DE2818571C2 - Brennstoff-Zuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennstoff-Zuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

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Masaharu Sumiyoshi
Yuzo Takeuchi
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoff-Zuführeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 36 80 535 ist eine Brennstoff-Zuführeinrichtung oben angegebener Art bekannt, bei der der Konstantdruck-Regelkreis eine in einem Ironischen Ansaugkanal pendelnde Luftklappe besitzt, die an einer Schwinge derart aufgehängt ist, daß ihre Auslenkbewegung bei einer Änderung des Luftdurchsatzes zu dieser Durchsatzänderung proportional gehalten ist. Die Schwinge der Luftklappe wirkt direkt auf einen Brennstoff-Dosierkolben, der zur Konstanthaltung des Drucks zwischen Luft- und Drosselklappe gegen eine konstante Gegendruckkraft des Brennstoff-Versorgungsdrucks derart verschiebbar ist, daß bei sich änderndem Luftdurchsatz das Luft-/Brennstoffverhältnis A auf einem >?-Normalwert gehalten wird. Diese auf den Brennstoff-Dosierkolben wirkende Gegendruckkraft kann durch verschiedene Hilfseinrichtungen, wie z. B. durch ein Vollast-Detektorventil oder einen Thermo-Schaltkolben in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beeinflußt werden, so daß sich in dem Moment, in dem diese Einrichtungen wirksam werden, ein für den optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine erforderliche bewußt angestrebte Abweichung des Luft-/Brennstoffverhältnisses vom A-Normalwert ergibt.
Die bekannte Brennstoff-Zuführeinrichtung besitzt somit eine Druck-Regelungseinrichtung, deren Regelgröße als Druck zwischen der Luftklappe und der Drosselklappe in Abhängigkeit von genau definierten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine beeinflußt werden soll. Als Störgröße dieses Regelkreises ist in erster Linie die Stellung der Drosselklappe anzusehen, durch die der Druck stromab der Luftklappe, d. h. im Bereich der Regelstrecke sprunghaft beeinflußbar ist.
Bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt sowohl die Regelung als auch der korrigierende Eingriff auf die Regelgröße des Systems in einem Bereich, der auf einem relativ hohen Energieniveau liegt, was zur Folge hat, daß die zur gezielten Beeinflussung des Luft-/Brennstoffverhältnisses λ notwendigen Mittel und Einrichtungen konstruktionstechnisch verhältnismäßig komplex und räumlich relativ ausladend und damit auch träger werden, worunter das Ansprechverhaltcn der Rcgclungseinrichtung insbesondere bei gegebenenfalls auftretenden extrem schnellen Folgeregelungen leiden kann. Dies bedeutet, daß die bekannte Einrichtung bei in kürzester Zeit ablaufenden Verstellsequenzen der Drosselklappe gelegentlich nicht in der Lage ist, das Luft-/Brennstoffverhältnis in ausreichend kurzer Zeit auf dem /i-Normalwert einzuregeln, so daß dann die gezielte Korrektur des /i-Normalwertes zwar noch qualitativ realisierbar, die Quantität der /i-Beeinflussung jedoch häufig nicht genau genug definiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoff-Zuführeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die insbesondere bei schnellen Drosselklappen-Verstellsequenzen eine qualitativ ausreichend genau festlegbare Korrektur des A-Normalwerts in Abhängigkeit von Änderungen verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird d;e Regelungseinrichtung durch Trennung von Meß- und Stellglied derart umstrukturiert, daß eine Änderung der Regelgröße, d. h. des Drucks zwischen .Luft- und Drosselklappe ein auf niedrigem Energieniveau liegendes Signal erzeugt, aus dessen zeitlicher Integration sich die Stellgröße des Luftklappcn-Stclikolbens ergibt. Die Ansteuerungselemente für das Stellglied können durch die erfindungsgemäße Verlegung in einen Bereich, der auf niedrigerem Energieniveau liegt, feinfühliger und trägheitsärmer ausgebildet werden, und die Regelgröße und damit auch
ίο der /i-Normalwert wird auf diese Weise stets in kürzester Zeit auch bei schneller Folgeregelung ohne bleibende Regelabweichung wieder erreicht, wodurch die Voraussetzung dafür geschaffen wird, daß dieser /i-Normalwert definiert und fein in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine korrigiert werden kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Realisierung des Reglers mit integralem Charakter keine zusätzliche Energieversorgung erforderlich macht, indem Brennstoffdruck für alle Stellglieder als Energiequelle herangezogen wird. Da die Wirkungsweise des Rückkopplungssteuerkreises integraler Natur ist, bzw. einer I-Regelung folgt, tritt auch bei einer abrupten Änderung der Ansaugluftmenge keine Instabilität auf. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Ansprechverzögerung aufgrund der Verwendung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs als Betriebsmittel verringert und klein gehalten werden kann. Die Feinkorrektur des somit exakt einregelbaren A-Normalwerts erfolgt erfindungsgemäß in vorteilhafter
jo Weise zum einen an einer leicht zugänglichen Stelle und zum anderen derart, daß sich der vorrichtungstechnische Aufwand in einer vom Aufbau her übersichtlichen und einfachen Ansteuerung der Brennstoffleitung stromab des Dosierkolbens erschöpfen kann, die voll-
J5 kommen zuverlässig und ohne weitere Antriebsenergie in einem weiten Betriebsspektrum arbeiten kann.
Zu einer besonders einfachen und zuverlässig arbeitenden konstruktionstechnischen Lösung zur Beeinflussung des Druckabfalls über dem Brennstoff-Dosierkolben gelangt man mit den Merkmalen des Unteranspruchs 2. Die Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung sorgt unabhängig von der gerade benötigten Brennstoffmenge für einen genau dosierbaren Druckabfall über dem Dosierkolben, so daß sowohl die Einregelung des /?-Normalwcrts als auch eine Feinkorrektur des Luft-/Brcnnstoffverhältnisses in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.
Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 4 wird der Vorteil erzielt, daß durch die Schaffung zweier auf
so jeweils konstantem Druck liegender Brennstoffkreise mit jeweils einer Hochdruck- bzw. einer Niederdruckquelle die Ansprechleistung der Korrektureinrichtung vergrößert und deren Ansprechverhalten über dem Betriebsspektrum vergleichmäßigt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. Es zeigt
Fig. I eine Schnittansicht eines mit der Brennstoff-Zuführungseinrichtung in Verbindung stehenden Luftansaugleilungsteils einer Brennkraftmaschine;
bo F i g. 2 eine Schnittansicht des allgemeinen Aufbaus einer Ausführungsform der Brennstoff-Zuführeinrichtung;
F i ^. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des naenstchend zu beschreibenden Prinzips zur Steuerung
hi des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, und
Fig. 4a, 4b und 4c elektrische Sehaltungsanordnungen zur Steuerung von Magnetventilen, die bei der Brcnnstoff-Zuführcinrichtung gem. Fi g. 2 Verwendung
finden.
In F i g. 1 in der in Form einer Schniltansicht ein Ansaugleitungsteil einer mit einer Brennstoff-Zuführeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung versehenen Brennkraftmaschine dargestellt ist, bezeichnet die Bezugszahl I einen Hauptkörper der Einrichtung, der einen an seiner oberen Einlaßöffnung angebrachten Luftfilter 2 sowie in seinem Inneren ein Luftventil bzw. eine Luftklappe 3 und ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 4 aufweist. Durch den Luftfilter 2 angesaugte Luft strömt durch das Luftventil 3 und die Drosselklappe 4 in eine Ansaugleitung 111 und gelangt von dort über (nicht dargestellt) Ansaugkanäle zu den Zylindern der Brennkraftmaschine. Die Drosselklappe 4 ist normalerweise durch eine Feder 5 in Schlicßrichtung vorgespannt und dient zur Steuerung des Ansaugluftstromes durch ihre Auslenkung bzw. Winkelstellung, die durch eine entsprechende Betätigung eines (nicht dargestellten) Gaspedals in bekannter Weise bewirkt wird. Die Drehrichtung des Luftvcntils bzw. der Luftklappe 3 hängt dagegen von der Ansaugluftmenge ab, d. h. das Luftventil 3 wird in Öffnungsrichtung gedreht, wenn der Ansaugluftstrom ansteigt, während es in Schließrichtung gedreht wird, wenn der Ansaugluftslrom abnimmt. Die von dem Luftventil eingenommene Winkelstellung wird von einer nachstehend beschriebenen Rückkopplungssteuereinrichtung derart gesteuert, daß die Druckverminderung bzw. der Unterdruck in einer zwischen dem Luftventil 3 und dem Drosselventil 4 in dem Hauptkörper 1 gebildeten Luftdruckkammer 6 konstant bleibt. Das Luftventil 3 isi mit einem in Fig. 2 dargestellten Brennstoff-Dosierkolben 8 über ein durch die strichpunktierte Linie 7 dargestelltes Gestänge gekoppelt. Der Brennstoff-Dosierkolben 8 ist in einem Zylinder 9 gleitend angeordnet und wird mit der Drehbewegung des Luftventils 3 axial verstellt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Verbindung zwischen dem Luftventil 3 und dem Brennstoff-Dosierkolben 8 über das Koppelgestänge 7 derart vorgenommen ist, daß die Verstellung des Brennstoff-Dosierkolbens 8 der Änderung des Öffnungsgrades des Luftventil 3, d. rider Änderung des zwischen dem Außenrand des Luftveniils 3 und der zylindrischen Innenwand des Hauptkörpers 1 gebildeten Zwischenraumes bzw. Durchlaßquerschnittes proportional ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Brennstoff-Dosierkolben 8 ein innerhalb des Zylinders 9 angeordnetes inneres Endteil 10 auf, das mit einer zylindrischen Senkung bzw. schulterbohrung oder einem Hohlteil um die Achse versehen ist. Zwei Schlitze bzw. Spalte 10Λ sind axial in der peripheren Wand des hohlen Endieüs 10 derart ausgebildet, daß dieser in zwei halbzylindrische Hälften geteilt wird. Ein mit einer Brennstoff-Versorgungsquelle (einer nachstehend noch näher beschriebenen Hochdruck-Brennstoff-Versorgungseinrichtung 20) in Verbindung stehender Kanal 11 mündet in den Zylinder 9 an dessen geschlossenem Ende. Außerdem ist die Innenwand des Zylinders 9 mit einer Ringnut 12 versehen, in die ein Kanal 13 mündet. Bei dieser Anordnung fließt der durch den Kanal 11 in den Zylinder 9 strömende Brennstoff durch die Schlitze 1OA in die Ringnut 12 und von dort in den Kanal 13. Die Schlitze bzw. Spalte 10/4 und die Ringnut 12 bilden somit einen veränderbaren Spalt mit einem variablen Durchflußquerschnitt, der in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Überlagerung der Schlitze iOA und der Ringnut 12 variabel einstellbar ist. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß der Brennstoff-Dosierkolben derart mit dem Luftventil 3 gekoppelt ist.
daß die Stellung des Dosierkolbens 8 eine proportionale Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad des Luftventils 3 aufweist. Der Durchflußquerschnitt des von den Schlitzen \0A und der Ringnut 12 gebildeten variablen Schlit-
s zes bzw. Spaltes ändert sich somit proportional zu der Änderung des Öffnungsgrades des Luftventils 3. Der auf diese Weise von der Dosierkolbenanordnung 8 dosierte Brennstoff fließt durch den Kanal 13 zu einer Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 und von dort über
ίο einen Kanal 15 zu einem Brennstoffeinspritzventil 16 (Fig. 16). Beim öffnen des Einspritzventils 16 unter dem Druck des Brennstoffes wird dieser in den Innenraum 112 der Ansaugleitung über eine stromabwärts bzw. unterhalb des Drosselventils 4 gelegene Brennstoffdüse 17
r> eingespritzt. Es sei erwähnt, daß die Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 zur Aufrechterhaltung einer konstanten Druckdifferenz zwischen der stromaufwärts gelegenen bzw. oberen und der stromabwärts gelegenen b/w. unteren Seite des variablen Spaltes des Brennstoff-Dosicrkolbens 8 dient, wie dies nachstehend noch näher beschrieben ist.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 erfolgt die Zuführung des in einem Brennstofftank 18 enthaltenen Brennstoffes unter Druck mittels einer Brennstoffpumpe 19,
2ί so daß ein Teil des abgepumpten Brennstoffes in den Innenraum 112 der Ansaugleitung 111 über die Brennstoff-Einspritzdüse 17 eingespritzt wird, nachdem sie vom Brennstoff-Dosierkolben 8 dosiert worden ist. Eine mit der Abgabe- bzw. Förderseite der Brennstoffpumpe
jo 19 verbundene Leitung 20 steht mit einem Brennstoff-Rückführungskanal oder einer Brennstoff-Rückführungsleitung 23 über eine mit einem Hochdruckventil 21 versehene Bypass-Leitung 22 in Verbindung, wodurch eine Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung gebildet wird, die auf einem hohen Druck mit einer konstanten Druckdifferenz in bezug auf den atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck gehalten wird. Ein Niederdruckventil 24 ist in der Rückführungsleitung 23 stromaufwärts bzw. oberhalb der Verbindungsstelle zwischen der Rückführungsleitung 23 und der Bypass-Leitung 22 angebracht, wodurch ein Niederdruck-Brennstoffversorgungskreis 25 stromaufwärts bzw. oberhalb des Niederdruckventils 24 gebildet wird, die eine konstante Druckdifferenz aufrechterhält, die kleiner als diejenige der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 in Relation zu dem atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck ist.
Wie bereits vorstehend beschrieben, wird der in der zwischen dem Luftventil 3 und dem Drosselventil 4 gebildeten Druckkammer 6 herrschende Druck mit Hilfe des Rückkopplunessteuersystems bzw. Regelsystems unabhängig von dem Ansaugluftstrom oder der Ansaugluftmenge konstant gehalten. Bei einer typischen Ausführungsform des nachstehend beschriebenen Rückkopplungssteuersystems bzw. Regelsystems wird der von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 sowie vom Niederdruck-Brennstoffkreis 25 abgegebene Brennstoff vorteilhaft für den Betrieb des Steuersystems ausgenutzt
In der Außenwand des Hauptkörpers 1 ist in dem Bereich, in dem die Luftdruckkammer 6 im Inneren des Hauptkörpers 2 gebildet wird, eine Vertiefung bzw. Ausnehmung ausgebildet, die mit der Luftdruckkammer 6 in Verbindung steht und von einer Membran 26 verbs schlossen ist. Ein an dem Schwenkpunkt 27 schwenkbar angebrachter Arm 28 ist mit seinem freien Ende an der Membran 26 derart angebracht, daß eine Druckänderung in der Druckkammer 6 eine Schwenkbewegung
des Armes 28 über die Membran 26 bewirkt. Die Membran wirkt somit als Druckmeßfühlcr zur Feststellung des in der Luftdruckkammer 6 herrschenden Druckes. Die Bewegung des Armes 28 wird über ein durch die strichpunktierte Linie 29 dargestelltes Verbindungsgestänge auf einen Steuerkolben 31 eines in F i g. 2 dargestellten Steuerventils 30 übertragen. In eine den Steuerkolben 31 gleitend aufnehmende Bohrung 32 münden zwei öffnungen 33 und 34, die mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 bzw. mit dem Niederdruck-Brennstoffkreis 25 in Verbindung stehen. An der den öffnungen 33 und 34 gegenüberliegenden Seite der Bohrung 32 ist eine öffnung 35 ausgebildet, die in axialer Richtung der Bohrung 32 gesehen eine Mittelstellung zwischen den öffnungen 33 und 34 einnimmt. Der Stcucrkolben 3! ist ferner mit zwei Ringnuten 37 und 38 versehen, die durch einen hervorstehenden Teil bzw. Steg 36 getrennt sind, der jeweils mit den öffnungen 33 und 34 in Verbindung steht und eine dem Durchmesser der öffnung 35 im wesentlichen gleiche Breite aufweist. Der Steuerkolben 31 wird durch die Wirkung einer Feder 39 und die von dem Arm 28 des Druckmeßfühlers 26 ausgeübte Kraft in einer Ausgleichsstellung bzw. Gleichgewichtsstellung gehalten, so daß der Brennstoffstrom von der öffnung 33 in die öffnung 35 mit dem Brennstoffstrom von der öffnung 35 in die öffnung 34 im Gleichgewicht steht bzw. auf diesen abgestimmt ist, wenn der Druck innerhalb der Luftdruckkammer 6 einen vorgegebenen Wert aufweist. Die öffnung 35 steht mit einer in einem Zylinder 41 gebildeten Kammer 42 über einen darin befindlichen Luftventil-Antriebskolben M) in Verbindung. Der Luflventil-Antriebskolben 40 ist mit dem Luftventil 3 über ein durch die strichpunktierte Linie 43 dargestelltes Gestänge verbunden. Das Luftventil 3 wird unter der Wirkung einer Spannfeder 44 gewöhnlich in Richtung seiner Schließstellung gedruckt bzw. vorgespannt.
Wenn angenommen wird, daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 sich bei entsprechendem Anstieg des Ansaugluftstromes im Betrieb der Brennkraftmaschine erhöht, wird der Druck in der Luftdruckkammer 6 niedriger als ein vorgegebener Druckwert, solange der Öffnugsgrad des Luftventils 3 unverändert bleibt. Eine solche Druckverringerung wird von der Druckmeßfühlermembran 26 erfaßt und bewirkt über den Arm 28 eine in der Zeichnung nach rechts erfolgende Bewegung des Steuerkolbens 31, die wiederum einen entsprechend vergrößerten Durchflußquerschnitt des von der öffnung 35 und der Ringnut 37 gebildeten Brennstoff-Vcrengungs- bzw. -Drosselkanals zur Folge hat, während der Durchflußquerschnitt des von der öffnung 35 und der Ringnut 33 gebildeten Drosselkanals gleichzeitig verringert wird. Unter diesen Bedingungen fließt der Brennstoff von der Hochdruckversorgungseinrichtung 20 über die öffnung 33, die Ringnut 37 und die öffnung 35 in die Kammer 42 der Bohrung 41, was zur Folge hat, daß der Kolben 40 in der Figur nach links bewegt und dadurch das Luftventil 3 gegen die Federkraft der Feder 44 in Öffnungsrichtung gedreht wird. Dementsprechend wird der von dem Luftventil 3 der Luftströmung entgegengesetzte Widerstand verringert. Dies bedeutet, daß der Druck innerhalb der Luftdruckkammer 6 auf den vorgegebenen Wert angehoben wird. Ein solcher Druckanstieg bewirkt, daß der Steuerkolben 31 über die Membran 26 und den Arm 28 nach links bewegt wird, wodurch er in die neutrale Stellung, in der der Steg 36 mit der öffnung 35 ausgerichtet ist, zurückgeführt wird, wenn der Druck in der Druckkammer 6 den vorgegebenen Wert erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird die von der Hochdruckversorgungseinrichtung 20 in die Kammer 42 strömende Brennstoffmenge gleich der aus der Kammer 42 zum Niederdruckkreis 25 strömenden Brennstoffmenge, wodurch der Kolben 40 zum Stillstand gebracht wird. Das Luftventil 3 ist damit auf einen neuen Öffnungsgrad eingestellt. Wenn dagegen der Druck in der Druckkammer 6 durch Verringerung der Öffnung des Drosselventils 4 über den vorgegebenen Wert hinaus gesteigert wird, wird der Steuerkolben 31 aus der neutralen Stellung nach links verschoben, was zu einem verringerten Brennstoffstrom über die Ringnut 37 in die öffnung 35 führt, während der Brennstoffstrom von der öffnung 35 in die Ringnut 38 ansteigt.
Der in der Kammer 42 herrschende Druck sinkt daher, wobei der Kolben 40 durch die Wirkung der Feder 44 nach rechts bewegt und das Luftventil 3 in seiner Schließrichtung gedreht wird. Wenn der Druck innerhalb der Luftdruckkammer 6 auf den vorgegebenen Wert abgesunken ist, ist der Stcuerkolben 31 dann wieder in die neutrale Stellung zurückgeführt, während das Luftventil 3 auf eine verkleinerte öffnung eingestellt ist. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, bilden die Druckmeßfühlcrmembran 26, das Steuerventil 30 und der Luftventil-Antriebskolben 40 einen Rückkopplungssteuerkreis bzw. Regelkreis, dessen Funktion darin besteht, das Luftventil 3 bei einer Verringerung des Druckes in der Luftdruckkammer 6 entsprechend in der Öffnungsrichtung des Ventils und bei
jo einem Druckanstieg in der Luftdruckkammer 6 entsprechend in der Schließrichtung des Ventils zu drehen, wodurch der Öffnungsgrad des Luftventils derart eingestellt wird, daß der Druck innerhalb der Druckkammer 6 unabhängig von der Ansaugluftmenge gleichmäßig auf
j5 einem vorgegebenen konstanten Druckwert gehalten werden kann. Da die Wirkungsweise des Rückkopplungsstcuerkreises integraler Natur bzw. diejenige einer I-Regclung ist. tritt auch bei einer abrupten oder schnellen Änderung der Ansaugluftmenge keine Instabilität auf. Von weiterem Vorteil ist, daß die Ansprechverzögerung aufgrund der Verwendung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffes als Betriebsmittel verringert und relativ klein gehalten werden kann. Der an der Luftdruckkammer 6 eingestellte Druckwert wird von dem Kräftegleichgewicht zwischen der auf die Membran 26 wirkenden Kraft und den Kräften der Federn 39 und 44 bestimmt.
Nachstehend soll nun die Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 zur Konstanthaltung der Druckdifferenz
•50 des Brennstoffes zwischen der stromaufwärts gelegenen bzw. oberen und der stromabwärts gelegenen bzw. unteren Seite des vom Brennstcff-Dosierkolben 8 gebildeten Schlitzes mit variablem Durchflußquerschnitt beschrieben werden. Die Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 weist ein Gehäuse 45 auf, in dem eine erste Kammer 47 und eine zweite Kammer 48 ausgebildet sind, die voneinander durch eine in dem Gehäuse 45 in gespanntem Zustand angebrachte Membran 46 getrennt sind. Die zweite Druckkammer 48 steht über eine
bo feste Drosselstelle 49 mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 und gleichzeitig über eine Leitung 50 und verschiedene, nachstehend noch näher beschriebene feste und variable Öffnungselemente sowohl mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 als auch mit dem Niederdruck-Brennstoffkreis 25 in Verbindung. Dementsprechend wird der Druck innerhalb der zweiten Druckkammer 48 zwischen den Druckwerten des Hoch- und Niederdruck-Brennstoff-
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kreises auf einem konstanten Zwischenwert gehalten, so lange die variablen Öffnungselemente in einem unveränderten Zustand verbleiben. Der Kanal 13, der sich von der in dem den Brennstoff-Dosierkolben 8 gleitend aufnehmenden Zylinder 9 ausgebildeten Ringnut 12 erstreckt, mündet in die erste Druckkammer 47, die somit dem an der stromabwärts gelegenen bzw. unteren Seite des vom Brennstoff-Dosierkolben 8 gebildeten veränderlichen Schlitzes herrschenden Druck ausgesetzt ist. Außerdem ist in der ersten Druckkammer 47 in der Nahe der Membran 46 und dieser gegenüberliegend ein Ventilsitz 51 angeordnet, in den der zu dem Brennstoff-Einspritzventil 16 verlaufende Brennstoffkanal 15 mündet. Außerdem ist eine Feder 52 derart angeordnet, daß auf die Membran 46 ein Druck für eine von dem Ventilsitz 5ί weggerichieie Bewegung ausgeübt wird. Die Membran 46 bildet somit ein Differenzgleichdruckventil, das sich in Abhängigkeit von der Differenz /.wischen der die Membran in Richtung der zweiten Druckkammer 48 drückenden Kraft und der Druckdifferenz zwischen der ersten Druckkammer 47 und der zweiten Druckkammer 48, die die Membran in Richtung der ersten Druckkammer 47 drückt, in Richtung des Ventilsitzes 51 oder von diesem weggerichtet bewegt. Im übrigen steht die stromaufwärts gelegene bzw. obere Seite des vom Brennstoff-Dosierkolben 8 gebildeten variablen Schlitzes mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 direkt in Verbindung und ist somit dem von ihr ausgeübten Druck ausgesetzt.
Es sei nun angenommen, daß der Druck innerhalb der zweiten Druckkammer 48 relativ zu dem Druck der Hochdruckversorgungseinrichtung 20 auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, während die über dem veränderlichen Schütz gebildete Druckdifferenz angewährleistet, daß der durch den veränderbaren Schlitz fließende Brennstoffstrom dem Öffnungsgrad des Luftventils 3 genau proportional ist. Da der an der stromaufwärts gelegenen bzw. oberen Seite des Luftventils 3 herrschende Druck als dem atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck gleich angesehen werden kann, und zwar zusätzlich zu der Tatsache, daß der Druck an der stromabwärts gelegenen bzw. unteren Seite des Luftventils (d. h., der Druck in der Luftdruckkammer 6) durch die Steuerung des Luftventils 3 konstant gehalten wird, ist aufgrund der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge der durch den Hauptkörper 1 hindurchtretende Ansaugluftstrom dem Öffnungsgrad des Luftvcntils 3 genau proportional. Auf diese Weise ermöglicht die Kombination des Luftventils mit der vorstehend beschriebenen Brennstoff-Dosieranordnung, daß die Brennstoffzufuhrmenge relativ zu der Ansaugluftmenge unabhängig von deren Änderungen auf einem vorgegebenen konstanten Verhältnis gehalten werden kann. Dies bedeutet, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einem konstanten Wert gehalten werden kann.
Wenn angenommen wird, daß der Öffnungsgrad des Luftventil 3 durch den Wert Aa und die Druckwerte an der stromaufwärts gelegenen bzw. oberen und der stromabwärts gelegenen bzw. unteren Seite des Luftventils 3 jeweils durch Po bzw. Pa repräsentiert werden, läßt sich der Ansaugluftstrom Ca folgendermaßen ausdrücken.
20
30 Ga-Aa
Wenn der Bereich des Durchflußquerschnittes des vom Brennstoff-Dosierkolben 8 gebildeten veränderbaren Schlitzes durch die Größe Af und die Druckwerte an steigt (d. h., der Druck an der stromabwärts gelegenen 35 seiner stromaufwärts gelegenen Seite und seiner strom- bzw. unteren Seite verringert sich, da die stromaufwärts abwärts gelegenen Seite durch die Größe Ph bzw. Pc
gelegene bzw. obere Seite konstant dem Druck der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 ausgesetzt ist). Unter diesen Bedingungen zeigt die Membran 46 die Neigung, in Richtung der ersten Druckkammer 47 gedrückt zu werden, wodurch der zwischen der Membran 46 und dem Ventilsitz 51 gebildete Ventildurchlaß bzw. Ventilkanal eingeengt oder ggf. geschlossen wird. Dies hat zur Folge, daß sich der Druck innerhalb der ersten Druckkammer 47 erhöht, wodurch die Druckdifferenz über dem veränderbaren Schlitz verringert wird. Bei einer Verringerung der Druckdifferenz über dem veränderbaren Schlitz (d. h., bei einem Anstieg des Drucks an der stromabwärts gelegenen bzw. unteren Seite wird dagegen die Membran 46 in Richtung der zweiten Druckkammer 48 zur Vergrößerung gegeben sind, läßt sich andererseits die Brennstoff-Einspritzmenge Gfdurch den folgenden Ausdruck wiedergeben.
GF- Af·,
Aus den Gleichungen (!) und (2) ergibt sich dann das Luft/Brcnnstoff-VerhältnisCa/C/'zu:
VPb-Pa
des Ventiidurchiasses ausgeienkt, was zu einer gerung des Druckes innerhalb der ersten Druckkammer 47 führt. So lange der Druck in der zweiten Druckkammer 48 auf einem konstanten Wert gehalten wird, bleibt somit der Druck in der ersten Druckkammer ebenfalls konstant, so daß der über dem vom Brennstoff-Dosierkolben 8 gebildeten veränderbaren Schlitz erzeugte Druckabfall konstant gehatten werden kann.
Es ist somit ersichtlich, daß der Brennstoff dauernd einer gleichmäßigen Druckdifferenz über dem veränderbaren Schlitz des Brennstoff-Dosicrkolbens 8 durch die Steuerung mittels der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 unterworfen ist. Diese Tatsache in Ver-Da die Luftventil-Steuereinrichtung und die Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise zur Konstanthaltung der Bedingungen Po — Pa und Ph Pc dicr.cn und außerdem das Luftventil 3 derait mit dem Brennstoff-Dosierkolben 8 gekoppelt ist, daß das Verhältnis Aa/Af konstant sein kann, wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis CaJGi konstant gehalten.
Erfindungsgemäß wird in Betracht gezogen, die Bedingung bzw. den Zustand Ph Pc in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zu ändern und das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einen Optimalwert für den Betrieb der Brennkraftmaschine zu korrigieren. Wenn angenommen wird, daß die Druckdifferenz Ph Pc um 10% erhöht wird, wird der Verhältniswert des normalen Luft/Brennstoffverhältnisses zu
bindung mit der Kopplung zwischen dem Brennstoff- 65 demjenigen, das korrigiert werden soll, gleich dem Wert Dosierkolben 8 und dem Luftventil 3, derart, daß der /U, der anzeigt, daß die Brennstoffkonzentration um
ungefähr 5% erhöht wird. Wenn dagegen die Druckdifferenz Ph — Pc um 10% verringert wird, wird die
Durchflußquerschniu des veränderbaren Schlitzes dem Öffnungsgrad des Luftventils 3 proportional sein kann,
Brennstoffkonzcntration «tier Brennstoffdichlc um ungefähr 5% verringert. Es ist zu beachten, daß der Druck Ph gleich dem Druck der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 ist und relativ zu dem atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck auf einem vorgegebenen ϊ konstanten Differenzdruck gehalten wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit der Brcnnstoff-Druckdifferen/einrichtung 14 beschrieben wurde. Dagegen ist der Druck Pc gleich dem in der ersten Druckkammer 47 der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 herrschenden und relativ zu dem in der zweiten Druckkammer 48 herrschenden Druck auf einer vorgegebenen Druckdifferenz gehaltenen Druck. Der Druck Pc kann daher durch Änderung des Druckes in der zweiten Druckkammer 48 geändert werden. Erfindungsgemäß ist beabsich- ι s tigt, den Druck in der zweiten Druckkammer 48 als Funktion des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine automatisch zu vergrößern oder zu verkleinern und durch entsprechende Änderung der über dem veränderbaren Spalt des Brennstoff-Dosierkolbens 8 gebildeten Druckdifferenz Ph — Pc das Luft/Brennstoffverhältnis derart zu korrigieren, daß es einen Optimalwert für den Betrieb der Brennkraftmaschine aufweist.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die zweite Druckkammer 48 über die feste öffnung 49 mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungsquelle 20 verbunden. Außerdem ist die zweite Druckkammer 48 mit einer ersten Korrekturkammer 53 und einer zweiten Korrekturkammer 54 über eine Leitung oder einen Kanal 50 verbunden. Im einzelnen ist die erste Korrekturkammer 53 mit der Leitung 50 über eine feste öffnung 55 sowie über eine weitere feste öffnung 56 und ein Bimetallventil 57, die beide parallel zu der öffnung 55 angeordnet sind, verbunden. Außerdem steht die Kammer 53 auch mit dem Niederdruck-Brennstoffkreis 25 in Verbindung, und zwar über eine feste oder unveränderbare öffnung 58 sowie über eine weitere feste öffnung 59 und ein Faltenbalgventil 60, die beide parallel zu der Öffnung 58 angeordnet sind. Die zweite Korrekturkammer 54 ist einerseits über eine feste öffnung 61 mit der Leitung 50 verbunden und steht andererseits über ein elektromagnetisches Ventil bzw. Magnetventil 62 und eine feste Öffnung 63 mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 in Verbindung. Außerdem steht die zweite Korrekturkammer 54 mit einer volumenveränderlichen Kammer 66 eines Meßfühlers zur Feststellung· von Beschleunigung und Verzögerung über eine feste öffnung 64 in Verbindung, wobei ein Rückschlagventil 65 parallel zu dieser angeordnet ist. Die volumenveränderliche Kammer 66 steht wiederum über eine feste öff- so nung 67 mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 in Verbindung. Der Beschleunigungs/Vcrzögerungsmeßfühler weist einen Kolben 69 auf, der über ein von der strichpunktierten Linie 68 dargestelltes Verbindungsgestänge mit der Drosselklappe 4 gemäß F i g. 1 gekoppelt ist. Der Kolben 69 wird von einem Zylinder 70 gleitend aufgenommen und bildet einen Teil für sowohl ein Vollast-Detektorventil als auch ein Leerlauf-Detektorventil. Das Vollast-Detektorventil besteht aus einer Einlaßöffnung 71 und einer Auslaßöffnung 72, ω die an den Seiten des Zylinders 70 einander gegenüberliegend angeordnet sind, sowie aus einer in in dem Kolben 69 ausgebildeten Ringnut 73. Wenn sich die Drosselklappe 4 nahe der vollständig geöffneten Stellung verbunden, während die Auslaßöffnung 72 mit der ersten Korrekturkammer 53 direkt verbunden ist. Das Leerlauf-Deicktorvcnlil besteht aus einer milder Hochdruck-Brcnnstoffversorgungseinrichtung 20 verbundenen Hinlaßöffnung 75 und einer an der gegenüberliegenden Seite vorgesehenen und relativ zu der Einlaßöffnung 75 in der lr i g. 2 eninehinbaren Weise axial nach rechts versetzten Auslaßöffnung 76. Wenn die Drosselklappe 4 die I.ecrlauf-Öffnungsstellung einnimmt, öffnet der Kolbon 69 die Auslaßöffnung 76, so daß eine Verbindung mit der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 ermöglicht wird. Die Auslaßöffnung 76 des Leerlauf-Detektorventils steht auf der anderen Seite mit einer Druckkammer 80 eines in der Brennstoffleitung 15 angeordneten Verzögerungsventils 79 über ein Ladehochdruck-Detektorventil 77 und eine Leitung 78 in Verbindung. Die Druckkammer 80 des Verzögerungsvcntils 79 steht außerdem über eine feste Öffnung 81 mit der ersten Korrekturkammer 53 in Verbindung. Das Ladchochdruck-Detektorventil bzw. Motorhoehlcistungs-Mcßfühlerventil 77 ist über einen in die Ansaugleitung mündenden Kanal 82 einem Gegendruck ausgesetzt,dessen Betrag gleich dem im Innenraum 112 der Ansaugleitung 111 stromabwärts bzw. unterhalb des Drosselventils 4 herrschenden Druck ist. Das Ventil 77 wird normalerweise durch die Wirkung einer Feder 83 in die Schließstellung gedrückt und geöffnet, wenn die Auslaßöffnung 76 des Leerlauf-Detektorventils geöffnet ist und außerdem der Druck in der Ansaugleitung 111 stromabwärts bzw. unterhalb des Drosselventils 4 unter einen vorgegebenen Druckwert abfällt.
Die vorstehend beschriebene Anordnung des von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 über die zweite Druckkammer 48 zum Niederdruck-Brennstoffkreis 25 verlaufenden Brennstoffkreislaufs ist in Form eines Blockschaltbildes in Fi g. 3 schematisch dargestellt. Da der Druck in der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 und im Niederdruck-Brennstoffkreis 25 mittels des Hochdruckventils 21 und des Niederdruckventils 24 jeweils in bezug auf den atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck auf konstanten Differenzwerten gehalten wird, wird der Druckwert in der zweiten Druckkammer 48 von den Widerstandswerten und Brennstoffströmen bestimmt, die sich in den zwischen der Hochdruck-Brennsioffversorgungseinrichtung 20 und dem Niederdruck-Brennstoffkreis 25 vorgesehenen einzelnen Kreisen ergeben bzw. festgelegt sind. Das heißt, der Druck in der zweiten Druckkammer 48 kann durch Änderung dieser Widerstandswerte und Strömungen geändert werden. Wenn z. B. das ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Magnetventil oder Solenoidventil 62 geöffnet ist, wird der Widerstand in dem die Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 und die zweite Druckkammer 48 miteinander verbindenden Kreis verringert, was zur Folge hat, daß der Druck in der zweiten Druckkammer 48 ansteigt. Das Maß dieses Druckanstiegs wird höher, wenn das Öffnungsverhältnis des nachstehend noch näher beschriebenen Magnetventils 62 vergrößert wird. Ferner wird bei öffnung des Bimetallventils 57, des Vollast/-Detektorventils und/ oder des Faltenbalgventils 60 der Widerstand in dem von der zweiten Druckkammer 48 zum Niederdruck-Brennstoffkreis 25 verlaufenden Kreis verringert, was zu einem Abfall des Druckwertes in der zweiten Druck
befindet, wird die Ringnut 73 zu den beiden öffnungen 65 kammer 48 führt Das Maß dieses Druckabfalles wird
71 und 72 ausgerichtet, so daß diese beiden öffnungen von den Kombinationen der Betriebszustände der vor-
miteinander in Verbindung gelangen. Die Einlaßöffnung stehend genannten Ventile bestimmt. Im übrigen wird
71 ist über eine feste öffnung 74 mit der Leitung 50 bei einer Vergrößerung des Volumens der volumenver-
änderlichen Kammer 66 des Beschleunigungs/Verzögerungsmeßfühlers der Druck in der zweiten Druckkammer 48 entsprechend abgesenkt, da der Brennstoff über das Rückschlagventil 65 aus der zweiten Korrekturkammer 54 ausströmt Wenn dagegen das Volumen der volumenveränderlichen Kammer 66 verringert wird, steigt der Druck in der zweiten Druckkammer 48 entsprechend an. Auf diese Weise wird der Druck in der zweiten Druckkammer 48 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der verschiedenen Ventile und der Volumenänderung der volumenveränderlichen Kammer 66 geändert, die wiederum automatisch in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gesteuert werden, wie dies nachstehend noch näher beschrieben ist.
Es sei außerdem erwähnt, daß die erste Druckkammer 47 der Brennstoff-Druckdiffercnzcinrichtung 14 mit einer festen öffnung 84 versehen ist. von der eine Bypass-Leitung über ein gewöhnlich geöffnetes elektromagnetisches Ventil bzw. Magnetventil 85 zu der Hochdruck-Brennstoffversorgungsquelle 20 verläuft. Nach Verstreichen eines von der Temperatur des Kühlwassers bestimmten Zeitintervalls nach dem Starten der Brennkraftmaschine wird das Ventil 85 jedoch geschlossen. Im geöffneten Zustand des Ventils 85 fließt der Brennstoff von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 direkt in die erste Druckkammer 47 und von dort über die Brennstoffzuleitung 15 zu dem Brennstoffeinspritzventil 16. Die Kühlwassertemperatur wird von einem an einem Kühlmittel-Umlaufrohr 87 (siehe Fig. 1) angebrachten Thermistor ermittelt. Außerdem ist in der Brennstoffzuieitung 15 zwischen dem Verzögerungsventil 79 und dem Brennstoffeinspritzventil 16 ein weiteres Magnetventil oder Solenoidventil 86 angeordnet, das geöffnet ist, so lange ein Zündschalter eingeschaltet ist. Wenn kein Brennstoff zugeführt wird, verbleibt das Brennstoffeinspritzventil {6 unter der Wirkung einer Feder 89 im geschlossenen Zustand. Bei Brennstoffzufuhr wird das Brennstoffeinspritzventil 16 durch den angestiegenen Brennstoffdruck gegen die Federkraft der Feder 89 geöffnet, wodurch der Brennstoff über die Einspritzdüse 17 in die Ansaugleitung 111 eingespritzt wird.
In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist vorzugsweise eine Luftuuslaßöffnung 90 rechtwinklig zu dem zwischen dem Brennstoffeinspritzventil 16 und der Einspritzdüse 17 verlaufenden Kanal vorgesehen, wodurch die Zerstäubung des Brennstoffes unter der Einwirkung eines Luftstromes bzw. l.uftstrahls gefördert wird. Die Luftauslaßöffniing 90 wird von der stromaufwärts gelegenen bzw. oberen Seite des Luftventils 3 über einen Kanal 92 mit einer festen Öffnung 91 mit Luft versorgt. Außerdem steht die Luftauslaßöffnung 90 über einen Kanal 93 mit der Ansaugleitung 111 stromaufwärts der Drosselklappe 4 in Verbindung, wodurch die Zerstäubung des einzuspritzenden Brennstoffes gefördert und gleichzeitig ein Teil der von dem Luftventil 3 dosierten Luftmenge der Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb durch Umgehung des Drosselventils 4 zugeführt wird. In dem Kanal 93 ist ein Steuerglied 94 angeordnet, das die Temperatur des Kühlwassers erfühlt und /ur weiteren Vergrößerung des LuftdurchfliiUquenchniUes des Kanals 93 dient, wenn die festgestellte Temperatur niedriger ist. Das heilJt. die durch den Kuiial 93 strömende Luftmenge wird nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine mil steigender Kühlwassertcmperalur fortschreitend verringert. Dies trägt /ur Verbesserung der Erwärmung der Brennkraftmaschine bzw. des Verhaltens im Erwärmungsbetrieb bei.
In den Fig.4a bis 4c sind elektrische Schaltungsanordnungen zur Steuerung der vorstehend beschriebenen Magnetventile 62, 85 und 86 dargestellt Es sei zunächst auf F i g. 4 eingegangen, in der der an der Wasserrohrleitung 87 (siehe F i g. 1) angebrachte Thermistor 88 dargestellt ist, der einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, d.h., der Widerstandswert Rj des ίο Thermistors 88 erhöhl sich, wenn die Kühlwassertemperatur absinkt. Der Thermistor 88 liegt mit einem Anschluß an Masse, während der andere Anschluß über einen Widerstand R\ mit einer Konstantspannungsquel-Ic + V verbunden ist. Die an dem Thermistor oder veränderlichen Widerstand R2 abfallende Spannung, die für eine niedrigere Kühlwassertemperatur höher ist, wird dem invertierenden Eingangsanschluß eines in Fig.4b dargestellten Vergleichers 105 über den Widerstand Ri und gleichzeitig dem invertierenden Eingangsanschluß eines in Fig. 4c dargestellten Vergleichers 109 über einen Widerstand R-, zugeführt. Wie Fig.4b zu entnehmen ist, unterbricht oder verbindet ein Anlasserschalter 101 die Masseverbindung eines Anschlusses, mit dem ein Widerstand ι 's und ein Flip-Flop 102 verbunden sind. Der andere Anschluß des Widerstandes Rs ist mit der Konstantspannungsquelle + V verbunden. Das Flip-Flop 102 dient dazu, nur dann ein Ausgangssignal abzugeben, wenn sowohl der Zünschalter als auch der Anlasserschaller geschlossen sind, und verbleibt in diesem jo Zustand auch beim Öffnen des Anlasserschalters, so lange der Zündschalter geschlossen ist. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 102 dient zur Erregung des Magnetventils 86 nachdem es von einem Verstärker 102 verstärkt worden ist. Außerdem wird das Ausgangssignal j5 des Flip-Flops 102 nach Inversion seiner Polarität durch einen Inverter 113 einem Integrator 104 zugeführt. Der Integrator 104 bildet eine Ausgangsspannung A, die als Funktion der Zeit linear ansteigt, wie dies in dem Diagramm (I) veranschaulicht, ist. Die Ausgangsspannung A 4n wird dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verglcichcrs 105 zum Vergleich mit der an seinem invertierenden Eingangsanschluß über den Widerstand Ri anliegenden Spannung zugeführt. Wenn die dem nicht invertierenden Eingangsanschluß zugeführte Eingangsspannung höher als die an dem invertierenden Eingangsanschluß anliegende Spannung ist, gibt der Verglcichcr 105 eine Ausgangsspannung ab, die nach Verstärkung durch einen Verstärker 106 dem als zeitabhängig arbeitenden und als Magnetventil ausgebildeten so Startventil 85 zu dessen Erregung zugeführt wird. Wie aus der graphischen Darstellung (II) gemäß Fig.4b zu entnehmen ist, wird die von der Erzeugung eines Ausgangssignals durch das Flip-Flop 102 bis zur Erzeugung eines Ausgangssignals des Vergleichers 105 verstrichene Zeitdauer Γι von dem Schnittpunkt zwischen der Ausgangsspannung A des Integrators 104 und der über den Widerstand R\ abgeleiteten Spannung B bestimmt.Das Zeitintervall T\ wird somit länger, wenn die Spannung B höher ist (bzw. die von dem Thermistor M) festgestellte Kühlwassertemperatur niedriger ist). Das heißt, die zwischen dem Einschalten des Anlasserschaltcrs 101 und der F.rregung des Startventils 85 auftretende Zeitverzögerung wird größer, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine niedriger ist.
h'i lis sei nun auf F i g. 4c eingegangen, gemäß der ein Oszillator 107 ein Kcchtcckimpulssignal mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt, wie dies in dem Diagramm (111)dargestellt ist. Dieses Impulssignal wird mit-
tels eines Integrators 108 in das unter (IV) dargestellte Sägezahnsignal umgesetzt und dem nicht inverlierenden Eingangsanschluß eines Vergleichers 109 zugeführt, dessen invertierendem Eingangsanschluß die über den Widerstand R* von dem Thermistor 88 abgeleitete und mit der von dem Integrator 108 abgegebenen Sägezahnspannung zu vergleichende Spannung zugeführt wird. Wenn die Ausgangsspannung des Integrators 108 über die mittels des Widerstands Rt abgeleitete Spangangs/.eitintervall T( ist eine Funktion der von dem Thermistor festgestellten Kühlwassertemperatur, wie vorstehend bereits beschrieben wurde, und wird umso länger, je niedriger die Kühlwassertemperatur 'st Wenn die Brennkraftmaschine gestartet ist, wird ein Teil der Ansaugluft der Luftauslaßöffnung 90 über den Kanal 93 unter Umgehung des Drosselventils 4 zur Mischung mit dem von dem Brennstoffeinspritzventil 16 zu de: Brennstoffeinspritzdüse 17 fließenden Brennstoff gemischt,
nung ansteigt, gibt der Vergleicher 109 eine Ausgangs- io wodurch die Zerstäubung des Brennstoffes gefördert
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spannung ab. Dieser Vorgang ist unter (V) in F i g. 4c veranschaulicht Wie dieser graphischen Darstellung entnehmbar ist, gibt der Vergleicher 109 eine Reihe von Impulsen mit einer Impulsdauer Ti ab, die der Zeitdauer entspricht, die von der die die von dem Widerstand RA erhaltene Thermistorspannung B' überschreitenden Sägezahnspannung A' und einer Frequenz, die gleich der Frequenz der Ausgangssignale des Oszillators 107 ist, bestimmt wird. Dieses Impulssignal dient nach seiner wird. Eine solche Teilluftzufuhr hat eine ähnliche Wirkung wie die Vergrößerung der Ansaugluftmenge durch das öffnen der Drosselklappe 4 zur Steigerung der Drehzahl im Leerlaufbetrieb und Verhinderung eines Stehenbleibens der Brennkraftmaschine im Erwärmungsbetrieb unmittelbar nach dem Start Wenn die Kühlwassertemperatur ansteigt, verringert sich der Öffnungsgrad des Steuerventils 94, was dazu führt, daß die durch den Kanal 93 strömende Umgehungsluftmenge
Verstärkung durch einen Verstärker 110 zur Erregung 20 abnimmt. Auf diese Weise wird die Leistung bzw. das
30
des Magnetventils 62. Das Magnetventil 62 wird intermittierend mit einer Frequenz geöffnet, die gleich derjenigen des Oszillators 107 ist, wobei die Öffnungsdauer der Impulsdauer T2 entspricht, wie dies unter (Vl) gemäß F i g. 4c dargestellt ist Das Tastverhältnis des Magnetventils 62 (Verhältnis der Öffnungszeitdauer zu einer Zyklusperiode des öffnens und Schließens) wird somit kleiner, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine niedriger ist, da die Thermistorspannung B' höher wird, was zu einer kürzeren Impulsdauer S2 bei einer niedrigeren Temperatur der Brennkraftmaschine führt.
Die Brennstoff-Zuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird in der nachstehend beschriebenen Weise betrieben. Beim Einschalten des Zündschalters zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine wird die Brennstoffpumpe 19 betätigt, so daß der Druck der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 und des Niederdruck-Brennstoffkreises 25 auf die jeweiligen vorgegebenen Druckwerte gebracht wird. Der Thermistor 88 stellt die Kühlwassertemperatur fest, was zur Folge hat, daß eine der festgestellten Kühlwasseriemperatur entsprechende Signalspannung den invcrticren-Verhalten der Brennkraftmaschine im Erwärmungsbeirieb verbessert und gleichzeitig die Reinigung der Abgase der Brennkraftmaschine während des Startvorganges bzw. im Startbetrieb beträchtlich verstärkt.
Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist das Magnetventil 85 geschlossen und eine vom Brennstoff-Dosierkolben 8 dosierte Brennstoffmenge fließt in die erste Druckkammer 47 der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14, wodurch ein Brennstoffstrom, der auf eine derartige Durchflußrate gesteuert ist, daß sich für die Ansaugluftmcnge ein vorgegebenes Luft/Brennstoff-Verhältnis ergibt, dem Brennstoffeinspritzventil 16 zugeführt wird. Diese Durchflu'ßrate bleibt unverändert, solange der Druck in der zweiten Druckkammer 48 der Druckdifferenzeinrichtung 14 konstant ist In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, daß der Druck in der zweiten Druckkammer 48 sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ändert.
So lange die Kühlwassertemperatur niedriger ist, ist der Brennstoffstrom in die zweite Korrekturkammer 54 aufgrund eines kleineren Tastverhältnisses des Magnetventils 62 kleiner, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf F i g. 4 bereits beschrieben wurde. Unter sol-
den Eingangsanschlüssen der Verglcicher 105 (F i g. 4b) 45 chen Umständen wird der in der zweiten Druckkammer
und 109 (F i g. 4c) zugeführt wird. Wenn der Anlasser- ' ' ~ ...
schalter 101 eingeschaltet wird, gibt das Flip-Flop 102 eine Ausgangsspannung zum öffnen des Magnetventils 86 ab. Daraufhin wird das als Magnetventil ausgebildete Startventil 85 mit der Zeitverzögerung T1 betätigt Wie vorstehend erwähnt, ist das Magnetventil 85 normalerweise geöffnet. Dementsprechend wird das Magnetventil 85 nach Verstreichen der Zeitdauer 7", von dem Einschalten des Anlasserschalters 101 an gerechnet, geschlossen und verbleibt im geschlossenen Zustand, bis der Zündschalter abgeschaltet wird. Im geöffneten Zustand des Magnetventils 85 fließt der Brennstoff von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 über die feste öffnung 84 direkt in die erste Druckkammer der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14. Diese Brennstoffmenge wird beim öffnen des Magnetventils 86 aufgrund des Einschalten des Anlasserschallers über die Brennstoffzuleitung 15 unmittelbar dem Brennstoffeinspritzventil 16 zugeführt und dadurch über die Einspritzdüse 17 in die Ansaugleitung 111 eingespritzt und der Brennkraftmaschine während des Startbetriebes zugeführt. Das vom öffnen des Magnetventils 86 bis zum Schließen des Magnetventils 85 verstreichende Übcr-48 herrschende Druck niedriger, wodurch die über den Brcnnstoff-Dosicrkolben 8 zugeführte Brennstoffmenge weiter erhöhl wird. Wenn dagegen die Kühlwassertcmperatur höher ist, ist das Tastverhältnis des Magnetventils 62 entsprechend größer, was dazu führt, daß der Druck in der zweiten Druckkammer 48 ansteigt und die vom Brennsloff-Dosierkolben 8 dosierte Brennstoffmenge verringert wird. Auf diese Weise regelt das Magnetventil 62 das Luft/Brennnstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine. Natürlich ist das Ventil 62 nicht auf die vorstehend beschriebene Bauart beschränkt, sondern es können viele andere Vcntiltypen Verwendung finden, wie z. B. eine veränderbare öffnung mit einem Durchflußbereich bzw. Durchflußquerschnitt, der als Funktion der Kühlwasscrtemperatur veränderbar ist.
Das Faltenbalgventil 60 spricht auf den Druck des Niederdruck-Brennstoffkreises 25 an und wir-i bei einem hohen Druckwert geöffnet, wobei sich die Ventilöffnung mit steigendem Druckwert vergrößert. Wenn sich die Öffnung des Falicnbalgventils 60 vergrößert, steigt der Brennstoffstrom von der ersten Korrekturkammer 53 in den Niederdruck-Brennstoffkreis 25 ent-
sprechend an, was zu einem verringerten Druck in der zweiten Druckkammer 48 führt, wodurch die Konzentration des Luft/Brennstoff-Gemisches erhöht wird. Da der Niederdruck-Brennstoffkreis 25 relativ zum atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck auf einer vorgegebenen Druckdifferenz gehalten wird, steigt ihr Druck mit höher werdendem Luftdruck an. Dies wiederum bewirkt eine stark vergrößerte öffnung des Faltenbalgventils 60 zur Steigerung der Konzentration des pcratur der Brennkraftmaschine einen niedrigeren Wert aufweist.
Wenn die Drosselklappe 4 im wesentlichen vollständig geöffnet ist, ist die in dem mit der Drosselklappe 4 gekoppelten Kolben 69 ausgebildete Ringnut 73 mit den öffnungen 71 und 72 ausgerichtet Das Vollast-Detektorventil ist damit geöffnet Zu diesem Zeitpunkt gelangt die zweite Druckkammer 48 mit der ersten Korrekturkammer 53 in Verbindung, und zwar über einen
Luft/Brennstoff-Gemisches. Auf diese Weise dient das io von der festen öffnung 74 über das nun geöffnete, von
Faltenbalgventil 60 zur Bildung eines optimalen Luft/ Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von dem atmosphärischen Druck bzw. Luftdruck.
Das Bimetallventil 57 dient zum Ansprechen auf die Temperatur des Brennstoffes in der ersten Korrekturkammer 53, indem es sich bei einer hohen Brennslofftemperatur öffnet und bei einer niedrigen Breniistofftempe^atur schließt. Da der in der ersten Korrekturkammer 53 befindliche Brennstoff über die Brennstoffpumpe 18 von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 zum Niederdruck-Brennstoffkreis 25 in Umlauf versetzt wird, kann die Temperatur des Brennstoffes als im wesentlichen die Temperatur der Umgebungsluft wiedergebend angesehen werden. Das Bimetallventil 57 öffnet somit bei einer geringen Umgebungstemperatur, was eine Verringerung des Druckes in der zweiten Druckkammer 48 begleitet von einer stärkeren Konzentration des Luft/Brennstoff-Gemisches beinhaltet. Wenn dagegen die Umgebungstemperatur hoch ist, schließt das Bimetallventil 57 zur Steigerung des Druckes in der zweiten Druckkammer 48, was zu einer verringerten Konzentration des Luft/Brennstoff-Gemisches führt. Auf diese Weise läßt sich eine Abweichung von dem gewählten Luft/Brennstoff-Verhältnis wegen einer Änderung der spezifischen Dichte j5 der Ansaugluft aufgrund einer Änderung der Umgebungstemperatur korrigieren oder kompensieren.
Der Kolben 69 des Beschleunigungs/Verzögerungsmeßfühlers ist mit der Drosselklappe 4 gekoppelt. Wenn der öffnung 71. der Ringnut 73 und der öffnung 72 gebildete Vollast-Detektorventil verlaufenden Kreis zusätzlich zu dem von den festen öffnungen 55 und 56 über das Bimetallventil 57 zu der ersten Korrekturkammer 53 verlaufenden Kreis, so daß der Druck in der zweiten Druckkammer 48 zur Anreicherung des Luft/ Brennstoff-Gemisches abfällt Auf diese Weise kann im Betrieb der Brennkraftmaschine bei höherer Last eine gesteigerte Brennstoffzufuhr erzielt werden.
Wenn die Drosselklappe 4 die Leerlaufstellung erreicht, wirkt der Kolben 69 als Leerlauf-Detektorventil zum öffnen der öffnung 76, so daß der Brennstoff von der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 über die öffnungen 75 und 76 zu dem Ladehochdruck-Dctcktorventil 77 strömen kann. Wenn der zu diesem Zeitpunkt in der Ansaugleitung 111 herrschende Druck sehr niedrig ist, wird der dem Ladehochdruck-Detektorventil oder Maschinenhochleistungs-Meßfühlerventil 77 über den Kanal 82 zugeführte Gegendruck niedrig, was dazu führt, daß das Ladehochdruck-Detektorventil 77 geöffnet und die Druckkammer 80 des Verzögerungsventils 89 dem Druck der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung 20 ausgesetzt wird, wodurch dies geschlossen wird. Das heißt, unter der Bedingung, daß die Drosselklappe 4 die Leerlaufstellung erreicht hat und der Druck in der Ansaugleitung 111 im Vergleich zu dem Ansaugluftdruck im Leerlaufbetrieb beträchtlich niedrig wird, wird das Verzögerungsventil 79 zur Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zu dem Brennstoffein-
die Drosselklappe 4 geöffnet wird, wird das Volumen 40 spritzventil 16 geschlossen.
der volumenveränderlichen Kammer 66 vergrößert. In Beim Abschalten des Zündschalters werden die Ma
der Zwischenzeit strömt der Brennstoff aus der zweiten Korrekturkammer 54 über das Rückschlagventil 65 aus, wodurch der Druck in der Kammer 54 verringert wird, was zu einer Verkleinerung der Konzentration des Luft/ Brennstoff-Gemisches führt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Druck in der zweiten Druckkammer 48 von dem Verhältnis zwischen der über das Magnetventil 62 zugeführten Brennstoffmenge und der durch das Rückschlagventil 65 ausströmenden Brennstoffmenge bestimmt wird. Der Druck in der /weiten Druckkammer 48 sinkt daher ab, wenn das Tastverhältnis des Magnetventils 62 aufgrund einer niedrigeren Kühlwassertemperatur kleiner wird. Als Ergebnis ergibt sich eine stärkere Konzentration des Luft/Brennstoff-Gemisches. Beim Schließen der Drosselklappe 4 wird gleichzeitig das Volumen der volumenveränderlichen Kammer 66 verkleinert. Unter diesen Umständen fließt gnctvci iti'.e 62 und 86 geschlossen, das Magnetventil 85 geöffnet und die Brennstoffpumpe 19 zum Stillstand gebracht.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist gemäß der Erfindung eine Feinsteuerung des Luft/Brcnnstoff-Verhältnisses bei relativ einfachem Aufbau durch eine Anordnung möglich, bei der die sich auf die Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine beziehenden verschiedenen Faktoren wie Temperatur der Umgebungsluft, atmosphärischer Druck bzw. Luftdruck und Lufttemperatur, Beschleunigung, Verzögerung, Ausgangsleistung und dergl. der Brennkraftmaschine sämtlich als Druckänderungen in der zweiten Druckkammer 48 der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung 14 wiedergegeben bzw. dargestellt werden können. Die Erfindung trägt somit zur Reinigung der Abgase und gleichzeitig durch Verhinderung unnötigen Brennstoffverbrauchs zu einer wirtschaftlichen Brenn-
Brennstoff über die feste öffnung 64 in die zweite Korrekturkammer 54, was zu einem mageren Luft/Brenn- t>o Stoffausnutzung bei. Außerdem wird das Tastverhältnis stoff-Gemisch führt. Kurz umrissen, dient der Beschleu- des Magnetventils 62 als Funktion der Kühlwassertemnigungs/Verzögerungsmcßfühler zur Bildung eines fet- peratur nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine geten Luft/Brennstoff-Geinisehes während der Beschleu- ändert, wodurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis bis zur nigung des Fahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine. Erwärmung der Brennkraftmaschine kontinuierlich gewährend er bei einer Verzögerung ein mageres Luft/ μ ändert wird. Durch diese Maßnahme wird in Verbin-Brennstoff-Gemisch bilden soll. Das Ausmaß der Ändc- dung mit der Wirkungsweise des Steuerventils 94 zur rungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei Beschleu- kontinuierlichen Änderung der Ansaugluftmenge im nigung oder Verzögerung wird größer, wenn die Tem- Leerlaufbetrieb als Funktion der Kühlwassertempera-
19 20
wärmung der Brennkraftmaschine die Leias Verhalten der Brennkraftmaschine im betrieb beträchtlich verbessert Die berennstoff-Zuführeinrichtung kann bei niedilungskosten, die im wesentlichen denjcni- 5 !richtung des Vergasertyps entsprechen, in iktion hergestellt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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JO
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Claims (12)

Patentansprüche:
1. Brennstoff-Zuführeinrichlung für eine Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung, mit einem zur Konstanthaltung des Drucks im Ansaugsystem zwischen einem Druckregelungs-Lufiventil und einer Drosselklappe dienenden Konstantdruck-Regelkreis, der eine Druck-Meßeinrichtung und ein Stellglied besitzt, durch das ein Brennstoff-Dosierkolben ansteuerbar ist, der für eine zum Luftdurchsatz proportionale Dosierung des Brennstoffs gegen eine vom Brennstoff-Versorgungsdruck aufgebaute Rückstellkraft verschiebbar ist, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, durch welche die Porportionali- is tat der Brennstoffdosierung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gezielt beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Luftventil (3) getrennte Druck-Meßeinrichtung mit einem in eine Hochdruck-Brennstoff-Versorgungseinrichtung (33) integrierten Steuerventil (30) gekoppelt ist, welches einen Steuerkolben (31) aufweist, der im stationären Regelungszustand in seiner offenen Mittelstellung gehalten ist, in der er den anliegenden Brennstoff in einen Niederdruck-Brennstoffkreis (25) und in eine Steuerkammer (42) einer Luftventil-Antriebseinrichtung (40 bis 42) drosselt, die einen Luftventil-Antriebskolben (40) aufweist, der betriebsmäßig mit dem Luftventil (3) in Verbindung steht, das vom jo Druck in der Steuerkammer (42), von der Kraft einer Rückholfeder (44) und von dem Brennstoff-Versorgungsdruck auf den ebenfalls mit dem Luftventil (3) gekoppelten Dosierkolben (8) in einer Gleichgewichtsstellung gehallen ist, und daß eine Einrichtung (14,46 bis 83) vorgesehen ist, durch die unter gesteuerter Kopplung der Hochdruck-Versorgungseinrichtung und des Niederdruck-Brennstoffkreises der Druckabfall über dem Brennstoff-Dosicrkolben (8) in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine beeinflußbar ist.
2. Brennstoff-Zuführeinrichtiing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung des Druckabfalls über den Dosicrkolben (8) eine Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung as (14), die eine erste Druckkammer (47), eine zweite Druckkammer (48), deren Druck normalerweise auf einem sich von dem in der ersten Druckkammer (47) herrschenden Druck unterscheidenden konstanten Wert gehalten wird, und ein Differenz-Gleichdruckventil (46, 51, 52) besitzt, das in die Brennstoffzuleitung stromab des Dosierkolbens (8) integriert ist und auf Änderung der Druckdifferenz zwischen der ersten (47) und der zweiten Druckkammer (48) zur Steuerung des Brennstoffdrucks stromab des Dosierkolbens (8) derart anspricht, daß die Druckdifferenz über dem Dosierkolben (8) im wesentlichen konstant gehalten weiden kann, und eine Korrektureinrichtung (50 bis 83) aufweist, die mit der zweiten Druckkammer (48) in Verbindung steht und deren bo Druck unter gesteuerter Kopplung der Hoehdruck-Versurgungseinrichtung und des Niedcrdruek-Brcnnstoffkrcises variieren kann.
3. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenz- hr> Cileichdruckventil (46, 51, 52) ein Membran-Sit/vcn-IiI ist.
4. Brcnnstoff-Zuführeinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung (20) und der Niederdruck-Brennstoffkreis (25) jeweils gegenüber dem atmosphärischen Druck auf einer vorgegebenen Druckdifferenz gehalten werden.
5. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein von der Brennstofftemperatur abhängig arbeitendes Ventil (57) aufweist, das in einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Druckkammer (48) und dem Niederdruck-Brennstoffkreis angeordnet ist.
6. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein vom Atmosphärendruck abhängig arbeitendes Ventil (60) aufweist, das in einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Druckkammer (48) und dem Niederdruck-Brennstoffkreis (25) angeordnet isx.
7. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das druckabhängige Ventil aus einem im Niederdruck-Brennstoffkreis liegenden Faltenbalgventil (60) besteht.
8. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein von der Temperatur der Brennkraftmaschine abhängig arbeitendes Durchflußsteuerventil (62) aufweist, das in einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Druckkammer (48) und der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung (20) angeordnet ist.
9. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußsteuerventil (62) aus einem elektromagnetischen Ventil (62) besteht, das intermittierend mit einem in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine veränderlichen Tastverhältnis geöffnet wird.
10. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine volumenveränderliche Kammer (66) aufweist, die in einem Verbindungsabschnitt /wischen der zweiten Druckkammer (48) und der Hochdruck- Brennstoffversorgungseinrichtung (20) liegt und deren Volumen in Abhängigkeit von der Drossclklappenstellung verändert wird.
11. Brcnnsloff-Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein Sperrventil (71 bis 73) aufweist, das in einem Verbindungsabschnitt zwischen der zweiten Druckkammer (48) und dem Niederdruck-Brennstoffkreis (25) angeordnet ist und mit der Drosselklappe (4) derart gekoppelt ist, daß sie nur bei vollständiger öffnung der Drosselklappe (4) geöffnet wird.
12. Brennstoff-Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochdruck-Brennstoffversorgungseinrichtung (20) und der ersten Druckkammer (47) der Brennstoff-Druckdifferenzeinrichtung (14) ein zeitabhängiges Startventil (85) angeordnet ist. das nach Verstreichen einer Zeitdauer, die dem Temperaturanstieg der Brennkraftmaschine nach deren Stan umgekehrt proportional ist. geschlossen wird.
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