DE2242902A1

DE2242902A1 - Vorrichtung fuer die zufuhr eines luft-/brennstoffgemisches zu den verbrennungskammern eines mehrzylinderverbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2242902A1
Application number: DE19722242902
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Josef Kleuters
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-09-04
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1973-03-08
Also published as: CA966380A; NL7112211A; JPS4833231A; FR2152093A5; GB1402626A; IT974920B

Description

PHN.5358,

boss/evh.

Dt. HeriiCTt Scholz
raientsnv/alt

Anmelder: t4. γ. Philips'Gloeilamper.fubriekea

Akte Na, PHN- 5858
Anmeldung vom» 29. Aug. 1972

Vorrichtung für die Zufuhr eines Luft-/Brennstoffgeraisches zu den Verbrennungskammern eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemisches zu den Verbrennungskammern eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, welche Kammern sich über ein Einlass-Zweigrohr an eine gemeinsame Ansaugleitung für Luft anschliessen, in die zumindest eine Brennstoffzufuhr mündet, über die ein von einem Brennstoffbehälter herrührender Brennstoff der gemeinsamen Ansaugleitung dosiert zugeführt wird.

Das Luft-Brennstoffgemisch in der gemeinsamen Ansaugleitung kann durch Vergasung gebildet werden, wobei Brennstoff von der Mündung aus infolge eines an der Stelle der Mündung in der entlangströmenden Luft erzeugten Unterdrucks

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^: ORIGINAL INSPECTED

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angesaugt wird. Das Gemisch kann ebenfalls durch ein Einspritzen von Brennstoff in die gemeinsame Ansaugleitung gebildet werden. Wenn die für alle Zylinder gemeinsam erforderliche Brennstoffmenge der gemeinsamen Ansaugleitung zentral zugeführt wird, wird der Vorteil erzielt, dass nur ein Vergaser bzw. Zerstäuber genügen kann, während ein homogenes Luft-Brennstoffgeraisch erzielt wird, das für jeden Zylinder dieselbe Zusammensetzung hat. Bei solchen Anordnungen hingegen, bei denen als!kostspielig» Lösung jeder Zylinder mit einem zugehörigen Vergaser bzw. Zerstäuber versehen ist, besteht die Gefahr, dass den Zylindern untereinander Gemische verschiedener Zusammensetzung zugeführt werden. Dies wird einerseits dadurch verursacht, dass die Zylinder unterschiedliche Luftmengen ansaugen etwa infolge von Unterschieden in den Einlassventilen, und andererseits durch Unterschiede in den Zerstäuber bzw. Vergaserkennlinien (Masstoleranzen). Bei einem bestimmten Betriebszustand des Motors erhält der eine Zylinder dann ein verhältnismässig reiches und ein anderer Zylinder ein verhältnismässig armes Gemisch.

Ein Nachteil der Vorrichtung, bei der der für alle Zylinder erforderliche Brennstoff der gemeinsamen Ansaugleitung zentral zugeführt wird, ist, dass das Einlass-Zweigrohr als Pufferraum für Brennstoff wirksam ist. Die in einem gewissen Moment im Einlass-Zweigrohr vorhandene Brennstoffmenge hängt von einer grossen Anzahl von Parametern ab, wie dem Druck und der Temperatur im Einlass-Zweigrohr, der Vandtemperatur desselben, der Drehzahl, der Temperatur der angesaugten Luft, usw.

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Bei Verbrennungsmotoren für Zugbeförderungszwecke spielen nun insbesondere plötzliche Aenderungen im Druck des Eingangs-Zweigrohrs, mithin schnelle Uebergänge vom einen zum anderen Druckpegel, eine grosse Rolle.

Eine plötzliche Aenderung im Druck des Einlass-Zweigrohrs ergibt eine plötzliche Aenderung im Brennstoffinhalt desselben, wodurch das durch die Zylinder angesaugte Gemisch momentan verarmt oder bereichert ist. So nimmt bei schneller Beschleunigung, wobei die Drosselklappe schnell geöffnet wird, das Einlass-Zweigrohr momentan zusätzlichen Brennstoff auf, was auf Kosten des durch die Zylinder angesaugten Brennsioffstroms geht. Das zu den Zylindern strömende Luft-Brennsteffgemisch ist dann kurze Zeit zu arm.

Umgekehrt gibt bei schneller Verzögerung duxch schnelles Schliessen der Drosselklappe das Einlass-Zweigrohr momentan eine zusätzliche Brennstoffmenge ab, so dass das durch die Zylinder angesaugte Gemisch kurze Zeit zu "reich ist.

Nun ist es bekannt, zu Anfang der Beschleunigung das zu arme Gemisch zu bereichern, indem etwa Beschleunigungsbzw» Ausgleichssprüher oder Beschleunigungspumpen verwendet werden. Dabei handelt es sich jedoch um mechanische Regelsysteme, die den grossen Nachteil haben, dass die Regelung wegen der Systemträgheit in der Geschwindigkeit sehr beschränkt ist. Die erforderliche Bereicherung des momentan zu armen Gemisches eilt dann zu sehr nach, um wirkungsvoll genug zu sein. Ergebnis ist, dass das zu arme Gemisch in erster Instanz zu arm bleibt und etwas später momentan zu sehr bereichert wird,

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Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine solche Vorrichtung zu schaffen, bei der Abweichungen im erwünschten LuftvBrennst off verhältnis infolge plötzlicher schneller Druckänderungen im Einlass-Zweigrohr, die Aenderungen in der Brennstoffmenge in diesem Zweigrohr verursachen, sofort und trägheitslos korrigiert werden.

Um das angestrebte Ziel zu verwirklichen, ist die erfindungsgemässe Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass sie einen elektronischen Differentiator mit "langsam¹¹ differenzierender Wirkung enthält, von dem ein Eingang mit einem im Einlass-Zweigrohr befindlichen Druckaufnehmer verbunden ist, der dem Differentiator ein dem Druck im Einlass-Zweigrohr proportionales elektrisches Signal abgibt, wobei das Auslangssignal des Differentiators die Einspritzzeitdauer eines in die gemeinsame Ansaugleitung bzw. das Einlass-Zweigrohr mündenden und mittels eines elektronischen Steuergeräts hin-

t ν

sichtlich der Einspritzzeitdauer geregelten Brennstoffdosierorgans beeinflusst.

Unter einem Differentiator mit "langsam¹¹ differenzierender Wirkung, auch "langsamer" Differentiator genannt, wird in der Regeltechnik ein differenzierendes System verstanden, für das gilt, dass zwischen dem Eingangssignal i und dem Ausgangssignal u eine Beziehung besteht, die der folgenden Differentialgleichung entspricht:

a,u'+a u=b,i'
ι ο ■ l

worin a_Q, a₁ und b.j konstante Koeffizienten und u¹ und i' Ableitungen zur Zeit der Variablen u und i sind.

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Ausgehend von der allgemeinen Form.der linearen Differentialgleichung der ersten Ordnung mit konstanten Koeffizienten}

a.|U« +a_ou=b.j i' +b_Qi

führt die Gleichsetzung b =o zu dem genannten Typ. des Systems, dem "langsamen" Differentiator.

Wird das Eingangssignal bei einem derartigen "langsamen" Differentiator einer stufenförmigen Aenderung unterzogen, so ist das Verha.lt en dieses Differentiators, mithin das Ausgangssignal, ein exponentiell abnehmender "langsamer" Impuls. Diese Eigenschaft ist nun besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemessen Vorrichtung, die noch näher beschrieben wird.

Wegen der elektronischen Einspritzzeitdauerregelung des Brennstoffdosierorgans wird dieses Organ periodisch mit grosser Geschwindigkeit geöffnet» Da die Aenderung der je Einspritzung gelieferten Brennstoffmenge mit dem elektronischen Differentiator auf schnelle Weise verwirklicht wird, indem die Zeitdauer, während der das Brennstoffdosierorgan geöffnet ist, nachgeregelt wird, ist eine nahezu trägheitslose Brennstoff regelung erzielt.

Findet nun plötzlich eine Beschleunigung statt, was mit einer stufenförmigen Zunahme des Drucks im Einlass-Zweigrohr einhergeht, so führt dies'zu einer stufenförmigen Zunahme des elektrischen Signals, das der Druckaufnehmer liefert. ■ ' .

Da die Reaktion des "langsamen" Differentiators·¹ auf die stufenförmige Aenderung des vom Druckaufnehmer herrührenden elektrischen Signale ein exponentiell abnehmender

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"langsamer" Impuls ist, der dem Brennstoffdosierorgan zugeführt wird, wird dieses Organ, das über das elektronische Steuergerät in Reaktion auf die Beschleunigung für eine längere Einspritzzeitdauer geöffnet wird, derart nachgeregelt, dass nahezu im gleichen Moment, in dem die Beschleunigung beginnt, dieses Organ der gemeinsamen Ansaugleitung bzw. dem Einlass-Zweigrohr eine zusätzliche Brennstoffmenge während einer besonders langen Einspritzzeit zuführt. Diese zusätzliche Brennstoffdosierung erfolgt mithin in dem Moment, in dem das Einlass-Zweigröhr allmählich mehr Brennstoff puffert, namentlich über Niederschlag von Brennstoff an der Wand des Einlass-Zweigrohrs. Wegen des exponentiell in der Zeit abnehmenden Charakters des vom "langsamen" Differentiator herrührenden Impulses nimmt die bei den folgenden Einspritzungen des Brennstoffdosierorgans je Einspritzung dosierte zusätzliche Brennstoffmenge allmählich ab.

Auf diese Weise ist erreicht, dass bei plötzlicher Beschleunigung sofort eine zusätzliche Brennstoffmenge in das Einlass-Zweigrohr gelangt, die dafür sorgt, dass ein Gemisch, zu den Zylindern strömt, das das richtige Luft-Brennstoffverhältnis besitzt, während normalerweise zu Anfang der Beschleunigung ein zu armes Gemisch durch die Zylinder angesaugt wird.

Ebenso geht eine plötzliche Verzögerung mit einer direkt auftretenden und in der Zeit exponentiell abnehmenden zusätzlichen Abnahme der durch das Brennstoffdosierorgan., während einer Anzahl von Einspritzungen der gemeinsamen Ansaugleitung bzw. dem Einlass-Zwoigrohr gelieferten Brennstoff-

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menge einher. Diese Abnahme tritt in dem Moment auf, in dem das Einlass-Zweigrohr damit beginnt, durch die bei der Verzögerung auftretende Verdampfung von Brennstoff, namentlich des an der Wand des Einlass-Zweigrohrs niedergeschlagenen Brennstoffs, mehr Brennstoff abzugeben. Die Abnahme bildet eine zusätzliche Verringerung der der Vorrichtung gelieferten Brennstoffmenge neben der auf normalem Weg bei Verzögerung auftretenden Verringerung des Brennstoffstroms.

Auf diese Weise wird erreicht, dass bei Verzögerung das durch die Zylinder angesaugte Gemisch nicht zu reich ist,

sondern ebenso wie bei der Beschleunigung das richtige Luft-Brennstoffverhältnis aufweist.

Bei der vorliegenden Vorrichtung wird die Brennstoffzufuhr u.a. von Aenderungen im Druck im. Einlass-Zweigrohi» abhängig gemacht, sie kann jedoch ebenfalls' in Reaktion auf Aenderungen der Temperatur der Einlassluft und in dem Einlass-Zwei'grohr, Aenderungen der Drehzahl usw. nachgeregelt werden. Je Arbeitshub des Motors tragen die zuletzt genannten Aenderungen jedoch nur .i^m geringen Masse zur Aenderung des Brennstoffinhalts des Einlass-Zweigrohrs bei. \)

Bei einer günstigen Ausfuhrungsform der erfindungsgemässen Anordnung ist die "langsam" differenzierende Wirkung des elektronischen Differentiators regelbar.

Die Brennstoffpufferung des Einlass-Zweigrohrs hängt u.a. von der Drehzahl des Motors und der Temperatur des Einlass-Zweigrohrs ab. Tritt eine Beschleunigung bei verhältnismässig niedriger Drehzahl auf, so erfolgt die Pufferung von Brennstoff im Einlass-Zweigrohr langsamer als bei

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verhältnismässig hoher Drehzahl. Dies bedeutet, dass im ersten Fall der durch den elektronischen Differentiator ' gelieferte "langsame" Impuls eine geringere Impulshöhe haben und sich über eine längere Zeitspanne erstrocken muss-ale im letzteren Fall. .

Da nun die "langsam¹¹ differenzierende Wirkung dos elektronischen Differentiators regelbar ist, ist es möglich, je nach der Motordrehzahl die Einspritzzeitdauer desi Brennstoff dosierorgans durch Korrektur des "langsamen" Impulses in Abhängigkeit von der Motordrehzahl optimal zu korrigieren* Ebenso kann die "langsam" differenzierende Wirkung.dee elektronischen Differentiators gewünschtenfalls in Abhängigkeit von etwr der Temperatur des Einlass-Zweigrohrs nachgeregelt werden.

Bei einer weiteren günstigen AusfUhrungsform der erfindungsgemessen Vorrichtung mündet das Brennstoffdoslerorgan an einer Stelle in die gemeinsame Ansaugleitung, die stromabwärts von der Brennstoffzufuhr liegt.

Um einen Niederschlag von Brennstoff auf der Drosselklappe zu verhindern, schllesst sich die Brennstoffzufuhr häufig stromabwärts von der Drosselklappe an die gemeinsame Ansaugleitung an. An der Stelle der Brennstoffzufuhr befindet sich dann häufig ein Vergaser- oder Einspritzventil. Da nun das Brennstoffdosierorgan stromabwärts von der Brennstoffzufuhr in die gemeinsame Ansaugleitung mündet, wird erreicht, dass der durch dieses Organ gelieferte Brennstoff unbehindort, ohne Niederschlag auf Drosselklappe, Verga&er-Drosselsuhiober odor Einspritzventil und dergleichen in das passierende

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Luft-Brennstoffgeraisch, aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, "bei der der gemeinsamen Ansaugleitung Brennstoff mittels eines in der Brennstoffzufuhr befindlichen Brennstoffeinspritzventils. dosiert zugeführt wird. Bei bekannten Vorrichtungen (siehe etwa U.S.Patentschrift 2.422.808) erfolgt die Einspritzung in die gemeinsame Ansaugleitung kontinuierlich, während die je Zeiteinheit eingespritzte Brennstoffmenge auf mechanischem Wege geregelt wird.

Nach der Erfindung beeinflusst nun das Ausgangssignal des Differentiators die Einspritz;zeitdauer des als elektronisch gesteuertes, hinsichtlich der Einspritzzeitdauer geregeltes Brennstoffdosierorgan ausgeführten Brennst of f-Einspritzventil's.

Auf diese Weise ist eine in konstruktiver Hinsicht einfache Vorrichtung erhalten, bei der nur ein Brennstoff-Einspritzventil genügt.

Anhand der schematischen und nicht masstabgerechten Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1, k und 5 Vorrichtungen für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemisehes zu einem 4-Zylinder-Verbr^nnungsmotor, der mit einem elektronischen Differentiator mit "langsam" differenzierender Wirkung versehen ist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Reaktion (Fig. 2b) des elektronischen Differentiators auf eine stufenförmige Zunahme des Eingangssignals (Fig. 2a),

Fig. 3 eine graphische Darstellung der bei Beschleunigung (Fig. 3a) bzw. Verzögerung (Fig. 3b) auftretenden Aenderung im Druck des Einlass-Zweigrohrs (ρ) und der im

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genannten Zweigrohr gepufferten Brennstoffmenge (Q)j die Reaktion (u) des Differentiators und die Aenderung des der Vorrichtung insgesamt gelieferten Brennstoffströme (4)·

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein ^-Zylinder Verbrennungsmotor bezeichnet. Die vier Zylinder besitzen die Verbrennungskammern 2, die sich über ein Einlass-Zweigrohr 3 an eine gemeinsame Ansaugleitung ⁽4 für Luft anschliessen, in die eine Brennstoffzufuhr 5 mündet. Mittels der Vergasung wird von einem nicht dargestellten Brennstoffbehälter herrührender Brennstoff der gemeinsamen Ansaugleitung k über die Brennstoffzufuhr 5 dosiert zugeführt. Dazu ist ein Drosselorgan 6 vorhanden, das als ein quer zur Strömungsrichtung verschiebbarer Kolben ausgeführt ist, der durch eine Bohrung

it-

in der Wand der gemeinsamen Ansaugleitung h nach aus sen geführt ist. Das Drosselorgan 6 ist mit einem Kolben 8 verbunden, dessen Durchmesser grosser als der des Drosselorgans 6 ist und der in einem Zylinder 9 verschiebbar ist.

Ueber dem Kolben 8 herrscht der Unterdruck, der sich bei Betrieb in dem Teil ka der gemeinsamen Ansaugleitung h einstellt, der zwischen dem Drosselorgan 6 und der 7>rosselklappe 10 liegt. Der Unterdruck wird über einen Kanal 11 übertragen. Eine Feder 12 übt auf den Kolben 8 eine Kraft in Abwärtsrichtung aus. Das im Zylinder 9 durch das Drosselorgan 6 und die angrenzende Ringfläche des Kolbens 8 begrenzte ringförmige Volumen steht über einen Kanal 13 mit der Aussenluft in offener Verbindung. Die Verschiebungsbewegung des Drosselorgans ist eine eindeutige Funktion der durchströmenden Luftmenge bei günstig gewählter Dimensionierung des Drossel-

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organs 6, des Kolbens 8 und der Kennlinie der Feder 12.

Das Drosselorgan 6 trägt an der Unterseite eine Regelnadel Ik, deren freies Ende konisch ausgeführt ist und welches Ende bei Verschiebung des Drpsselorgans 6 den wirksamen Querschnitt einer Brennstoffdosieröffnung 15 in einer Trennwand 16 ändert, die zwei Brennstoffkammern 17 und 18 eines Brennstoff-Hilfsbehälters 19 trennt* Der Brennstoff-Hilfsbehälter 19 schliesst sich über eine Leitung 20 an den nicht dargestellten Brennstoffbehälter an.

Der durch die Regelnadel Ik hindurchgelassene Brennstoff strömt von der Kammer 18 über eine Leitung 21 zu einer Kammer 22 innerhalb eines Gehäuses 23, das stromabwärts von der Drosselklappe 10 angeordnet ist. An die Kammer 22 schliesst sich die Brennstoffzufuhr 5 an. Xm Gehäuse 23 ist eine federnde Membran 2h angeordnet, die die Kammer 22 von einer Kammer trennt und an der Oberseite «inen Ventilkbrper 26 trägt»

, Der Kammer 25 wird über eine Leitung 27 der Unterdruck zugeführt, der bei Betrieb in dem Teil ha. der gemeinsamen Ansaugleitung h herrscht. Ueber der Brennstoffzufuhr befindet sich ein zweites als Kolben ausgeführtes Drosselorgan 28, das quer zur Strömungsrichtung'verschiebbar ist. Das zweite Drosselorgan 28 ist über eine Bohrung 29 in der Wand der gemeinsamen Ansaugleitung h nach aussen geführt und dort mit einem kolbenförmigen Körper 30 verbunden, der einen grösseren Durchmesser hat als das Drosselorgan 28.

Der kolbenförmige Körper 30 ist verschiebbar in ein zylindrisches Gehäuse 31 aufgenommen. An der oberen Fläche des kolbenförmigen Körpers 30 machen sich eine

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abwärts gerichtete Kraft einer Feder 32 und der über einen Kanal 33 zügeführte Unterdruck bemerkbar, der bei Betrieb an der Stelle der Brennstoffzufuhr 5 herrscht. Auf die ringförmige Unterfläche des kolbenförmigen Körpers 30 wirkt eine Kraft in Aufwärtsrichtung ein, die durch den über ein· Bohrung "}k zugelassenen Druck verursacht wird, welcher Druck bei Betrieb im Teil kb der gemeinsamen Ansaugleitung k herrscht, der zwischen der Drosselklappe 10 und dem zweiten Drosselorgan 28 liegt.

Die Wirkungsweise des bisher beschriebenen Teils der Vorrichtung ist wie folgt.

Bei Betrieb wird der Kammer 17 des Brennstoff-Hilfsbehälters 19 Brennstoff unter konstantem Druck vom Brennstoff behftlt er aus über die Leitung 20 zugeführt. Die von der Kammer 1? zur Kammer 18 durchgelassene Brennstoffmenge wird ausschliesslich durch die Stellung der Regelnadel 1^ bestimmt. Dies, lässt sich wie folgt erklären. An der Unterseite des Drosselorgans 1 stellt .sich ein konstanter Unterdruck ein. Eine Aenderung der angesaugten Luftmenge durch Verdrehung der Drosselklappe hat lediglich eine Verschiebung dps Drosselorgans 6 zur Folge, bis dieses Organ eine neue Stellung eingenommen hat, wobei der an der Unterseite dieses Organs herrschende Unterdruck wieder den ursprünglichen Wert besitzt. In der Kammer 17 herrscht ein konstanter Brennstoffdruck. Es wird jedoch auch in der Kammer 18 ein konstanter Druck aufrechterhalten, weil sich der konstante Unterdruck im Teil k& der gemeinsamen Ansaugleitung über nacheinander die Leitung 27, die Kammer 25, die federnde Membran Zk, die

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Kammer 22 und die Leitung 21 in der Kammer 18 bemerkbar macht. Demzufolge herrscht ein konstanter Druckunterschied an der Brennstoffdosieröffnung 15» so dass die dosierte Brennstoffmenge lediglich durch die Regelnadel 14 bestimmt vird, Die durch die Itegelnadel lh durchgelassene Brennstoffmenge ist nahezu gerade proportional der angesaugten Luftmenge, Bei der Brennstoffzufuhr 5 findet eine Zerstäubung des dosierten Brennstoffs statt. Das zweite Drosselorgan 28 sorgt dafür, dass die Luftgeschwindigkeit an der Stelle der Brennstoffzufuhr 5 bei allen .Betriebszuständen des Motors gross und nahezu konstant ist. Bei dieser grossen Luftgeschwindigkeit wird der Brennstoff immer sehr fein zerstäubt. Ein weiterer Vorteil ist, dass, falls in der gemeinsamen Ansaugleitung starke Druckpulsierungen auftreten, die das erwünschte Luft-Brennstoffverhältnis stören könnten, die grossen Druckänderungen durch das Drosselorgan 28 beträchtlich abgeschwächt werden. Dadurch, dass Brennstoff erst hinter der Drosselklappe zugeführt wird, wird vermieden, dass sich Brennstoff auf der Drosselklappe niederschlägt, was normalerweise einerseits zu einer Abweichung im erwünschten Luft-Brennstoffverhältnis und andererseits zur Anwesenheit von von der Drosselklappe aus mit ge schleudert en grossen Brennst'offtropf en imGemisch führen würde. Das genannte Gemisch wäre dadurch weniger fein und homogen verteilt.

Das beschriebene Vergasersystem ist derart eingestellt, dass es bei Betrieb ein brennstoffarmes Gemisch liefert. Das arme Gemisch wird dazu mit Hilfe des nun zu beschreibenden Teils der Vorrichtung be^reichert,

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Mit der Bezugsziffer ho ist ein elektronischer Differentiator mit "langsam" differenzierender Wirkung angegeben, dessen Eingang Ober eine Bemusterungseinheit hl mit einem im Einlass-Zweigrohr 3 befindlichen Druckaufnehmer hZ verbunden ist. Der durch den Druckaufnehmer kZ gefühlte Druck wird im Druckwandlerteil k2& in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Grösae proportional dem wahrgenommenen Druck ist. Der Ausgang des "langsamen" Differentiators kO ist mit einem Eingang eines elektronischen Steuergeräts k"} verbunden. Der Ausgang dieses Steuergeräts Ό ist mit der Induktionsspule eines als elektromagnetisches Einspritzventil ausgeführten Brennstoffdosierorgans hk, das in die gemeinsame Ansaugleitung h mündet, verbunden.

Neben dem vom "langsamen'¹ Differentiator hO herrührenden Signal werden dem elektronischen Steuergerät *O ein oder mehrere elektrische Signale zugeführt, die Motorparameter wie etva

■r

Drehzahl, Stellung der Drosselklappe usw. darstellen. In Abhängigkeit von diesen Parametern regelt das elektronische Steuergerät ^3 die Einspritzzeitdauer des Brennstoffdosierorgans kk_t das über eine Brennstoffleitung ^5 an den nicht dargestellten Brennstoffbehälter angeschlossen ist. Ea sind nicht dargestellte Mittel vorhanden, um dem Brennstoffdonierorgan hk Brennstoff unter Druck zuzuführen. Es können Vorkehrungen getroffen werden, um über das elektromagnetische Ventil einen konstanten Druckunterschied aufrechtzuerhalten, so dass Druckünderungon keinem Einfluss auf die durch dieses Ventil eingespritzte Brennstoffmenge ausüben.

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ΡΗΝ,5β38.

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Beim stationären Betrieb des Motors erfolgt die

kontinuierliche Brennstoff lief erung über die Brennst ο ffssufuh.!· und die intermittierende Brennstofflieferung durch Brennstoffdosierorgan kty- derart ,'dass' der gesamte Brennstoffstrom mit dem auftretenden Luftstrom ein Gemisch liefert, dass das erwünschte Luft-Brennstoffverhältnis besitzt.

Die Vorgänge bei Beschleunigung und Verzögerung werden u.a. anhand der Fig. 2 und 3 erläutert«

Bei Beschleunigung findet eine stufenförmige Zunahme des Drucks P im Einlass-Zweigrohr 3 statt. In Fig. 3a ist dies für den Druck P als Funktion der Zeit t dargestellt, Ausserdem nimmt das Einlass-Zweigrohr 3 allmählich mehr Brennstoff auf, Fig. 3a zeigt die gepufferte Brennstoffmenge Q als Funktion der Zeit t. Das vom Druckaufnehmer kZ herrührende elektrische Signal, das als Eingangssignal i für den "langsamen" Different!« ator JjO dient, erfährt eine_f stufonförmige Aenderung, wie in Fig., 2a angegeben ist. Als-Reaktion auf die stufenförmige Aenderung des Eingangssignals i liefert der "langsame" Differentiator kO ein Ausgangssignal u in Form eines exponentiell in der Zeit abnehmenden "langsamen"' Impulses (Fig. 2b und Fig. 3a).

Das genannte Ausgangssignal wird dem elektronischen Steuergerät Uj zugeführt. Wird das elektromagnetische Einspritzventil Hk durch das elektronische Steuergerät· kj in Reaktion auf die die Motorparameter darstellenden elektrischen Signale geöffnet, so sorgt nun der durch den Differentiator 4θ gelieferte exponentiell abnehmende "langsame" Impuls über das Steuergerät kj dafür, dass das Einspritzventil kh während

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einiger aufeinanderfolgender Einspritzungen IHnger geöffnet bleibt, wobei die zusätzliche längere Oeffnungszeit im Lauf dieser aufeinanderfolgenden Einspritzungen allmählich - exponentiell in der Zeit - auf Null zurückgebracht wird. Dies bedeutet, dass bei Beschleunigung mehr Brennstoff durch das Einspritzventil hh geliefert wird, als sonst der Fall ist. Die zusätzlich gelieferte Brennstoffmenge gleicht die durch die Beschleunigung im Einlass-Zweirohr 3 auftretende Zunahme der gepufferten Brennstoffmenge aus. So 1st erreicht, dass das zu den Verbrennungskammern 2 strömende Gemisch momentan nicht verarmt ist, sondern das richtige Luft-Brfennstoff verhältnis behält.

Solches lässt die normale Anpassung des Vergasersystetns und des Einspritzventils kh an den beschleunigten Bc triebszustand des Motors ungestört. Wegen der Beschleunigung dosiert die Regelnadel Ik mehr Brennstoff, da durch die Brennstoffdosieröffnung 15 mehr freigegeben wird, während das Einspritzventil 4U durch eine längere Einspritzzeit mehr Brennstoff liefern wird.

Der gesamte Brennstoffstrom q, der während der Beschleunigung geliefert wird, hat dann einen in Fig. 3^a wiodergegebenen Verlauf.

Wio in Fig. 3b dargestellt ist, tritt bei Verzögerung eine stufenförmige Verringerung des Drucks P im Einlass-Zweigrohr 3 auf, was eine stufenförmige Verringerung des vom Druckaufnehmer 42 herrührenden elektrischen Signals mit eich bring-. Das Einlass-Zweigrohr 3 gibt allmählich mehr Brennstoff ab. Die gepufTorte Brennstoffmenge Q als Funktion der Zeit hat. den darfjcste].] ton Verlauf.

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Die Reaktion des "langsamen" Differentiators 40 auf die stufenförmige Verringerung des Eingangssignale ist ein Ausgangssignal u in der angegebenen Form, Dieses Ausgangssignal u sorgt über das Steuergerät 43 dafür, dass bei Verzögerung, wenn sich das Einspritzventil 44 öffnet, dieses Ventil während einiger aufeinanderfolgender Einspritzungen zu kurz offen gehalten wird, so dass je Einspritzung zuwenig Brennstoff geliefert wird. Allmählich geht im Laufe der- aufeinanderfolgenden Einspritzungen die Einspritzzeit des Einspritzventils 44 exponentiell in der Zeit wieder zu einer normalen Einspritzzeit hin, so dass von dem Moment an wieder die für den neuen Betriebszustand des Motors normale Brennstoffmenge je Einspritzung geliefert wird. Die durch däL Einspritzventil 4^ momentan zu wenig gelieferte Brennstoffmenge entspricht der bei Verzögerung durch das Einlass-Zweigrohr 3 zusätzlich abgegebenen Brennstoffmenge, Das bei der Verzögerung zu den Verbrennungskammern 2 strömende Gemisch hat dann das richtige Luft-Brennstoffverhältnis.

Daneben findet wieder auf normalem Wege eine Anpassung der gelieferten Brennstoffmenge an den verzögerten Betriebszustand des Motors statt, da die Regelnadel 1.4 die Brennstoffdosieröffnung 15 weniger freigibt und da das Einspritzventil kk mit einer kürzeren Einspritzzeit arbeitet.

Der bei der Verzögerung gelieferte gesamte Brennstoffstrom ή'hat nun einen in Fig. 3b dargestellten Verlauf.

Das vom Druckaufnehiner 42 herrührende elektrische Signal wird dem "langsamen" Differentiator 4o nicht kontinuierlich, sondern intermittierend zugeführt. Die Bemusterungs-

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einheit M mustert den Druck in den Momenten, in denen sich die nicht dargestellten Einlassventile der Verbrennungskammern 2 schliessen.

Da die Einspritzzeitdauer des Einspritzventils hk mit Hilfe des elektronischen "langsamen" Differentiators sehr schnell nachgeregelt wird, ist eine nahezu trägheitslose Regelung erhalten. Die Oeffnung eines Ventils auf mechanischem Wege (hydraulisch, pneumatisch) und die Nachregelung, gegebenenfalls auf elektronischem Wege, der Stellung eines derartigen Ventils schaltet die mechanische Trägheit unzureichend aus.

Das Steuergerät 4 3 kann aus einem Funktionsgeber, einem Spannungs-Zeit-Wandler und einem Endverstärker aufgebaut sein. In Reaktion auf die variablen, die Motorparameter darstellenden Spannungseingangssignale liefert der Funktionsgeber eine Regelspannung als Ausgangssignal. Die Regelspannung wird im Wandler in einen Impuls mit einer der Regelspannung proportionalen Impulsdauer, die die Einspritzzeitdauer bestimmt, umgewandelt. Durch Summierung der Regelspannung und der vom "langsamen" Differentiator herrührenden. Signalspannung wird ein neues Eingangssignal für den· Wandler mit dem Ergebnis einer neuen, korrigierten Impulsdauer und mithin korrigierter Einspritzzeit erzielt.

Bei den Vorrichtungen nach Fig. k und 5 sind die der Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechenden Einzelteile mit denselben Bezugsziffern versehen.

Die Vorrichtung nach Fig. k unterscheidet sich in—soweit von derjenigen nach Fig. 1, dass im vorliegenden Fall

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> * 4ft

Φ β ib a *

der gemeinsamen Ansaugleitung h Brennstoff über die Brennstoffzufuhr 5 mittels eines mechanisch betätigtem Brennstoff-Ein» spritzventils 50 dosiert und kontinuierlich, zugeführt wird®

Das Brennstoff-Einspritzventil 50 enthält ©la Ge». häuse 51» in dem eine Membran 52 vorhanden ist_s di© die Brennstoffkammer 53 von der Luftkamraer $k trennt, welche über eine Oeffnung ^ mit der Umgebung in offener Verbindung¹ steht. An der Unterseite der Membran 52 befindet sich eine Feder 56, die eine Druckkraft auf die Membran 52 ausübte Die Membran 52 trägt an der Oberseite einen Regelstift 57s der die Brennstoffzufuhr 5 mehr oder weniger freigeben. kann₀

Die Feder 56 und der atmosphärische Druck in der Luftkammer $k sorgen für eiaen konstanten Einspritsdruck bei Zufuhr von Brennstoff unter konstantem hohem Druck In Abhängigkeit von den gewählten Motorpar&metern mittels eines nicht dargestellten Brennstoffregelsystemso

♦ Ein derartiges Regelsystem kann beispielsweise so ausgeführt werden, wie in der U₀S„Patentschrift 2.^22„808 beschrieben ist.

Das Brennstoffdosierorgan kk mündet hier in das Einlass-Zweigrohr 3 statt in di© gemeinsame Ansaugleitung k_e Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Vorrichtung gleich derjenigen nach Fig. 1, so dass sich eine weitere Beschreibung erübrigt.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird der gemeinsamen Ansaugleitung k mittels eines in der Brennstoffzufuhr 5 befindlichen Brennstoff-Einspritzventils 60 Brennstoff dosiert zugeführt, welchem Ventil von dem nicht dargestellten

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Brennstoffbehälter herrührender Brennstoff über die Leitung unter konstantem hohem Druck zugeführt wird. Das Brennstoff-Einspritzventil 60 erfüllt hier zugleich die Funktion eines Brennstoff-Dosierorgans· Dazu ist das Brennstoff-Einspritzventil 60 ein elektronisch gesteuertes, hinsichtlich der Einspritzzeit geregeltes Ventil. Ein elektronisches Steuergerät 43 regelt die Einspritzzeit des Brennstoff-Einspritzventils 60 in Abhängigkeit von elektrischen Signalen; die Motorparameter darstellen. Einer dieser Motorparameter ist im vorliegenden Fall der Druck im Einlass-Zweigrohr 3· Das den Druck im Einlass-Zweigrohr 3 darstellende, vom Druckaufnehmer kZ herrührende elektrische Signal wird einem Eingang des elektronischen Steuergeräts h"} über die Bemustorungseinheit h\ intermittierend jedoch unmittelbar zugeführt. Ausserdem wird wieder das Ausgangssignal des "langsamen" Differentiators 4θ als Reaktion auf eine plötzliche stufenförmige Aenderung des Drucks im Einlaas-Zweigrohr einem Eingang des elektronischen Steuergeräts kj zugeführt.

Eine solche Konstruktion bietet den Vorteil, dass nur ein Brennstoff-Einspritzventil und eine Brennstoffzuführleitung gentigen, was die Anordnung beträchtlich vereinfacht. Auf dieselbe Weise und zum selben Zweck wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ist Über der Brennstoffzufuhr 5 wieder ein . Drosselorgan vorhanden, für das dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet sind. Der Kanal 33 ist hier statt im Drosselorgan 28 in einem zylindrischen Gehäuse 31 untergebracht. Selbstverständlich ist die Einspritzzeitdauorregelung derart eingestellt, dass bei Normalbetrieb dar. Brennstoffeinspritz-

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ventil 60 die richtige Brennstoffmenge je Einspritzung liefert» um das erwünschte Luft-Brennstoffverhältnis zu erzielen· Bei Beschleunigung und Verzögerung wird mit Hilfe des elektronischen "langsamen¹¹ Differentiators ^O wieder momentan mehr bzw, weniger Brennstoff nach der beschriebenen Art und Weise geliefert, nämlich durch Nachregelung der Einspritzzeit des Brennstoff-Einspritzventils 60.

Dem "langsamen" Differentiator kO wird im vorliegenden Fall ein elektrisches Signal zugeführt, das mit einem Pfeil 61 angegeben ist, welches Signal die Drehzahl darstellt und durch

das sich die "langsam" differenzierende Wirkung des Differentiators hO mit der Drehzahl ändert. Auf diese Weise ist erreicht, dass der vom Differentiator hO herrührende "langsame"' Impuls bei verhältnismässig niedrigen Drehzahlen eine verhältnismilssig geringe Impulshöhe und eine verhältnismässig lange Impulsdauer besitzt, während der genannte "langsame" Impuls bei verhältnismässig hohen Drehzahlen eine verhältnismässig grosso Impulshöhe und eine verhältnismässig kurze Impulsdauer hat. So wird die Einspritzzeit des Brennstoff-Einspritzventils 60 für die bei niedrigen und hohen Drehzahlen auftretende langsame bzw. schnelle Brennstoffpuffer~ wirkung des Einlass-Zweigrohrs 3 stets optimal nachgeregelt. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung allerhand andere Ausführungsformen möglich.

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Claims

:!··*. .·^:*'^: PHH.5858,

PATENTANSPRUECHEι

1,1 Vorrichtung für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemisches zu den Verbrennungskammern eines Mehrzylinder«· Verbrennungsmotors» welche Kammern sich über ein Einlass-Zwei gr ohr an eine gemeinsame Ansaugleitung für Luft anschliessen in die zumindest «ine Brennstoffzufuhr mündet, über die von einem Brennstoffbehälter herrührender Brennstoff der gemeinsamen Ansaugleitung doeiert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen elektronischen Differentiator mit"langsam" differenzierender Wirkung enthält, von dem ein Eingang mit einem im Einlass-Zweigrohr befindlichen Druckaufnehmer verbunden ist, der dem Differentiator ein dem Druck im Einlass-Zweigrohr proportionales elektrisches Signal abgibt, wobei das Ausgangssignal des Differentiators die Einspritzzeitdauer eines in die gemeinsame Ansaugleitung bzv, das Einlass-Zweigrohr mündenden und mittels eines elektronischen Steuergeräts hinsichtlich der Einspritzzeitdauer geregelten Brennstoffdosierorgans beeinflusst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dia "langsam·¹ differenzierende Wirkung des elektronischen Differentiators regelbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffdosierorgan an einer Stelle in die gemeinsame Ansaugleitung mündet, die stromabwärts von der Brennstoffzufuhr liegt,

k, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der gemeinsamen Ansaugleitung Brennstoff mittels eines in der

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Brennstoffzufuhr befindlichen Brennstoff-Einspritzventils dosiert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das

Ausgangssignal des Differentiators das als elektronisch gesteuertes, hinsichtlich der Einspritzzeitdauer geregeltes Brennstoffdosierorgan ausgeführte Einspritzventil beeinflusst.

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