DE2520751B2 - Vorrichtung zur speisung von verbrennungsmotoren mit brennstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff, welche in ihrem Einlaßkanal ein von dem Fahrer betätigtes Hauptdrosselorgan, ein Hilfsdrosselorgan, welches strömungsaufwärts von dem Hauptdrosselorgan angeordnet ist und sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der in dem Kanal strömenden Luftmenge öffnet, ferner eine Brennstoffquelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck, deren mit einer strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan liegenden Zone des Einlaßkanals in Verbindung stehende Einspritzöflnung durch wenigstens ein von einem Elektromagneten betätigtes Einspritzventil gesteuert wird, und schließlich ein Dosiersystem enthält, welches für die Stellung des Hilfsdrosselorgans empfindlich ist und die Brennstoffmenge entsprechend dieser Stellung regelt. Die Vorrichtung kann dazu mit einem sich wiederholende Signale liefernden Organ versehen und so ausgebildet sein, daß dieses dem Elektromagneten wenigstens ein Erregersignal je Wiederholungsperiode > der Signale während eines Bruchteils dieser Periode liefert, welcher durch dieses System geregelt wird.

Es sind bereits derartige Systeme bekannt, bei welchen das sich wiederholende Signale liefernde Organ durch ein Organ gebildet wird, welchem eine

ίο kontinuierliche Drehbewegung erteilt wird, und zwar zweckmäßig, wenn auch nicht notwendigerweise, durch den Motor selbst. Die Wiederholungsperiode ist dann die Periode der Umdrehung des Organs.

Die Erfindung betrifft im besonderen noch diejenigen Vorrichtungen der obigen Art, bei welchen das Volumen des Abschnitts des Einlaßkanals zwischen den Brennkammern des Verbrennungsmotors und dem Hauptdrosselorgan (nachstehend Kanalvolumen genannt) groß gegenüber dem Zylinderinhalt des Motors ist. Im allgemeinen kann angenommen werden, daß in einem solchen Fall dieses Volumen größer als der Zylinderinhalt des Motors ist.

In einer Vorrichtung der obigen Art, bei welcher die Stellung des Hilfsdrosselorgans kennzeichnend für die von der strömungsaufwärts gelegenen Seite auf die strömungsabwärts liegende Seite dieses Organs strömende Luftmenge ist, ist diese durch die öffnung des Hilfsdrosselorgans gemessene Luftmenge im Übergangszustand nicht genau gleich der, welche tatsächlich

ίο von dem Motor zu dem gleichen Zeitpunkt aufgenommen wird, wenn das Kanalvolumen groß gegenüber dem Zylinderinhalt ist.

Im besonderen beobachtet man, wenn der Motor mit hoher Drehzahl (etwa über 2500 U/m) läuft und das

J5 Hauptdrosselorgan plötzlich geschlossen wird, folgenden Fehler: Wenn die Drehzahl des Motors auf die normale Langsamlaufdrehzahl zurückkehrt, ist der Druck in dem Einlaßkanal hinter dem Hauptdrosselorgan infolge des großen Kanalvolumens im stabilisierten

•40 Betrieb kleiner als normalerweise im Langsamlauf. Dies hat zur Folge, daß das dem Motor gelieferte Gemisch zu reich ist (wobei die Erhöhung des Gehalts 30% erreichen kann) und die Gefahr besteht, daß der Motor wegen des Brennstoffüberschusses stehenbleibt.

Es sind Vorrichtungen bekannt, welche die Begrenzung des größten Unterdrucks in dem Einlaßkanal bei plötzlicher Schließung des Hauptdrosselorgans gestatten, insbesondere die in der französischen Patentschrift 15 35 870 beschriebenen. Diese Vorrichtungen ermöglichen es jedoch nicht, eine etwa konstante Zusammensetzung des Gemischs bei einer plötzlichen Schließung des Drosselorgans sicherzustellen, wenn der Motor ein großes Volumen im Einlaßkanal hat.

Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe,

^r>5 eine Vorrichtung zu schaffen, welche besser als die bisher bekannten den Erfordernissen der Praxis entspricht, indem sie den starken Druckabfall, der beim plötzlichen Schließen des Hauptdrosselorgans auftreten kann und damit eine überstarke Anreicherung des

bo Gemischs in diesem Betriebszustand verhindert.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erreicht durch einen Abzweigkanal, welcher den strömungsaufwärts von dem Hilfsdrosselorgan liegenden Abschnitt des Einlaß-

ii^r> kanals mit dem strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan liegenden Abschnitt des Einlaßkanals verbindet und mrt einem VerschluQglied versehen ist, welches für den in dem strömungsabwärts von dem Hauptdros-

selorgan liegenden Abschnitt des Einlaßkanals herrschenden Druck empfindlich ist und sich öffnet, wenn dieser Druck kleiner als ein bestimmter Grenzwert wird, welcher kleiner als der dem normalen Langsamlauf des Motors entsprechende Wert ist.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß, wenn der Druck unterhalb des Hauptdrosselorgans übernormal absinkt, der Abzweigkanal geöffnet wird, und zusätzlich Luft aus der Atmosphäre in den Bereich des Einlaßkanals strömungsabwärts des Hauptdrosselorgans zuströmt und damit einen Druckausgleich schafft.

Es ist zwar bekannt (DT-OS 21 44 886), zum Leerlauf eine vom Druck im Einlaßkanal gesteuerte Überbrükkungsleitung um das Drosselorgan vorzusehen. Dabei erfolgt die Luftzufuhr in dem Raum unterhalb des Hauptdrosselorgans aus dem Raum zwischen dem Hauptdrosselorgan und einem überstrom liegenden Hilfsdrosselorgan. Es wird also nicht Frischluft sondern ein Brennstoff-Luft-Gemisch um das Hauptdrosselorgan geleitet. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe kann also dadurch nicht gelöst werden.

Es ist ferner bekannt (DT-AS 20 19 886), die Proportionalität zwischen Luftmenge und Brennstoffmenge bei der Steuerung einer Brennstoffeinspritzanlage durch Beeinflussung einer das Meßorgan umströmenden Luftmenge in Abhängigkeit von der Stellung des Hauptdrosselorgans zu beeinflussen. Dabei wird unter Steuerung durch ein mit dem Hauptdrosselorgan fest gekuppeltes Steuerorgan über einen Abzweigkanal so Luft aus der Atmosphäre nach oberstrom des Hauptdrosselorgans geleitet. Bei einer besonderen Ausführungsform dieser bekannten Steuerung ist es ferner bekannt, im Leerlauf die vorgesehene Zuführöffnung für Luft in den Einlaßkanal oberstrom des ss Hauptdrosselorgans mit einer Öffnung unterhalb des Hauptdrosselorgans zu verbinden, wobei jedoch ein Absperrorgan vorgesehen ist, welches diese Verbindung bei verstärktem Unterdruck unterstrom des Hauptdrosselorgans unterbricht. Dieses Absperrorgan für die 4(i Leerlaufluftzuführung arbeitet also entgegengesetzt der erfindungsgemäßen Anordnung, d. h. bei abnormalem Unterdruck unterhalb des Hauptdrosselorgans wird entgegen der erfindungsgemäßen Lehre die Luftzufuhr unterbrochen.

Keine der zuletzt genannten bekannten Vorrichtungen verbindet also im Falle eines überstarken Unterdrucks im Einlaßkanal unterstrom des Hauptdrosselorgans, nach dessen plötzlichem Schließen, diesen Raum mit der Atmosphäre. Keine dieser bekannten Vorrichtungen kann daher die erfindungsgemäße Aufgabe lösen. Es wird bemerkt, daß es jedoch grundsätzlich bekannt ist, einen sowohl das Hilfs- wie auch das Hauptdrosselorgan überbrückenden Aozweigkanal (Bypass) vorzusehen (DT-OS 18 14 848). Dieser Abzweigkanal ist mit einem Verschlußglied versehen, das ihm von einer Betriebsgröße des Motors, vorzugsweise von der Motortemperatur, abhängig beherrscht.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. w>

F i g. 1 zeigt die Speisevorrichtung schematisch in einer zum Teil geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 zeigt den Verlauf des in dem strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan liegenden Abschnitt des Einlaßkanals herrschenden Unterdrucks Δρ mit der <v"> Zeit /, wenn das Hauptdrosselorgan plötzlich geschlossen wird, ui:d zwar einerseits bei einer üblichen Ausbildung (Kurve B) und andererseits, wenn die Speisevorrichtung erfindiingsgemäß ausgebildet ist (Kurve/i;

F i g. 3 zeigt den entsprechenden Verlauf der Drehzahl ν des Motors einerseits für eine übliche Ausbildung (Kurve D)\xnd andererseits, wenn die Speisevorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet ist (Kurve C).

Die Speisevorrichtung kann eine beliebige geeignete Ausbildung haben, bei welcher sie in ihrem Einlaßkanal 1 strömungsaufwärts von einem durch den Fahrer mittels eines (nicht dargestellten) Gestänges betätigten, durch eine Drosselklappe 2 gebildeten Hauptdrosselorgan ein Hilfsdrosselorgan 3, welches sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der Luftmenge in dem Kanal 1 öffnet, ferner Mittel zur Einspritzung von flüssigem Brennstoff unter Druck in den strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan 2 liegenden Abschnitt des Kanals 1 und schließlich ein Dosiersystem, welches für die Stellung des Hilfsdrosselorgans 3 empfindlich ist und die eingespritzte Brennstoffmenge regelt, enthält.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wird das Hilfsdrosselorgan 3 durch eine Drehklappe gebildet, welche an einer Welle 4 befestigt ist und durch eine pneumatische Vorrichtung mit einer zwei Kammern 6 und 7 voneinander trennenden Membran 5 betätigt wird. Die Kammer 6 ist durch einen Kanal 8 mit einer durch den zwischen der Drosselklappe 2 und der Drehklappe 3 liegenden Abschnitt des Kanals 1 gebildeten Kammer 9 verbunden. Die Kammer 7 ist durch ein Loch 14 mit dem Einlaßkanal 1 strömungsaufwärts von der Drehklappe 3 verbunden, so daß in ihr praktisch der Atmosphärendruck herrscht.

Die Welle 4 ist fest mit einem Hebel 10 verbunden, welcher an seinem freien Ende mit einem Stift U versehen ist, welcher mit dem Ende eines mit der Membran 5 verbundenen Stabes 12 zusammenwirkt. Eine Feder 13 sucht ständig die Drehklappe 3 entgegen der Wirkung des in der Kammer 6 herrschenden Unterdrucks zu schließen.

Die in jedem Augenblick in dem Kanal 1 von dem Hilfsdrosselorgan 3 eingenommene Stellung entspricht der in diesem Kanal strömenden Luftmenge. Je größer die Luftmenge ist, umso weiter öffnet sich das Hilfsdrosselorgan 3, so daß sich ein praktisch konstanter (oder sich gemäß den Kenngrößen der Feder 13 ändernder) Unterdruck in der zwischen den beiden Drosselorganen 2 und 3 liegenden Kammer 9 ausbildet. Obwohl diese Ausbildung besonders befriedigend ist, kann das Hilfsdrosselorgan 3 durch bekannte gleichwertige technische Mittel ersetzt werden, z. B. die in der französischen Patentschrift 13 02 537 beschriebenen.

Die Einspritzmittel umfassen eine Quelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck, deren Druckleitung 40 wenigstens ein in den Kanal 1 strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 mündendes Einspritzventil 16 speist. Das Ventil 16 wird durch einen Elektromagneten 17 betätigt, welcher durch periodisch von dem Dosiersystem ausgesandte rechteckige Stromimpulse erregt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das Dosiersystem ein sich drehendes Organ 23, von welchem nachstehend angenommen ist, daß es von dem Motor angetrieben wird (obwohl dies nicht unerläßlich ist), und welches bei jeder Umdrehung eine Vorrichtung 22 zur Erzeugung von elektrischen Auslöseimpulsen beeinflußt, tür die Stellung des Hilfsdrosselorgans 3 empfindliche Mittel, welche eine elektrische Information liefern und hier ein durch einen Nocken 50 und eine

Rolle 51 betätigtes Organ umfassen, welches den Schieber eines mit einer Konstantspannungsquelle 26 verbundenen veränderlichen Widerstands 25 vorschiebt, und einen Steuerblock 20, welcher an seinem Eingang 21 die von der Vorrichtung 22 kommenden Auslöseimpulse und an seinem Eingang 24 die von dem Widerstand 25 kommende elektrische Information empfängt und an einem Ausgang 27 ein rechteckiges Einspritzsignal liefert, welches anschließend durch einen Verstärker 28 verstärkt und dem Elektromagneten 17 zugeführt wird.

Die Brennstoffquelle umfaßt einen Behälter 34 zur Speisung einer Pumpe 38, deren Saugleitung 39 mit dem unteren Teil des Behälters 34 und deren Druckleitung 40 mit dem Ventil 16 verbunden ist. Eine Rückfluß- oder Entlastungsleitung 41 ist mit dem Behälter 34 über einen Druckregler 33 verbunden. Dieser Regler kann eine bekannte Bauart aufweisen, ζ. B. die in der französischen Patentschrift 21 51 627 beschriebene, so daß es nicht nötig ist, ihn im einzelnen zu beschreiben. Es genügt, zu bemerken, daß dieser Regler 33 so ausgebildet ist, daß der in der Kammer 9 durch eine Leitung 48 entnommene Unterdruck ein Rückflußventil zu schließen sucht, während der Druck des geförderten Brennstoffs dieses Ventil zu öffnen sucht.

Schließlich ist schematisch bei 64 an dem Einlaßkanal hinter dem Hauptdrosselorgan ein gegenüber dem Zylinderinhalt des Motors großes Kanalvolumen angedeutet.

Erfindungsgemäß ist nun ein Abzweigkanal ausgebildet, welcher, wenn der Druck strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 kleiner als ein gegebener Wert ist, den strömungsaufwärts von dem Hilfsdrosselorgan 3 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals mit dem strömungsabwäris von dem Hauptdrosselorgan 2 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals in Verbindung setzt. Bei der dargestellten Ausführungsform steht eine erste Leitung 52, welche in den strömungsaufwärts von der Drehklappe 3 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals 1 durch eine Öffnung 53 mündet und mit einer Kalibrierdüse 54 versehen ist, mit einer ersten Kammer 55 in Verbindung, welche von einer zweiten Kammer 56 durch eine Membran 57 getrennt ist, mit welcher ein durch eine Feder 63 auf einen Sitz 59 gedrücktes Ventil 58 verbunden ist. Das Ventil 58 und sein Sitz 59 bestimmen einen Durchtrittsquerschnitt zwischen der ersten Kammer 55 und einer zweiten Leitung 60, welche in den strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals 1 durch eine Öffnung 61 mündet, wobei die Kammer 56 über einen Kanal 62 dem in dem strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals 1 herrschenden Druck ausgesetzt ist.

^r> Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl (z. B. von über 2500 U/min) läuft, das Hauptdrosselorgan 2 plötzlich geschlossen wird und man den Motor frei auf seine Langsamlaufdrehzahl Vr zurückkehren läßt,

ι» beobachtet man ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung, daß der Unterdruck in dem strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals in der durch die Kurve B in Fig.2 angegebenen Weise verläuft. Wenn der Motor seine Langsamlaufdrehzahl (Punkt R der Kurve D, Fig. 3) wiederfindet, wird der Unterdruck in dem Einlaßkanal durch den Punkt M der Kurve B, Fig.2, dargestellt, während dieser Unterdruck im stabilisierten Betrieb der des Punkts N, F i g. 2, sein sollte.

2(i Das Vorhandensein einer Druckdifferenz zwischen den Punkten Mund Nzeigt, daß der Motor weniger Luft als im Langsamlauf aufnimmt, während er die dem Langsamlauf entsprechende Brennstoffmenge empfängt. Das Luft-Brennstoffgemisch ist daher zu reich,

2's und der Motor kann stehenbleiben (Punkt Ein F i g. 3).

Dagegen öffnet sich bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung das Ventil 58, sobald der Unterdruck in dem Kanal strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 einen bestimmten Wert, z. B. 800 mb, übersteigt,

3n welcher größer als der im normalen Langsamlauf herrschende (etwa 600 mb) ist, und Zusatzluft tritt in den Kanal ein. Da diese Zusatzluft strömungsaufwärts von dem Hiflfsdrosselorgan 3 abgenommen wird, erzeugt sie keine Erhöhung der dem Motor gelieferten Brennstoffmenge.

Der in dem strömungsabwärts von der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt des Einlaßkanals bei einer plötzlichen Schließung derselben herrschende Unterdruck zip verläuft also in der durch die Kurve A in F i g. 2 dargestellten Weise. Man sieht, daß wenn der Motor allmählich seine Langsamlaufdrehzahl wiederfindet (Kurve C Fig. 3), der Unterdruck in dem Einlaßkanal fast gleich dem ist. welcher dem Langsamlauf im stabilisierten Betrieb entspricht und durch den Punkt N der Fig.2 dargestellt ist. Der Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemischs ist daher praktisch normal, so daß jede Gefahr eines Stehenbleibens des Motors vermieden wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff, welche in ihrem Einlaßkanal ein von dem Fahrer betätigtes Hauptdrosselorgan, ein Hilfsdrosselorgan, welches strömungsaufwärts von dem Hauptdrosselorgan angeordnet ist und sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der in dem Kanal strömenden Luftmenge öffnet, ferner eine Brennstoffquelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck, deren mit einer strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan liegenden Zone des Einlaßkanals in Verbindung stehende Einspritzöffnung durch wenigstens ein von einem Elektromagneten betätigtes Einspritzventil gesteuert wird, und schließlich ein Dosiersystem enthält, welches für die Stellung des Hilfsdrosseiorgans empfindlich ist und die Brennstoffmenge entsprechend dieser Stellung regelt, gekennzeichnet durch einen Abzweigkanal (52, 60) welcher den strömungsaufwärts von dem Hilfsdrosselorgans (3) liegenden Abschnitt des Einlaßkanals (1) mit dem strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan (2) liegenden Abschnitt des Einlaßkanals verbindet und mit einem Verschlußglied (58) versehen ist, welches für den in dem strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan (2) liegenden Abschnitt des Einlaßkanals herrschenden Druck empfindlich ist und sich öffnet, wenn dieser Druck kleiner als ein bestimmter Grenzwert wird, welcher kleiner als der dem normalen Langsamlauf des Motors entsprechende Wert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied ein Ventil (58) umfaßt, welches mit einem Rückholglied, z. B. einer Feder (63) versehen ist, welches es auf einen Sitz zu drücken sucht, um den Abzweigkanal (52, 60) zu schließen, wobei dieses Ventil mit einem beweglichen oder verformbaren Organ verbunden ist, z. B. einer Membran (57), welche auf einer Seite dem strömungsaufwärts von dem Hilfsdrosselorgan herrschenden Druck und auf der entgegengesetzten Seite dem strömungsabwärts von dem Hauptdrosselorgan herrschenden Druck ausgesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigkanal (52, 60) mit einer Kalibrierdüse (54) zur Begrenzung der ihn durchströmenden Luftmenge versehen ist.