DE3117945A1

DE3117945A1 - Fahrzeug-brennkraftmaschine mit fremdzuendung

Info

Publication number: DE3117945A1
Application number: DE19813117945
Authority: DE
Inventors: Richard van 7950 Biberach Basshuysen; Gottlieb Dr.-Ing. 7106 Neuenstadt Wilmers
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1981-05-06
Filing date: 1981-05-06
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2102063A; DE3117945C2; JPS57210161A

Description

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Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit einer Vorrichtung zur Volllastanreicherung des der Brennkraftmaschine von einer Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, mechanische oder elektrische Kraftstoffeinspritzanlage) zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches.

Während im Normalbetrieb derartige Gemischaufbereitungsanlagen ein Kraftstoff-Luftgemisch mit einem im wesentlichen stöchiometrischen Mischungsverhältnis liefern, sind für bestimmte Betriebszustände automatisch arbeitende Einrichtungen vorgesehen, um ein fetteres Kraftstoff-Luftgemisch zu. erhalten. So wird bei Vollast eine Anreicherung des Kraftstoff-Luftgemisches vorgenommen, weil bei einer Luftzahl von etwa 0,9 die höchste Leistung erreicht wird. Jede .Kraftstoffanreicherung bewirkt .aber erhöhten Kraftstoffverbrauch.

Zum Zwecke der Kraftstoffersparnis geht man bei Kraftfahrzeugen mehr und mehr dazu über, den höchsten Gang des Getriebes sehr lang auszulegen oder einen zusätzlichen höchsten "Spar"-Gang vorzusehen, um die Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit den Verbrauch abzusenken, wenn keine Höchstleistungen gefordert werden, wie dies beispielsweise bei Autpbahnfahrt mit 2/3 der Höchstgeschwindigkeit der Fall ist. Um eine nennenswerte Kraftstoffeinsparung zu erreichen, wird dieser höchste Gang eines Getriebes so lang, d. h. mit einem solchen Übersetzungsverhältnis (beispielsweise 0,9'' l) ausgeführt, daß die Fahrgeschwindigkeit schon bei einer leichten, optisch kaum wahrnehmbaren Steigung absinkt, wenn die Stellung des Gaspedals unverändert beispielsweise auf Halbgas gehalten wird. Da der Fahrer seine Fahrgeschwindigkeit beibehalten will, drückt er das Gaspedal stärker herab, mit dem Ergebnis, daß im höchsten Gang sehr häufig mit Vollgas

gefahren wird, wodurch die durch den langen höchsten Gang angestrebte Kraftstoffeinsparung aufgrund der Vollastanreicherung reduziert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der bekannten Gemischaufbereitungsanlagen zu vermeiden, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Vollastanreicherung willkürlich in oder außer Funktion setzbar ist.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag kann der Fahrer selbst •bestimmen, ob er sparsam mit geringerer Leistung oder mit voller Leistung und entsprechend höherem Kraftstoffverbrauch fahren will.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vorschlages sind nur relativ einfache Eingriffe in die bestehenden Gemischaufbereitungsanlagen erforderlich. Bei Vergasern beispielsweise ist zur Vollastanreicherung häufig ein von der Schwimmerkammer ausgehendes und in die Ansaugleitung stromaufwärts des Lufttrichters mündendes Röhrchen vorgesehen. In dieses Röhrchen kann ein willkürlich betätigbares Ventil eingesetzt werden. Bei kontinuierlich in das Saugrohr einspritzenden Kraftstoffeinspritzanlagen der in der DE-AS 25 20 322 beschriebenen Art erfolgt die Vollastanreicherung durch Veränderung eines Steuerdruckes, der durch ein Ventil eingestellt wird, das von den Druckverhältnissen im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe beherrscht wird. Der erfindungsgemäße Vorschlag läßt sich bei dieser Anlage dadurch verwirklichen,daß in der JJnterdruckleitung vom Saugrohr zu dem genannten Ventil ein willkürlich betätigbares Absperrorgan angeordnet wird. Bei einer elektronischen Einspritzanlage beispielsweise entsprechend der DE-OS 27 07 kll wird der Steuerdruck durcb. ein Elektromagnetventil beherrscht, wobei eine Vollastanreicherung wiederum durch Betätigung dieses Ventils in Abhängigkeit Vom Saugrohrunterdruck bzw. von der Drosselklappenstellung erfolgt. Hierbei kann" der erfindungsgemäße Vorschlag durch einen Schalter in der elektrischen Leitung zu dem Elektromagnetventil verwirklicht werden.

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Bei einer nach einem anderen System arbeitenden mechanischen Benzinkraftstoffeinspritzanlage entsprechend DE-OS 28 05 erfolgt die Veränderung des Kraftstoffluf ^Verhältnisses durch Änderung des Differenzdruckes über einem Kraftstoffzumeßventil mittels eines DifferenHruckregelventils, das zwei durch eine Membran voneinander getrennte Kammern aufweist. Eine Vollastanreicherung kann hierbei dadurch erreicht werden, daß die beiden Kammern dieses Ventils durch einen Bypass mit veränderlichem Querschnitt miteinander verbunden werden,wobei die Veränderung des Querschnitts mittöls eines Ventils erfolgt, das in Abhängigkeit von der. Drosselklappenstellung oder vom Saugrohrunterdruck betätigt wird. Der erfindungsgemäße Vorschlag wird bei einer derartigen Einspritzanlage dadurch verwirklicht, daß in der Steuerleitung dieses Ventils, die je nach Ausführung dieses Ventils eine mit dem Saugrohr verbundene Unterdruckleitung, eine elektrische Leitung oder ein mechanisches Gestänge sein kann, ein willkürlich betätigbarer Unterbrecher vorgesehen wird.

Die Einrichtung, mit der die Vorrichtung zur Vollastanreicherung willkürlich in oder außer Funktion setzbar ist, weist zweckmäßigerweise einen im Griffbereich des Fahrers angeordneten Schalter oder dergleichen auf. Außerdem ist es zweckmäßig, ein optische Anzeigevorrichtung vorzusehen, aus der der Fahrer erkennen kann, ob die Vollastanreicherung ein- oder ausgeschaltet hat.

Zur weiteren Senkung des Kraftstoffverbrauches im Vollastbetrieb ist es zweckmäßig, mit der Ausschaltung der Vollastanreicherung auch eine Korrektur des Zündwinkels vorzunehmen, dergestalt, daß der Zündzeitpunkt gegenüber dem Betrieb mit VoIlastanrei cherung vorverlegt wird. Beträgt der Zündwinkel bei Vollastanreicherung, d. h. bei einem Betrieb mit einer Luftzahl von etwa 0,9/beispielsweise 25 , so sollte der Zündwinkel bei Ausschaltung der Vollastanreicherung, d. h. bei einem Betrieb mit einer Luftzahl von 1,0, beispielsweise auf 30 vor OT vorverlegt werden.

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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, aus dem der Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit vom Mitteldruck hervorgeht, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kraftstoff-Einspritzanlage .

In Fig. 1 ist die Verbrauchskurve einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Mitteldruck bei einer Drehzahl η = 3000 /min dargestellt. Normalerweise liefert die Gemischaufbereitungsanlage der Brennkraftmaschine ein Kraftstoff-Luftgemisch mit einem stöchiometrischen Mischungsverhältnis, also mit einer Luftzahl 1,0. Bei diesem Mischungsverhältnis ergibt sich die gestrichelte Kurve, Da die Höchstleistung einer Brennkraftmaschine nicht mit der Luftzahl von 1,0, sondern mit einer Luftzahl von etwa 0,9 erreicht wird, enthält jede Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, mechanische oder elektrische Kraftstoffeinspritzanlage) eine automatisch arbeitende Einrichtung zur Vollastanreicherung, die bei einer bestimmten Drosselklappenstellung, d. h. bei weitgehend oder vollständig durchgedrücktem Gaspedal automatisch einsetzt und die gewünschte Vollastanreicherung bewirkt. In dem Diagramm setzt die Vollastanreicherung bei Punkt A, d. h. bei einem Mitteldruckpe von cn. 7 bar ein, und sie bewirkt eine St ο igerung des Mitteldrucks bis auf etwa 8,7 bar entsprechend dem Punkt B. Wie ersichtlich, steigt durch die Vollastanreicherung auch der Kraftstoffverbrauch. Wenn nun die Vollastanreicherung vom Fahrer·abgeschaltet wird, so wird der Punkt C erreicht, wenn der optimale Zündwinkel von z. B. 25 vor OT für die Luftzahl 0,9j die bei Vollastanreicherung .vorliegt, beibehalten wird. Wie ersichtlich, wird ohne Vollastanreicherung ein Mitteldruck von etwa 8,3 erreicht unter gleichzeitiger merklicher Verringerung des Kraftstoffverbrauches. Wenn nun der Zündwinkel für den Betrieb ..ohne Vollastanreicherung, d. h. mit der Luftzahl 1,0, optimiert wird, was einer Vorverlegung

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des Zündzeitpunktes auf etvra 30° vor OT entspricht, so wird bei Vollast der Punkt D erreicht, der gegenüber dem Betrieb ohne Vollastanreicherung, aber mit nicht optimiertem Zündwinkel eine Erhöhung des Mitteldrucks und gleichzeitig eine spürbare Verringerung des Kraftstoffverbrauches mit sich bringt.

Aus dem Diagramm ergibt sich, daß der Leistungsverlust a^, der durch einen Betrieb ohne Vollastanreicherung, jedoch mit optimiertem Zündwinkel (Punkt D) gegenüber einem Betrieb mit Vollastanreicherung (Punkt B) eintritt, nicht sonderlich groß ist, jedoch eine Verringerung b_ des Kraftstoffverbrauches um etwa 7 % mit sich bringt. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag, die Vollastanreicherung willkürlich in oder außer Funktion zu setzen, hat der Fahrer also die Möglichkeit, nur dann, wenn die Höchstleistung tatsächlich benötigt wird, wie beispielsweise beim Überholen oder beim Befahren von Steigungen, die durch die Vollastanreicherung bewirkte Leistungssteigerung einzusetzen, während er im normalen Betrieb auf die Vollastanreicherung verzichten kann, um eine nicht unerhebliche Kraftstoffeinsparung zu erreichen.

In Fig. 2 ist eine Kraftstoff-Einspritzanlage mit willkürlich einschaltbarer Voilastanreicherung dargestellt. Es ist mit 1 ein Saugrohr einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine bezeichnet, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 2 und ein sich entsprechend der in Pfeilrichtung durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan 3 enthält. Das Meßorgan 3 ist slIs Stauplatte ausgebildet und in einem konischen Abschnitt k des Saugrohres 1 angeordnet. Die Stauplatte 3 ist bei 5 schwenkbar gelagert und wirkt auf den· verschiebbaren Steuerkolben 6 eines Kraftstoffzumeßventxls 7. Der Steuerkolben 6 ist in einer zylindrischen Bohrung 8 angeordnet, in.deren Wand eine der Anzahl der durch Pfeile angedeuteten Einspritzdüsen 9 entsprechende Anzahl von Steuerschlitzen 10 vorgesehen ist. Jedem Steuerschlitz 10

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ist ein Membranventil 11 nachgeschaltet, das zwei durch eine Membran 12 voneinander getrennte Kammern 13 und lk eufweist. Jede Kammer 13 steht über einen Kanal 15 mit dem Steuerschlitz 10 und über eine von der Membran 12 gesteuerte Ventilöffnung l6 mit der Einspritzdüse 9 in Verbindung. Zur Regelung der Druckdifferenz über den Steuerschlitzen ist ein Differenzdruck-Regelventil 20 vorgesehen, das zwei durch eine Membran 21 voneinander getrennte Kammern 22 und 23 aufweist. Die Kammer 22 wird über eine Leitung 39 von einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffpumpe 2k mit Kraftstoff unter Systemdruck beschickt, der durch ein Systemdruck-Halteventil 25 bestimmt wird. Die Kammer 22 steht außerdem über eine Leitung 26 und einen Kanal 27 mit einer Ringnut 28 im Steuerkolben 6 des Kraftstoff-Zumeßventiles 7 in Verbindung. Die zweite Kammer 23 ist mit der ersten Kammer 22 über eine von der Leitung 26 abzweigende, eine Drosselstelle kj aufweisende Bypaßleitung k2 sowie durch eine zwischen der Drosselstelle kj> und der Kammer 23 abzweigende Leitung 29 mit den zweiten Kammern Ik aller Membranventile 11 verbunden.

Das Differenzdruck-Regelventil 20 enthält einen Ventilkörper 30, der von einer Feder 31 gegen die Membran 21 gedrückt wird. Der Ventilkörper JO weist eine mit der Kammer 23 in Verbindung stehende Bohrung 32 auf, die je.nach Stellung des Ventilkörpers 30 mehr oder weniger mit einer Ringnut 23 in der Wand der den Ventilkörper 30 aufnehmenden Bohrung Jk in Verbindung kommt. Die Ringnut 33 steht über einen Kanal 35 tmd eine Rücklaufleitung 36 mit dem Kraftstoffbehälter 37 in Verbindung. Mittels einer Schraube 38 kann die Vorspannung der Feder 3I eingestellt und die Höhe des Differenzdruckes am Zumeßventil 7 einreguliert werden.

Der von der Kraftstoffpumpe 2k geförderte Kraftstoff gelangt durch die Leitung 39 in die erste Kammer 22 des Differenzdruck-Regelventiles 20 und von dort durch die Leitung 26 und den Kanal 27 in die Ringnut 28 des Steuerkolbens 6, während ein

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Teilstrom des Kraftstoffes durch die Bypaßleitung 42.und die Drosselstelle 43 sowohl in die Kammer 23 strömt als auch über die Leitung 29 in die Kammern 14 jedes Membranventiles 11 gelangt. Der Steuerkolben 6 wird von der Stauplatte 3 entsprechend ihrer Auslenkung durch die das Saugrohr 1 durchströmende Luftmenge entgegen einer Rückstellkraft, die im Ausführungsbeispiel durch eine Feder 40 erzeugt wird, aus der dargestellten Ruhelage nach oben verschoben, wobei seine Steuerkante 4l die Steuerschlitze 10 proportional zur Auslenkung der Stauplatte 3 mehr oder weniger freigibt. Der Kraftstoff gelangt darauf durch die Kanäle 15 in die ersten Kammern .der Membranventile 11, von wo aus er durch die Ventilöffnungen l6 zu den zugehörigen Einspritzdüsen 9 strömt.

In der Bypaßleitung 42 ist parallel zu der Drosselstelle 43^-, die zur Herstellung eines konstanten Differenzdruckes dient,ein normalerweise offenes Magnetventil 44 angeordnet, das zur Erzielung einer Vollastanreicherung bei voll geöffneter Drosselklappe 2 mittels eines Schalters 45 in der Stromzuführungsleitung 46 im Schließsinn betätigt wird. Der Schalter 45 wird bei voll geöffneter Drosselklappe 2 durch einen auf der Drosselklappenwelle 2a angebrachten Nocken 47 geschlossen. Das Regelventil 20 hält den Differenzdruck im Normalbetrieb konstant. Um eine Vollastanreicherung zu erreichen und den Einspritzdüsen 9eine entsprechend größere Kraftstoffmenge zuzuführen, wird das Ventil 44 durch Schließen des Schalters 45 geschlossen und dadurch der Differenzdruck erhöht. Dies hat zur Folge, daß eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Um diese Vollastanreicherung willkürlich ausschalten zu können, ist in der Leitung 46 ein manuell betätigbarer Unterbrecherschalter 48 angeordnet, mit dem die Stromzuführung zum Magnetventil 44 unterbrochen werden kann. Der Schalter 48 kann ein zweites Kontaktpaar 49 aufweisen, das in einem Steuerkreis 5P einer nicht

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gezeigten Einrichtung zur Zündzeitpunktverstellung angeordnet ist, um beim Ausschalten der Vollastanreicherung eine Verschiebung des Zündwinkels zu erreichen, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit dem Diagramm von Fig. 1 beschrieöen wurde

Claims

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AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT Neckarsulm/Württ.

Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung

Patentansprüche

l.yFahrzeug-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit einer Einrichtung zur Vollastanreicherung des der Brennkraftmaschine von einer Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, mechanische oder elektrische Kraftstoffeinspritzanlage) zugePührton Kraftstoff-Luftgemlwehes, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung willkürlich in oder außer Funktion setzbar ist.
2. Fahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausschalten der Vollastanreicherung der Zündzeitpunkt gegenüber dem Betrieb mit Volllastanreicherung vorverlegt wird.
3. Fahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Gemischaufbereitungsanlage ein Vergaser mit einer Schwimmerkammer und einem Lufttrichter ist, und zur Vollastanreicherung ein Röhrchen vorgesehen ist, das von der Schwimmerkammer ausgeht und stromaufwärts des Lufttrichters mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Röhrchen ein willkürlich betätigbares Ventil angeordnet ist.
ki Fahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Gemischaufbereitungsanlage eine kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage ist mit einem im Saugrohr angeordneten Meßorgan, das entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei ein Kraftstoffzumeßventil für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit mit konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck in einer Steuerdruckleitung erzeugt wird und dieser Druck zwecks Völlastanreicherung durch ein die Steuerdruckleitung mit einem Reservoir verbindendes, auf den Unterdruck im Saugrohr stromaufwärts des Meßorgans ansprechendes Ventil absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterdruckleitung zwischen dem Saugrohr und dem Ventil eine willkürlich betätigbare Verschlußeinrichtung vorgesehen ist.
5. Fahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Gemischaufbereitungsanlage eine Einspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr ist, das ein sich entsprechend der durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan enthält, welches ein Kraftstoff-Zumeßventil für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge betätigt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Betriebsparametern durch ein Differenzdruck-Regelventil änderbaren Druckdifferenz

erfolgt, das zwei durch eine Membran voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen die erste Kammer vom Druck vor dem Zumeßventil beaufschlagt ist, während die zweite Kammer über ein von der Membran gesteuertes Ventil mit einer Rücklaufleitung in Verbindung steht, und die beiden Kammern des Differenzdruck-Regelventils zwecks Vollastanreicherung miteinander durch einenBypass verbindbar sind, dessen Querschnitt durch ein Ventil in Abhängigkeit von der Drosselklappensteliung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (44) willkürlich in oder außer Funktion setzbar ist.

Fahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Gemischaufbereitungsanlage eine kontinuierlich in das Saugrohr einspritzende elektronische Kraftstoffeinspritzanlage ist und im Saugrohr eine Drosselklappe sowie ein entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegbares Meßorgan angeordnet ist, welches ein Kraftstoffzumeßventil für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, deren Druck in einer Steuerdruckleitung zwecks VoIl-.Iastanreicherung durch ein elektromagnetisches Ventil absenkbar ist, welches die Steuerdruckleitung mit einem Reservoir in Verbindung bringt, wenn der Druck im Saugrohr ansteigt, indem im Saugrohr ein bei einem Druckanstieg ansprechender Druckschalter vorgesehen ist, der so mit den das Ventil für den Steuerdruck ansteuernden Schaltungselementen verbunden ist, daß das Steuerdruckventil im Sinne einer Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung des Steuerdruckventils ein willkürlich betätigbarer Schalter angeordnet ist.