DE2917825C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines optimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und eine zum Durchführen dieses

Verfahrens dienende Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 7.

Die DE-OS 25 50 089 beschreibt ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff. Hierbei gelangt der Kraftstoff aus einer Schwimmerk;i;nmer ständig über ein stets teilweise geöffnetes elektromagnetisches Ventil in eine längere Zuleitung mit Emulsionsrohren, denen mittels elektromagnetischer Zusatzvenlile Lu.^ri zugeführt werden kann. Aus den kraftstoffgefüllten Emulsionsrohren kann der Kraftstoff einerseits in einen stromauf einer fahrerbetätigten Hauptdrossel gelegenen Venturi-Bereich und andererseits über eine von der Hauptdrossel überstrichene Leerlauföffnung in das Ansaugrohr gesaugt werden. Das elektromagnetische Ventil ermöglicht ein wechselseitiges Freigeben bzw. Schließen von gegabelten, unterschiedlich engen Kraftstoffkanälen und wird, wie auch die Zusatzventile, in Abhängigkeit mehrerer Betriebsparameter impulsbreitenmoduliert angesteuert, so daß sich ein kleinerer oder größerer Ventilöffnungszustand ergibt Nachteilig ist bei dem bekannten System, daß mehrere Versorgungssysteme erforderlich sind, und zwar aufgrund der verschiedenen Betriebsfunktionen, wie dem Leerlauf, bei dem der Unterdruck im Venturibereich mangels eines größeren Luftdurchsatzes für ein Ansaugen von Kraftstoff zu klein ist.

Allgemein ist es bei Vergasern relativ problematisch, eine solche Dosierung vorzusehen, die eine gute Anpassung an alle Motorerfordernisse bei unterschiedlichen Fahr- und Betriebszuständen sowie eine geringe Schadstoffemission auch über längere Zeiten gewährleistet. Um den verschiedensten Forderungen gerecht zu werden, mußte ein Vergaser bisher mit zahlreichen Systemen ausgerüstet und betrieben werden, die jeweils unterschiedliche Funktionen haben. Beispielsweise wurden bestimmte Düsenanordnungen an verschiedenen Stellen, Bypass-Systeme, Kaltstart- und Kaltabfahreinrichtungen, Beschleunigungssysteme, Anreicherungssysteme, Verzögerungssysteme usw. eingesetzt Dieses führte zu teils sehr komplexen Vergaserausführungen, die aufgrund ihrer vielfältigen Einzelteile teuer, kostspielig, schwierig einzustellen und anfällig sind. Bei solchen Vergasern ist es teilweise nur mit sehr großem Aufwand möglich, ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch über alle Betriebsbereiche zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zum Durchführen desselben dienende Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 einfacher sowie preiswerter und bezüglich des Betriebsverhaltens günstiger zu gestalten, wobei die Vielzahl der bisher erforderlichen Systemgruppen vermindert und die Reaktionsgeschwindigkeit, die Zuteilungsgenauigkeit sowie die Systemverknüpfung verbessert sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Eine zum Durchführen dieses Verfahrens dienende Vorrichtung der genannten Art ist durch die Merkmale aus Anspruch 7 gekennzeichnet.

Im Unterschied zu dem bekannten Vergasersystem erfolgt somit die gesamte Zugabe von Kraftstoff in allen Betriebsphasen, also auch in der Startphase und im Leerlauf, in dem stromab der Drosselklappe befindlichen Venturibereich, was einer teilweise erheblichen Unterdrucksteigerung im Kraftstoffaustrittsbereich entspricht. Im Rahmen der Erfindung wird mit wesentlich weniger Systemgruppen auf einfachere und preiswertere und dennoch genauere Weise gearbeitet Verschiedene der bisher erforderlichen, obengenannten Systemgruppen, wie beispielsweise Austrittsdüsen an in Strömungslichtung unterschiedlichen Vergaserstellen, sind völlig entfallen. Statt dessen liegt eine einfache, überschaubare, zentrale Kraftstoffzufuhr in einem Vergaserbereich vor, an dem ständig ein ausreichend großer und zusätzlich vom Luftdurchsatz abhängiger Unterdruck vorhanden ist Dieser wird etwa am engsten

to Venturibereich erfaßt und zur Steuerung des nahe an diesem angeordneten sowie vollständigen schließbaren Kraftstoffventils herangezogen. Hierdurch läßt sich eine stets bedarfsgerechte Kraftstoff dosierung in Verbindung mit einem sehr schnellen Ansprechverhalten erzielen.

Eine erste zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die mit einer impulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Kraftstoffventils arbeitet zeichnet sich durch die Merkmale gemäß Anspruch 2 aus. Hierdurch ergeben sich besonders günstige Betriebsübergänge. In weiterer Ausgestaltung gemäß den Merkmalen von Anspruch 3 kann in einfacher Weise der Kraftstoffverbrauch bestimmt werden.
Statt dessen kann der Kraftstoff entsprechend einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 4 kontinuierlich gesteuert zugeführt werden. In weiterer Ausgestaltung läßt sich gemäß Anspruch 5 der Öffnungsgrad des Kraftstoffventils zur Kraftstoffanzeige heranziehen.

Bei einer weiteren Ausführungsform mit den Merkmalen von Anspruch 6 kann durch eine Druckerfassung der Schließzustand der Drosselklappe bestimmt werden, so daß entsprechende Schalter oder dergleichen entfallen können.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Kraftstoffventil gemäß Anspruch 8 mit schnell ansprechenden Versteügliedern versehen. die ferner gemäß Anspruch 9 vorzugsweise einen Magnetplättchen-Dosierschieber aufweisen, der ein äußerst schnelles Betriebsverhalten ermöglicht Statt dessen können die Verstellglieder gemäß Anspruch 10 auch nach Art eines Linearmotorantriebs ausgebildet sein.

Gemäß Anspruch 11 können mehrere Kraftstoffdüsen in einer auswechselbaren Einneit zusammengefaßt

v> sein, was die Montage, die Wartung und eventuelle Anpassungsvorgänge vereinfacht. Dabei können gemäß Anspruch 12 den Düsen einzelne Verstellglieder oder gemäß Anspruch 13 ein gemeinsames Verstellglied zugeordnet sein, wobei in weiterer Ausgestaltung das oder

so die Verstellglieder gemäß Anspruch 14 einen exzentrisch angebrachten Drehschieber oder gemäß Anspruch 15 einen Drehkolben aufweisen können, der seinerseits gemäß Anspruch 16 vorzugsweise eine über seinen Umfang variabel abgeschrägte Stirnseite hat.

Hierdurch läßt sich ein für die kontinuierliche Steuerung bzw. Regelung wichtiger drehstellungsabhängiger Düsenquerschnitt erzielen.

Ferner ist es im Zusammenhang mit einer binär gesteuerten Ausführungsform gemäß Anspruch 17 bevorzugt. Kraftstoff-Druckfühler vorzusehen, so daß ein ständiges Erfassen und meßtechnisches Berücksichtigen der rr^mentanen Kraftstoff-Druckverhältnisse möglich ist. Dadurch können die von der Größe des Unterdrucks abhängigen Einschwingvorgänge bezüglich der Kraft-

b5 stoffzugabe durch Integration der erhaltenen Signale berücksichtigt werden, um eine definierte, bedarfsabhängige Kraftstoffzufuhr zu erhalten. Die Druckfühler sind gemäß Anspruch 18 vorzugsweise als piezoresesti-

ve Druckaufnehmer ausgebildet, wobei es sich um handelsübliche, integrierte und genaue sowie kleine Meßelemente handelt.

Bei einer einfachen kontinuierlich arbeitenden Ausführungsform kann das Kraftstoffventil gemäß Anspruch 19 eine linear verschiebbare Dosiernadel aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Bs zeigt

F i g. 1 — eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer binär gesteuerten Zugabe von Kraftstoff und eventuell Zusatzluft,

F i g. 2 — in einer vergrößerten Teilansicht eine der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoff-Düsen mit einem Kraftstoff-Druckfühler und einem der Düse zugeordneten, binär arbeitenden Verstellglied,

Fig. 3 — in einer schematischen Ansicht ein binär arbeitendes Düsen-Verstellglied mit einem Magnetplättchen-Dosierschieber und zwei Elektromagneten,

F i g. 4 — eine kontinuierlich gesteuerte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Düsenbeeinflussung durch Drehschieber.

Fi g. 5 — einen einer Kraftstoff-Düse und einer Luft-Düse zugeordneten gemeinsamen Drehschieber mit zwei Steuerarmen,

F i g. 6 — zwei separate Drehschieber für eine Kraftstoff-Düse und eine Luft-Düse,

F i g. 7 — eine ebenfalls kontinuierlich gesteuerte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit je einem Drchkolben für die Zugabe von Kraftstoff sowie eventuell Zusatzluft und

F i g. 8 — ein schematisches Zeitdiagramm für die binär gesteuerte Ausführungsform.

Gemäß F i g. 1 besitzt ein Vergaseransaugrohr 10 einen Luftirichter, dessen engster Venturibereich mit der Hinweiszahl 12 bezeichnet ist Stromauf desselben ist eine schwenkbare Drosselklappe 14 vorgesehen, die vom Fahrer zu betätigen ist und den freien Strömungsquerschnitt für den durch drei Pfeile angedeuteten Zuluftstrom steuert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der Vergaser eine Schwimmerkammer 16. die jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Statt dessen kann der Kraftstoff auch mit einer Pumpe unter Vordruck angeliefert werden. In der Schwimmerkammer 16 befindet sich im vorliegenden Fall ein nicht bezeichneter Einsatz mit drei separaten Kraftstoff-Kanälen 18, in denen sich jeweils eine Kraftstoff-Düse 20 befindet Diese haben verschiedene Durchtrittsquerschnitte, welche für unterschiedliche Betriebszustände dienen, wie für den Leerlauf, die Teillast sowie die Vollast und den Kaltstart Jeder Kraftstoff-Düse 20 ist ausgangsseitig ein linear verschiebbares Kraftstoff-Verstellglied 22 zugeordnet, das als binär arbeitender Ein-Aus-Dosierschieber dient Die Düsen 20 und Verstellglieder 22 sind in unmittelbarer Nähe eines zusammenfassenden Kraftstoffaustritts 24 angeordnet, der in den engsten Venturibereich 12 mündet Der in F i g. 1 mit einem auf dem Kopf stehenden Dreieck bezeichnete Kraftstoffpegel befindet sich ungefähr in der Höhe der Ausgänge der Düsen 20 und vorzugsweise geringfügig unterhalb hiervon.

Gemäß F i g. 1 befindet sich in einem Luft-Kanal 26 des Vergaseransaugrohrs 10 eine wie die Kraftstoff-Düsen 20 kalibrierte Luft-Düse 28, der ebenfalls ein den Kraftstoff-Verstellgliedern 22 entsprechendes, binär arbeitendes Luft-Verstellglied 30 zugeordnet ist Die in der Startphase sowie im Leerlauf zuführbare Zusatzluft gelangt über die Luft-Düse 28 bei geöffnetem Luft-Verstellglied 30 in einen Luftaustritt 32, der ebenfalls in den engsten Venturibereich 12 mündet.

Am Vergaser selbst sind zumindest ein schematisch dargestellter Drosselklappen-Winkelgeber 34 und ein Unterdruckfühler 36 etwa im engsten Venturibereich 12 vorgesehen. Der Winkelgeber 34 erzeugt ein der Drehposilion der Drosselklappe 14 entsprechendes Signal Λ/)η das den vom Fahrer gewünschten Betriebszusland

K) repräsentiert. Außerdem kann dieses Signal benutzt werden, um festzustellen, ob die Drosselklappe 14 geschlossen ist, damit in diesem Schließzustand Zusatzluft zugegeben werden kann. Statt dessen kann der Schlicßzustand der Drosselklappe 14, sofern dieses erwünscht

r> ist, auch mit einem zugeordneten Mikroschalter oder einem Saugrohrunterdruckfühler unmittelbar stromab der Drosselklappe 14 erfaßt werden. Der etwa im engsten Venturibereich 12 befindliche Unterdruckfühler 36 ist als ein integrierter piezoresistiver Druckaufnehmer ausgebildet, wobei es sich um ein handelsübliches, sehr genau arbeitendes Bauteil handelt, in dem ein Quarzplättchen mit einem Widerstand integriert ist. Je nach Verformung des Quarzplättchens wird die Größe des Widerstandes verändert. Dieser Unterdruckfiihler 36 erzeugt ein Unterdrucksignal P₀. Als weitere notwendige Betriebstemperatur werden noch die Motorraumtemperatur, wie die Kühlwassertemperatur Tw, und die am Zündverteiler abgenommene Motordrehzahl /?m erfaßt Gemäß den F i g. 1 und 2 ist es bei der binär gesteuerten Ausführungsform ferner vorteilhaft jeder Kraftstoff-Düse 20 einen Kraftstoff-Druckfühler 38, der ebenfalls vorzugsweise als piezoresistiver Druckaufnehmer ausgebildet ist, über einen nicht bezeichneten dünnen Verbindungskanal zuzuordnen. Somit werden im vorliegenden Fall drei weitere Kraftstoffdrucksignale Pk erzielt die mit den übrigen Betriebsparametern «/Jr. Pu, Tw und n_M einer Funktionsspeicherungis- sowie Steuereinrichtung 40 eingegeben werden. Diese ist in Form eines integrierten elektronischen Gliedes und vorzugsweise als ein Mikroprozessor ausgebildet. Im Mikroprozessor sind alle notwendigen Funktions- und Betriebsabhängigkeiten zwischen den Betriebsparametern und den Zugabegrößen von Kraftstoff und gegebenenfalls Zusatzluft gespeichert und zwar einschließlich der Streubänder, so daß mittels der Betriebsparameter schnell und genau impulsförmige Ausgangssignale K für die Ansteuerung der Kraftstoff-Verstellglieder 22 und L für die Ansteuerung des Luft-Verstellgliedes 30 in bedarfsgerechter Form erzeugt werden können.

Vorzugsweise sind die Verstellglieder 22, :J0 linear verschiebbare Elemente, die gemäß F i g, 3 als Magnetplättchen-Dosierschieber 42 mit einer Schieberöffnung 44 ausgebildet sind. Jeder Magnetplättchen-Dosierschieber 42 ist im vorliegenden Fall zwischen zwei Elektromagneten 48, 50 angeordnet die entsprechend den Ausgangssignalen des Mikroprozessors impulsartig so ansteuerbar sind, daß der Magnetplättchen-Dosierschieber 42 zwischen einer Endstellung unter Anlage an dem Elektromagneten 50 hin- und herschießbar ist Während der Magnetplättchen-Dosierschieber 42 in der in F i g. 3 dargestellten Lage eine Düsenöffnuing 46 für Kraftstoff oder Zusatzluft verschließt ist in der anderen Lage seine Schieberöffnung 44 mit der Düsenöffnung 46 ausgerichtet Auf diese Weise läßt sich ein weitgehend schlagartiges öffnen und Schließen von Düsenöffnungen erzielen. Statt dessen können die Verstellglieder auch nach Art eines Linearmotorantriebs ausgebildet sein, bei dem in nicht dargestellter Weise einem statio-

nären Induktorkamm cine linear verschiebbare Schiene zugeordnet ist, die als Dosierschieber fungiert.

Bei der kontinuierlich gesteuerten Ausführungsform aus Fig.4 sind der Ausführungsform aus Fig. 1 entsprechende Teile mit denselben Hinweiszahlen bezeichnet. In einem Vergaseransaugrohr 10 befinden sich ein Lufttrichter mit einem engsten Venturibereich 12 und eine stromauf hiervon befindliche schwenkbare Drosselklappe 14, der ein Drosselklappen-Winkelgeber 34 zum Erzeugen des Signals Λβ_Γ zugeordnet ist. Ein Kraftstoff-Kanal 18, der mit einer nicht dargestellten Schwimmerkammer oder einer Kraftstoffpumpe in Strömungsverbindung steht, führt zu einer mit einem Steuerschlitz versehenen Kraftstoff-Düse 52, dessen freier Düsendurchtrittsquerschnitt von einem Kraftstoff-Verstellglied 54 in Form eines in den Steuerschlitz eingreifenden Drehschiebers beeinflußbar ist. Der als Steuerarm ausgebildete Drehschieber ist über eine Achse 56 mit einem-drehbaren Stellmotor 58 in Form eines Gleichstrom-Scheibenläufermotors verbunden, dessen Drehposition von einem feinfühligen, stufenlosen Feldplattenpotentiometer 60 erfaßt wird. Der Kraftstoff gelangt über die mehr oder weniger weit geöffnete Kraftstoff-Düse in einen Kraftstoffaustritt 24, der in den engsten Venturibereich 12 mündet. Ein etwa im engsten Venturibereich 12 befindlicher Unterdruckfühler 36 in Form eines piezoresistiven Druckaufnehmers erzeugt wie bei der Ausführungsform aus F i g. 1 das Unterdrucksignal Pu, das zusammen mit den Betriebsparameter-Signalen ocdt. Tw und /im der als Mikroprozessor ausgebildeten Funktionsspeicherungs- sowie Steuereinrichtung 40 eingegeben wird.

Der Mikroprozessor erzeugt in Abhängigkeit von den gemessenen Betriebsparametern für zumindest einen Stellmotor 58 (im vorliegenden Fall für einen Stellmotor 58) Winkelsollwerte λ«,», die zusammen mit Winkelistwerten »ist vom Feldplattenpotentiometer 60 einem beispielsweise als Gleichstrombrücke ausgebildeten Vergleicher 62 eingegeben werden. Dieser erzeugt ein positives oder negatives Verstellsignal δ/χ für den Stellmotor 58, wenn das Signal λ,« vom Signal ac_soii abweicht

Die Achse 56 ist gemäß F i g. 5 mit einem zweiarmigen Drehschieber verbunden, dessen einer Arm das einer Kraftstoff-Düsenöffnung 64 zugeordnete Kraftstoff-Verstellglied 54 und dessen anderer Arm ein einer Luft-Düsenöffnung zugeordnetes Luft-Verstellglied 66 bilden. Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Vergleicher 62 somit ein für Kraftstoff und Luft zuständiges Verstellsignal oxk.l-, »m beispielsweise den Drehschieber in F i g. 5 aus der durchgezogen dargestellten Stellung, in der die Düsenöffnungen 64,68 vollständig abgedeckt sind, in die gestrichelt dargestellte Position, in der die Düsenöffnungen 64,68 vollständig freigegeben sind, zu verstellen. Damit können beide Düsenöffnungen 64, 68 in gleichem Sinne kontinuierlich verstellt werden. Während die Kraftstoff-Düsenöffnung 64 derjenigen der Kraftstoff-Düse 52 entspricht, ist die Luft-Düsenöffnung 68 über einen nicht dargestellten Strömungskanal mit einem Luftausgang 70 verbunden, der über einen Luftaustritt 32 in den engsten Venturibereich 12 mündet Damit die kontinuierlich einstellbare Zusatzluft nur im Schließzustand der Drosselklappe 14 aus dem Luftausgang 70 austreten kann, ist diesem ein als binär arbeitender Ein-Aus-Dosierschieber fungierendes Luft-Verstellglied 72 zugeordnet, das wie die Verstellglieder 22,30 als elektromagnetisch arbeitendes, elektrisch ansteuerbares Element ausgebildet sein kann, dem vom Mikroprozessor in Abhängigkeit vom Schließzustand der Drosselklappe 14 ein impulsförmigcs Ansteuersignal L zuführbar ist.

In Fig.6 ist andeutungsweise eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Zugabe von Kraftstoff einerseits und Zusatzluft andererseits separat geregelt werden. Zu diesem Zweck sind zwei nicht dargestellte Stellmotoren vorgesehen, denen voneinander unabhängige Verstellsignale δχκ und öocl für Y :i Γι stoff und Luft zugeleitet werden. Hierbei sind der Kraftstoff-Düsenöffnung 64 ein als einarmiger Drehschieber ausgebildetes Kraftstoff-Verstellglied 74 an einer ersten Achse 76 eines ersten Stellmotors und der Luft-Düsenöffnung 68 ein als einarmiger Drehschieber ausgebildetes Luft-Verstellglied 78 an einer zweiten Achse 80 eines zweiten Stellmotors zugeordnet. In diesem Fall würde der Mikroprozessor zwei voneinander unabhängige Winkelsollwerte Msuiiiür Kraftstoff und Zusatzluft erzeugen, die unabhängig voneinander mit den Winkelistwerten oc,_s, der verschiedenen Stellmotoren verglichen und verarbeitet werden.

Bei der Ausführungsform aus F i g. 7, in der den Ausführungsformen aus F i g. 1 und 4 entsprechende Teile mit denselben Hinweiszahlen bezeichnet sind, erfolgt ebenfalls eine bedarfsabhängige kontinuierliche Zugabe von Kraftstoff und gegebenenfalls Zusatzluft. In einem Vergaseransaugrohr 10 befinden sich ein Lufttrichter mit einem engsten Venturibereich 12 und stromauf hiervon eine schwenkbare Drosselklappe 14, der ein Drosselklappen-Winkelgeber 34 zum Erzeugen des Betriebsparameter-Signals A/> zugeordnet ist. Kraftstoff und gegebenenfalls Zusatzluft gelangen über einen Kraftstoffaustritt 24 einerseits sowie einen Luftaustritt 32 andererseits in den engsten Venturibereich 12. Ein etwa im engsten Venturibereich 12 angeordneter, als piezoresistiver Druckaufnehmer ausgebildeter Unterdruckfühler 36 erzeugt das Betriebsparameter-Unterdrucksignal P₁₁. das zusammen mit den Betriebsparameter-Signalen λογ. Tw und TiM einer als Mikroprozessor ausgebildeten Funktionsspeicherungs- sowie Steuereinrichtung 40 eingegeben wird. Der Mikroprozessor erzeugt einerseits einen Winkelsollwert «soiik für Kraftstoff und andererseits einen Winkelsollwert x_miiL für Luft für eine voneinander unabhängige Kraftstoff- und Zusatzluftzugäbe.

Bei der Ausführungsform aus F i g. 7 kommen zwei als Gleichstrom-Scheibenläufermotoren ausgebildete Stellmotoren 58 mit jeweils einem seine Drehposition feinfühlig erfassenden Feldplattenpotentiometer 60 zum Einsatz. Der eine Stellmotor 58 ist mit einem Kraftstoff-Drehkolben 82 verbunden, der in einer nicht bezeichneten Bohrung des Vergaseransaugrohrs 10 abgedichtet drehbar und einer Kraftstoff-Düsenöffnung 84 zugeordnet ist Der Drehkolben 82 weist im vorliegenden Fall eine über seinen Umfang unterschiedlich stark abgeschrägte Stirnseite auf, so daß die Kraftstoff-Düsenöffnung 84 beim Drehen des Drehkolbens 82 mehr oder weniger weit verschlossen wird, also eine kontinuierliche Kraftstoffregelung möglich ist Der Drehkolben 82 kann auch anders ausgebildet sein und beispielsweise eine spiral- bzw. serpentinenartig geformte Stirnseite haben. Der andere Stellmotor 58 ist mit einem entsprechend geformten Luft-Drehkolben 86 verbunden, der einer Luft-Düsenöffnung 88 zugeordnet ist, die im dargestellten Fall im Unterschied zur vollständig geöffneten Kraftstoff-Düsenöffnung 84 vollständig verschlossen ist Dieser Betriebszustand entspricht demjenigen einer zumindest teilweise geöffneten Drosselklappe 14.

Die Feidplattenpotentiometer 60 der Stellmotoren 58 ί· erzeugen entsprechende Winkelistwerte λ,.,, κ für Kräftig stoff und »nti. für Luft, welche in Verbindung mit den

[% zugehörigen Winkelsollwerten unterschiedlichen Ver-

S; gleichern 90, 92 eingegeben werden. Die letzteren er-

·■■? zeugen im Falle eines Unterschiedes zwischen den Win-

pi kelsollwerten und Winkelistwerten entsprechende Verstellsignale όχκ und öxl für die Stellmotoren 58 sowie eine bedarfsgerechte Zugabe von Kraftstoff und Luft.

F i g. 8 zeigt ein schematisches Impulsdiagramm für eine binär gesteuerte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in F i g. 1 dargestellt ist. Gemäß dem Diagrammabschnitt I werden zu bestimmten äquidistanten Zeiten fi, f* h usw. kurze Zeittakt-Impulse erzeugt, die das Zeitraster der intermittierenden öffnangs- sowie Schließvorgänge für die Zugabe von Kraftstoff und Luft bestimmen. In den einzelnen Zeittaktabschnitten t\ — h, ti— tj usw. erfolgt ein bedarfsabhängig mehr oder weniger langes vollständiges sowie zusammenhängendes öffnen der Kraftstoff- und/oder Luft-Düsen. Die Öffnungszeiten sind mit ausreichender Feinheit quantisiert und können somit in unmittelbar aufeinanderfolgenden digitalen Öffnungszeiteinheiten gesteuert werden, was in den Diagrammabschnitten Il und III durch entsprechende Impulsunterteilungen angedeutet ist. Im Diagrammabschnitt Il ist dargestellt, daß die jeweilige Düse, beispielsweise die Kraftstoff-Düse, zwischen den Zeiten fi sowie U und h sowie fs geöffnet ist. Die Länge der Öffnungszeit hängt jeweils von der durch den Mikroprozessor berechneten erforderlichen Zugabemenge ab. Während die Öffnungszeiten gemäß dem Diagrammabschnitt Il immer am Anfang der Zeittaktabschnitte beginnen, enden gemäß dem Diagrammabschnitt IU die bei ίβ und b innerhalb der Zeittaktabschnitte beginnenden Öffnungszeiten stets am Ende der Zeittaktabschnitte. Grundsätzlich ist es gleichgültig, wie sich die Öffnungszeiten auf die Zeittaktabschnitte verteilen, doch hat es sich als günstig erwiesen, die Öffnungszeiten im Beschleunigungsfalle stets am Anfang der Zeittaktabschnitte beginnen zu lassen und im Verzögerungsfalle stets am Ende der Zeittaktabschnitte enden zu lassen, da hierdurch gleichmäßigere, ruckfreie Betriebsübergänge erzielt werden.

Insbesondere bei der binär gesteuerten Ausführungsform ist es von großer Wichtigkeit, daß die Kraftstoff-Austrittsmündungen möglichst nahe am engsten Venturibereich 12 liegen und nur kurze Zuleitungen zur Anwendung kommen. Anderenfalls würden unvermeidbar unzulässige Verzögerungen und Einschwingvorgänge auftreten, die auch nicht durch eine Messung des Kraftstoffdrücks kompensiert und berücksichtigt werden können.

Bei der binär gesteuerten Ausführungsform erfolgt im Takte des jeweiligen Zeitrasters, beispielsweise jeweils nach 250 oder 500 Millisekunden ein Abfragen und Verarbeiten der zu ermittelnden Betriebsparameter. Die Steuerung der Dosiermenge von Kraftstoff und/ oder Zusatzluft erfolgt innerhalb der Zeittaktabschnitte über die ausreichend fein quantisierte Öffnungszeit, und zwar mittels des getaktet betriebenen Mikroprozessors, in dem alle erforderlichen Funktionen und Betriebszusammenhänge gespeichert sind Demgegenüber wird bei der kontinuierlich arbeitenden Ausführungsform jede Betriebsparameteränderung sofort verarbeitet und zu einer analogen Beeinflussung des jeweiligen Stellmotors herangezogen. Auch bei der binär gesteuerten Ausführungsform kann ein modifizierter Synchronbetrieb des Abfragens der Betriebsparameter durchgeführt werden, bei dem der Synchronbetrieb kurzzeitig unterbrochen wird, wenn bestimmte Grenzen der Betriebsparameter erreicht werden. Beispielsweise kann beim Starten des Motors, bei dem sich die Drosselklappe in einer Grundstellung befindet, der Synchronbetrieb im Rahmen der Zeittaktabschnitte unterbrochen werden, sobald durch ausreichende Drehzahlerhöhung angezeigt wird, daß der Motor angesprungen ist. Der intermittierende Synchronbetrieb kann auch in der dann folgenden Leerlaufphase immer dann kurzzeitig unterbrochen werden, wenn gewisse Drehzahleingriffsgrenzen erreicht sind. Und schließlich ist es zur Begünstigung des Ansprechverhaltens grundsätzlich möglich, auch bei Normalfahrt Unterbrechungen des Zeittakts vorzuneh- !5 men, wenn Beschleunigungen oder Verzögerungen durch entsprechende Betätigungen der Drosselklappe angezeigt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen eines optimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches für gemischverdichten- ■> de, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer betriebs- sowie drossclklappcnstetlungsabhängigcn Gemischaufbereitung in einem Vergaser-Ansaugrohr, wobei die Kraftstoffzugabe etwa im engsten Bereich eines Vergaser-Lufttrichters über ein steuerbares Kraftstoffventil mit wenigstens einer kalibrierten Austrittsöffnung erfolgt, dessen Öffnungszustand in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsparametern, nämlich der Motortemperatur, der Motordrehzahl, dem Drosseklappenwinkel und dem Unterdruck stromab der Drosselklappe, sowie vorgegebenen und gespeicherten Funktionszusammenhängen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Kraftstoff zentral in einen stromab der Drosselklappe befindlichen Venturibereich gesaugt wird und daß der Öffnungszustand des vollständig schließbaren, nahe am Venturibereich angeordneten Kraftstoffventils auch in Abhängigkeit von dem etwa am engsten Venturibereich gemessenen Unterdruck gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kraftstoffventil in vorgegebenen, normalerweise gleichbleibenden, aufeinanderfolgenden Zeittaktabschnitten bedarfsabhängig impulsbreitenmoduliert angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffventil beim Beschleunigen etwa am Anfang der Zeittaktabschnitte beginnend geöffnet und beim Verzögern etwa am Ende der Zeittaktabschnitte endend geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerungssignale für die Austrittsöffnungen des Kraftstoffventils zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs pro Zeiteinheit einer elektronischen gewichteten Addition und lntegrztion unterworfen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff durch bedarfsabhängig kontinuierliches Steuern und Nachsteuern des Öffnungsgrades der Austrittsöffnungen zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsgrad der Austrittsöffnungen des Kraftstoffventils direkt oder indirekt zur Anzeige des Kraftstoffverbrauchs pro Zeiteinheit herangezogen wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der An-Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsparameter für den Schließzustand der Drosselklappe der Druck unmittelbar stromab derselben erfaßt wird.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Vergaser-Ansaugrohr, in dem eine verstellbare Drosselklappe und ein Lufttrichter angeordnet sind, ferner mit einem etwa in engsten Ventunbereich mündenden Kraftstoffventil, das wenigstens eine kalibrierte Austrittsöffnung und wenigstens ein ansieuerbarcs, den Öffnungszustand veränderndes Verstellglied aufweist, und mit mehreren für die Motortemperatur, die Motordrehzahl, den Drosselklappenwinkel sowie den Unterdruck stromab der Dros- b5 seiklappe dienenden Betriebsparameter-Meßglic dem. die mit einer mit dem Verstellglicd gekoppelten Funktionsspcicherungs- und Steuereinrichtung verbunden sind, gekennzeichnet durch ein den gesamten Kraftstoff zentral in den stromab der Drosselklappe (14) befindlichen Venturibereich (12) leitendes, vollständig schließbares, nahe am Venturibereich gelegenes Kraftstoffventil und durch ein den Unterdruck etwa am engsten Venturibereich erfassendes Betriebsparameter-Meßglied (36).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Kraftstoffventil mit schnellverschiebbaren und massenarmen Verstellgliedern (22,30,42).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit einem elektromagnetischen Kraftstoffventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellglieder (22, 30) einen im magnetischen Einflußbereich befindlichen, bei Erregung verstellbaren Magnetplättchen-Dosierschieber (42) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellglieder (22, 30) nach Art eines Linearmotorantriebs ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere — vorzugsweise zwei oder drei — unterschiedlich große Kraftstoffdüsen (20) in zu einer auswechselbaren Kraftstoffventil-Dosiereinheit zusammengefaßt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (52, 64, 68) je einem elektromagnetisch ansteuerbaren und die Düsenöffnung kontinuierlich verändernden Verstellglied (54, 66,74,78) zugeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Düsen (52,64,68) einem einzigen, kontinuierlich arbeitenden, gemeinsamen Verstellglied (54,66) zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die kontinuierlich arbeitenden Verstellglieder jeweils einen exzentrisch zur Düsenachse an einer Achse (56, 76, 78) eines drehbaren Stellmotors (58) angebrachten Drehschieber (54,66,74,78) aufweisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die kontinuierlich arbeitenden Verstellglieder jeweils einen mit einem drehbaren Stellmotor (58) verbundenen Drehkolben (82,86) aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (82,86) eine über seinen Umfang variabel abgeschrägte Stirnseite hat und je nach seiner Drehstellung mehr oder weniger Düsenquerschnitt freigibt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter-Meßgliedcr stromauf einer jeden binär gesteuerten Kraftstoff-Düse (20) einen Kraftstoff-Druckfühler (38) aufweisen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckfühler (36, 38) als ein piezoresestiver Druckaufnehmer ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine linear verschiebbare Dosiernadel zum Steuern des Öffnungsgrades der Kraftstoff-Austrittsöffnung.