DE2050464A1 - Regeleinrichtung fur die Luft Kraft stoff Mischung in Verbrennungskraftma schinen - Google Patents

Description

Ford - Werke Aktiengesellschaft, 5 Köln-Deutz, Ottoplatz 2

"Regeleinrichtung für die Luft-Kraftstoff-Mischung in Verbrennungskraftmaschinen·"

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Luft-Kraftstoff-Mischung in Verbrennungskraftmaschinen mit einer für eine minimale bis maximale Fördermenge verstellbaren Kraftstoff-Einspritzpumpe und einer Drosselklappe od.dgl· im Luftansaugkanal der Maschine·

Es ist beispielsweise nach der US-Patentschrift 3 315 650 bekannt, die Luft-Kraftstoff-Mischung in einer Verbrennungskraftmaschine so zu regeln, daß die Luft in die Verbrennungskammer ständig im wesentlichen ungedrosselt unter niedriger Druckbeaufschlagung über große Streuwinkel einge-

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strömt wird, während andererseits der Kraftstoff in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine in diese Zone in wechselnden Mengen eingespritzt wird. Dabei wird Ober eine entsprechende Regelung der Luftzufuhr dem Kraftstoff erlaubt, daß er sich allmählich in der Verbrennungskammer mit der Luft vermischt, um so örtlich ein gasreiches Luft-Kraftstoff-Gemisch zu schaffen, das bei seiner durch die Drehung der Kurbelwelle ausgelösten Zündung eine vollständige Verbrennung des in der Verbrennungskammer vorhandenen Gemisches zu einem Zeitpunkt sicherstellt, ehe dieses Gemisch zu gasarm geworden ist.

Dieses bekannte Regelverfahren löst nun die primSre Aufgabe, hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimale Bedingungen zu schaffen. Demgegenüber befaßt sich die vorliegende Erfindung »it der Aufgabe, dieses bekannte Regelverfahren so abzuwandeln, daß die Menge an !Verbranntem Kohlenwasserstoff, an Kohlenmonoxyd und Stickoxyden in den Auspuffgasen ohne wesentlichen konstruktiven Mehraufwand auf ein Minimum reduziert wird.

Es kann in diesem Zusammenhang als bekannt vorausgesetzt werden, daß eine Reduzierung des in den Auspuffgasen unerwünschten Kohlenmonoyds und des unverbrannten Kohlenwasserstoffs durch eine Anreicherung der Auspuffgase mit Sauerstoff vor deren Austritt in die Atmosphäre erreicht werden kann. Meistenteils wird zu diesem Zweck Sekundärluft in jeden Auspuffkanal der einzelnen Zylinder der Maschine eingespritzt, um so diese Elemente in Kohlendioxyd und Wasser umzuwandeln. Dieses Vorgehen erfordert jedoch einen erheblichen konstruktiven Mehraufwand und ist außerdem kostspielig in der Überwachung· Weiterhin ist dabei wie auch bei anderen entsprechenden Vorschlag·» davon auszugehen, daß durch die hohen Temperaturen in der Verbrennungskammer und durch die Anwesenheit von Sauerstoff die Ablagerung von Stickstoffoxyden gefOrder wird· Gasärmere Gemische erniedrigen im allgemeinen die Spitzenwerte

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der Verbrennungstemperaturen und erhöhen andererseits den Zugriff zum Sauerstoff, während andererseits gasreichere Gemische in diesen beiden Faktoren eine Reduzierung bringen.

Aus diesen Hinweisen resultiert nun die zur vorliegenden Erfindung ftth rende Überlegung, daß es möglich sein sollte, das nach der oben erwähnten US-Patentschrift 3 315 650 bekannte Regelverfahren so abzuwandeln, daß durch eine verspätete Kraftstoff-Einspritzung in eine gedrosselte Ladeluft in der örtlich definierten Verbrennungszone Überreiche Luft-Kraftstoff-Gemische zur Verfugung gestellt werden, wobei jeweils für das Gemisch in seiner Gesamtheit davon auszugehen ist, daß es im wesentlichen gasarm ist. Dadurch sollte es wegen der dann möglichen Erniedrigung der Spitzenwerte der Verbrennungstemperaturen möglich sein, die Menge an Stickoxyden in den Auspuffgasen zu reduzieren, während andererseits das insgesamt hohe Mischungsverhältnis zwischen und Luft und Kraftstoff die Menge an Kohlenmonoxyd und unverbranntem Kohlenwasserstoff in den Auspuffgasen auf ein optimales Minimum reduziert·

Zur Lösung der oben benannten Aufgabe schlägt nun die Erfindung fUr eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art vor, eine Servoeinrichtung zur Betätigung der Verstelleinrichtung der Einspritzpumpe in Abhängigkeit von dem durch Betätigung der Drosselklappe im Luftansaugrohr veränderlichen Unterschied des Druckes auf verschiedene Seiten der Drosselklappe vorzusehen« Dieser Servoveinrichtung ist vorteilhaft eine erste, auf die Verstelleinrichtung der Einspritzpumpe im Sinne maximaler Kraftstoff-Förderung einwirkende Feder zugeordnet, und die Servoeinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem in einem Gehäuse gegen die Kraft dieser Feder verschieblich angeordneten und mit der Verstelleinrichtung der Einspritzpumpe gekoppelten, vorteilhaft mit einer Membrane zusammenarbeitenden Kolben, wobei die beiden Räume zu beiden Seiten dieses Ko«lbens bzw. der Membrane mittels auf verschiedenen Seiten der Drossel-

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klappe in das Luftansaugrohr mündenden Druckleitungen an dieses angeschlossen sind.

Nach einem weiteren Gesteltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft im Verschiebeweg des vorerwähnten Kolbens eine auf diesen in dem Sinne einwirkende Einrichtung angeordnet, daß nach erfolgter \ ,chselseitiger Wirkverbindung bei einer vorbestimmten Klappenstellung der Drosselklappe die weitere Verschiebung des Kolbens in einer Richtung gesteuert erfolgt. Diese Einrichtung ist zweckmäßig eine zweite, t in Richtung der ersten Feder wirkende und den Kolben gleichmäßig bis zur minimalen Kraftstoff-Förderung der Einspritzpumpe beaufschlagende Feder.

Mit diesen Maßnahmen erreicht die ERfindung auf konstruktiv äußerst einfache Art und Weise, daß in Abhängigkeit von der Betätigung des Üblichen Gaspedals die Menge an unverbranntem Kohlenwasserstoff, an Kohlenmonoxyd und an Stickoxyden in den Auspuffgasen optimal reduziert wird, ohne daß es erforderlich ist, mittels zusätzlicher Einrichtungen diese schädlichen Elemente in weniger schädliche Formen umzuwandeln. Die erfinderischen Maßnahmen sind insbesondere wirksam im Leerlauf \ der Maschine bis hoch zu einer vorbestimmten Teillast derselben, für welchen Bereich erfindungsgemäß ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Gemisch auf einen konstanten Wert einregelbar ist, bei welchem eine ttrtliche Uberreicherung des Gemisches vorliegt, das im Übrigen als gasarm anzusprechen ist. Für im wesentlichen denselben Bereich erlaubt die Erfindung im Übrigen die Erzielung eines weiterhin verbesserten Wirkungsgrades in der Reduzierung der vorerwähnten schädlichen Elemente in den Auspuffgasen, daß diese nur in diesem in seiner unteren Grenze höher als die Leerlauflast liegenden Lastbereich in die Verbrennungskammer zurUckgeleitet werden, um so einen Teil der Frischluft zu ersetzen· FUr diese Zirkulation der Auspuffgase wird deshalb die

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Vollast ausgeschlossen, weil diese ja bekanntlich von de« Sauerstoffverbrauch abhängig ist und dieser durch eine solche Maßnahne geschillert werden würdeο Andererseits sollte die Leerlauflast deshalb gleichfalls von dieser Maßnahne der Zirkulation der Auspuffgase ausgeschlossen sein, weil bei Leerlauflast in Regelfall keine ausreichende Spülung der Zylinder vorliegt·

Die Erfindung wird nachfolgend für diese und weitere Gestaltungsnerknale und Vorteile anhand in der beigefügten Zeichnung schenatisch dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig· 1 in graphischer Darstellung verschiedene Kennlinien für das

Luft-Kraftstoff-Genisch in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine,

Fig. 2 in graphischer Darstellung verschiedene Kennlinien für die Kraftstoff-Förderung und die Luft-Strönung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine bei in wesentlichen konstanter Einstellung von deren Kraftstoff-Einspritzpunpe und bei einen in wesentlichen ungedrosselten Lufteinlaß,

Fig. 3 in Schnittdarstellung die wesentlichsten Bauelenente der erfindungsgenäßen Regeleinrichtung, und

Fig. 4 in Schnittdarstellung eine Einzelheit der Regeleinrichtung genäß Fig. 3 in einer abgewandelten Ausführungsfom.

Wie oben bereits festgehalten, schlägt die Erfindung für die Regelung der LUft-Kraftstoff-Mischung in Verbrennungskraftmaschine!^ vor, den Verbrennungskannem bei Vollgas, d.h. bei weit geöffneter Drosselklappe bzw· bei Vollast der Maschine, in wesentlichen ungedrosselte Luft zuzuführen, diese Luftzufuhr hingegen für einen Lastbereich der Haschine zu drosseln, der von der Leerlauflast bis zu einer vorbestinnten Teillast der Haschine reicht· Für diesen Lastbereich ist in Rannen der Erfindung weiterhin vorzugsweise vorgesehen, daß in ihn das Luft-Kraftstoff-Genisch auf einen

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im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird, um zu verhindern, daß das Gemisch zu gasarm wird und dadurch eventuell in diesem Lastbereich die Verbrennung und weitere Betriebsfaktoren der Maschine nachteilig beeinflußt werden« Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung schließlich noch erwUnschtnswert die Auspuffgase fallweise im Kreislauf zu fuhren, um so die Sauerstoffzugtfänglichkeit und den Spitzenwert der Verbrennungstemperaturen zu steuern*

In Fig. 1 der beigefügten Zeichnung sind nun in einer graphischen Darstellung die verschiedenen Kennlinien für das Luft-Kraftstoff-Gemisch in ^ Abhängigkeit von der Belastung der Maschine festgehalten. Die strichpunktiert eingezeichnete Kennlinie I steht für das stöchiometrische Mischungsverhältnis von Luft und Kraftstoff. Die Kennlinie II steht fur eine Regelung der Luft-Kraftstoff-Mischung, die Über den gesamten Lastbereich der Maschine eine im wesentlichen ungedrosselte Luftzufuhr kennt und beispielsweise in der oben erwähnten US-Patentschrift 3 315 659 angesprochen ist. Der Verlauf dieser Kennlinie II zeigt, daß bei Vollast ein Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis von etwa 13:1 vorliegt, und daß diese« Mischungsverhältnis bei abnehmender Belastung der Maschine eine allmähliche Vergrößerung erfährt·

Die erfindungsgemäß vorgesehene Regelung der Luft-Kraftstoff-Mischung folgt nun gleichfalls dieser Kennlinie II, verläßt diese aber bei einer Teilbelastung der Maschine in der Größe von etwa 55#, welche einem Mischungsverhältnis von etwa 25:1 entspricht, welches dann, wie mit der Kennlinie III gezeigt bis zur Leerlauflast durch entsprechende Drosselung der Luftzufuhr beibehalten wird· FUr den Lastbereich der Kennlinie III liegt demzufolge ein insgesamt gasarmes Luft-Kraftstoff-Gemisch vor, das jedoch nicht so gasarm ist, daß dadurch die Verbrennung in nachteiliger Weise beeinflußt werden wUrde·

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Wenn für die erfindungsgeaüße Regelung der Luft-Kraftstoff-Hischung

vorgesehen ist, von eine« bestirnten Lastbereich der Maschine an

a nicht ausschließlich die Luftzufuhr zu drosseln, sondern stattdessen auch eine KreislauffUhrung der Auspuffgase vorzusehen, dann sollte die Kennlinie IV angesteuert werden, welche bei einer Teillast von etwa 70% und bei einen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis von etwa 20:1 die Kennlinie II verlaßt. Wie der Verlauf der Kennlinie IV zeigt, wird das Mischungsverhältnis von etwa 20:1 bis zu einer Teilbelastung der Maschine in der Größenordnung von etwa 30Ji beibehalten, üb dann all-Mählich in das Mischungsverhältnis von etwa 25:1 der Kennlinie III Überzugehen, welches schließlich bis zur Leerlauflast beibehalten wird· FUr die Kreislaufführung der Auspuffgase ist deshalb der Bereich zwischen einer Teillast von etwa 7OjS und der Vollast (1OQ^) ausgeschlossen, weil für diesen Lastbereich die volle L_ufteenge benötigt wird, um eine ausreichende Verbrennung sicherzustellen. Andererseits ist für diese KreislauffUhrung der Auspuffgase der Bereich zwischen der Leerlauflast und einer Teillast von etwa 15% deshalb ausgeschlossen, weil für diesen Lastbereich in Regelfall keine ausreichende Spilung der Zylinder vorliegt. Die Kennlinie F steht in Fig. 1 schließlich noch für die prozentuale Menge an Luft, die bei der Regelung der Luft-Kraftstoff-Mischung gemäß Kennlinie IV durch die KreislauffUhrung der Auspuffgase ersetzt wird.

Die aus der Kennlinie II hervorgehende Kennlinie III der Fig. 1 ist nun Mittels einer Regeleinrichtung erfindungsgeMäß zu erhalten, die in Fig. 3 scheMotisch dargestellt ist. In dieser bezeichnet 10 einen Luftfilter in seiner GesaMtheit, an welchen ein Lyftansaugkanal 12 angeschlossen ist, der in Verbindung steht Mit deM in der Zeichnung nicht dargestellten Saugrohr der Maschine, um so deren einzelnen VerbrennungskoMMern Frischluft direkt zuzuführen« Eine der Maschine zugeordnete Kraftstoff-EinspritzpuMse 14 liefert den einzelnen VerbrennungskaMMern

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in bekannter Weise in zeitlicher Aufeinanderfolge den für die Verbrennung benötigten Kraftstoff· Auf die Darstellung konstruktiver Einzelheiten dieser Pumpe 14 ist verzichtet, weil diesbezüglich beispielsweise auch die US-Patentschrift 3 319 568 verwiesen werden kann. Die Pumpe 14 ist Mit eines) die Kraftstofförderung regelnden Hebel 16 ausgerüstet, der bei 17 schwenkbar gelagert und zwischen der Schwenklage 18 Über d*e Schwenklage 20 bis zur Schwenklage 22 verschwenkbar ist· In der Schwenklage 18 des Hebels 16 wird im wesentlichen kein Kraftstoff gefördert. Die Scbwenklage 20 bestirnt die Kraftstofförderung in Leer-Kv lauf der Haschine, und die SchwSnklage 22 bestinnt schließlich die Kraftstofförderung bei Vollast, wo in wesentlichen keine Drosselung der Luftzufuhr stattfindet.

Der Luftfilter 10 besteht aus den Üblichen Topf 24 nit Deckel 26 und Filterelement 28. Die Luft wird Über eine öffnung 30 angesaugt und Über eine zentrale öffnung 32 in den Luftansaugkanal 12 weitergeleitet· In diesem is^ eine Drosselklappe 34 schwenkbar gelagert, die zwischen der in ausgezogenen Linien dargestellten Schwenklage und der in strichpunktierten Linien angedeuteten Schwenklage verschwenkbar ist. In der ■■.. ·. ν ■ -

strichpunktiert angedeuteten Schwenklage erfährt die angesaugte Luft h im wesentlichen keine Drosselung·

Die Schwenkung des als Verstelleinrichtung wirkenden Hebels 16 der Pumpe 14 wird nun erfindungsgemäß gesteuert durch eine in ihrer Ge- \ samtheit mit 38 bezeichnete Servoeinrichtung, welche in Abhängigkeit von 4m durch Betätigung der Drosselklappe 34 im Luftansaugrohr 12 veränderlichen Unterschied des Druckes auf verschiedenen Seiten der Drosselklappe arbeitet, d.h. die Servoeinrichtung 38 spricht auf den im Luftansaugrohr 12 herrschenden Unterdruck an und regelt wegen ihrer funktioneilen Zuordnung zur Kraftstoff-Einspritzpumpe 14 automatisch

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die KraftstoffzufShr.

In diesen Zusammenhang ist nun unter Hinweis auf die graphische Darstellung gemäß Fig· 2 fUr die Kraftstoff-Einspritzpumpe 14 davon auszugehen, daß diese je Arbeitstakt der Maschine eine nahezu konstante Kraftstoff menge Über den vollen Drehzahlbereich liefert· Je Arbeitstakt der Maschine ist auch der Luftverbrauch Über den vollen Drehzahlbereich im wesentlichen konstant, und zwar für jede beliebige Höhe des im Saugrohr vorherrschenden Unterdruckes· Man kann also for eine solche Pumpe davon ausgehen, daß jede Schwenklage der Drosselklappe eine bestimmte Kraftstoffmenge festlegt, die dann von der Pumpe gefördert wird, oder anders ausgedruckt, legt man für eine bestimmte Schwenklage der Drosselklappe einen bestimmten Unterdruck im Saugrohr fest, dann erhält man eine nahezu konstante Luft-Kraftstoff-Mischung Über den gesamten Drehzahlbereich der Maschine. Es ist also ohne weiteres möglich, die Kennlinie III der Fig.l anzusteuern, entlang von welcher das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten werden soll.

Die Servoeinrichtung 38 besitzt nun einen innerhalb eines zweiteilig ausgeführten Gehäuses 42 verschieblich angeordneten Kolben, der in seiner Gesamtheit mit 40 bezeichnet ist. Das Gehäuse ist durch eine flexible Membrane 48 in zwei Kammern 44 und 46 unterteilt· Die Membrane 48 wird zwischen zwei Tellern 50 und 52 gehalten, die auf einer verschieblichen Welle 54 befestigt sind. Die Welle 54 ist in einer abgedichteten Bohrung 56 dos Gehäuses 42 gelagertaund ihr äußeres Ende ist mit dem Hebel 16 ά·τ Pumpe 14 mittels einer Gelenkanordnung 58, 60 gekoppelt.

Die Kammer 44 der Servoeinridhtung 38 ist mittels einer in den Lvft-

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filter 10 «Undenden Leitung 62 nit der Außenseite der Drosselklappe 34 verbunden. In der KaMMer 44 herrscht also unter Vernachlässigung des durch das Filterelement 28 bewirkten Druckabfalls im wesentlichen Atmosphirendruck. Die KaMMer 46 ist andererseits Mittels einer bei 66 in das Luftansaugrohr 12 Mündenden Leitung 64 Mit der Innenseite der Drosselklappe 34 verbunden, so daß für die KaMMer 46 davon auszugehen ist, daß in ihr ständig der im Saugrohr der Maschine verherrschende Unterdruck vorliegt· Der Kolben 40 bzw. die MeMbrane 48 erhält also in Abhängigkeit von der Klappenstellung differenziale BewegungsiMpulse, deren Größe einMal abhängig ist von deM in der rechten KaMMer 44 der Servoeinrichtung 38 ständig vorherrschenden Atmosphtfrendruck konstanter Höhe und von deM in der linken KaMMer 46 vorherrschenden Unterdruck wechselnder Höhe.

An deM Teller 52 ist ein Flansch 68 ausgeformt, der als Sitz und Fuhrung für ein Druckfeder 70 dient. Diese stutzt sich Mit ihre« anderen Ende an einer Schulter eines abgestuften Tellers 72 ab, der in deM Gehäuse verschieblich angeordnet ist und in der dargestellten Ruhelage durch eine sich OM Gehäuse abstutzende Feder 76 gegen einen an diesem angefonrten Flansch 74 angedruckt wird. An deM Teller 72 ist eine Scheibe 78 zentral befestigt, welche ihrerseits das eine Ende einer Druckfeder 80 festlegt, während deren anderes Ende normalerweise nicht Mit deM Teller 52 in Berührung steht, vielMehr von diesem einen bestiwrten Abstand einhält, so daß die Feder 80 erst nach ZurUcklegung einer bestimmten Wegstrecke des Kolbens 40 nach links diesen beaufschlagt. Alternativ kann fUr die Feder 80 auch vorgesehen sein, daß ihr freies Ende normalerweise Mit deM Teller 52 in Berührung steht, dann aber auf diesen keine Kraft ausüben darf.

Die Federn 70, 76 und 80 erfüllen nun durch eine entsprechende Einstellung in der vorerwähnten Anordnung Im einzelnen folgende Funktionen.

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Was zunächst die Feder 76 anbetrifft, so ist diese so eingestellt, daß sie den Teller 72 so lange inder dargestellten Lage hält, wie der in der Druckleitung 64 vorherrschende Unterdruck einen Wert besitzt, welcher in normalen Betrieb der Maschine denjenigen bei Leerlauflast entspricht, also einer Höhe des Unterdruckes in Saugrohr, die bestirnt ist durch die Schließlage der Drosselklappe 34. WJxI dieser bestimmte Wert des Unterdruckes in Saugrohr der Maschine und damit in der Druckleitung 64 bzw· in der linken Kanner 46 Überschritten, dann hat dies wegen einer entsprechend weichen Einstellung der Feder 76 ein augenblickliches Bewegen des Tellers 72 nach links zur Folge, weil dann die Feder 76 keine Gegenkraft nehr auszuüben vermag, nit der Folge, daß dann der Hebel 16 aus der Schwenklage 20 in die Schwinklage 18 Überfuhrt wird, in welcher in wesentlichen keine Kraftstofförderung nehr stattfindet·

Die Feder 70 ist andererseits gleichfalls sehr weich eingestellt, und sie beaufschlagt den Kolben 40 nach rechts derart, daß er die dargestellte Lage solange einnehnen wird, wie in Saugrohr der Maschine ein Unterdruck vorherrscht, der etwas größer ist als der nininale Wert dieses Unterdruckes, der bei weit geöflheter Drosselklappe fUr den Betrieb der Maschine zur Verfugung steht· Bei weit geöffneter Drosselklappe 34 befindet sich diese in der nahezu lotrechten in Fig· 3 strichpunktiert angedeuteten Schwenklage, und dabei ist dann davon auszugehen, daß zwischen den Druckleitungen 62 und 64 dann ein Druckunterschied in der Größe von etwa 20 nn Quecksilbersäule bei naxinaler Drehzahl besteht. Die Feder 70 Übt also auf den Kolben 70 eine nach rechts wirkende Vorlast aus, welche etwas größer ist als dieser Wert von 20 nn Quecksilbersäule, so daß der Hebel 16 der Einspritzpumpe 14 durch diese Feder 70 nit dieser Kraft in die Schwenklage 22 vorgespannt ist, welche also fUr di· weit geöffnete Schwenklage der Drosselklappe 34 steht.

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Auch die Feder 80 ist schließlich weich eingestellt, und sie Übernimmt die Funktion, daß in der Regelung der Luft-Kraftstoff-Mischung bei* Erreichen des Mischungsverhältnisses von etwa 25:1 bei einer Teillast von etwa 55j£ die Kraftstoffzufuhr wesentlich reduziert und gleichzeitig die Luftzufuhr so wenig wie Möglich gedrosselt wird. Wenn also bei der Bewegung des Kolbens 40 nach links diese Feder 80 in Berührung kommt Mit dem Teller 52, dann wird bei der weiteren Bewegung des Kolbens 40 nach links die Kraftstofförderung in Abhängigkeit von dem sich im Saugrohr der Maschine ändernden Unterdruck autoMatisch so geändert, ™ daß das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis gleichbleibend auf den konstanten Wert von 25:1 eingeregelt bleibt.

Unter Hinweis auf die in Fig· 2 festgehaltenen Kennlinien für verschiedene Einstellungen der Pumpe 14 ist nun davon auszugehen, daß sich das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis zu den niedrigen Lastbereichen der Maschine hin allmählich geringfügig erhöht, wenn die Drehzahl der Maschine erniedrigt wird. Diese Charakteristik ist für jede Einstellung der Pumpe feststellbar, und sie Ut zurückzuführen auf eine Reduzierung der Kraftstofförderung· Wenn nun keine geeigneten Korrek- |. türen vorgenommen werden, dann kann sich dieses Verhalten der Pumpe 14 auf dan Regelverfahren nachteilig auswirken, weil dann einmal im Leerlauf der Maschine ein gasänteres Gemisch als erwünscht vorliegen würde und weil zum anderen bei Vollgas der Kraftstoffverbrauch zu hoch wäre· Die Erfindung schafft deshalb hier unter Hinweis auf Fig. 4 folgende Korrekturmöglichkeit·

Im Gegensatz zu der AusfUhrungsform gemäß Fig. 3 ist bei der AusfUhrungsform gemäß Fig. 4 die auf der Innenseite der Drosselklappe 34 mUndende Druckleitung 64 mit einem Zweigkanal 82 versehen, der gleichfalls in

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das Luftansaugrohr 12 Mündet, und zwar an einer Stelle, die bei geschlossener Drosselklappe 34 in deren unmittelbarer Nähe an der Außenseite liegt. Sowohl die Druckleitung 6t wie auch die Zweigleitung 82 weisen einen verengten Strönungsquerschnitt bei 84 bzw. bei 8#'auf. Diese Ausbildung stellt nun sicher, daß in niedrigen Drehzahlbereich der Maschine, wenn dann also die Drosselklappe 34 in wesentlichen die in Fig. 4 dargestellte Schwenklage einninnt, in der Leitung 64 nicht ausschließlich der auf der Innenseite der Drosselklappe 34 vorherrschende Unterdruck wirkt, dieser vielmehr von den Atnospherendrtick Überlagert wird, der Über die Zweigleitung 82 in der Leitung 64 zur Wirkung könnt· Diese Überlagerung hat zur Folge, daß in Vergleich zu der AusfUhrungsfom gemäß Fig· 3 dann die Kraftstofförderung etwas erhöht wird. Es ist also hier eine Maßnahne erkennbar, welche einS Korrektur der Luft-Kraftstoff-Mischung in den Sinne erlaubt, daß ein konstanter Wert für das Mischungsverhältnis aufrecht erhalten wird. In den weiter geöffneten Schwenklagen der Drosselklappe 34· wird in der Zweigleitung 82 der gleiche Druck wirken wie in der eigentlichen Druckleitung 64, so daß dann wieder gfc iche Verhältnisse vorliegen wie bei der Ausführungsfom gemäß Fig. 3.

Die vekbeschriebene Regeleinrichtung arbeitet nun wie folgt. Wird zunächst der Fall betrachtet, wo die Drosselklappe 34 weit geöffnet ist, dann ist dabei davon auszugehen, daß in den beiden Druckleitungen 62 und 64 in wesentlichen der gleiche Druck vorherrscht, d.h. es liegt praktisch nur ein äußerst geringer Druckunterschied vor, der Über die Kannern 44 und 46 der Servoreinrichtung 38 auf die Menbrane 48 des Kolbens 40 einwirkt und durch die Feder 70 ausgeglichen wird, welch· nit einer Kraft auf den Kolben 40 einwirkt, die etwas größer ist als dieser Druckunterschied· Der Kolben 40 ist also bei weit geöffneter

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, Drosselklapp· in der in Fig· 3 dargestellten Läge gehalten, der Hebel 16 der Punpe 14 befindet sich dann in der Schwenklage 22.

Wenn nun die Belastung der Maschine absinkt, dann wird die Drosselklappe 34 progressiv aus der vertikalen Schwenklage zu der etwa horizontalen Schwenklage hin in de« Maße verschwenkt, wie der Fahrer des Kraftfahrzeuges das Gaspedal in die Ausgangslage zurückkehren läßt. Durch diese Schwenkbewegung der Drosselklappe 34 wird die Luftzufuhr über den Luftansaugkanäl 12 zu dem Saugrohr der Maschine hin progressiv fe gedrosselt, so daß sich der Unterschied des Druckes auf den beiden Seiten der Drosselklappe allmählich erhöht. Der sich auf der Innenseite der Drosselklapper und damit in der Druckleitung 64 allmählich erhöhende Unterdruck löst eine Bewegung des Kolbens 40 nach links gegen die Kraft der Feder 70 aus, was einerseits eine Reduzierung der Kraftstofförderung und andererseits eine Erhöbbng des Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses zur Folge hat· Die Regelung folgt dabei bis zur Berührung mit der Druckfeder 80 der Kennlinie II in Fig· I.

Die Feder 80 ist nun im Verschiebeweg des Kolbens 40 nach links so angeordnet und so kalibriert, daß bei ihrer Berührung mit dem Teller 52 W ein Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis von etwa 25:1 vorliegt, das bis zur Leerlauflast der Maschine hin im wesentlichen konstant gehalten wird. Für die weitere Schließung der Drosselklappe 34 ist also davon auszugehen, daß der auf deren Innenseite und damit in der Druckleitung 64 und in der Druckkammer 46 wirkende Unterdruck bei seiner allmählichen Erhöhung gegen die Kraft dieser Feder 80 arbeitet, wobei der nach link· verschiebende Kolben 40 den Hebel 16 der Pumpe 14 allmählich in die Schwenklage 20 bewegt. Es ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich, daß bei der umgekehrten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges auf eine höhere Geschwindigkeit die gleichen Verhältnisse , vorliegen, d.h. es liegt auch dann ein im wesentlichen konstantes

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Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis von etwa 25:1 in dem Lastbereich der Maschine vor, der Von der Leerlauflast bis zu der Teillast von etwa 55% reicht.

Mit der erfindungsgemüßen Regeleinrichtung ist demgemäß die Möglichkeit geschaffen, die Luft-Kraftstoff-Mischung, ausgehend von den Verhältnissen bei Vollast bzw. bei weit geöffneter Drosselklappe, bis ζυ einer vorbestimmten Teillast bei ungedrosselter Luftzufuhr vorzunehmen, die Luftzufuhr dann jedoch bis zur Leerlauflast zu drosseln, und zwar derart, daß dann ein im wesentlichen konstantes Mischungsverhältnis vorliegt, welches wegen seiner ingesamten Gasarmut die Menge an Kohlenmonoxyd und an unverbranntem Kohlenwasserstoff in den Auspuffgasen optimal reduziert hält und welches wegen örtlicher Gasüberreicherung auch die Menge an Stickoxyden in den Auspuffgasen optimal reduziert hält·

Es ist nun noch exk«nnbar, daß im Betrieb d^r erfindungsgemäßen Regeleinrichtung bei der Λ iangeamung der Maschine aus dem hohen Drehzahlbereich im Saugrohr der Maschine ein Unterdruck vorherrschen kann, der höher liegt als normalerweise erwünscht· Dies kann zur Bildung eines sehr gasreichen Gemisches in der Verbrennungskammer führen, mit der Fol_v ge, daß die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen höher ist als erwünscht. Die Servoeinrichtung 38 beherrscht nun auch diese Problematik, indem in ihr die Feder 76 vorgesehen ist, welcher eine solche Vorlast aufgegeben ist, daß sie bei Überschreitung des für die Leerlauflast bestimmbaren Unterdruckes bei der Verlangsamung der Maschine den Teller 72 automatisch von dem Flansch 74 des Gehäuses 42 abheben läßt, so daß dann der Hebel 16 in die Schwenklage 18 Überfuhrt wird, in welcher der Verbrennungskammer im wesentlichen kein Kraftstoff zugeführt wird· Der Flansch 68 des Tellers 52 drückt also dann auf den Teller 72, um diesen von dem Flansch 74 abzuheben, wobei es die entsprechend eingestellte Weichheit der Feder 76 erlaubt, daß dioses

Abheben des Tellers 72 dann ohne Widerstand möglich ist.

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Claims (14)

1. Ansprüche

   Ii· /Regeleinrichtung für die Luft-Kraftstoff-Mischung in Verbrennungskraftmaschinen mit einer fUr eine minimale bis maximale Fördermenge verstellbaren Kraftstoff-Einspritzpumpe und einer Drosselklappe od.dgl, im Luftansaugkanal der Maschine, gekennzeichnet durch eine Servoreinrichtung(38) zur Betätigung der Verstelleinrichtung (16) der Einspritzpumpe (14) in Abhängigkeit von dem durch Betätigung der Drosselklappe (34) im Luftansaugrohr (12) veränderlichen Unterschied des Druckes auf verschiedenen Seiten der Drosselklappe·
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste, der Servoeinrichtung (38) zugeordnete und auf die Verstelleinrichtung (16) der Einspritzpumpe (14) im Sinne maximaler Kraftstoffförderung einwirkende Feder (70)·
3. 3· Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (38) aus einem in einem Gehäuse (42) gegen die Kraft der Feder (70) verschieblich angeordneten und mit der Verstelleinrichtung (16) der Einspritzpumpe (14) gekoppelten Kolben (40) besteht, und daß die beiden Räume (44) 46) zu beiden Seiten dieses Kolbens (40) mittels auf verschiedenen Seiten der Drosselklappe (34) in das Luftansaugrohr (12) mündenden Druckleitungen (62, 64) an dieses angeschlossen sind«
4. 4· Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Außenseite der Drosselklappe (34) fuhrende Druckleitung (62) an den Topf (24) des Luftfilters (10) angeschlossen ist.

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5. 5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine im Verschiebeweg des Kolbens (40) angeordnete, auf diesen in dem Sinne einwirkende Einrichtung (80), daß nach erfolgter Wechsiseitiger Wirkverbindung bei einer vorbestimmten Klappenstellung bzw. bei einem vorbestimmten Unterdruck im Saugrohr der Maschine die weitere Verschiebung des Kolbens in einer Richtung gesteuert erfolgt.
6. 6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichn e t, daß im Verschiebeweg des Kolbens (40) angeordnete Einrichtung eine zweite, in Richtung der ersten Feder (70) wirkende und den Kolben (40) gleichmäßig bis zur minimalen Kraftstoffförderung der Einspritzpumpe (14) beaufschlagende Feder (80) ist.
7. 7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch g e k e nnzeichnet, daß dem Kolben (40) eine die beiden Räume (44,46) voneinander trennende, flexible Membrane (48) zugeordnet ist.
8. 8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenseite der Drosselklappe (34) mundende Druckleitung (64) eine in der Schließlage von dieser an deren Außenseite in das Luftansaugrohr (12) mündende Zweigleitung (82) aufweist«
9. 9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (82) und die eine Druckleitung (64) oder nur eine dieser beiden Leitungen einen verengten Strömungsquerschnitt (84, 86) aufweisen.

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10. 10. Regeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der verengte Strömungsquerschnitt (84,86) an den vorderen, in das Luftansaugrohr (12) Mundenden Endungen der Leitungen (64,82) ausgebildet ist.
11. 11. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, gekennzeichnet durch eine dritte, Über den Kolben (40) auf die Verstelleinrichtung (16) der Einspritzpumpe (14) derart einwirkende Feder (76), daß die Verstelleinrichtung (16) unterhalb einer vorbestimmten Höhe des auf den Kolben (40) einwirken-

    P den Unterdruckes nur zwischen der Leerlauf- und der Vollgasein

    stellung arbeitet.
12. 12. Regeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Feder {76) «eich so eingestellt ist, daß bei Überschreitung der vorbestimmten Unterdruckhöhe die Verstelleinrichtung (16) der Einspritzpumpe (14) augenblicklich auf Abschaltung der Kraftstoffzufuhr geschaltet wird·
13. 13. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch g e kennzeichnet, daß die zweite Feder (80) auf ein Kraftstoff-Mischungsverhältnis von etwa 25:1 bzw· auf eine Teillast von etwa 55^> der erreichbaren Vollast eingestellt ist«
14. 14. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß fUr einen vorbestimmten Teillastbereich der Maschine die Auspuffgase im Kreislauf geführt sind.

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