DE2908386A1

DE2908386A1 - Einrichtung zum regeln des mengenverhaeltnisses luft/kraftstoff bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2908386A1
Application number: DE19792908386
Authority: DE
Inventors: Ludwig Walz; Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4306534A; JPS55128637A

Description

29QB386

κ. 5 3 2 8

5.2.1979 Bö/Ba

ROBERT BOSCH GMBH, 7QOO STUTTGART 1

Einrichtung zum Regeln des Mengenverhältnisses Luft/ Kraftstoff bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art wird entsprechend dem Korrektursignal das Mengenverstellglied einer Kraftstoffeinspritzpumpe betätigt. Als Führungsgröße für die Regeleinrichtung dient ein verstellbarer Anschlag, der die Auslenkung einer Stauscheibe innerhalb eines sich entgegen der Strömungsrichtung trichterförmig verengenden Teils eines Saugrohrs begrenzt. Die in diesem Saugrohrteil durch Differenzdruck verstellbare Stauscheibe dient in Verbindung mit einer konstanten Rückstellkraft als Luftmeßorgan, durch das entsprechend der angesaugten Luftmenge ein Kraftstoffzumeßquerschnxtt verstellt wird. Der Vergleich einer diesem Kraftstoffzumeßquerschnxtt

030037/0204

5328

entsprechenden Soll-Kraftstoffmenge mit der mittels des Mengenverstellorgans an der Kraftstoffeinspritzpumpe eingestellten Ist-Kraftstoffmenge erfolgt auf hydraulischem Weg, wobei entsprechend dem Vergleichsergebnis die Stellung des Mengenverstellorgans korrigiert wird. Stromabwärts der Stauscheibe befindet sich im Saugrohr eine Drosselklappe, die vom zwischen Drosselklappe und Stauscheibe herrschenden Druck einerseits und dem stromaufwärts der Stauscheibe herrschenden Druck andererseits entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verstellbar ist, wobei bei geöffneter Drosselklappe diese mit ihrem stromabwärts der Dorsselklappenwelle liegenden Teil die Einmündung einer Abgasrückführleitung verschlossen hält. Die Einrichtung hat den Nachteil, daß zur Verstellung der Last ein Eingriff am Luftmengenmesser vorgenommen werden muß und dieser Eingriff insbesondere bei Verminderung der einzustellenden Last entgegen den auf die Stauscheibe wirkenden, nicht unerheblichen Kräften, vorgenommen werden muß. Ferner erfolgt ein Korrektureingriff auf der Kraftstoffseite, wo sieh kleine Fehler sehr stark auf die resultierende Abgaszusammensetzung auswirken.

Vorteile der Erfindung · ·

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hautpanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Verstellung der Frischluftmenge mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drosselklappe nahezu kräftefrei erfolgen kann. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß als Drosselorgan ein mit der Mündung der Abgasrückführleitung als Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilschließglied dient _s das die Form eines Tellerventils aufweist, daß durch den Druck in der Abgasrückführleitung in Fließrichtung 'beaufschlagt ist* Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß als Dichtkraft«,

§30037/Q2Ö<S ■ - 3 -

(a

53 2

die auf das Ventilschließglied wirkt, im wesentlichen der Abgasgegendruck verwendet werden kann. Die Anordnung einer symmetrischen Drosselklappe stromaufwärts der Einmündung der Abgasrückführleitung bietet den Vorteil, daß einmal die Drosselklappe mit sehr geringem Kräfteaufwand verstellbar ist, so daß hier ohne große Zusatzenergie auch eine Korrekturverstellung im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises möglich ist und daß ferner die Drosselklappe frei von Verschmutzungen bleibt, die ihre Funktion beeinträchtigen können.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Pig. I ein erstes Ausführungsbeispiel mit willkürlich betätigbarer symmetrischer Drosselklappe und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer durch einen Drehmagnet betätigten symmetrischen Drosselklappe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist vereinfacht eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die von einer Kraftstoff einspritzpumpe 2 mit Kraftstoff versorgt wird. Der Kraftstoffeinspritzpumpe wird über eine Kraftstoffversorgungsleitung 3 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 4 Kraftstoff zugeführt und die zugeführte Menge, die dann auch zur Einspritzung in die Brennkraftmaschine gelangt, mit Hilfe eines in der Kraftstoffversorgungsleitung 3 angeordneten Kraftstoffmengenmessers 5 gemessen. Die Brennkraftmaschine weist in üblicher Weise eine Luftansaug-Leitung 6 und eine Abgassammelleitung 7 auf. Von dieser führt zur Luftansaugleitung 6 eine Abgasrückführleitung S₃

030037/0204

-/-"- 53 2

die im Beispiel nach Fig. 1 frei in die Luftansaugleitung 6 ragt. Die Mündung 10 der Abgasrückführleitung 9 liegt im Schwenkbereich einer zweiten Drosselklappe 12, durch deren stromabwärts der Drosselklappenwelle 13 liegende Drosselklappenhälfte bei deren in Bezug auf den Luftansaugleitungsquerschnitt geöffneter Stellung die Mündung 10 der Abgasrückführleitung verschlossen ist. Stromaufwärts der zweiten Drosselklappe 12 liegt eine erste, symmetrische Drosselklappe die über ein Gestänge 17 betätigbar ist. In Fig. 1 ist das Gestänge 17 mit dem Gaspedal 18, über das der Drehmomentwunsch eingesteuert wird, verbunden. Stromaufwärts der ersten Drosselklappe 14 liegt in der Luftansaugleitung 6 ein Luftmengenmesser 20, der an eine Steuereinrichtung 21 ein dem Frischluftmengendurchsatz entsprechendes Steuersignal gibt. Die Steuereinrichtung 21 ist ferner mit dem Kraftstoffmengenmesser 9 verbunden und vergleicht beide eingegebenen Werte in Bezug auf ein einzuhaltendes Kraftstoff/Luftgemisch. Die Steuereinrichtung kann dabei elektrisch arbeiten oder auch z. B. hydraulisch, was insbesondere von der Art der verwendeten Mengenmesser abhängt. Es kann in dem Steuergerät in bekannter Weise das Ist-Luftmengensignal in ein Soll-Kraftstoffmengensignal verwandelt werden und mit dem Ist-Kraft st off mengensignal verglichen werden. Das aus dem ' Vergleichsergebnis resultierende Korrekturs'teuersignal wird beim gezeigten Ausführungsbeispiel zur Korrektur des nicht weiter gezeigten Mengenverstellorgans der Kraftstoffeinspritzpumpe verwendet. Auch diese Verstellung kann mechanisch oder elektro-mechanisch erfolgen.

Die Betätigung der zweiten Drosselklappe erfolgt mit Hilfe eines pneumatischen Stellmotors 23, in dessen Gehäuse 24 eine Stellmembran 25 dicht eingespannt ist. Diese schließt auf der einen Seite im Gehäuse einen ersten Druckraum 26 ein, der über eine Leitung 27 mit der Luftansaugleitung stromaufwärts der ersten Drosselklappe 14, vorzugsweise mit einem Bereich der Luftansaugleitung zwischen Drosselklappe 14 und Luftmengen-

030037/0 20 4

messer 20 verbunden ist. Auf der anderen Seite der Stellmembran schließt diese einen zweiten Druckraum 28 ein, in dem eine Druckfeder 29 angeordnet ist, die auf die Stellmembran 25 wirkt. Mit dieser ist ein Gestänge 30 fest verbunden, das zur Welle 13 der zweiten Drosselklappe führt und diese so verstellt, daß sie sich unter alleiniger Einwirkung der Druckfeder 29 in eine Stellung bewegt, bei der der Querschnitt der Luftansaugleitung 6 geöffnet und die Mündung der Abgasrückführleitung 9 verschlossen ist. Der zweite Druckraum 28 ist mit der Luftansaugleitung 6 im Bereich zwischen der ersten Drosselklappe 14 und der zweiten Drosselklappe 12 verbunden.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Wird ausgehend aus einem eingeregelten Zustand der beschriebenen Anlage durch Betätigung des Gaspedals 18 über die erste Drosselklappe der freie Durchtrittsquerschnitt der Luftansaugleitung 6 an dieser Stelle vergrößert, so erhöht sich der Druck im zweiten Druckraum 28. Unter Einwirkung der Druckfeder 29 öffnet sich die zweite Drosselklappe 12 ebenfalls ein Stück, solange bis der Unterdruck stromabwärts der zweiten Drosselklappe den Druck im Bereich zwischen der ersten Drosselklappe 14 und der zweiten Drosselklappe 12 wieder soweit gemindert hat, daß an der Stellmembran 25 Kräftegleichgewicht herrscht. Gleichzeitig -drosselt die zweite Drosselklappe 12 die Menge des rückgeführten Abgases. Bei ganz geöffneter, erster Drosselklappe ist demzufolge auch die zweite Drosselklappe 12 ganz geöffnet und die Mündung 10 der Abgasrückführleitung ganz verschlossen.

Bei dieser Einrichtung wird somit in vorteilhafter Weise die Abgasrückführung bei Vollast ganz unterbunden, damit die Brennkraftmaschine ihre maximale Leistung erbringen kann. Die zweite Drosselklappe 12 wird, wie der Beschreibung entnehmbar ist, der Verstellung der ersten Drosselklappe Ik nachgeführt, wobei durch die Charakteristik der Druckfeder

030037/0204

5328

noch Einfluß auf das Übertragungsverhältnis genommen werden kann. Wie bei anderen bekannten Ausführungen wird bei dieser Art der Brennkraftmaschinenregelung die Frischluftmenge verändert und die Restfüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine mit Abgasmenge vorgenommen. Dies gilt insbesondere für den Teillastbereich.

Zur genauen Zumessung des Kraftstoffs ist die bereits beschriebene und von anderen Ausführungen bekannte Messung der angesaugten Luft und Messung des eingespritzten Kraftstoffs vorgesehen, wobei mit Hilfe des Steuergeräts 21 eine Korrekturstellgröße erzeugt wird, die ihrer Größe nach der Abweichung des Kraftstoff/Luftverhältnisses von einer gewünschten Luftzahl Lambda darstellt. Durch diese Steuergröße wird durch Verstellung des Mengenverstellglieds der Kraftstoffeinspritzpumpe die Kraftstoffmenge der an der Drosselklappe 14 eingestellten Frischluftmenge nachgeführt.

Die Einrichtung gemäß Fig. 2 stimmt mit wesentlichen Teilen der Einrichtung nach Fig. 1 überein. Gleiche Teile werden mit gleichen Positionszahlen bezeichnet. Abweichend von der Ausführung nach Fig. 1 ist hier statt der zweiten Drosselklappe 12 ein Tellerventil 32 vorgesehen, dessen Ventilschaft 33 mit der Stellmembran 25 fest verbunden ist. Die Abgasrückführleitung 9' mündet bündig in die Luftansaugleitung 6 und weist an der Mündung 10' einen als Ventilsitz dienenden ringförmigen Steg ~5k auf₃ durch deren Innenöffnung der Ventilschaft 33 in die Abgasrückfuhrleitung 9^f ragt. Der Ventilteller 32 befindet sieh somit innerhalb der Abgasrückfuhrleitung 9' und wird durch den dort herrschenden Abgasdruck in Seilließrichtung beaufschlagt „ Die Dichtkraft des Ventils i-jird-im wesentlichen durch den auf die Ventilfläche wirkenden Abgasdruck erzeugt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteils daß der pneumatische Stellmotor 23 schxfächer ausgelegt werden kann und daß im höheren Maße als im vorstehenden Beispiel die Dichtheit des Verschlusses an der

/IO

Mündung 10' der Abgasrückfuhrleitung 9' im Betrieb gewährleistet ist. Nachteile durch Verschmutzung des Ventilschließglieds sind in weit geringerem Maße zu erwarten.

Fig. 2 zeigt ferner eine andere Version der Krafstoff-Luft-Mengenregelung als in Fig. 1 ausgeführt. Abweichend vtfird von dem Steuergerät 21', das wie im vorstehenden Beispiel Steuersigna]e von dem Kraftstoffmesser 5 und dem Luftmengenmesser 20 erhält, ein Korrektursignal erzeugt, das auf einen Drehmagneten 36 gegeben wird, der mit der ersten Drosselklappe 14' in Verbindung ist. Als Führungsgröße dient die Kraftstoffeinspritzmenge die mit Hilfe eines Gaspedals 18', das mit einem Verstellhebel 37 für das Mengenverstellorgan der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden ist, eingestellt wird. Mit- Hilfe der Steuereinrichtung 21' wird dann die zugeführte Frischluftmenge der eingestellten Kraftstoffmenge nachgeführt. Wie im vorstehenden Beispiel beschrieben, folgt dabei das Tellerventil 32 der Verstellbewegung der ersten Drosselklappe 14*. Es ließe sich bei dieser Ausführung.selbst;-verständlich das Regelprinzip, das in Fig. X beschrieben ist, anwenden. Da die erste Drosselklappe l4^r kräfteausgeglichen ist, genügt ein nur kleiner Drehmagnet zur Betätigung der Klappe. Ihre Lage hat den Vorteil, daß sie der Verschmutzung durch Abgas nicht ausgesetzt ist und ferner in genügender Entfernung von Stellen hoher Temperaturentwicklung beim Saugrohr angebracht werden kann.

030037/0204

2908336 /I/I

κ. 53 2 8

5.2.1979 Bö/Ba

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Zusammenfassung

Es wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die zum Regeln des Mengenverhältnisses Luft/Kraftstoff des in die Brennräume einer Brennkraftmaschine einzubringenden Betriebsgemisches dient. Dabei werden die über eine Einspritzvorrichtung (2) zugeführte Ist-Kraftstoffmenge und die über das Saugrohr der Brennkraftmaschine zugeführte Ist-Luftmenge gemessen und in einem Steuergerät (21) zu einer Korrekturstellgröße verarbeitet. Die Einrichtung arbeitet ferner mit Abgasrückführung, wobei die angesaugte Prischluftmenge dosiert wird und jeweils die Restfüllung der in die Brennräume der Brennkraftmaschine gebrachten gasförmigen Füllung durch rückgeführtes Abgas ersetzt wird. Zur Dosierung der Frischluft ist eine symmetrische Drosselklappe (14) im Saugrohr angeordnet, deren Stellung durch einen pneumatischen Stellmotor (23) auf ein zweites Drosselorgan (12, 32) übertragen wird, durch das schließlich die Menge des rückgeführten Abgases bestimmt wird.

030037/0204

Claims

^R· 53 2 8

5.2.1979 Bö/Ba

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

1.) Einrichtung zum Regeln des Mengenverhältnisses Luft/ Kraftstoff des in die Brennräume einer Brennkraftmaschine einzubringenden Betriebsgemisches mit einer Einrichtung zum Steuern einer Abgasrückführmenge, mit einem Luftmengenmesser, der die von der Brennkraftmaschine angesaugte Frisehluftmenge als Ist-Luftmenge mißt und mit einer Steuereinrichtung, in der das Ist-Luftmengensignal mit einem Ist-Kraftstoffmengensignal in Bezug auf ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis verglichen wird und die entsprechend dem Vergleichsergebnis ein Korrektursignal abgibt, entsprechend dem der Anteil eines oder mehrerer der Betriebsstoffe Luft, Kraftstoff und Abgas der Brennkraftmaschine änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Luftmengenmessers (20) eine erste, symmetrische Drosselklappe (14, 14') im Luftansaugrohr (6) angeordnet ist, stromabwärts von der in das Saugrohr der Brennkraftmaschine eine Abgasrückfuhrleitung (9, 9') einmündet, deren Mündung (10, lo') durch ein Drosselorgan (12, 32) steuerbar ist,

030037/0204 _ ₂ .

55? 8

23QS388

das durch einen pneumatischen Stellmotor (23) betätigbar ist, dessen Stellorgan (25) einerseits vom stromabwärts der ersten Drosselklappe (14) herrschenden Drucks und im Sinne einer Schließbewegung des Drosselorgans von der Kraft einer Rückstellfeder (29) beaufschlagt ist und andererseits vom stromaufwärts der ersten Drosselklappe (14) herrschenden Druck beaufschlagt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselorgan ein mit der Mündung (1O₃ 10') als Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilschließglied (12, 32) dient.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied die Form eines Tellerventils (32) aufweist, das durch den Druck in der Abgasrückführleitung in Schließrichtung beaufschlagt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführleitung (9) in das Luftansaugrohr (6) ragt und als Drosselorgan stromaufwärts der Abgasrückführleitung eine zweite Drosselklappe (12) im Luftansaugrohr angeordnet ist, durch welche in der einen Endstellung die Luftansaugleitung verschließbar und in der anderen Endstellung durch den stromabwärts der Drosselklappenwelle (13) liegenden Drosselklappenteil die Mündung (10) der Abgas-

03Ö037/02Ö4

53 2

rückführleitung (9) verschließbar ist.

5· Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosselklappe (14) willkürlich verstellbar ist und durch das Korrektursignal die Ist-Kraftstoffabmenge änderbar ist.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 - 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosselklappe (14¹) durch eine Stelleinrichtung (36) entsprechend dem Korrektursignal und die Ist-Kraftstoffmenge willkürlieh verstellbar sind.

030037/0204