DE2246625C3 - Kraftstoffzumeßanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffzumeßanlage gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Kraftstoffzumeßanlage stellt z. B. der in den VDI-Nachrichten Nr. 49/9. Dezember 1970 beschriebene Vergaser dar. Dieser Vergaser ist ein sogenannter Umluftvergaser, mit einem speziell ausgestalteten Leerlaufsystem, in dem neben einer Grundmenge eines Leerlaufgemisches aus Kraftstoff und Luft mit Hilfe einer Umlaufregulierschraube eine zusätzliche Kraftstoff-Luft-Gemischmenge einstellbar ist. In vorteilhafter Weise wird bei diesem Leerlaufsystem die Leerlaufdrehzahl allein mit der die Leerlaufgemischmengen steuernden Umlaufregulierschraube eingestellt, ohne daß es bei der Verstellung zu einer Änderung der Gemischzusammensetzung kommt.

Solche Vergaser sind lediglich kraftstoffmengensteuernde Einrichtungen, die jedoch nicht gewährleisten, daß eine konstante, gewünschte Kraftstoff-Luft-Zusammensetzung eingehalten wird.

Es ist weiterhin durch die DE-PS 10 43 717 bekannt, in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung die Zufuhr von Zusatzluft oder Brennstoff zur Saugseite der Brennkraftmaschine zu steuern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffzumeßanlage zu schaffen, durch die das der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird und durch die es weiterhin in einfacher Weise möglich ist, eine schnell wirkende Regelung der Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoff-Luft-Gemisches durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kraftstoff-Zumeßanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst Diese Kraftstoff-Zumeßanlage hat den Vorteil, daß der Steuermechanismus für die Gemischzusammensetzung bestehend aus einem einfachen Magneten und der gleichzeitig als Anker und als Drosselorgan dienenden Membran in geringer Baugröße herstellbar und in übliche Vergaser einbaubar ist Weiterhin hat die erfindungsgemäße Lösung durch die komplementäre Steuerung von Kraftstoffdüsenquerschnitt und Luftleitungsquerschnitt den großen Vorteil, daß eine sehr schnelle Regelung der Kraftstoff-Luft-Gemischzusammensetzung möglich ist mit einem weit größeren Regelbereich als es z. B. bei einer einseitigen Steuerung eines Zusatzluftquerschnitts möglich wäre.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen einfachen Vergaser mit Venturi und Ausgleichluftkanal und

F i g. 2 einen Umluftvergascr.

In einem Vergasergehäuse 1 ragt in einen Venturi 2 ein Kraftstoffleitungsarm 3, der über eine Kraftstoffleitung 4 mit einem Kraftstoffbehälter 5 verbunden ist In der Kiaftstoffleitung 4 ist eine Hauptdüse 6 konstanten Querschnitts angeordnet. Außerdem mündet in die Kraftstoffleitung 4 eine Ausgleichsluftleitung 7, die von einem Magnetventil 8 gesteuert wird. Die Ausgleichsluftleitung 7 mündet andererseits an einer stromauf des Venturis 2 gelegenen Stelle in das Saugrohr. Der zwischen Magnetventil 8 und Kraftstoffleitung 4 gelegene Abschnitt der Ausgleichluftleitung 7 ist durch eine Düse 9 ebenfalls mit dem Saugrohr verbunden. Sobald durch eine im Saugrohr angeordnete willkürlich verstellbare Drosselklappe 10 der Querschnitt im Saugrohr geändert wird, pflanzt sich der Unterdruck im Venturi 2 über den Kraftstoffleitungsarm 3, die Kraftstoffleitung 4 und die Kraftstoffdüse 6 in die Kraftstoffbehälter 5 fort. Über die Ausgleichluftleitung 7 strömt hierbei Luft in die Leitung 4 und wird mit dem Kraftstoff in einem Mischrohrabschnitt 11 der Leitung 4 zu einer Emulsion aufbereitet, die dann über den Kraftstoffleitungsarm 3 abgesaugt wird. Entsprechend den Drosselquerschnitten und den unterschiedlichen fluidischen Eigenschaften wird mit zunehmender Motordrehzahl das Gemisch immer luftreicher und damit ärmer. Der Querschnitt der Düse 9 ist hierbei so gehalten, daß auch bei hohen Drehzahlen nur eine relativ geringe Luftmenge durch sie eintritt. Die Hauptausgleichluftmenge wird jedoch durch das Magnetventil 8 gesteuert. Sobald dieses Ventil öffnet, wird das Kraftstoffluftgemisch magerer, sobald es schließt fetter.

Das Magnetventil 8 wird durch eine in einem Abgasrohr 12 angeordnete Meßsonde 13 gesteuert. Bei dieser Meßsonde 13 handelt es sich um ein einseitig verschlossenes Röhrchen, das aus einem Festelektrolyten, beispielsweise Zirkondioxyd, durch Sinterung hergestellt ist. Das Röhrchen ist beiderseits mit mikroporösen Platinschichten bedampft, die mit nicht dargestellten Kontakten versehen sind und die zueinander ein elektrisches Potential haben können. Dieses Röhrchen ist einerseits von der Außenluft berührt, andererseits von den Abgasen des Kraftfahrzeuges. Der Festelektrolyt ist bei höheren Temperaturen, wie sie im Abgasstrom vorherrschen, Sauerstoffionen leitend. Wenn nun der Sauerstoffpartialdruck des Abgases vom Sauerstoffpartialdruck der Außenluft abweicht, dann

tritt zwischen den beiden Platinschichten bzw. zwischen den nicht dargestellten Anschlußklemmen eine Potentialdifferenz auf, mit einem charakteristischen Verlauf, der der Luftzahl λ entspricht. Diese Potentialdifferenz hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoffpartialdrücke zu beiden Seiten des Festelektrolyten ab. Deshalb ändert sich die Ausgtygsspannung der Sausrstoffmeßsonde 13 in dem näheren Bereich der Luftzahl λ = 1,0 sprungartig. Bei λ > 1,0 tritt nämlich im Abgas plötzlich unverbrannter Sauerstoff auf. Infolge der starken Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Meßsonde von der Luftzahl läßt sich die Sauerstoffmeßsonde außerordentlich gut zur Steuerung eines Magnetventils verwenden. Die O₂-Sondenspannung ist im Bereich λ < 1 hoch, im Bereich λ > 1 niedrig. Das Magnetventil 8 öffnet also die Ausgleichluftleitung 7 immer dann, wenn die Sonde eine hohe Spannung abgibt, d. h. wenn das Kraftstoffluftgemisch zu fett geworden ist Eine OrSonde kann in der Sekunde etwa 5 Stromstöße abgeben, durch die das Magnetventil 8 intermittierend jedes Mal die Luftausgleichleitung öffnet Diese Taktung des Magnetventils 8 findet also so lange statt, bis eine Luftzahl λ proportional 1 erreicht wird, die sich als besonders günstig herausgestellt hat und einem stöchiometrischen Gemisch aus Luftmenge und Kraftstoffmenge entspricht.

Das als Membran 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Magnetventils 8 kann auch so betätigt werden, daß sein Hub und damit der öffnungsquerschnitt der Luftausgleichleitung 7 der angelegten Stromstärke entspricht In einem solchen Fall werden die Impulse der Sonde in einem elektronischen Proportionalstellwerk 15 in eine dem Sauerstoffgehalt im Abgas entsprechende Stromiitärke gewandelt

Wie in der F i g. 1 gestrichelt dargestellt kann die Ausgleichsluft auch durch ein Gebläse 16 beeinflußt werden. Es kann auch der Kraftstoff über eine Leitung 17 durch das Magnetventil 8 geführt werden und von der der Magnetspule 18 zugewandten Seite der Membran 14 gesteuert werden. Der der Kraftstoffleitung dienende Rohrstutzen 19 ist dabei von Feder und Spule 18 umgeben. Dieser Raum ist dann mit der Mischkammer 11 direkt verbunden.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Umluftvergaser zweigt von der Kraftstoffleitung 24 eine Nebenkraftstoffleitung 40 ab, die sich in Leitungen 41 und 42 aufzweigen. Durch die Leitung 42 strömt der Leerlaufkraftstoff, der durch eine Schraube 44 mengenmäßig einstellbar ist Außerdem mündet in die Leitung 42 eine Luftleitung 43, um eine günstige Emulsion aus Luft und Kraftstoff für den Leerlauf zu erhalten.

Die Kraftstoffleitung 41 hingegen, die in eine Umluftleitung 45 mündet wird durch ein Magnetventil 28 gesteuert, das in gleicher Weise arbeitet wie das in Fig. 1 beschriebene Magnetventil 8. Das Umluftgemisch kani zusätzlich noch durch eine Regulierschraube 46 eingestellt und durch ein Magnetventil 47 abgestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kxaftstoffzumeßanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffbehälter und einer von diesem zum Saugrohr führenden, mit einer im Querschnitt steuerbaren Stelle versehenen Kraftstoffleitung und mit einer ebenfalls eine im Querschnitt steuerbare Stelle enthaltenden Luftleitung, wobei die der das Saugrohr durchströmenden Menge zugemessene Kraftstoffmenge durch die Drücke in dem Kraftstoffbehälter und :m Saugrohr bestimmbar ist und Kraftstoffleitung und Luftleitung in ein Mischrohr münden, das mit dem Saugrohr in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte von Kraftstoffleitung (4, 17, 24, 40, 41) und Luftleitung (7, 9, 45) durch ein Magnetventil (8, 28) komplementär zueinander steuerbar sind, das vom Ausgangssignal einer die Zusammensetzung des Abgases ermittelnden Meßsonde (13) betätigt wird und als bewegliches Ventilteil eine Membran (14) aufweist

2. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerung der Luftleitung (7) durch das Magnetventil (8) ein stets offener Restquerschnitt (9) verbleibt.

3. Kraftstoffzumeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerung der Kraftstoffleitung (17,41) ein stets offener Restquerschnitt (24) verbleibt.

4. Kraftstoffzumeßanlage nach einem der Ansprüehe 1 u. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) als Anker des Magnetventils (8, 28) dient.