DE2912633A1

DE2912633A1 - Brennstoffeinspritzeinrichtung fuer gemischverdichtende brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2912633A1
Application number: DE19792912633
Authority: DE
Inventors: Asoke Chattopadhayay; Hans-Juergen Mueller; Karl Ing Grad Schmidt
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1980-10-02
Also published as: GB2048376A; IT8047812A0; JPS55164770A; IT1143069B; FR2452608A1

Description

Brenn Pt of f einspr i t zein rich tu no f ^;ir qemi sch verdichten de Brennk raf tm.isr.hinpn

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen, die mindestens eine PumDenkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß zu einer Einspritzdüse aufweist und durch ein Verdrängerorgan begrenzt ist, das mit einem Schwinganker mindestens eines Elektromagneten in Wirkverbindung steht und einen Hub ausführt.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 24 53 410 bekannt, bei der der Hub mittels eines vom Saugrohrdruck verstellbaren Anschlags verstellbar ist. Es ist ein zweiter Anschlag vorgesehen, der durch den atmosphärischen Druck oder durch die Motortemperatür verstellt wird. Die Verstellung durch den Saugrohrdruck ergibt nur eine schlechte Anpassung des Brennstoffbedarfs an die tatsächlichen Bedürfnisse einer Brennkraftmaschine, wo heute geringer Brennstoffverbrauch, geringe Schadstoffmengen im Abgas und hohe Leistung gefordert werden. Bei der bekannten Einrichtung wird zum Beispiel bei Vollast und einem annähernd atmosphärischen Saugrohrdruck bei allen Motordrehzahlen pro Motorumdrehung bzw. Pumpenhub immer eine gleiche Brennstoffmenge abgegeben, obwohl der Motor im unteren Drehzahlbereich ca. 25 % und im hohen Drehzahlbereich ca. 10 % weniger Brennstoff benötigt als im Bereich des höchsten Füllungsgrades im mittleren Drehzahlbereich. Diese unvorteilhafte Abweichung tritt in ähnlichen Größenordnungen bei allen vorkommenden Saugrohrdrücken auf und führt dazu, daß der für einen Saugrohrdruck mechanisch vorbestimmte Förderstrom nicht für alle Drehzahlbereiche stimmen kann.

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Ein v/eitererHachteil dieser Einrichtuncj besteht darin, daß sie nicht in der Lage ist, motorspezifische Unterschiede, wie zum Beispiel unterschiedliche Reibleistunqen, zu kompensieren«

Der Erfindunq liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen_t die dem jeweiligen Betriebspunkt des Motors eine dem jeweiligen Bedarf entsprechende Brennstoffmenge zuführt«

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung eingangs genannter Art dadurch gel "st, daß der r-'"rderstrom der Pumpe in Abhängigkeit von der momentanen Motorleistung bei der jeweiligen Drehzahl bestimmt ist. Als Kenngröße für die Motorleistung bei jeiveiliger Drehzahl wird die jeweilige dem Motor sugeführte Luftmenge durch elektrische oder mechanische Luftmengenmesser abgeleitet« Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. Bei der Einrichtung der eingangs genannten Art ist zur Veränderung des Förderstroms vorgesehen, daß der Hub des Schwingankers von mindestens einem, in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Luftmenge verstellbaren Anschlag begrenzt ist. Es ist möglich, den Hub des Schwingankers mittels eines zweiten, in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie Abgaszusammenset zu ng oder Motortemperatur, verstellbaren Anschlag zu begrenzen. Vorteilhaft ist bei einer mechanischen Lösung vorgesehen,, daß der erste verstellbare Anschlag von einem Organ gesteuert ist, das einen Raumnocken abtastet, der von dem Luftmengendurchsatz im Saugrohr gegen die Kraft einer Rückstellfeder mittels einer Stauklappe gedreht und von dem Lastsignal des Saugrohrdrucks mittels einer Membrandose auf einer Achse verschoben wird. Es ist einleuchtend, daß die beiden Stellkräfte auch so an dem Raumnocken angreifen können, daß er durch den Luftmengendurchsatz

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verschoben und durch den S au >i rohr druck qedreht wird. Bei einer anderen Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, ist vorgesehen, daß der erste verstellbare Anschlag von einem Organ gesteuert ist, das einen Raumnocken abtastet, der drehzahlabhängig durch einen elektrischen Stellmotor gedreht und von dem Lastsignal des Saugrohrdruckes mittels einer Membrandose auf einer Achse verschoben wird. Hierbei wird das Drehzahlsignal zum Beisniel des Zündverteilers nach bekannter Verarbeitung einem Schrittmotor zugeführt. Bei einer v/eiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß der erste verstellbare Anschlag mit einem elektrisch angesteuerten Stellmotor in Wirkverbindung steht, der ein Signal von einem elektronischen Regler in Abhängigkeit von mindestens einer Motorkenngr'jße erhält. Hierbei kann die Motorkenngr"ße wiederum die vom Motor angesaugte Luftmenge sein, die zum Beispiel durch einen elektrischen Heizwiderstand erfaßt wird. Es kann hierbei vorgesehen sein, daß der Anschlag mit einem Anker verbunden ist, der in einer Tauchspule angeordnet ist. Die Änderung des Förderstroms ist einmal derart möglich, daß der Hub des Schwingankers bei einer Freguenz der Elektromagneten geändert wird, die der jeweiligen halben Motordrehzahl entspricht. Ebenso ist es möglich, den Förderstrom zu ändern, indem der Hub des Schwingankers bei einer über den ganzen Drehzahlbereich konstanten Frequenz der Elektromagneten geändert wird. Bei der elektrischen Aufnahme von Motorkenngrößen ist es zweckmäßig, daß der Hub des Schwingankers in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuert wird, die in einem Mikroprozessor mit einem gespeicherten Motorkennfeld verglichen werden und dessen Ausgangssignal einem Stellmotor zur Verstellung des Anschlags zugeführt wird. Eine weitere Ausführung zur Änderung des Förderstroms sieht bei konstantem Hub vor, daß die Frequenz des von Elektromagneten betätigten Schwingankers über einen Motorkenngrößen verarbeitenden Regler steuerbar ist. Bei dieser Ausführung ist keine Verarbeitung der Drehzahl im Regler erforderlich.

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Es wird eine Mindestfrequenz gewählt, die einen ausreichenden F"rder.strorn zur Versorgung der Brennkraftmaschine im Leerlauf liefert.

Auführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine Draufsicht auf eine Ausführung

Fig. 2 : eine Ansicht in Richtung der Linie II - II der Fig. 1, aus der zusätzlich perspektivisch die Anordnung einer mechanischen Luftmengenmessung hervorgeht.

Fig. 3 : eine Ansicht in Richtung der Linie II - II der Fig. 1, aus der zusätzlich die Anordnung einer elektrischen Luftmengenmessung bzw. eines Saug— rohrdruckaufnehmers hervorgeht.

Fig. 4 : eine Ausführung mit Anordnung der Einspritzdüsen vor der Drosselklappe

Fig 5 : eine Ausführung mit der Brennstoffzugabe über das Luftmeßorgan

Fig. 6 : einen Teilschnitt gemäß der Linie VI - VI der Fig. 5.

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Zwei Paar Elektrotiaqnete 1 sind starr an einem Grundk"rper 2 befestigt. Zwischen jedem Paar abwechselnd erreqter Magnete 1 ist ein plattenförmiger Schwinganker 3 angeordnet und in einem am Grundkörper 2 befindlichen Lager 4 einseitig gelagert. An seinem freien Ende 5 ist jeder Schwinganker 3 mit einem Zapfen 6 elastisch und gelenkig mit je zwei Kolben 7 verbunden, die das Verdränqunqsorgan bilden. Der Hub der Kolben 7 wird durch beiderseits der freien Enden 5 angeordnete Anschläge 8 und 9 gebildet, deren Verstellung weiter unten noch beschrieben wird. Jede Pumpe 10 weist eine Pumpenkammer 11 auf, die über ein Einlaßventil 12 von einer gemeinsamen Brennstoffpumpe 13 aus dem Fahrzeugtank versorgt wird. Die Kammer 11 ist über ein Auslaßventil 14 jeweils mit einem Einspritzventil 15 verbunden. Diese können in einem nicht dargestellten Saugrohr in der Nähe der Einlaßventile des Verbrennungsmotors angeordnet sein, wie dies auch bei anderen Einspritzeinrichtungen bekannt ist. Jeder Magnet 1 wird von · je einem elektronischen Regler 16 angesteuert, der aus einem monostabilen Multivibrator mit Verstärker besteht. Der Regler 16 erhält seinen Impuls von einem Impulsgeber 17, der zum Beispiel bei einem Viertakt-Otto-Motor mit der jeweiligen halben Motordrehzahl angetrieben wird. Die Reihenfolge und der Zeitpunkt des Impulses sind so gewählt, daß jeder Zylinder die erforderliche Brennstoffmenge zur richtigen Zeit erhält.

Die Figur 2 zeigt einen in einem Lager 18 angeordneten Hebel 19, dieser tastet mit einer Nase 20 einen an sich bekannten Raumnocken 21 ab und begrenzt den Hub. der Kolben 7 zwischen den Anschlägen 8 und 9. Der Raumnocken 21 wird auf einer Achse 22 von einer mit dem Lastsignal

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im Saugrohr 23 beaufschlagten Membrandose 24 über einen Hebel 25 verschoben. Ein hoher Saugrohrdruck sionalisiert den Vollastbetrieb des Motors. Der Raumnocken 21 ist so profiliert, ria^ eine entsprechend geringe Profilh"he unter die Nase 20 qelano.t und somit der Anschlag 8 des Hebels 19 einen großen Hub der Kolben 7 zuläßt, wodurch ein großer F"rderstrom über die Pumpenkammern 11 erzielt wird. Der Raumnocken 21 ist mittels einer Stauklappe 26, die am Rand des Saugrohres 23 auf der Achse 22 gelagert ist, gegen die Kraft einer Rückstellfeder 27 mittels eines Mitnehmers 28 entsprechend der durchströmenden Luftmenge verdreht worden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, jeder durch den Saugrohrdruck bedingten axialen Verschiebung des Raumnockens 21 in Umfangsrichtung ein Profil in Abhängigkeit der durch die Motordrehzahl angesaugten Luftmenge konstruktiv zu überlagern und damit dem jeweiligen Betriebspunkt des Motors die optimale Brennstoffmenge zuzuordnen. Die Rückstellfeder 27 der Stauklappe 26 kann in ihrer Kraft so ausgelegt sein, daß die Stauklappe nur im kritischen unteren Leistungsbereich des Motors wirkt und im mittleren und oberen Leistungsbereich keinen leistungs— mindernden Strömungswiderstand mehr darstellt, indem die Kraft der Rückstellfeder 27 so gering ausgelegt wird, daß der volle Ausschlag der Stauklappe 26 schon -bei ca. 30 % der maximal möglichen Luftmenge erreicht ist. Der Anschlag 9 wird durch einen Keil gebildet, der den Hub in einfacher Weise durch ein im Kühlwasserkreislauf angeordnetes Dehnstoffelement 29 verändern kann.

Die Ausführung der Figur 3 zeigt eine Einrichtung zur Steuerung des Hubes mit einer elektrischen Luftmassenmessung mittels eines Heizwiderstandes 30, der nach dem "Konstant-Temperatur-Prinzip" arbeitet. Ein elektrisch aufgeheizter Widerstand befindet sich im Luftstrom und wird von diesem abgekühlt und der erforderliche Strom zum

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Aufheizen auf die ursprüngliche Temperatur stellt ein Maß für die Luftmasse dar. Dieser Strom gibt ein Signal an den elektronischen Regler 31-, vorzugsweise ein Mikroprozessor 31.1, der unter Verarbeitung der über den Eingang 32 angelegten Motordrehzahl über den Ausgang 33 ein der Brennstoffmenge pro Arbeitstakt entsprechendes Signal ausgibt. Es können im Regler 31 zusätzlich weitere Signale über den Eingang 34, wie zum Beispiel Abgassignale, zur Ermittlung des Ausgangssignals verarbeitet werden.

Das Signal wird als Spannung auf einen Stellmotor, zum Beispiel eine Tauchspule 35 übertragen. In dieser befindet sich ein Anker 36, der mit einem Keil 37 verbunden ist, dessen schräge Fläche den Anschlag 8 bildet. Die Tauchspulanordnung arbeitet gegen eine Feder 38. Die Steigung des Keils 37 ist so gewählt, daß das freie Ende 5 des Schwingankers 3 keine übermäßigen Rückwirkungen auf das Tauchspulen-System hat. Der Keil kann auch in nicht dargestellter Weise durch einen verdrehbaren Nocken ersetzt werden.

Bei dieser Ausführung ist vorgesehen, daß bei einer halben Motordrehzahl entsprechenden Spritzfrequenz das Luftmengensignal durch die halbe jeweilige Motordrehzahl dividiert wird, wobei dem Regler bereits das Drehzahlsignal zur Ansteuerung der Elektromagnete zur Schwingankerbetätigung vorliegt.

Alternativ zu dem Luftmeßorgan 30 ist in der Figur 3 ein Saugrohrdruckaufnehmer 42 angeordnet.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Anordnung der Einspritzdüsen stromauf der Drosselklappe 39. Hier ist nur ein Paar von Magneten 1 vorgesehen. Der Förderstrom der Pumpenkammern 11 wird durch Änderung der Frequenz des Schwingankers 3 dem jeweiligen Betriebspunkt des Motors

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angepaßt. Cs wird eine Mindestfrequenz gewählt, die einen F'irderstrom liefert, die dem Leerlauf bedarf des Motors, 40 entspricht. Die Brennstoffzugabe erfolgt über die Einspritzventile IT. stromauf der Drossel'<lapne 39. Die Frequenz zur Betätigung des Schwinqankers 3, der einen konstanten Hub gegen feste Anschläge 41 ausführt, wird mittels einer Regeleinrichtung 31 geändert, die mit dem Signal eines luftmassenmessenden Heizwiderstandes 30 steuerbar ist. Eine Verarbeitung eines Drehzahlsignals ist nicht unbedingt erforderlich.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Einspritzeinrichtung mit koaxial im Saugrohr angeordneten Hubkolben 43, der gleichzeitig als Drosselorgan und als Luftmengenmeßorgan dient. Der Hub des Kolbens wird im Teillastbereich über das nicht dargestellte Fahrpedal mittels eines Hebels bestimmt, der ein Belüftungsventil 45 betätigt, das ein mit Saugrohrdruck beaufschlagten Arbeitsraum 46 atmosphärisch belüftet. Im Vollastbereich hat der Hebel 44 keinen Kontakt mit dem Belüftungsventil 45 und der Kolbenhub ist durch die durchströmende Luftmenge bestimmt. An dem Kolben 43 ist über einen Mitnehmer 47 ein Keil 48 verstellbar angeordnet, der eine luftmengenabhängige Korrektur auf den Hub der Pumpenkolben 7 ausübt. Zudem kann der Keil 48 aus seiner Grundstellung mittels eines Dehnstoffelementes 49 über einen Nocken 50 im kalten Zustand in Richtung eines größeren Hubes der Kolben 7 verschoben werden.

Der Saugrohrunterdruck wird mittels eines Stellgliedes 51 auf den Keil 9 übertragen und überlagert damit das Luftmengensignal und stellt somit einen den Motorbedürfnissen entsprechenden Hub der Kolben 7 ein.

Das Gehäuse 2 der beschriebenen Einrichtung läßt sich in einfacher Weise in das Gehäuse des Drossel- und Luftmeßorgans Integrieren.

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Claims

Pierburg GmbH & Co. KG
Leuschstraße 1

Neuss

Patentansprüche

. 1.) ^erennstoffeinspritzeinrichtung für qemischverdichtende Brennkraftmaschinen, die mindestens eine Pumpenkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß zu einer Einspritzdüse aufweist und durch ein Verdrängerorgan begrenzt ist, das mit einem Schwinganker mindestens eines Elektromagneten in Wirkverbindung steht und einen Hub ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der momentanen Motorleistung bei der jeweiligen Drehzahl bestimmt ist.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung bei jeweiliger Drehzahl durch einen elektrischen oder mechanischen Luftmengenmesser abgeleitet ist.
3.) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Schwingankers ( 3 ) von mindestens einem, in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Luftmenge verstellbaren Anschlag ( 8 ) begrenzt ist.

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4.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da¹"} der Hub des Schwingankers ( 3 ) durch einen zweiten, in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie Abgas— Zusammensetzung, Saugrohrunterdruck oder Motortemperatur, verstellbaren Anschlag ( 9 ) begrenzt ist.
5.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste verstellbare Anschlag ( 8 ) von einem Organ ( 19 ) gesteuert ist, das einen Raumnocken ( 21 ) abtastet, der von dem Luftmengendurchsatz im Saugrohr gegen die Kraft einer Rückstellfeder ( 27 ) mittels einer Stauklappe ( 26 ) gedreht und von dem Lastsignal des Saugrohrdrucks mittels einer Membrandose ( 24 ) auf einer Achse ( 22 ) verschoben wird.
6.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste verstellbare Anschlag ( 8 ).von einem Organ ( 19 ) gesteuert ist, das, einen Raumnocken ( 21 ) abtastet, der drehzahlabhängig durch einen elektrischen Stellmotor gedreht und von dem Lastsignal des Saugrohrdrucks mittels einer Membrandose ( 24 ) auf einer Achse ( 22 ) verschoben wird.
7.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste verstellbare Anschlag ( 8 ) mit einem elektrisch angesteuerten Stellmotor ( 35 / 36 ) in Wirkverbindung steht, der ein Signal von einem elektronischen Regler ( 31 ) in Abhängigkeit von mindestens einer Motorkenngröße erhält.

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8.) Einrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ( 8 ) mit einem Anker ( 36 ) verbunden ist, der in einer Tauchspule ( 35 ) angeordnet ist.
9.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Schwingankers ( 3 ) bei einer Frequenz der Elektromagneten ( 1 ) geändert wird, die der jeweiligen halben Motordrehzahl entspricht.
10.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Schwingankers ( 3 ) bei einer über den ganzen Drehzahlbereich konstanten Frequenz der Elektromagneten ( 1 ) geändert wird.
11.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ' gekennzeichnet, daß der Hub des Schwingankers ( 3 ) in Abhängigkeit von Motorkenngr^:ißen gesteuert wird, die in einem Mikroprozessor (31.1 ) mit einem gespeicherten Motorkennfeld verglichen werden und dessen Ausgangssignal einem Stellmotor zur Verstellung des Anschlags ( 8 ) zugeführt wird.
12.) Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des von Elektromagneten betätigten Schwingankers ( 3 ) über einen Motorkenngrößen verarbeitenden Regler ( 31 ) steuerbar ist.

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