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Vorrichtung zum Absperren der Kraftstoffzufuhr
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für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum absperren
der Kraftstoffzufuhr für Kraftfahrzeuge, bei denen das Kraftstoffversorgungssystem
des Motors neben einom Lastsweig, über den im Lastbetrieb des Motors zumindest ein
Teil des Kraftstoffes zugeführt wird, einen gesonderten Leerlaufzweig aufweist,
über den im unbelasteten Zustand dos Aktors die Kraftstoffzuuuhr erfolgt.
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Moderne Otto-Ibtoren für Kraftfahrzeuge, beispielsweise Vergaserbenzin-Motoren,
haben noben einem Lastzweig, über den durch Betätigung des Gaspedals gesteuert die
zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Fahrtgeschwindigkeit oder zur Beschleunigung
des Kraftfahrzeuges erforderliche Eraftstoffeenge in die Verbrennungsräume der Zylinder
eingespritzt wird, noch einen Leerlaufzweig, über den auch dann, wenn über die Hauptdüse
des Lastzweiges kein Eraftstoff mehr angesaugt werden kann, bei laufendem Motor
immer noch eine bestimmte Mindestkraftstoffmenge in die Verbrennungsräume der Zylinder
eingespeist wird, die so bemessen ist, daß der Motor beispielsweise im Leerlauf,
d.h. wenn kein Gang eingelegt, die Kupplung aber eingerückt und das Gaspedal nicht
zur Aktivierung des Lastzweiges betätigt ist, noch mit einer Mindestdrehzahl läuft,
die für den "runden" Lauf des Motore erforderlich ist.
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Um nun zu verhindern, daß der Motor nach dem Abschalten der Zündung
durch
evtl. Glüheündungen weiterläuft, wobei der ICraftstoff über den Leerlaufzweig eingespeist
würde, sind bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art so ausgebildet, daß
der leerlaufzweig beim Abschalten des Motors mittels eines elektrisch betätigbaren
Leerlaufabschaltventils ebenfalls ahgesperrt rird. Ansonsten aber bleibt der Leerlaufzweig
in allen Betriebsphasen des Motors offen.
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Die hieraus resultierenden Nachteile sind zumindest die folgenden:
Wird beispielsweise bei längeren Bergab-Fahrten die im Schiebebetrieb des Motors
auftretende Bremswirkung zur Abbremsung des Fahrzeuges ausgenutzt, wobei das Gaspedal
zurückgenommen ist und ein niedriger Gang eingelegt ist und wobei der Motor in der
Regel mit relativ hoher Drehzahl mitgeschleppt wird, so werden über den Leerlaufzweig
verhältnismäßig große Kraftstoffmengen eingespeist, die in diesem Betriebsustand
für die Erzielung einer bestimmten Fahrleistung gar nicht erforderlich sind. In
diesem Betriebszustand wird also unnötig Kraftstoff verbraucht. Da sich der Motor
im Schiebebetrieb außerdem abkühlt, findet dann eine "kalte" Verbrennung statt,
die zu einem Verrußen der Zündkerzen führen kann.
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Der über den Leerlaufzweig eingespeiste Kraftstoff wird nur unvollständig
verbrannt, und es kann vorkommen, daß der für die Schmierung der Kolben erforderliche
Ölfilm an den Zylindenraden durch unvollständig verbranntes Gemisch abgespült wird,
was zu einem erhöhten Verschleiß der Kolben bzw. der Zylinder führen kann.
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Dieselben nachteiligen Verhältnisse ergeben sich, wenn bei rascher
Fahrt häufig das Gas zurückgenommen werden muß, weil der übrige Verkehr nicht mit
derselben hohen Geschwindigkeit rollt oder zu dicht ist. Es hat sich gezeigt, daß
sich der Motor bei schaber Autobahnfahrt und mittlerer Verkehrsdichte oder bei Bergfahrten
in 6% - 10% der Gesamtfahrzeit im Schiebebetrieb befindet, daß also während eines
nicht unerheblichen Bruchtelles der Gesamtfahrzeit ein unnötiger und darüber hinaus
verschleißfördernder Kraftstoffverbrauch stattfindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung su schaffen,
die die Gesamtheit der vorerwähnten Nachteile vermeidet und dabei so billig in der
Herstellung ist, daß die durch die Vorrichtung bedingten Mehrkosten eines Kraftfahrzeuges
schon nach wenigen tausend Fahrkilometern kompensiert sind.
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Diese Aufgabe tnrd erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mindestens
auf den Ubergang des Motors vom Lastbetrieszustand in den Schiebebetriebszustand
und auf den Übergang des Motors vom Schiebebetriebs- in den Lastbetriebszustand
ansprechende und bei diesen übergängen ein erstes bzw. ein zweites elektrisches
Ausgangssignal erzeugende Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, und daß im Leerlaufzweig
ein durch die Ausgangssignale der Steuerung einrichtung gesteuertes elektromagnetisches
Absperrventil angeordnet ist, das durch das erste Ausgangssignal in sein. Sperrstellung
und durch das zweite Ausgangssignal in seine Offen-Stellung gesteuert ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat also die Eigenschaft, daß im
Schiebebetrieb des Motors kein Kraftstoff verbraucht wird, was näturlich den Kraftstoffverbrauch
insgesamt deutlich herabsetzt.
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Die vorerwähnten Nachteile hinsichtlich des Verrußens der ZUndkerzen
und der Verschleißscheinungen des Motors werden weitestgehend vermieden. Außerdem
wird die Bremswirkung des Motors vorbessert, da sie nicht mehr durch die Verbrennung
des ansonsten über den Leeerlaufzweig eingespeisten Kraftstoffes zum Teil kompensiert
wird. Es kommt hinzu, daß auch nur eine geringere Mange unvollständig verbrannten
Gemisches, das besonders umweltbelastend ist, in die Atmosphäre abgegeben wird.
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Günstig ist es, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die
Steuerungseinrichtung beim Ubergang des Motors vo-m Lastbetrieb oder vorn Schiebebetrieb
in den Leerlaufbetrieb ihr zweite
das Absperrventil offenhaltendes
bzw. öffnendes Ausgangssignal erzeugt, damit der Motor beim Umschalten des Getriebes,
wobei er mindestens kurzzeitig in den Leerlaufbetrieb gelangt, nicht abstellt.
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Eine sowohl für Fahrzeuge mit automatischem Schaltgetriebe als auch
für Fahrzeuge mit von Hand zu betätigendem Getriebe geei¢-nete Ausführungsform der
Erfindung besteht darin, daß die Steuerungsvorrichtung einen die Stellung eines
mechanischen Steuerungsorgans für die Aktivierung bzw. Entaktivierung des lastsweiges
erfassenden ersten Sensor, einen die Leerlaufstellung des Schaltgetriebes erfassenden
zweiten Sensor und einen auf die Fahrtgeschwindigkeit ansprechenden dritten Sensor
aufweist und daß die Steuerungsvorrichtung das erste das Ventil sperrende Ausgangssignal
dann erzeugt, wenn das mechanische Steuerungsorgan in seiner für die Entaktivierung
des Lastzweiges charakteristischen Stellung, das Schaltgetriebe nicht in Leerlaufstellung
und die Fahrtgeschwindigkeit größer als ein bestimmter unterer Grenzwert ist, bei
dem die Motordrehzahl etwa der Leerlaufdrehzahl entspricht und sonst das zweite,
das Absperrventil geöffnet haltende Ausggngssignal erzeugt.
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fluroh die genannte Kombination der drei erfaßten Parameter ist der
Schiebebetriebszustand des Motore eindeutig erfaßbar und die Vorrichtung ist gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erwindung auf einfache Weise dadurch realisierbar,
daß der erste und der zweite Sensor im Stromversorgungskreis der Arbeitsspule des
Absperrventils liegende elektrische Kontakt einrichtung sind, und daß der dritte
Sensor ein Tachometer-Schalter ist, der bei da bestimmten Mittelwert der Fahrtgeschwindigkeit
eine dritte, im Stromversorgungskreis der Arbeitsspule des Absperrventils liegende
Kontakteinrichtung betätigt. Ein geeigneter Tachometer-Schalter umfaßt beispielsweise
einen Gleichstromgenerator, der mit einer in eina festen Verhältnis zur Drehzahl
dep Tachometerwelle stehenden Drehzahl angetrieben ist und eine sur Drehzahl der
Tachometerwelle
im wesentlichen proportionale Ausgangs spannung erzeugt, mit der ein elektronischer
Schalter angesteuert wird, der bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes
der Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators mittelbar oder unmittelbar den Stromdurchgang
durch die Arbeitaspule des Absperrventils steuert.
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Eine für Fahrzeuge mit von Band zu betätigendem Schaltgetriebe geeignete
Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Steuerungsvorrichtung einen
die Stellung eines mechanischen Steuerungsorgans für die Aktivierung bzw. Entaktivierung
des Lastzweiges erfassenden ersten Sensor, einen die Leerlaufstellung des Schaltgetriebes
belassenden zweiten Sensor und einen die Stellung eines mechanischen Steuerungsorgans
zum Ein- bzw. Ausrücken der Kupplung erfassenden dritten Sensor aufweist, und daß
die Steuerungsvorrichtung das erste, das Absperrventil gesperrt haltende Ausgangssignal
dann erzeugt, wenn das erstgenannte Steuerungsorgan in seiner für die Entaktivierung
des LastzrJeiges charakteristischen Stellung, das Schaltgetriebe nicht in Leerlaufstellung
und die Kupplung eingerückt ist, und sonst das zweite, das Absperrventil geöffnet
haltende Ausgangssignal erzeugt.
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Man kommt Jetzt ohne den in seinem Aufbau doch verhältnismäßig komplizierten
Tachometerschalter aus und hat dementsprechend die Möglichkeit, alle drei Sensoren
als im Stromversorgungskreis der Arbeitsspule des Absperrtentils angeordnet., eintach
aufgebaute Kontakteinrichtungen auszubilden, wie es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen ist.
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Wenn gemäß einer Ausführgngsform der Erfindung das Absperrventil bei
erregter Arbeitsspule offen ist und zur Stromversorgung der Arbeitsspule des Absperrventils
drei parallele Stromversorgungszweige vorgesehen sind, in denen Je eine der Elontakteinrichtungen
angeordnet ist, die mittels der Steuerungssorrichtung so gesteuert
sind,
daß die drei Stromversorgungszweige nur dann gleichzeitig unterbrochen sind, wenn
der Motor im Schiebebetrieb ist, dann ist durch eine einfache Stellung der Kontakteinrichtungen
mit ODER-Funktion der Schicbebetriebszustand des Motors eindeutig festgelegt.
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Eine dazu alternative Ausführugsform der Erfindung besteht darin,
daß das Absperrventil bei erregter Arbeitsspule geschlossen ist und daß die Kontakteinrichtungen
im Stromversorgungskreis der Arbeitsspule in Reihe angeordnet sind und gleichzeitig
nur dann geschlossen sind, wenn der Motor im Schiebebetrieb ist. Der Schiebebetriebszustand
wird Jetzt durch eine einfache Schaltung mit UND-Funktion erfaßt.
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Welche dicser beiden möglichen Schaltungen in konstruktiver Hinsicht
vorzuziehen ist, kann nach Gesichtspunkten der Betriebssicherheit und/oder der einfacheren
Leitungsführung ermittelt werden.
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Sowohl bei Fahrzeugen mit automatischem Schaltgetriebe als auch bei
Fahrzeugen mit von Hand zu betätigenden Schaltgetriebe kann die erste I:ontakteinrichtung
als ein bei Betätigung des Gaspedales die Schaltstellung wechselnder Endlagenschalter
ausgebildet sein.
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Bei Fahrzeugen mit von Hand zu betätigenden Schaltgetriebe kann auch
die dritte Kontakteinrichtung als ein bei Betätigung des Kupplungspedales zum Ausrücken
der Kupplung den Schaltzustand wechselnder Endlagenschalter ausgebildet sein. Hierfür
können handelsübliche tlikroschalter verwendet werden, die an geeigneten Stellen
entweder direkt am Gas- bzw. Kupplungspedal oder an geeigneten Teilen des mit diesen
verbundenen Lenkergestänges bzw.
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im Bereich solcher Teile angeordnet sind.
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Da der Schiebebetriebszustand des Motors durch die von den Sensoren
erfaßten
Parameter eindeutig bestimmt ist, ist es auch möglich, ein bereits vorhandenes elektrisch
betätigbares leerlaufabschaltventil mittels der Steuerungsvorrichtung antusteuern,
in welchem Falle sich die Mehrkosten für die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung
im wesentlichen auf die Kosten für die Endlagenschalter und die von diesen zur Batterie
bzw.
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zur Arbeitsspule des Absperrventils führenden elektrischen Leitungen
beschränken.
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Weitere Vorteile und flerkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 ein
Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsforn der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung.
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Die in Fig. 1 in ihrem prinzipiellen Aufbau schematisch dargestellte
erfindungsgemäße Absperrvorrichtung umfaßt ein übliches Absperrrentil 11 für den
schematisch angedeuteten leerlaufiweig 12 des nicht dargestellten Vergasers eines
von einem ott-Motor angetriebenen Kraftfahrzeuges. DE8 Absperrventil 11 ist mittels
einer Arbeitsspule 15 betätigbar, deren Minus-Anschlußkontakt 13 an der Fahrzeugmasse
liegt und dessen Plus-Anschlußkontakt über drei Öffnungsschalter 16 17 und 18, die
elektrisch in Reihe geschaltet sind, und über eine Sicherung 19 an den Plus-Pol
21 der Fahrzeugbatterie angeschlossen Ln, deren Minus-Pol 22 ebenfalls an der Fahrzeugmasse
liegt.
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Das Absperrventil 11 ist geschlossen, wenn seine Arbeitsspule 15 erregt
ist, wander in Fig. 1 dargestellten Stellung der Offnungsschalter 16, 17 und 18,
in der diese in ihrer den Stromdurchgang durch die Arbeitaspule 15 vermittelnden
Ruhestellung sind, der Fall ist.
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Der erste Öffnungsschalter 16 ist als ein als Endlagenschalter wirkender
Mikroschalter ausgebildet, der aus der geschlossenen Schaltstellung in die geöffnete,
die Stromversorgung der Arbeitsspule 15 unterbrechende Stellung übergeht, sobald
das Kupplungspedal zum Ausrücken der Kupplung betätigt wird. Der zweite Öffnungsschalter
17 ist ebenfalls als Mikroschalter ausgebildet, der geschlossen ist, solange das
Gaspedal nicht getreten ist und in seine die Strowversorgung der Arbeitsspule 15
unterbrechende Stellung übergeht, sobald das Gaspedal getreten wird, um durch Aktivierung
des nicht dargestellten Iaatzweiges der Kraftversorgung die Fahrtgeschwindigkeit
zu erhöhen oder um eine bestimmte Fahrtgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Der dritte
Öffnungsschalter 18 kann ebenfalls als Mikroschalter ausgebildet sein, der geschlossen
ist, wenn ein Gang eingelegt ist und offen ist, wenn das Getriebe, sei es kurzzeitig
oder andauernd, in der Leerlaufstellung ist.
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Man erkennt, daß die in Fig. 1 dargestellte Schließstellung der Öffnungsschalter
16, 17 und 18 im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges nur dann vorliegt, wenn sich der
Motor im Schiebebetriebszustand befindet, indem er bei weggenommenen Gas durch die
Bewegung des Fahrzeuges geschleppt wird und dabei eine Bremswirkung entfaltet.
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Dk dann gerade das Absperrventil 11 geschlossen ist und auch der Lastzweig
der Kraftstoffversorgung nicht aktiviert ist, wird somit kein Kraftstoff in die
Verbrennungsräume der Zylinder des flotors eingespeist. In jedem anderen Fahrbetriebszustand
des Kraftfahrzuges wäre der Stromversorgungskreis der Arbeitspule 15 unterbrochen
und damit zumindest der Leerlaufzweig des Kraftstoffversorgungssystemes freigegeben.
nie in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung eignet sich nur für
Kraftfahrzeuge mit
von Hand schaltbarem Getriebe, da nur bei solchen
die Stellung des Kupplungspedals bzw. eines Elements des Kupplungsgestänges zur
Erfassung des Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges mittels eines allein mechnnisch
betätigbaren Schalters ausgenutzt werden kann.
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Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Absperrvorrichtung ist in seiner Wirkung demjenigen gemäß Fig. 1 völlig analog,
unterscheidet sich von diesem aber einmal durch die Anordnung und Ausbildung dor
den Betriebszustand des Motors durch ihre Schaltstellung erfassenden Schalter 23,
24 und 26 und zum anderen dadurch, daß das Absperrvontil 11 geschlossen ist, wenn
der Stromdurchgang durch seine Arbeitsspule 15 unterbrochen ist. Die Schalter 23,
24 und 25 sind als Schließschalter ausgebildet, die in elektrisch parallelen Leitungssweigen
27, 28, 29 zwischen dem Plus-Pol 21 der Batterie bzw. der Sicherung 19 und dem Plus-Anschlußkontakt
14 der Arbeitsspule 15 angeordnet sind. In der in der Fig. 2 dargestellten geöffneten
Ausgangsstellung der Schließschalter 23, 24 und 26 ist somit der Stromdurchgang
durch die Arbeitsspule 15 unterbrochen und demgemäß das Absperrventil in seiner
den Leerlaufzweig 12 sperrenden Arbeitsstellung. Der erste Schalter 23 ist ein elektromagnetisches
Relais, dessen Arbeitskontakt 30 in seine Schließstellung fällt, sobald die Ausgangsspannung
eines Gleichstromgenerators 31, der mit einer zur Drehzahl der Tachometerwelle des
Rraftfahrzeuges proportionalen Drehzahl angetrieben ist, nicht mehr ausreicht, um
das Relais in seiner angezogenen Stellung zu halten, in der der Arbeitskontakt 30
geöffnet ist.
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Dies ist der Fall, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges größer
iet als ein niedrigster Wert von beispielsweise 20 kt/h. Der zweite Schließschalter
24 ist ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Mikroschalter, der sein.
Schaltstellung wechselt, sobald das Gaspedal getreten wird, in welchem Palle er
Jedoch die den Stromdurchgang durch den zweiten Leituugszweig 28 vermittelnde Schließstellung
einnimmt.
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Der dritte Schließachalter 26 ist offen, wenn ein Gang eingelegt ist
und in seiner den Stromdurchgang durch den Leitungszweig 29 vermittelnden Stellung,
wenn das Schaltgetriebe in Leerlaufstellung ist.
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Man erkennt unmittelbar, daß auch hier die in Fig. 2 dargestellte
Schaltstellung der drei parallel liegenden Schließschalter 23, 24 und 26 im Fahrbetrieb
dann und nur dann eingenommen wird, und damit auch das Absperrventil 11 nur dann
geschlossen ist, wenn sich der Motor im Schiebebetriebszustand befindet. In allen
anderen Fällen vermittelt entweder der erste oder der zweite oder der dritte der
parallelen Leitungszweige 27, 28 bzw. 29 den 8tromdurchgang durch die Arbeitsspule
15 des Absperrventils 11, so daß dieses gemaß der ODER-Funktion dieser Schaltungsanordnung
geöffnet ist. Dadurch, daß als Parameter für die Erfassung des Betriebszustandes
des Motors nicht die Stellung eines Betätigungsgliedes für die Kupplung, sondern
die Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt ist, eignet sich dieses Ausführungsbeispiel
sowohl für Fahrzeuge mit automatischem Schaltgetriebe als auch für solche mit von
Hand betätigtem Schaltgetriebe.
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Es versteht sich, daß auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der
erste Öffnungsschalter 16 als ein Tachometerschalter ausgebildet sein könnte und
daß dann ebenfalls eine Vorrichtung erzielt wäre, die auch für Fahrzeuge mit automatischem
Schaltgetriebe geeignet wäre. Ebenso ist es natürlich beim Ausführungsbeispiel gemäß
Fig.
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2 möglich, den Tachometerschalter durch einen die Arbeitsstellung
der Kupplung erfassenden Endlagenschalter zu ersetzen, um bei einem mit von Hand
schaltbarem Getriebe die Kosten für den Tachometerschalter einzusparen.
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Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei geeigneter
Abasndlung auch für Kraftfahrzeuge mit Otto-Motoren geeignet, bei denen anstelle
eines Vergasers eine Einspritzpumpe vorgesehen ist und auch für Zweitaktmotoren,
wobei im letztgenannten Fall der Vorteil im wesentlichen in der Kraftstoffeinsparung
liegt.