DE2911489A1

DE2911489A1 - Drosseleinrichtung fuer ein treibstoff-einspritzsystem einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2911489A1
Application number: DE19792911489
Authority: DE
Inventors: Jun William Albin Peterson
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2422039A1; IT7921315A0; GB2017818A; JPS54134225A; IT1110549B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung für ein Treibstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung ist besonders verwendbar bei sog. Mehrpunkt-Treibstoffeinspritzsystemen, die einen mit einer Drosselklappe versehenen Drosselkörper verwenden. Die Drosselklappe befindet sich dabei innerhalb einer im Drosselkörper ausgebildeten Bohrung und kontrolliert die Luft, die in das Ansaugrohr des Motors eingespeist wird. Bei derartigen Systemen gibt es ein typisches Regelgesetz für das Verhältnis von Treibstoff zu Luft, welches dem Motor zugeführt wird. Dieses wird normalerweise als Drehzahl-Dichte-Regelgesetz bezeichnet. Dabei werden die Treibstoffimpulse mit der angesaugten Luft in Übereinstimmung mit dem abgefühlten absoluten Druck im Ansaugrohr und einem in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl erzeugten Signal atomisiert.

Ein typisches Drehzahl-Dichte-System ist im US-Patent 3 734 068 beschrieben. Hier wird ein Steuersystem erläutert, welches die Amplitude und die Dauer der Impulse steuert, die zur Speisung elektrischer Treibstoffinjektoren verwendet werden. Dieses System ist ein Mehrpunkt-Treibstoffeinspritzsystem, bei dem der absolute Druck und die Motordrehzahl abgefühlt werden und hiernach die Amplitude und die Dauer der Treibstoff-Einspritzimpulse gesteuert werden. Ein Einpunkt-System ist in der US-Patentanmeldung Nr. 778 636 beschrieben. Hier ist ein Drosselkörper erläutert _r in dessen Bohrung eine Drosselplatte angebracht ist. Der Injektor befindet sich unterhalb der Drosselplatte und führt Treibstoff in das Motoransaugrohr ein. Das Steuersystem für das Einpunkt-Einspritz-

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system dieser Anmeldung ist in der US-Patentanmeldung Nr. 778 637 beschrieben.

Bei Systemen, wie sie oben beschrieben wurden, besitzt der verwendete Drosselkörper normalerweise eine Größe, welche dem Zylinderhubraum des Motors entspricht. Ein Motor mit größerem Hubraum erfordert somit einen größeren Drosselkörper und eine entsprechend größere Bohrung in diesem Drosselkörper, als dies bei einem Motor mit kleineren Hubraum erforderlich ist. Nun hat es sich als nachteilig herausgestellt, den Drosselkörper gewissermaßen für jeden Motorhubraum, welchem der Drosselkörper zugeordnet werden soll, maßzuschneidern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drosseleinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art derart auszubilden, daß ein universeller Drosselkörper verwendet werden kann und dennoch die dem Motor zugeführte Luft auf den Motorhubraum abgestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den ünteransprüchen angegeben.

In diesem Zusammenhang ist noch folgendes anzumerken: In der Vergasertechnik hat sich herausgestellt, daß plötzliche Verstellungen der Drosselplatte zu einem unrunden Lauf des Motors führen, der als Stottern bezeichnet wird. Dies findet statt, wenn die Drosselplatte rasch geöffnet wird. Zwei Patente beschäftigen-sich mit diesem Problem, nämlich die US-Patente 1 921 736 und 2 194 867. In diesen

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Patenten wird ein Vergasersystem beschrieben, bei dem der Luftstrom zum Motor mittels einer Drosselplatte und einem Verbindungsgestänge, welches mit dem Gaspedal verbunden ist, gesteuert wird. Um zu vermeiden, daß übermäßig viel Luft eingeführt wird, wenn die Drosselplatte rasch geöffnet wird, ist eine Hilfsdrosselplatte vorgesehen, welche einem plötzlichen Luftschwall beim plötzlichen Öffnen der Drosselplatte einen Widerstand entgegensetzt. Diese Systeme beeinflussen jedoch das Luft-Treibstoffverhältnis, welches dem Motor zugeführt wird, und beschäftigen sich nicht mit dem Problem der vorliegenden Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Drosselkörper mit einer darin ausgebildeten Bohrung, welche eine herkömmliche Drosselplatte und eine hiergegen versetzte Hilfsdrosseiplatte enthält;

Fig. 2 · die Draufsicht auf die Hilfsdrosselplatte von Fig. 1, wobei insbesondere die Spiralfeder dargestellt ist, welche die notwendige Widerstandskraft beim Öffnen der Hilfsdrosselplatte erzeugt;

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Luftströmung gegen den Drosselplattenwinkel aufgetragen ist und welches die Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich macht;

Fig. 4 ein Diagramm, welches den effektiven Öffnungsquerschnitt gegen die Luftströmung bei verschiedenen Federspannungen darstellt, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

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In den Fig. 1 und 2 ist ein schematischer Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drosselkörper dargestellt. Wie oben erwähnt, kann der Drosselkörper in einem Motorsteuersystem eingebaut werden, bei dem der Treibstoff von einem Einpunkt-Treibstoffeinspritzsystem in den Motor eingespeist wird. Es können jedoch auch andere Arten von Treibstoff-Einspritzsystemen verwendet werden.

Der Drosselkörper 10, der in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt eine Bohrung 12, über welche Ansaugluft zum Motoransaugrohr geführt wird. Wie es bei Einrichtungen dieser Art üblich ist, ist eine Drosselplatte 14 konzentrisch in der Bohrung 12 montiert. Die Drosselplatte ist an einer Welle 16 angebracht, die vom Fahrzeugführer durch das Gaspedal betätigt wird. Sie kann auch von einem Servosystem gesteuert werden. Die Drosselplatte ist in der Leerlaufstellung gezeigt; sie kann in eine weit offene Stellung bewegt werden, bei der sie im wesentlichen senkrecht steht. Bei normalen Motorsteuersystemen bewegt der Fahrzeugführer die Drosselplatte durch das Gaspedal so, daß eine bestimmte Luftmenge über die Einlaßventile in die Zylinder gelangen. Der absolute Druck des Ansaugrohrs und die Motordrehzahl werden dann abgefühlt, wodurch die Parameter zum Einbringen des Treibstoffes in den Motor über mehrere im Impulsbetrieb arbeitende Treibstoffinjektoren im Falle eines Mehrpunkt-Systems oder einen einzigen Treibstoffinjektor pro Bohrung im Falle eines Einpunkt-Systems ermittelt werden.

Bei bekannten Ansaugsystemen, welche Drosselkörper verwendeten, war es notwendig, die Größe der Bohrung 12 und der Drosselplatte 14 als Funktion des Hubraums des Motors zu wählen, bei dem der Drosselkörper verwendet werden sollte. Dies erforderte selbstverständlich ver-

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schiedene Drosselkörper für verschiedene Motoren. Um nicht mehr eine Vielzahl von Drosselkörpern für unterschiedlich große Motoren bereithalten zu müssen, wurde erfindungsgemäß eine versetzte Hilfsdrosselplatte 20 oberhalb der Drosselplatte 14 vorgesehen. Die Hilfsdrosselplatte 20 wird dazu verwendet, die Luftströmung durch die Bohrung 12 zu drosseln.

Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Hilfsdrosselplatte 20 fest an einer versetzten Welle 22 montiert. Diese kann sich relativ zum Drosselkörper 10 verdrehen. Das Ende der Welle 22 ist mit einer Torsionsfeder 26 versehen, die beispielsweise von der im US-Patent 1 921 736 beschriebenen Bauweise sein kann. Die Feder 26 ist mit einem Ende an der Welle 22 und mit dem anderen Ende an dem Drosselkörper 10 befestigt und erzeugt eine Widerstandskraft beim Öffnen der Hilfsdrosselplatte 20.

Wie aus der Beschreibung der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, wird an der Hilfsdrosselplatte 20 eine Druckdifferenz erzeugt, wenn die Drosselplatte 14 geöffnet wird. Diese Druckdifferenz erzeugt eine Öffnungskraft an der Hilfsdrosselplatte 20, die gegen die Kraft der Feder 26 wirkt. Diese Kraft kann dadurch variiert werden, daß die Spannung der Feder 26 variiert wird oder daß die physikalischen Eigenschaften dieser Feder variiert werden. Wenn die Drosselplatte geöffnet wird, um die angesaugte Luftmenge zu vergrößern, werden zusätzliche Kräfte auf die Hilfsdrosselplatte'20 ausgeübt, welche diese Hilfsdrosselplatte Öffnen. Hierdurch ergibt sich eine geringere Drosselung der Luftströmung zum Ansaugrohr. Die Drosselung kann auf die jeweilige Größe des Motors maßgeschneidert werden, indem die Spannung der Feder 26 variiert wird oder indem deren physi-

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kaiische Eigenschaften variiert werden. Ein geeigneter Mechanismus kann dazu vorgesehen werden, die Hilfsdrosselplatte 20 vollständig bei ganz offener Hauptdrosselplatte zu öffnen, um die Drosselung auf ein Minimum zu reduzieren, wenn dem Motor maximale Leistung abverlangt wird.

In Fig. 3 sind Diagramme gezeigt, in denen die Luftströmung gegen den Drosselplattenwinkel aufgetragen ist. Dies erfolgt im Vergleich von Systemen, bei denen die vorliegende Erfindung nicht verwendet wird, mit Systemen nach der vorliegenden Erfindung bei unterschiedlichen Kräften der Feder 26. Die Kurve 30 in Fig. 3 ist eine solche, die bei geringen Winke!verschiebungen der Drosselplatte rasch ansteigt. Die Kurve 32 zeigt ein erfindungsgemäßes System mit geringer Federkraft, wie es bei einem Motor mit verhältnismäßig großem Hubraum verwendet wird. Die Kurve 34 zeigt ein erfindungsgemäßes System, wie es bei einem Motor mit mittlerem Hubraum verwendet wird, und die Kurve 36 zeigt ein erfindungsgemäßes System für einen Motor mit verhältnismäßig kleinem Hubraum.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Luftströmung, welcher auf der Kurve 30 ein bestimmter Drosselplattenwinkel zugeordnet ist, dargestellt als Punkt A, wesentlich größer als die Luftströmung ist, die bei demselben Drosselplattenwinkel· der Kurve 34 zugeordnet ist, dargestellt als Punkt B. Außerdem ist der Darstellung zu entnehmen, daß die Linearität der Kurve 34, gemessen an der Kurve 30, erheblich verbessert ist. Bei einem Motor mit verhältnismäßig kleinem Hubraum tritt somit beim erfindungsgemäßen System für denselben Drosselplattenwinkel eine verhältnismäßig kleine Luftströmung auf, verglichen mit derjenigen eines nicht erfindungsgemäßen Systems.

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Um für die Kurven 30 und 34 dieselbe Luftströmung zu erzielen, müßte der Drosselplattenwinkel erheblich bis zum Punkt C, dargestellt auf der Kurve 34, vergrößert werden. Wenn die erfindungsgemäßen Merkmale im Motor nicht verwirklicht v/erden, würde ein Drosselplattenwinkel, der dem Punkt C entspricht, zu einer erheblich größeren Luftströmung führen, wie sie am Punkt D dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt verschiedene Federkräfte, die zur Veränderung des effektiven Bohrungsquerschnittes für die Luftströmung bei unterschiedlichen Motoren verwendet werden können. Bei Motoren mit großem Hubraum wird eine verhältnismäßig kleine Federkraft eingebaut, wie sie durch die Kurve 40 dargestellt ist. Hierdurch wird der effektive Bohrungsquerschnitt für eine bestimmte Luftströmung relativ groß gehalten. Auf diese Weise kann der großen Luftströmung, die bei Motoren mit großem Hubraum erforderlich sind, Genüge getan werden. Andererseits wird eine mittlere Federkraft bei einem Motor mit mittlerem Hubraum verwendet, wie sie durch Kurve 42 dargestellt ist. Eine große Federkraft wird zur weiteren Drosselung des effektiven Bohrungsquerschnittes bei einem Motor mit kleinem Hubraum verwendet, wie sie durch die Kurve 44 dargestellt ist. Die in Fig. 4 dargestellten Federkräfte sind zwar linear; es versteht sich, daß auch nicht-lineare Federcharakteristiken dazu verwendet werden können, die Beziehung zwischen Luftströmung und Drosselplattenwinkel weiter maßzuschneidern, wodurch die Linearität der Beziehung zwischen Luftströmung und Drosselplattenwinkel weiter verbessert werden kann.

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The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 21. März 19 79

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Drosseleinrichtung für ein Treibstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine

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( 1. Drosseleinrichtung für ein Treibstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Drosselkörper, der eine Bohrung und eine Hauptdrosselplatte enthält, mit mindestens einem Injektor und einer Steuereinheit, welche den Injektor steuert, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (20,22,26) umfaßt, welche den effektiven Querschnitt der Bohrung (12) des Drosselkörpers (10) variiert, ohne die Funktionsweise der Steuereinheit zu beeinflussen, und eine Hilfsdrosselplatte (20), die stromauf von der Hauptdrosselplatte (14) montiert ist, sowie eine Federeinrichtung (26), welche zwischen die Hilfsdrosselplatte (20) und den Drosselkörper (10) geschaltet ist und sich der Öffnung der Hilfsdrosselplatte (20) elastisch widersetzt, enthält.

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2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Federeinrichtung (26) in Übereinstimmung mit dem Hubraum der Brennkraftmaschine gewählt ist.
3. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Welle (22) enthält, die verdrehbar in der Bohrung (12) angebracht ist und fest an der Hilfsdrosselplatte (20) montiert ist.
4. Drosseleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (26) mit einem Ende an der Welle (22) und mit dem anderen Ende an dem Drosselkörper (10) befestigt ist.
5. Drosseleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (26) eine Spiralfeder ist.

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