DE2527406A1

DE2527406A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2527406A1
Application number: DE19752527406
Authority: DE
Inventors: Robert Happel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2316437B1; GB1546721A; SE7607032L; JPS521329A; US4119066A; FR2316437A1

Description

Daimler-Ben; Aktien -/e·!scha ft Pn im 10501/4

S t u t t g a : ν 19..,. "5 wi-nic

Brennkraftmaschine

Die Erfindung oetrifft eine mit interner Verbrennung, Fremdzündung und Kleinstmengen-Einspritzung in eine auf den volumen ve räi; Je ri 1 -chen Hauptbrennraum ausmündende Zündkammer arbeitende F renr.l· rr; f tmaschine, bei der der Haupthrennraum zusätzlich mit Kraftstoff versorgt wird und bei der die der Zündkammer zugeordnete Kleinstniengen-Einspri tzdüse in einem vom Kraftstoffbehälter ars^elu-r-di"-'. Kraftstoffkreislauf liegt, in den eine konstante, die Abspritzmenge der Einspritzdüse überschreitende Kraftstoffmenge eingespeist wird und in dessen Rücklauf hinter der Einspritzdüse ein Drosselquerschnitt vorgesehen ist.

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Unabhängig von der vorgeschildertcn Versorgung der in die Zündkanimer einspritzenden Düse, über die zur Kühlung eine größere als die :u; Einspritzung benötigte Kraftstoffmenge geführt wird und für iie der erforderliche Einspritzdruck durch Anordnung einer Drosselsteile im Rücklauf aufgebaut wird, ist bei Brennkraftmaschinen dieser Art bislang eine gesonderte Kraftstoffversorgung für den Hauptbrennraum vorgesehen. Diese Kraftstoffversorgung für den Hauptbrennraum so zu gestalten, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis der Verbrennung abhängig von der Belastung des Motores zumindest über einen Teil des Drehzahlbereiches derart gesteuert wird, daß es mit zunehmender Belastung, ausgehend von der oberen vrenze eines unteren Lastbereiches, in dem ein in Annäherung konstantes, großes Luft-Kraftstoffverhältnis gegeben ist, verkleinert wird, Kurd?

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bereits vorgeschlagen. Bei der vorgeschlagenen Konstruktion erfolgt die Versorgung des Hauptbrennraumes dabei über einen Vergaser, dem ein Luftbypass zugeordnet ist, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe des Vergasers verändert wird.

iiurch die Erfindung sol L eine zweckmäßige Ausgestaltung für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erreicht werden, die es ermöglicht, eine solche Maschine im Sinne der vorstehenden Ausführungen im unteren Lastbereich mit Quantitätsregelung und im oberen Lastbereich mit Qualitätsregelung zu betreiben, und es wird v". ies gemäß der Lrfindung dadurch erreicht, daß bei Zufuhr des Kraftstoffes zum Hauptbrennraum durcli Saugrohreinspritzung die Saugrohreinspritzmengc vom Rücklauf abgezweigt und lastabhängig durch Lastabhängige Verstellung des Drosselquerschnittes gesteuert uird. Mit dieser Ausgestaltung läßt sich an Brennkraftmaschinen ck r eingangs genannten Art die angestrebte Betriebs-Charaktei: ■ ι ik mit einfachen Mitteln erreichen.

In Ausgestaltung der Lrfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Rücklauf-Drosselquerschnitt in Abhängigkeit von der Stellung der dem Saugrohr zugeordneten Drosselklappe gesteuert wird, wobei der Rücklauf-Drosselquerschnitt bevorzugt durch ein Kraftstoffdruck-Regelventil gesteuert wird.

Zweckmäßigerweise werden der Rücklauf-Drosselquerschnitt und die Drosselklappe über das Fahrpedal des Fahrzeugs betätigt.

Die Verkleinerung des Luft-KraftstoffVerhältnisses für den oberen Lastbereich läßt sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung in einfacher Weise dadurch erreichen, daß in der Betätigung der Drosselklappe ein in einer ihrer Öffnungsrichtung entsprechenden Betätigungsrichtung nachgiebiges, selbsttätig rückstellendes Über-

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tragungsglied angeordnet wird, in Verbindung mit der lastabhängigen Steuerung des Drosselquerschnittes im Hinblick auf eine zunehmende Absperrung des Drosselquerschnittes mit zunehmender Last hat eine solche Ausgestaltung zur Folge, daß nach lirreichen der vollen Öffnungsstellung der Drosselklappe über das Fahrpedal ohne weitere Verstellung der Drosselklappe der Rücklauf-Drosselquerschnitt verengt und damit die in das Saugrohr eingespritzte Kraftstoffmenge vergrößert werden kann, und zwar bei im wesentlichen gleich großem Luftansaugvolumen, so daß sich eine Änderung in der Qualität des dem Hauptbrennraum zugeführten Luft-Kraftstoffverhältnisses im Sinne einer Erhöhung des Kraftstoffanteiles ergibt.

Im Bereich der Quantitätsregelung, also in jenem Bereich, in dem mit einem im wesentlichen konstanten, verhältnismäßig hohen Luft-Kraftstoff verhäl tnis gearbeitet wird, erweist sich im Rahmen der Erfindung eine Feinregelung als zweckmäßig, durch die z. B. barometerdruckbedingt auftretende Abweichungen vom Sollwert des •Luft-Kraftstoffverhältnisses ausgeglichen werden können. Die erforderliche Nachregelung kann im Rahmen der Erfindung durch Anpassung der Saugrohr-Einspritzmenge vorgenommen werden, wobei diese Anpassung in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck erreichbar ist. Eine konkrete diesbezügliche Lösung besteht darin, daß der Rücklaufleitung eine die Abzweigung zur Saugrohreinspritzdüse sowie das Kraftstoffdruck-Regelventi1 umgehende Bypassleitung zugeordnet wird, in der ein in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck gesteuertes Drosselelement angeordnet wird. Dieses kann derart gesteuert werden, daß beispielsweise bei gegenüber dem Sollwert gestiegenem Barometerdruck und dementsprechend sich ergebenden, gegenüber dem Sollwert vergrößerten Luftanteil die Bypassleitung über das Drosselelement etwas weiter geschlossen wird, so daß sich ein erhöhter Druck in der Rücklaufleitung und dementsprechend eine Vergrößerung der Saugrohr-Einspritzmenge ergibt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das eine Schemadarstellung einer Brennkraftmaschine mit zugehöriger Kraftstoff-Versorgungsanlage zeigt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 1 die schematisch dargestellte, als Hubkolbenmaschine ausgebildete Brennkraftmaschine bezeichnet, auf deren durch die Bewegung des Kolben 2 volumenveränderlichen Hauptbrennraum 3 eine Zündkammer 4 ausmündet, die, wie dargestellt, bevorzugt im Zylinderkopf 5 der Maschine angeordnet ist und der eine Zündkerze 6 sowie ein Einspritzventil 7 zugeordnet sind, welches in hier nicht näher dargestellter Weise als Magnetventil ausgebildet ist. Der Zündzeitpunkt der Zündkerze 6 und die Einspritzzeiten des Einspritzventiles 7 lassen sich dabei in bekannter Weise über eine Steuereinrichtung 8, die hier nur schematisch angedeutet ist, in Abhängigkeit von der Last, also der Drosselklappenstellung, der Drehzahl und/oder ggf. noch der Betriebstemperatur der Maschine (Kühlwassertemperatur) steuern.

Das Einspritzventil 7, über das bevorzugt lediglich ein Anteil von max. etwa 4 - 6 % der jeweiligen Kraftstoffverbrauchsmenge eingespritzt wird, ist in einem vom Kraftstoffbehälter 8 ausgehenden Kraftstoffkreislauf angeordnet, der eine Zulaufleitung 9 und eine Rücklaufleitung 10 umfasst und bei dem in die Zulaufleitung 9 über eine Pumpe 11 konstanter Fördermenge der Kraftstoff aus dem Behälter 8 gefördert wird. Der Pumpe 11 ist innerhalb des Zulaufes ein Filter 12 nachgeordnet. Die über die Pumpe 11 durch die Zulaufleitung 9 geförderte Kraftstoffmenge läuft in voller Menge über das Einspritzventil 7, wobei der nicht eingespritzte Kraftstoffanteil als Kühlmedium für das Einspritzventil dient und über die Rücklaufleitung 10 gegen den Kraftstoffbehälter 8 abgeführt . wird. Dieser über die Rücklaufleitung 10 zum Kraftstoffbehälter

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geförderte Kraftstoffanteil findet im Rahmen der Erfindung zur Versorgung des Hauptbrennräumes 5 mit Kraftstoff Verwendung.

Die Versorgung des Hauptbrennraumes 3 erfolgt dabei über Saugrohreinspritzung, und es wird hierzu über die Saugrohreinspritzdüse 15 Kraftstoff in das Saugrohr 14 eingespritzt, durch das die über den Luftfilter 15 angesaugte Frischluft einem Gemischsammelrohr 16 und von dort über ventilgesteuerte Einlaßkanäle 17 dem'riauptbre;;.-raum 3 zugeführt wird· Stromauf der Saugrohreinspritzdüse \1 ist dabei im Saugrohr 14 eine Drosselklappe 18 angeordnet, die ebenso wie ein im Rücklauf 10 hinter der Abzweigung 19 zur Saugrohreirspritzdüse 15 liegender, durch ein Drosselventil 20 gebiiciveν, einstellbarer Drosselquerschnitt lastabhängig über das Fahrpeaai 2' zu steuern ist.

In der hier dargestellten, schematisierten Darstellung ist .'.sbei eine mechanische Verbindung von Fahrpedal 21 zurDrosselklappe 18 einerseits und zum Drosselventil 20 andererseits vorgesehen, die je einen Verstellnocken 22, 23 für die Drosselklappe 18 und das Drosselventil 20 aufweist. In der Verbindung vom Verstellnocken 22 zu Drosselklappe 18 ist dabei ein in der der Öffnungsrichtung der Drosselklappe entsprechenden Betätigungsrichtiuig nachgiebiges, selbsttätig zurückstellendes Übertragungsglied 24 vorgesehen. das bei Anschlag der Drosselklappenbetätigung an einen der vollen Öffnungsstellung der Drosselklappe 18 entsprechenden Anschlag 25 unabhängig von der Ausbildung des Nockens 22 eine Verstellung des Fahrpedales 21 in Richtung auf die sog. Vollaststellung ermöglicht, um oberhalb der vollen Öffnungsstellung der Drosselklappe 18 durch weitere Abdrosselung des durch das Drosselventil 20 einstellbaren Drosselquerschnittes noch eine Vergrößerung der Kraftstoffzufuhr über die Saugrohreinspritzdüse 15 zu erreichen. Die uslegung der Gesamtanlage kann dabei so getroffen sein, daß bei üner aas Fahr-

* ,jewei 1 igen

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pedal 21 vorgegehener Vollaststellung durch das Drosselventil in Höhe desselben der Rücklauf 10 unterbrochen ist, so daß die über die Pumpe 11 in den Kraftstoffkreislauf geförderte Kraftstoffmenge, abgesehen von dem kleinen Anteil, der über das Einspritzventil 7 in die Zündkammer eingespritzt wird, über das Saugrohreinspritzventi1 13 dem dem Hauptbrennraum 3 zugeführten Frischgas zugesetzt wird.

Dieser Aufbau der KraftstoffVersorgungsanlage hat zur Folge, daß die Maschine in jenem Lastbereich, der durch Verstellung der Drosselklappe 18 geregelt wird, mit einem im wesentlichen gleichbleibenden Luft-Kraftstoffverhältnis gefahren wird, und zwar bei verhältnismäßig großem Luftüberschuß (ζΒ.^<*1,8), so daß die Maschine im unteren - , bzw. im Teillastbereich der Maschine mit Quantitätsregelung betrieben wird. Oberhalb des Lastbereiches, in derr mit Verstellung der Drosselklappe gearbeitet wird, ist die Üro ;>elkiappe voll geöffnet und es wird lediglich durch Verstellung des über das Drosselventil 20 einstellbaren Drosselquerschnittes gearbeitet. Dementsprechend wird die Maschine in diesem obersten Lastbereich bis zum Vollastpunkt mit Qualitätsregelung betrieben, wobei im Vollastpunkt bevorzugt ein Luftverhältnis von ^ «^ 1 ,0 gegeben ist.

Über den ganzen Arbeitsbereich der Maschine ist dabei eine einwandfreie Zündung dadurch sichergestellt, daß durch Einspritzung einer auf die jeweiligen Arbeitsverhältnisse abgestimmten Kraftstoffmenge in die Zündkammer 4 hier stets optimale Zündvoraussetzungen gegeben sind, so daß ausgehend von der Zündkammer ein Durchbrennen des jeweils vorliegenden Gemisches gewährleistet ist. Dies gilt insbesondere auch für den mit Quantitätsregelung durchfahrenen Lastbereich, in dem bei der erfindungsgemäßen Konstruktion aufgrund der über die Zündkammer erreichten Stichflammenzündung

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trotz des gegebener hohen Luftverhältnisses von A^* 1,8 eine gute Zündung und volle Durchbrennung des Gemisches erreicht wird.

Um durch Schwankungen des atmosphärischen Druckes oder durch anderweitige Umstände verursachte Dichteschwankungen im Hinblick auf die Einhaltung eines konstanten Luftverhältnisses im Qualitätsregelbereich durch Anpassung der über die Saugrohreinspritzdüse 13 zugeführten Kraftstoffmenge auszugleichen, ist eine Bypassleitung vorgesehen, welche stromauf der Abzweigung 19 sowie stromab des Drosselventiles 20 an den Rücklauf 10 angeschlossen ist, und es ist in dieser Bypassleitung 26 ein weiteres Drosselelement 27- #) angeordnet, das in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr 14 bzw. im Gemischsammeiraum 16 gesteuert ist und über das der Bypassleitungsquerschnitt und damit der Einspritzdruck der Saugrohreinspritzdüse 13 im Hinblick auf die Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge an die zugeführte Luftmenge gesteuert wird. In dem mit Qualitätsregelung durchfahrenen oberen Lastbereich ist die Bypassleitung 26 durch das Drosselventil 27 abgesperrt.

*) - das bevorzugt nach Art eines Differenzdruckventiles arbeitet -

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 10301/4 Stuttgart 19.6.75 wi-me Ansprüche

1.j Mit interner Verbrennung, Fremdzündung und Kleinstmengen-Einspritzung in eine auf den volumenveränderlichen Hauptbrennraum ausmündende Zündkammer arbeitende Brennkraftmaschine, bei der der Hauptbrennraum zusätzlich mit Kraftstoff versorgt wird und bei der die der Zundkammer zugeordnete Kleinstmengen-Einspritzdüse in einem vom Kraftstoffbehälter ausgehenden Kraftstoffkreislauf liegt, in den eine konstante, die Abspritzmenge der Einspritzdüse überschreitende Kraftstoffmenge eingespeist wird und in dessen Rücklauf hinter der Einspritzdüse ein Drosselquerschnitt vorgesehen ist, dadurch gekennzeich net, daß bei Zufuhr des Kraftstoffes zum Hauptbrennraum durch Saugrohreinspritzung die Saugrohreinspritzmenge vom Rücklauf abgezweigt und lastabhängig durch lastabhängige Verstellung des Drosselquerschnittes (Drosselventil 20) gesteuert wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzci chnet, daß der Rücklauf-Drosselquerschnitt in Abhängigkeit von der Stellung der dem Saugrohr (14) zugeordneten Drosselklappe steuerbar ist.

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3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rücklauf-Drosselquerschnitt durch ein Ventil, insbesondere ein Kraftstoffdruck-Regelventil gesteuert ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf-Drosselquerschnitt und die Drosselklappe (18) über das Fahrpedal (21) des Fahrzeuges einstellbar sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, .dadurch gekennzeichnet, daß in der Betätigung der Drosselklappe (18) ein in der ihrer Öffnungsrichtung entsprechenden Betätigungsrichtung nachgiebiges, selbsttätig rückstellendes Übertragungsglied (24) angeordnet ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die volle öffnungsstellung der Drosselklappe (18) vor Erreichen der Vollaststellung des Fahrpedales (21) erreicht ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappe (18) ein ihre volle Öffnungsstellung markierender Anschlag (25) zugeordnet ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufleitung (10) eine die Abzweigung (19) zur Saugrohreinspritzdtise (13) sowie das Krafts toffdruck-Regelventil (20) umgehende Bypassleitung (26) zugeordnet ist, in der ein in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck gesteuertes Drosselelement (2 7) angeordnet ist.

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