DE2642219B2 - Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff - Google Patents

Description

arbeiten zu können, muß daher der im Anspruch 1 gekennzeichnete bestimmte Frequenzbereich eingehalten werden, um, in Verbindung mit anderen Kriterien, störende Schwingungen in der Unterdruckkammer zu verhindern. Bei Einhaltung dieser Frequenzspanne und der übrigen erfindungsgemäßen Merkmale wird aber in überraschender Weise eine sehr genaue Steuerung des Entlastungsventils in Abhängigkeit von z.B. der Abgaszusammensetzung möglich.

Wenn ein entsprechendes Volumen zwischen dem Durchlaß zum Außenraum und Unterdruckkammer liegenden Ventil und dieser Unterdruckkammer vorhanden ist, weist der auf die Membran der Kammer wirkende mittlere Unterdruck praktisch keine mit der Betätigungsfrequenz des Ventils zusammenhängende Schwankungen auf.

Weitere vorzugsweise Weiterbildungsformen sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet

Der Kreis enthält einen Fühler zur Bestimmung des Parameters, welcher eine physikalische oder chemische Eigenschaft der Auspuffgase (z. B, Gehalt an CO oder an Sauerstoff) ist, welche für den Gehalt des Oemischs kennzeichnend ist.

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

Fi g. 1 zeigt das Gesamtschema der Vorrichtung zur Speisung mit Brennstoff.

F i g. 2 ist ein Schaubild, weiches die elektrischen Signale zeigt, welche an verschiedenen Stellen der Vorrichtung der F i g. 1 erscheinen, wenn der Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemischs den günstigsten Wert hat.

Fig.3, deren Darstellung der der Fig.2 entspricht, entspricht einer Erregerdauer I₂ des Elektroventils, weiche erforderlich ist, um ein zu reich gewordenes Gemisch zu berichtigen, und welche größer als die Dauer fi für die günstigsten Bedingungen ist.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zur Speisung mit Brennstoff enthält in ihrer Einlaßleitung 1 strömungsau^fwärts von einem Hauptdrosselorgan. welches durch eine von dem Fahrer mittels eines (nicht dargestellten) Gestänges betätigte Drehklappe 2 gebildet wird, ein Hilfsdrosselorgan 3, welches sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der Luftmenge in der Leitung 1 öffnet, ferner Mittel zur Einspritzung von flüssigem Brennstoff unter Druck in den hinter dem Hauptdrosselorgan 2 liegenden Abschnitt der Leitung 1, und schließlich ein Dosiersystem, welches für die Stellung des Hilfsdrosselorgans 3 empfindlich ist und die eingespritzte Brennstoffmenge regelt.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Hilfsdrosselorgan 3 durch eine auf einer Achse 4 befestigte Klappe gebildet. Diese Klappe wird durch eine pneumatische Vorrichtung mit einer zwei Kammern 6 und 7 voneinander trennenden Membran 5 betätigt. Die Kammer 6 ist durch einen Kanal 8 mit einer Kammer 9 verbunden, weiche durch den zwischen dem Hauptdrosselorgan 2 und dem Hilfsdrosselorgan 3 liegenden Abschnitt der Leitung 1 gebildet wird. An der Achse 4 ist ein Hebel 10 befestigt, welcher an seinem freien Ende mit einem Stift 11 versehen ist, welcher mit dem Ende einer mit der Membran 5 verbundenen Stange 12 zusammenwirkt. Eine Feder 13 sucht ständig die Klappe 3 entgegen der Wirkung des in der Kammer b5 6 herrschenden Unterdrucks zu schließen.

Die Kammer 7 ist r^urch ein Loch 14 mit der Einlaßleitung 1 vor dem Hilfsdrosselorgan 3 verbunden, damit in dieser praktisch der Atmosphärendruck herrscht.

Die jederzeit von dem Hilfsdrosselorgan 3 in der Leitung 1 eingenommene Winkelstellung entspricht der in dieser Leitung strömenden Luftmenge, Je größer die Luftmenge ist, umso mehr öffnet sich das Hilfsdrosselorgan 3, so daß sich ein praktisch konstanter (oder sich entsprechend den Kenngrößen der Feder 13 ändernder) Unterdruck in der zwischen den beiden Drosselroganen 2 und 3 liegenden Kammer 9 ausbildet. Obwohl diese Anordnung besonders zweckmäßig ist, kann das Hilfsdrosselorgan 3 durch bekannte gleichwertige technische Mittel ersetzt werden.

Die Einspritzmittei umfassen eine Brennstoffquelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck, deren Förderleitung 40 wenigstens ein Einspritzventil 16 speist, welches in die Leitung 1 hinter dem Hauptdrosselorgan mündet

Das Ventil 16 wird durch einen Elektromagneten 17 betätigt, welcher durch periodisch v>n dem Dosiersystem ausgesandte rechteckige Strurnimpulse erregt wird.

Die Einspritzöffnung 15 des Ventils 16 mündet in eine Kammer 18, welche einerseits mit dem voi der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt der Leitung 1 durch einen in diesen durch eine Öffnung 29 mündenden Kanal 19 und andererseits mit dem hinter der Drosselklappe 2 liegenden Abschnitt der Leitung ί durch eine auf die Öffnung 15 ausgerichtete Hilfsöffnung 30 in Verbindung steht.

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, für die Stellung des Hilfsdrosselorgans 3 empfindliche und eine elektrische Information liefernde Mittel, welche hier ein durch einen Nocken 50 und eine Rolle 51 gesteuertes Organ umfassen, welches den Schaber eines mit einer Konstantspannungsquelle 26 verbundenenen veränderlichen Widerstands 25 verschiebt, und einen Steuerblock 20, welcher an seinem Eingang 21 die von der Vorrichtung 22 kommenden Auslöseimpulse und an seinem Eingang 21 die von dem Widerstand 25 kommende elektrische Information empfängt und an seinem Ausgang 27 ein rechteckiges Einpritzsignal liefert, welches anschließend von einem Verstärker 28 verstärkt und dem Elektromagneten 17 zugeführt wird.

Die Brennstoffquelle umfaßt einen Vorratsbehälter 34 zur Speisung einer Pumpe 38, deren Saugleitung 30 mit dem unteren Teil des Behälters 34 und deren Forderleitung 40 mit dem Ventil 16 verbunden ist. Eine Rückfluß- oder Entlastungsleitung 41 enthält eine durch einen Druckregler S3 geregelte Verbindung mit dem Behälter 34. Dieser Druckregler 33 enthält ein Ventil 42, welches mit einem Sitz 43 zusammenwirkt, welcher durch den unteren ^Teil einer Kammer 44 gebildet wird, an welcher die Rückflußleitung 41 endigt, wobei ein bewegliches oder verformbares Element, welches bei der dargestellten Ausführungsform durch eine Membran 45 gebildet wird, welche mit dem Ventil 42 durch einen Stab 46 verbunden ist, mit dem Deckel 49 eine mit der Kammer 9 du.ch einen Verbindungskanal 48 verbundene Kammer 47 begrenzt.

Die der Unterdruckkammer 47 abgewandte Seite der Membran 45 ist mit dem Außenraum über eine öffnung

20

2)

35, den von Luft- und Benzindämpfen eingenommenen oberen Teil des Behälters, und das Belüftungsloch des Behälters verbunden. Der in der Kammer 47 herrschende Unterdruck übt auf die Membran 45 eine Kraft aus, welche das Ventil 42 zu schließen sucht, während der ι Druck des in die Kammer 44 geförderten und auf das Ventil 42 wirkenden Brennstoffs dieses zu öffnen sucht.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Fühler 60 vorgesehen, welcher ein für den Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoff- i<> gemisch?, kennzeichnendes elektrisches Spannungssignal LMiefert. Der Fühler 60 steht mit den Auspuffgasen des Motors in Berührung und ist /.. B. eine Sauerstoffsonde. Das Signal U hängt dann von dem Sauerstoffgehalt der Auspuffgase ab. Der Fühler kann auch für andere physikalische oder chemische Parameter der Auspuffgase empfindlich sein.

Das Signal U wird einem Eingang 62 eines Differentialverstärkers 64 zugeführt. dp«pn anrlprrr Eingang 63 eine Bezugsspannung U_r von einem Generator empfängt, welcher durch ein einer Gleichspannungsquelle zugeordnetes Potentiometer 21 gebildet werden kann. Der Verstärker 64 liefert ein z. B. zu der Differenz der Eingangssignale proportionales Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal A wird an einen Eingang 67 eines Komparators 68 angelegt, dessen anderer Eingang 66 mit einem Generator 65 von Sägezahnsignalen mit dem Mittelwert 0 verbunden ist. Die Frequenz der Sägezähne muß hoch genug sein, um das Auftreten von störenden pulsierenden Betriebszu- i'¹ ständen beim Arbeiten des Druckreglers 33 zu vermeiden und liegt zwischen 30 und 300 Hz.

Das durch Rechteckspannungen gebildete Ausgangssignal des Komparators 68 wird durch einen Leistungsverstärker 69 verstärkt und an die Wicklung 70 eines J5 Elektroventils 71 angelegt. Das Elektroventil 71 besitzt einen mittleren festen Kern 72 und einen Tauchkern 73. Wenn ein elektrischer Strom in der Wicklung 70 fließt, wird der Tauchkern 73 zu dem Kern 72 gezogen, und zwar gegen die Wirkung einer Feder 74 welche das ■*" äußere Ende 75 des Tauchkerns 73 auf einen Sitz 76 gedruckt zu halten sucht, wobei die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 48 und einem über eine Kalibrierdüse 79 ins Freie mündenden Kanal 78 aufgehoben wird. <^r>

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

Wenn die Vorrichtung zur Speisung mit Brennstoff ein Luft-Brennstoffgemisch mit richtigem Gehalt liefert, liefert der Fühler 60 eine Spannung U. welche gleich der Bezugsspannung U_r ist. Die Ausgangsspannung A des v> Verstärkers 64 ist daher Null, da die Spannungen an den Eingängen 62 und 63 gleich sind (F i g. 2).

Der Komparator 68 vergleicht die Spannung A und das durch die Kurve B in Fig. 2 dargestellte Spannungssignal des Sägezahngenerators 65 mit der Periode T. An dem Ausgang des Komparators 68 erscheint ein in Fig. 2 durch Cdargestelltes Rechtecksigtial, welches durch rechteckige Slromimpulse mit der Dauer I, gebildet wird, welche beginnen, wetin die Spannungen A und B gleich sind, und an jeder steilen Flanke des Sägezahnsignals ßendigen.

Die rechteckigen Stromimpulse der Dauer t\ werden verstärkt und hierauf in die Wicklung des Elektroventils 71 geschickt. Der Tauchkern 73 öffnet die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 48 und dem Außenraum über den Kanal 78 und die kalibrierte öffnung 79 zu Zeiträumen T, worauf er sie nach der Dauer fj schließt. Der Unterdruck in der Kammer 47 des Druckreglers 33 stellt sich auf einen Wert ein, welcher insbesondere von dem Durchtrittsquerschnitt der kalibrierten Öffnung 79 und der Dauer t\IT abhängt. Hierdurch entsteht ein bestimmter Druck des das Ventil 16 speisenden Brennstoffs.

Je mehr die gesamte Öffnungszeit des Elektroventils zunimmt (d.h. je größer f|/7"ist), umso mehr wird der auf Hrn Dnirkrrglpr Tl von rlrr Kammer Q mik übertragene Unterdruck geschwächt, und umso geringer ist der Brennstoffdruck in dem das Ventil 16 speisenden Strömungskreis.

Wenn aus irgendeinem Grunde (Sinken des Atmosphärendnirks Zunahme der Außentemperatur. Verschmutzung des Luftfilters) der Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemischs zunimmt, wird die Spannung U von der Bezugsspannung U_r verschieden. Die ScNltung ist so getroffen, daß das Signal A abnimmt (Fig. 3). Der Komparator 68 liefert dann rechteckige Stromimpulse (Kurve Cder Fig. 3), deren Dauer I₂ größer als /, ist. Das Elektroventil 71 ist daher während einer längeren Gesamtzeit geöffnet, und der auf den Regler 33 übertragene Unterdruck wird noch mehr geschwächt, was eine Verminderung des Drucks des dem Ventil gelieferten Brennstoffs zur Folge hat.

Man erhält so eine einfache Vorrichtung, welche nur ein Elektroventil verwendet, welches mit einer Auf-ZuRegelung arbeitet, und nicht ein Ventil mit stetiger Regelung, welche gestattet, den Gehalt des dem Motor gelieferten Luft-Brennstoffgemischs auf einem etwa konstanten Wert zu halten, wobei der Verstärker 64 und der Generator 65 so vorgesehen werden können, daß die Dauer der rechteckigen Stromimpulse für die Änderungen von Usehr empfindlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiter ausgestaltet werden. So ist es insbesondere möglich, den Gehalt des Luft-Brennstoffgemisths in Funktion von zusätzlichen, von dem Betriebszustand des Motors abhängenden Parametern zu modulieren. Hierfür kann ζ. B. die Bezugsspannung U_r ist Funktion eines oder mehrerer Parameter verändert werden, z. B. in Fun¹ '.ion der durch die Stellung des Hauptdrosselorgans 2 bestimmten Belastung des Motors. Das Elektroventil 71 kann anders angeordnet werden. Es kann z. B. so vorgesehen werden, daß es bei seiner Erregung die Verbindung zwischen der Kammer 47 und der Abteilung der Einlaßleitung unterbricht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff, welche einerseits in ihrer Einlaßleitung vor einem von dem Fahrer betätigten Hauptdrosselorgan, ein Hilfsdrosselorgan, welches sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der Luftmenge in dieser Leitung öffnet, ferner eine Brennstoffquelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck, deren in den hinter dem Hauptdrosselorgan liegenden Abschnitt der Einlaßleitung mündender Förderkreis durch wenigstens ein von einem Elektromagneten betätigten Ventil gesteuert wird, und schließlich ein Dosiersystem enthält, welches für die Stellung des Hilfsdrosselorgans empfindlich ist, mit einem sich wiederholende Signale liefernden Organ versehen ist, und dem Elektromagneten wenigstens ein Erregersignal je Wiederholungsperiode der Signale während sines Bruchteils dieser Periode zuführt, wobei dieser Bruchteil öurch das System geregelt wird, wobei die Quelle zur Lieferung von Brennstoff unter Druck mit einem Druckregler mit einem Entlastungsventil versehen ist, welches sich unter der Wirkung des Förderdrucks zu öffnen und unter der Wirkung des in einer durch einen Verbindungskanal mit dem zwischen den beiden Drosselorganen liegenden Abschnitt der Einlaßleitung verbundenen Kammer herrschenden Unterdrucks zu schließen sucht, wobei die Kammer durch ein bewegliches oder verformbares Glied begrenzt wird, z. B. eine Membran, mit welcher das Ventil verbunden ist, wobei dieser Verbindungskanal mit Jem AuJenraum durch einen Durchlaß verbunden L»t, der durch ein Ventil gesteuert wird, dadurch ge:ennzeichnet, daß dieses Ventil ein Elektrovenlil (71) ist, das einem elektronischen Kreis (69) zugeordnet ist, der dem Ventil (71) sich wiederholende Erregersignale mit einer Frequenz zwischen 30 und 300 Hz zuführt, wobei die Dauer dieser Signale eine Funktion der Zusammensetzung der Abgase des Verbrennungsmotors ist, so daß der Unterdruck, der in der Kammer (47) herrscht, die mit der Einlaßleitung in Verbindung steht, so geändert wird, daß das Verhältnis von Luft zu Brennstoff auf einem günstigsten Wert gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kalibrierdüse (79), deren Durchtrittsquerschnitt entsprechend dem Querschnitt des Kanals (8) zur Verbindung mit dem zwischen den beiden Drosselorganen liegenden Abschnitt (9) der Einlaßleitung (1) gewählt ist, wobei diese Kalibrierdüse zwischen dem Kanal (8) und dem Außenraum auf dem Durchlaß angeordnet ist, welcher durch das Elektroventil (71) unterbrochen werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Abgase durch einen Fühler (60) festgestellt wird, dessen Ausgangssignal an einen Eingang (62) eines Differentialverstärkers (64) angelegt wird, dessen anderer Eingang (63) eine Bezugsspannung von einem Generator (61) erhält, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers (64) an einen Eingang eines Komparators (68) angelegt wird, dessen anderer Eingang (66) mit einem Sägezahngenerator (65) verbunden ist, wobei das Ausgangssignal des Komparator verstärkt und an das Elektroventil (71) angelegt wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung enthält einen Druckreg- !er, der den Zuführdruck des Brennstoffs zur Einspritzdüse und damit die eingespritzte Menge an Brennstoff in Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Einlaßleitung zwischen dem Haupt- und dem Hilfsdrosselorgan beeinflußt.

Es ist eine derartige Vorrichtung bekannt (DE-OS 19 56 689), bei welcher die Steuerung des Zuführdrucks am Einspritzventil über das Entlastungsventil noch durch weitere Stellgrößen beeinflußt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt diese Beeinflussung in

Abhängigkeit von externen Parametern, z.B. dem Luftdruck. Dabei erfolgt die Steuerung der Wirkung dieser Parameter kontinuierlich und progressiv durch Veränderung des Durchtrittsquerschnittes des aus der Unterdruckkammer nach dem Außenraum führenden Durchlasses. Eine derartige kontinuierliche, progressive Veränderung des Querschnittes macht infolge der dabei zu überwindenden Einflüsse von Reibung, Masse und Strömung eine Verstellung des Ventils mit der entsprechenden Ansprechgenauigkeit und Ansprechge-

schwindigkeit durch eine elektrische oder elektronische Steuerung schwierig bzw. unmöglich.

Es ist die der Erflridung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Brennstoff so auszubilden, daß mit einfachen, sicher und v/irtschaftlich arbeitenden elektronischen Regelelementen die durch den zwischen der das Entlastungsventil beeinflussenden Unterdruckkammer des Druckreglers und dem Außenraum liegenden Durchgang gehende Durchflußmenge genauer als bei

JS der bekannten Vorrichtung beeinflußbar ist und so eine wesentlich feinere, empfindlichere, genauer arbeitende und schneller ansprechende Steuerung des den Durchgangsquerschnitt beeinflussenden Ventils, insbesondere in Abhängigkeit von der Abg?*zusammensetzung möglich wird.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenden Merkmale erreicht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird also durch das den Durchgang zwischen der Unterdruckkammer und dem Außenraum steuernde Ventil nicht, wie bekannt, kontinuierlich und progressiv der Durchgangsquerschnitt verstellt, sondern es wird das Ventil in einer vorbestimmten Frequenz periodisch für sich in Abhängigkeit von der Regelgröße ändernde kurze Zeiträume geöffnet und wieder geschlossen, und dadurch das in der Zeiteinheit durch den Durchlaß strömende Volumen bestimmt, anstatt der Bestimmung dieses Volumens durch einen sich progressiv ändernden Durchtrittsquerschnitt.

Eine derartige periodische Steuerung eines Ventils mit sich ändernden Öffnungszeiten ist zwar an sich bekannt (FR-PS 22 28 158). Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch durch die Ventilanordnung die gesamte einem Verbrennungsmotor zugeführte Primärluft beeinflußt. Der hier geregelte Luftkreis ist also offen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jedoch der Druck in einem geschlossenen System beeinflußt und hier können in diesem geschlossenen

Raum in Abhängigkeit von der Frequenz der Öffnungsund Schließbewegung des Ventils Schwingungen auftreten. Um mit einer solchen periodischen Steuerung der Öffnungszeiten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung