DE2243144C3 - Kraftstoffzufuhranlage fur Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzuführanlage für Brennkraftmaschinen mit einem in das Ansaugrohr der Maschine eingebauten Kraftstoff-Einspritzelement, das einander gegenüberliegende Düsen aufweist, von denen die eine im wesentlichen komprimierte Luft und die andere Kraftstoff einführt, um einen Luftstrahl und einen Kraftstoffstrahl zu bilden, die zusammenstoßen, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der relativen Stärke der Strahlen, einer Normal-Betriebsschaltung, die ein Ausgangssignal erzeugt, das der Maschinendrehzahl entspricht und mit der Steuereinrichtung des Kraftstoff-Einspritzelementes durch einen Impulse abgebenden Signalgeber verbunden ist, und einer mit den Düsen verbundenen Luftgemisch-Schaltung, die den Kraftstoff und die Luft dem Kraftstoff-Einspritzelement zuführt, wobei ein Steuerventil vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr betätigbar ist, um die relative Kraftstoff- und Luftzufuhr zum Kraftstoff-Einspritzelement zu steuern.

Die Kraftstoffzuführanlage einer Brennkraftmaschine arbeitet entweder mit einem Vergaser oder einem Einspritzsystem. Das Einspritzsystem läßt sich grob in ein mechanisches und ein elektrisches System unterteilen. Gemäß F i g. 1 der Zeichnung betätigt das mechanische System eine Einspritzdüse, indem die Maschinendrehzahl, die öffnung der Luftklappe und der Druck im Ansaugrohr erfaßt und in eine mechanische Recheneinheit gegeben werden. Gemäß Fig. 2 öffnet und schließt das elektrische System eine Kraftstoffeinspritzdüse unter Berücksichtigung der Maschinendrehzahl und des Druckes im Ansaugrohr. Unter dem Einfluß des Ansaugdruckes er-

gibt sich jedoch ein großer Einspritzfehler, wenn nicht die Einspritzung unter einem Kraftsloffdruck von etwa 2 bis 20 kg/cm² erfolgt. Insbesondere beim mechanischen System ist bezüglich der mechanischen Recheneinheit, der Kraftstoffeinspritzdüse u. dgl. eine sehr hohe Bearbeitungsg.nauigkeit erforderlich. Dennoch ist bei kleiner Kraftstoriströmung, beispielsweise im Leerlauf, eine befriedigende oder gar ideale Einspritzung nicht zu erreichen, und hinsichtlich der Betnebsstabilität ist diese Anlage einer Vergaseranlage häufig unterlegen.

Bei elektrischer Einspritzung unter Verwendung elektronischer Schaltungen besteht unter der Wirkung von Vibrationen, Maschinentemperatur, elektromagnetischer Schwingungen u. dgl. die Möglichkeit, daü die elektrische Rechenschaltung fehlerhaft arbeitet. Ferner bedarf der Bereich der Düse selbstverständlich einer sehr exakten Bearbeitung.

Generell läßt sich der Kraftstofffluß einer hin- und hergehend arbeitenden Maschine durch zwei Faktoren darstellen, durch die Drehzahl der Maschine und den Ansaugdruck. Man kann deshalb den Kraftstoffverbrauch entweder gemäß F i g. 4 in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl mit dem Ansaugdruck als Parameter darstellen oder gemäß F i g. 5 in Abhängigkeit vom Ansaugdruck mit der Maschinendrehzahl als Parameter, so daß man sämtliche Betriebszustände erfassen kann.

Der Kraftstofffluß kann sich somit abhängig von der Maschinendrehzahl und dem Ansaugdruck über den gesamten Betriebsbereich erstrecken.

Bei einer Kraftstoffzuführanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Steuerung des Kraftstoffzuflusses in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Speisedruck im Ansaugrohr der eingangs genannten Art wird die Motordrehzahl in ein kontinuierliches Luftdrucksignal umgewandelt, dessen Intensität der Maschinendrehzahl entspricht, und der ermittelte Luftdruck.und der Speisedruck im Ansaugrohr werden an eine Betriebsvorrichtung angelegt, die mit Fluidik-Elementen versehen ist und eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung betreibt. Zur Steuerung wird ein der Drehzahl analoger kontinuierlicher Luftstrahl verwendet. Im Einspritzelement wird Kraftstoff mit Kraftstoi vermischt. Diese Kraftstoffzuführanlage weist verhältnismäßig viele einzelne Steuerungselemente auf und ist dennoch wenig wirksam, insbesondtre durch die ungenaue Drehzahlbestimmung des Motors und das wenig wirksame Einspritzelement (DT-OS 20 57 216).

Ferner ist ein Fluidik-Drehzahlregler bekannt, der eine geordnete Folge von Druckimpulsen entsprechend einer Abweichung eines Soll-Drehzahl-Eingangssignais von einem Ist-Drehzahl-Eingangssigna! erzeugt, die zur Regelung der Kraftstoffzufuhr herangezogen werden (DT-OS 19 13 165).

Darüber hinaus ist es zur Steuerung des Kraftstoffventils einer Brennkraftmaschine bekannt, eine gleichartige Folge von Impulsen durch periodische Beleuchtung einer Fotozelle zu erzeugen (DT-OS 19 50 764). Dabei wird ein zur elektronischen Steuerung von Impulsen für die Kraftstoffeinspritzung dienendes, von der Maschinendrehzahl abhängiges Ausgangssignal erzeugt, dessen Breite zur Maschinendrehzahl umgekehrt proportional ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der eingangs geschilderten Kraftstoffzuführanlage zu beseitigen und ein einfaches, billiges, umweltfreundliches, zuverlässiges und optimal wirksames Steuerelement für eine Kraftstoffanlage zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal ein Impuls ist, dessen Breite der Maschinendrehzahl umgekehrt proportional ist, und daß das Steuerventil mit einer im Kraftstoff-Einspritzelement zu den sich gegenüberliegenden Düsen senkrecht stehenden Steuerdüse verbunden ist.

Dabei wird zweckmäßigerweise die Motordrehzahl durch eine mit einer kleinen und einer breiteren Öffnung versehene, entsprechend der Motordrehzahl gedrehte Scheibe wiedergegeben, wobei auf die Öffnungen zwei Luftströmungen wirken und am Ausgang in entsprechenden Auffangrohren Luftimpulse erzeugt werden, deren Breite der Drehzahl des Motors umgekehrt proportional ist. Dieser Impuls wird einem FIuidik-Eiement sowie anschließend einem Verstärker zugeführt und steuert eine im Einspritzelement enthaltene Steuerdüse. Die Luft- und Kraftstoffzufuhr wird mengenmäßig durch ein gemeinsames, dem Ansaugunterdruck proportionales Eingangssignal für zwei völlig analoge Kraftstoff- und Luftzufuhr-Steuerungseinrichtungen gesteuert. Das Vermischen und Vernebeln erfolgt im Einspritzelement über die Luftzuführdüse und die Kraftstoff-Zuführdüse, die sich gegenüberliegen, wobei die Steuerdüse noch zusätzlich zur Verwirbelung und optimalen Vermischung des Kraftstoff-Gemisches beiträgt. Um auch im Leerlauf optimale Betriebsbedingungen zu erhalten, ist noch ein zusätzliches Steuerelement eingegliedert.

Der Ansaugdruck kann entweder dem Luftsteuerungsventil und dem Kraftstoff-Steuerungsventil gleichzeitig oder alternativ unter Verwendung des Ausgangssignals zugeführt werden. Außerdem kann dieser Ansaugdruck als Steuersignal einem der beiden Ventile zugeführt werden, und der Ausgang dieses Ventils kann wiederum den Eingang des anderen Ventils steuern. Durch diese Flexibilität ist auch eine dopelte Sicherheit gegeben, falls eines der beiden Elemente defekt werden sollte.

Die vorliegende Erfindung schafft also ein flexibles, zuverlässiges Kraftstoff-Einspritzsystem, das infolge eines optimalen Mischungsverhältnisses zwischen Luft und Kraftstoff — unabhängig von der Motordrehzahl bzw. dem Ansaugdruck — einen niedrigen Verbrauch und einen minimalen Ausstoß umweltfeindlicher Gase

5« ermöglicht.

Zwar hat man sich mit den physikalischen Grundlagen von gegenüberliegenden Düsen, teilweise auch unter Einbeziehung eines dazu senkrecht stehenden Steuerungselementes, bereits befaßt und auch rincn Querprallmodulator TIM beschrieben; dabei wurde aber nur mit gleichen Flüssigkeiten gearbeitet, die in definierter Weise, abhängig von den verschiedenen Drücken, abgelenkt werden und der Transistortechnik analogen Gesetzen folgen. Eine Verwendung eines derartigen Querprallmodulators zu einer intensiven Vermischung von Gasen und Flüsigkeiten in einem Steuerungssystem für eine Kraftstoffzuführanlage wurde nicht beschrieben (»Machine Design«. 4. August 1966, S. 146 bis 156, insbesondere S. 148 und 149).

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigen bzw. zeigt

Fig. 1 und 2 Blockschaltbilder der bisher verwendeten KraftstofTanlagen,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Anwendung der erfindungsgemäßen Kraftstoffanlage,

F i g. 4 Kurven zum Kraftstofffiuß mit dem An-Ansaugdruck als Parameter,

F i g. 5 Kurven zum Kraftstofffiuß mit der Maschinendrehzahl als Parameter,

F i g. 6 eine Gesamtschaltung eines Ausführungsbeispieles,

F i g. 7 und 8 Längsschnitte eines Kraftstoffeinspritzelementes gemäß F i g. 6, in das Ansaugrohr der Maschine montiert,

F i g. 9 einen vergrößerten Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzdüse,

Fig. 10 eine Ausführungsform zur Erfassung der Maschinendrehzahl,

Fig. 11 A ein Ausgangsdiagramm einer monostabilen Kippschaltung gemäß Fig. 10,

unterschiedliche öffnungswinkel aufweisen, sowie Düsen 45, 46 für" den Austritt der Druckluft und Rohre 47, 48, die diese aufnehmen, eng an den öffnungen 43, 44 angeordnet.

Die Austrittsdüsen 45, 46 stehen mit einer Leitung 71 in Verbindung, die über Rohre 34, 35 zum Regler führt.

Die drehbare Scheibe 40 dreht sich proportional zur Kurbelwellendrehzahl der Maschine und bewirkt eine periodische Impulswelle in die Aufnahmerohre 43 und 44. Die Welle wirkt auf eine Steueröffnung des Fluidikelements 41 und eine Steueröffnung des Kollisionsverstärkungselementes 42. Das Fluidikelcment 41 dient außerdem als bistabiles Verstärkungselement und lenkt durch einen Steuerstrahl den aus einer Hauptöffnung 50 eines Abzweigrohres 36 des Rohres 34 austretenden Luftstrahl ab, so daß während der Ausgangsperiode ein fester Impulsausgang entsteht, der als der andere Steuerdruck des

Fig. ΪΪΒ ein Äusgangsdiagramm mit Ausgangs- 20 Kollisionsverstärkungslementes 42 der nachfolgenresultaten bei Verwendung eines Kollisionsclementes, den Stufe auf eine Steueröffnung 62 gelangt. Dieses

Fig. 12 und 13 modifizierte Schaltbilder für die Luftgemischstufe,

F i g. 14 ein Übersichtsschaltbild einer zweiten Ausführungsform, wobei der Abschnitt zur Drehzahlerfassung der Maschine durch elektronische Schaltungen ersetzt ist,

Fig. 15 und 16 modifizierte Schaltungen der Luftgemischstufe gemäß Fig. 14.

Fig. 17 ein weiteres modifiziertes Schaltbild zur Drehzahlerfassung der Maschine gemäß F i g. 6.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild zur Anwendung der Erfindung schematisch dargestellt. Die Stellung eines Erfassungsventils für die Maschinendrehzahl Kollisionsverstärkungselement 42 ist ein TIM-Typ mit zwei Eingängen zur Subtraktion, mit einem Impuls, einer Impulsbreite umgekehrt proportional zur Maschinendrehzahl und zum einen Impuls.

Von der Ausgangssteueröffnung 64 des Kollisionsverstärkungselementes 42 geht ein Steuerdruck zum Kraftstoffeinspritzelement IE im Ansaugrohr 30. Die Steuerung in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl, die Kurven gemäß Fi g. 4 erzeugt, läßt sich mit Hilfe dieser Elemente erreichen, d. h. mit einer drehbaren Scheibe 40, einem bistabilen Fluidikelement 41 und einem Kollisionsverstärkungselement 42. Das Element 42 besitzt entgegengesetzt angeordnete Dü-

und eines Erfassungsventils bzw. einer Erfassungs- 35 sen 55, 56. Die Druckkollisionsinjektion erfolgt über

40

klappe für den Ansaugdruck werden einer Rechenschaltung zugeführt. Über ein Kraftstoffeinspritzelement gelangt die gesteuerte Menge in ein Ansaugrohr der Maschine.

F i g. 6 zeigt unter anderem das Grundschaltbild der Erfindung. Die Schaltung umfaßt vier Teile, eine Normalbetriebsstufe NRS für den normalen Betrieb der Maschine, eine Luftgemischstufe MSS zur Zufuhr von Luft- und Kraftstoff zur Normalbetriebsstufe, eine Leerlaufbegrenzungsstufe oder CCS-Stufe zur Kraftstoffverringerung beim Ausrollen des Fahrzeuges und zur Einspritzung von Luft und ein Einspritzelement.

Die in F i g. 6 dick ausgezogenen Linien zeigen die Leitungen 12, 13 des Kraftstoffsystems von einer Kraftstoffpumpe 10, von der Maschine bzw. dem Motor angetrieben, zu einem Regler 11 zur Konstanthaltung des Kraftstoffdruckes, außerdem gesteuert von der noch zu beschreibenden Luftgemischstufe MSS, zu einem Kraftstoffeinspritzelement 1E. Die dünnen Linien zeigen die Leitungen des Druckluftsystems, dessen Druck von einer Pumpe 20 erzeugt und auf einem konstanten Wert gehalten wird von einem Regler 21. Die gestrichelten Linien geben das Druckreduziersystem durch Unterdruck eines Ansaugrohres 30 der Maschine an.

Die Normalbetriebsstufe NRS umfaßt eine drehbare Scheibe 40 zur Erfassung der Drehzahl, ein Fluidikelement 41 und ein TIM-Kollisionsverstärkungselement 42. Sie ist in F i g. 6 links oben strichelt dargestellt.

Die drehbare Scheibe 40 besitzt zwei Ausschnitte 43, 44, die einander am Umfang gegenüberliegen und das Luftdrucksteuerventil ACV.

Die ausführlichere Funktionsbeschreibung dei drehbaren Scheibe 40 erfolgt im Zusammenhang mil den Fig. 10, 11 A und HB (Luftgemischstufe).

Die Luftgemischstufe MSS umfaßt das Luftdrucksteuerventil ACV und ein Kraftstoff drucksteuerventil FCV.

Wie F i g. 6 etwa in der Mitte zeigt, sind die Ven tile ACV und FCV so ausgeführt, daß ein Gehäuse 22 in eine Membrankammer 24 und eine Ventil kammer 25 durch eine Membran 23 in der Mitte dei Gehäuses 22 unterteilt ist. Auf die Membran 23 wirk eine Feder 27. Ein Dosierglied 28 ist in der Mitt< der Membran 23 auf die Ventilkammer 25 zu ge richtet, so daß es mit einer Dosierdüse 29 fluchtei kann.

Der Ansaugdruck der Maschine gelangt zu dei Membrankammern 24 im Luftdrucksteuerventil AC\ und Kraftstoffdrucksteuerventil FCV über die Lei tungen 31, 32 vom Ansaugrohr 30 der Maschine.

Druckluft der Pumpe 20, durch den Regler 2 konstant gehalten, wird der Ventilkammer 25 de Luftsteuerventils ACV zugeführt. Die Dosiei düse 29 wird durch den Druckunterschied zwische dem Luftdruck und dem Ansaugdruck der Maschin geöffnet und geschlossen. Die zugeführte Luft wir entsprechend der Öffnung der Dosierdüse 29 regv liert. Ihr Ausgang wird als Energieversorgung übe die Leitungen 72, 73 im Normalbetrieb der Maschin ge- 65 dem Kollisionsverstärkungselement 42 zugeführt un gleichzeitig als Energieversorgung über ein Rücl schlagventil 94 und eine Leitung 74 einem Kraftstof einspritzelement IE.

Der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 10, von dem Regler 11 auf konstantem Druck gehalten, gelangt in die Ventilkammer 25 des Kraftstoffdrucksteuerventils FCV.

Die Dosierdüse 29 wird vom Druckunterschied zwischen dem Kraftstoffdruck und dem Ansaugdruck der Maschine geöffnet und geschlossen. Die Kraftstoffzufuhr wird entsprechend der öffnung der Dosierdüse 29 geregelt. Ihr Ausgang wird als Energieversorgung auf die Einspritzdüse 14 auf einer Seite des Kraftstoffeinspritzelementes IE gegeben.

Die Ansaugdruckverstärkung wird somit ausgeführt vom Luftdrucksteuerventil ACV und vom Kraftstoffdrucksteuerventil FCV. Luft und Kraftstoff gelangen über je eine Dosierdüse 29 gemäß F i g. 6 zum Kraftstoffeinspritzelement IE.

Beim Kraftstoffeinspritzelement IE handelt es sich um ein TTM-Fluidikelement, bei dem der Luftstrahl aus dem Luftdrucksteuerventil ACV durch die Düse 15 und der Kraftstoffstrahl aus dem Kraftstoffdrucksteuerventil FCV durch die Düse 14 auf einer Achse einander entgegengerichtet sind. Ein Luftdruckimpuls des TIM-Elementes 42 in der Endstufe der Normalbetriebsstufe NRS gelangt über die Leitung 17 zur Steueröffnung 16 des Kraftstoffeinspritzelementes IE.

Das Kraftstoffeinspritzelement IE arbeitet wie folgt: Wenn vom TIM-Element 42 dem Kraftstoffeinspritzelement IE kein Luftimpuls zugeführt wird, sind das Luftdrucksteuerventil ACV und das Kraftstoffdrucksteuerventil FCV so eingestellt, daß der Luftstrahl aus der Düse 15 den Kraftstoffstrahl aus der Düse 14 überwindet und den Kraftstoff in den Ablauf 18 fließen läßt. Wird aus dem ΉΜ-Element 42 ein Luftdruckimpuls durch die Düse 16 ausgestoßen, so wird die Luft aus der Düse 15 dadurch gestört, der Druck in der Nähe des äußeren Endes der Kraftstoffdüse 14 verringert sich, und Kraftstoff kann ausfließen.

Der aus der Kraftstoffdüse 14 ausgestoßene Kraftstoff trifft mit dem Luftstrahl aus den Düsen 15, 16 zusammen bzw. kollidiert mit ihm, wobei auch die Luftstrahlen aufeinandertreffen, und wird zerstäubt. Der so zerstäubte Kraftstoff mischt sich mit der Luft und fließt über ein Drosselklappengehäuse zum Zylinderkopf der Maschine.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 sitzt das Kraftstoffeinspritzelement im Ansaugrohr 30 stromab der Drossel 19. In der Ausführungsform nach F i g. 8 ist dieses Element in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 19 im Drosselklappengehäuse 39 angeordnet. F i g. 9 zeigt die Kraftstoffeinspritzdüse in vergrößerter Darstellung.

Luft und Kraftstoff treffen somit gesteuert von der Maschinendrehzahl und dem Ansaugdruck mit Hilfe des Kraftstoffeinspritzelementes aufeinander, das in Strömungsrichtung vor dem Ansaugrohr oder der Drosselklappe angeordnet ist, so daß Kraftstoff strahlförmjg der Maschine zugeführt wird.

Die Ausrollstufe CCS umfaßt ein Proportionalelement 80, ein TIM-Fluidikelement 81 und ein Rückschlagventil 82, wie in F i g. 6 unten gestrichelt angedeutet.

Aus dem Regler 21 wird aus einem Abzweigrohr 75 der Leitung 71 Luft unter konstantem Druck einer Hauptdüsenversorgungsöffnung 83 im Proportionalelement 80 zugeführt. Eine Steueröffnung 84 steht auf der einen Seite über einen Widerstand mit der freien Luft in Verbindung. Eine Leitung 76 zur anderen Steueröffnung 85 erstreckt sich zu einem Punkt, wo eine weitere zur Leitung 71 führende Abzweigleitung 77 auf eine Abzweigleitung 33 der Leitung 31 trifft, die zum Ansaugrohr führt.
Die Leitung 77 ist mit einem Widerstand und die Leitung 33 mit einem Widerstand und. einer Entlüftung 79 versehen. Durch Einstellung des Widerstandes und der Entlüftung 79 wird somit der Hauptstrahl infolge des Druckunterschiedes zwischen den

ίο Steueröffnungen 84 und 85 im Normalbetrieb abgelenkt, wobei ein Ausgang auf das TIM-Fluidikelement 81 erzeugt wird.

Das TIM-Fluidikelement 81 ist mit einander entgegengerichteten Strahldüsen 86, 87 versehen, durch die die Druckluft austritt. Eine Steuerdüse 89 hat ihre öffnung in der Nähe der einen Düse 86, so daß Steuerdruck von einer Leitung 88 senkrecht zugeführt werden kann. Am Umfang der anderen Strahldüse 87 ist eine Ausgangsöffnung 90 vorgesehen, die mit einer Leitung 91 verbunden ist, die mit dem Rückschlagventil 82 versehen ist.

Die Leitungen 92 und 93 besitzen einen Widerstand und ein Kugelrückschlagventil 46 am äußersten Ende der Leitung 92. Die Leitung 92 steht mit der Leitung 65 für die Luftstrahldüse 15 des Kraftstoffeinspritzelementes IE in Verbindung, und die Leitung 93 ist mit der Kraftstoffleitung 13 verbunden.

Der Ausgang des TIM-Fluidikelementes 81 hört auf, wenn der Eingang des Proportionalelementes 80 der vorhergehenden Stufe vorhanden ist.

Der Ausgang des Elementes 81 wird über das Rückschlagventil 82 mit -Widerstandshilfe in die Luftstrahlseite und die Kraftstoffstrahüseite des Einspritzelementes IE geführt. Das Kugelventil 94 in der Leitung 74 verhindert, daß der Ausgang dieses Elementes 81 in die Normalbetriebsstufe zurückfließt. Ebenso verhindert ein Kugelventil 95 in der Kraftstoffleitung 13, daß die Kraftstoffströmung beim nächsten Durchtreten verzögert wird, wenn die Luft am Ausgang des Elementes 81 in einem Kraftstoffkreislauf mit Verstärkungsfunktion umgekehrt strömt. Die Kugelventile 96 und 97 sind so eingestellt, daß diese im Normalbetrieb entgegen der Funktion der Rückschlagventile 94 und 95, wie erwähnt, das Rückströmen des Kraftstoffes in die Ausrollbegrenzungsstufe verhindern.

Bei richtiger Einstellung des Arbeitsdruckes des Rückschlagventils 82 kann der Ausgang des Elementes 81 im Einspritzelement IE stufenweise erzeugt werden.

Bei obiger Konstruktion wird gleichzeitig mit dem Starten des Fahrzeuges im Ausrollbetrieb der Ansaugrohrdruck erhöht, wodurch der Ausgang des Elementes 80 erheblich kleiner wird. Der Ausgang des Elementes 81 ist auf das Einspritzelement IE gerichtet, überwindet das Rückschlagventil 82, und aus dem Element IE wird an Stelle von Kraftstoff Lufl eingespritzt.

Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges kleinei wird und die Maschinendrehzahl sich der Leerlauf drehzahl nähert (während dieser Periode wird die Drosselklappe in Leerlaufstcllung gehalten), wird dei Ansaugrohrdruck geringer, der Ausgang des Elemen· tes 80 steigt an, der Ausgang des Elementes 81 geh zurück, und das Rückschlagventil 82 schließt be einer bestimmten Maschinendrehzahl. Vom Einspritz element IE wird an Stelle von Luft wieder Kraft

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stoff eingespritzt, wodurch zum Normalbetrieb übergegangen wird.

Im vorhergehenden wurde die gesamte Anlage beschrieben. Kurven ähnlich F i g. 4 in Abhängigkeit von der Drehzahl werden im folgenden detailliert beschrieben.

Fig. 10 bezieht sich auf Normalbetrieb und zeigt im vergrößerten Maßstab die Einrichtung zur Erfassung der Maschinendrehzahl. Fig. 11 A ist ein Ausgangsdiagramm der monostabilen Kippschaltung in Fig. 10. Fig. HB zeigt das Resultat der arithmetischen Wirkung des Ausganges gemäß Fig. 11 A durch das Kollisionsverstärkungselement 42.

Wie zu Beginn der Normalbetriebsstufe beschrieben, ist die drehbare Scheibe 40 mit einer großen und einer kleinen öffnung 43 und 44 versehen. Die öffnung 43 ist klein, während die Öffnung 44 weit geöffnet ist und der öffnung 43 im Umfang gegenüberliegt.

Bei Drehung der Scheibe 40 gelangt der Luftstrahl aus dem Luftrohr 45, 46 nur dann in die Aufnahmerohre 47, 48, wenn er durch die öffnung treten kann. Das Rohr 47 ist mit der Steueröffnung 49 des Fluidikelementes über die Leitung 51 und das Rohr 48 über die Leitung 52 mit der Steuerdüse 61 des TIM-EIementes 42 verbunden.

Der aus dem Aufnahmerohr 47 durch die Leitung 51 in das Fluidikelement 41 tretende Impuls 101 gelangt in eine monostabile Kippschaltung mit dem Fluidikelement 41 als bistabilem Verstärkungselement und einer Verzögerungsschaltung 54 mit einem Verzögerungselement 53.

Wie durch die ausgezogene Linie in Fi g. 11A angedeutet, ist die Zeitdauer T₁ des Ausganges der Schaltung entsprechend der Länge tier Verzögerungsschaltung unabhängig von der Drehzahl der Scheibe konstant. Nimmt die Drehzahl extrem zu und ist die für eine Scheibenumdrehung erforderliche Zeit kleiner als die Zeit für einen Impuls bzw. Zustand, so wird in dem einen Kippzustand kein Ausgang mehr erzeugt. Wird dagegen die Drehzahl der Scheibe klein und steigt die von der öffnung 43 zum Passieren des Aufnahmerohres 47 erforderliche Zeit über die Zeit für einen Kippzustand oder Impuls an, so wird die Zeit für einen Impulsausgang bzw. Kippausgang größer.

Der in das Aufnahmerohr 48 tretende Impuls 102 wird durch die öffnung 44 der Scheibe erzeugt. Die Zeitdauer ist der Scheibendrehzahl umgekehrt proportional, wie in Fig. HA gestrichelt angedeutet, In Fig. 11A ist bei /₂ die Phasendifferenz zwischen dem Impuls 101 und dem Impuls 102 angegeben, die sich umgekehrt proportional zur Scheibendrehzahl verringert.

Das Ausgangsdiagramm für den Impuls 100 in Fig. 11B erhält man durch den Betriebsausgang in einer monostabilen Schaltung mittels eines Elementes 42. Die Zeitdauer ist hier /₃ (I₁ — t₂) und steigt mit der Scheibendrehzahl an.

Der Zusammenhang zwischen den Zeiten Z₁, /„ und f., läßt sich wie folgt darstellen:

.1 1

(O \
mal Zeitdauer einer Scheibenumdrehung 1, 360° j

wobei θ der Verzögerungswinkel des Endes der öff nung 44 gegenüber der öffnung 43 ist.

Wenn die Drehzahl der Maschine N ist und pn Saughub der Maschine eine Einspritzung erfolgt, gil für eine Einzylinder-Viertaktmaschine folgende Glei chung:

wenn ·— = K, dann ist f, = t. -- .
3 ³¹W

K ist konstant und frei wählbar. Was die monostabile Kippschaltung anbetrifft, so kann man ar Stelle einer Verzögerung mit Rückkopplung unc einem Schwingungssystem arbeiten.

Die Fig. 12 und 13 zeigen modifizierte Schaltungen der Luftgemischstufe MSS.

In Fig. 6 sind die Steuerventile ACV und FCV des Verstärkungs - Kraftstoffdruckumwandlungsteile! parallel angeordnet; dagegen ist in Fig. 12 der im

Saugrohr abgenommene Druck lediglich über eine Leitung 132 zum Kraftstoffdrucksteuerventil FCV geführt, dessen Ausgang aufgeteilt und in die Membrankammer 24 des Luftdrucksteuerventils ACV geführt ist.

Die Steuerventile ACV und FCV sind so in Reihe geschaltet, daß bei einer Veränderung des Saugrohrdruckes sich der Kraftstoffdruck ändert und dadurch den Luftdruck ändert.

Fig. 13 zeigt im Gegensatz zu Fig. 12 ein System. bei dem der Ausgang des Luftdrucksteuerventils ACV über eme Leitung 172 mit der Membrankammer des Kraftstoffdrucksteuerventils verbunden ist. Das Kraftstoffdrucksteuerventil FCV wird durch Verändern des Druckes des Luftdrucksteuerventils ACV betätigt. Entsprechend den modifizierten Schaltungen nach den Fig. 12 und 13 werden Gefahren verhindert, da, wenn sich nicht Luftdruck und Kraftstoffdruck verandern, kein Druck verändert wird.

In den Schaltungen nach den Fig. 14 und 15 ist ein Teil der Normalbetriebsstufe NRS durch elektronische Schaltungen ersetzt.

In diesen Figuren sind mit Luft betriebene Teile

nach Fig. 6 durch Elektronikschaltungen ersetzt.

uas Bezugszeichen 60 entspricht hier der drehbaren

so Scheibe, deren drehbare Kontakte 57, 58, 59 mit der

Kurbelwelle der Maschine verbunden sind.

Man erkennt eine monostabile Kippschaltung 66 und eine Schaltung 67 zur Erzeugung eines der Mascninendrehzahl umgekehrt proportionalen Impulses. Dieser Impuls betätigt über Dioden 68, 69 ein Magnetventil 70, das zwischen dem Abzweigrohr 134 und der Leitung 17 angeordnet ist, die zur Steueröffnung des Elementes IE führt, wobei als Eingang fur das Kraftstoffeinspritzelement IE ein Luftdrucksignal erzeugt wird.

Fig· 16 zeigt eine modifizierte Schaltung der LuftgemischstufeMSS gemäß Fi g. 14. Sie stimmt in Konstruktion, Arbeitsweise und Wirkung mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13 überein. Fig. 17 zeigt das Kollisionselement 42 der Stufe gemäß Fig. 6 in Form eines bistabilen Fluidikelementes42c.

In diesem Fall muß der Druck des impulsförmigen

Luftdrucksignals aus dem Aufnahmerohr 47 größer sein als der Druck des impulsförmigen Luftdrucksignals aus dem Fluidikelement 41 der ersten Stufe, damit die Wirkungsweise gewährleistet ist. Wenn dies jedoch der Fall ist, kann der Steuerdruck in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl dem Kraftstoffeinspritzelemcnt ebenso wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel zugeführt werden.

Die Erfindung stellt somit eine bei jedem Saughub der Maschine exakt arbeitende Kraftstoffanlage dar, in dem ein KoIIisionsfluidikelemeat TIM als Kraftstoffeinspritzelement dient, eine Fluidik- oder/und

Elektronikschaltung in einem Berechnungsabschnitt zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung verwendet wird und der Luftdruck zur Ein- und Ausschaltung des Kraftstoffes zum Einspritzelement dient.

Da die Einspritzung durch Kollision zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas erfolgt, wird die Zerstäubung bzw. Vergasung des Kraftstoffes ui1d damit der Wirkungsgrad der Verbrennung erheblich verbessert.

Ferner wird durch die Ausrollstufc durch LuItdrucksteuerung innerhalb des Systems die Arbeitsweise gegenüber einer Maschine mit Vergaser vereinfacht.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffzuführanlage für Brennkraftmaschinen mit einem in das Ansaugrohr der Maschine eingebauten Kraftstoff-Einspritzelement, das einander gegenüberliegende Düsen aufweist, von denen die eine im wesentlichen komprimierte Luft und die andere Kraftstoff einführt, um einen Luftstrahl und einen Kraftstoffstrahl zu bilden, die zusammenstoßen, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der relativen Stärke der Strahlen, einer Normal-Betriebsschaitung, die ein Ausgangssignal erzeugt, das der Maschinendrehzahl entspricht und mit der Steuereinrichtung des Kraftstoff-Einspritzelementes durch einen Impulse abgebenden Signalgeber verbunden ist, und einer mit den Düsen verbundenen Luftgemisch-Schaltung, die den Kraftstoff und die Luft dem Kraftstoff-Einspritzelement zuführt, wobei ein Steuerventil vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr betätigbar ist, um die relative Kraftstoff- und Luftzufuhr zum Kraftstoff - Einspritzelement zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Impuls ist, dessen Breite der Maschinendrehzahl umgekehrt proportional ist, und daß das Steuerventil mit einer im Kraftstoff-Einspritzelement (IE) zu defl einander gegenüberliegenden Düsen (14, 15) senkrecht stehenden Steuerdüse (16) verbunden ist.

2. Kraftstoffzuführanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leerlaufschaltung, die mit den einander gegenüberliegenden Düsen (14, 15) gekoppelt ist und das Einspritzen des Kraftstoffs im Leerlaufbetrieb der Maschine steuert.

3. Kraftstoffzuführanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Einspritzelement (IE) ein Querprallmodulator (TlM) ist, mit einem Abfluß für den zurückzuleitenden Kraftstoffstrom, wenn keine Einspritzung erforderlich ist, wobei die relative Druckhöhe zwischen Luft- (15) und Kraftstoffdüse (14) durch die Steuerdüse (16) gesteuert wird und in Abhängigkeit von einem erhöhten Ansaugdruck ansteigt, und die Steuerdüse in der Nachbarschaft der Luftdüse (15) angeordnet ist.

4. Kraftstoffzuführanlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Einspritzelement (IE) ein summierender Prallmodulator ist, wobei die Steuerungseinrichtung die Druckhöhe des Luftstrahles der Luftdüse (14) in Impulsform zwischen hoch und niedrig durch ein Impuls-Ausgangssignal variiert, der an der Luftdüse (14) anstehende Druck mittels des in einer Luftgemisch-Stufenschaltung (MSS) angeordneten Steuerventils (ACV) gesteuert ist und eine gesteuerte Druckeinrichtung in einer Leerlauf-Stufenschaltung vorgesehen ist.

5. Kraftstoffzuführanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein monostabiler Impuls — abhängig von der Kurbelwellendrehung und der Zeit — umgekehrt proportional zur Drehzahl der Maschine in einer Elektronikschaltung verarbeitet wird und daß ein Magnetventil, das daraufhin ein- oder ausschaltet, so betätigt wird, daß der Luftdruckimpuls als Eingangssteuerung des Kraftstoff-Einspritzelements (IE) dient.

6. Kraftstoffzuführanlage nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftversorgungseinrichtung mit der ersten Düse (15) gekoppelt ist und eine Kraftstoff-Versorgungseinrichtung mit der zweiten Düse (14) gekoppelt ist, wobei die Normal-Betriebsstufenschaltung eine sich drehende Steuerungseinrichtung enthält, die mit der Maschine synchron gekoppelt ist, und die Steuerungseinrichtung eine Druckmittelversorgung aufweist, um in zeitlichen Abständen ein Druckmittel-Steuersignal zu erzeugen, das die änderbare Breite aufweist.

7. Kraftstoffzuführanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung ein drehendes Element (40) einschließt, das ein Paar von versetzt angeordneten Kopplungsöffnungen (43, 44) aufweist, wobei die Druckmittelversorgung durch aufeinanderfolgendes Koppeln mit der zugehörigen öffnung freigegeben wird, um so in zeitlichen Abständen zugehörige Ausgangssignale zu erzeugen.