DE2942837A1 - Vorrichtung zum steuern des kraftstoff-luftverhaeltnisses fuer einen vergaser - Google Patents

Vorrichtung zum steuern des kraftstoff-luftverhaeltnisses fuer einen vergaser

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DE2942837A1 DE19792942837 DE2942837A DE2942837A1 DE 2942837 A1 DE2942837 A1 DE 2942837A1 DE 19792942837 DE19792942837 DE 19792942837 DE 2942837 A DE2942837 A DE 2942837A DE 2942837 A1 DE2942837 A1 DE 2942837A1
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    • F02M7/23—Fuel aerating devices
    • F02M7/24—Controlling flow of aerating air

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung des Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für den Vergaser einer Maschine und insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses, die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um das Kraftstoff-Luftverhältnis eines der Maschine gelieferten Gemisches nach Massgabe der Arbeitsverhältnisse der Maschine zu steuern.
Es wird bisher als bevorzugt angesehen, das Kraftstoff-Luftverhältnis eines einer Brennkraftmaschine gelieferten Gemisches auf dem stöchiometrischen Wert zu halten. Für eine höhere Arbeitsstabilität der Maschine sollte das Kraftstoff-Luftverhältnis jedoch nach Massgabe der Arbeitsverhältnisse der Maschine gesteuert werden. Dazu mussten die Vergaser bisher die folgenden Funktionen erfüllen:
Während des Anlassens der Maschine ist es erforderlich,
1. ein reiches Gemisch zuzuführen, um die Maschine selbst bei-300C anzulassen,
2. das Gemisch auf eine geeignete Kraftstoffdichte nach einer vollkommenen Zündung zu verarmen,
3. die Maschine auf einer hohen Drehzahl laufen zu lassen, um ein Abwürgen der Maschine nach dem Anlassen zu verhindern, und
4. das Gemisch allmählich zu verarmen, während die Maschine warmläuft.
Die Funktion 1) erfolgt mittels eines Drosselventils und eines das Ventil betätigenden Bimetallelementes, die Funktion 2) wird mit Hilfe einer Membraneinrichtung für die vollkommene Zündung erfüllt, die Funktion 3) erfolgt mit Hilfe einer Schnell-Leerlaufeinrichtung, und Funktion 4)
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wird mit Hilfe einer Heizeinrichtung zum Erwärmen des das Drosselventil betätigenden Bimetallelementes erfüllt.
Während des Warmlaufens der Maschine ist es erforderlich
1. die Drehzahl der Maschine allmählich auf den Leerlaufwert herabzusetzen, während die Maschine warmläuft,
2. das Gemisch anzureichern, wenn die Maschine plötzlich beschleunigt wird,
3. ein gutes Fahrverhalten zu ermöglichen, selbst wenn das Fahrzeug direkt nach dem Anlassen der Maschine fährt, und
4. für einen wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch das Drosselventil vollständig zu öffnen, nachdem die Maschine warmgelaufen ist.
Die Funktion 1) wird mit Hilfe einer Entlastungseinrichtung erfüllt, die Funktion 2) wird mit Hilfe einer Membraneinrichtung für die vollkommene Zündung und eine Beschleunigungspumpe erfüllt, die Funktion 3) wird durch alle oben beschriebenen Einrichtungen erfüllt, und die Funktion 4) erfüllt eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des das Drosselventil betätigenden Bimetallelementes.
Nach dem Warmlaufen der Maschine ist es erforderlich
1. ein Gemisch mit einer konstanten Kraftstoffdichte unabhängig von Änderungen der Drosselöffnung zuzuführen,
2. ein Gemisch mit einer geeigneten Kraftstoffdichte zuzuführen, wenn die Maschine beschleunigt oder verzögert wird, und
3. ein Kraftgemisch zuzuführen, wenn die Maschine unter einer hohen Last steht.
Die Funktion 1) wird mittels eines Sauerstoffsensors zur automatischen Selbstregelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses erfüllt, die Funktion 2)erfüllen eine Beschleunigungspumpe und eine Verzögerungseinrichtung, und die Funktion 3) wird mittels eines Versorgungseinrichtung für ein Kraftgemi^ch
erfüllt. ο
— ö —
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Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass bisher verschiedene Einrichtungen dazu verwandt wurden, das Kraftstoff-Luftverhältnis nach Massgabe des Betriebes der Maschine zu steuern, was zu einem komplizierten und mit hohen Kosten verbundenen Vergaser führt.
Es sind bereits elektronisch gesteuerte Vergaser vorgeschlagen worden, die einen Sauerstoffsensor, beispielsweise einen Zirkonsauerstoffsensor aufweisen, der im Abgasleitungssystem der Maschine vorgesehen ist, um die Sauerstoffdichte der über den Sensor abgeführten Abgase aufzunehmen und daraus das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemisches abzuleiten, das der Maschine zugeführt wurde, um das Kraftstoff-Luftverhältnis automatisch selbstzuregeln. Bei derartigen herkömmlichen elektronisch gesteuerten Vergasern soll jedoch das Kraftstoff-Luftverhältnis unabhängig von den Arbeitsverhältnissen der Maschine auf einem gegebenen Wert gehalten werden.
Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses, die das Kraftstoff-Luftverhältnis eines einer Maschine gelieferten Gemisches auf einen optimalen Wert steuern kann, der den Verhältnissen entspricht, unter denen die Maschine arbeitet.
Durch die Erfindung soll insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses der oben beschriebenen Art geliefert werden, die in ihrem Aufbau ausserordentlich einfach und in ihrer Herstellung mit geringen Kosten verbunden ist.
Das wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Maschinenvergaser mit einem Kraftstoff-Lufteinlasskanal, in dem ein Drosselventil vorgesehen ist, mit einer Schwimmerkammer und mit einem Hauptkraftstoffkanal, der an seinem einen
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Ende mit der Schwimmerkammer und am anderen Ende mit dem Einlasskanal stromabwärts vom Drosselventil verbunden ist, erreicht die eine Steuerschaltung, die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um die Verhältnisse abzuleiten, unter denen die Maschine arbeitet/und die ein erstes und ein zweites Impulssignal liefert, von denen jedes eine konstante Periode und eine Impulsbreite hat, die den abgeleiteten Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht, ein Hauptsteuerventil, das im Hauptkraftstoffkanal vorgesehen ist und auf das erste Impulssignal anspricht, um den Hauptkraftstoffkanal zu öffnen und zu schliessen und dadurch den Kraftstoffdurchfluss durch den Hauptkanal zu steuern, eine Kraftstoffversorgungseinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes, einen Hilfskraftstoff kanal, der an einem Ende mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung und am anderen Ende mit dem Einlasskanal stromabwärts vom Drosselventil in Verbindung steht, und ein Hilfssteuerventil aufweist, das im Hilfskraftstoffkanal vorgesehen ist und auf das zweite Impulssignal anspricht, um den Hilfskraftstoffkanal zu öffnen und zu schliessen und dadurch den Kraftstoffdurchfluss durch den Hilfskraftstoffkanal zu steuern, wodurch ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis geliefert wird, das den Maschinenarbeitsverhältnissen entspricht.
Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Vergaser mit einem Kraftstoff-Lufteinlasskanal, in dem ein Drosselventil vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist eine Steuerschaltung, die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um die Arbeitsverhältnisse der Maschine daraus abzuleiten und die ein Impulssignal erzeugt, das eine konstante Periode und eine Impulsbreite hat, die den abgeleiteten Maschinenarbeitsverhältnissen entspricht, eine Kraftstoff-
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versorgungseinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes, einen Kraftstoffkanal, der an einem Ende mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung und am anderen Ende mit dem Einlasskanal stromabwärts vom Drosselventil in Verbindung steht,und ein Steuerventil auf, das im Kraftstoffkanal vorgesehen ist, wobei das Steuerventil auf das Impulssignal von der Steuerschaltung anspricht, um den hindurchgehenden Fluidstrom zu steuern und dadurch für ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis zu sorgen, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses.
Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt in einer vergrösserten Schnittansicht den beim zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. verwandten Messwandler für das Kraftstoff-Luftverhältnis.
Fig. 4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses dargestellt. Die Steuervorrichtung weist einen elektronisch gesteuerten Vergaser 10 mit einem Kraftstoff-Lufteinlasskanal 12 auf, der mit einem Einlass 14 für die Aussenluft an einem Ende versehen und mit dem Ansaugkrümmer 16 einer Brennkraftmaschine 18 verbunden ist. Der Einlass-
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kanal 12 enthält ein Drosselventil 20. Stromabwärts vom Drosselventil 20 öffnet sich in den Kanal 12 eine Hauptzerstäuberdüse 22, die über einen Hauptkraftstoffkanal 24 mit einer nicht dargestellten Schwimmerkammer verbunden ist. Der Hauptkraftstoffkanal 24 enthält ein Hauptkraftstoff steuerventil 26 in Form eines elektromagnetischen Ein/Ausventils, und ist an einer Stelle stromabwärts vom Hauptkraftstoffsteuerventil 26 mit einem Luftkanal verbunden, der zu einem Nebenlufteinlass 30 führt, der sich in den Kanal 12 stromaufwärts vom Drosselventil 20 öffnet. Bei einer derartigen Anordnung wird der Kraftstoff durch die Hauptzerstäuberdüse 22 in den Einlasskanal unter dem Maschinenansaugunterdruck eingespritzt und wird die Kraftstoffmenge, die durch die Hauptzerstäuberdüse 22 eingespritzt wird, durch das Hauptkraftstoffsteuerventil 26 gesteuert. Weiterhin wird Luft durch den Luftkanal 28 eingeführt und mit dem durch den Hauptkraftstoffkanal 24 strömenden Kraftstoff gemischt, um eine feine Verteilung und Zerstäubung des Kraftstoffes beim Einspritzen zu unterstützen .
Eine Hilfszerstäuberdüse 32 öffnet sich in den Einlasskanal 12 an einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil 20 gegenüber der Hauptzerstäuberdüse 22. Die Hilfszerstäuberdüse 32 steht über einen Hilfskraftstoffkanal '34 mit einer nicht dargestellten elektromagnetischen Kraftstoffpumpe in Verbindung. Der Hilfskraftstoffkanal 34 enthält ein Hilfskraftstoffsteuerventil 36 in Form eines elektromagnetischen Ein/Ausventils. Bei dieser Anordnung wird Kraftstoff durch die Hilfszerstäuberdüse 32 in den Einlasskanal 12 über den Druck des Kraftstoffes, der durch die elektromagnetische Kraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wird und durch den Maschinenansaugunterdruck eingespritzt, der im Einlasskanal stromabwärts vom Drosselventil 20 auftritt. Die Kraftstoffmenge, die durch die Hilfszerstäuberdüse
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eingespritzt wird, wird durch das Hilfskraftstoffsteuerventil 36 gesteuert. Die Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses weist weiterhin eine Steuereinheit 40 mit einer Energiequelle 42, einer zentralen Verarbeitungseinheit 44 mit einem Speicher mit direktem Zugriff, einen Festwertspeicher 4 6 und einen Eingangs/Ausgangssignalwandler 48 auf· Der Eingangs/Ausgangssignalwandler 48 weist verschiedene Eingänge A bis G vom Drosselöffnungssensor, vom Sensor für die Temperatur der angesaugten Luft, vom Sensor für die Temperatur des Kühlwassers, vom Sensor für die Kurbelwellenwinkel, vom Sensor für die Kurbelwellenstellung, vom Sensor für die Drehzahl der Maschine und vom Getriebestellungssensor jeweils auf. Der Eingangs/Ausgangssignalwandler 4 8 wandelt die anliegenden Eingangssignale von den verschiedenen Sensoren in eine derartige Form um, dass die zentrale Verarbeitungseinheit 44 sie verarbeiten kann,und legt die Signale an die zentrale Verarbeitungseinheit 44. Der Festwertspeicher 46, der Vergleichsdaten speichert, spricht auf die Signale A bis G an, um die Verhältnisse zu beurteilen, unter denen die Maschine arbeitet, beispielsweise zu beurteilen, ob die Maschine angelassen wird, schnell beschleunigt wird oder schnell verzögert wird. Der Festwertspeicher 46 liefert die Daten der zentralen Verarbeitungseinheit 44, die die Arbeitsverhältnisse der Maschine beurteilt und ein Ausgangssignal, das den Maschinenarbeitsverhältnissen entspricht, dem Eingangs/Ausgangssignalwandler 48 liefert, der das Eingangssignal in ein erstes und ein zweites Steuersignal H und I umwandelt. Das erste Steuersignal H liegt am Hauptkraftstoff steuerventil 26, um dieses zu betätigen, und das zweite Steuersignal I liegt am Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um dieses zu betätigen. D.h., dass die Steuereinheit 40 auf die verschiedenen die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G anspricht, um die Verhältnisse zu beurteilen, unter denen die Maschine arbeitet,
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und ein erstes und ein zweites Steuersignal H und I dem Haupt- und dem Hilfskraftstoffsteuerventil 26 und 36 liefert, um dadurch den Durchfluss des Kraftstoffes zu steuern, der in den Einlasskanal 12 ausgegeben wird, und somit für ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis zu sorgen, das den Maschinenarbeitsverhältnissen entspricht.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses beschrieben.
Während des Anlassens der Maschine spricht die Steuereinheit 40 auf die die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G so an, dass sie das Anlassen der Maschine feststellt, und liefert die Steuereinheit 40 ein zweites Steuersignal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um den Öffnungsgrad des Ventils 36 zu erhöhen und dadurch ein Kraftstoff-Luftgemisch zu liefern, das relativ reich ist und ausreicht, eine vollkommene Zündung sicherzustellen. Da in diesem Fall sich das Drosselventil 20 in seiner Leerlaufstellung befindet und der Maschinenansaugunterdruck gering ist, wird eine geringe nicht unter Druck stehende Kraftstoffmenge durch den Hauptkraftstoffkanal 24 zugeführt. Die Steuereinheit 40 liefert auch ein erstes Steuersignal H dem Hauptkraftstoffsteuerventil 26, um das Ventil 26 zu schliessen. Nach einer vollkommenen Zündung spricht die Steuereinheit 4 0 auf das die Temperatur der angesaugten Luft oder die Temperatur des Kühlwassers anzeigende Signal B oder C an, um ein zweites Steuersignal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36 zu liefern und dadurch allmählich den Öffnungsgrad des Steuerventils 36 herabzusetzen, wodurch das Gemisch verarmt wird, während die Maschine warmläuft. Am Ende des Warmlaufens der Maschine liefert die Steuereinheit 4 0 ein zweites Signal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um ein Kraftstoff-Luftgemisch zu liefern, das die Maschine auf der Leerlaufdrehzahl
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halten kann. Da der Vergaser 10 während des Anlassens der Maschine automatisch gesteuert wird, muss der Fahrer das Gaspedal nicht betätigen.
Während des Leerlaufes der Maschine spricht die Steuereinheit 40 auf die die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G an, um den Leerlauf der Maschine festzustellen, und liefert die Steuereinheit 40 ein erstes Signal H dem Hauptkraftstoffsteuerventil 26, um dieses zu schliessen, und gleichfalls ein zweites Steuersignal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um für ein Kraftstoff-Luftgemisch zu sorgen, das die Maschine auf der Leerlaufdrehzahl halten kann.
Wenn gleichfalls während der normalen Arbeit der Maschine eine Beschleunigung erfolgt, liefert die Steuereinheit 40 ein zweites Signal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um dieses zu schliessen,und gleichfalls ein erstes Steuersignal H dem Hauptkraftstoffsteuerventil 26, um für ein Kraftstoff-Luftgemisch zu sorgen, dessen Kraftstoff-Luftverhältnis immer auf einem idealen Wert gehalten wird. Wenn während der normalen Arbeit der Maschine eine plötzliche Beschleunigung erfolgt, liefert die Steuereinheit 40 ein zweites Steuersignal I dem Hilfskraftstoffsteuerventil 36, um dieses zu öffnen und dadurch das Kraftstoff-Luftgemisch anzureichern. Wenn eine langsame Verzögerung während der normalen Arbeit der Maschine erfolgt, liefert die Steuereinheit 40 ein erstes Steuersignal H dem Haupkraftstoffsteuerventil 26, um den Kraftstoffdurchfluss aus Gründen der Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauches zu unterbrechen.
Wenn die Maschine unter einer hohen Last arbeitet, spricht das Steuerventil 4 0 auf die die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G an, um ein erstes und ein zweites
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Steuersignal H und I dem Haupt- und dem Hilfskraftstoffsteuerventil 26 und 36 jeweils zu liefern und dadurch den Öffnungsgrad der Steuerventile zu erhöhen, um ein Kraftgemisch zu liefern, das etwas reicher als das ideale Kraftstoff-Luftverhältnis ist.
Das erste und das zweite Steuersignal H und I zum Steuern des Öffnungsgrades des Haupt- und des HilfskraftstoffSteuerventils 26 und 36, die in Form von Ein/Ausventilen ausgebildet sind, können beide die Form von Impulssignalen mit einer konstanten Periode und einer Impulsbreite haben, die sich nach Massgabe der Verhältnisse ändert, unter denen die Maschine arbeitet.
Es kann ein Druckerzeuger vorgesehen sein, um den Kraftstoff unter Druck zu setzen, der durch den Hauptkraftstoffkanal 24 fliesst. Dadurch ist eine Steuerung des Kraftstoff-Luftverhältnisses nach Massgabe der Arbeitsverhältnisse der Maschine ohne Verwendung der Hilfskraftstoffversorgung möglich.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ausser in der folgenden Beziehung ähnlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Hauptzerstäuberdüse 22 nach unten zur Mitte des Einlasskanals 12 gerichtet. Der Einlasskanal 12 hat am stromabwärts liegenden Teil einen grösseren Durchmesser, so dass eine Mischkammer 50 gebildet ist. Eine Anzahl von Platten 52 ist in der Mischkammer angeordnet, um den Kraftstoff-Luftvermischungsgrad zu erhöhen,und ein Heisswasserbehälter 54 ist so vorgesehen, dass er den Aussenumfang der Mischkammer 50 umgibt, um den Kraftstoff, der an der Innenfläche der Mischkammer 50 haftet, zu erhitzen und zu zerstäuben.
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Im Einlasskanal 12 stromabwärts von der Mischkammer 50 ist ein Kraftstoff-Luftsensor 56 zum Aufnehmen des Kraftstoff-Luftverhältnisses des darüber fliessenden Gemisches vorgesehen, um ein das Kraftstoff-Luftverhältnis angebendes Signal der Steuereinheit 40 zu liefern.
Fig. 3 zeigt den Kraftstoff-Luftsensor 56 mehr im einzelnen. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist der Kraftstoff-Luftsensor 56 eine Heizeinrichtung 58, ein für Sauerstoff empfindliches Element 60 und einen perforierten Flammenstabilisierungsdeckel 62 auf, der die Heizeinrichtung 58 und das für Sauerstoff empfindliche Element 60 überdeckt. Die Heizeinrichtung 58 spricht auf ein Signal J von der Steuereinrichtung 40 zur katalytischen Oxidation des durch die Löcher des Flammenstabilisierungsdeckels 62 eintretenden Gemisches an und das für Sauerstoff empfindliche Element 60 nimmt die Sauerstoffdichte der resultierenden Gase auf, um ein das Kraftstoff-Luftverhältnis angebendes Signal K der Steuereinheit 40 zu liefern. Die mit der Heizeinrichtung 58 und dem für Sauerstoff empfindlichen Element 60 verbundenen Zuleitungsdrähte sind durch einen hitzebeständigen Isolator 64 isoliert.
Die Heizeinrichtung 58 besteht aus einem Material, das eine starke katalytische Wirkung mit Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise dem Kraftstoff zeigt,und kann die Form eines Platindrahtes oder eines Platin- und/oder Palladiumfilmes haben, der auf die Oberfläche eines Elementes niedergeschlagen ist, das eine Form wie die Glühkerze einer Dieselmaschine hat. Die Heizeinrichtung 58 wird mit einem elektrischen Strom versorgt, so dass sie eine Oberflächentemperatur von 3 000C oder mehr für die katalytische Wirkung hat. Vorzugsweise zeigt die Innenfläche des Flammenstabilisierungsdeckels 62 eine katalytische Wirkung. Der Flammenstabilisierungsdeckel 62 dient dazu,
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die örtliche Verbrennung des Gemisches zu schützen und den Durchgang des Gemisches zu fördern, um die Verbrennung zu stabilisieren. Versuche haben bestätigt, dass sich die örtliche Verbrennung nicht über das gesamte Gemisch ausdehnen kann. Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung 58 so ausgebildet, dass sie eine geringe Wärmekapazität hat, so dass die örtliche Verbrennung unmittelbar unterbrochen werden kann, wenn die elektrische Stromversorgung für die Heizeinrichtung 58 abgeschaltet wird. Dazu kann die Heizeinrichtung 58 in Form eines dünnen Platindrahtes ausgebildet sein.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel spricht die Steuereinheit 40 auf die verschiedenen die Arbeitsparameter der Maschine wiedergebenden Signale A bis G an, um Steuersignal H und I dem Haupt- und dem Hilfskraftstoffsteuerventil 26 und 36 zu liefern und dadurch für ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis zu sorgen, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht. Der Kraftstoff-Luftsensor 56 nimmt das gerade vorliegende Kraftstoff-Luftverhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches auf und liefert ein das Kraftstoff-Luftverhältnis angebendes Signal der Steuereinheit 4 0 für eine automatische Selbstregelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses. Es ist somit möglich, für ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis zu sorgen, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht, selbst wenn Änderungen in den Charakteristiken des Ventils und der Zerstäuberdüsen mit der Zeit auftreten.
In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel 70 der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses dargestellt. Die Vorrichtung 70 zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses weist einen Kraftstoff-Lufteinlasskanal 72 mit einem Aussenlufteinlass
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an einem Ende auf, der am anderen Ende mit dem Ansaugkrümmer 76 der Maschine 78 verbunden ist. Der Einlasskanal 72 enthält einen festen Venturibereich 80 und ein Drosselventil 82. In den Venturibereich 80 öffnet sich eine Hauptdüse 84, die mit einem Hauptkraftstoffkanal 86 verbunden ist. Der Hauptkraftstoffkanal 86 enthält einen Hauptnebenlufteinlass 88 und einen veränderbaren Nebenlufteinlass 90. Der veränderbare Nebenlufteinlass 90 enthält ein Membransteuerventil 92 und ein Hauptkraftstoffkorrekturventil 94 in Form eines elektromagnetischen Ein/Ausventils. Das Membransteuerventil 72 weist eine Membran 96, die quer im Inneren eines .Ventilgehäuses verläuft, um eine Unterdruckkammer 98 zu bilden,und ein Ventilelement 100 auf, das über einen Ventilstössel mit der Membran 96 gekoppelt ist. Die Unterdruckkammer 98 steht über einen Venturiunterdruckeinlasskanal 102 mit dem Venturibereich 80 in Verbindung, so dass der vom dem veränderbaren Nebenlufteinlass 90 zugeführte Luftstrom nach Massgabe des Venturiunterdruckes gesteuert werden kann. Das Hauptkraftstoffkorrekturventil 94 spricht auf ein Hauptluftsteuersignal L zum Steuern des dahindurch zugeführten Luftstromes an. Das heisst, dass die von dem veränderbaren Nebenlufteinlass 90 ausgegebene Luftmenge, die mit dem Kraftstoff gemischt wird, nach Massgabe des Venturiunterdruckes und nach Massgabe des Hauptluftsteuersignals L gesteuert wird.
An einer Stelle direkt über dem und in der unmittelbaren Nähe des Drosselventils 82 öffnet sich in den Einlasskanal 72 eine Hilfskraftstoffdüse 104, die mit einem Hilfskraftstoff kanal 106 verbunden ist. Der Hilfskraftstoffkanal 106 enthält ein Hilfskraftstoffsteuerventil 108 in Form eines elektromagnetischen Ein/Ausventils. Das Hilfskraftstoff steuerventil 108 spricht auf ein Hilfskraftstoffsteuersignal M an, um die Kraftstoffmenge zu steuern, die durch den Hilfskraftstoffkanal 106 zugeführt wird.
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Ein Luftkanal 110 öffnet sich an seinem einen Ende in den Einlasskanal 72 an einer Stelle direkt unter dem Drosselventil 82 und in unmittelbarer Nähe des Drosselventils 82. Der Luftkanal 110 steht am anderen Ende mit einem nicht dargestellten Luftfilter in Verbindung- Der Luftkanal 110 enthält ein Luftsteuerventil 112 in Form eines elektromagnetischen Ein/Ausventils. Das Luftsteuerventil 112 spricht auf ein Luftsteuersignal N zum Steuern der durch den Luftkanal 110 gelieferten Luftmenge an.
Bei diesem Ausführungsbeispiel spricht die Steuereinheit 4 0 auf die verschiedenen die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G an,um die Verhältnisse zu beurteilen, unter denen die Maschine arbeitet,und liefert die Steuereinheit 4 0 ein Hauptluftsteuersignal L dem Hauptkraftstoffkorrekturventil 94, ein Hilfskraftstoffsteuersignal M dem Hilfskraftstoffsteuerventil 108 und ein Luftsteuersignal N dem Luftsteuerventil 112, um für ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis zu sorgen, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses beschrieben.
Beim Anlassen der Maschine spricht die Steuereinheit 4 0 auf die die Arbeitsparameter der Maschine angebenden Signale A bis G an, um die Arbeitsverhältnisse als Anlassen der Maschine zu beurteilen und liefert die Steuereinheit 40 ein Hilfskraftstoffsteuersignal M dem Hilfskraftstoffsteuerventil 108, um die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die durch den Hilfskraftstoffkanal 106 zugeführt wird,und dadurch ein Kraftstoff-Luftgemisch zu erzeugen, das reicher als das Gemisch ist, das während des normalen Betriebes
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erzeugt wird. Wenn die Temperatur der angesaugten Luft niedrig ist, liefert die Steuereinheit 40 ein Hilfskraftstoff Steuersignal M dem HilfskraftstoffSteuerventil 108, um ein viel reicheres Gemisch zu erzeugen, und gleichzeitig ein Luftsteuersignal N dem Luftsteuerventil 112, um für eine vollkommene Zündung für eine höhere Luftmenge zu sorgen. Nach dem Anlassen der Maschine spricht die Steuereinheit 40 auf die die Temperatur der angesaugten Luft oder des Kühlwassers angebenden Signale B oder C an, um ein Hilfskraftstoffsteuersignal M dem Hilfskraftstoff steuerventil 108 zu liefern, und dadurch die Maschine auf einer geeigneten Leerlaufdrehzahl zu halten, wodurch ein Abwürgen der Maschine verhindert wird, und gleichzeitig ein Luftsteuersignal N dem Luftsteuerventil 112, um das Gemisch zu verarmen, wodurch die Maschine auf der Leerlaufdrehzahl gehalten wird, die während des normalen Betriebes erreicht wird. Da der Vergaser 70 während des Anlassens der Maschine automatisch gesteuert wird, besteht keine Notwendigkeit für den Fahrer, das Gaspedal zu betätigen. In diesem Fall befindet sich das Drosselventil 82 in seiner Leerlaufstellung.
Wenn das Drosselventil 82 von seiner LeerlaufStellung nach dem Warmlaufen der Maschine oder während des Warmlaufens der Maschine plötzlich geöffnet wird, d.h. wenn die Maschine beschleunigt wird, liefert die Steuereinheit 4 0 ein Hilfskraftstoffsteuersignal M dem Hilfskraftstoffsteuerventil 108, um das Kraftstoff-Luftgemisch reicher zu machen. Wenn das Drosselventil schnell geschlossen wird , d.h. wenn die Maschine verzögert wird, liefert die Steuereinheit 40 ein HilfskraftstoffSteuersignal M dem Hilfskraftstoff steuerventil 108, um das Kraftstoff-Luftgemisch zu verarmen oder den Hilfskraftstoffkanal 106 vollständig zu schliessen.
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Wenn das Drosselventil 82 plötzlich geöffnet wird, um die Maschine am Ende einer Verzögerung zu beschleunigen, wird der Kraftstoff schnell verbrannt, so dass ein Stoss hervorgerufen wird. Die Steuereinheit 40 liefert ein Hilfskraftstoff steuersignal M dem Hilfskraftstoffsteuerventil 108, um allmählich die Kraftstoffmenge zu erhöhen, die durch den Hilfskraftstoffkanal 106 zugeführt wird, um dadurch den Stoss zu mildern.
Wenn die Maschine unter einer hohen Last arbeitet, liefert die Steuereinheit 4 0 ein Hauptluftsteuersignal L dem Hauptkraftstoffkorrekturventil 94, um die Luftmenge vom veränderbaren Nebenlufteinlass 90 herabzusetzen, die mit dem Kraftstoff gemischt wird, und gleichfalls ein Hilfskraftstoff steuersignal M dem Hilfskraftstoffsteuerventil 108, um die Kraftstoffmenge, die durch den Hilfskraftstoffkanal 106 zugeführt wird, zu erhöhen, so dass ein Kraftgemisch geliefert wird, das ein Kraftstoff-Luftverhältnis hat, das reicher ist als es dem stöchiometrischen Wert entspricht.
Das Membransteuerventil 92 spricht auf den Venturiunterdruck an, um die Luftmenge zu steuern, die von dem veränderbaren Nebenlufteinlass 90 ausgegeben wird und die mit dem Kraftstoff gemischt wird, um mit einer Zunahme des Venturiunterdruckes die Luftmenge herabzusetzen.
Da das Kraftstoff-Luftverhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches in gewissem Ausmass mechanisch und in einem geringeren Ausmass durch den elektronisch gesteuerten Teil mit dem Hilfskraftstoffversorgungssystem, dem Hilfsluftversorgungssystem und dem Hauptkraftstoffkorrekturventil gesteuert wird, sind die Kraftstoff- und Luftmengen, die durch das elektronisch gesteuerte System geliefert werden, relativ klein. Der elektronisch gesteuerte Vergaser 70 hat daher ein hohes Ansprechver-
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mögen auf Betriebsübergangscharakteristiken und kann ein Kraftstoff-Luftverhältnis liefern, mit dem die Maschine ohne grosse Behinderungen arbeiten kann, selbst wenn der elektronisch gesteuerte Teil ausfallen sollte.
Jedes der Steuersignale LM und N kann die Form eines Impulssignales mit konstanter Periode und einer Impulsbreite haben, die sich nach Massgabe der Verhältnisse ändert, unter denen die Maschine arbeitet. " *■ -■'
Durch die Erfindung wird somit eine einfache und mit geringen Kosten verbundene Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff -Luftverhältnisses geliefert, um das Kraftstoff-Luftverhältnis eines einer Maschine gelieferten Gemisches auf einen optimalen Wert zu steuern, der den Verhältnissen entspricht, unter denen die Maschine arbeitet.
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ORIGINAL INSPECTED
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Claims (9)

  1. PATENTA-NW.ALTti A. GRÜNECKER
    • H- KINKELDEY
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    K. SCHUMANN
    OR REH NAT DtPt. PHVS
    P. H. JAKOB
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    G. BEZOLD
    8 MÜNCHEN
    MAXIMILIANSTRASSE
    23. Okt. 1979 P 14 372
    NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED
    2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
    Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Vergaser
    PATENTANSPRÜCHE
    .J Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Vergaser mit einem Kraftstoff-Lufteinlasskanal, in dem ein Drosselventil vorgesehen ist, gekennzeichnet durch
    a) eine Steuerschaltung (40), die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um die Arbeitsverhältnisse der Maschine abzuleiten;und ein
    Impulssignal mit einer konstanten Periode und einer Impulsbreite liefert, die den abgeleiteten Arbeitsver-
    hältnissen der Maschine entspricht,
    TELEFON (O8O) 33 33 63 TELEXWs«tWlW t · 4ε>4ιΒ(αΙΙιΛ MONAPAT
    ORIGINAL INSPECTED
    b) eine Kraftstoffversorgungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff,
    c) einen Kraftstoff kanal (24) , der an seinem einen Ende mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung und am anderen Ende mit dem Einlasskanal (12) stromabwärts vom Drosselventil (20) verbunden ist, und
    d) ein Steuerventil (26), das im Kraftstoffkanal (24) vorgesehen ist und auf das Impulssignal von der Steuerschaltung (40) anspricht, um den hindurchgehenden Kraftstoffstrom zu steuern, wodurch ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis geliefert wird, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht.
  2. 2. Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Maschinenvergaser mit einem Kraftstoff-Lufteinlasskanal, in dem ein Drosselventil vorgesehen ist, mit einer Schwimmerkammer und mit einem Hauptkraftstoffkanal, der an seinem einen Ende mit der Schwimmerkammer und am anderen Ende mit dem Einlasskanal stromabwärts vom Drosselventil verbunden ist, gekennzeichnet durch
    a) eine Steuereinheit (40), die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um die Verhältnisse zu beurteilen, unter denen die Maschine arbeitet, und die ein erstes und ein zweites Impulssignal mit konstanter Periode und einer Impulsbreite jeweils liefert, die den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht,
    b) ein Hauptsteuerventil (26) , das im Hauptkraftstoffkanal (24) vorgesehen ist und auf das erste Impulssignal anspricht, um den Hauptkraftstoffkanal (24) zu öffnen und zu schliessen und dadurch den hindurchgehenden Kraftstoff strom zu steuern,
    c) eine Kraftstoffversorgungseinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes,
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    ORIGINAL INSPECTED
    d) einen Hilfskraftstoffkanal (34) , der an seinem einen Ende mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung und an an seinem anderen Ende mit dem Einlasskanal (12) stromabwärts vom Drosselventil (20) in Verbindung steht, und
    e) ein Hilfssteuerventil (36), das im Hilfskraftstoffkanal (34) vorgesehen ist und auf das zweite Impulssignal anspricht, um den Hilfskraftstoffkanal (34) zu öffnen und zu schliessen und dadurch den hindurchgehenden Kraftstoffstrom zu steuern, wodurch ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis geliefert wird, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Kraftstoff-Luftsensor (56) , der im Einlasskanal (12) stromabwärts vom Drosselventil (20) vorgesehen ist und auf das Kraftstoff-Luftverhältnis eines darüber fliessenden Gemisches anspricht, um ein das Kraftstoff-Luftverhältnis wiedergebendes Signal der Steuereinheit (40) für eine automatische Selbstregelung des Kraftstoff -Luftverhältnisses zu liefern.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Kraftstoff-Luftsensor (56) eine Heizeinrichtung (58) , die auf ein Signal von der Steuereinheit (40) für eine katalytische Oxidation des in einen Kontakt damit strömenden Gemisches anspricht, ein auf Sauerstoff empfindliches Element (60) , das die Sauerstoffdichte der aus der katalytischen Oxidation resultierenden Gase aufnimmtvund einen perforierten Flammenstabilisator (62) aufweist, der die Heizeinrichtung (58) und das auf Sauerstoff empfindliche Element (60) überdeckt.
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  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Heizeinrichtung (58) in Form eines Platin- und/oder Palladiumfilmes vorgesehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Heizeinrichtung (58) in Form eines Platindrahtes vorgesehen ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser des Einlasskanals (12) direkt über den Kraftstoff-Luftsensor (56) vergrössert ist, so dass eine Mischkammer (50) gebildet ist, und dass Platten (52) in der Mischkammer (50) angeordnet sind, um für einen hohen Kraftstoff-Luftvermischungsgrad zu sorgen.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Heisswasserbehälter (54), der den Aussenumfang der Mischkammer (50) umgibt, um den Kraftstoff zu erwärmen und zu zerstäuben, der an der Innenfläche der Mischkammer (50) haftet.
  9. 9. Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses für einen Maschinenvergaser mit einem Kraftstoff-Einlasskanal, in dem ein Drosselventil und ein Venturiteil
    mit festem Querschnitt stromaufwärts vom Drosselventil vorgesehen sind, mit einer Schwimmerkammer und einem Hauptkraftstoffkanal, der an seinem einen Ende mit der Schwimmerkammer und an seinem anderen Ende mit dem festen Venturiteil verbunden ist, gekennzeichnet durch a) eine Steuerschaltung (40), die auf die verschiedenen Arbeitsparameter der Maschine anspricht, um die Verhältnisse zu beurteilen, unter denen die Maschine arbeitet, und die ein erstes bis drittes Steuerimpulssignal erzeugt, von denen jedes eine konstante Periode und eine Impulsbreite hat, die den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht,
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    ORIGINAL INSPECTED
    b) einen veränderbaren Venturiteil, der mit dem Hauptkraftstoff kanal (72) verbunden ist und auf den Venturiunterdruck und das erste Steuersignal anspricht, um den durch den Hauptkraftstoffkanal (72) hindurchgehenden Strom aus mit Kraftstoff gemischter Luft zu steuern,
    c) eine Kraftstoffversorgungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff,
    d) einen Hilfskraftstoffkanal (106), der an seinem einen Ende mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung und an seinem anderen Ende mit dem Einlasskanal (72) stromabwärts vom festen Venturiteil (80) verbunden ist,
    e) ein Hilfskraftstoffsteuerventil (108), das im Hilfskraftstoff kanal (106) vorgesehen ist und auf das zweite Steuersignal zum öffnen und Schliessen des Hilfskraftstoffkanals (106) anspricht, um den hindurchgehenden Kraftstoff strom zu steuern,
    f) einen Hilfsluftkanal (110) mit einem Aussenlufteinlass an einem Ende, der an seinem anderen Ende mit dem Einlasskanal (72) stromabwärts vom Drosselventil (82) verbunden ist, und
    g) ein Hilfsluftsteuerventil (112), das im Hilfsluftkanal (110) vorgesehen ist und auf das dritte Steuersignal zum öffnen und Schliessen des Hilfsluftkanals (110) anspricht, um den dem Einlasskanal (72) zugeführten Luftstrom zu steuern, wodurch ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis geliefert wird, das den Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht.
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DE19792942837 1978-11-15 1979-10-23 Vorrichtung zum steuern des kraftstoff-luftverhaeltnisses fuer einen vergaser Ceased DE2942837A1 (de)

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