DE2921017A1

DE2921017A1 - Messeinrichtung fuer den kraftstoffverbrauch in einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2921017A1
Application number: DE19792921017
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kato
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1979-05-23
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2921017C2; US4253330A; JPS54158263A

Description

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Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch in einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch in einer Verbrennungskraftmaschine, die einen Vergaser aufweist, der über eine Kraftstoffzuführungseinrichtung mit Kraftstoff versorgt wird.

In neuerer Zeit hat sich das Erfordernis nach einem wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch bei Motorfahrzeugen erhöht. Dies führte ebenfalls zu dem Erfordernis einer genauen Messung des Kraftstoffverbrauchs in einer Verbrennungsmaschine bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Um den Kraftstoffverbrauch indirekt zu messen, wurden Versuche dahingehend unternommen, daß man die in einem Kraftstofftank sich verringernde Menge an Kraftstoff gemessen hat. Dies erlaubt jedoch lediglich die Messung des Durchschnitts Verbrauchs innerhalb einer bestimmten Zeit, wobei die Meßgenauigkeit zu wünschen übrig läßt. Außerdem hat man Versuche unternommen, den Kraftstoffverbrauch direkt zu messen, indem man einen Kraftstoffdurchflußmesser in der Kraftstoffzuführungseinrichtung angeordnet hat. Dies erfordert jedoch einen relat iv aufwendigen Kraftstoffdurchflußmesser mit geringer Lebensdauer.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch in einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die einen nur geringen Aufwand erfordert, eine hohe Lebensdauer besitzt und mit hoher Genauigkeit mißt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In vorteilhafter Weise kann die Meßeinrichtung an einem Motorfahrzeug vorgesehen werden. Es ist möglich, die verbrauchte Kraftstoff menge während einer Gesamtlaufzeit zu messen oder die verbrauchte Kraftstoffmenge innerhalb einer bestimmten Zeitdauer während der Fahrt zu bestimmen»

Die Erfindung schafft eine Kraftstoffmeßeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die einen Vergaser und eine Kraftstoffzuführungseinrichtung, welche den Kraftstoff mit eingestelltem Druck liefert, aufweist. Die Vorrichtung besitzt eine Steuerkammer, deren Auslaß an den Vergaser angeschlossen ist. Der Einlaß der Steuerkammer ist mit der Kraftstoffspritzeinrichtung, welche an die Kraftstoff zuführeinrichtung angeschlossen ist, verbunden. Ein Kraftstoffpegelsensor befindet sich an einer bestimmten Stelle in der Steuerkammer. Der Kraftstoffpegelsensor kann zwei verschiedene Betriebsbedingungen einnehmen. Die eine Betriebsbedingung stellt sich dann ein, wenn der Kraftstoffpegel in der Steuerkämmer unterhalb der vorbestimmten Stelle, an der der Sensor angeordnet ist, liegt, und der andere Betriebszustand stellt sich dann ein, wenn der Kraftstoffpegel die vorbestimmte Stelle erreicht, an der der Sensor angeordnet ist,oder oberhalb dieser Stelle liegt. Der Kraftstoffpegelsensor ist an eine Steuerschaltung angeschlossen, die einen Impulsgenerator aufweist und die auf den einen Betriebszustand des Treibstoffpegelsenors in der Weise anspricht, daß der Impulsgenerator in Betrieb gesetzt wird. Dadurch wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in der Weise betätigt,

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daß druckgeregelter Kraftstoff in die Steuerkammer durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingebracht wird. Der andere Betriebszustand des Sensors bewirkt, daß der Impulsgenerator abgeschaltet wird, so daß die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in ihre Ausgangsstellung zurückkommt und die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird. Außerdem ist ein Anzeigegerät mit der Steuerschaltung verbunden, um die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen zu zählen und das Zählergebnis anzuzeigen.

In den beiliegenden Fig. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Fig. wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 2 eine elektrische Schaltungsanordnung, welche als Steuerschaltung bei der Meßeinrichtung der Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 3 zeitliche Spannungsverläufe, welche zur Erläuterung der Betriebsweise der Meßeinrichtung dienen und

Fig. 4 A perspektivische Darstellungen zweier verschiedener Ausfüh^u rungsformen für die Steuerkammer.

Anhand der Fig. 1 soll das Prinzip der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel für eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine Kraftstoffzuführeinrichtung 10 und einen Vergaser 20 aufweist, erläutert werden. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 10 ist herkömmlicher Bauart und der Kraftstoffluß erfolgt aus einem Kraftstofftank 11 mit Hilfe einer Kraftstoff-Förderpumpe 12, einer Kraftstoffdrossel 13 und eines Kraftstoff-

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filters 14 in eine Kraftstoff druckreguliereinrichtung 15, welche den Druck des vom Kr aftst of filter 14 gelieferten Kraftstoffs einstellt. Von der Kraftstoffdruckreguliereinrichtung wird ein Teil des Kraftstoffs in den Kraftstofftank 11 zurückgebracht. Der druckregulierte Kraftstoff rest wird zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wie im einzelnen noch erläutert wird, weitergeleitet. Der Vergaser 20 ist ebenfalls herkömmlicher Bauart und besitzt einen Lufttrichter (Venturi-Düse) 21,eine Hauptdüse 22, eine Drosselklappe 23 und eine Bremsluftzufuhreinrichtung 24 zur Erzeugung eines Kraftstoff-Luftgemisches.

Eine Meßeinrichtung 30 für den Kraftstoffverbrauch ist gemäß der Erfindung ausgebildet und besitzt eine Steuerkammer 32, deren Ausgang an die Hauptbremsluftzufuhreinrichtung 24 angeschlossen ist. Am Eingang der Steuerkammer ist eine normalerweise geschlossene Kraftstoff einspritzeinrichtung 34,insbesondere eine Einspritzdüse, angeordnet, die mit dem Kraftstoffdruckregler 15 verbunden ist. Wenn die Einspritzeinrichtung 34 geöffnet ist, gelangt in die Steuerkammer 32 druckgeregelter Kraftstoff, so daß der Kraftstoffpegel in der Steuerkammer 32 sich erhöht. Die Steuerkammer 32 besitzt im wesentlichen einen ähnlichen Aufbau wie ein Schwimm ergeh aus e, wie es herköuamlicherweise bei Vergasern verwendet wird. Jedoch ist in der Steuerkammer kein Schwimmer vorhanden und anstelle des Schwimmers ist ein Kraftstoffpegelsensor 36 vorgesehen. Dieser enthält beispielsweise eine Brückenschaltung mit einem Thermistor. Der Sensor ist an einer bestimmten Stelle in der Steuerkammer 32 angeordnet. Der Kraftstoffpegelsensor 36 kann zwei Betriebszustände aufweisen. Der eine Betriebszustand stellt sich dann ein, wenn der Kraftstoffpegel die Stelle, an welcher der Sensor 36 angeordnet ist, erreicht hat oder wenn der Kraftstoffpegel über diese Stelle hinaus angestiegen ist. Dabei wird der Sensor 36 mit dem Kraftstoff benetzt. Der andere Betriebszustand stellt sich dann ein, wenn der Kraftstoffpegel unter der Stelle, an welcher der Sensor 36 angeordnet ist, liegt. Der Sensor ist dann der Luft ausgesetzt.

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Die Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch besitzt außerdem eine Steuerschaltung 40, die an den Kraftstoffpegelsensor 36 angeschlossen ist. Ferner ist ein Anzeigegerät 60 vorgesehen, das an die Steuerschaltung 40 angeschlossen ist. Beide Einrichtungen werden weiter unten noch näher beschrieben. Die Steuerschaltung 40 spricht auf den Betriebszustand des Sensors an, welcher dann vorhanden ist, wenn der Kraftstoffpegel unterhalb der Stelle liegt, an der der Sensor angeordnet ist. Durch die Steuerschaltung wird dann die Kraftstoff einspritzeinrichtung 34 für einen bestimmten Zeitraum geöffnet, so daß Kraftstoff mit einem bestimmten Druck in die Steuerkammer 32 eingespritzt wird. Dabei erhöht sich der Kraftstoffpegel bis zu der bestimmten Stelle, an der der Sensor angeordnet ist. Wenn der Kraftstoffpegel diese Stelle erreicht, wird durch die Steuerschaltung 40 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 in Abhängigkeit vom entsprechenden Sensorbetriebszustand geschlossen. Die Menge (Q) des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 in die Steuerkammer 32 jedesmal beim Öffnen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 eingespritzt wird, ist konstant, da der eingespritzte Kraftstoff mit einem konstanten Druck beaufschlagt ist. Durch Zählung der Anzahl der geöffneten Zustände der Einspritzeinrichtung 34, d.h. der Anzahl der stattgefundenen Kraftstoffeinspritzungen, ist es möglich, den Gesamtkraftstoffverbrauch als Q χ N zu ermitteln, wobei N die Anzahl der geöffneten Zustände der Einspritzeinrichtung ist. Das Ergebnis wird durch das Anzeigegerät 60 angezeigt.

Obgleich die Steuerkammer 32 anstelle eines Schwimmergehäuses vorgesehen ist, welche in herkömmlichen Vergasern verwendet wird, sei darauf hingewiesen, daß es auch möglich ist, diese Steuerkammer zwischen dem Schwimmergehäuse und dem Druckregler, d.h. in der Kraftstoffzufuhreinrichtung, vorzusehen.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Steuerschaltung, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommen kann, dargestellt. Die Steuer-

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e in richtung 40 besitzt eine Brückenschaltung 42 (entspricht dem Kraftstoffpegelsensor 36 in der Fig. 1), welche aus drei Widerständen Rl-R 3, sowie einem Thermistor Rt besteht. Die Brückenschaltung 42 wird von einer Spannungsquelle 44 versorgt. Die Ausgänge a und b der Brükkenschaltung 42 sind über Pufferschaltungen 46 und 48 an die Eingänge eines Differentialoperators 50 angeschlossen. Der Ausgang c des Differentialoperators ist an einen der Eingänge einer Vergleicherschaltung angeschlossen, dessen anderer Eingang über d an eine Vergleichsspannungsquelle angeschlossen ist. in der Vergleicherschaltung findet ein Vergleich zwischen der am Ausgang c und an der Steile d vorhandenen Spannung statt.

Die Funktionsweise der Steuerschaltung wird im einzelnen im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschrieben. Diese zeigt den zeitlichen Ablauf der Spannungen an den entsprechenden Punkten in der Fig. 2. Solange der Kraftstoffspiegel in der Steuerkammer 32 an der Stelle des Sensors oder darüber liegt, wird der Thermistor Rt durch den Kraftstoff benetzt. Die Ausgangsspannung an der Stelle a ist höher als die Ausgangsspannung b und demzufolge befindet sich der Ausgang c des Differentialoperators 50 auf niedrigem Pegel. Der Ausgang e der Vergleicherschaltung 52 befindet sich dann auf hohem Pegel. Bei dieser Betriebsbedingung wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 geschlossen gehalten.

Wenn der Kraftstoff spiegel unter die Stelle des Sensors abfällt aufgrund von Kraftstoffverbrauch, ist der Thermistor Rt der Luft (dieser Zeitpunkt ist mit T. in der Figur bezeichnet) ausgesetzt. Die Temperatur des Thermistor Rt erhöht sich,so daß sein Widerstand sich verringert. Die Ausgangsspannung an der Stelle a wird niedriger als die Ausgangsspannung an der Stelle b und demzufolge ist die Spannung am Ausgang c des Differentialoperators 50 höher als die Bezugsspannung an der Stelle d, so daß am Ausgang e der Vergleicherschaltung 52 ein niedriger Pegel vorhanden ist. Die Vorderkante der Ausgangs spannung am Ausgang e der Ver-

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gleicherschaltung 52 triggert den Impulsgenerator 54, der eine Impulsfolge f während einer bestimmten Zeitdauer t_fl erzeugt. Während dieser Zeit befindet sich die Ausgangsspannung der Vergleicherschaltung 52 auf niedrigem Pegel. Der Impulsgenerator 54 setzt die Lieferung der Impulse so lange fort, solange der Kraftstoffpegelsensor 36, der die Brückenschaltung 42 mit dem Thermistor Rt aufweist, sich im entsprechenden Betriebszustand befindet. Die Impulse f steuern einen Transistor Q₁ auf Durchlaß, so daß eine Betätigungseinrichtung 56 für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung erregt wird. Auf diese Weise wird die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 während der Zeitdauer t₀ intermittierend geöffnet. Dabei wird eine druckgeregelte Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 in die Steuerkammer 32 vorgenommen. Sobald der Kraftstoffspiegel in der Steuerkammer die Stelle erreicht, an der der Sensor angeordnet ist, benetzt der Kraftstoff den Thermistor Rt, so daß an den Stellen a, c und e die entsprechenden Ausgangsspannungen sich wieder einstellen. Der Impulsgenerator 54 wird dann ausgeschaltet. Außerdem wird auch die Betätigungseinrichtung 56 für die Einspritzeinrichtung abgeschaltet, und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 ist geschlossen.

Der Impulsgenerator 54 kann so beschaffen sein, daß er einen Betätigungsimpuls P mit einer Impulsbreite von τ für einen bestimmten Zeitraum liefert, welcher etwas länger ist als die Zeitdauer t~, während welcher die Ausgangsspannung am Ausgang e der Vergleicherschaltung 52 einen niedrigen Pegel aufweist. Die Kraftstoff menge, welche dann mit einem Mal eingespritzt wird, sollte dann so bestimmt sein, daß der Kraftstoffspiegel in der Steuerkammer die Stelle des Sensors erreicht. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 und die Impulsbreite des Signals P sind so bemessen, daß die Kraftstoffzufuhr zur Verbrennungsmaschine für eine maximale Ausgangsleistung ausreichend bemessen ist.

Das Anzeigegerät 60 enthält einen Zähler 62 zum Zählen der Anzahl des Vorhandenseins der Impulse f bzw. P . Ein Anzeigeinstrument 64 zeigt

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dann das Ergebnis des Zählers 62 an. Der Zähler 62 ist mit einer Eingangsklemme 66 für ein Rückstellsignal versehen, so daß der Zähler 62 zu einem gewünschten Zeitpunkt, beispielsweise nach einer bestimmten Zeitdauer zurückgestellt werden kann. Es läßt sich dann die Kraftstoffmenge bestimmen, welche während dieses bestimmten Zeitraumes verbraucht wurde. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß es möglich ist, die Kraftstoffmenge zu messen, welche während einer Gesamtlaufzeit verbraucht wurde. Auch ist es möglich, die Kraftstoffmenge zu messen, welche während einer bestimmten Zeitdauer.während der Gesamtlaufzeit verbraucht wurde.

Die Fig. 4 A zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform für die Steuerkammer 32, in welcher eine Leitflächenanordnung 70 vorgesehen ist. Die Fig. 4 B zeigt ein anderes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die Steuerkammer, in welcher ein Zylinder 72 angeordnet ist, der eine Anzahl von Öffnungen in seinem Mantel aufweist. Der Kraftstoffpegelsensor 36 ist innerhalb des Zylinders 32 angeordnet. Diese Anordnungen erlauben eine genaue Messung des Kraftstoffspiegels selbst dann, wenn das Fahrzeug in Schräglage kommt. Die Steuerkammer 32 kann auch zylinderförmig ausgebildet sein, wobei der Kraftstoffpegelsensor 36 in der Zylinderachse angeordnet ist.

Die Schaltung der Fig. 2 ist eine digital arbeitende Schaltung und läßt sich einfach mit dem Streckenzähler insbesondere Kilometerzähler koppeln, so daß man einen Kraftstoffverbrauchsmesser auf diese Weise erhalten kann.

Die Erfindung schafft eine Meßvorrichtung für den Kraftstoffverbrauch, welche eine hohe Lebensdauer aufweist. Außerdem ermöglicht die Meßeinrichtung eine äußerst genaue Messung des Kraftstoffverbrauchs. Hierfür ist eine Steuerkammer vorgesehen, deren Einlaß mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung versehen ist, die an die Kraftstoff zufuhrvorrichtung

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angeschlossen ist. Ein Kraftstoffpegelsensor befindet sich an einer bestimmten Stelle in der Steuerkammer und stellt den Kraftstoffspiegel in der Steuerkammer fest. Eine Steuerschaltung ist mit dem Sensor verbunden und betätigt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung dann, wenn der Kraftstoffspiegel unter eine bestimmte Stelle abgesunken ist. Die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen wird gezählt und an einer Anzeigeeinrichtung angegeben.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte .

München 22 ■ Steiasdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089/22 9441

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch in einer Verbrennungskraftmaschine

Patentansprüche:

l.j Meßeinrichtung für den Kraftstoffverbrauch in einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Vergaser und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung, welche mit eingestelltem Druck den Kraftstoff liefert, gekennzeichnet durch

eine Steuerkammer (32), deren Auslaß an den Vergaser (20) angeschlossen ist und deren Einlaß eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (34) aufweist, die an die Kraftstoff zufuhr einrichtung (10) angeschlossen ist;

einen Kraftstoffpegelsensor (36), der an einer bestimmten Stelle in der Steuerkammer (32) angeordnet ist und zwei verschiedene Betriebszustände aufweist, von denen der eine

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N/ma

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Betriebszustand sich dann einstellt, wenn der Kraftstoffspiegel in der Steuerkammer (32) unter der Stelle des Sensors (36) sich befindet und der andere Betriebszustand sich dann einstellt, wenn der Kraftstoffspiegel an der Stelle des Sensors bzw. darüber liegt;

eine Steuerschaltung (40), welche einen Impulsgeneratur (54) aufweist, der in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kraftstoffpegelsensors (36) in Betrieb versetzt wird, wenn der Pegel unterhalb des Sensors liegt in der Weise, daß der Signalgenerator Impulse aussendet, die die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (34) für eine bestimmte Zeitdauer, insbesondere jeweils für die Impulsdauer, öffnen und ein Anzeigegerät (60), welches mit der Steuerschaltung (40) verbunden ist und die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen zählt und anzeigt.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (54) eine Kette von Betätigungsimpulsen (f) liefert, während der Sensor in dem Betriebszustand sich befindet, während welchem der Kraftstoffpegel unterhalb des Sensors liegt.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (54) einen Betätigungsimpuls liefert, dessen Impulsbreite größer ist als die Zeit,während welcher der Sensor sich in dem Betriebszustand befindet, während welchem der Kraftstoffpegel unterhalb des Sensors liegt.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge, welche bei einer einmaligen Einspritzung eingespritz wird, so eingestellt ist, daß der Kraftstoffspiegel die Stelle erreicht, an der der Sensor (36) angeordnet ist.

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5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffpegelsensor (36) eine Brückenschaltung (42) mit einem Thermistor (Rt) aufweist.
6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (40) einen Transistor Q₁ besitzt, der durch die Impulse des Impulsgenerators (54) angesteuert wird und eine Betätigungseinrichtung (56) für die Einspritzeinrichtung speist, so daß dann, wenn der Transistor durchgeschaltet ist, die Einspritzeinrichtung (34) geöffnet wird.
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (60) einen Zähler (62) aufweist, der die Anzahl der vom Impulsgenerator (54) gelieferten Impulse zählt und das Zählergebnis anzeigt.
8. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (62) eine Rüekstelleingangsklemme (66) aufweist, durch die nach Ablauf eines bestimmten Zeitraums der Zähler zurückgestellt werden kann, so daß eine bestimmte Kraftstoffmenge gemessen werden kann, die während einer bestimmten Zeitdauer verbraucht wurde.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerkammer (32) eine Leitflächenanordnung (70) vorgesehen ist (Fig. 4A).
10. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerkammer (32) ein Zylinder (72) angeordnet ist, dessen Mantel mit Öffnungen versehen ist, und daß der Kraftstoffpegelsensor (36) innerhalb dieses Zylinders angeordnet ist (Fig. 4B).

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