DE2953855A1 - Gas mass flow rate detector and fuel injection system using the same for internal combustion engine - Google Patents

Gas mass flow rate detector and fuel injection system using the same for internal combustion engine

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DE2953855A1
DE2953855A1 DE19792953855 DE2953855T DE2953855A1 DE 2953855 A1 DE2953855 A1 DE 2953855A1 DE 19792953855 DE19792953855 DE 19792953855 DE 2953855 T DE2953855 T DE 2953855T DE 2953855 A1 DE2953855 A1 DE 2953855A1
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DE19792953855
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K Kimata
I Yoshida
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NTN Corp
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NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

?953855
Patentanwälte
Dipl.-Ing. E. Eder
DIpI.-Ing. K. Schieschke
8 München 40, Etisabothatraße 34
NTN Toyo Bearing Company, Limited
Osaka / Japan
Vorrichtung für die Anzeige der Strömungsratf
einer Gasmenge und Anwendung der Vorrichtung
bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Ver
brennungsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Anzeige der
Ströinungsrate einer Gasmenge und ist auf eine Luftmeßvorrichtung für die Verwendung im Kraftstoffeinspritzsystem von Verbrennungsmaschinen anwendbar.
Bei Verbrennungsmaschinen für Kraftfahrzeuge etc. ist es vom Standpunkt der Motorleistungskraft und der Steuerung der Abgasverunreinigung wichtig, das vom Motor eingesaugte Mengenverhältnis von Luft zu Kraftstoff für die Erhaltung des Verhältnisses auf einem gewünschten Wert genau zu steuern.
Dafür ist eine Strömungsmeßvorrichtung hoher Genauigkeit für Luftmengen notwendig.
Es ist bekannt, daß diese Meßvorrichtung zusätzlich zum herkömmlichen Drosselventil für die Bestimmung der Saugluft-
13O6U/006 0 /5
-y-H-
menge ein in einer Saugröhre angeordnetes Ventil enhält, welches von einer Servo-Steuerung eingestellt wird zur Gewährleistung eines konstanten Differenzdrucks über das gleiche Ventil, so daß der Öffnungsgrad bzw. -bereich des Ventils proportional ist der Strömungsrate der hindurchströmenden Luft. Der Öffnungsbereich dieses Ventils wird somit als Maß für die Luftströmungsrate verwendet.
Die Servo-Steuerung weist eine Rückkopplungsschleife mit ' . einem druckempfindlichen Verstärker auf, v/elcher jede Dif- ""-' fererSiruckabweichung über das Ventil von einem vorgegebenen.---Wert anzeigt und so einen verstärkten, von der Abweichung "' abhängigen Arbeitsdruck hervorruft. Ferner weist die Steue-'"-rung eine Ventileinheit auf, welche den Arbeitsdruck für die Einstellung des Ventils aufnimmt, so daß die Differenz- ··" druckabweichung über das Ventil von dem vorgegebenen V/ert ;-■· auf Null reduziert werden kann.
Diese herkömmliche Vorrichtung weist ein im Servomechanismus eingebautes Kompensationsteil auf für die Kompensation von Veränderungen der Luftdichte aufgrund von Temperatur- und Luftdruckveränderungen. Somit kann durch diese herkömmliche Vorrichtung die Strömungsrate einer Luftmenge unabhängig von Temperatur- und Druckveränderungen gemessen werden. Einer derartigen Ventileinstellung folgt automatisch die Einstellung der entsprechenden Kraftstoff-Dosiereinheit. Daher wird das Mengenverhältnis von Luft zu Kraftstoff konstant gehalten.
Die bekannte Vorrichtung, welche obenbeschriebenen Servomechanismus verwendet, weist jedoch den. Nachteil einer recht komplizierten Konstruktion auf. Daher sind für eine zuverlässige, konstante Steuerung der Vorrichtung genaue Einstellungen notwendig, welche oftmals wiederum spezielle Techniken erfordern.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Strömungsrate einer Gasmenge genau anzeigt und eine einfache Konstruktion aufweist.
1306U/0060 /6
y -ε-
Die vorliegende Erfindung schafft daher eine'Anzeigevorrichtung für die Gasströmungsrate, mit einem in einem von Gas durchströmten Kanal angeordneten Ventil, welches einer das Ventil in Betrieb setzenden Kraft ausgesetzt ist, die gerade für den Ausgleich einer auf das Ventil wirkenden Kraft aufgrund des Differensdrucks über das Ventil ausreicht, so daß der Differenzdruck auf einem konstanten Wert gehalten werden kann. Dies bewirkt, daß der Öffnungsbereichdes Ventils proportional der Gasströmungsrate ist, wobei der Öffnungsgrad des Ventils als Maß für die Gasströmuiigsrate angezeigt wird. Die das Ventil in Betrieb setzende Kraft wird durch hydraulischen Druck hervorgerufen sowie durch ein Kompensationsteil zum Einstellen dieses hydraulischen Drucks gemäß der Gasdichte, so daß sichergestellt ist, daß der Üffnungsbereich der Strömungsrate der Gasmenge " " proportional ist. :
Der hydraulische Druck für die das Ventil in Betrieb setzende Kraft wird von einem Druckregler gesteuert, welcher zwei voneinander durch eine druckempfindliche Membran getrennte Kammern aufx^eist, wobei auf eine dieser Kammern der hydraulische Druck ausgeübt wird xind wobei der anderen Kammer das Gas im Kanal zugeführt wird und diese eine parallele Federkombination aufweist, durch welche die Höhe des hydraulischen Drucks bestimmt wird, und einen Balg mit einer darin befindlichen gegebenen Menge eines bestimmten Gases, wobei der Balg das spezielle Kompensationsteil darstellt.
Das Kompensationsteil kann im oder um den Balg eine Heizvorrichtung aufweisen. Dadurch wird durch Einstellung der der Heizvorrichtung zuzuführenden Strommenge der Gasdruck im Balg variiert, so daß ein Maß für die Gasströmungsrate erzielt werden kann, welches einen größeren bzw. kleineren Wert als den momentanen anzeigt. Dies ist insbesondere bei Anwendung auf eine Luftdosiervorrichtung von Vorteil, die bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungsmaschinen verwendet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
13 06U/0060 /7
Fig. 1 eine Ansicht einer Anzeigevorrichtung für die Gasströmungsrate nach einer erfindungs gemäßen Ausführungsform; und
Fig. 2 eine Ansicht eines Kraftstoffeinspritzsystems für Verbrennungsmaschinen unter Verwendung einer erf indu rip; .s gemäß en Anzeigevorrichtung für die Gasströmunp-srote. .
Gleiche oder ähnliche Teile weisen in den Zeichnungen die gleichen Bezugsziffern auf.
Nach Fig. 1 weist die gesamte schematische Anordnung der er-,' findungsgemäßen Anzeigevorrichtung für die Gasströmungsrate;":': einen Gasströmungssensor 1 mit einem Kolben 2 auf, welcher verschiebbar und flüssigkeitsfest in einer zylindrischen Öffnung 3 in einem Kanal 4 eingepaßt ist. Weiterhin ist an einem Ende des Kolbens ein Ventil 5 und ein Signalgenerator 6 befestigt, welcher die Bewegung des Sensors 1 anzeigt und ein dieser entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Wird, der Signalgenerator als Spannungsverschiebungskonverter für die Umwandlung der Verschiebung des Sensors 1 in ein elektrisches Signal umgewandelt, so wird z.B. ein Potentiometer oder ein Differenzialtransformer verwendet. Diese Anzeigevorrichtung für die Gasströmungsrate basiert auf dem Prinzip des konstanten Differenzdruck-Dosiersystems mit variablem Bereich.
Es ist ein hydraulischer Druck pf in der in der zylindrischen Öffnung 3 durch eine Endfläche 8 des Kolbens 2 gegenüber dem Ventil 5 definierten Druckkammer 7 vorhanden. Wird der hydraulische Druck pf durch einen Druckregler 9 konstant gehalten, ist die das Ventil in Betrieb setzende, nach unten auf den Kolben 2 v/irkende, durch den hydraulischen Druck hervorgerufene Kraft ebenfalls konstant.
Daraus ergibt sich, daß der Differenzdruck P1-Pp = Pd über das Ventil f? auf dem Differenzdruck konstant bleibt, bei dem die das Ventil 5 in Betrieb setzende Kraft durch diese konstante
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das Ventil in Betrieb setzende Kraft im Gleichgewicht gehalten wird. Demnach ii.it, v/i.o mn besten ersi.chtlich our dor die Strömungsrate einei: durch eine Öffnung str-ümenden Flüssigkeitsmenge ausdrückenden Gleichung:
W = aVS3; '/5 «Pd
wo W: (Mengen-) Strömungsrate
A: effektiver Durchströmungsbereich g: Beschleunigung der Schwerkraft
/°: Flüssigkeitsdichte " .--
Pd: Differenzdruck über die Öffnung
ist, der Öffnungsbereich des Ventils 5 (entsprechend A obige-p* Gleichung) proportional zur Strömungsrate der Gasmenge (ent-"IΓ sprechend W obiger Gleichung), wenn die Dichte bzw. das '"■" spezifische Gewicht des Gases (entsprechend P obiger Glei-_-^- chung)konstant ist. -* ■
Folglch kann die Verschiebung des Strömungssensors 1 als Maii" für die Gasströciungsrate verwendet v/erden, wobei diese Verschiebung durch den Signalgenerator 6 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Die Flüssigkeit, die als Medium für den hydraulischen Druck für die das Ventil in Betrieb setzende Kraft dient, wird über eine Pumpe 10 von einem Tank 11 unter Druck zu einer Leitung 12 hochgeführt. Der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 12 wird über ein Rückflußventil 13 konstant gehalten. Die Leitung 12 ist mit der Druckkammer 7 über eine feststehende Drossel 14 verbunden. Der in der Druckkammer 7 befindliche Druck wird vom Druckregler 9 gesteuert.
Das Gehäuse 15 des Druckreglers 9 ist innen durch eine druckempfindliche Membran 18 in eine erste, mit der Druckkammer 7 in Verbindung stehenden Kammer 16 und in eine zweite, mit dem Gaskanal 4 über dem Gassensor 1 verbundenen Kammer 17 geteilt.
Nur der zweiten Kammer 17 muß das durch den Gaskanal 4 strömende Gas zugeführt werden. Daher kann sie, ohne auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt zu sein, mit dem Gaskanal unter dem Gasströmungssensor 1 verbunden sein bzw. kann sie
130614/0060
sich bei der Luftdosierung direkt zur Atmosphäre hin öffnen.
In der zweiten Kammer 17 sind parallel zueinander ein Balg 19 und eine Feder 20 angeordnet, welche die aufgrund des hydraulischen Drucks pf in der ersten Kammer 16 hervorgerufene Kraft ausbalancieren und auf die Oberfläche der Membran 18 wirken.
An der Membran 18 befindet sich ein Kugelventil 21, welches mit der konischen Fläche eines Ventilsitzes 22 in der oberen"' Wand des Ge.häuses 15 verbunden ist und eine veränderbare zua:. Tank 11 führende Drossel 23 darstellt. Daher ändert sich bei Abweichung des hydraulischen Drucks pf von einem vorgewählten : Bezugswert das ausgewogene Kräfteverhältnis zwischen den Komponenten, wodurch der Öffnungsgrad der veränderbaren Drossel-23 variiert wird. . : '- '■■
Als Reaktion darauf nimmt die zum Tank 11 zurückströmende : ■ Flüssigkeitsmenge zu bzw. ab, bis der hydraulische Druck, pf in der ersten Kammer 16 und folgich auch in der Druckkammer 7 den Bezugswert wieder annimmt. Dieser vorgewählte Bezugswert wird durch die Federkräfte des Balgs 19 und der Feder 20 bestimmt.
Der Balg 19 ist mit einer gegebenen Menge eines bestimmten Gases gefüllt; die Federkräfte des Balgs 19 variieren mit der Temperatur und mit dem Druck des den Balg umgebenden Gases, d.h. des im Gaskanal 4 befindlichen Gases, was die Korrektur des Bezugswerts bewirkt. Somit werden der hydraulische Druck pf und daher auch der Differenzdruck über das Ventil 5 ebenfalls im Hinblick auf Veränderungen der Gasdichte aufgrund der Temperatur- und Dmickveränderungen so korrigiert, daß das Produkt des Differenzdrucks Pd und die Dichte P immer konstant ist. Daher kann aufgrund obenbeschriebener Gleichung bezüglich der Strömungsrate einer Flüssigkeitsmenge festgestellt werden, daß die Verschiebung des Gasströmungssensors 1 proportional der Strömungsrate der Gasmerige ist, was unabhängig von den Veränderungen der Gasdichte ist. Dadurch wird die Veränderung der Dichte durch den Balg 19 kompensiert.
Fig. 2 stellt ein Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungsmaschinen dar, bei welchem eine Luftmeßvorrichtung 24 auf die
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Erfindung angewandt wird. Wie ersichtlich, umfaßt das Kraftstoff einspritzsystem die Luftmeßvorrichtung 24, Vielehe, wie oben beschrieben, die Strömungsrate von durch einen Luftkanal strömender Luft anzeigt, wobei der Kanal hier ein Saugrohr zur Erzeugung eines der Luftströmung entsprechenden elektrischen Signals ist; eine Kraftstoffzuführvorrichtung 25, die einer Hauptkraftstoffzuführleitung 26 unter Drück Kraftstoff zuführt und eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffdosiervorrichtung 27, welche durch eine elektronische Steuereinheit:" 28 als Antwort auf ein Signal von der Luftineßvorrichtung 2/J-: gesteuert wird, so daß eine der Luftströmungsrate proportionale Kraftstoff menge zugeführt xverden kann. Weiterhin weist- .." das Kraftstoffeinspritzsystem eine Vergaservorrichtung 29 -; auf, welche den dosierten Kraftstoff von der Kraftstoff."dosiervorrichtung 27 aufnimmt, ihn an das Saugrohr -abgibt und zer- } stäubt, so daß er sich mit Luft vermischt. :...:.
Bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem erfolgt die Einstellung der Kraftstoffdosiervorrichtung nach der Luftmeßvorrichtung, damit die durch das Saugrohr strömende Luftrate angezeigt werden kann. Daher wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des gemischten in den Zylinder des Motors eingesaugten Gases konstant gehalten. Außerdem wird die Luftstömungsrate und somit auch die Strömungsrate des in den nicht dargestellten Zylinder eingesaugten Gasgemisches durch ein herkömmliches in einem Abschnitt 31 des Saugrohrs angeordnetes Drosselventil 30 bestimmt.
Obengenannte Vorrichtungenwerden nachstehend genauer beschrioben.
Die Luftmeßvorrichtung 24 ist im wesentlichen die gleiche wio die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Gasmeßvorrichtung und braucht daher hier nicht weiter beschrieben zu werden.
Bei der in Fig. 2 dargesiELlten Ausführungsform ist der Kraftstoff ein Medium für den hydraulischen Druck pf in der Druckkammer 7· Der unter Druck gesetzte Kraftstoff von der Kraftstoff zuführvorrichtung 25 durchläuft eine von einer Leitung 12 oberhalb einer feststehenden Drossel 14 getrennten Hauptkraftstoff zuführleitung 26 in Richtung Kraftstoffdosiervor-
130614/0060 /ΛΛ
Y - -40'
richtung 27·
Die Dosiervorrichtung ist elektrisch steuerbar, so wie ein Magnetventil, dessen AUF-ZU-Zeitverhältnis durch elektrische Signale gesteuert wird, bzw. wie eine veränderbare Öffnung, deren Öffnungsgrad durch elektrische Signale gesteuert wird. Die Kraftstoffdosiervorrichtung 27 steuert die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge unter Verwendung von elektrischen ;
Signalen von der elektronischen Steuereinheit 28. Die elek- ..:. tronische Steuereinheit 28 empfängt ein elektrisches Signal entsprechend der Strömungsrate einer Luftmenge von einen " Signalgenerator des Gasströmungssensors, welcher hier der Luftströmungssensor 1 ist, und bewirkt die Messung einer entsprechenden Kraftstoffmenge durch die Kraftstoffdosier- ; : ; vorrichtung 27· -
Weiterhin empfängt die elektronische Steuereinheit 28 elektrische Signale, Vielehe verschiedene Parameter für die Arbeitsweise des Motors darstellen!
Ein die Motorkühlwassertemperatur anzeigendes Signal von einem Temperatursensor 31; ein den Offnungsgrad des Drosselventils 50 anzeigendes Signal von einem mit dem Drosselventil verbundenen Drossel-Stellungsfühler; ein die Relation des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal von einem Λ Sensor 33; ein den im Ansaugkrümmer durch einen Ansaugdrucksensor 34 angezeigten Druck des Ansaugkrümmers anzeigendes Signal.
Somit wird die durch die Kraftstoff dosiervorrichtung 27 zu messende Kraftstoffmenge als Funktion verschiedener elektrischer Signale eingestellt, welche die entsprechenden Arbeitsbedingungen des Motors darstellen, insbesondere des elektrischen Signals, welches die Strömungsrate einer Luftmenge hinter der Luftdosiervorrichtung 24 anzeigt.
Eine die veränderbare Drossel 23 des Druckreglers 9 überbrückende Leitung 35» bestehend aus einer feststehenden Drossel 36 und einem Magnetventil 37 wird verwendet, wenn der hydraulische Druck pf in der Druckkammer 7 vorübergehend verändert
1306U/0060 /^
werden soll. Genauer gesagt, ist das Magnetventil 37 offen, nimmt der hydraulische Druck pf einen durch die Größen der feststehenden Drosseln 14 und 36 bestimmten konstanten Wert an, welcher von dem vorgewählten Wert auf dem Druckregler 9 unabhängig ist. Diese Funktion erweist sich als nützlich, wenn bei gänzlich offenem Drosselventil 30 die Motorleistung durch Verringerung des Differenzdrucks über den Luftströmung.;-·' sensor 1 sowie durch Erhöhung der zugeführten Kraftstoffmeng·;:, zunehmen soll (in anderen Worten, durch Zufuhr eines kraft- stoffreichen Gasgemisches), während die Rauraaufnahmefähig- : „..-ke.it zunimmt. . ;.
Im Balg 19 befindet sich eine Heizvorrichtung 38, welche der: "- '■ erwünschten vorübergehenden Temperaturveränderung des im BaI-* 19 befindlichen Gases und daher des im Balg 19 befindlichen Druckes dient, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Hinblick auf bestimmte Arbeitsbedingungen des Motors korrigiert werden kann. Dies kann als Schnittstelle für die den "λ Sensor 33 verwendende Rückkupplungssteuerung verwendet werden. Die von einer Stromquelle 39 der Heizvorrichtung 38 zuzuführende Strommenge nimmt in dem Maße zu bzw. ab, wie es von einer Stromsteuereinheit 40 erwünscht wird, welche durch elektrische Signale von der elektronischen Steuereinheit 28 betrieben wird.
Die unterhalb mit der Kraftstoffdosiervorrichtung 27 in der Hauptkraftstoffzuführleitung 26 verbundene Vergaservorrichtung 29 weist eine Überbrückung 42 auf, beginnend an einem Saugrohrabschnitt 41 oberhalb des Luftströmungssensors 1 und endend in mindestens einer Luftdüse 43, welche sich zu einem Saugrohrabschnitt 31 unterhalb des Luftsensors 1 und oberhalb des Drosselventils 30 hin öffnet, und mindestens eine mit den Luftdüsen 43 fluchtend ausgerichtete Kraftstoffdüse 44, welchor von der Kraftstoffdosiervorrichtung 27 Kraftstoff zugeführt wird. Der Differenzdruck Pd = Px.-Pp über den Luftströmungssensor 1 bewirkt in der Überbrückung 42 eine Luftströmung zu? Erzeugung einer Luftströmung hoher Geschwindigkeit in den LuTtdüsen 43. Somit wird der Kraftstoff von der Kraftstoffdüse 44 in diesen schnellströmenden, in den Luftdüsen erzeugten Luft-
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strom abgeleitet, was eine zufriendenstellende Zerstäubung des Kraftstoffes bewirkt.
Der Vorteil der Vergaservorrichtung 29 liegt darin, daß der durch die Kraftstoffdosiervorrichtung 27 gemessene und aus der Kraftstoffdüse 44 auströmende Kraftstoff in den Luftstrom hoher Geschwindigkeit in den Luftdüsen 43 geführt wird (welebe.: nach der dargestellten Ausführungsform die Form einer Venturi:-*" röhre haben) und somit eine zufriendenstellende Zerstäubung des Kraftstoffes und folglich eine ruhige Arbeitsweise des : Motors sichergestellt wird, was ein besseres Fahren und :" Kraftstoffersparnis bewirkt. "
Erfindungsgemäß ermöglicht die Verwendung der elektrisch ge-. steuerten Kraftstoffdosiervorrichtung 27 den Einbau der Luftdosiervorrichtung 24 und der Kraftstoffdosiervorrichtung 27 separat voneinander; dies ist insbesondere dann von Nutzen, wenn diese Vorrichtungen in ein Auto eingebaut werden sollen, wo aufgrund der räumlichen Begrenzung die Montageausführung schwierig ist. Außerdem ist die Kraftstoffdosiervorrichtung 27 in den Zeichnungen separat von der Vergaservorrichtung 29 dargestellt. Sie kann jedoch auch einstückig mit dieser sein.
Das Dimensions- und Druckverhältnis der verschiedenen Bestandteile, das die Bedingung für die Korrektur des Differenzdrucks Pd = Ty.-Tp zum Ausgleich jeglicher Variationen der Luftdichte erfüllt, wird nachstehend erklärt.
Wenn ein Druck P^-^ «Pd auf die Unterfläche der Membran 18 des Druckreglers 9 wirkt, wobei TT das spezifische Gewicht des Gases ist und der in der vorstehend beschriebenen Gleichung für die Flüssigkeitsströmungsrate entsprechenden Dichte ^T gleich ist, dann ist die Bedingung dafür, daß der die das Ventil in Betrieb setzende Kraft bewirkende hydraulische Druck der Strömungsrate der Gasmenge proportional ist
"(f-Pd = const.
Sind die (F Variationen gering, so verbleibt die nachstehende
Gleichung: A(r.Pd) » Pd-Ar + r.APd - 0 ...(l)
1306 U/006 0
wobei der untere Index "o" sich auf die Bezugsbedingungen bezieht, welche nachstehend ebenfalls anwendbar ist.
Bezüglich des Gases im Kanal ist nach dem Boyle-Charls':3chen Gesetz, d.h. T = P/(R·T)
Δ? Δ Pl ΔΤ1
Der Druck Pb und die Temperatur Tb des im Balg befindlichen _ ][ Gases werden jeweils zu Po und To, sobald das umgebende Gas, d.h. das Gas im-Kanal, die vorgewählte Referenztemperatir Tg : aufweist- Mit Veränderung der Temperatur umATfc jedoch /er- r" ändert sich der Druck um
Unter den feststehenden Bedingungen, da die volumetrischen Variationen des Balgs 19 nur unwesentlich sind, ist Pb/Tb = const.
Daher ist
n
"TEc- = ° '··
Das auf das Ventilelement 5 des Gasströiaungssensors 1 wirkende Kräfteausgleichsverhältnis wird durch die folgende GIe Lchung dargestellt: (ρχ _ p2)Sa m (pf _ pl)sfl
ΔΡά-Sa »
Weiterhin wird das auf die Membran 18 des Druckreglers 9 wirkende Kräfteausgleichsverhältnis durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Pf.Sf2 = Pb-Sb + (Sf2 + Sb)(Pl - T-Pd) + Fs2
ÄPf«Sf2 = APb-Sb + (Sf2 - Sb)(APl - 7-APd)... (5) =APb*Sb + S2AP1 - SbAPl - (Sf2 -
Sf1 der effektive Druckempfindlichkeitsbereich das
Kolbens 2;
Sf2 der effektive Druckempfindlichkeitsbereich der
Membran 18; Sa der effektive Druckempfindlichkeitsbereich des
Ventils 5;
Sb der effektive Druckempfindlichkeitsbereich des Balgs 19;
1306U/0060
Fs1 die Federkraft 50;
Ps2 die Federkraft 20
ist.
Daher ist
(ΔPf - ^Pi)Sf2 = (APb -^Pi)Sb - (Sf2 -Sb).
Die Ersetzung der Gleichung 4 ergibt
| - (Sf2 - Sb)TAPd...(6) .
Von den Gleichungen (1), (2) und (3) ist, wenn T1 = Tb und Pbo = To ist, ergibt
ΔΡά ΛΡ1 ΔΤ1 4Pl ^Pb "Pdö = "PO To = ~PÖ Pö *
Das heißt
B^(APb - API) = —Pd /v\ Ρον ΓΛ-> Pd0 ·.. Kf) .
Die Ersetzung der Gleichung (7) durch Gleichung (6) ergibt
= !^APd-Sb - (Sf2 -
β Eo- _ ί§ί2 _ l)r
SfI Sb Pdo vSfl x;' ·
Daher ist
-P-P. Sf?. Sa ,Sf2 . w Pdo SfI Sb " ^StT ~ ±)r
Wenn^p= O ist, d.h. wenn P. auf die Unterfläche der Membran 18 wirkt, dann ist
Patentanwälte Dipl.-Ing.U. Eder ...„■·- Dip!.-ing. K^chieschke
8 Müncfien 40, BfeÄbothslraße 34
Pdo SfI'Sb"
1 30614/0060

Claims (4)

  1. Patentanwälte
    Dlpl.-lng. E. Eder
    -lng-K-Schleechk·
    ibethstraßeSA
    NTN Toyo Bearing Company, Limited Osaka / Japan
    Vorrichtung für die Anzeige der Strömungsrate einer Gasmenge und Anwendung der Vorrichtung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem für Verbrennungsmaschinen
    Patentansprüche:
    Vorrichtung für die Anzeige der Strömungsrate einer Gasmenge, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Ventil (5) in einem von Gas durchströmten Kanal (4) angeordnet und einer das Ventil in Betrieb setzenden Kraft ausgesetzt ist, welche für den Ausgleich einer auf das Ventil (5) wirkenden Kraft infolge eines Differenzdrucks über das Ventil gerade ausreicht und der Differenzdruck auf einem konstanten Wert gehalten wird, so daß der Öffnungsbereich des Ventils proportional der Strömungsrate des Gases ist, wobei der Öffnungsbereich bzw. -grad des Ventils als Maß für die Gasströmungsrate angezeigt wird,
    /2 1306U/0060
    daß die das Ventil in Betrieb setzende Kraft durch hydraulischen Druck (pf) geliefert wird, wobei ein Kompensationsteil den hydraulischen Druck gemäß der Gasdichte einstellt, so daß der Öffnungsbereich des Ventils (5) proportional der Strömungsrate der Gasmenge ist,
    daß der hydraulische Druck von einem Druckregler (9) steuerbar ist, welcher zwei voneinander durch eine druck:----: empfingliche Membran (18) getrennte Kammern (16, 17) auf-::"" weist, wobei auf die eine der Kammern (16) der hydraulische Druck wirkt, während der'anderen Kammer (17) das : im Kanal (4-) befindliche Gas zugeführt wird und die Kammern parallel zueinander eine die Höhe des hydraulischen Drucks bestimmende Feder (20) und einen mit einer gege- ; ; benen Gasmenge gefüllten Balg (19) auf v/eisen, v/elcher das Kompensationsteil darstellt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (5) ein senkrecht zur Gasströmung angeordnetes Ventilteil und einen'Kolben (2) aufweist, v/elcher an seinem einen Ende das Ventilteil so trägt, daß es in der Strömungsrichtung des Gases gleiten kann, wobei auf das andere Ende des Kolbens (2) der hydraulische Druck wirkt, welcher das Ventil in Betrieb setzt und wobei die Relation von Bereich und Druck der Bestandteile durch die
    Gleichung Po_ Sf2 Sa ,Sf2 , w dargestellt wird. PdoeSfl'Sb+^sF"1 ^*
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsteil eine innerhalb bzw. außerhalb des Balgs (19) angeordnete Heizvorrichtung (38) aufweist, wobei sich durch Zu- bzw. Abnahme der der Heizvorrichtung zugeführten Strommenge der Gasdruck im Balg verändert.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung als Kraftstoffeinspitzsystem. für Verbrennungsmaschinen, mit einer Luftdosiervorrichtung, bestehend aus einem in einem Kanal (4) angeordneten Luftsensor (1), welcher einer durch einen hydrau-
    1306U/0060 /3
    lischen Druck gegebenen Betriebskraft ausgesetzt ist, wobei die Verschiebung des Luftsensors (1) der Strömungsrate der Einsaugluft proportional ist, mit einem Signalgenerator (6) zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend der Verschiebung des Luftsensors, und mit einem .die Dichte kompensierenden Teil zur Korrektur des dem Druckregler (9) auferlegten Bezugs-werts gemäß der Temperatur und des Drucks der Saugluft, mit eine;r Kraftstoff zuführvorrichtung (25) zur Zufuhr vor: Kr; f tstoff unter Druck zu einer Kraftstoff zuführleitung (26), mit einer Kraftstoffdosiervorrichtung (27), welche mit ." ■ der Kraftstoff zuführleitung verbunden ist und durch eine" '.. elektronische Steuereinheit (28) gemäß der Signale vom Signalgenerator (6) der Luftdosiervorrichtung (1) r.teu-.-erbar ist, und mit einer Vergaservorrichtung (29) nit einer Überbrückungsleitung (42), welche oberhalb des :" Luftsensors in der Saugleitung beginnt und in mindestens einer Luftdüse (43) endet, welche sich neben dem unmittelbaren Aufwärtsstrom eines Drosselventils (30) zur iiaugleitung hin öffnet, und mit mindestens einer Kraft.<;toffdüse (44) unterhalb der Luftdüse und fluchtend mit dieser, welche den durch die Kraftstoffdosiervorrdchtung (27) gemessenen Kraftstoff in die Saugleitung durch die LuTtdüse (43) abführt.
    Patentanwälte
    Dlpj.-Ing.B. Eder
    DIpI.-Ing, K^Bohieschke
    8 München 40, JBHSa sethstraße
    1306U/0060
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