DE2830675A1

DE2830675A1 - Kraftstoffversorgungsanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2830675A1
Application number: DE19782830675
Authority: DE
Inventors: Haruhisa Harada; Kei Kimata; Tsugito Nakazeki
Original assignee: NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1979-01-25
Also published as: FR2397528B1; IT7850253A0; DE2830675C2; GB2001129A; IT1105623B; FR2397528A1; US4205636A; GB2001129B

Description

NTlT Toyo Bearing Company, Ltd. Osaka / Japan

"Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen"

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen, welche eine nach dem I¹Iachenströmungsprinzip arbeitende Luft-Meßeinrichtung aufweist, die den Luftzufluß abhängig von der Verschiebung einer Luftdurchfluß-Meßklappe mißt, sowie eine Kraftstoff-Zuraeß- und Verteilungseinrichtung, welche den Kraftstoffzufluß über eine durch einen Drehkörper und ein Gehäuse begrenzte, veränderbare Strömungsöffnung proportional zum Luftzufluß bestimmt.

KraftstoffVersorgungsanlagen dieser Art sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt; eine solche bekannte Anlage ist in Fig. 1 gezeigt: sie weist eine Kraftstoff-Zumeß-und Verteilereinrichtung 1 und eine auf dem Flächenströmungsprinzip basierende Luft-Meßeinrichtung 2 auf. Die Zumeß- und Verteilereinrichtung Λ schließt einen Drehkörper 4 und ein Gehäuse 3 ein.

In dem Gehäuse 3 sind eine Kraftstoff-Einlaßbohrung 5 und Kraftstoff-Auslaßbohrungen 6 ausgebildet. Die Einlaßbohrung 5 geht in eine Ringnut 7 über, und jede Auslaßbohrung 8 schließt eine Strömungsöffnung 8 ein.

Im Drehkörper 4- sind eine über die Ringnut 7 stets mit der '

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Einlaßt»olxrung 5 in Verbindung stehende Bohrung 9 und eine dreieckige Aussparung 10 vorgesehen, welche sich in eine Strömungsöffnung 8 öffnet. Über eine Welle 11 wird der Drehkörper 4 synchron zum Motor 12 gedreht. Bei Verschiebung der Durchfluß-MeßKlappe 15 der bekannten Luft-Meßvorrichtung 2, wird der Drehkörper 4, wie noch im einzelnen beschrieben wird, axial verschoben, so daß sich die Dauer ändert, während der die dreieckige Aussparung 10 mit der Strömungsöffnung 8 in Verbindung steht (Pig. 2).

Die Luftzufluß-Meßeinrichtung 2 besteht aus einem Servo-Ventilmechanismus 16. Damit kann die Druckdifferenz P1-P2 an der Durchfluß-Meßklappe 15* die stromauf einer in einer Saugleitung 13 liegenden Drosselklappe 14 zugeordnet ist, gemessen, auf einem bestimmten Wert gehalten und verstärkt werden. Außerdem gehört zur Luftzufluß-Meßeinrichtung 2 ein Ventilöffnungsmechanismus 17» mittels welchen die Druckdifferenz PI-P2 an der Durchfluß-Meßklappe 15 unter Zugrundelegung eines im S'rvo-Ventilmechanismus 16 verstärkten Drucks Pn steuerbar ist

Der Servo-Ventilmechanismus 16 besteht aus einer Kammer _a, in welcher ein Druck PI wirkt, einer Kammer b_ mit einem Druck P2, wobei die Kammern _a und b_ durch eine Membran 18 voneinander getrennt sind, einer Kammer C_-, deren Druck auf dem Wert des in der Kammer a. herrschenden Drucks FI gehalten wird, einem veränderbaren Stromungsdurchlaß 20, dessen Öffnungsquerschnitt über ein an der Membran 18 angeordnetes Kugelventil 19 veränderbar ist, und aus einer Kammer el, deren Druck Pn über den Durchlaß 20 innerhalb des Bereichs der zwischen der Kammer c_ und einer Zwischenkammer 21 (zwischen Durchfluß-Meßklappe 15 und Drosselklappe) bestehenden Druckdifferenz PI-P2 veränderbar ist.

In der Kammer _a ist ein Bimetallelement 22 angeordnet, welches durch Steuerung der Membran 18 das Luftverhältnis kleiner werden läßt, d.h. den Anstieg des Kraftstoffanteils im ,

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Gemisch während der VTarmlaufzeit der Maschine "bewirkt, wobei sich das Bimetall element 22 unter !Freigabe der Membran nach oben biegt, sobald ein über einen Schalter 23 Strom durch ein Heizelement 24 fließt. In der Kammer c_ ist eine Differenzdruck-Einstellfeder 25 angeordnet. In einem Balg 26 ist ein Gas mit Bezugstemperatur und Bezugsdruck eingeschlossen, wobei die Virkflache des Balgs 26 so bemessen wird, daß sich die folgende Beziehung ergibt:

(Virkflache des Balgs 26) χ (Druck des Bezugsgases ) = (Wirkflache der Differenzdruck-Einsteltembran 18-des

Servo-Ventilmechanismus 17) x (Differenzdruck bei Bezugstemperatur und Bezugsdruck)

Außerdem gewährleistet der Balg 26, daß der öffnungsquerschnitt der Durchfluß-Meßklappe 15 proportional der Menge des Stroms der Ansaugluft ist; der Balg kann jedoch entfallen, wenn der Öffnungsquerschnitt proportion!dem Volumen des Luftdurchflusses sein soll.

Im Ventiöffnungsmechanismus 17 wirkt der Druck Pa des Servo-Ventilmechanismus 16 auf einen Balg 31 und steuert die axiale Stellung der Stößelstange 32 der Durchfluß -Meßklappe 15 derart, daß die Druckdifferenz P1-P2 an der Durchfluß-Meßklappe einen bestimmten, festgelegten Wert beträgt.

Die Stößelstange 32 derDurchflußmeßkTappe steuert die axiale Lage des Drehkörpers 4- der Krafts to f f-Zum eß- und Verteilereinrichtung 1, so daß die Verbindung au er des durchjdie Strömungsöffnung 8 und die dreieckige Aussparung löbegrenzten Kraftstoff-Dosierdurchlasses proportional der Menge· des Stroms des Luftdurchflusses ist.

Pig. 1 zeigt außerdem einen Kraftstoffbehälter 33» eine Kraftstoffpumpe 34- und einen Druckregler 35- Der Druckregler 35 ist in zwei Kammern _e und f_ unterteilt. Die eine Differenzdruck-Einstellfeder 37 und eine Justierschraube 38 einschließende Kammer _e steht unter dem in der Saugleitung 13 im Bereich des Einspritzsystems 39 herrschenden Unterdruck

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In der Kammer f_ sind ein an der Membran 36 befestigter Ventilsitz 40 und ein Ventil 41 angeordnet, welche gemeinsam einen veränderbaren Durchlaß bilden. Die Kammer f_ steht mit der Kraftstoffpumpe 34 und mit dem Einlaß 5 der Kraftstoff-Zumeß- und Verteilereinrichtung 1 in Verbindung, wobei dasVentil 41 mit dem Kraftstoffbehälter 33 verbunden ist. Auf die Membran 36 wirkt daher der im Bereich des Einspritzsystems 39 in der Saugleitung herrschende Unterdruck P4. Außerdem auch der Förderdruck P3, mit welchem der Kraftstoff der Zumeß- und Verteilereinrichtung 7 zufließt; sie erfaßt daher die Druckdifferenz P3-P4. Sobald sich der Druck P4 ändert, wölbt sich die Membran 36 nach oben, wodurch sich der öffnungsquerschnitt des zwischen dem Ventilsitz 40 und dem Ventil 41 begrenzten Durchlasses vergrößert, so daß dem Kraftstoffbehälter 33 über das Ventil 41 eine zunehmende Kraftstoffmenge zurückfließt.

Als Folgeerscheinung sinkt der Förderdruck P3, und sobald eine vorbestiramte Druckdifferenz erreicht ist, kehrt die Membran wieder in ihre ausgewogene EOrmalstellung zurück. Der Druckregler 35 hält also die an 'der Kraftstoff-Zumeß- und Verteilereinrichtung 1 anstehende Druckdifferenz P3-P4 ungeachtet von Schwankungen des in der Saugleitung herrschenden Unterdrücke P4 stets "auf einem festgelegten Wert und gewährleistet, daß die Verbindungsdauer zwischen der Strömungsöffnung 8 und der dreieckigen Aussparung 10 allein zum Kraftstoffzufluß proportional ist.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Verbindung dauer der Strömungsöffnung proportional dem Öffnungsquerschnitt der Durchfluß-Meßklappe 15· Damit ist der Kraftstoffzufluß proportional der Menge des Stroms des Luftdurchflusses, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes in einer Brennkraftmaschine durch Angleichung des Kraftstoff-Forderdrucks ent-

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sprechend der im Abgas enthaltenen Sauerstoffkonzentration zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Kraftstoff Versorgungsanlage für Brennkraftmaschinen vor, bei der die Druckdifferenz an einer in einer Saugleitung liegenden Drosselklappe über einen Servomechanismus durch Flüssigkeitsdruck konstant gehalten und die angesaugte Luftmenge am Öffnungsgrad der Drosselklappe gemessen wird, wobei der Öffnungsgrad der Drosselklappe allein von der Verbindungsdauer eines in einem Kraftstoffzuströmkanal liegenden Kraftstoff-Dosierdurchlasses abhängig ist. Die Erfindung ist gekennzeichnet-durch einen Steuermechanismus, welcher einen eingeteilten Wert eines die Druckdifferenz an dem Kraftstoff-Dosierdurchlaß aufrechterhaltenden Druckregelventils oder Differenzdruck-Regelventils über eine durch ein Signal eines in der Auspuffleitung !fegenden Abgas-Sensorelements ausgelöste EIN/ATJS-Betätigung steuert, wobei das EIN/AUE-Signal gleichgerichtet und der eingestellte Grundwert des Servomechanismus derart gesteuert wird, daß das EIN/AUS-Signal einen vorbestimmten Wert erreicht und das Zeitverhältnis der durch das Signal des Äbgas-Sc-nsorelements ausgelösten EIK/AUS-Betätigung auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Dadurch erzielt man eine bessere Anspreehempfindlichkeit und das erhältliche EIN/AUS-Zeitverhältnis bleibt konstant, so daß sich eine verbesserte Steuergenauigkeit ergibt. Da sich außerdem durch Veränderung des mit dem Heizelement zusammenwikenden Einstellwerts jedes beliebige Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreichen läßt, kann man auch den Katalysator-Anforderungen gerecht werden.

Nach einem Merkmal der Erfindung sind in der Zuleitung der Kraftstoff-Zumeß- und Verteilereinrichtung ein durch den Ausgang des Abgas-Sensorelements betätigbares Magnetventil und ein hydraulischer Druckregler mit einem zu einer druckabhängigen Membran und einer Differenzdruck-Einstellfeder für das Magnetventil parallel liegenden hydraulischen Zylin-

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der angeordnet. Der auf den hydraulischen Zylinder wirkende hydraulische Druck wird über das Magnetventil gesteuert und zur Korrektur des für den hydraulischen Regler eingestellten Drucks und damit zur Steuerung des Kraftstoff-Zuflusses verwendet. Dadurch ergbit sich eine verbesserte Ansprechempfindlichkeit der Steuerung und damit eine bessere Abgasüb erwachung.

Nach einem weiteren Merkmal wird .die auf die Differenzdruck-Einstellmembran des Servomechanismus wirkende Federkraft durch Teränderung des im Hohlraum des Balgs oder einer die Differenzdruck-Einstellmembran beaufschlagenden zweiten Membran herrschenden Gasdruckes gesteuert. Dp dieser Gasdruck über ein von einem Abgas-Sensoreleraent erhältliches Signal gesteuert wird, ist eine vollständige Verbrennung in der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Weitere Ausgestal-tungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter Einsprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen ;

Fig. 2a

und 2b jeweils die Ausbildung des zur Kraf-fetoff-Zumeßund-Verteilereinrichtung der Anlage nach Fig. 1 gehörenden Drehkörpers und Gehäuses;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffversorgungsanlage nach einer Ausführungsform der Erfindung;

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_ 9 —

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zugehörigen Steuereinheit; ■

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Ausgangs-Kennlinie des den Sauerstoffgehalt im Abgas messenden Sensorelements;

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration im Abgas und dem Einschaltpunkt einer Schalteinheit;

Pig. 7 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Steuervorrichtung für die auf die Differenzdruck-Einstellmembran wirkende Federkraft;

Fig. 8 ein weitere Abwandlung der Vorrichtung nach :; !"ig- 7;

Fig. 9 in einer grafischen Kurve die Beziehung zwischen dem Luftüberschußfaktor "λ nach erfolgter Steuerung und der Kraft der Einstellfeder des Druckreglers;

Fig. 10 in grafischen Kurven die Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck Pf, dsm Luftüberschußfaktor λ und dem Sollwert der Einstellfeder;

Fig. 11 ein schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer KraftstoffVersorgungsanlage.

In Fig. 3 sind die der bekannten Anlage nach Fig.. 1 entsprechenden Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Wie ersichtlich, ist in der Auspuffleitung 50 einer Brennkraftmaschine 12 ein Abgas-Sensorelement 51 angeordnet, wel-

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ches zur Erfassung des Verbrennungszustandes des Gasgemisches dient. Der vom Sensorelement 51 gelieferte Ausgang wird in einer Steuereinheit 52 verarbeitet, über welche ein in einer Kraftstoff zuleitung La liegendes Magnetventil 53 betät^ar und damit der eingestellte Druck eines Druckreglers steuerbar ist, wobei ein die auf die Membran 18 eines Servomechanismus 16 wirkende Federkraft kompensierendes Ausgleichselement 55 betätigt wird, so daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kompensiert wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, gehört zur Steuereinheit 52 eine erste Eingangsklemme 56, welcher vom Abgas-Sensorelement 51 ein Ausgangssignal zugeführt wirdj eine zweite Klemme 571 welcher ein vorbestimmter, getrennt festgelegter Eingangswert zugeführt wird; ein erster Abweichungs-Erfassungskreis 58, wicher die an den Klemmen 56 und 57 anliegenden Signale vergleicht; ein Schaltkreis 59 » welcher das in der Kraftstoff zuleitung La liegende Magnetventil 53 über ein vom ersten Abweichungs-Erfasaungskreis 58 geliefertes Signal ein/aussteuert; ein Gteichrichterkreis 60, welcher ein vom Schaltkreis 59 erhaltenes Signal gleichrichtet; ein zweiter Abweichungs-Erfassungskreis 62, welcher ein vom Gleichrichterkreis 60 gleichgerichtetes Signal und einen über eine dritte Klemme 61 vorg^pbenen Sollwert vergleicht; und ein Steuerkreis 63, der die an das Ausgleichselement 55 des Servomechanismus 16 anzulegende Spannung über ein vom zweiten Abweichungserfassungskreis 62 geliefertes Signal steuert.

Das Magnetventil 53 besteht aus einem Solenoid 64, einem Ankerventilküken 65j welches im Solenoid vor- und rückbewegbar ist, und weist Anschlußkanäle 66, 67 und 68 auf. Das Solenoid 64 wird über den Ausgang des Schaltkreises 59 der Steuereinheit 52 betätigt. Der Anschlußkanal 66 ist über eine Strömungsöffnung 82 mit der Zuleitung La verbunden; der Anschlußkanal 67 steht über eine StrömungsöfBiung mit dem Anschlußkanal 70 des Druckreglers 54 in Verbindung. Der Anschlußkanal 68 ist über eine Saugpumpe 71 mit einem Kraftstoffbehälter 33 verbunden.

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In der durch eine druckempfindliche Membran 72 abgeteilten Kammer g des Druckreglers 54- sitzt ein hydraulischer Zylinder 74-, in dessen Mitte eine Membran 73 angeordnet ist. Der Anschlußkanal 70 mündet in die oberhalb der Membran 73 gebildete Kammer 75 ein. Der druckempfindlichen Membran 72 ist eine Differenzdruck-Einstellfeder 77 zugeordnet. Die unterhalb der druckempfindlichen Membran 72 gelegene Kammer h ist über einen Anschlußkanal 78 iait derZuleitung La und einen Anschlußkanal 79 über die Saugpumpe 71 mi"t dem Kraftstoffbehälter 33 verbunden. Der Anschlußkanal 79 wirkt mit einem an der druckempfindlichen Membran 72 vorgesehenen Ventil 80 zusammen, welches den in den Kraftstoffbehälter 33 zurückströmenden Kraftstofffluß steuert.

Sobald sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit wechselnden Betriebsbedingungen ändert, wird dies von dem in der Auspuffleitung 50 liegenden Abgas-Sensorelement 51 erfaßt. Liegt z.B. das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter dem theoretischen Sollwert, d.h. bei reichem Gasgemisch, liefert die Steuereinheit 52 ein auf den Sollwert bezogenes Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal be^tigt das Magnetventil 53· Das Solenoid 64-zieht das Ankerventilküken 65 zurück, d.h. in die Richtung, in der sich das Ventilküken öffnet. Dadurch strömt aus der Zuleitung La Kraftstoff durch den Aⁿschlußkanal 66 ein, wobei eine zunehmende Kraftstoffmenge aus derStrömungsöffnung 82 über den Anschlußkanal 68 und die Saugpumpe 71 in den Kraftstoffbehälter 33 zurückströmt, während über die Strömungsöffnung 69 Kraftstoff in den Anschlußkanal 67 und von dort in den Anschlußkanal 70 des Druckreglers strömt, so daß der auf die Membran 73 des Druckreglers 54- wirkende Flüssigkeitsdurck sinkt.

Durch den sinkenden Flüssigkeitsdruck wölbt sich die Membran 73 nach oben und nimmt über die Verbindungsstange 76 die druckempfindliche Membran 72 entgegen dem Druck der Stellfeder 77 mit. Durch die Aufwärtstexegung der druckempfindlichen Membran 72 vergrößert sich der öffnungsquerschnitt des durch

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das Ventil 80 und den Anschlußkanal 79 "begrenzten Durchlasses 81.

Schließlich sinkt dadurch der dem aus der Kraftstoffzuleitung La über den Anschlußkanal 78, die Kaimer h des Druckreglers 54-, den Durchlaß 81, den Anschlußkanal 79 und die Saugpumpe 71 zurück in den Kraftstoffbehälter 33 strömenden Kraftstoff-Fluß entgegenwirkende Strömungswiderstand ab. Folglich fällt auch der in der Zuleitung La herrschende Förderdruck P3 um einen dem dem Kraftstoff-Rückfluß entgegenwirkenden Strömungs-widerstand "auf einen Druck P3'. *entsprechenden Betrag

Außerdem wird der aus dem Magnetventil 53 in den Behälter 33 zurückfließende Kraftstoff durch die Strömungsöffnung 82 begrenzt und ist mengenmäßig so gering, daß er auf den Förderdruck P3 der Zuleitung La praktisch keinen Einfluß hat. Folglich wird der durch die Strömungsöffnung 8 und die dreieckige Aussparung 10 der Kraftstoff-Zumeß- und Verteilereinrichtung 1 bemessene Kraftstoffzufluß um einen dem Wert P3-P3¹ entsprechenden Betrag verringert, so daß sich das Luft/Kraftstoff -Verhältnis erhöht und dem theoretischen Sollwert angenähert wird.

Der vorgehend beschriebene Kompensationsvorgang trifft auf ein unter dem theoretischen Sollwert liegendes Luftverhältnis zu, d.h. bei einem reichen Gemisch. Liegt Jedoch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis über dem Sollwert, d.h. im mageren Bereich, dann erfolgt die Annäherung an den theoretischen Sollwert in umgekehrter Folge, wobei der Förderdruck P3 erhöht wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu senken.

Wird das Abgas mit einem Dreielementen- Katalysator 83 gereinigt, so ist es normalerweise erforderlich, dasLuft/Kraftstoff -Verhältnis auf den theoretischen Solwert einzuregeln, d.h. der Luftüberschußfaktor λ, der das; Verhältnis des Istwerts des Luft/Krafstoff-Verhältnisses zum Sollwert bezeichnet, soll = 1 sein. In diesem Fall wird als Abgas-Sensorelement ein Sauerstoff-Fühler verwendet. 809884/1033

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Außerdem ist es^bekannt, daß der Ausgang des die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfassenden Sauerstoff-Fühlers 51 eine Kennlinie zeigt, die sich wie eine stufenartige Punk-., tion ändert, sobald der Sollwert erreicht ist, d.h. bei X= 1 (Fig.. 5). Der vom Abgas-Sensor 51. gelieferte Ausgangswert wird der Steuereinheit 52 zugeführt, und diese betätigt das Ausgleichselement .55, um. die auf die Differenzdruck-Einstellmembranaes Servomechanismus 16 wirkende Federkraft zu. kompensieren. -..-.-.....

In Fig. 3 dient ein im Balg 26 angeordnetes Heizelement 84 als Ausgleichselement 55· Ist z.B. der für den. Servomechanismus 16 eingestellte Grundwert z.B. auf A = 0.9 und damit auf ein reiches Gemisch festgelegt (Fig. 6), dann schaltet sich der Steuerkreis 63 sin (Fig. 4). Die Sauerstoffkonzentration ist gering. Das Heizelement 84 wird mit Strom versorgt, so daß sich das in dem Balg 26 eingeschlossene Gas ausdehnt und sein ^Dx¹UCk und damit die nach oben auf die Membran 18 drückende Kraft zunimmt. Die die Membran beaufschlagenden Kräfte werden aus dem Gleichgewicht gebracht, und die veränderliche Strömungsöffnung 20 öffnet sich. Dadurch erhöht sich der in der Kammer d. herrschende Druck En und verschiebt den Balg 31 desVentilöffnungsmechanismus 17, so daß die Durchfluß-Meßklappe 15 in Schließstellung bewegt wird.

Der Drehkörper 4 wird dabei in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben. Dadurch verringert sich der Kraftstoff-Zufluß gegenüber der Ansaugluftmenge und das Luftverhältnis verschiebt sich in den mageren Bereich. Damit nehmen die Sauerstoffkonzentration im Abgas und damit auch zu, so daß das Abgas—Sensorelement kein Ausgangssignal mehr liefert und der das Heizelement 84 speisende Strom am Punkt a abgeschaltet wird.

Das in dem Diff er ergiruck-Eins teilbalg 26 enthaltene Gas erfährt nun eine Kontraktion, und die veränderbare Strömungsöffnung 20 nimmt wieder ihren Ausgangszustand ein, so daß sich der Kraftstoffanteil gegenüber dem Ansaugluftanteil er- ' höht. . _ ■ ■ ■ _v

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Sobald sich, das Luf t/Kraftstoff-Verhältnis wieder verringert und das Gasgemisch reicher wird, wird am Punkt b das Heizelement 84 wieder mit Strom versorgt, so daß das Gasgemisch, wieder geringer wird und sich, das.Luft/Kraftstoff-Verhältnis erhöht. Diese EDf/AUS-Betätigung des Heizelements durch die Steuereinheit ermöglicht es, das Luft/Krafstoff-Verhältnis so zu steuern, daß es dem th.eoretisch.en Sollwert nahezu gleich ist, d.h.. X = 1.

Venn sich, in dieser Anlage das Verhältnis Pdo . Sd = Pd.Sb einstellt (Sb = Balgfläche, Pb = absoluter Druck des in dem Balg unter Bezugsbedingung eingeschlossenen Gases, Pd = Bezufswert der Druckdifferenz an der Dürchfluß-Meßklappe -15) * dann ergibt sich, daß bei ausgeschaltetem Heizelement Tx (P1-P2) konstant ist, wobei (T die Dichte derAnsaugluft ist. Damit ist der Öffnungsgrad der Durchfluß-^Meßklappe proportional der Menge des Stroms des Durchflusses. Daraus ergibt sich, daß der Grund-Sollwert des Luftverhältnisses unabhängig von atmosphärischem Druck (Höhe) und Temperatur der Ansaugluft konstant gehalten wird.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführun^form des Servomechanismus 16, mit zwei Bälgen 85 und 86. In dem zwischen dem äuss er en Balg 85 und dem inneren Balg 86 begrenzten Raum ist ein Gas unter Bezugsbedingung eingeschlossen, um Dichteschwankungen der Ansaugluft auszugleichen, wobei der Gasdruck in dem inneren Balg 86 über einen Kolben 87, Zylinder 88 und ein Solenoid 89 für Kompensat ions zwecke veränderbar ist.

Erzeugt z.B. die Steuereinheit 52 ein ElB-Signal, dann wird das Solenoid 89 erregt und zieht eine auf der Unterseite des Kolbens 87 angebt rafchte Magnetplatte 90 entgegen der Kraft der Eeder 91 an. Das in dem Zylinder enthaltene Gas wird nach außen verdrängt und gelangt in den Druckdifferenz-Einstellbalg 18 und erhöht den in diesem" herrschenden Druck.

Dadurch, öffnet sich der veränderbare Durchlaß 20 und bewirkt eine Erholung des Luft/Kraf stoff -Verhältnisses, d.h. läßt das · Gemisch ärmer werden. Am offenen Ende des "Zylinders 88 sitzt

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eine Drossel 92, die ein plötzliches Entweichen des Gases aus dem Balg 86 verhindern soll. Sobald die Steuereinheit 52 kein Signal mehr abgibt, kehrt der Kolben 87 in seine Ausgangsstellung unter dem Druck der Feder 91 zurück. Der in dem Balg 86 herrschende Druck nimmt wieder seinen ursprünglichen Wert an, so daß sich das Luftverhältnis wieder verringert bzw. in den reicheren Bereich verschiebt.

Fig. 8 zeigt eine weitere Abwandlung des Servomechanismus, bei der oberhalb der Membran des Servomechanismus eine zweite Membran 93 und eine Rückstellfeder 94- angeordnet sind.Die Innenseite der Membran 93 ist über eine Leitung 95 -und eine Drossel 96 mit einem Vakuumbehälter verbunden. Der Vakuumbehälter steht über ein Rückschlagventil 98 mit der in der Saugleitung liegenden Drosselklappe 14 auf deren stromab gewandten Seite in Verbindung. "Über eine veränderliche Drossel bzw. ein Ventil 99 öffnet sich die Leitung 95 zum Atmosphärendruck PI. Der in der Saugleitung wirkende Unterdruck wird in dem Vakuumbärälter 97 aufgefangen und über ein in der Auspuffleitung angeordnetes Abgas-Sensorelement, wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, zu- und abgeschaltet, um durch Änderung des die Membran 93 beaufschlagenden Drucks das Luft/ KraSstoff-Verhältnis zu kompensieren.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des in dem Balg des Seiromechanismus herrschenden Drucks aufgrund eines vom Abgas-Sensorelement erzeugten Signals. ^sieht man jedoch die Veränderbarkeit dieses Drucks abhängig vom Öffnungsgrad der Drosselklappe, den Schwankungen des Unterdrucks in der Saugleitung und der Temperatur beim Anlaufen der Maschine etc. vor, so läßt sich der Kraftstoffanteil im Leerlauf, bei Betrieb mit voller Drosselung, beim Anlaufen der Maschine etc. durch Erhöhung kompensieren. Dabei ist die Erfindung natürlich nicht auf die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele beschänkt, sondern eignet sich auch für das einer technischen Eeuerung zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch.

Selbst wenn der eingestellte Druck der Differenzdruck-Einstell-

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feder 77 des Druckreglers 54- innerhalb des Steuerungsbereichs liegt, besteht die Möglichkeit, daß das Gasgemisch aufgrund der Betriebsbedingungen der Mascüne reicher oder ärmer wird. Es hat sich gezeigt, daß bei Einstellung der Federkraft 77 auf ein reiches Gemis.ch sich dse Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach erfolgter Steuerung verringert, wie aus Fig. 9 erkennbar".

Die grafische Darstellung in Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Kraftstoff druck Pf, dem Luftüberschußfaktor Λ (wobei A = Istwert des Luft/KraftstoffVerhältnisses / Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisass) und dem eingestellten Druck der Differenzdruck-Einstellfeder. *J"1 ist die Einschaltdauer und 0" 2 die Ausεehaltdauer des . Magnetventils 53· Um den Luftüberschußfaktor λauf 1 einzusteuern, ist das Verhältnis 3~1/3*2 über den gesamten BetriebslEPeich vorzugsweise konstant zu halten.

Der Ausgang desAbgas-Sensorelements 51 wird, wie vorstehend beschrieben, über den Schaltkreis 59 als ΕΏΤ/AUS-Signal dem Gleichrichterkreis 60 derart zugeführt, daß er bei eingeschaltetem Schaltkreis 59 = 1 und bei ausgeschaltetem Kreis = 0 beträgt und wird dann nach erfolgter Gleichrichtung einem zweiten Abweichungs-Erfassungskreis 62 zugeführt. In Fig. 10a ist z.B. der vom Gleichrichterkreis 60 erhaltene Ausgang kleiner als 0.5 Es wird gleichzeitig ein Stellwert *7'1 = 'J*2 d.h. 0.5 über die Klemme 61 zugeführt, und es wird solange ein Signal erzeugt, bis das Vergleichse^bnis zwischen den beiden Werten 0 beträgt. Die an das Heizelement des Servomechanismus 16 angelegte Spannung wird dann über den Steuerkreis 63 nach unten geregelt, um die im Balg herrschende Temperatur absinken zu lassen und .damit den eingestellten Grundwert des Servomechanismus 16 so zu steuern, daß sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verringert. In Fig. 10b liegt der vom Gleichrichterkareis erhaltene Ausgang zwischen 0.5 und 1, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird nach oben gesteuert bis die Differenz zwischen dem Ausgang und dem

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Vergleichswert 0.5 Null beträgt, so daß sich. Ti = CF2 ergibt.

Bei deijin Fig. 11 gezeigten Ausführungsform gewährleistet ein.- Krafstoff-Zumeß- und Verteilermechanismus 100 die kontinuierliche Bemessung des Kraftstoff Zuflusses in Verbindung mit der Ansaugluftmenge. Ein ringförmiger Schlitz 102 im Verschlußkörper 101 und im wesentlichen dreieckige Aussparungen 104 in der Hülse 103 begrenzen einen Kraftstofi-Dosierdurchlaß . Der Druckabfall an dem Kraftstoff-Dosierdurchlaß 102,104 lard über eine DifferenzeLruck-Steuereinheit 105 konstant gehalten. Der Kraftstoffdruck dient dem Servomechanismus 106 als Steuerdruck, und der. erhältliche Ausgang beaufschlagt die Oberseite des Verschlußköpers 101. In einer die obere Druckkammer 107 der Differenzdruck-Steuer— einheit 105 mit der Kraflstoffquelle verbindenden Leitung liegen ein Magnetventil 109 und eine Drossel 110, und in einer Umgeh-ungsleitung 111 des Magnetventils ist eine Drossel vorgesehen. Außerdem liegt in der Eückf uhr leitung 114 eine Drossel 113.

Der von einem Abgas-Sensorelement 115 erhältliche Ausgang betätigt eine das Magnetventil 109 ein- und ausschaltende Steuereinheit 116 und steuert damit die Druckdifferenz zwischen der oberen Druckkammer 107 und der unteren, unterhalb des Vershlußkörpers 101 gelegenen Druckkammer 117 und damit den Kraftstoffdurchfluß durch den Dosierdurchlaß 102,104. Außerdem wird ein Heizelement 118 so gesteuert, daß Ti =Ύ2. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, gehört zu dieser Auäführungsform noch: eine Saugleitung 119» eine Luftdurchfluß-Meßklappe 120, eine Verbindungsstange 121, eine Differenzdruck-Einstellmembran 122, eine mit der. Differenzdruck-Einstellmembran 122 zusammenwirkende»veränderbare Strömungsöffnung 123» eine einen Grundstellwert einstellende Eeder 124, ein Balg 125» ein Druckregler 126, über welchen die Differenz PI-Pi) zwischen dem Unterdruck und dem Förderdruck auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, und eine Kraftstoffpumpe 127.

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Claims

TS¹SS Toyo Bearing Company, Ltd. Osaka / Japan

"KraftstoffVersorgungsanlage für Brennkraftmaschinen"

Ansprüche

Kraftstoffversorungsanlage für Brennkraftmaschinen, in welcher die Druckdifferenz an einer in derSaugleitung liegenden Luftdurchfluß-Meßklappe über einen Servomechanismus unter Ausnutzung eines Strömungsdruk-

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kes auf einem vorbestimmten Wert gehalten und die angesaugte Luftmenge anhand des Öffnungsgrades der Luftdurchfluß-Meßklappe gemessen wird, wobei der Öffnungsgrad der Luftdurchfluß-Meßklappe einzig von der Verbindungsdauer eines in der Kraftstoffzuleitung liegenden Kraftstoff-Dosierdurchlasses abhängt, gekennzeichnet durch einen Steuermechanismus, über welchen der eingestellte Druck des die Druckdifferenz am Kraftstoff-Dosierdurchlaß auf einem vorbestimmten Wert haltenden Druckreglers oder Differenzdruck-Regelventils durch eine EIN/AUS-Betätigung kompensierbar ist, die durch ein Signal eines in der Auspuffleitung liegenden Abgas-Sensorelements ausgelöst wird, und über welchen der eingestellte Grundwert des Servomechanismus auf einen vorbestimmten Wert kompensierbar ist, wobei das Verhält^ nis der "EIN"-Dauer zur "AUS "-Dauer des EHT/AUS-Signals 80988A/1033

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des Abgas-S ens or elements auf einen vorbestimmten Wert gesteuert und gehalten wird.
2. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Magnetventil, das durch ein Ausgangssignal eines Abgas-Sensorelements betätigbar ist, eine druckempfindliche Membran und durch einen hydraulischen Regler.mit einem zu einer Differenzdruck- Einstellfeder des "Ventils parallel in der Zuleitung einer Krafts to ff-Zumeß- undVerteilungseinrichtung angeordneten hydraulischen Zylinder, wobei der auf den hydraulischen Zylinder wirkende hydraulische Druck über das Magnetventil zur Korrektur des eingestellten Drucks des hydraulischen Reglers steuerbar und damit der Kraftstoffzufluß kompensierbar ist.
3. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Differenzdruck-Einstellmembran des Servomechanismus wirkende Federkraft durch Änderung des im Inneren eines Balgs oder einer die Differenzdruck—Einstellmembran beaufschlagenden zweiten Membran herrschenden Gasdrucks kompensierbar ist.
4. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Differenzdruck-Einstellmembran des Servomechanismus wirkende Federkraft durch Steuerung des im Inneren eines Balgs oder einer die Differenzdruck-Einstellmembran beaufschlagenden zweiten Membran herrschenden Gasdrucks über ein von dem Abgas-Sensorelement erhältliches Signal kompensierbar ist.

E.Eder Ing. K. Schiaschke

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