter Luft den zweiten vorbestimmten Wert Q₀ erreicht, ändert sich die Menge an eingespritztem Kraftstoff durch den Hauptkraftstoffeinspritzer 24 auf einen niedrigen Wert in Richtung des vollausgezogenen Pfeiles a und nimmt diese Kraftstoffmenge, in der durch eine Linie qm₀ dargestellten Weise mit zunehmender Menge an angesaugter Luft ze. Gleichzeitig beginnt der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 zu arbeitc-n, um eine konstante Kraftstoffmenge qMs einzuspritzen, die gleich der erforderlichen maximalen eingespritzten Kraftstoffmenge

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oder KraftstoffVersorgung des Hilfskraftstoffeinspritzers 24 ist. Diese eingespritzte Kraftstoffmenge qMs ist in der folgenden Weise festgelegt: qMs = qMt - qm„ (maximaler Wert )

Wenn somit die Menge an angesaugter Luft den zweiten vorbestimmten Wert CL überschreitet, erfolgt eine KraftstoffVersorgung bis zur maximal erforderlichen Kraftstoffmenge aufgrund der Zusammenarbeit des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 und des Hilfskraftstoffeinspritzers 26.

Aus der grafischen Darstellung in Fig.2 ist ersichtlich, dass aufgrund der Tatsache, dass der Bereich der Kraftstoffversorgungsmenge des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 verglichen mit der maximal erforderlichen Kraftstoffmenge qMt für die Maschine verhältnismäsig niedrig liegt, die Kraftstoffeinspritzung in ausreichendem Masse und genau während der Arbeit der Maschine mit einer geringen Kraftstoff menge erfolgen kann, bei der eine relativ geringe Menge an angesaugter Luft erforderlich ist und somit auch eine relativ geringe Menge an eingespritztem Kraftstoff erforderlich ist. Wenn beispielsweise die maximal erforderliche Kraftstoffmenge qMt etwa 4o 1 pro Stunde beträgt, liegt die erforderliche maximale eingespritzte Kraftstoffmenge oder Kraftstoffversorgung qMm des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 vorzugsweise bei etwa 25 1 pro Stunde und beträgt die konstante eingespritzte Kraftstoffmenge qMs des Hilfskraftstoffeinspritzers 26 vorzugsweise etwa 15 1 pro Stunde.

Wenn umgekehrt die Menge an angesaugter Luft von Maschinenarbeitsverhältnissen, die eine grosse Menge an angesaugter Luft und eine grosse Kraftstoffmenge erfordern, abnimmt, setzt der Hauptkraftstof feinspritzer 24 die Kraftstoffeinspritzung in der durch eine Linie qm₂ angegebenen Menge fort und liefert der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 weiterhin die konstante Kraftstoffmenge qMs. Wenn die Menge an angesaugte!" Luft den ersten vorbestimmten Wert Q₁ erreicht und unterschreitet, oimmt die eingespritzte Kraftstoffmenge des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 in Richtung des gestrichelten Pfeiles b und anschliessend in der Weise ab, wie es durch die Linie

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q'm₂ angegeben ist. Gleichzeitig wird die Kraftstoffeinspritzung durch den Hilfskraftstoffeinspritzer 26 unterbrochen. Der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 arbeiten somit derart, dass sie Kraftstoff einspritzen, bis die Menge an angesaugter Luft auf den ersten vorbestimmten Wert Q₁ absinkt, wohingegen nur der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 Kraftstoff einspritzt, nachdem die Menge an angesaugter Luft den ersten vorbestimmten Wert Q. unterschritten hat. Die Genauigkeit der Kraftstoff Versorgung für die Maschine kann somit im Betriebszustand der Maschine mit niedrigem Kraftstoffverbrauch erhöht werden.

Der erste und der zweite vorbestimmte Wert CL und Q₂ für die Menge an angesaugter Luft sind verschieden, um eine stabile Kraftstoffversorgung der Maschine zu erhalten. Das heisst mit anderen Worten, dass durch den Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Wert eine sogenannte Schwingung oder eine nicht notwendige häufige Änderung der Arbeitsweise des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 und des Hilfskraftstoffeinspritzers 26 auf die alleinige Arbeit des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 und umgekehrt vermieden werden, wenn die Maschine in der Nähe einer Stelle arbeitet, an der das oben erwähnte Umschalten erfolgt.

Obwohl im Obigen der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 als eine Einrichtung beschrieben wurde, bei der die eingespritzte Kraftstoffmenge einen konstanten Wert qMs hat, versteht es sich, dass der Einspritzer 26 auch von einem Typ sein kann , bei dem die eingespritzte Kraftstoffmenge nach Massgabe der Impulsbreite eines anliegenden elektrischen Signals veränderlich ist, wobei die Impulsbreite der dem Maschinenblock 1o über den Ansaugkanal zugeführten angesaugten Luftmenge entspricht.

Obwohl weiterhin im Obigen dargestellt wurde, dass die Kraftstoffeinspritzer 24 und 26 nach Massgabe der angesaugten Luftmenge gestevert werden, ist o·?. auch möglich, sie nach Massgabe anderer Maschinenbetriebsparameter, beispielsweise der Drehzahl der Maschine zu steuern/ die in einer engen Beziehung zur angesaugten Luftmenge stehen. Wenn die Drehzahl der Maschine als Steuerpara-

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meter für die Kraftstoffeinspritzer 24 und 26 verwandt wird, erfolgt das Umschalten in der Art der Kraftstoffeinspritzung bei Maschinendrehzahlen R₁ und R~ von beispielsweise 4ooo Umdrehungen pro Minute und beispielsweise 45oo Umdrehungen pro Minute, wobei diese Werte dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Wert Q₁ und Q₂ der angesaugten Luftmenge jeweils entsprechen.

Es versteht sich, dass ein Hauptkraftstoffeinspritzer 24 pro Zylinder vorgesehen sein kann, und dass der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 an einem Teil des Ansaugkrümmers 12 angeordnet sein kann, von dem die Zweigleitungen abzweigen. In diesem Fall kann die maximale eingespritzte Kraftstoffmenge kleiner als im Falle von Fig. 1 sein, so dass der Flächenbereich der Kraftstoffeinspritzöffnung des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 so gewählt sein kann, dass er ausserordentlich klein ist,und dass die Impulsbreite zum Betätigen des Kraftstoffeinspritzers 24 beträchtlich erhöht werden kann, um die Genauigkeit der Steuerung des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 zu erhöhen.

Fig.3 zeigt im einzelnen das Schaltbild der oben erwähnten Steuerung 42 zum Steuern der Arbeitsweise des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 und des Hilfskraftstoffeinspritzers 26. Die Steuerung weist eine Detektorschaltung 52 für die angesaugte Luftmenge auf, die elektrisch mit dem Luftströmungsmesser 18 in Verbindung steht, um vom Strömungsmesser 18 mit einem elektrischen Signal versorgt zu werden. Eine Diskriminatorschaltung 54 steht elektrisch mit der Detektorschaltung 52 in Verbindung, so dass sie mit einem elektrischen Signal von der Schaltung 52 versorgt wird. Eine Schaltung 56 mit Schalterfunktion steht elektrisch mit der Schaltung 54 in Verbindung, so dass sie nach Massgabe eines elektrischen Signals von der Schaltung 54 betätigt wird. Eine den Hilfskraftstoffeinspritzer betätigende Schaltung 58 steht elektrisch mit der Schaltung 56 in Verbindung_/uv das elektromechanische Ventil des Hilfsk'raftstoffeinspritzers 26 zu öffnen oder zu sc'iliessen und somit Kraftstoff einzuspritzen oder die Kraftstoffeinspritzung zum Ansaugkanal 14 zu unterbrechen. Die Schaltung 58 ist folglich elek-

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trisch mit dem Hilfskraftstoffeinspritzer 26 verbunden.

Wie es in Fig.3"dargestellt ist, steht die Detektorschaltung 52 weiterhin elektrisch mit einer Impulsbreitenmodulatorschaltung 6o in Verbindung. Die vom Hauptkraftstoffeinspritzer 24 eingespritzte Kraftstoffmenge ändert sich nach Massgabe der Impulsbreite, da das elektromechanische Ventil des Kraftstoffeinspritzers 24 sich zum Einspritzen des Kraftstoffes während einer Zeitdauer öffnet, die der oben erwähnten Impulsbreite entspricht. Die Impulsbreitenmodulatorschaltung 6o steht weiterhin elektrisch mit der Schaltung 56 mit Schalterfunktion in Verbindung, um mit einem Ausgangssignal von der Schaltung 56 versorgt zu werden. Die Schaltung 6o steht über eine Schaltung 62 zum Betätigen des Hauptkraftstoffeinspritzers elektrisch mit dem Hauptkraftstoffeinspritzer 24 in Verbindung. Der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 ist somit so ausgebildet, dass er den Kraftstoff nach Massgabe der in der Schaltung 6o auf den Empfang des Ausgangssignals von der Schaltung 56 mit Schalterfunktion modulierten Impulsbreite einspritzt. Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die Zylinder des Maschinenblocks 1o mit der erforderlichen Kraftstoffmenge entsprechend den Betriebsverhältnissen der Maschine versorgt werden.

Die Arbeitsweise der Steuerung 42 wird im Folgenden im einzelnen erläutert.

Die Diskriminatorschaltung 54 entscheidet, ob die Menge Q an angesaugter Luft, die den Zylindern des Maschinenblockes 1o geliefert wird, entweder die Bedingung Q < Q₁, Q₁ = Q < Q_n oder £ ■ ι ι ζ

Q₂ = ~Q erfüllt. Die Schaltung 56 mit Schalterfunktion wird vom ausgeschalteten Zustand auf den eingeschalteten Zustand das erste Mal umgeschaltet, wenn die Menge an angesaugter Luft die Bedingung Q₂ = Q bei der Zunahme der angesaugten Luftmenge Q erfüllt. Wenn die Schaltung 5C einmal eingeschaltet ist, wird dieser eingeschaltete Zustand solange beibehalten, solange die angesaugte Luftmenge abnimmt, bis die Bedingung Q < Q₁ erfüllt wird. Die

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Schaltung 56 ist so ausgebildet, dass sie vom eingeschalteten Zustand auf den ausgeschalteten Zustand das erste Mal dann umschaltet, wenn die angesaugte Luftmenge die Bedingung Q ·£ Q₁ erreicht.

Das elektromechanische Ventil des Hilfseinspritzers 26 ist so ausgebildet, dass es sich über die Betätigungsschaltung 58 zum Einspritzen des Kraftstoffes nur dann öffnet, wenn die Schaltung 54 mit Schalterfunktion in den Zustand Q₂ = Q gebracht ist. Gleichzeitig moduliert die Schaltung 6o die Impulsbreite, um die Öffnungszeit des elektromechanischen Ventils des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 entsprechend der angesaugten Luftmenge zu steuern. Die Impulsbreitenmodulatorschaltung 6o ist so ausgebildet, dass sie auch entsprechend der Stellung der Schaltung 56 mit Schalterfunktion gesteuert wird. Wenn somit die Schaltung 56 mit Schalterfunktion sich im ausgeschalteten Zustand befindet, wird die Impulsbreite so moduliert, dass sich die eingespritzte Kraftstoffmenge längs der Linie qm., oder q'm^ in der grafischen Darstellung in Fig.2 ändert, wohingegen dann, wenn die Schaltung 56 mit Schalterfunktion sich im eingeschalteten Zustand befindet, die Impulsbreite so moduliert wird, dass sich die eingespritzte Kraftstoffmenge längs der Linie qm₂ oder q'm₂ ändert.

Bei einer derartigen Steuerung für den Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und den Hilfskraftstoffeinspritzer 26 beträgt die Kraftstoffversorgungsmenge Q vom Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und vom Hilfskraftstoffeinspritzer 26 bei Q < Q., Q = qm.. oder q'm... , bei Q₂ ^ Q, Q = qm₂ + qMs oder q'n\₂ + qMs und bei Q₁ = Q ^ Q₂ im ausgeschalteten Zustand der Schaltung 56 Q = q m., und im eingeschalteten Zustand der Schaltung 56 Q = q'iru + qMs.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass die passende Kraftstoffmenge den Zylindern der Maschine 1o entweder nur vom Hauptkraftstoffeinspritzer 24 oder auch vom Hilfskraftstoffeinspritzer 26 zugeführt werden kann.

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Obwohl in der obigen Darstellung angegeben wurde, dass der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 und der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 nach Massgabe der angesaugten Luftmenge gesteuert werden, die durch den Luftströmungsmesser 18 gemessen wird, können sie auch entsprechend der Drehzahl der Maschine gesteuert werden, die am Verteiler 48 wahrgenommen wird. Wenn die Drehzahl der Maschine als Betriebsparameter für die Kraftstoffeinspritzer 24 und 26 verwandt wird, können der Luftdurchflussmesser 18 und die Detektorschaltung 52 in Fig.3 durch den Verteiler 48 und eine Detektorschaltung 64 für die Drehzahl der Maschine ersetzt werden, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Detektorschaltung 64 für die Drehzahl der Maschine steht somit elektrisch mit der Diskriminatorschaltung 54 und der Impulsbreitenmodulatorschaltung 6o in Verbindung, wie es durch gestrichelte Pfeile in Fig.3 angegeben ist.

Der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 kann auch als Einrichtung zum leichteren Anlassen der kalten Maschine verwandt werden. Wie es in Fig.4 dargestellt ist, steht in diesem Fall ein Zündschalter 66 elektrisch mit einem ^laschinenkühlmitteltemperaturschalter 68 in Verbindung, der so ausgebildet ist, dass er in den eingeschalteten Zustand kommt, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur unter einem vorbestimmten Wert von beispielsweise 18° C liegt, jedoch in den ausgeschalteten Zustand kommt, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur den vorbestimmten Wert überschreitet. Der Maschinenkühlmitteltemperaturschalter 68 steht elektrisch mit der den Hilfskraftstoffeinspritzer betätigenden Schaltung 58 in Verbindung, so dass das Ausgangssignal des Temperaturschalters 68 parallel mit dem Ausgangssignal von der Schaltung 56 mit Schalterfunktion an der Schaltung 58 liegt.

Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung wird dann, wenn der Zündschalter 66 sich in der Stellung zum Anlassen der Maschine befindet und der Temperaturschalter 68 eingeschaltet ist, der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 zum Einspritzen des Kraftstoffes betätxgt, obwohl die Schaltung 56 mit Schalteτfunktion sich im ausgeschalteten Zustand befindet. Der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 kann jedoch nicht betätigt werden, wenn der Zündschalter 66 von der Stellung zum An-

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lassen der Maschine in die eingeschaltete Zustellung umgeschaltet wird, bei der die Zündanlage der Maschine mit elektrischem Strom versorgt wird, ein nicht dargestellter Maschinenanlassermotor jedoch nicht arbeitet. Der Hilfskraftstoffeinspritzer 26 arbeitet somit auf das Ausgangssignal von der Schaltung 56 mit Schalterfunktion ansprechend, nachdem die Maschine durch den Maschinenanlassermotor angelassen ist. Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass in diesem Fall die Schaltung 58 zum Betätigen des Hilfskraftstoffeinspritzers eine nicht dargestellte Einrichtung aufweist, die den Hilfskraftstoffeinspritzer 26 betätigt, wenn der Zündschalter sich in der Stellung zum Anlassen der Maschine befindet und der Kühlmitteltemperaturschalter eingeschaltet ist.

Wie es im Obigen dargestellt wurde, ist der Hauptkraftstoffeinspritzer 24 so angeordnet, dass er den Kraftstoff in die Richtung der Längsachse L des Steigrohrs 12b auf den unteren Teil B des Steigerohrs 12b zu einspritzt. Bei dieser Anordnung des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 wird der Kraftstoff vom Hauptkraftstoffeinspritzer 24 zum mittleren Teil des angesaugten Luftstromes eingespritzt, so dass er wirksam vergast und durch den angesaugten Luftstrom mitgeführt wird. Dadurch wird die Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes in eine Vielzahl von Zylindern des Maschinenblockes Io verbessert.

Die oben erwähnte Anordnung des Hauptkraftstoffeinspritzers 24 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da die Vergasung und Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes auch beispielsweise dadurch verbessert werden können, dass dem vom Kraftstoffeinspritzer 24 einzuspritzenden Kraftstoff eine Ultraschallschwingung gegeben wird.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Or. P. Koer.icjsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisan - C . F". Tumstein iun.

PATENTANWÄLTE

80OO München 2 · Bräuhausstraße 4 · Telefon Sammel-Nr. 225341 -Telegramme Zumpat · Telex 529979

stein tun.

PG 25-78028

Nissan Motor Company, Limited, Yokohama,Japan

Brennkraftmaschine

PATENTANSPRÜCHE

Λ J Brennkraftmaschine mit Zylindern und einem Ansaugkanal zur Versorgung der Zylinder mit Luft/ gekennzeichnet durch einen Hauptkraftstoffeinspritzer (24) , der dann, wenn er betätigt wird, Kraftstoff in den Ansaugkanal einspritzt, durch einen Hilfskraftstoffeinspritzer (26) , der dann, wenn er betätigt wird, Kraftstoff in den Ansaugkanal einspritzt,und durch eine Steuereinrichtung (42) , die gesteuert nur den Hauptkraftstoffeinspritzer unter einer ersten Maschinenarbeitsbedxngung und sowohl den Hauptkraftstoffeinspritzer als auch den Hilfskraftstoffeinspritzer unter einer zweiten Maschinenarbeitsbedingung betätigt, wobei eine grössere Menge an angesaugter Luft unter der zweiten Maschinenarbeitsbedingung als unter der ersten Maschinenarbeitsbedingung erforderlich ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , düss die Steuereinrichtung (42) eine Sensoreinrichvmg (18,48), die einen Maschinenparameter, der im wesentlichen die Menge an angesaugter Luft wiedergibt, aufnimmt und auf den Parameter ansprechend ein Signal erzeugt, und eine Betätigungsein-

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richtung (62) aufweist, die den Hauptkraftstcffeinspritzer und den Hilfskraftstoffeinspritzer betätigt, bis der Parameter einen ersten vorbestimmten Wert (CL ,R..) erreicht, wenn der Hilfskraftstoff einspritzer weiterarbeitet,und die nur den Hauptkraftstoffeinspritzer betätigt, bis der Parameter einen zweiten vorbestimmten Wert (Q₂,R-) erreicht, wenn nur der Hauptkraftstoffeinspritzer arbeitet, wobei die Menge an angesaugter Luft am ersten vorbestimmten Wert kleiner als am zweiten vorbestimmten Wert ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoreinrichtung einen Luftströmungsmesser (18) aufweist, der die Menge an angesaugter Luft durch den Ansaugkanal aufnimmt und darauf ansprechend ein elektrisches Signal erzeugt.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Betätigungseinrichtung für die Kraftstoff einspritzer eine elektrisch arbeitende Steuerung (42) aufweist, die elektrisch und funktionell mit dem Luftströmungsmesser und dem Hauptkraftstoffeinspritzer und dem Hilfskraftstoffeinspritzer verbunden ist, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, dass sie den Hauptkraftstoffeinspritzer und den Hilfskraftstoffeinspritzer zum Einspritzen von Kraftstoff betätigt, bis das elektrische Signal empfangen wird, das anzeigt, dass die angesaugte Luftmege einen ersten vorbestimmten Wert (Q₁) erreicht, wenn der Hilfskraftstof feinspritzer weiterarbeitet,und dass sie nur den Hauptkraftstoffeinspritzer zum Einspritzen von Kraftstoff betätigt, bis das elektrische Signal empfangen wird, das anzeigt, dass die angesaugte Luftmenge einen zweiten vorbestimmten Wert (Q~) erreicht, wenn nur der Hauptkraftstoffeinspritzer arbeitet, wobei die Menge an angesaugter Luft am ersten vorbestimmten Wert kleiner als am zweiten vorbestimmten Wert ist.
5. Brennkraftmaschin ne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoreinrichtung einen Sensor (48) für die Drehzahl der Maschine aufweist, der die Drehzahl der Maschi-

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ne aufnimmt und darauf ansprechend ein elektrisches Signal erzeugt.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung für die Kraftstoff einspritzer eine elektrisch arbeitende Steuerung (42) aufweist, die elektrisch und funktionell sowohl mit dem Hauptkraftstoffeinspritzer als auch mit dem Hilfskraftstoffeinspritzer und der Sensoreinrichtung für die Drehzahl der Maschine verbunden ist, wobei die Steuerung so ausgebildet ist, dass sie sowohl den Hauptkraftstoffeinspritzer als auch den Hilfskraftstoffeinspritzer zum Einspritzen von Kraftstoff betätigt, bis das elektrische Signal empfangen wird, das anzeigt, dass die Drehzahl der Maschine einen ersten vorbestimmten Wert (R₁ ) erreicht, wenn der Hilfskraftstoffeinspritzer weiterarbeitet, und dass sie nur den Hauptkraftstoffeinspritzer zum Einspritzen von Kraftstoff betätigt, bis das Signal empfangen wird, das anzeigt, dass die Drehzahl der Maschine einen zweiten vorbestimmten Wert (R~) erreicht, wenn nur der Hauptkraftstoff einspritzer arbeitet, wobei die Drehzahl der Maschine am ersten vorbestimmten Wert kleiner als am zweiten vorbestimmten Wert ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Betätigungseinrichtung für die Kraftstoff einspritzer eine Detektoreinrichtung (52) , die die Menge an angesaugter Luft nach Massgabe des elektrischen Signals vom Luftströmungsmesser erfasst, eine Diskriminatoreinrichtung (54) , die nach Massgabe der angesaugten Luftmenge, die durch die Detektoreinrichtung erfasst wurde, über die Luftansaugverhältnisse entscheidet, eine Schaltereinrichtung (56) , die betätigt wird, wenn bestimmte Ansaugluftverhältnisse vorliegen, worüber durch die Diskriminatoreinrichtung entschieden wird, eine Betätigungseinrichtung (58) für den Hilfseinspritzer, die den Hilfseinspritzer betätigt, um Kraftstoff einzuspritzen, wenn die Schaltereinrichtung betätigt ist, eine Impulsbreitenmodulatoreinrichtung (6o), die die Impulsbreite zum Steuern des Hauptkraftstoffeinspritzers nach Massgabe

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der angesaugten Luftmenge, die durch die Detektoreinrichtung erfasst wird_/und nach Massgabe der Betätigung der Schaltereinrichtung moduliert,und eine Betätigungseinrichtung (62) für den Hauptkraftstoff einspritzer aufweist, die den Hauptkraftstoffeinspritzer nach Massgabe der durch die Impulsbreitenmodulatoreinrichtung modulierten Impulsbreite betätigt.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Betätigungseinrichtung für die Kraftstoff einspritzer eine Detektoreinrichtung.(64) für die Drehzahl der Maschine, die die Drehzahl der Maschine entsprechend einem elektrischen Signal vom Verteiler erfasst, eine Diskriminatoreinrichtung (54), die nach Massgabe der durch die Detektoreinrichtung erfassten Drehzahl der Maschine über die Drehzahlverhältnisse entscheidet, eine Schaltereinrichtung (56) , die betätigt wird, wenn bestimmte Drehzahlverhältnisse vorliegen, worüber durch die Diskriminatoreinrichtung entschieden wird, eine Betätigungseinrichtung (58) für den Hilfskraftstoffeinspritzer, die den Hilfskraftstoffeinspritzer zum Einspritzen von Kraftstoff betätigt, wenn die Schaltereinrichtung betätigt ist, eine Impulsbreitenmodulatoreinrichtung (6o), die die Impulsbreite zum Steuern des Hauptkraftstoffeinspritzers entsprechend der Drehzahl der Maschine, die durch die Detektoreinrichtung erfasst wird, und entsprechend der Betätigung der Schaltereinrichtung moduliert,und eine Betätigungseinrichtung (62) für den Hauptkraftstoffeinspritzer aufweist, die den Hauptkraftstoffeinspritzer nach Massgabe der durch die Impulsbreitenmodulatoreinrichtung modulierten Impulsbreite betätigt.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anlassen der kalten Maschine, die einen Zündschalter mit einer Stellung zum Anlassen der Maschine, in der der Maschinenanlassermotor in Drehung versetzt wird, und einen Maschinenkühlmitteltemperη türschalter (68) aufweist, der in Funktionsverbindung zwischen den Zündschalter und die Betätigungseinrichtung für den Hilfskraftstoffeinspritzer geschaltet ist, wobei der Temperaturschalter eingeschaltet

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wird/ wenn die Maschinenkühlmitteltemperatür unter einem vorbestimmten Wert liegt_/und dass die Betätigungseinrichtung (58) für den Hilfskraftstoffeinspritzer eine Einrichtung aufweist, die den Hilfskraftstoffeinspritzer betätigt, wenn der Zündschalter sich in der Stellung zum Anlassen der Maschine befindet und der Maschinenkühlmitteltemperaturschalter eingeschaltet ist.

1o. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet , dass der Hilfskraftstoffeinspritzer nach Art eines Zweistellungsschalters ausgebildet ist, so dass der Kraftstoff fortlaufend mit einer konstanten Menge eingespritzt wird, während der Einspritzer eingeschaltet ist.

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