DE2019886B2 - Steuerung einer Kraftstoffemspntzan lage fur gemischverdichtende fremdgezundete Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, von denen ersteres proportional der durchströmenden Luftmenge durch die an ihm angreifende Differenz des vor und nach ihm im Saugrohr herrschenden Luftdrucks gegen eine möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und entsprechend dieser Auslenkung ein Kraftstoffzumeßventil betätigt, wodurch zwischen Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge eine Proportionalität besteht, welche änderbar ist, indem die am Meßorgan vorbeiströmende Luftmenge durch einen das Meßorgan umgehenden, mit einem Querschnittssteuerorgan versehenen Bypaß des Saugrohres änderbar ist.

Der Zweck derartiger Kraftstoffeinspritzanlagen ist, für einen Ottomotor unter allen Betriebsbedingungen selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luftgemisch-Verhältnis zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder auf einen zulässigen Wert zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß deshalb den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden. Hierzu ist es erforderlich, daß. wie eingangs erwähnt wurde, die Proportionalität der Luftmenge zur Kraftstoffmenge grundsätzlich konstant gehalten wird, jedoch zut Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand dei Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie Last, Drehzahl und Tcmp°ratui änderbar ist (sogenannte /.-Korrektur).

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlagc dieser Art (deutsche OfTenlegiingsschrift I 401 224) wire die Konstanz der Proportionalität mit Hilfe eine? pneumatischen Servomotors erreicht, der in Abhängigkeit von den vor und nach dem Meßorgan irr Saugrohr herrschenden Drücken, die dem Saugrohr· luftdurchsatz entsprechen, das Meßorgan verstellt Bei dieser bekannten Kraftstoffcinspritzanlaec wire die Änderung der Proportionalität zwischen Luft unt

Flüssigkeitsmenge erreicht, indem unmittelbar an der Drehachse des Meßorgans in Abhängigkeit von Motorkenngrößen bemessene Stellgrößen angreifen, die in Richtung der am Meßorgan angreifenden Rückstellkraft wirken. Die Proportionalität läßt sich außerdem im Leerlauf dadurch ändern, daß das Meßorgan durch einea Bypaß umgangen ist, dessen Querschnitt mittels einer von Hand einstellbaren Schraube vorbestimmbar ist. Sobald das Meßorgan entsprechend einer Drehzahl, die höher ist als die Leerlaufdrehzahl, geöffnet wird, befinden sich beide Anschlüsse des Bypaßkanals zum Saugrohr hin in Stromrichtung hinter dem Meßorgan, so daß kein Einfluß mehr auf die Proportionalität erfolgt. Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlage wird also der Rückstellkraft des Meßorgans, die für eine möglichst konstante Proportionalität sorgt (hier mit Hilfe des Servomotors), eine weitere Stellkraft überlagert, die sich in Abhängigkeit von Motorkenngrößen ändert (λ-Änderung). Bei einer derartigen Überlagerung der Rückstellkräfte ist es steuerungstechnisch schwierig, einen exakten gewünschten Wert der Meßorganverstellung zu erreichen. Außerdem ist eine derartige Steuerung verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung einer Kraftstoßeinspritzanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der mit einfachen Mitteln die Änderung der Proportionalität in Abhängigkeit von Motorkenngrößen erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das den Bypaß steuernde Querschnittssteuerorgan in Abhängigkeit von Motorkenngrößen betätigbar ist.

Hierbei erfolgt die Meßorgar-erstellung nur in Abhängigkeit von der Druckdifferenz des vor und nach dem Meßorgan herrschenden Druckes. Je nach Größe des Querschnitts des Bypasses wird diese Druckdifferenz geändert, wodurch sich auch die Proportionalität zwischen Kraftstoffmenge und Luftmenee ändert, da die Kraftstoffmenge direkt der Stellung des Meßorgans entspricht., die Luftmenge jedoch nur Insoweit, als sie direkt heim Meßorgan vorbeiströmt und nicht über den Bypaß strömt.

Die Betätigung des Querschnittssteuerorgans kann in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe und/oder von dem s'romab der Drosselklappe im Saugrohr herrschenden Druck und oder von der Motorteniperatur erfolgen. Nach vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dient als Quersehnittsstcuerorgan eine Scheibe, die um eine zu ihr senkrechte Achse verdrehbar ist und abhängig von ihrer Drchstcllung einen mehr oder weniger gff^en Durchströrnquerschnitt des Bypasses freigibt, wobei die Randzone der Scheibe profiliert ist, so daß die Scheibe mit einer ihrer axialen Stirnseiten die Mündung des Bypasses je nach ihrer Drehstellung mehr oder weniger überdeckt. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestimmt die entsprechend breit ausgeführte Scheibe mit ihrer profiliert ausgebildeten Mantelfläche den Durchströmquen.chnitt on eier Mündung des Bypasses.

Hinc wiederum mdere Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß als Qucrschnittsstcucrorgan ein Drehschieber dient, bei dem der keilförmige Querschnitt der Byypßmündung mit einem quer zu dieser verlaufenden keilförmigen Steueröffnung im Schieber zur teilweisen Überdeckung kommt, so daß cmvvmIiI durch Verdrehen als auch axiales Verschieben eine Durchgangsquerschnittsänderung bewirkbar ist, wobei vorteilhafterweise das axiale Verschieben des Drehschiebers durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied erfolgt.

Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 das erste Ausführungsbeispiel, bei

ίο dem der Bypaß durch die axiale Stirnfläche einer Scheibe gesteuert wird,

F i g. 3 und 4 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem die Mantelfläche einer Scheibe zur Steuerung des Bypasses dient,

F i g. 5 und 6 das dritte Ausführungsbeispiel mit einer Schiebersteuerung des BypaSkanals.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kratistoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen in einem Gehäuse 1 angeordneten Luftfilter 2, einen Saugrohrabschnitt 3, in dem ein Meßorgan 4 angeordnet, ist, das sich in einem konisch ausgebildeten Bereich S des Abschnitts 3 bewegt, und durch einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürHcn betätigbaren Drosselklappe 7. Das Meß-

organ 4 bewegt sich in dem konischen Bereich des Saugrohrabschnitts 3 nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge. Das Meßorgan 4 ist als quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte ausgebildet, die an einem zur Übertragung der Verstellbe-vegung dienenden Hebel 9 angeordnet ist. Dieser Hebel 9 ist auf einer Welle 10 möglichst reibungslos gelagert und betätigt bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 ein als Kolben 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil 14 eines Kraftstoffzumeß- und Verteilerventils 15. Zur Rückstellung des Meßorgans 4 dient der in der Leitung21 unter Druck stehende Kraftstoff, der, über eine Zweigleitung21 α dem Zumeßventil 15 zugeführt, die eine Stirnfläche des Kolbens 14 beaufschlagt, so daß bei Verschieben des Drosselorgans 4 deren Rückstellkraft gleich groß bleibt. Dia Ruhelage des Hebels 9 wird durch eine Stellschraube 16 bestimmt. Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe IH, die durch einen Elektromotor 19 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Behälter 20 ansaugt und über eine Leitung 21 dem Zumeßventil 15 zufuhr*. Von der Leitung 21 zweigt eine Rücklaufleitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil (Druckhalteventil) 23 geschaltet ist. Vom Zumeß-

ST \ .mil 15 wird der dann mengenmäßig zugemessene Kraftstoff über Leitungen 24 den einzelnen Einspritzventilen zugerührt, die meist in d^r Nähe der entsprechenden Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind.

Filtergehäuse 1 und Saugrohrabschnitt 3 sind unmittelbar zusammengebaut, so daß die vom Motor angesaugte Luft nach Durchdringen des Filters 2 unmittelbar die Fläche der Platte 4 beaufschlagt, welche bei Stillstand des Motors oen Eingang des Saugrohres verschließt. Diese Fläche kann wesentlich größer gehalten vvcrdei. als die der Drosselklappe 7. wodurch die Platte 4 ein großes Arbeitsvermögen erhält und dadurch schon auf geringe Unterschiede des Druckes vor und nach dem Meßorgan reagiert. Der Filter 2 benötigt ohnehin einen verhältnismäßig großen Durchmesser, weshalb ohne zusätzlichen Raumbedarf eine entsprechend groß ausgeführte Platte 4 vorgesehen werden kann. Die Drosselklappe 7 hingegen

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kann verhältnismäßig klein gehalten werden, um werden. Der Querschnitt der öffnung 32 kann rechtmöglichst wenig Raum zu beanspruchen. eckig gewählt werden, um dadurch ein besonders

Zur Umgehung des Meßorgans 4 ist ein Bypaß 26 günstiges Steuerungsverhältnis zu erhalten, vorgesehen, der mit einer Öffnung 27 in Strömlings- Bei dem in F i g. 5 und 6 dargestellten dritten Ausrichtung vor der Drosselklappe 7 in das Saugrohr 5 führungsbeispiel erfolgt die Querschnittssteuerung mündet. Der Durchströmquerschnitt dieses Bypasses des Bypasses 26 lastabhängig und tcmpcraturabhän- 26 ist erfindungsgemäß änderbar. Die den Motor- gig. Hierzu dient ein Drehschieber 37, der zusammen zylindern zugeführte Luftmenge, die stets die Drossel- mit der Drosselklappe 7 verdreht wird und zwar mit klappe 7 passieren muß, kann also zu einem Teil Hilfe eines Mitnahmewinkels 38, der eine axiale durch diesen Bypaß 26 strömen, während der andere io Verschiebung des Drehschiebers 37 ermöglicht. An Teil am Meßorgan 4 vorbeiströmt. Je größer dieser diesem Mitnahmewinkel 38 stützt sich eine Feder 39 durch den Bypaß 26 strömende Anteil der gesamten ab. gegen deren Kraft der Drehschieber 37 auf der Luftmenge ist, je weniger stark wird das Meßorgan Achse der Drosselklappe 7 durch ein tcmperaturausgelenkt. Entsprechend weniger wird auch die abhängig arbeitendes Steuerglied 40 (Dehnstoffregler) Kraftstoffmenge geändert, da sie direkt proportional 15 verschiebbar ist. Zur Steuerung des Mündungsquerder an dem Meßorgan vorbeiströmenden Luftmenge Schnitts des Bypasses 26 dient eine in der radialen ist. Die über den Bypaß 26 strömende Luftmenge Stirnfläche des Steuerschiebers 37 angeordnete öffwird somit nicht berücksichtigt. Mit Hilfe der Steuc- nung 41 sowie eine öffnung 42, durch die der Bypaß rung des Querschnitts des Bypasses 26 kann also das 26 in den Raum 43 mündet, in dem der Drehschieber Verhältnis von Kraftstoff zu Luftmenge geändert wer- ao 37 angeordnet ist und der durch die öffnung 27 mit den, und z'.var soll dies erfindungsgemäß in Abhän- dem Saugrohrinnern verbunden ist. Die Querschnitte gigkeit von Motorkenngrößen geschehen. der öffnungen 41 und 42 sind keilförmig ausgebildet,

Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- so daß je nach Drehstellung bzw. axialer Stellung

rungsbeispiel erfolgt diese Querschnittsänderung des des Drehschiebers 37 die Überdeckungsfläche zwi-

Bypasses 26 in Abhäng'gkeit von der Drosselklap- 25 sehen Öffnung 41 und 42 eine andere ist. Mit steigen-

penstellung. Es wird hierbei eine Scheibe 28. die der Temperatur wird beispielsweise der Drehschie-

senkrecht auf der Welle der Drosselklappe 7 ange- ber 37 in Richtung Drosselklappe 7 gegen die Kraft

ordnet ist, gemeinsam mit der Drosselklappe bewegt, der Feder 39 verschoben, wodurch die Überdeckungs-

wobei die Scheibe 28 den Durchgangsquerschnitt der fläche zwischen Öffnung 41 und 42 vergrößert wird,

Öffnung 27 steuert. Hierfür ist der Rand 29 der 30 so daß entsprechend mehr Luft durch den Bypaß 26 Scheibe 28 profiliert ausgebildet, wie in F i g. 2 dar- strömen kann, wodurch der Kraftstoffanteil im

gestellt. Je nach Drosselklappenstellung wird also die Kraftstoff-Luft-Verhältnis abnimmt. Das temperatur-

Öffnung 27 mehr oder weniger freigegeben, so daß abhängig arbeitende Steuerglied 40 ragt in einen

mehr oder weniger Luft den Bypaß 26 durchströmen Raum 44, durch den z. B. die Kühlflüssigkeit des

kann. In der Regel soll bei Vollast das Kraftstoff- 35 Motors geleitet wird.

Luft-Gemisch fett, bei Leerlauf entsprechend mager Die axiale Verstellung des Steuerschiebers 37 kann sein. Dies wird, wie aus F i g. 2 ersichtlich, dadurch statt durch das temperaturabhängig arbeitende Steuererreicht, daß bei Vollast, d. h. wenn die Drossel- glied auch zusätzlich zu diesem in Abhängigkeit von klappe 7 voll geöffnet ist, die öffnung 27 durch die dem im Saugrohr stromab der Drosselklappe herr-Scheibe 28 geschlossen ist; d. h., bef Vollast kann 40 sehenden Druck oder auch hydraulisch verschoben keine Luft durch den Bypaß 26 strömen, und das werden, so daß die Verstellung nicht nur last- bzw. Meßorgan 4 wird für eine entsprechende Kraftstoff- temperaturabhängig erfolgt, sondern auch drehzahlanreicherung weit ausgelenkt. Umgekehrt ist bei abhängig.

Leerlauf, bei dem die Drosselklappe 7 fast völlig ge- Ein drehzahlabhängiger Einfluß auf die Steuerung

schlossen ist. der Bypaß 26 entsprechend weit ge- 45 des Mündungsquerschnitts des Bypasses erfolgt bei

öffnet. In der F i g. 1 bzw. 2 nimmt die Drosselklappe dem Beispiel nach F i g. 5 und 6 durch eine Verbin-

eine mittlere Stellung, also Halblaststellung ein. dung 46, 47, 48 des Raumes 43 zum Sar .Tohr-

Tn F i g. 3 und 4 sind die Teile des zweiten Aus- abschnitt 6, deren Mündung stromab der Drosselführungsbeispiels dargestellt, die gegenüber dem klappe 7 im Saugrohr angeordnet ist. Die ÖfTnung 46 ersten Ausführungsbeispiel 2eändert"sind. Auch bei 5° der Verbindung 46, 47, 48 zum Raum 43 hin ist dem zweiten Ausführuncsbeispiel erfolszt die Quer- durch einen Schieber 49 steuerbar, der in Abhängigschnittssteuerung des Bypasses in Abhängigkeit von kcit von dem im Saugrohr stromab der Drosselder Drosselklappenstellung. Im L'nterschied zum klappe 7 herrschenden Druck entgegen der Kraft ersten Ausfführungsbeisniel ist die Scheibe 28' ent- einer Rückstellfeder 50 verschiebbar ist. Die durch sprechend breit ausgeführt, so daß deren Mantel- 55 diese Verbindung strömende Luftmenge wird also fläche 31 eine Öffnuna 32 steuern kann, mit der der nicht unmittelbar durch die Drosselklapp? 7 kontrol-Bypaß 26 in einen Raum 33 mündet, in welchem die liert. sondern nur über den Drehschieber 37 bzw. da? Scheibe 28' angeordnet ist und welcher über die OfT- Meßorgan 4. Eine zusätzliche Beeinflussung diesei nung 27 mit dem Sausrohrinnern verbunden ist. Die Steuerung kann dadurch erfolgen, daß die Rückseite Mantelfläche 31 der Scheibe 28' ist ebenfalls profi- 60 des Schiebers 49 durch den im Raum 43 herrschenliert ausgebildet, so daß je nach Drehlaae der Dros- den Druck beaufschlagt wird, wofür eine Bohrung Si selklapne 7 der Durchströmquerschnitt an der Mün- dient.

duns 32 des Bvpasses 26 unterschiedlich ist. Eine zu- Im Schiebebetrieb, wenn die Drosselklappe 7 ge-

sätzliche Verbindung zwischen Bypaß 26 und Raum 33 schlossen ist. wird auf Grund des starken stromab dei

besteht außerdem durch einen Kanal 34. dessen 65 Drosselklappe 7 herrschenden Unterdrucks dei

Querschnitt mittels einer Stellschraube 35 änderbar Schieber 49 in eine Lage verschoben, in der er die

ist. Hierdurch kann eine für den Leerlauf günstige, Verbindung 46. 47, 48 unterbricht, so daß das Meß

den Bypaß 26 stets passierende Luftmenge eingestellt organ 4 keine Auslenkung erfährt. Im Leerlauf hin·

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gegen kann bei entsprechender Auslegung des Querschnitts des Schiebers 49 und der Stärke der Feder 50 diese Verbindung als Leerlaufkanal dienen, so daß LvM über die öffnung 27, den Raum 43 und diese Verbindung strömen kann, ohne von der Drosselklappe 7 kontrolliert zu sein, und das Meßorgan 4 tine entsprechende, für den Leerlauf und deren Kraftstoffzumessung erforderliche Auslenkung erfährt. Sobald dann im Saugrohr stromab der Drosselklappe 7 ein niederer Druck auf Grund der höheren

Drehzahl entsteht, wird dann die Verbindung 46, 47, 48 für diesen speziellen Fall geschlossen. Mittels einer Stellschraube 52 kann die Ausgangslage des Schiebers 49 grundsätzlich so verändert werden, daß der 5 dadurch bestimmte verbleibende Durchgangsquerschnitt der öffnung 46 das Kraftstoff-Luft-Verliältnis in gewünschter Weise beeinflußt. Statt eines Schiebers kann auch eine entsprechende Membransteuerung dieser Verbindung 46, 47, 48 vorgesehen ίο sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (12)

Patentansprüche:

1. Steuerung einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, von denen ersteres proportional der durchströmenden Luftmenge durch die an ihm angreifende Differenz des vor und nach ihm im Saugrohr herrschenden Luftdrucks gegen eine möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und entsprechend dieser Auslenkung ein Kraftstoffzumeßventil betätigt, wodurch zwisehen Luftmenge und zugemessener Kraftstoffpienge eine Proportionalität bestent, welche finderbar ist, indem die am Meßorgan vorbeiströmende Luftmenge durch einen das Meßorgan umgehenden, mit einem Querschnittssteuerorgan versehenen Bypaß des Saugrohres änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittssteuerorgan (28) ^:n Abhängigkeit von Motorkenngrößen betätigbai ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch ge- as kennzeichnet, daß das Querschnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (7) bet"'igbar ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ouersc.mittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von dem stromab der Drosselklappe (7) im Saugrohr (6) herrschenden Druck betätigbar ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quer-Schnittssteuerorgan (28) in Abhängigkeit von der Motortemperatur betätigbar ist (F i g. 5 und 6).

5. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Querschnittssteuerorgan eine Scheibe (28) dient, die um eine zu ihr senkrechte Achse verdrehbar Ist und abhängig von ihrer Drehstellung einen mehr oder weniger großen Durchströmquerschnitt

(27) des Bypasses (26) freigibt.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gckennzeichnet, daß die Randzone (29) der Scheibe

(28) profiliert ist, so daß die Scheibe (28) mit einer ihrer axialen Stirnseiten die Mündung (27) des Bypasses (26) je nach ihrer Drehstellung mehr oder weniger überdeckt (F i g. 1 und 2).

7. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend breit ausgeführte Scheibe (28) mit ihrer profiliert ausgebildeten Mantelfläche (31) den Durchströmquerschnitt an der Mündung (32) des Bypasses (26) bestimmt (F i g. 3 und 4).

8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ouerschnittssteucrorgan ein Drehschieber (37) dient, bei dem der keilförmige Querschnitt der Bypaßmunching (42) mit einem quer zu dieser verlaufenden keilförmigen Steueröffnung (41) im Schieber (37) zur tcilvvciscn Überdeckung kommt, so daß sowohl durch Verdrehen als auch axiales Verschieben eine Dtirchgangsqucrschniltsiindcrung bewirkbar ist (Fi g. 5 und 6).

9. Steuerung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Verschieben des Drehschiebers (37) durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied (40) erfolgt.

10. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (7) stromab vom Meßorgan (4) im Saugrohr (3, 6) ingeordnet ist.

11. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaß (26) eine Verbindung (46, 47, 48) mit. dem stromab der Drosselklappe (7) gelegenen Saugrohrabschnitt hat und daß diese Verbindung (46, 47, 48) durch ein entsprechendes Steuerorgan (49) in Abhängigkeit von dem stromab im Saugrohr (6) herrschenden Druck steuerbar ist.

12. Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (46, 47, 48) stromab der Querschnittssteuerstelle (41, 42) des Bypasses (26) ihren Anfang hat.