DE1235660B

DE1235660B - Regeleinrichtung fuer die Foerdermenge einer Brennstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE1235660B
Application number: DEB65273A
Authority: DE
Inventors: Einar S Dahl
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1960-12-22
Filing date: 1961-12-20
Publication date: 1967-03-02
Also published as: GB999786A; US3064636A

Description

Regeleinrichtung für die Fördermenge einer Brennstoffeinspritzpumpe Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Förderinenge einer Brennstoffeinspritzpumpe einer gemischverdichtenden, fremdgezündetenBrennkraftmaschine.
Die Erfindung geht aus von einer solchen bekannten Regeleinrichtung, die eine durch eine Drosselklappenanordnung beherrschte Luftansaugleitung aufweist und bei der ein Einspritzmengenregelglied von einem auf den an einer Stelle in der Ansaugleitung herrschenden Druck ansprechenden ersten Servomotor betätigt wird, während ein auf den an einer anderen Stelle in der Ansaugleitung herrschenden Druck ansprechender zweiter Servomotor eine begrenzte Kraft auf das Einspritzmengenregelglied ausübt.
Bei dieser bekannten Regeleinrichtung hat der zweite Servomotor die Aufgabe, Pulsationserscheinungen des Reglers während des Leerlaufes zu dämpfen, wobei er keinerlei Einwirkung auf die Brennstoffmengenregelung hat, da diese ausschließlich durch den ersten Servomotor geregelt wird.
Eine andere bekannte Regeleinrichtung dieser Art, der eine ähnliche Aufgabenstellung wie der zuvor beschriebenen Einrichtung zugrunde liegt, zeigt ebenfalls zwei Servomotoren, von denen der eine bei geschlossener Stellung der Drosselklappe die Membran des anderen Servomotors stillsetzt, um Schwingungen derselben zu verhindern.
Es ist ferner eine Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine Luftansaugleitung aufweist, die durch zwei Drosselklappen beherrscht wird, die unterschiedliche Durchlaßquerschnitte parallelliegender stromabwärts der Drosselklappen sich vereinigender Luftleitungen steuern, wobei das Einspritzmengenregelglied durch zwei Servomotoren betätigt wird, von denen der eine mit der Leitung geringeren Querschnittes verbunden ist. Diese bekannte Regeleinrichtung beruht in erster Linie auf der Durchströrageschwindigkeit durch ein Venturirohr, wobei in der Ventuxieinschnürung ein Unterdrucksignal erzeugt wird. Diese Regeleinrichtung ist weder abhängig von noch spricht sie auf den statischen Druck in der Luftansaugleitung oder nahe der geschlossenen Drosselklappe an. Aus diesem Grund sind zwei getrennte Venturirohre notwendig; eines für die geringeren Durchströmgeschwindigkeiten und das andere für die höheren Durchströmgeschwindigkeiten, um ein ausreichendes Unterdrucksignal zu erzeugen, welches die Brennstoffmengenregelung wirksam betätigen kann. Hinzu kommt, daß die beiden unter Druck betätigten Servomotoren lediglich additiv arbeiten, d. h. der eine bei geringer Drosselung und der andere bei großer Drosselung arbeitet. Es findet bei einer bestimmten Drosselstellung, wie beispielsweise der Leerlaufstellung, keinerlei Zusaminenwirkung statt, um eine besondere gewünschte Wirkung auf die der Maschine zugeführte Brennstoffmenge zu erzielen.
Es ist schließlich noch eine Regeleinrichtung bekannt, bei der der zweite Servomotor ein gegenüber dem ersten frei beweglich geführtes Stellglied aufweist, das in einem Betriebsbereich mit hohem auf den zweiten Servomotor wirkendem Druck am ersten Servomotor angreift und das Einspritzmengenregelglied um einen vorbestimmten Betrag im Sinne vermehrter Brennstoffabgabe der Einspritzpumpe verschiebt.
Der Erfindung liegt eine ganz andere Aufgabenstellung als den bekannten Regeleinrichtungen zugrunde. Es soll nämlich eine Regeleinrichtung geschaffen werden, die die Pumpenfördermenge während des Leerlaufes vermehrt, um dadurch bei diesem Betriebszustand ein reicheres Luft-Brennstoff-Gemisch automatisch zu erzielen.
Diese Aufgabenstellung wird erfindun.-Isgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der erste Servomotor auf den Ansaugleitungsdruck stromabwärts der Drosselklappe und der zweite Servomotor auf denjenigen stromaufwärts der Drosselklappe anspricht und daß in ebenfalls bekannter Weise der zweite Servomotor ein gegenüber dem ersten frei beweglich geführtes Stellglied aufweist, welches in einem Betriebsbereich mit hohem auf den zweiten Servomotor wirkendem Druck am ersten Servomotor angreift und das Einspritzmengenregelglied um einen vorbestimmten Betrag im Sinne vermehrter Brennstoffabgabe der Einspritzpumpe verschiebt.
Eine bevorzugte Ausführungsforin des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die dem ersten Servomotor abgekehrte Seite des zweiten Servomotors über eine Leitung mit zwei Drosselöffnungen, verbunden ist, die in an sich bekannter Weise im Bereich der geschlossenen Drosselklappe oberhalb und unterhalb derselben mit dem Ansaugstutzen verbunden sind, und daß ein an sich bekanntes einstellbares Ventil zur teilweisen Einschnürung einer der Öffnungen vorgesehen ist, um die Größe des Druckunterschiedes bei geschlossener Drosselklappe und damit das Maß der Verschiebung des Einspritzmengenregelgliedes vorherzubestimmen.
Zweckmäßig wird die dem Druck der Luftansaugleitung ausgesetzte Fläche des ersten Servornotors größer gehalten als die dem Druck nahe der Drosselklappe ausgesetzte Fläche des zweiten Servomotors.
Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen.
F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Regeleinrichtung gemäß der -Erfindung teilweise im Schnitt; F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses als eine Funktion der Dromelöffnung. - F i g. 1 zeigt die gesamte Regeleinrichtung 10, die die Förderleistung einer Brennstoffeinspritzpumpe reguliert. Die Einrichtung 10 besteht aus einem Rechen- oder Integrierabschnitt 12, einem auf den Druck im Ansaugstutzen ansprechenden Servomotor 13, einem Servomotor 14 für die Anreicherung im Leerlauf und- einem Drosselkörper 15.
Die - Brennstoffeinspritzpumpe 11 umfaßt ein Dosierventil oder eine hin- und herbewegliche Vorrichtung 16 und ist imstande, abgemessene Brennstoffmengen im Anschluß an das Öffnen der entsprechenden Ausaugventile an die verschiedenen Maschinenzylinder heranzuführen.
Der Rechenabschnitt 12 besteht aus einem Gehäuse 19, welches an der Pumpe 11 befestigt ist, -einem beweglichen Nocken 20 mit einer Nockenfläche 21, einer Nockenrolle 22, die mit der Nockenfläche 21 in Berührung ist, und einem Nockenrollenarm 23. Der Nocken 20 ist mit einer Verbindungsstange 24 des auf den Druck im Ansaugstutzen ansprechenden Servomotors 13 verbunden. Die Nokkenrolle 22 ist auf einem von dem Arm 23 aufgenommenen Stift 25 drehbar und der Arm 23 auf einem in dem Gehäuse 19 angeordneten Stift 26 schwenkbar gelagert. Zwischen dem Nockenrollenarm 23 und dem Dosierventil 16 der Pumpe 11 ist ein Verbindungsglied 27 angeordnet. Das Glied 27 wird durch den Nockenrollenarm 23 in Längsrichtung bewegt, um den Auslaß der Pumpe 11 zu regulieren, während der Nocken 20 unter dem Einfluß des Servomotors 13 in Längsrichtung bewegt wird. Der auf den Druck im Ansaugstutzen ansprechende Servomotor13 besteht aus einem mit einer inneren Kammer 31 versehenen Gehäuse 30, einer biegsamen Membran 32, einer Federhaltekappe 33 und einer Feder 34. Die Federhaltekappe 33 und die Membran 32 sind mittels einer Schraube 35 an der Verbindungsstange 24 befestigt.
Das Gehäuse 30 ist an dem Gehäuse 19 befestigt und mit einer in die Kammer 31 hineinführenden Öffnung 36 versehen. Die Öffnung 36 ist mittels einer Leitung 37 mit einer in dem Luftansaugstutzen 39 vorgesehenen Öffnung 38 verbunden.
Der Servomotor 14 für die Leerlaufanreicherung besteht aus einem Gehäuse 40, welches einen inneren Hohlraum 41 aufweist, einer biegsamen Membran 42 und einem beweglichen Kolben 43. Der Kolben 43 ist mittels einer Mutter 44 an der biegsamen Meinbran 42 befestigt, und das Gehäuse 40 ist mittels mehrerer Schrauben 45 an dem Gehäuse 30 befestigt. Der Kolben 43 erstreckt sich durch eine in der Wand des Gehäuses 30 gebildete Öffnung 46 hindurch und kommt gegen den Kopf der Schraube 35 zum An-.stoß. Das Gehäuse 40 ist mit einer Öffnung 47 versehen, welches in den Hohlraum 41 hineinführt, und ist über -eine Leitung 48 mit der in dem Drosselkörper 15 befindlichen Öffnung 49 verbunden.
Der Drosselkörper 15 besteht aus einem Ansaugkrümmer oder Gehäuse 50, welches an dem Luftansaugstutzen 39 befestigt ist, einer großen Luftdrosselklappe 51, einer kleinen Luftdrosselklappe 52 und einem Einstellventil 53. Die kleine Drosselklappe 52 ist in einem Luftkanal 54 angeordnet und stellt das Hauptregelventil zur Regelung der in den Luftansaugstutzen 39 eintretenden Luftmenge dar. Das Einstellventil 53 besteht aus einem Gehäuseabschnitt 55, welcher aus einem Stück mit dem Gehäuse 15 gebildet ist, einem mit einem Gewinde versehenen Nadelventil 56 und einer Feder 57. Der Ge- häuseabschnitt 55 ist mit einem inneren Hohlraum 58 versehen, in welchen die Öffnung 49 hineinfährt und in welchen sich das Nadelventil 56 hineinerstreckt. Der Hohlraum 58 ist über einen Kanal 59 mit einer Öffnung 60 verbunden, welche auf der Abströmseite oder unterhalb der Luftdrosselklappe 52 in der Wand des Luftkanals 54 gebildet ist. Der Hohlraum 58 ist außerdem über eine Öffnung 61 mit dem Luftkanal 54 verbunden, und zwar etwas oberhalb der Luftdrosselklappe 52. Die Öffnung 61 kann durch eine auf dem Nadelventil 56 befindliche Spitze 62 eingeschnürt werden. Es liegt ebenfalls im Bereich der weiteren Ausbildung des Gegenstands der Erfindung, anstatt der Öffnung 61 die Öffnung 60 durch das Ventil 56 einzuschnüren und dennoch dasselbe Ergebnis zu erreichen.
Im Betrieb arbeitet die Vorrichtung 10 zur Regelung der Förderleistung der Pumpe 11 wie folgt: Wenn die Maschine läuft, dann ist der Druck im Luftansaugstutzen 39 niedriger als der atmosphärisehe Druck, und dieser Druck wird durch die Leitung 37 auf die Kammer 31 des Servomotors 13 übertragen. Es wird an der Membran 32 ein Druckunterschied entwickelt der dem Unterschied zwischen dem Druck im Ansaugstutzen und dem atmosphärischen Druck entspricht. Die Kraft, die durch diesen Druckunterschied entsteht, hat die Neigung, die Verbindungsstange 24 und den Nocken 20 gemäß der Darstellung entgegen der Kraft der Feder 34 nach links zu bewegen, was dazu führt, daß die Förderleistung der Brennstoffeinspritzpumpe 11 vermindert wird. Der Druckunterschied wird durch die Drehzahl der Maschine und das Ausmaß der öffnung der Drosselklappen 52 und 51 bestimmt.
Beim Leerlauf sind die Drosselklappen 52 und 51 beide im wesentlichen geschlossen; der Druck im Luftansaugstutzen 39 ist verhältnismäßig niedrig, und die infolge des an der Membran 32 herrschenden Druckunterschiedes entwickelte Kraft ist verhältnismäßig groß. Der Nocken 20 wird daher nach links bewegt und hat die Neigung, die Förderleistung der Pumpe 11 zu vermindern.
Wie bereits ausgeführt, ist es erforderlich, die Brennstoffördermenge während des Leerlaufes zu steigern, um einen Ausgleich für die Verdünnung der ZylinderfüHung durch Auspuffgas zu schaffen. Die Notwendigkeit dieser Anreicherung ist in der graphischen Darstellung der F i g. 2 erläutert, in welcher das von der Brennkraftmaschine erforderliche Brennstoff-Luft-Verhältnis als eine Funktion der wirksamen Drosselöffnung aufgetragen ist. Die obere Kurve dieser graphischen Darstellung zeigt den Brennstoff-Luft-Bedarf einer Mehrzylindermaschine mit armer Gemischverteilung, und das erforderliche Brennstoff-Luft-Verhältnis, welches beim Leerlauf benötigt wird, ist durch den Buchstaben A angedeutet. Die untere Kurve zeigt das erforderliche Brennstoffluftverhältnis einer idealen Maschine. Der Bedarf einer mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung ausgestatteten Maschine kommt den idealen Verhältnissen infolge ihrer überlegenen Gemischverteilung nahe. Jedoch wird auch bei einer idealen Maschine eine erhebliche Anreicherung im Leerlauf erforderlich, was durch A' angedeutet ist. Dieses ist auf die Verdünnung der Zylinderfüllung durch Auspuffgas zurückzuführen.
Durch den Servomotor 14 ist eine Beaufschlagung zur Erzeugung der erforderlichen Anreicherung beim Leerlauf vorgesehen. Diese Beaufschlagungskraft wird durch einen an der Membran 42 herrschenden Druckunterschied entwickelt. Der auf der rechten Seite der Membran 42 wirksame Druck ist gleich dem in der Kammer 31 des Servomotors 13 vorhandenen Druck, welcher wiederum der gleiche ist wie der in dem Luftansaugstutzen 39 herrschende Druck. Der auf die linke Seite der Membran 42 einwirkende Druck wird am Einstellventil 53 abgenommen. Wenn die öffnung 61 durch das Nadelventil 56 vollkommen geschlossen wäre, dann würde der Druck in dem Hohlraum 41 infolge der Verbindung durch die öffnung 60, die unterhalb der Drosselklappe 52 angeordnet ist, gleich dem in dem Luftansaugstutzen 39 herrschenden Druck sein. Umgekehrt wird bei einem geringen Freigeben der öffnung 61 Luft mit atmosphärischem Druck in den Hohlraum 58 eingelassen, und der Druck innerhalb des Servomotors 14 wird etwas größer als der in dem Luftansaugstutzen 39 herrschende Druck sein. In einer bevorzugten Ausführungsfonn wird der Beaufschlagungsdruck in dem Servomotor 14 durch das Nadelventil 56 auf einen Wert von etwa 16,7 mm Quecksilbersäule über dem Ansaugstutzendruck eingestellt.
Die infolge des an der Membran 42 herrschenden Druckunterschiedes entwickelte Kraft wird über den Kolben 43, der gegen den Kopf der Schraube 35 zum Anschlag kommt, und die Verbindungswelle 24 übertragen, was zur Folge hat, daß die Fördermenge der C Pumpe 11 vergrößert oder das Gemisch angereichert wird. Wenn die Drosselklappe 53 geöffnet ist, dann geht der Rand der Drosselklappe über die öffnung 61 hinweg. und der Druck an den öffnungen 60 und 61 wird im wesentlichen gleich dem in dem Luftansaugstutzen herrschenden Druck. Die jetzt auf jeder Seite der Membran 42 herrschenden Drücke sind einander gleich, und es wird keine Beaufschlagungskraft auf den Servomotor 13 ausgeübt. Die Membran 32 des Servomotors 13 bewegt sich danach unmittelbar unter dem Einfluß des Druckes im Ansaugstutzen, bis die Drosselklappe 52 wieder geschlossen ist. Es ist zu beachten, daß die von dem Servomotor 13 entwickelte Beaufschlagungskraft nur während des geschlossenen Zustandes der Drossel entwickelt wird und während der geöffneten Stellung der Drossel keine Wirkung hat.
Während der Drehzahlverminderung, wobei die Drosselklappe geschlossen ist, ist der Druck innerhalb des Luftansaugstutzens geringer als beira Leerlauf und der Druckunterschied an der Membran 32 größer als im Leerlauf. Die Wirkfläche der Membran 32 des Servomotors 13 ist vorzugsweise größer als die Wirkfläche der Membran 42 des Servomotors 14. Die auf Grund des an der Membran 32 herrschenden Druckunterschiedes entwickelte Kraft ist daher ausreichend, um die Beaufschlagungskraft, die von dem Servomotor 14 ausgeübt wird, zu -überwinden, so daß der Nocken 20 in eine Stellung zur Verminderung der Förderleistung der Pumpe 11 bewegt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Regeleinrichtung für die Fördermenge einer Brennstoffeinspritzpumpe einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine, die eine durch eine Drosselklappenanordnung beherrschte Luftansaugleitung aufweist und bei der ein Einspritzmengenregelglied von einem auf den an einer Stelle in der Ansaugleitung herrschenden Druck ansprechenden ersten Servomotor betätigt wird, während ein auf den an einer anderen Stelle in der Ansaugleitung herrschenden Druck ansprechender zweiter Servomotor eine begrenzte Kraft auf das Einspritzmengenregelglied ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der erste Servornotor (13) auf den Ansaugleitungsdruck stromabwärts der Drosselklappe (52) und der zweite Servomotor (14) auf denjenigen stromaufwärts der Drosselklappe anspricht und daß in ebenfalls bekannter Weise der zweite Servomotor ein gegenüber dem ersten frei beweglich geführtes Stellglied (43) aufweist, welches in einem Betriebsbereich mit hohem auf den zweiten Servomotor wirkendem Druck am ersten Servornotor angreift und das Einspritzmengenregelglied um einen vorbestimmten Betrag im Sinne vermehrter Brennstoffabgabe der Einspritzpumpe verschiebt.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Servomotor (13) abgekehrte Seite (41) des zweiten Servomotors (14) über eine Leitung (48) mit zwei Drosselöffnungen (60,61) verbunden ist, die in an sich bekannter Weise im Bereich der geschlossenen Drosselklappe oberhalb und unterhalb derselben mit dem Ansaugstutzen (39) verbunden sind, und daß ein an sich bekanntes einstellbares Ventil (56) zur teilweisen Einschnlirung einer der öffnungen (60 oder 61) vorgesehen ist, um die Größe des Druckunterschiedes bei geschossener Drosselklappe (52) und damit das Maß der Verschiebung des Einspritzmengenregelgliedes (20) vorherzubestinimen. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druck der Luftansaugleitung (39) ausgesetzte Fläche des ersten Servomotors (13) größer ist als die dem Druck nahe der Drosselklappe ausgesetzte Fläche des zweiten Servomotors (14).
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814 809, 823 234, 1013 922, 1022 843; britische Patentschrift Nr. 742 729; USA.-Patentschrift Nr. 2 874 944; »Automotive Industries«, 15. 9. 1957, S. 52.