DE2004009A1

DE2004009A1 - Vorstelleinrichtung fuer Zuendverstellung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2004009A1
Application number: DE19702004009
Authority: DE
Inventors: Motoo Harada; Kenichi Sasaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1970-08-13
Also published as: GB1239353A; US3677238A; DE2004009B2; SE388669B; FR2029783A1

Description

PATENTANWÄLTE

Dr. D. Thomsen

Dipl.-Chem.

H-Tiedtke

O!pl.-!ng.

aBühSing Dipl.-Chem.

8000 MÜNCHEN'2

TAL 33

TELEFON 0811/226894

TELEGRAMMADRESSE: THOPATENT

MÖNCHEN 29. Januar 1970 cage PG23-6942 / T 3484

Nissan Motor Company Limited Yokohama City, Japan

Vorstelleinrichtung für Zündverstellung bei einem Kraftfahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorstelleinrichtung für"'Zündverteilung bei einem Kraftfahrzeug und insbesondere auf eine iinterdruckgesteuerte Vorstelleinrichtung, die insbesondere.bei Verzögerung des Kraftfahrzeugs den Abgasausstoß an Kohlenwasserstoffen verringert.

In Motorabgasen enthaltene Kohlenwasserstoffe tragen stark zur Luftverunreinigung bei, Es sind bereits eine Reihe von fersuchen gemacht worden, die unter anderem daran

bestanden, bei allen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten und allen Motorbelastungen die Güte der Verbrennung in der Verbrennungskammer zu verbessern. Die Mengen an unverbrannten Bestandteilen oder Kohlenwasserstoffanteilen in den Motorabgasen variiert stark mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs. Versuche haben erbracht, daß der Kohlenwasserstoffgehalt während der Verzögerung Spitzenwerte erreicht. Verlangsamt sich das Kraftfahrzeug, nimmt der Unterdruck in der Ansaugleitung abrupt in einem Maß zu, daß das Luft-Kraftstoffgemisch nicht mehr richtig komprimiert werden kann. Der Verbrennungsvorgang oder die Flammengeschwindigkeit ist somit entsprechend verringert, so daß sich unvollständige Verbrennung oder Fehlzündung ergibt, so daß das Gemisch teilweise unverbrannt bleibt. Um dieser verminderten Verbrennung oder verringerten Flammengeschwindigkeit zu begegnen, wäre es vorteilhaft, den ZünfZeitpunkt so vorzustellen, daß das Gemisch für eine für vollständige Ver-P ' brennung optimale Zeitspanne in der Verbrennungskammer bleiben kann.

Hierfür sind zwei Arten von Unterdruckvorstelleinrichtungen entwickelt worden. Bei einer Bauart ist ein zu-

sätzlicher Verteiler-Vorstellunterdruckschalter -vorgesehen, der den Zündzeitpunkt lediglich während der Verzögerung in Abhängigkeit vom ansteigenden Ansaugleitungs- ■" unterdruck vorstellt. Die andere Bauart ißt so ausgebildet, daß der herkömmliche Verteiler-Vopstellunterdruckschalter

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durch den Unterdruck gesteuert, der an seiner Membran ausgeübt wird. Die Höhe des Unterdrucks wird von einem atmosphärischen Druck auf den Ansaugleitungsunterdruck und umgekehrt unter Verwendung einer auf die Druckänderung ansprechenden Ventileinrichtung umgeschaltet. Diese bekannten Einrichtungen haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Die erste Einrichtung wird notwendig im Aufbau kompliziert, da es die Verwendung von zwei Vorstell-Unterdruck-Schaltern benötigt, die unterschiedlich voneinander den Vorstellwinkel des Verteilers in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsbedingungen steuern. Bei letzterer Einrichtung ist es manchmal schwierig, einen optimalen Vorstellwinkel für Verzögerung einzustellen, wie es vom Motor im richtigen Augenblick benötigt wird. Dies liegt daran, daß der Vorstellwinkel durch den sogenannten "Zwei-Wert"-Steuervorgang gesteuert wird, wodurch häufig Versagen bei der Erstellung eines für den besonderen Betrieb optimalen Zwischenwerts auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Unterdruckvorstelleinrichtung für Zündverstellung zur Reduzierung des Kohlenwasserstoffgehalts bei Verbrennungsmotorenabgasen zu schaffen, die insbesondere während der Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgestoßen werden. Erfindungsgemäß wird eine neue Vorstellsteuereinheit geschaffen, die aus einem unterdruckhetätigten Fühlventil und einem strömungsr modulierenden Nadelventil besteht., die miteinander zusammen.

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arbeiten und in Abhändigkeit von dem Ansaugleitungsunterdruck die Höhe des Unterdrucks steuern, der in dem Verteiler- Vorstellunterdruck'schalter- einzuführen ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstellwinkel eines bekannten Kontaktpunktverteilers kontinuierlich in Richtung auf einen für die vollständige Verbrennung optimalen Wert gesteuert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise vergrößerten Schnittdarstellung eine Unterdruckvorstelleinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, die eine abgewandelte Ausführungsform der Unterdruckvorstelleinrichtungi nach der Erfindung verdeutlicht.

Gemäß Fig. 1 besitzt die allgemein mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Einrichtung eine Vorstellsteuereinheit 11, die mit einer herkömmlichen Ansaugleitung 12 zusammenarbeitet, einen Vergaser 13, einen Zündverteiler IH und einen Vorstellunterdruckbetätiger oder Vorstellunterdruckschalter 15. Die Vorstellsteuereinheit 11 arbeitet mit einer Drosselklappen-

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Γ Steuermembrahvorrichtung 16.zusammen* Die Elemente 12 bis 15 sind bekannt, so daß keine weitere Erläuterung notwendig ist. Der Vergaser ist als Doppelvergaser mit einer Primärseite und einer Sekundärseite dargestellt.

Die Steuereinheit 11 besitzt ein unterdruckbetätigtes Fühlventil 17 mit einem Ventilkörper 18 und einer Membran 19, die fest mit dem Ventilkörper 18 verbunden ist; ferner sind zwei unterschiedliche Kammern 21 und 22 vorgesehen. Der Ventilkörper 18 erstreckt sich durch eine Unterdruckkammer 21 in Richtung auf eine Druckänderungskammer 22. Die Unterdruckkammer 21 ist mit der Ansaugleitung 12 über eine Leitung 23 verbunden, während die Druckänderungskammer 22 über eine Leitung 24 mit der Kammer der Drosselklappen-Steuermembranvorrichtung 16 verbunden ist. Der Ventilkörper 18 kann mit Hilfe der Membran -19.auf die Kammer 22 zu und von dieser weg bewegt werden, wobei die Membran mit Hilfe einer Rückholfeder 25 in die von der Kammer 22 am weitesten entfernte Stellung gedrückt wird, damit der Ventilkörper 18 normalerweise fest gegen den Anschlag 26 gedrückt wird, der als Ventilsitz dient.

Zwischen dem unterdruckbetätigten Fühlventil 17 und dem Modulationsnadelventil 27 befindet sich eine zweite Membran 28, die durch eine Rückholfeder 29 von der Druck änderungskammer 22 weggedrückt wird. Diese Membran 28 -steuert die.Bewegung eines Strömungsmpdulationeventilkörpere

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31. Das Modulationsventil 27 hat eine atmosphärische Kammer 32, die über eine öffnung 33 zur Atmosphäre Jjelüftet ist und damit bei konstantem atmosphärischem Druck gehalten wird. Die Druckänderungskammer 22 und die atmosphärische Kammer 32 sind durch einen Kanal 34 miteinander verbunden. Im Bedarfsfall kann zur Steuerung der öffnung des Kanals 34 eine Stellschraube 35 vorgesehen werden.

Der Vorstellunterdruckschalter 15 des Verteilers ist beispielsweise so aufgebaut, daß er eine Unterbrecherplatteneinheit (nicht gezeigt) des Verteilers 15 so dreht, daß kontinuierliche Zwischeneinstellungen des Vorstellwinkels möglich sind. Der Schalter 15 ist über, eine Leitung 36 mit dem Vergaser 13 verbunden; die Leitung 36 öffnet etwas oberhalb der Drosselklappe 38 über eine Unterdrucköffnung 37 für Zündpunktvorstellung in den Vergaser 13. Diese Leitung 36 geht durch einen Einführungsabschnitt 39 des .Modulationsnadelventils 27. Die öffnung 37, die in der Darstellung in den Vergaser öffnet, kann in Abhängigkeit von der Drehstellung der Drosselklappe 38 in die Ansaugleitung 12 öffnen. Die Drosselklappenstellung wird nicht nur durch das Gaspedal (nicht gezeigt) wie gewöhnlich bestimmt, sondern bei dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung durch die Drosselklappen-Steuermembranvorrichtung 16 über einen Schwenkarm, der fest mit der Drosselklappenwelle verbunden ist. Wird diese Membranvorrichtung 16 durch den über die Leitung 24 wirkenden Unterdruck au« der Druckftnderungskammer

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22 betätigt, dreht sie die Drosselklappe 38 im Uhrzeigersinn, so daß die öffnung 37 mit der Ansaugleitung 12 in Verbindung kommt. Fährt das Kraftfahrzeug mit normaler Stadtgeschwindigkeit, ist.die Drosselklappe 38 voll oder teilweise geöffnet, so daß der Unterdruck in der Ansaugleitung 12 auf niedriger Höhe bleibt und keine Unterdruckvorstellung oder Unterdruckverstellung nötig ist. In diesem Fall bleibt der Unterdruck in der Unterdruckkammer 31 unter""einer vorbestimmten Höhe, die in Werten der Kompression der Rückholfeder 25 festgelegt würde. Dann sitzt-der Ventilkörper 18 durch die Wirkung der Feder 2 5 an seinem Sitz und bewirkt, daß keine Verbindung zwischen den beiden Kammern 21 und 22 besteht. Damit wird der Schalter 15 im Inneren auf dem an der Sekundärseite des Vergasers 13 befindlichen Druck gehalten. '

Verlangsamt sich das Fahrzeug, so nimmt insbesondere bei der anfänglichen Stufe der Verzögerung der Ansaugleitungsunterdruck abrupt zu. Dadurch übersteigt der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 den vorbestimmten Wert, wodurch der Membrankörper 19 infolge der Druckdifferenz auf seinen beiden Seiten betätigt und der Ventilkörper 18 gegen die Wirkung der Feder.25 vom Sitz abgehoben wird. Hierdurch kommt, die DruGkänderungskammer 22 mit der Unterdruckkammer 21 in Verbindung, so daß aus der Kammer 22 Luft hinübergezogen wird. In diesem Augenblick wird der Druck in der Drosselklappen-Steuermenibranyorri.chtung 16 negativ.

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und dreht die Drosselklappe 38 im Uhrzeigersinn über die Zündvorstellungs-Unterdrucköffnung 3 7 hinaus. Auf diese Weise kommt die öffnung 3 7 mit der Ansaugleitung 12 in Verbindung, wobei eventuell der Druck in dem Schalter 15 durch die Leitung 36 negativ wird« In dieser Weise verursacht der Schalter 15 eine Unterdruckvorstellung im Verteiler 14.

Es kann auftreten, daß die Zündpunktverstellung übermäßig vorgestellt wird, wenn der Unterdruck in dem Schalter 15 für die richtige Vorstellung zu hoch ist. Diese Schwierigkeit läßt sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß •man das Hodulationsnadelventil 27 in der folgenden Weise betätigt.

Wird der Druck in der Kammer 22 negativ, wird der Ventilkörper 31 gegen die Wirkung der Rückholfeder 29 infolge des Druckunterschieds zwischen beiden Seiten der Membran 28 rückgezogen, so daß sich ein Luftdurchgang ergibt. Dieser Durchgang wird durch das Mouulationsventil 2 7 kontinuierlich gesteuert, das abgeschrägt ist und als ein Nadelventil wirkt. Durch die öffnung 33 kann dann eine geregelte Luftmenge in den Einführungsabschnitt 39 der Leitung 36 eintreten. Die auf diese Weise eingezogene Luft verringert den Unterdruck in dem Schalter 15. In diesem Fall kann die Unterdruckhöhe in der Druckänderungskammer 22, die für das Betätigen der Membran 28 genügend hoch ist, da durch bestimmt werden, .daß man die öffnung des Durchgangs

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- '9 31 mit Hilfe der Einstellschraube 3 5 variiert.

Gemäß Vorbeschreibung kann der Unterdruck im Schalter 15 auf eine richtige Höhe im Bereich zwischen Atmosphärendruck und Ansaugleitungsunterdruck gesteuert werden. Die Höhe des Schalterunterdrucks wird somit auf einen optimalen Wert für richtige Vorstellung in Abhängigkeit von der Stellung des Modulationsnadelventxls 2 7 festgelegt. Erfindungsgemäß sollte der, Vorstellwinkel des Verteilers 14 innerhalb eines optimalen Bereichs für vollständige Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches insbesondere während der Verzögerung variiert werden, wodurch sich die Erfindung von der bekannten Zweiwert-Unterdruckvorstellsteuereinrichtung unterscheidet.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Einrichtung 10* im wesentlichen gleich derjenigen in Fig. 1 ist mit der Ausnahme, daß der Druck in dem Schalter 15 normalerweise auf · Atmosphärendruck gehalten wird und negativ wird, wenn eine vorbestimmte Luftmenge daraus hinübergezogen wird. Zur Vereinfachung der Erläuterung sind einander entsprechende Teile in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen? die der ersten Ausführungsform gleiche Arbeitsweise und Funktion kann ebenfalls aus dieser zweiten Ausführungsform entnommen werden. Diese abgewandelte Einrichtung 10' unterscheidet sich von der Einrichtung 10 derart, daß die Drosselklappenstellung aus-

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schließlich durch das Gaspedal (nicht gezeigt) gesteuert wird. Die von der Ansaugleitung 12 ausgehende Leitung 23 ist in zwei Leitungen 23a und 23b aufgeteilt, die zu der Unterdruckkammer 21' bzw. 41 des unterdruckbetätigen Füllventils 17 und des Modulationsnadelventils 27 führen. Ein weiterer Unterschied der Steuereinheit besteht, darin, daß die Druckänderungskammer 22^f über eine öffnung 42 zur Atmosphäre geöffnet ist, die mit Hilfe einer Stellschraube

^ 35 bei Bedarf einstellbar gemacht werden kann. Der Modulationsventilkörper 31 wird durch den Druckunterschied zwischen den beiden Kammern 22' und 43 durch den Membrankörper 2 8 bewegt, wobei die atmosphärische Kammer 43 über eine öffnung 33 zur Atmosphäre geöffnet ist.

Erreicht bei dieser Ausgestaltung der Unterdruck in der Kammer 21' einen vorbestimmten Wert, der ausreichend hoch ist, um die Kompression der Rückholfeder 25 zuüberfc winden, wird der Ventilkörper 18 von seinem Sitz abgehoben, so daß der Druck in der Kammer 22' negativ wird. Obwohl diese Kammer 22' durch die öffnung 42 normalerweise auf Atmosphärendruck gehalten wird, wird über die öffnung 42 aus der Atmosphäre gelieferte Luft über einen zwischen dem Ventilkörper 18 und dem Ventilsitz 26 gebildeten Kanal mit einer den hereinkommenden Luftstrom übersteigenden Rate eingesogen. Dementsprechend wird der Druck in der Kammer 22' auf erhöhtem Niveau negativ. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß durch Betätigen der Einstellschraube 35 die öff-

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nung H2 verkleinert oder gedrosselt wird.

Das Modulationsnadelventil 27, das normalerweise in Schließstellung gehalten wird, wird'durch den Einsatz der Membran 28 geöffnet, wenn der Druck in der Kammer 43 den Druck in der Kammer 22· übersteigt. Demzufolge gelangt der Unterdruck in der Ansaugleitung 12 über die Leitung 23 und die Zweigleitung 23b in den Einführungsabschnitt 39 der Leitung 36. Andererseits wird während der Verzögerung die Drosselklappe 38 vollständig in Schließstellung ^.gehalten, so daß die Leitung 36 im Inneren auf einem atmosphärischen Druck gehalten wird. Ist das Modulationsnadelventil 2 7 geöffnet, gelangt der Ansaugleitungsunterdruck über die Leitungen 23, 23b und 36 in dieser Folge zu demVerteiler-Vorstellunterdruckschalter 15. Auf diese Weise kann der Unterdruck in dem Schalter 15 kontinuierlich für richtige Vorstellung der Zündverstellung auf eine erwünschte Höhe gesteuert werden. .

Aus der Vorbeschreibung ergibt sich, daß der Vorstellwinkel des Verteilers IH auf einen für die befriedigende Verbrennung des Luft-Kraftstoff gemisches bei Verzögerungs-* betrieb optimalen Wert eingestellt werden. Der Wert kann kontinuierlich in einem Bereich zwischen atmosphärischem Druck und Ansaugleitungsdruck variiert werden_s un der erforderlichen Vorstellung für die Verzögerung gerecht zu werden.

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Claims

Patentansprüche

^ 1^Verstelleinrichtung zur Zündverstellung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Zündverteiler, Vergaser und Ansaugleitung sowie mit einer Einrichtung für das kontinuierliche Steuern des Vorstellwinkels des Verteilers während der Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf einen für die befriedigende Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches optimalen Wert, gekennzeichnet durch einen Verteiler-Vorstellunterdruckschalter (15), der mit dem Vergaser (13) über eine Leitung (36) verbunden ist, die etwas oberhalb der Drosselklappe (38) über eine Öffnung in den Vergaser öffnet

" und durch eine Vorstellsteue^einheit mit einem unterdruckbetStigten Fühlventil (17) und einem mit diesem zusammenarbeitenden Strömungsmodulationsnadelventil (27), wobei das unterdruckbetätigte Fühlventil in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Ansaugleitung (12) zur Steuerung der Bewegung des Strömungsmodulationsventils betätigbar ist, um die Unterdruckhöhe in der Leitung und dadurch den Schalter in Werten der Stellung des Strömungsmodulationsventils zu steuern, wodurch die Unterdruckhöhe in dem Schalter fortlaufend auf einen optimalen Wert zwischen atmosphärischem

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- 13 Druck und Ansauglextungsunt erdrück gesteuert wird.

2. "Einrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet , daß das unterdruckbetätigte Fühlventil (17) durch einen Ventilkörper (18) und eine an diesem sitzende Membran (19) in eine Unterdruckkammer (21) und eine Druckänderungskammer (22) unterteilt ist,.die mit der Ansaugleitung bzw. einer Drosseiklappen-Steuermembranvorr.ichtung (16) verbunden sind, wobei der Ventilkörper infolge Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Membran gegen die Wirkung einer Feder (2 5) bewegt wird, wenn die Unterdruckhöhe einen vorbestimmten Wertüberschreitet und wobei das Strömungsmodulationsventil mit dem unterdruckbetätigten Fühlventil über die Druckänderungskammer kombiniert ist und einen Nadelventilkörper (31) in einer zur Atmosphäre belüfteten atmosphärischen Kammer (32) aufweist, die von der Druckänderungskammer durch eine Membran (28) getrennt ist, welche fest mit dem Nadelventilkörper verbunden ist und durch eine Feder (29) in Richtung auf eine Stellung gedrückt wird, bei der der Nadelventilkörper auf seinem Sitz sitzt, wobei die Kammer über einen Kanal (34) mit der Druckänderungskammer (22) verbünden ist und bei Bewegung des Nadelventilkörpers (31) ' in die Leitung (36) öffnet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die DrosseTklappen-Steuermembranvorrichtung (16) mit dem unterdruckbetatigten Fühlventil (.17) verbunden ISt₁ um die Drosselklappe über die Öffnung (37) hinaus zu drehen, wenn

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sie durch den Unterdruck betätigt wird, der aus der Ansaugleitung (12) zu der Druckanderungskammer (22) des ünterdruckbetätigten Fühlventils (17) gezogen wird, wodurch die öffnung (37) während der Verzögerung in die Ansaugleitung öffnet und der Schalter (15) bei der Unterdruckhöhe der Ansaugleitung tätig wird, damit eine vorbestimmte Luftmenge über das Stromungsmodulationsventxl in Werten der Stellung des Nadelventilkörpers in die Leitung (36) eingeführt wird, wenn die Unterdruckhöhe in der Ansaugleitung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

M-. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (34) eine Stellschraube (35) für die Steuerung der Kanalöffnung vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß das unterdruckbetätigte Fühlventil (17) durch einen Ventilkörper (18) und eine an'diesem sitzende Membran (19) in eine Unterdruckkammer (21·) und eine Druckänderungskammer (22·) unterteilt ist, von denen die Unterdruckkammer mit der Ansaugleitung (12) verbunden ist und von denen die Druckänderungskammer über eine öffnung (H2) von der Atmosphäre belüftet ist,"wob,ei -.der Ventilkörper (18) infolge Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Membran gegen Federwirkung bewegt wird, wenn die Unterdruckhöhe in der Ansaugleitung einen vorbestimmten Wert überschreitet und

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wobei das Strömungsmodulationsventil (27) über die-Druckänderung s kammer mit dem unterdruckbetätigten Fühlventil kombiniert ist und einen Nadelventilkörper (31) in einer atmosphärischen Kammer und einer Unterdruckkammer aufweist, die mit der Ansaugleitung verbunden ist, wobei die von der Atmosphäre belüftete atmosphärische Kammer von der Druckänderungskammer (22') durch eine Membran (28) getrennt ist, die mit dem Nadelventilkörper verbunden ist und die durch Federwirkung in Richtung auf eine Stellung gedrückt wird, in der der Nadelventilkörper auf seinem Sitz sitzt, wobei die Kammer (^3) in die Leitung (36) öffnet, wenn, der Nadelventilkörper bewegt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,^ daß die öffnung (37) während der Verzögerung in den Vergaser öffnet und eine vorbestimmte Luftmenge aus der Leitung (36) über das Strömungsmodulationsventil (2 7) in Abhängigkeit von der Stellung des Nadelventilkörpers hinübergezogen wird, wenn die Unterdruckhöhe in der Ansaugleitung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der öffnung C*2) eine Stellschraube (35) für das Steuern des ÖffnungsquerschnittS₁ vorgesehen ist. .

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