DE2241936C3 - KraftstoffzumeBanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents
KraftstoffzumeBanlage für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumeßanlage für
gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Luftmeßorgan und eine
willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und der durchströmenden Luftmenge
eine im wesentlichen proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird und diese Proportionalität durch
Steuerung eines einen das Luftmeßorgan umgehenden BypaB beherrschenden Ventils von einem Meßglied in
Abhängigkeit von einer Motorkenngröße änderbar ist, wobei der BypaB von der Drosselklappe in das
Saugrohr mündet
Durch die DE-OS 20 10 793 ist es bekannt, zwischen
Drosselklappe und Vergaser, in dem entsprechend der durchströmenden Luftmenge der Kraftstoff zugemessen
wird, in geregelter Menge Zusatzluft dem Saugrohr der Brennkraftmaschine zuzuführen. Die Zusatzluftmenge
wird dabei in Abhängigkeit vom Signal einer dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine ausgesetzten
Sauerstoffmeßsonde gesteuert und so das Kraftstoff-Luftgemisch mit zunächst nichtstöeniometrischer Zusammensetzung
durch Sekundärluftzugabe auf eine gewünschte Luftzahl λ gebracht Die Einrichtung hat
dabei den Nachteil, daB bei einer schnellen Änderung des Kraftstoff/Luftgemisch-Durchsatzes die entsprechende
Änderung der über den BypaB zugeführten Zusatzluftmenge durch die Regelung nicht schnell
genug durchgeführt werden kann. Dies wirkt sich insbesondere nachteilig auf die Abgaszusammensetzung,
den Verbrauch und das Bet'riebsverhalten der
Brennkraftmaschine aus. Mit dieser Einrichtung läßt sich eine gewünschte Luftzahl nicht in allen Betriebsbereichen
einhalten.
Durch die DE-OS 20 19 886 ist es ferner bekannt
Zusatzluft über einem BypaB stromabwärts eines Luftmengenmessers und stromaufwärts einer Drosselklappe
dem Saugrohr der Brennkraftmaschine zuzuführen, wobei eine Änderung des Zumeßquerschnitts im
BypaB durch die Betätigung der Drosselklappe folgt Diese Einrichtung ist ferner mit einer Vorrichtung zur
multiplikativen Beeinflussung des genannten Zumeßquerschnitts entsprechend der Motortemperatur versehen.
Es ist jedoch nicht möglich, mit dieser aufwendigen Einrichtung eine gewünschte Luftzahl in allen Betriebsbereichen einzuhalten. Dies ist weiterhin auch darauf
zurückzuführen, daB die Zugabe der Zusatzluft an einer
Stelle des Saugrohres erfolgt, an der sich ein Mischdruck aus dem Außendruck und dem an dem von
der Drosselklappe freigegebenen Querschnitt herrschenden Druck einstellt Die zur Förderung der
Zusatzluftmenge maßgebliche Druckdifferenz ist somit eine andere als die, die Gemischförderung an der
Drosselklappe vorbei bestimmt, so daB keine genaue Steuerung der zugeführten Zusatzluftmenge entsprechend
der angesaugten Gesamtmenge erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beim oben genannten Stand der
Technik auftretenden Nachteile eine Kraftstoffzumeßanlage zu schaffen, mit der mit möglichst einfachen
Mitteln eine Regelung des Verhältnisses der einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsstoffanteile
aus Luft und Kraftstoff auf einem gewünschten Wert entsprechend einer Luftzahl Λ zu verwirklichen ist, bei
der ein geringster Anteil an schädlichen Bestandteilen im Abgas in allen Betriebsbereichen einhaltbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daB die Bypaßmündung im unmittelbaren Bereich des gegen den Luftstrom sich bewegenden Drosselklappenteils
liegt, so daß beim öffnen der Drosselklappe an der Mündung auch der nach der Drosselklappe im Säugröhr
herrschende Druck wirkt, und daß das Meßglied eine im Auspuffrohr eingebaute Abgasmeßsonde ist
Man erhält auf diese Weise eine sehr einfache Vorsteuerung der zugeführten Sekundärluftmenge
entsprechend dem jeweiligen Gemischdurchsatz der Brennkraftmaschine und eine sehr schnell ansprechende
Regelung der Gemischzusammensetzung, da notwendig große Änderungen der Bypaßluftmenge infolge schneller
Verstellung der Drosselklappe zum größten Teil bereits durch die Vorsteuerung durchgeführt werden, so
daß die Regelung mit entsprechend kleinem Regelhub s die gewünschte Kraftstoff/Luft-Gemischzusammensetzung
in engen Grenzen schnell einstellen kann. Der kleine Regelhub vermeidet große Schwankungen der
Betriebsgemischzusammensemmg und des damit verbundenen »Sägen·,« der Brennkraftmaschine. ι ο
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird das Bypaßventil pneumatisch betätigt über eine
Steuerleitung, die in das Saugrohr mündet und in die ein von der Abgasmeßsonde gesteuertes Magnetventil
geschaltet ist Hierbei kann das Bypaßventil als Membranventil ausgebildet sein, in dem gegenüber der
Mündung der Steuerleitung in der Druckdose des Membranventils, die Mündung einer nach außen
führender» Leitung angeordnet ist und zwischen den Mündungen, diese steuernd, eine Blattfeder angeordnet
ist, die als bewegliches Ventilteil von dem Magneten
betätigt wird. Ein derartiges Ventil kaiin als pneumatischer
Integralregler dienen, mit dem eine Propcrtionalitätsändening
von bis zu 20% gesteuert werden kann.
Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind vereinfacht in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Bypaßsteuerung durch ein Magnetventil,
Fig.2 verschiedene Drosselblendenformen für den
Bypaß,
Fig.3 eine Bypaßsteuerung mit einem durch ein
Magnetventil betätigten Servoventil, F i g. 4 ein Servoventil mit integriertem Magneten.
Wie in F i g. 1 dargestellt, sind in einem Saugrohr 1 in Strömungsrichtung, die durch Pfeile dargestellt ist,
nacheinander ein Luftmeßorgan 2 und eine Drosselklappe 3 angeordnet Das Luftmeßorgan 2 ist beispielhaft als
eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 4 ausgebildet, die an einem Hebel 5 befestigt ist und bei
ihrer Meßbewegung in einen konischen Bereich 6 des Saugrohres '■intaucht gemäß einer annähernd linearen
Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge. Der möglichst reibungsfrei gelagerte Hebel 5
betätigt bei seiner Schwenkbewegung das bewegliche Ventilteil 7 eines Kraftstoffzumeß- und Verteilerventiles
& Zur Rückstellung der Platte 4 dient der in einer Leitung 9 usiter konstantem Druck stehende Kraftstoff,
der über eine Zweigleitung 10 dem Zumeßventil 8 zugeführt, die nicht dargestellte Stirnfläche des
beweglichen Ventilteiles beaufschlagt Die Rückstell- so kraft bleibt deshalb stets gleich groß.
Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Elektrokraftstoffpt-mpe
11, die den Kraftstoff aus einem Behälter 12 ansaugt und Ober die Leitung 9 dem Zumeßventil 8 zuführt Von der Leitung 9 zweigt
weiterhin eine Leitung 13 ab, in die ein Druckregelventil 14 geschaltet ist Vom Zumeßventil 8 wird der dann
mengenmäßig zugemessene Kraftstoff zu einzelnen Leitungen 15 verteilt, die zu den einzelnen, nicht
dargestellten Einspritzventilen führen. Als Luftmeßorgan 2 kann jedoch auch ein entsprechend ausgebildeter
Vergaser oder ein Hitzdrähtfneßorgän dienen.
Die Saugrohrabschnitte vor und nach dem Luftmeßorgan
sind durch einen Bypaß 16 verbunden, der durch ein Ventil 17 steuerbar ist Der Querschnitt des Bypasses
16 ist zudein durch eine Drosselblende 18 bestimmt, die
als Scheibe ausgebildet, an der Mündung der Bypaß 16
angeordnet ist Diese Mündung ist im Saugrohr 1 an einer Stelle angeordnet, die bei geschlossener Drosselklappe
3 in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe liegt Je mehr die Drosselklappe 3 geöffnet wird, desto
mehr wirkt auch der im Saugrohr nach der Drosselklappe herrschende Druck auf diese Mündung.
Das Ventil 17 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel als direktsteuerndes Magnetventil ausgebildet, bei dem ein Anker 20 als bewegliches
Ventilteil entgegen der Kraft einer Schließfeder 2t durch eine Erregerspule 22 mit Kern 23 betätigt wird.
Zur Druckentlastung ist im Anker 20 eine Bohrung 24 vorgesehen. Die Erregerspule 22 erhält ihren Strom aus
einem Verstärker 25, der mit einer Sauerstoffmeßsonde 26 arbeitet, die in einem Abgasrohr 27 der Brennkraftmaschine
angeordnet ist Die Luftzahl λ kennzeichnet die Zusammensetzung des Kraftstoü Luft-Gemisches,
wobei bei einem stöchiometrischen Gemisch die Luftzahl λ = 1 ist Bei der Sauerstoffmeßsonde ändern
sich die für die Regelung verwendbaren Ionenströme, sobald eine Änderung der Luftzahl λ erfolgt
In Fig.2 sind verschiedene Blenden 18 mit
unterschiedlicher Ausbildung der öffnung dargestellt
Die Blende 18a hat einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt 29; bei der Blende \%b ist der Öffnungsquerschnitt
30 tropfenförmig; bei der Blende 18c ist die Ausbildung der öffnung 31 rechteckförmig; bei der
Blende 18c/ sind zwei kreisförmige öffnungen 32 vorgesehen, die nach Einbau in das Saugrohr in bezug
auf die Strömungsrichtung des Saugrohrs hintereinander angeordnet sind.
17 als pneumatisch arbeitendes Servoventii ausgebildet Das Ventil hat eine Ventilpiatte 35, die an einer
Membran 36 befestigt ist und durch eine Schließfeder 37 auf den Ventilsitz 38 gepreßt wird. Der die Feder 37
aufnehmende Raum 39 ist durch eine Steuerleitung 40 mit dem Saugrohr 1 verbunden. In der Steuerleitung 40
ist ein Magnetventil 41 angeordnet, das von der hier nicht dargestellten Meßsonde 26 mit Verstärker 25
gesteuert wird. Im Magnetventil 41 wird ein Anker 42 als bewegliches Ventilteil entgegen der Kraft einer
Feder 43 durch eine Erregerspule 44 betätigt Das Ventil 41 arbeitet als Drei/Zwei-Wegeventil, wobei das
bewegliche Ventilglied 42 zwei Sitze 45 und 46 steuert Je nach Lage des beweglichen Ventilteils 42 wird die
von der Druckdose 39 zum Ventil 41 führende Leitung 40 mehr oder weniger entweder mit dem zum Saugrohr
hinführenden Abschnitt Jer Leitung 40 verbunden oder mit einer zur Umgebung führenden Leitung 47.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Magnet in das Servoventil 17 integriert Der
Magnet 50 betätigt dabei eine Blattfeder 51, deren freies Ende 52 zwischen den Mündungen 53 und 54 von
Rohren angeordnet ist, von denen das eine als Steuerleitung 40 zum Saugrohr 1 führt und das andere
Rohr 55 eine Verbindung zur Umgebungsluft herstellt
Claims (1)
- Patentansprüche;1. Kraftstoffzumeßanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Luftmeßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und der durchströmenden Luftmenge eine im wesentlichen proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird und diese Proportionalität durch Steuerung eines einen das Luftmeßorgan umgehen- to den BypaB beherrschenden Ventils von einem Meßglied in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße änderbar ist, wobei der BypaB vor der Drosselklappe in das Saugrohr mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßmündung (18) im unmittelbaren Bereich des gegen den Luftstrom sich bewegenden Drosselklappenteils liegt, so daß beim öffnen der Drosselklappe (3) an der Mündung (18) auch der nach der Drosselklappe im Saugrohr herrschende Druck wirkt, und daB das Meßglied cine im Auspuffrohr (27) eingebaute Abgasmeßsonde (26) ist.2. Kraftstoffzumeßaniage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Abgasmeßsonde (26) als auf den Sauerstoffpartialdruck der Abgase ansprechende Sauerstoffmeßsonde ausgebildet ist3. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Meßsonde (26) auf einen das Bypaßventil (17) steuernden Magneten (22, 44,50) wirkt4. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (17) pneumatisch betätigt wird über eine Steuerleitung (40), die in das Saugrohr (1) mündet und in die ein von der Abgasmeßsonde (26) gesteuertes Magnetventil (41,50,52) geschaltet ist (F ι g. 3 und 4).5. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB das Bypaßventil (17) als Membranventil ausgebildet ist6. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB gegenüber der Mündung (54) der Steuerleitung (40) in der Druckdose des Membranventils (17) die Mündung (53) einer nach außen führenden Leitung (55) angeordnet ist und zwischen den Mündungen, diese steuernd, eine Blattfeder (51) angeordnet ist, die als bewegliches Ventilteil von dem Magneten (50) betätigt wird (F ig. 4).7. Kraftstoffzumeßanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die x Steuerleitung (40) in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe (3) in das Saugrohr (1) mündet9. Kraftstoffzumeßanlage nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daB als Drosselblende zwei in bezug auf die Strömungsrichtung im Saugrohr (1) 5S hintereinander angeordnete Öffnungen (32) dienen.
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