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Steuervorrichtung für einen Vergaser für Brennkraftmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Vergaser für
Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine derartige Steuervorrichtung ist beispielsweise in der Zeitschrift
ATZ 1981, Heft 5, Seite 221 beschrieben. Die Vordrossel wird über einen elektrischen
Stellmotor zwischen der Offen- und Schließstellung bewegt und bewirkt somit eine
mehr oder weniger starke Anreicherung des Kraftstoff-tuft-Gemisches beim Starten,
Warmlaufen oder Beschleunigen der Brennkraftmaschine. In der den Stellmotor steuernden
Elektronik werden u. a. die Drehzahl, die Temperatur und der Öffnungswinkel der
Hauptdrossel verarbeitet.
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Dazu Erfassung dieser Parameter kann eine genaue GemischanreicherLng
in den beschriebenen Betriebsphasen der Brennkraftmaschine et lgen.
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Augabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Steuervorrichtung
mit geringem zusätzlichen Aufwand derart weiterzubilden, daß eine weitere Beeinflussung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Der Stellmotor übernimmt somit zusätzlich eine Abmagerung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Betriebs phasen der Brennkraftmaschine, bei der
der Vergaser systembedingt ein zu fettes Gemisch liefert. Dies ist beispielsweise
bei einer
warmen 4-Zylínder-Brennkraftmaschine bei vollast (voll
geöffnete Hauptdrossel) und niedriger Drehzahl der Fall, weil hier augrund der dynamischen
Schwingungen der Gassäule im Einlaßkanal des Vergasers über-roportional viel Kraftstoff
aus dem Düsensystem gerissen wird. Der Stellmotor kann nun durch entsprechende Programmierung
der Steuerelektronik und durch eine geeignete, in das Düsensystem des Vergasers
eingreifende Vorrichtung in dieses Betriebsphase eine gezielte Abmagerung des Gemisches
einstellen. Der Stellmotor, die Steuerelektronik und die entsprechenden Sensoren
der Betriebsparameter bereits vorhanden sind.
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Eine besonders einfache Adaption des Stellmotors wird durch die Merkmale
des Patentanspruches 2 verwirklicht. Der Stellmotor steuert somit in einem Stellbereich
die Anreicherung des Gemisches und in einem anderen Stellbereich eine Abmagerung
des Gemisches, wobei im letzteren Falle durch eine Leergangverbindung die Vordrossel
abgekoppelt ist.
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Die von dem Stellmotor betätigte Vorrichtung zur Abmagerung des Gemisches
kann zweckmäßig entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 3 oder 4 ausgebildet
sein. Die Steuerung der auerschnittsveränderlichen Düse oder eines die Gemischzusammensetzung
beeinflussenden Ventiles kann mittels eines mit dem Stellmotor gekoppelten Gestänges
erfolgen.
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Durch die Merkmale des Patentanspruches 5 kann auch eine Regelung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches im stöchiometrischen Verhältnis ittels einer Abgassonde
(Lambda-Regelung) oder eine auf das Mascninen-Kennfeld abgestimmte Steuerung des
Gemisches erfolgen. Es versteht sich, daß die Steuerung des Stellmotors beispielsweise
unter Verwendung eines Mikroprozessors entsprechend zu programmieren
ist,
so daß nach Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine und ggf. außerhalb
der Beschleunigungsphasen (Anreicherungsbereich) eine stetige Beeinflussung des
Gemisches nach Maßgabe der Kennfelddaten oder der Abgaszusammensetzung erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen
Vergaser mit einem Stellmotor und einer Vorrichtung zur Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches.
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In dem nur soweit für das Verständnis der Erfindung erforderlichem
Maße dargestellten Vergaser 2 sind im Luftführungskanal 4 eine Vordrossel 6 und
eine willkürlich betätigbare Hauptdrossel 8 drehbar gelagert. Zwischen den beiden
Drosselklappen ist ein Venturibereich 10 vorgesehen, in dem eine Kraftstoffzuführleitung
12 mündet. Die Kraftstoffzuführleitung 12 ist andererseits mit einem Steigrohr 14
verbunden, welches teilweise in die Schwimmerkammer 16 des Vergasers 2 eintaucht
und mit einer Kraftstoff-auptdüse 18 und einer Luftdüse 20 versehen ist.
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Die Vordrossel 6 wird mittels eines elektrischen Stellmotors 24 gesteuert.
Der Stellmotor 24 ist an einer geeigneten Stelle des Vergasers 2 befestigt; dessen
Antriebswelle 22 verstellt die Vordrossel 6 innerhalb eines ersten Stellbereiches
aus einer Stellung 0, bei der die Vordrossel 6 vollständig geöffnet ist, in eine
voll geschlossene Stelle I. Dazu ist auf der Antriebswelle 22 ein zweiarmiger Stellhebel
26 befestigt, dessen Arm 26a an einem auf der Antriebswelle 22 frei drehbarem Schlepphebel
28 in Schließrichtung der Vordrossel 6 angreift. Der Schlepphebel 28 wird mittels
einer am anderen Arm 26D des Stellhebels 26 abgestützten Feder 30 gegen den Arm
26a gespannt. Der Schlepphebel 28 ist über eine Stange 32 mit einem Hebel 34 verbunden,
welcher auf der Welle 36 der Vor-
drossel 6 befestigt ist. Es versteht
sich, daß die zwe mit 36 bezifferten Wellenabschnitte entgegen der schematischen
Darstellung in einer axialen Flucht als eine einzige Welle 36 liegen.
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Die voll geöffnete Stellung der Vordrossel 6 ist durch einen verqaserfesten
Anschlag 38 markiert, an dem der Hebel 34 zur Anlage kommt.
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Der Stellmotor 24 ist so ausgelegt, daß er ausgehend von der Stellung
0 in einem zweiten Stellbereich II steuerbar ist. Dabe' wird aufgrund der durch
den Anschlag 38, den Schlepphebel 28 und die Feder 30 gebildeten Leergang-Verbindung
die Vordrossel 6 nicht weiter verstellt. An dem Arm 26b des Stellhebels 26 greift
eine weitere Stange 40 an, die eine Nadel 42 einer querschnittsveränderlichen Luftdüse
44 betätigt. Die zusätzliche Luftdüse 44 ist über eine Leitung 46 mit dem Steigrohr
14 verbunden. Ein Aufsteuern der Luftdüse 44 bewirkt eine zusätzliche Abmagerung
der durch die Hauptdüse 18 und die Luftdüse 20 bestimmten Kraftstoff-Luft-Gemischzusammensetzung.
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Der Stellmotor 24 wird durch ein nicht näher dargestelltes, elektronisches
Steuergerät 48 gesteuert, welches über nicht dargestellte Sensoren die Betriebsparameter
n = Drehzahl und T = Temperatur der Brennkraftmaschine, sowie 5 = Öffnungswinkel
der Hauptdrossel. 8 und < i3ffnungsgeschwindigkeit der Hauptdrossel 8 erfasst.
Diese Parameter werden mittels bekannter elektronischer Bauteile im Steuergerät
48 verarbeitet und entsprechend dessen Programmierung der Schrittmotor 24 angesteuert.
Dabei kann unterhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle der Brennkraftmaschine
eine Steuerung im StellbeLeich 0-I erfolgen, so daß eine Anreicherung durch entsprechendes
Schließen der Vordrossel 5 während des Startens und des Warmlaufens des Brennkraftmaschine
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folgt.
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Oberhalb einer bestimmten Temperaturschwelle kann der Stellbereich
0-II maßgeblich sein, derart, daß im Teillastbetrieb zur Vermeidung einer tjberfettung
des Gemisches die Luftdüse 44 aufgesteuert wird, während sie im Stellbereich 0-I
geschlossen ist. Im Stellbereich 0-11 wird die voll geöffnete Vordrossel 6 nicht
bewegt, weil der Hebel 34 an dem,Anschlag 38 anliegt und der Schlepphebel 28 von
dem Stellhebel 26 entkoppelt ist. Es versteht sich, daß die die Leergang-Verbindung
herstellende Feder 30 nur so stark ausgebildet sein darf, daß sie von dem Stellmotor
24 komprimiert werden kann.
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Unabhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine kann abhängig
von der Offnungsgeschwindigkeit der Hauptdrossel 8 der Stellbereich 0-I geschaltet
werden, um eine Anreicherung des Gemisches während plötzlicher Beschleunigungsphasen
der Brennkraftmaschine zu erzielen.
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Die beschriebene Steuervorrichtung kann auch zu einer Kennfeldsteuerung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches ausgebildet werden. Dementsprechend ist in das Steuergerät
48 ein Mikroprozessor 50 einzusetzen, in dem die Kennfelddaten (Leistung und Kraftstoffverbrauch
der Brennkraftmaschine in allen Last- und Drehzahlbereichen) abgespeichert sind,
wobei jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Stellung des
StelLmotores 24 zugeordnet ist. Dabei könnten auch weitere Parameter wie atmosphärischer
Druck, Klopfsignale der Brennkraftmaschine und ähnliches verarbeitet werden.
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Nach einer weiteren Ausführung kann auch eine Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
nach dem Sauerstoffgehalt der Abgase (Lambda-Regelung) erfolgen. Dazu ist in einer
Abgasleitung 52 der Brenn-
kraftmaschine ein Abgassensor 54 eingesetzt,
der an das Steuergerät 48 entsprechende Signale abgibt. Demzufolge wird eine Regelung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches im stöchiometrischen Verhältnis (Lambda = 1) im Stellbereich
O-II ermöglicht.
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Anstelle des abmagernden Eingriffes über die zusätzliche Luftdüse
44 kann auch eine Abmagerung mittels eines Zusatzluftkanales 56 im Vergaser 2 erfolgen.
Der Zusatzluftkanal 56 verbindet einen stromauf des Venturibereiches 10 liegenden
Abschnitt des Luftführungskanales 4 mit einem stromab der Hauptdrossel 8 liegenden
Abschnitt. In den Zusatzluftkanal 56 ist ein Auf-Zu-Ventil 58 eingeschaltet, welches
von dem Stellmotor 24 im Stellbereich 0-II gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt
über eine am Arm 26b des Stellhebels 26 angelenkte Stange 60; sie kann aber auch
elektromagnetisch durch entsprechende Elektrokontakte am Stellhebel 26 oder pneumatisch
durchgeführt werden.
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Die Funktion ist ähnlich der im Zusammenhang mit der Luftdüse 44 beschriebenen;
d. h. daß durch Öffnen des Ventiles 58 im Stellbereich 0-II der Stellmotor 24 dem
im Venturibereich 10 eingestellten Gemisch zur Abmagerung Zusatzluft zugeführt wird.
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Es versteht sich, daß anstelle einer querschnittsveränderlichen Luftdüse
44 auch eine zusätzliche, querschnittsveränderliche Kraftstoffdüse oder eine entsprechend
ausgebildete Hauptdüse von dem Schrittmotor 24 gesteuert sein kann. Anstelle des
zusatzluftsteuernden Ventiles 58 kann auch ein zusätzlichen Kraftstoff steuerndes
Ventil Anwendung finden.