DE2603858A1

DE2603858A1 - Vergaser fuer kraftfahrzeugmotoren

Info

Publication number: DE2603858A1
Application number: DE19762603858
Authority: DE
Inventors: Kenji Masaki; Koyo Nakamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1976-02-02
Publication date: 1976-08-19
Also published as: FR2300224B1; AU474901B2; JPS5189939A; GB1529591A; FR2300224A1; AU1075776A; CA1055336A

Description

260385Θ

München, 2. Februar 1976

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City / Japan

Vergaser für Kraftfahrzeugmotoren

Die Erfindung betrifft einen Vergaser für Kraftfahrzeugmotoren und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung bei einem Vergaser ₍ welcher das Luft/Kraftstoff-Mischverhältnis in Abhängigkeit zu einem angelegten elektrischen Signal steuert.

Es wurden bereits verschiedene Systeme zur optimalen Steuerung oder Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/ Kraftstoff-Gemischs für einen Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors vorgeschlagen, um wirksam die schädlichen Komponenten, beispielsweise Sauerstoffoxyde (NO ),

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Kohlenstoffmonoxyd (CO) und die Kohlenwasserstoffe (HC), die sich in den Abgasen befinden, zu reduzieren; eines dieser Systeme verwendet einen elektronischen Regelkreis und basiert auf der gemessenen Konzentration eines Bestandteils bzw. einer Komponente in den Motorabgasen. Jeder dieser Regelkreise wird insbesondere dann zur exakten Regelung des Luft/Kraftstoff-Mischverhältnisses in einem gewünschten Umfang benötigt, wenn ein sogenannter katalytischer Dreiwege-Konverter zur Reduktion der schädlichen Komponenten benützt wird. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Wirkung bzw. der Wirkungsgrad des katalytischen Dreiwege-Konverters auf ein Maximum gebracht wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gehalten wird. Aus diesem Grund wird ein Vergaser zur Verwendung mit einem elektronischen Regelkreis üblicherweise mit einer elektrischen Einheit ausgerüstet, die dem Zweck der exakten Regelung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses des Luft/Kraftstoff-Gemischs dient. Ein katalytischer Dreiwege-Konverter, der an sich bekannt ist, weist die Eigenschaft auf,(NO )zu desoxydieren und gleichzeitig sowohl CO und HC zu oxydieren.

Keiner der üblicherweise in Massenfertigung hergestellten Vergaser weist jedoch ein kompensierendes oder zusätzliches Element

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auf, das. zur leichten und exakten Einstellung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf adäquate Sollwerte im Herstellungsprozeß dient. Darüber hinaus sind leichte Einstellungen zur Kompensation von Änderungen der Sollwerte im Laufe der Zeit nicht möglich. Infolgedessen eignen sich die konventionellen Vergaser jeweils wegen des Fehlens eines Kompensationselements nicht zur Massenherstellung und zeigten einen Mangel in der Zuverlässigkeit bezüglich geeigneter Arbeitsweisen für eine wirksame Reduzierung der schädlichen Komponenten aufgrund von unerwünschter Änderung der Sollwerte im Laufe der Zeit.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein kompensierendes Element oder Hilfselement zur exakten Einstellung des Luft/Kraftstoff-Mischverhältnisses enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ansaugkanal mit einem Venturi-Abschnitt vorgesehen ist, daß ein Schwimmergehäuse zur Aufnahme von Kraftstoff angeordnet ist, daß ein Kraftstoffkanal sich zwischen dem Venturi-Abschnitt und dem Schwimmergehäuse erstreckt, daß ein Luft-Zufuhrkanal an den Kraftstoffkanal zur Zufuhr eines Luftstromes zu dem Kraftstoffkanal angeschlossen ist, daß ein Stellglied betrieblich mit dem

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Luft-Zufuhrkanal zur Steuerung der Luftströmungsrate in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal verbunden ist, welches von dem Regelkreis für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an das Stellglied angelegt wird, wobei die Steuerung der Luftströmungsrate derart ausgeführt wird, daß ein adäquates Luft/Kraftstoff-Gemisch dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, und daß eine Einrichtung zur Feineinstellung der Luftströmungsrate vorgesehen ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsforraen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen konventionellen Vergaser, Fig. 2 einen konventionellen Regelkreis zur Verwendung mit dem Vergaser nach Fig. 1 und einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 3 verschiedene Wellenformen zur Erläuterung des Regelprinzips bei dem Regelkreis nach Fig. 2,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6a eine dritte Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 6b eine vergrößerte Teilansicht der dritten AusfUhrungsform nach Fig. 6a.

Im folgenden wird sich auf die Figur 1 bezogen, in der schematisch in Querschnittsansicht ein konventioneller Vergaser zur Verwendung mit einem elektronischen Regelsystem für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Eine elektromagnetische Absperrorgan-oder Ventileinheit 10 ist zur Steuerung der Luftmenge vorgesehen, die in einen Kraftstoffkanal 14 über einen Luftkanal 12 in einer Weise zugeführt wird, daß ein Kolben Π dieser Einheit reziprok in Abhängigkeit zu einem elektrischen, pulsierenden Signal bewegt wird, welches an diese Einheit angelegt wird. Mit anderen V/orten bedeutet dies, daß die elektromagnetische Ventileinheit 10 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft/Kraftstoff-Gemisches regelt, welches durch die Bewegung eines Kolbens in eine Stellung in einen Ansaugkanal 13 angesaugt wird, in welcher ein Luftstrom durch diesen Kanal hindurchströmen kann, oder umgekehrt. Das elektrische Signal wird von einem Impulsgenerator 103 erzeugt, welcher einen Teil des Regelsystems bildet, das nachstehend in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 noch näher erläutert wird. Der Luft-Zufuhrkanal 12 wird an seinem einen Ende

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geöffnet, um mit dem Ansaugkanal bzw. der Ansaugleitung 13 in Verbindung zu gelangen, während er an seinem anderen Ende mit dem Kraftstoffkanal bzw. der Kraftstoffleitung 14 verbunden wird. Der Kraftstoffkanal 14 endet an einer Einspritz- oder Strahldüse lö und verläuft zwischen einem Schwimmergehäuse 18 des Vergasers und einem Venturi-Abschnitt 20. Eine Luftansaugöffnung 22 befindet sieh in dem oberen Abschnitt der Luftansaugeinheit bzw. Nebenlufteinheit 24 zur Einführung von Luft in den Kraftstoffkanal durch diese Öffnung.

In dem oben erwähnten konventionellen Vergaser sollte das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft/Kraftstoff-Gemischs exakt eingestellt werden, wenn ein katalytischer Dreiwege-Konverter benützt wird, um die schädlichen Komponenten in den Abgasen effektiv zu reduzieren. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Wirkung des katalytischen Dreiwege-Konverters durch die Reduzierung der schädlichen Komponenten auf ein Maximum gebracht wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe des stöchiometrischen Wertes beibehalten wird. Da demzufolge das Luft/Kraftstoff-Verhältnis hauptsächlich durch das Verhältnis zwischen der Öffnungis— und Schließdauer der elektromagnetischen Absperrorgane W bestimmt wird, sollte daher das Verhältnis genau eingestellt werden,, um ein fetteres und magereres Lwft/Kraftstoff-Gemisch etwas unter

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bzw. etwas über dem stöchiometrischen Wert zu halten. Um einen stabilen Hotorbetrieb bei der vorstehenden Anordnung zu gewährleisten, wird das magerere Luft/Kraftstoff-Gemisch im allgemeinen auf ein Verhältnis mit überschreitendem Luftanteil von etwa 1,05 bis 1,10 eingestellt, wobei dieses Verhältnis dem tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis: stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht.

Es ist jedoch schwierig oder unmöglich, daß alle Vergaser im Hinblick auf die gewünschten Einstell- bzw. Sollwerte, und zwar in beträchtlichem Umfang während der Herstellung,in der Massenproduktion eingestellt werden; auch im Falle einer exakten Einstellung besteht darüber hinaus die Möglichkeit, daß ' die erwünschten Sollwerte mit der Zeit Änderungen unterworfen sind. Bei einem konventionellen Vergaser zur Verwendung mit einem elektronischen Luft/Kraftstoff-Regelsystem wurde bislang vorstehendes nicht berücksichtigt.

Die Erfindung schafft demgegenüber einen verbesserten Vergaser zur Verwendung mit einem elektronischen Luft/Kraftstoff-Regelkreis, wobei eine verbesserte Einrichtung in dem Luftkanal vorgesehen ist, um ohne weiteres und exakt die Luftmenge einzustellen, die durch diesen Kanal strömt, um dadurch den vorerwähnten Zweck einer effektiven Reduzierung der schädlichen Komponente

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besonders dann zu ermöglichen, wenn ein katalytischer Dreiwege-Konverter verwendet wird.

Im folgenden wird vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen ein konventioneller elektronischer Regelkreis zur Verwendung sowohl mit dem konventionellen Vergaser nach Fig. 1 wie auch zur Verwendung mit den Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Im folgenden wird sich auf die Figuren 2 und 3 bezogen, in welchen in schematischer Weise ein Beispiel eines konventionellen, elektronischen Regelkreises zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor 100 beschrieben ist, der den in Fig. 1 gezeigten Vergaser aufweist; darüber hinaus werden einige Wellenformen erläutert, die an oder von verschiedenen Elementen des in Fig. 2 dargestellten Systems abgeben werden. Der Zweck dieses Systems besteht in der elektrischen Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor 100 zugeführt wird. Ein Sensor 102, beispielsweise ein Sauerstoff-Analysierer zur Erfassung bzw. Messung der Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen ist in einem Auspuffrohr 101 derart angeordnet, daß er den Abgasen ausgesetzt ist. Ein vom Sensor 102 abgegebenes elektrisches Signal wird an einen Differenzsignal-Generator gegeben, der ein elektrisches Signal erzeugt, welches für

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den Differenzwert zwischen der Größe eines vom Sensor 102 erhaltenen Signals und eines Bezugssignals repräsentativ ist. Ein Teil der Wellenform des Signals des Sensors 102 ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen A versehen.'Die Größe bzw. Amplitude des Referenzsignals, die in Fig. 3 mit B bezeichnet

ist, wird vorher unter entsprechender oerücksichtigung des optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses desjenigen Luft/Kraftstoff-Gemisches bestimmt, das dem Motor 100 zugeführt v/ird, um den Wirkungsgrad des nicht dargestellten katalytischen Dreiwege-Konverters auf ein Maximum zu bringen, wobei dieser Konverter in dem Auspuffrohr 101 stromab des Sensors 102 vorgesehen ist, usw.. Das den Differenzwert des Differenzsignal-Generators 104 darstellende Signal wird dann einem Regler 106 zugeführt, der üblicherweise einen konventionellen PI-Regler umfaßt. Die Anordnung des an sich bekannten PI-Reglers dient der Verbesserung des Wirkungsgrades des elektronischen Regelkreises, d.h. mit anderen Worten dazu, ein schnelles Ansprechverhalten dieses Regelsystems zu fördern.Das Ausgangssignal des Reglers 10ό, das in Fig. 3 mit C bezeichnet ist, wird der nächsten Stufe, nämlich einem Impulsgenerator 108 zugeführt, der außerdem ein Zittersignal (D in Fig. 3) eines Zittersignal-Generators 110 empfängt, um ein Signal E zu liefern, welches

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aus einer Kette von Impulsen besteht, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Jeder Impuls des Signals E weist eine Breite auf, die derjenigen Dauer entspricht, wenn das Signal D größer als das Signal C ist, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt wird- Die Impulskette des Signals E wird dann dem elektromagnetischen Absperrorgan TO zugeführt, um das Luft/Kraftstoff-Mischverhältnis in der Weise einzustellen, wie dies in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde.

In Fig. 4 ist schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese erste Ausführungsform entspricht der konventionellen Einheit nach Fig. 1 bis auf den Unterschied, daß die erfindungsgemäße Einheit mit einem entfernbaren Element Ί50 mit geeigneter Öffnung versehen ist. Das Element 150 ist mit Paßsitz in den oberen Oereich des Luftkanals 12, beispielsweise dadurch eingesetzt, daß es in einen in diesem Kanal vorgesehenen Abschnitt eingeschraubt ist. Die Feineinstellung der Luft/Strömungsmenge wird daher einfach dadurch ausgeführt, daß das Element Ί50 durch ein anderes Element mit einer geeigneteren Öffnung ersetzt wird.

In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei ein Element 152 zu dem konventionellen Vergaser nach Fig.

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hinzugefügt ist. Das Element 152 stellt vorzugsweise eine Regulierschraube dar, die einstellbar in den Luftkanal 12 hineinreicht, um die Querschnittsfläche eines Teils des Luftkanals 12 kontinuierlich zur Veränderung der Menge an Luft, die durch diesen Kanal strömt, zu ändern und um dadurch die Feineinstellung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchzuführen.

In Fig. 5 ist das Element 152 stromauf des Kolbens 111 angeordnet, kann jedoch andererseits auch stromab des Kolbens vorgesehen werden. Das Element 152 ist nicht auf ein Element des Nadeltyps beschränkt, sondern kann auch jeden anderen Aufbau unter der Voraussetzung haben, daß die vorerwähnte kontinuierliche Änderung der Querschnittsfläche erreichbar ist.

In den Figuren 6a und 6b ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung schematisch veranschaulicht. Diese dritte Ausführungsform weist gegenüber dem konventionellen Vergaser nach Fig. 1 ein zusätzliches Element 154 auf. Das Element 154 stellt eine Regulierschraube dar, die dazu dient, den Hub des Kolbens 11 durch ein vorstehendes bzw. hervorragendes Element 156 zu verändern, wie dies am besten aus Fig. 6b ersichtlich ist. Dadurch wird die öffnung in der Öffnungsstellung des Kolbens 111 verändert. Infolgedessen ermöglicht die Anordnung

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des Elements 154 die vorerwähnte Feineinstellung des Luft/Kraftstoff-Mischverhältnisses durch Änderung der Luftmenge, die durch den Luftkanal 112 strömt.

Bei der letzterwähnten Ausführungsform kann eine weitere Feineinstellung des Luft/Kraftstoff-Mischverhältnisses dadurch erreicht werden, daß die Feder 158 durch eine andere Feder mit einer geeigneteren Federkonstante ersetzt wird, so daß der maximale Hub des Kolbens 11 reguliert bzw. eingestellt wird, wobei in diesem Fall das Element 156 weggelassen wird.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß mit den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Feineinstellung des Luft/Kraftstoff-Mischverhältnisses bei einem Vergaser, der in Verbindung mit einem elektronischen Regelkreis verwendet wird, leicht und auf einfache Weise durchführbar ist, so daß die vorerwähnten Vorteile ohne weiteres erreichbar sind.

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Claims

2S03858

Patentansprüche

( 1.) Vergaser für Kraftfahrzeugmotoren zur Verwendung mit einem elektronischen Regelkreis für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur Zuführung eines angemessenen Luft/Kraftstoff-Gemisches zu einem Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugkanal (13) mit einem Venturi-Abschnitt (20) vorgesehen ist,

daß ein Schwimmergehäuse (18) zur Aufnahme von Kraftstoff angeordnet ist,

daß ein Kraftstoffkanal (14) sich zwischen dem Venturi-Abschnitt und dem Schwimmergehäuse erstreckt,

daß ein Luft-Zufuhrkanal (12) an den Kraftstoffkanal zur Zufuhr eines Luftstromes zu dem Kraftstoffkanal angeschlossen ist, daß ein Stellglied (1O) betrieblich mit dem Luft-Zufuhrkanal zur Steuerung der Luftströmungsrate in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal verbunden ist, welches von dem Regelkreis für das Luft /Kraftstoff-Verhältnis an das Stellglied angelegt wird, wobei die Steuerung der Luftströmungsrate derart ausgeführt wird, daß ein adäquates Luft /Kraftstoff-Gemisch dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, und

daß eine Einrichtung (15); 152/154) zur Feineinstellung der Luftströmungsrate vorgesehen ist.

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2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (1O) eine elektromagnetische Ventil- oder Absperrorganeinheit ist.
3. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (150) ein entfernbares bzw. abnehmbares
Element ist, welches in dem Luft-Zufuhrkanal (12) angeordnet ist, daß dieses Element eine Öffnung aufweist und die Feineinstellung dadurch ausgeführt wird, daß das entfernbare Element durch ein anderes Element mit einer gewünschten
Öffnung ersetzt wird.
4. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (152) ein Element ist, welches einstellbar in den Luft-Zufuhrkanal hineinragt und eine Veränderung der Querschnittsfläche eines Teils des Luft-Zufuhrkanals ermöglicht, wodurch die Feineinstellung der Luftströmungsrate erreicht wird.
5. Vergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (152) eine Regulierschraube ist.

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6. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (ΊΟ) eine elektromagnetische Ventil- oder Absperrorganeinheit ist, die einen Kolben (11) enthält, der zur Steuerung der Luftströmungsrate bzw. Luftströmungsmenge durch seine Hin- und Herbewegung innerhalb des Luft-Zufuhrkanals dient und daß die Einrichtung (154) ein Element zur Einstellung des Hubs des Kolbens ist, wodurch die Feineinstellung der Luftströmungsrate erreicht wird.
7. Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das Element (154) eine Regulierschraube ist, die derart angeordnet ist, daß sie den Maximalhub des Kolbens (11) begrenzt.
8. Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine einstellbare Feder (158) ist, die derart angeordnet ist, daß sie den Maximalhub des Kolbens (11) begrenzt.

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