DE2527539C3 - Kraftstoff-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht rieh auf eine Kraftstoff-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Gattungsmerkmalen des Hauptanspruches.

Es ist eine derartige Kraftstoff-Regeleinrichtung für eine Vorkammer-Brennkraftmaschine bekannt (DE-OS 58 869). Die Vorkammer und der Hauptbrennraum werden bei dieser bekannten Brennkraftmaschine durch jeweils einen gesonderten Vergaser mit Gemisch beaufschlagt. Diese gesonderte Gemischspeisung der Brennkammern ist notwendig, weil die zum Hauptbrennraum und zur Vorkammer geführten Gemischmengen jeweils verschieden sein müssen und auch der jeweilige Kraftstoffanteil in diesen den beiden Brenn- so kammern zugeführten Gemischen unterschiedlich ist. Die den beiden Vergasern zugeordneten Drosselklappen im Hauptsaugrohr und im Nebensaugrohr stehen miteinander in Verbindung, wobei die Menge des über die stromab der Drosselklappen in das Hauptsaugrohr « und in das Nebensaugrohr eingeführten Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Saugrohrventuriunterdruck dosiert wird. Da die Luftströmung im Nebensaugrohr wesentlich geringer ist als im Hauptsaugrohr, ist auch der Unterdruck im Venturiteil des Nebensaugrohrs vergleichsweise gering, so daß auch die Unterdruckänderungen in diesem Venturiteil des Nebensaugrohrs entsprechend kleine Werte haben. Dies führt zu außerordentlich hohen Herstellungsgenauigkeiten und zu einem entsprechend hohen Herstellungsaufwand ^hs oder zu in der Praxis nachteiligen Änderungen der Gemischzusammensetzung im Nebensaugrohr uno in der Vorkammer mit der Möglichkeit von Zündlehiern.

Darüber hinaus ist dieses bekannte Kraftstoff-Zufuhrsystem durch den Einsatz von zwei gesonderten Vergasern und zwei Druckreglern konstruktiv aufwendig und störungsanfällig im Betrieb. Bei geringen Unterdruckwerten und dem kleinen Durchmesser des zum Nebensaugrohr führenden Kraftstoffkanals kann es zu Unterbrechungen der Kraftstofförderung in die Vorkammer kommen.

Ferner sind Regeleinrichtungen bekannt (z. B. US-PS 28 93 712 und DE-OS 22 59 775), bei denen der Kraftstoff durch einen einzigen Druckregler auf mehrere Zylinder verteilt wird, und zwar in einem Verteilungsverhältnis von 1:1. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt dabei unter einem Überdruck von einem einzigen Kraftstoffdruckregler zu einer Vielzahl von Zweigkanälen. Die gesamte angesaugte Verbrennungsluft durchströmt einen Venturikanal, der einen Unterdruckimpuls für die Kraftstoffdruckregelung erzeugt. Diese bekannten Regelsysteme sind jedoch für Vorkammer-Brennkraftmaschinen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Regeleinrichtung der eingangs genannten Art konstruktiv zu vereinfachen und zu gleich die Kraftstoffdosierung des der Vorbrennkammer zugeführten Gemisches in Abhängigkeit von den sich ändernden Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst. Gegenüber den bekannten Vergaser- oder Einspritzsystemen ergibt sich die angestiebte konstruktive Vereinfachung durch die Verwendung nur eines einzigen Kraftstoffdruckreglers, der die Gemischzufuhr in das Hauptsaugrohr und in das Nebensaugrohr über zwei Dosierdüsen von unterschiedlichen Strömungsquerschnitten bestimmt, wobei ein Unterdruckimpuls aus dem Venturiteil im Hauptsaugrohr zur Betätigung dieses Druckreglers herangezogen wird. Auch bei erheblichen Mengenänderungen der angesaugten Verbrennungsluft ergeben sich keine Verschlechterungen der Maschinenleistung, der Abgaszusammensetzung usw., weil das in das Nebensaugrohr eingespeiste Kraftstoff-Luft-Gemisch aufgrund der Bemessung der zugeordneten Dosierdüse ausreichend fett ist, um wirksam zu zünden. Da die Strömungsverhältnisse im Nebensaugrohr nicht für die Kraftstoffregelung herangezogen werden, ergibt sich eine wesentlich vereinfachte Konstruktion der gesamten Regeleinrichtung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Kraftstoff-Regeleinrichtung,

F i g. 2 ein typisches Kurvendiagramm des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der einzuspeisenden Gemische.

Bei dem dargestellten Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine ist ein Hauptbrennraum 2 über einen Flammenkanal 3 mit einer Vorkammer 4 verbunden. In den Hauptbrennraum 2 mündet ein Ansaugkrümmer 5 mit einem Einlaßventil 7 und ein Auspuffkrümmer 6 mit einem Auslaßventil 8. Die Vorkammer 4 weist eine Zündkerze 11 auf und ist mit einem Nebenansaugkrümmer 9 über ein Einlaßventil 10 verbunden, das synchron mit dem Einlaßventil 7 in dem Hauptansaugkrümmer 5 betätigt wird.

Der Ansaugkrümmer.S führt zu einem Hauptsaugrohr 12 und der Nebenansaugkrümmer 9 zu einem Nebensaugrohr 13. In jedem Saugrohr 12 bzw. 13 ist je eine Drosselklappe 14 bzw. 15 vorgesehen, die über Hebel i9, 2ö und eine Stange 2i miteinander in

Wirkungsverbindung stehen. Eine Verstellung der Hauptdrosselklappe 14 wird somit über den Hebel 19, die Stange 21 und den Hebel 20 auf die Nebendrosselklappe 15 übertragen. Stromauf der Hauptdrosselklappe 14 ist im Hauptsaugrohr 12 ein Lufttrichter 17 vorgesehen. Die gesamte Luft wird Cber einen Luftfilter 16 angesaugt

Ein Kraftstoffbehälter 22 ist über eine Falleitung 23 mit einer Kraftstoffpumpe 24 und diese über einen Kraftstoffiher 25 mit einem Druckregler 30 verbunden. Am Kraftstoffeinlaß 31 des Druckreglers 30 ist ein aus einem Sitz 32 und einem Ventilglied 33 gebildetes Kraftstoffdrosselveiüil angeordnet. Der Innenraum des Kraftstoffdruckreglers 30 ist durch zwei Membranen 34, 35 von unterschiedlicher Druckaufnahmefläche in eine den Kraftstoffeinlaß 31 aufweisende Kraftstoffkammer 36, eine Saugdruckkammer 37 und eine Atmosphärendruckkammer 38 unterteilt. Die Saugdruckkammer 37 ist über eine Leitung 40 und eine öffnung 41 mit dem Lufttrichter 17 verbunden.

Die Membranen 34 und 35 sind miteinander durch eine das Ventilglied 33 tragende Stange 39 verbunden, wobei die Druckaufnahmefläche der Membran 34 kleiner als diejenige der Membran 35 ist, so daß die Stange 39 und das Ventilglied 33 bei zunehmendem Saugdruck (d.h. bei Näherung an Vakuum) in Fig. 1 nach abwärts verschoben werden. Die Bewegungen der Stange 39 erfolgen in Abhängigkeit von Betriebsparanietern, wie z. B. dem Saugdruck in der Kammer 37, dem Druck in der Kraftstoffkammer 36 und der Kraft einer Feder 42 in der Atmosphärendruckkammer 38.

Die Kraftstoffkammer 36 steht in Strömungsverbindung mit Kraftstoffkanälen 45 und 46. Der Hauptkraftstoffkanal 45 ist mi», einer Einspritzdüse 48 im Hauptsaugrohr über ein druckgesteuertes Förderventil 47 verbunden. Der Nebenkraftstoffkanal 46 ist mit einer Einspritzdüse 50 im Nebensaugrohr 13 über ein Einspritzventil 49 verbunden. Das Einspritzventil 47 im Hauptkraftstoffkanal 45 besitzt ein mit einer Membran 51 verbundenes Ventilglied 52 und eine die Membran 51 und das Ventilglied 52 in Schließrichtung beaufschlagende Feder 53. Wenn der Kraftstoffdruck in einer Druckkammer 54 einen vorgegebenen Wert überschreitet, öffnet das Ventilglied 52 zur Einspritzdüse 48 hin. In den beiden Kraftstoffkanälen 45 und 46 sind jeweils eine Kraftstoffdosierdüse 55 und 56 angeordnet.

Der bei Betrieb der Brennkraftmaschine im Lufttrichter 17 erzeugte Unterdruck wirkt über die Leitung 40 in die Saugdruckkammer 37 des Druckreglers 30. Eine nach aufwärts gerichtete Kraft bewegt die Membranen 34 und 35 in Gleichgewichtsstellungen zur Vorspannkraft der Feder 42 und verschiebt das Ventilgied 33 gegenüber seinem Sitz 32 nach unten. Dadurch wird der Druck in der Kraftstoffkammer 36 auf einem vorbestimmten Wert gehalten und eine durch die Dosierdüsen 55 und 56 zugemessene Kraftstoffmenge gelangt zu den Einspritzventilen 47 und 49. Beim öffnen dieser Ventile werden vorbestimmte Kraftstoffmengen durch die Einspritzdüsen 48 und 50 in das Hauptsaugrohr 12 bzw. das Nebensaugrohr 13 eingeführt, wobei diese Kraftstoffmengen umgekehrt proportional zum Strömungswiderstand in den Kraftstoffkanälen 45, 46 mit den Dosierdüsen 55, 56 sind. Durch entsprechende Querschnittsauslegung der Dosierdüsen 55 und 56 werden die in das Haupt, bzw. das Nebensaugrohr eingespritzten Kraftstoffmengen in einem vorbestimmten proportionalen Verhältnis eingestellt.

Durch öffnen der Drosselklappen 14 und i5 erhöht sich der Unterdruck im Lufttrichter 17 und in der Kraftstoffkammer 36 des Druckreglers 30. Auf die Membran 34 wirkt eine nach oben gerichtete Kraft und auf die Membran 35 eine nach unten gerichtete Kraft.

Da die wirksame Druckaufnahmefläche der Membran 35 größer als diejenige der Membran 34 ist, wird die Stange 39 in Fig. 1 nach unten verschoben und das Ventilglied 33 von seinem Sitz 32 weiter abgehoben, so daß sich der Druck in der Kraftstoffkammer 36 erhöht.

ίο Dadurch steigen auch die Durchsatzmengen der Dosierdüsen 55 und 56, was einen Anstieg der in die Saugrohre 12 und 13 eingespeisten Kraftstoffmengen bei vorgegebenem proportionalen Verteilungsverhältnis zur Folge hat. Da ein vorgegebenes öffnungsverhältnis zwischen der Haupt- und der Nebendrosselklappe bestehen bleibt, ergibt sich eine Beibehaltung des vorbestimmten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in den einzelnen Saugrohren unabhängig vom Öffnungsgrad der Drosselklappe.

Bei Vorkammer-Brennkraftmaschinen soll beispielsweise beim Anlassen das der Vorkammer zugeführte Gemisch fetter sein, um ein sicheres Zünden zu gewährleisten. Um für diesen Vorgang den Öffnungsgrad de- Nebendrosstlklappe gegenüber dem der Hauptdrosselklappe klein zu halten, kann im Verbindungsgestänge zwischen beiden Drosselklappen ein Nocken oder eine Kurvenscheibe vorgesehen werden, so daß die im Hauptsaugrohr 13 strömende Luftmenge klein und die Luftmenge im Nebensaugrohr vergrößert

}o wird, wodurch eine Kraftstoffanreicherung des Gemisches im Nebensaugrohr erfolgt, da die entsprechende Kraftstoff menge von der Luftströmung im Hauptsaugrohr 12 abhängt. Das Mischverhältnis im Nebensaugrohr kann daher so eingestellt werden, daß eine Anpassung der Zünd- und Verbrennungsbedingungen in den beiden Kammern entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eintritt.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, kann somit das Mischungsverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemisches für den Hauptbrennraum und die Vorkammer unabhängig von der Menge der angesaugten Luft und auch das Gemisch angereichert werden, wenn die angesaugten Luftmengen auf einem strichpunktiert eingezeichneten niedrigen Wert gehalten werden. Darüber hinaus ist auch eine wahlweise Einstellung des Mischungsverhältnisses für die Vorkammer und den Hauptbrennraum innerhalb gewisser Grenzen möglich, die von der Größe der Dosierdüsen 55 und 56 abhängen.

Die in Fig. 1 dargestellten Einspritzdüsen 48 und 50 in den Kraftstoffkanälen 45 und 46 verhindern, daß Kraftstoff abgesaugt wird, wenn der Unterdruck stromab der Drosselklappen 14 und 15 bei Schiebe- bzw. Freilaufbetrieb der Brennkraftmaschine größer wird. Bei Anordnung der Einspritzdüsen 48 und 50 stromauf der Drosselklappen können die Einspritzventile weggelassen werden. Durch den Kraftstoffüberdruck im System treten sogenannte Gassperren nicht auf. Ferner ist der Kraftstoffdruck im System so bemessen, daß er sich entsprechend dem Luftdurchsatz im Hauptsaugrohr ändert und damit ein einziger Druckregler ausreicht. Das Verhältnis des zum Haupt- und zum Nebensaugrohr zugeführten Kraftstoffes kann auf einem vorbestimmten Wert und damit können auch die Mischungsverhältnisse in der Vorkammer und im

fts Hauptbrennraum auf Sollwerten gehalten werden. Wird die erfindungsgemäße Kraftstoff-Regeleinrichtung bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine angewandt, ergeben sich kontinuierliche Luft- und Kraftstoffströme,

was zu einer verbesserten Genauigkeit der Kraftstoffdosierung führt. Bei Verwendung von Einspritzpumpen ist jedoch die Kraftstofförderung diskontinuierlich, so daß die Änderungen der geförderten Kraftstoffmengen zu Schwankungen des Mischungsverhältnisses führen können. Da erfindungsgemäß jedoch die Kraftstoff-Luft-Gemische in gesonderten Saugrohren hergestellt und verteilt werden, ergibt sich auch für diese Fälle gegenüber herkömmlichen Einspritzpumpen eine er

heblich verbesserte Genauigkeit. Da die Dosierdüsen und 56 ortsfest in den Kraflstoffleitungen eingebaut sind, und nur die Membranen unter der Einwirkung des Saugdruckes im Lufttrichter bewegt werden, sind nur wenige ."neinander gleitende Bauteile vorhanden, wodurch Kraftstoffleckagen weitgehend vermieden werden und sich die Lebensdauer der Regeleinrichtung erhöht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kraftstoff-Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer eine Zündkerze aufnehmenden Vorkammer, die über einen Flammenkanal mit dem Hauptbrennraum verbunden ist, einem Hauptsaugrohr für den Hauptbrennraum und einem gesonderten Nebensaugrohr für die Vorkammer, mit je einer Drosselklappe im Hauptsaugrohr und im Nebensaugrohr, wobei die Drosselklappen miteinander in Wirkverbindung stehen, und mit je einem stromab der Drosselklappe in das Hauptsaugrohr bzw. in das Nebensaugrohr mündenden kraftstoffkanal, wobei die Menge des über die Kraftstoffkanäle in das Hauptsaugrohr und in das Nebensaugrohr eingeführten Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Saugrohrventuriunterdruck dosiert wird, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffpumpe, die den Kraftstoffdruck über den Atmosphärendruck erhöht, ein in Abhängigkeit vom Venturiunterdruck im Hauptsaugrohr (17) betätigtes nachgiebiges Stellglied (34) für ein Kraftstoffdrosselventil (32,33) eines Kraftstoffdruckreglers (30), das den dem Hauptsaugrohr (5, 12) und dem Nebensaugrohr (9, 13) zugeführten Kraftstoff steuert, und durch feste Kraftstoffdosierdüsen (55, 56) in jedem der von der von dem Stellglied begrenzten, stromab des Drosselventils angeordneten Kraftstoffkammer (36) des Kraftstoffdruckreglers ausgehenden Kraftstoff- jo kanäle (45, 46), durch welche Düsen das Verhältnis der dem Hauptsaugrohr und der dem Nebensaugrohr zugeführten Kraftstoffmengen auf einem Sollwert gehalten wird.

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