DE1058786B

DE1058786B - Device for regulating gasoline injection internal combustion engines

Info

Publication number: DE1058786B
Application number: DEST11370A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Staege
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1956-07-04
Filing date: 1956-07-04
Publication date: 1959-06-04

Description

Bei Otto-Einspritzmotoren wird die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Stellung des Ansaugdrosselorgans geregelt. Hierdurch hat man die Möglichkeit, bei Schubbetrieb des Fahrzeugs, z. B. bei Talfahrt, in der Leerlaufstsllung bis zum Überschreiten einer bestimmten. Drehzahl, die höher liegt als die für den Leerlaufbetrieb erforderliche Mindestdrehzahl, die Förderung der Einspritzpumpe drehzahlabhängig bis auf den Wert Null zu regeln. Das ist ein wirtschaftlicher Vorteil. Dem steht aber der Nachteil gegenüber, daß, wenn der Motor aus diesem Zustand heraus mit Brennstoffeinspritzung betrieben werden soll, bis zum Erreichen eines zündfähigen Gemisches ein Übergangszustand auftritt, bei dem das Mischungsverhältnis Kraftstoff—-Luft zu arm ist. Die Folgö ist Aussetzerbetrieb mit Klopferscheinungen und ruckweisem Arbeiten des Motors. Das zu arme Gemisch im Übergangsbereich rührt davon her, daß bei der drelizahlabhängigen Herabsetzung der Einspritzmenge der für den Leerlaufbetrieb erforderliche Luftdurchsatz, der durch Begrenzung der Öffnungsbewegung des Drosselorgans gegeben ist, erhalten bleibt und somit bei der Steigerung der Einspritzmenge vom Wert Null aus bereits ein erheblicher Luftdurchsatz vorhanden ist und der Luftdurchsatz durch weiteres öffnen des Drosselorgans noch beträchtlich erhöht wird. Die Verhältnisse werden noch dadurch besonders ungünstig, daß die Zunahme des Luftdurchsatzes schneller vor sich geht als die Zunahme der Einspritzmenge.In Otto injection engines, the injection quantity is a function of the engine speed and regulated by the position of the intake throttle member. Through this you have the option of overrun of the vehicle, for. B. when going downhill, in the idle position until a certain limit is exceeded. Speed higher than that required for idling Minimum speed, the delivery of the injection pump depending on the speed down to the value zero to regulate. That is an economic advantage. On the other hand, there is the disadvantage that if the Engine is to be operated from this state with fuel injection until it is reached of an ignitable mixture, a transitional state occurs in which the mixture ratio fuel-air is too poor. The consequence is intermittent operation with knocking and jerky work of the motor. The excessively poor mixture in the transition area is due to the fact that in the case of the three-number-dependent Reduction of the injection quantity of the air throughput required for idling operation, the is given by limiting the opening movement of the throttle member, is retained and thus at the increase in the injection quantity from zero, there is already a considerable air throughput and the air throughput is still increased considerably by further opening the throttle element. The ratios are particularly unfavorable because the increase in air flow occurs faster turns out to be the increase in the injection quantity.

Auf dem Gebiet der Vergasermotoren ist bereits versucht worden, diesen Nachteil zu vermeiden, indem dem Beginn der Brennstoffzufuhr mittels eines in Abhängigkeit von der MotordrehzaM und der Gashebelstellung gesteuerten elektrischen Brennstoffventils und eines zwischen dem durch den Gashebel beeinflußten elektrischen Ventilschalter und der Drosselklappe vorgesehenen Streckschalters eine Voreilung gegenüber der Öffnungsbewegung der Drosselklappe gegeben ist. Bei Schubbetrieb des Fahrzeugs wird die Brennstoffzufuhr durch das elektrische Ventil ganz abgesperrt, sobald die Leerlaufdrehzahl überschritten ist. Die besondere Aufwendigkeit dieser Konstruktion und die Empfindlichkeit der elektrischen Schaltanlagen machen die Anlage aber teuer und lassen sie für den praktischen Betrieb kaum verwendbar erscheinen.Attempts have already been made in the field of carburetor engines to avoid this disadvantage by the start of the fuel supply by means of a depending on the engine speed and the throttle position controlled electric fuel valve and one between that by the throttle lever influenced electrical valve switch and the throttle valve provided stretch switch an advance is given compared to the opening movement of the throttle valve. When the vehicle is coasting the fuel supply is shut off completely by the electric valve as soon as the idle speed is exceeded. The particular complexity of this construction and the sensitivity of the electrical Switchgear, however, make the system expensive and hardly usable for practical operation appear.

Das gleiche gilt für zur Verwendung bei Einspritzbrennkraftmaschinen bekannte pneumatische Regeleinrichtungen, bei welchen bei der Öffnung der Dros'selklappe aus dem Leerlaufbetrieb heraus durch eine Hilfsluftpumpe der Wirkdruck auf die Regelmembran verfälscht wird, um die bei der pneumatischen Regelung infolge der Trägheit der zu beein-Einrichtung zum Regeln
von Otto-EinspritzbrennkraftmaschinenThe same applies to pneumatic control devices known for use in internal combustion engines, in which, when the throttle valve is opened from idle mode, the pressure on the control diaphragm is falsified by an auxiliary air pump in order to affect the pneumatic control due to the inertia of the device to regulate
of Otto injection internal combustion engines

Anmelder:Applicant:

Kugelfischer Georg Schäfer & Co.,
Schweinfurt, Georg-Schäfer-Str. 30Puffer fisherman Georg Schäfer & Co.,
Schweinfurt, Georg-Schäfer-Str. 30th

Dipl.-Ing. Werner Staege, Freudenstadt (Württ),
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Werner Staege, Freudenstadt (Württ),
has been named as the inventor

flussenden pneumatischen Leitung auftretende Verzögerung zu überwinden und eine bessere Beschleunigung des Motors zu erreichen. Die Hilfsluftpumpe ist bei diesen bekannten Einrichtungen mit der Drosselklappe gekuppelt, bewirkt daher keine Voreilung der Steigerung der Einspritzmenge bereits vor öffnung der Drosselklappe, sondern will nur eine zu große Verzögerung der Zunahme der Einspritzmenge vermeiden. Ähnlich sind Aufbau und Wirkungsweise einer weiteren bekannten pneumatischen Regeleinrichtung, bei der gleichzeitig mit der öffnung der Drosselklappe eine mechanische Einwirkung auf die Regelmembran zur Erzielung einer vorübergehenden Gemischanreicherung vorgenommen wird. Diese bekannten Regeleinrichtungen müssen, da die Zunahme des Ansaugquerschnittes unmittelbar bei Betätigung des mit dem Gaspedal verbundenen Drosselorgans einsetzt, komplizierte Eingriffe in die Stellung des Reglerorgans vornehmen, um, so die Reglerstellung der Bewegung der Drosselklappe so gut wie möglich anzupassen. Daß diese Anpassung bei den bekannten pneumatischen Reglern nicht in einfacherer Weise möglich ist und daß insbesondere bei diesen nicht umgekehrt die Vergrößerung der Drosselquerschnittes der Reglerstellung angepaJßt werden kann, zeigt eine weitere bekannte Vorrichtung, bei welcher dem Drosselorgan ein Umwegkanal zugeordnet ist, in dem sich ein einfaches Klappventil befindet, das den Umwegkanal bei den Saughüben der Motorkolben freigibt, wenn diese bei Geschlossenstellung des Drosselorgans den hinter dem Drosselorgan an die Saugleitung angeschlossenen pneumatischen Regler zu beeinträchtigen drohen. Da hier der Umwegkanal stets eine bestimmte Mindest-Ansaugluftmenge durchläßt, wird beim Öffnen der Drosselklappe das federbelastete Klappventil geschlossen, ohne daß zunächst eine Veränderung der Ansaug-flowing pneumatic line to overcome the delay and better acceleration of the engine. The auxiliary air pump is in these known devices with the throttle valve coupled, therefore causes no advance of the increase in the injection quantity even before opening the throttle, but only wants too great a delay in the increase in the injection quantity avoid. The structure and mode of operation of another known pneumatic control device are similar, at the same time with the opening of the throttle valve a mechanical effect on the Regulating membrane to achieve a temporary mixture enrichment is made. These well-known Control devices must, since the increase in the intake cross-section immediately upon actuation of the throttle element connected to the accelerator pedal starts, complicated interventions in the position of the regulator organ to make, so the regulator position of the movement of the throttle valve as well as possible to customize. That this adaptation in the known pneumatic regulators is not in a simpler way Way is possible and that especially with these not the other way around the enlargement of the throttle cross-section can be adapted to the controller position is shown by a further known device which is assigned to the throttle device a detour channel in which there is a simple flap valve that releases the bypass channel during the suction strokes of the motor pistons when this is in the closed position of the throttle element is the pneumatic one connected to the suction line behind the throttle element Threaten to affect the controller. Since here the detour channel always has a certain minimum amount of intake air lets through, the spring-loaded flap valve is closed when the throttle valve is opened, without initially changing the intake

909 529/136909 529/136

luftmenge eintritt. Erst bei noch weiterer Öffnung des Drosselorgans erfolgt- eine wirkliche Beeinflussung des Saugdruckes in der Saugleitung, die nunmehr erst mit der weiteren, sich durch die Trägheit der pneumatischen Übertragung¹ ergebenden Verzögerung eine Verstellung des Regelorgans und damit eine Zunahme der Einspritzmenge zu bewirken vermag. Es ist zwar auch eine Einspritzbrennkraftmaschine mit pneumatischer Regeleinrichtung bekannt, bei der mit der Betätigung des Gashebels eine mechanische Einwirkung -auf das Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe zur Erzeugung einer vorübergehenden Gemischanreicherung vorgenommen wird und bei der das öffnen der Drosselklappe gegenüber der Einwirkung auf das Fördermengenverstellglied mit Verzögerung erfolgt. Die Verzögerung wird jedoch mit erheblichem Aufwand durch Einschalten einer Feder und einer besonderen Verzögerungseinrichtung in das Gestänge erreicht.air flow in. Only when the throttle is opened further does the suction pressure in the suction line actually be influenced, which is only able to effect an adjustment of the control element and thus an increase in the injection quantity ^{with the further delay resulting from the inertia of the pneumatic transmission 1.} An internal combustion engine with a pneumatic control device is also known in which, when the throttle lever is actuated, a mechanical action is carried out on the delivery rate adjustment member of the injection pump to generate a temporary enrichment of the mixture and in which the opening of the throttle valve takes place with a delay compared to the action on the delivery rate adjustment member . The delay is achieved with considerable effort by switching on a spring and a special delay device in the linkage.

Die Erfindung bezweckt, günstigere Verhältnisse zu erzielen und erreicht das dadurch., daß dem in der Leerlauf stellung vollständig schließenden Ansaugdrosselorgan ein an sich bekannter Umgehungskanal zugeordnet ist, der die für den Leerlauf erforderliche Ansaugluftmenge durchläßt, und daß das Drosselorgan in Schließrichtung bei Geschlossenbleiben die Geschlossenstellung überfahren kann bis zu einer Endstellung, bei der erst die Regeleinrichtung der Einspritzpumpe, die mit dem Ansaugdrosselorgan formschlüssig verbunden ist, in diejenige Stellung gelangt, bei der die Förderung der Einspritzpumpe beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl aufhört. Nunmehr bleibt beim Steigern der Einspritzmenge vom Wert Null aus die zu der Leerlaufstellung gehörige Ansaugluftmenge zunächst erhalten. Das zündfähige Gemisch kommt somit bereits bei dieser Ansaugluftmenge zustande·. Der Übergangsbereich, bei dem. ein zu armes Gemisch vorhanden ist, ist also erheblich kleiner geworden.The aim of the invention is to achieve more favorable conditions and this is achieved by the fact that in the Idle position fully closing intake throttle a known bypass channel is assigned, which lets through the amount of intake air required for idling, and that the Throttle body in the closing direction when remaining closed can override the closed position to an end position in which only the control device of the injection pump that with the intake throttle element is positively connected, reaches that position in which the delivery of the injection pump stops when a certain speed is exceeded. Now it remains to increase the Injection quantity from the value zero from the intake air quantity associated with the idle position initially obtained. The ignitable mixture is thus already created with this amount of intake air ·. The transition area where. the mixture is too poor, has therefore become considerably smaller.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels erläutert. Es zeigt -The invention is explained below using an example shown in the drawing. It shows -

Fig. 1 das Schema einer bevorzugten Gestaltung d.er Regeleinrichtung in einer Betriebsstellung mit Brennstoffeinspritzung,Fig. 1 shows the scheme of a preferred design of the control device in an operating position with Fuel injection,

Fig. 2 und 3 Stellungen des Drosselorgans im Leerl auf betrieb,Fig. 2 and 3 positions of the throttle member in the empty on operation,

Fig. .4 ein. Schaubild für die Abhängigkeit der Einspritzmenge q von der Motorendrehzahl η bei verschiedenen Stellungen des Drosselorgans.Fig. 4 a. Diagram showing the dependency of the injection quantity q on the engine speed η at different positions of the throttle element.

Bei der in Fig. 1 als Beispiel dargestellten Einrichtung zum Regeln der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Stellung des Ansaugdrosselorgans ist auf einer Reglerwelle 1, deren Drehstellung von einem ihr durch die Motordrehzahl gegen eine Rückstellkraft aufgezwungenen Drehmoment abhängig ist, eine Steuerscheibe 2 axial verschiebbar angeordnet. Das von der Motordrehzahl abhängige Drehmoment wird der Reglerwelle 1, z. B. in an sich bekannter Weise, über eine magnetische Kupplung aufgezwungen, die aus einem vom Motor getriebenen Kurzschlußläufer und einem achsgleich angeordneten, auf der Reglerwelle sitzenden Dauermagneten besteht. Das mit 3 bezeichnete Verstellglied für die Brennstoffeinspritzpumpe wirkt mit einer von einer ermittelten Gesetzmäßigkeit abgeleiteten Mantelfläche der Steuerscheibe 2 zusammen.-Die axialen Stellungen der Steuerscheibe 2 sind durch die Stellungen eines an ihr verschiebend angreifenden Gliedes bestimmt, das beim Ausführungsbeispiel als Winkelhebel dargestellt ist, dessen einer Arm 4 mit seinem freien Ende in einer Ringnut 6 der Steuerscheibe 2 gleitet und dessen anderer Arm 5 durch ein Gestänge 7 mit dem Stellhebel 8 des Ansaugdrosselorgans 9 Verbindung hat. Das Drosselorgan 9 ist beim. Ausführungsbeispiel als Drehschieber ausgebildet. In seinem Gehäuse 10 ist ein Umgehungskanal 11 vorgesehen, der so bemessen bzw. durch eine Regelschraube 12 so einstellbar ist, daß er gerade noch die für den Leerlauf des Motors erforderliche Ansaugluftmenge durchläßt. Das Drosselorgan kann über die in Fig. 3 gezeigte »Vollzu«-Stellun OL₁ hinaus noch in Schließ richtung bis in die in Fig. 2 gezeigte Schließstellung a₀ bewegt werden. Es wird also bei der Verstellung des Drosselorgans 9 von der Stellung a₀ bis zur Stellung a_lt bei der das Drosselorgan gerade noch den Durchgang im Ansaugkanal sperrt, die Leerlauf-Ansaugluftmenge nicht geändert. In the device shown as an example in Fig. 1 for regulating the injection quantity as a function of the engine speed and the position of the intake throttle member, a control disk 2 is axially on a controller shaft 1, the rotational position of which is dependent on a torque imposed on it by the engine speed against a restoring force arranged displaceably. The dependent on the engine speed torque is the controller shaft 1, z. B. in a manner known per se, imposed via a magnetic coupling, which consists of a squirrel cage rotor driven by the motor and an axially aligned permanent magnet seated on the regulator shaft. The adjusting member designated 3 for the fuel injection pump interacts with a surface of the control disk 2 derived from a determined law one arm 4 slides with its free end in an annular groove 6 of the control disk 2 and the other arm 5 is connected to the adjusting lever 8 of the intake throttle member 9 by means of a linkage 7. The throttle member 9 is when. Embodiment designed as a rotary valve. In its housing 10, a bypass channel 11 is provided, which is dimensioned or adjustable by a regulating screw 12 so that it just lets through the amount of intake air required for idling the engine. The throttle member can be moved beyond the "fully closed" position OL ₁ shown in FIG. 3 in the closing direction up to the closed position a ₀ shown in FIG. When the throttle member 9 is adjusted from the position a ₀ to the position a _lt in which the throttle member just blocks the passage in the intake duct, the amount of idle intake air does not change.

Bei der durch Anschlag begrenzten Leerlaufstellung ist das Drosselorgan 9 in der Stellung a₀ (Fig. 2). Die Steuerscheibe 2 befindet sich hierbei mit ihrer Ringnut 6 in der in Fig. 1 angedeuteten Stellung a₀. In dieser Stellung beeinflußt die Mantelfläche der Steuerscheibe 2 bei ihrer drehzahlabhängigen Verstellung das Verstellglied 3 der Brennstoffeinspritzpumpe so', daß beim Steigern der Drehzahl des Motors im Schubbetrieb des Fahrzeuges über die zur- Aufrechterhaltung des Leerlaufes erforderliche Drehzahl U₁ hinaus bis beispielsweise zur Drehzahl n_s die Einspritzmenge bis auf den Wert Null herabgesetzt wird (Kurge a₀ Fig. 4). In the idle position limited by the stop, the throttle element 9 is in position a ₀ (FIG. 2). The control disk 2 is here with its annular groove 6 in the position a ₀ indicated in FIG. 1. In this position, the outer surface of the control disk 2 influences the adjustment member 3 of the fuel injection pump in its speed-dependent adjustment so 'that when the engine speed increases in the overrun mode of the vehicle beyond the speed U ₁ required to maintain idling, up to, for example, the speed n _s the injection quantity is reduced to the value zero (curve a ₀ Fig. 4).

Soll nun der Motor aus dieser, oder einer höheren Drehzahl, z. B. der Drehzahl n_A heraus mit Brennstoffeinspritzung betrieben werden, so wird das Drosselorgan aus der Stellung a₀ in die Stellung a_t und gegebenenfalls darüber hinaus in eine der Stellungen Ct₂ bis a_n bewegt, wobei die Steuerscheibe von der Stellung a₀ über die Stellungen a_v a₂ bis a_a ihrer Ringnut 6 in Pfeilrichtung 14 verschoben wird. Hierbei bleibt zunächst die für den Leerlauf erforderliche, durch den Umgehungskanal 11 strömende Ansaugluftmenge· erhalten, weil das Drosselorgan 9 bis zum Erreichen der Stellung Ct₁ den Durchgang des Hauptansaugkanals abschließt. In diesem Bereich wird aber das Verstellorgan 3 der Brennstoffeinspritzpumpe von der Mantelfläche der sich in Pfeilrichtung 14 verschiebenden Steuerscheibe 2 so· beeinflußt, daß die Einspritzmenge zunimmt. Die Zunahme- der Einspritzmenge ist so gewählt, daß mindestens beim Erreichen der Stellung O₁ des Drosselorgan 9 bzw. der Stellung^ der Steuerscheibe 2 ein zündfähiges Gemisch erzielt ist. Das zündfähige Gemisch wird also bereits erreicht, solange die beim Leerlauf eingestellte Ansaugluftmenge noch nicht überschritten worden ist.If now the engine from this, or a higher speed, z. B. the speed n _{A are operated} out with fuel injection, the throttle member is moved from the position a ₀ into the position a _t and possibly also into one of the positions Ct ₂ to a _n , the control disk from the position a ₀ over the positions a _v a ₂ to a _{a of} their annular groove 6 in the direction of arrow 14 is shifted. In this case, the amount of intake air required for idling and flowing through the bypass channel 11 is retained because the throttle element 9 closes the passage of the main _{intake channel until the position Ct 1 is reached.} In this area, however, the adjusting element 3 of the fuel injection pump is influenced by the lateral surface of the control disk 2, which is displaced in the direction of the arrow 14, in such a way that the injection quantity increases. The increase in the injection quantity is chosen so that an ignitable mixture is achieved at least when the throttle element 9 or the control disk 2 _{position O 1 is reached.} The ignitable mixture is thus already reached as long as the intake air volume set for idling has not yet been exceeded.

Wird hingegen - in der bisher üblichen Weise die für den Leerlauf erforderliche Ansaugluftmenge durch Begrenzen der Schließbewegung des Drosselorgans in einer bestimmten Offenstellung festgelegt, so- wird beim Steigern der Einspritzmenge aus einer Drehzahl heraus, die höher liegt als die für den Leerlaufbetrieb erforderliche Mindestdrehzahl, der Ansaugquerschnitt und damit die Ansaugluftmenge sofort vergrößert. Das zündfähige Gemisch kommt also erst bei einer erheblich größeren Ansaugluftmenge zustande. In dem Schaubild Fig. 4 würde der zur Drehzahl n_i gehörige Punkt für das Erreichen eines zündfähigen Gemisches nicht auf der bis zur Drehzahl gegeni W₁ ■ mit der Kurve a₀ gleichlaufenden Kurve O₁, sondern auf einer strichpunktiert angedeu-If, on the other hand, the amount of intake air required for idling is determined in the usual manner by limiting the closing movement of the throttle element in a certain open position, when the injection amount is increased from a speed that is higher than the minimum speed required for idling, the Intake cross-section and thus the amount of intake air increased immediately. The ignitable mixture is therefore only created with a significantly larger amount of intake air. In the diagram, Fig. 4 would for the speed not n _i corresponding point for the achievement of an ignitable mixture at up to the speed W angedeu- gegeni ₁ ■ with the curve a ₀ corotating curve O _1, but on a dot-dash line

teten Kurve α^ liegen, die beim Ausführungisbeispiel bereits einer zusätzlichen Offenstellung des Drosselorgans entspricht. Der Übergangsbereich bis zum Vorhandensein eines zündfähigen Gemisches wäre also erheblich größer.ended curve α ^ lie in the exemplary embodiment already corresponds to an additional open position of the throttle member. The transition area up to The presence of an ignitable mixture would therefore be considerably greater.

Claims

Claim:

Device for controlling Otto injection engines in which, when the engine is overrun, when a certain speed is exceeded that is higher than the minimum speed required for idling operation, the delivery of the injection pump ceases, characterized in that the intake throttle element, which closes completely in the idling position ( 9) a known bypass channel (11) is assigned and that the throttle element can pass the closed position ((Z ₁ ) in the closing direction when it remains closed up to an end position (a ₀ ) at which the control device (1, 2) of the injection pump , which is positively connected to the intake throttle element, reaches the position (a ₀ ) in which the delivery of the injection pump stops when the specific speed (η _Ά ) is exceeded.

Considered publications:
German patent specifications No. 619 537, 843 625 ;,
Swiss Patent No. 305 530;
U.S. Patent No. 2,160,109. ^: ;

1 sheet of drawings