DE2643113C3

DE2643113C3 - Einrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses im Ansauggemisch einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2643113C3
Application number: DE2643113A
Authority: DE
Inventors: Masaki Susono Shizuoka Mituyasu
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1982-01-14
Also published as: DE2643113A1; DE2643113B2; US4144855A; JPS52149524A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Wenn einer Brennkraftmaschine ein Luft-Kraftstoffgemisch im erforderlichen Mischungsverhältnis zügeführt werden soll, dann ist es erforderlich, die angesaugte Luft und den Kraftstoff in ihrem gegenseitigen Mengenverhältnis ständig und genau zu regeln. Ein gewöhnlicher Vergaser zur Herstellung eines solchen Luft-Kraftstoffgemisches weist im allgemeinen eine Venturi-Düse auf, die einem Strömungsdruck unterworfen ist, von welchem flüssiger Kraftstoff in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angesaugt wird. Die Menge des angesaugten Kraftstoffs wird dabei vom vorgenannten Strömungsunterdruck bestimmt. Solche ^ Vergaser weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis auch von Umgebungsbedingungen beeinflußt wird, wie beispielsweise Temperatur und Druck, was sich nachteilig auf die Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine auswirkt.

Aus der DE-OS 24 36 558 ist -eine Einrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einer mit einem Venturi-Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine bekannt, die die vorgenannten Nachteile beseitigen soll. Bei ihr ist ein Sensor in einer Abgasleitung der Maschine angeordnet, der die im Abgas herrschende Sauerstoffkonzentration mißt und ein in einer Nebenluftleitung des Vergasers angeordnetes elektromagnetisch betätigtes Ventil in Abhängigkeit des Sensorausgangssignals öffnet. Diese Einrichtung, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, läßt zwar befriedigende Gemischeinstellungen erzielen, dennoch bleiben in manchen Betriebssituationen doch Wünsche offen. Wenn nämlich die angesaugte Luftmenge wegen sich plötzlich ändernder Betriebsbedingungen plötzlich variiert, ist es schwierig, dieser plötzlichen Änderung bei der Steuerung des Magnetventils ausreichend schnell zu folgen. Das Luft-Kraftstoffverhältnis kann dann stark vom Sollwert abweichen.

Aus der US-PS 39 25 521 ist eine Einrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses im Ansaugkanal einer mit einem Venturi-Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine bekannt, die es erlaubt, das Mischungsverhältnis entsprechend der Motortemperatur und der Betriebshöhe über NN, d. h. entsprechend dem herrschenden Atmosphärendruck einzustellen. Bei dieser Einrichtung fehlt eine auf die Abgaszusammensetzung ansprechende Steuerungseinrichtung. Augenblickliche Betriebszustandsänderungen der Maschine lassen die Steuerungseinrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis unbeeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der oben genannten, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie in der Lage ist, auch bei sich plötzlich ändernden angesaugten Luftmengen eine optimale Gemischzusammensetzung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung bringt praktisch eine Vereinigung zweier voneinander unabhängiger Steuerungssysteme. Das eine Steuerungssystem, das in dem Abgassensor sein bestimmtes Element hat, bringt eine »Langzeit«- Steuerung, die in der Lage ist, sich langsam ändernden Umgebungsbedingungen, etwa Motortemperatur, Außentemperatur und Außendruck, Rechnung zu tragen, d. h. Bedingungen, denen sich der Vergaser von selbst nicht anpassen kann. Das andere Steuerungssystem reagiert auf den augenblicklichen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, der wiederum weitgehend unabhängig von den Außenbedingungen ist. Beide Steuerungssysteme greifen am gleichen Stellelement, der Nebenluftleitung, an, indem sie durch entsprechende Ventile dessen Querschnitt verändern bzw. ganz schließen.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist ein Vergaser mit einer variablen Venturi-Düse mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt. Dieser Vergaser 10 ist in einer Ansaugleitung 12 angeordnet und enthält eine Schwimmerkammer 14, eine Mischkammer 16, die mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, eine Unterdruckkammer 18, die mit der Ansaugleitung 12 in Verbindung steht, und einen

Kolben 20. Ein solcher Vergaser ist als sogenannter SU-Vergaser bekannt Wenn eine hier nicht dargestellte Drosselklappe geöffnet wird, dann steigt der Unterdruck in der Ventari-Düse 13 des Vergasers an, wodurch auch der Unterdruck in der Kammer 18 zunimmt Da der Druck in der Mischkammer 16 stets dem atmosphärischen Außendruck entspricht bewegt sich der Kolben 20 gegen die Kraft einer Feder 22 nach oben und vergrößert dadurch den freien Querschnitt einer Kraftstoffzuführungsöffnung, in welcher eine Düsennadel 24 angeordnet ist die am Kolben 20 befestigt ist und zu ihrem freien Ende hin spitz zuläuft Der Füllstand des Kraftstoffs in der Schwimmerkammer 14 wird von einem Schwimmer 26 stets konstant gehalten. Ein Vergaser 10 dieses Typs kann automatisch die Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoffgemischs, das durch die Venturi-Düse 13 strömt konstant halten, weil sich der freie Querschnitt der Venturi-Düse in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge automatisch ändert

Die von einem Luftfilter 28 gereinigte Luft wird mit dem Kraftstoff vom Vergaser 10 durchmischt und in die Brennkammern der Brennkraftmaschine geleitet.

Eine Einrichtung zum Messen der Sauerstoffkonzentration im Abgas, nämlich ein Sauerstoffsensor 34, ist in der Abgasleitung 32 der Brennkraftmaschine angeordnet. Das Ausgangssignal dieses Sensors 34 wird einem Rechner 36 zugeführt welcher ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 40 steuert, das in einer Nebenluftleitung 38 angeordnet ist. Die Nebenluftleitung 38 mündet am einen Ende in die Mischkammer 16 am Vergaser 10 und ist am anderen Ende an ein zweites Ventil 41 angeschlossen, das beispielsweise ein Membranventil ist. Das Ventil 41 enthält eine Luftkammer, die in zwei Teilkammern 42 und 44 unterteilt ist. Die eine Teilkammer 42 steht über eine Öffnung 52 mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung, während an die andere Teilkammer 44 die Nebenluftleitung 38 angeschlossen ist. Die beiden Teilkammern sind voneinander durch einen Ventilsitz mit einer darin ausgebildeten Öffnung 58 getrennt Die Teilkammer 44 ist an ihrer einen Seite von einer Membran 48 abgeschlossen, die ihrerseits eine Druckkammer 46 abschließt in die das eine Ende einer Verbindungsleitung 54 mündet deren anderes Ende nahe dem Luftfilter 28 in die Ansaugleitung 12 der Brennkraftmaschine mündet. An der Membran 48 ist mittels eines Stabes ein Ventilkörper 50 befestigt der in der öffnung 58 des Ventilsitzes angeordnet ist und in seinen unterschiedlichen Stellun-

gen den freien Öffnungsquerschnitt der öffnung 58 unterschiedlich weit öffnet. Eine Schraubenfeder 56 drückt gegen die Membran 48 in Richtung auf eine Verkleinerung der Druckkammer 46.

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Steuerungseinrichtung soll nachfolgend näher erläutert wurden. Der dynamische Luftdruck, der im wesentlichen proportional dem Quadrat der pro Zeiteinheit angesaugten Luftmenge ist wird über die Verbindungsleitung 54 der Druckkammer 46 des Ventils 41 vermittelt.

Wenn der dynamische Druck ansteigt dann bewegt sich die Membran 48 gegen die Kraft der Druckfeder 56 nach unten. Sollte der dynamische Druck ungenügend sein, um die Membran 48 gegen die Feder 56 zu bewegen, dann kann ein hier nicht gezeigter geeigneter Druckverstärker Verwendung finden. Der Ventilkörper 50 bewegt sich ebenfalls nach unten und vergrößert aufgrund seiner konischen Gestalt den freien Öffnungsquerschnitt der Ventilöffnung 58 zwischen den beiden Teilkammern 44 und 42. Wird dagegen die angesaugte Luftmenge kleiner, dann nimmt der dynamische Druck in der Druckkammer 46 ab, der Ventilkörper 50 bewegt sich unter der Kraft der Druckfeder 56 nach oben, wodurch der freie Querschnitt der öffnung 58 kleiner wird.

Auf diese Weise kann die Menge der Nebenluft in Abhängigkeit von der pro Zeiteinheit von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge verändert werden, so daß hierdurch eine geeignete Nachstellung des Luft-Kraftstoffverhältnisses im angesaugten Gemisch erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses in dem einer mit einem Venturi-Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine zugeführten Gemisch mit einem Sensor in einer Abgasleitung der Maschine zum Messen der Sauerstoffkonzentration im Abgas und einem elektromagnetisch betätigten Ventil in einer Nebenluftleitung des Vergasers, das in Abhängigkeit des Sensorausgangssignals geöffnet ι ο wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebenluftleitung (38) ein zweites verstellbares Ventil (41) mit einer Betätigungseinrichtung (48) angeotdnet ist, die von dem dynamischen Druck der in eine Brennkammer eingeführten Ansaugluft derart betätigt ist, daß das zweite Ventil (4t) kontinuierlich die Menge der durch die Nebenluftleiiung (38) strömenden Luft in Abhängigkeit von der in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingeführten AnsaugJuftmenge einstellt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (41) eine von der Membran (48) abgeschlossene Druckkammer (46) aufweist, deren Innenraum in der Nähe des Luftfilters (28) mit der Ansaugleitung (12) verbunden ist, daß auf der anderen Seite der Membran (48) eine Luftkammer ausgebildet ist, die durch einen Ventilsitz in zwei Teilkammern (42,44) unterteilt ist, von welchen die eine Teilkammer (42) mit der Umgebungsluft in Verbindung steht und in die andere Teilkammer (44) die Nebenluftleitung (38) mündet, und daß an der Membran ein Ventilkolben (50) befestigt ist, mit dessen Hilfe der freie Querschnitt der im Ventilsitz vorhandenen Öffnung (58) veränderbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetisch betätigte Ventil (40) und das Luftventil (41) in Reihe hintereinander in der Nebenluftleitung (38) des Vergasers (10) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der durch die Nebenluftleitung (38) strömenden Luft so eingestellt ist, daß sie proportional der Menge der in die Maschinenbiennkammer eingeführten Ansaugluft ist.