DE3026802A1 - Elektronisch gesteuerte kraftstoffzufuehrvorrichtung fuer brennkraftmaschine - Google Patents

Elektronisch gesteuerte kraftstoffzufuehrvorrichtung fuer brennkraftmaschine

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Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Elektronisch gesteuerte Kraftstoffz'Aführvorrichtung für Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff zuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der Betriebszustände der Maschine wiedergebende Parameter als elektrische Signale erfaßt werden, die dann einer elektronischen Steuereinrichtung zugeführt werden, damit die optimale Kraftstoffmenge der Maschine zugeführt werden kann, um so die Kraftstoffzuführregelung auf der Grundlage des von der elektronischen Steuereinrichtung erzeugten abgeleiteten Wertes zu erreichen.
Derzeit besteht ein großer Bedarf an dar Verringerung schädlicher Komponenten, die in dem Abgas enthalten sind, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, und an der Abnahme des Kraftstoffverbrauches der Maschine.
Zur Erfüllung dieser Forderung wurden verschiedenartige elektronische Steuereinrichtungen angegeben, um elektronisch die Kraftstoffmenge zu steuern, die der Brennkraftmaschine
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- 5 zugeführt wird.
Im Allgemeinen wird die elektronische Kraftstoffsteuereinrichtung in Form einer LSI-Schaltung (Großintegrationsschaltung) verwendet. Da die Obergrenze der Temperatur,bei der eine solche Steuerschaltung wirksam und zuverlässig verwendet werden kann, ziemlich niedrig ist, ist es in der Praxis üblich, die Kraftstoffsteuereinrichtung innerhalb einer Kammer eines Motorfahrzeugs, beispielsweise dem Fahrgastraum anzuordnen. Folglich sind eine große Anzahl an Signalübertragungsleitungen großer Länge erforderlich, um die elektrische Verbindung zwischen der elektronischen Kraftstoff steuereinrichtung und einerseits der Kraftstoffzuführvorrichtung sowie andererseits verschiedener Fühler zu erreichen, die nahe der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die Fühler dienen nämlich zum Erfassen der die Betriebszustände der Maschine wiedergebenden Parameter. Offensichtlich ist die Verwendung von Signalleitungen großer Länge aus vielerlei Hinsicht her nicht vorzuziehen.
Weiter wurde schon angegeben, die Länge der Signalleitungen dadurch zu verkürzen, daß die elektronische Steuereinrichtung am Hauptkörper der Kraftstoffzuführvorrichtung befestigt ist (US-PS 3 788 287).
Wenn jedoch die elektronische Steuereinrichtung an dem Körper der Kraftstoffzuführvorrichtung zu befestigen ist, muß erstere unter Verwendung von elektronischen Schaltungselementen oder -teilen aufgebaut sein, die hohe Wärmebeständigkeit besitzen, wodurch sich erhöhte Herstellkosten ergeben, da die Kraftstoffzuführvorrichtung thermisch mit der Maschine über einen Zuführkrümmer gekoppelt ist und möglicherweise hohen Temperaturen im Bereich von 80 C bis 100 C ausgesetzt ist, insbesondere, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl betrieben wird.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung anzugeben, die mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen ist, die kostengünstig herzustellen ist und hohe Wärmebeständigkeit besitzt.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, die elektronische Steuereinrichtung in einer Maschinenkammer anzuordnen, wobei in einem Kraftstofftank enthaltener Kraftstoff derart umgewälzt wird, daß die elektronische Steuereinrichtung direkt oder indirekt mit dem Kraftstoffstrom in Kontakt gebracht ist.
Gemäß der Erfindung wird also eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung angegeben, bei der die elektronische Steuereinrichtung auf im wesentlichen konstanter Temperatur gehalten werden kann.
Die Erfindung gibt sofnit eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung zum Steuern eines Kraftstoffstroms an, der von einer Brennkraftmaschine abhängig von Betriebsparametern der Maschine erfordert wird. Eine elektronische Steuereinrichtung ist innerhalb einer Maschinenkammer angeordnet, wobei Kraftstoff zwangsweise nahe der elektronischen Steuereinrichtung von einem Kraftstofftank aus umgewälzt wird, um so die elektronische Steuereinrichtung zu kühlen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Anordnung einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffzuführvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 schematisch eine Anordnung der elektronisch gesteuerten Kraftstoffzuführvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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^ig. 1 zeigt eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung, die ausgehend von einem Vergaser betreibbar ist.
Gemäß Fig. 1 ist in einem Luftansaugdurchtritt 12 eines Vergasers 10 ein Drosselventil 14 angeordnet, das zum Messen eines Luftstroms" ausgebildet ist. In den Luftansaugdurchtritt 12 stromab des Drosselventils 14 springt vor und öffnet sich eine Hauptdüse 16, die mit einer Schwimmerkammer 20 über einen Hauptkraftstoffdurchtritt 18 in Verbindung steht, der aufweist eine Hauptstrahlöffnung 22, eine Hilfs-Hauptstrahlöffnung 24, eine Hauptluftablaßöffnung 26 und eine Hilfs-Hauptluftablaßöffnung 28. Der Hilfs-Hauptstrahlöffnung 2k und der Hilfs-Hauptluftablaßöffnung 28 sind Elektromagnetventilen 30 bzw. 32 zugeordnet. Andererseits öffnet sich ein Langsam-Kraftstoffdurchtritt 34, der von dem Hauptkraftstoff durchtritt 18 an einem Zwischenabschnitt abzweigt, in den Luftansaugdurchtritt 12 nahe dem Drosselventil Ik über eine Bypaßöffnung 3° und eine Leerlauföffnung 38. Der Langsam-Kraft stoff durchtritt "}k ist mit einer Langsam-Strahlöffnung 40,einer Langsam-Luftablaßöffnung k2 und einer Hilfs-Langsam-Luftablaßöffnung kk auf dem Wege zum Luftansaugdurchtritt 12 versehen. Der Hilfs-Langsam-Luftablaßöffnung kk ist ein Elektromagnetventil 46 zugeordnet. Die Elektromagnetventile 3Oj32 und 46 werden selektiv in die Öffnungs-'oder Schließrichtung betrieben unter Steuerung eines Steuerimpulssignals, um so die jeweiligen Kraftstoffströme zu steuern. Das Steuerimpulssignal wird von der im Folgenden erläuterten elektronischen Steuereinrichtung zugeführt.
Der Vergaser besitzt eine Schwimmerkammer 20, der Kraftstoff von einem Kraftstofftank 48 über eine Leitung 42 mittels einer Kraftstoffpumpe 50 zugeführt wird. Ein Teil des Kraftstoffs wird zum Kraftstofftank 48 über eine Rückleitung 54 rückgeführt.
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Die Anordnung des oben erwähnten elektronisch gesteuerten Vergasers wird derzeit in der Praxis verwendet.
Gemäß der Lehre der Erfindung ist die elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung in der im folgenden erläuterten Weise ausgebildet.
Gemäß Fig. 1 ist ein kastenförmiger Behälter 56 einstückig mit einer Außenwand 54 ausgebildet, die einen Teil der Umhüllung der Schwimmerkammer 20 bildet und ist zum darin Aufnehmen der elektronischen Steuereinrichtung 58 ausgebildet. Eine wärmeisolierende bzw. wärmedämmende Schicht oder Lage 60 ist zwischen der elektronischen Steuereinrichtung 58 und der Außenwand 54 der Schwimmerkammer 20 vorgesehen zwecks Unterdrückung einer Wärmeübertragung zur elektronischen Steuereinrichtung 58 von der Schwimmerkammer 20.
Weiter ist eine Kraftstoffumwälzkammer 64 an einer Außenwand 68 des kastenförmigen Behälters 56 in Zusammenwirken mit einer Wand 66 der Kraftstoffumwälzkanrner 64 ausgebildet. Die elektronische Steuereinrichtung 58 ist thermisch mit der Wand 62 des kastenförmigen Behälters 56 über eine wärmeleitende Schicht oder Lage 68 gekoppelt. Die Kraf t st off umwälzkamtner 64 ist mit der Kraftstoffpumpe 50 einerseits über eine Leitung 70 verbunden und ist andererseits mit der Rückleitung 54 über eine Leitung 72 verbunden, so daß der Kraftstoff durch die Kraftstoffumwalzkammer 64 von dem Kraftstofftank 48 strömen kann. Die Leitung 70 ist mit einem temperaturabhängigen Ventil 74 auf dem Wege zur Kraftstoffpumpe 50 versehen, wobei das Ventil 74 so ausgebildet ist, daß es die Leitung 70 sperrt, wenn die Temperatur in der Kraftstoffumwälzkammer 64 nicht höher als ein vorgegebener Temperaturpegel bzw. -wert ist. Zu diesem Zweck ist das temperaturabhängige Ventil 74 elektrisch mit der Kraftstoffpumpe 50 über die elektronische Steuereinrich-
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tung 58 verbunden.
Die elektronischeSteuereinrichtung 58 ist mit Signalen versorgt, die von verschiedenen Fühlern abgegebensind (was allgemein durch das Bezugszeichen 76 wiedergegeben ist), die so ausgebildet sind, daß sie Parameter erfassen, die Betriebszustände der Maschine wiedergeben, und sendet die Steuerimpulse zu den Elektromagnetventilen 30,32 und 46 abhängig von den Eingangssignalen von den Fühlern.
Mit der obigen Anordnung bewirkt beim Starten der Maschine und beim Fahren des Motorfahrzeugs die elektronische Steuereinrichtung 58 vorgegebene Betriebe, um so die Elektromagnetventile 30,32 und 46 derart zu betätigen, daß eine optimale Kraftstoffmenge der Maschine zugeführt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird selbstverständlich die Kraftstoffpumpe 50 betrieben, weshalb der Kraftstoff von dem Kraftstofftank 48 der Kraftstoffumwälzkammer 64 über die Leitung 70 zugeführt wird, um so die elektronische Steuereinrichtung 58 zu kühlen^und dann zum Kraftstofftank 48 über die Leitungen 72 und 74 rückgeführt wird.
Üblicherweise steigt die Temperatur des Vergasers 10 bis zu einem Pegel im Bereich von 80 C - 90 C während des Hochdrehzahlbetriebes an, wodurch die elektronische Steuereinrichtung 58 nachteiligen Einflüssen derartiger hoher Temperaturen unterliegt. Jedoch kann gemäß der Erfindung die elektronische Steuereinrichtung 58 auf niedriger Temperatur bleiben wegen der Anordnung derart, daß der Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 48, der üblicherweise auf einer Temperatur von 30 C - 50 C ist, nahe der elektronischen Steuereinrichtung 58 strömen kann.
Wenn das Motorfahrzeug nach dem Fahren angehalten wird, würde der Betrieb der Kraftstoffpumpe 50 bei dem herkömmlichen Kraftstoffzuführsystem angehalten werden. Gemäß der Erfin-
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dung erfaßt das temperaturabhängige Ventil 74 dann die laufende Temperatur der elektronischen Steuereinrichtung 58 und führt ein die erfaßte Temperatur wiedergebendes Signal der elektronischen Steuereinrichtung 58 zu. Wenn die erfaßte Temperatur höher als die vorgegebene ist, wird die Kraftstoffpumpe f>0 weiterhin betrieben, während die Leitung mit der Kraftstoffumwälzkammer 64 in Verbindung steht, wodurch der Kraftstoff kontinuierlich durch die Kraftstoffumwälzkammer 64 vom Kraftstofftank 48 zum Kühlen der elektronischen Steuereinrichtung 58 umgewälzt wird.Jim Fall des im Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektronische Steuereinrichtung direkt am Vergaser befestigt. Selbstverständlich kann jedoch die elektronische Steuereinrichtung in gleicher Weise in einer Drosselkammer einer Injektions-Kraftstoffzuführvorrichtung befestigt sein. Im letzteren Fall wird die elektronische Steuereinrichtung ebenfalls durch den vom Kraftstofftank umgewälzten Kraftstoff gekühlt.
Im Folgenden wird wird unter Bezug auf Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, wobei in Fig. eine Kraftstoffzuführvorrichtung mit Kraftstoffeinspritzung dargestellt ist.
Gemäß Fig. 2 ist ein Drosselventil 82 in einer Drosselkammer 80 vorgesehen, die in typischer Weise das Maschinen-Einlaßsystem wiedergibt. Ein Luftströmungsmesser 84ist stromauf der Drosselkammer 80 vorgesehen, während ein Injektor 86 stromab der Drosselkammer 80 angeordnet ist. Der Injektor 86 ist mit Kraftstoff von einem Kraftstofftank 88 über eine Leitung 92 mittels einer Kraftstoffpumpe 90 versorgt. Ein Druckregler 9^ ist zwischen der Kraftstoffpumpe 90 und dem Injektor 86 angeordnet zum Steuern des Drucks am Injektor 86 derart, daß er im wesentlichen konstant ist. Der Druckregler 94 und der Kraftstofftank 88 sind miteinander über eine Rückführleitung 96 verbunden.
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Eine elektronische Steuereinrichtung 981 s"t innerhalb eines kastenartigen Behälters 100 aufgenommen, der getrennt von dem Einlaß- oder Ansaugsystem vorgesehen ist. Die elektronische Steuereinrichtung 98 empfängt Signale, die Betriebszustände der Maschine wiedergeben, von zugeordneten Fühlern 102 und sendet einen Steuerimpuls zum Injektor 86 abhängig von den Eingangssignalen von den Fühlern.
Eine Kraftstoffumwalzkammer IO6 ist in dem kastenartigen Behälter 100 ausgebildet, so daß die elektronische Steuereinrichtung 98 thermisch mit der Umwälzkammer I06 über ein wärmeleitendes Glied 104 gekoppelt ist. Die Kraftstoffumwälzkammer I06 ist einerseits mit der Kraftstoffpumpe 90 über eine Leitung IO8 verbunden und andererseits mit der Rückführleitung 96 über eine Leitung 110 in Verbindung. Ein temperaturabhängiges Ventil 112 mit der gleichen Funktion wie das Ventil lh gemäß Fig. 1 ist in der Leitung I08 an einem Zwischenabschnitt vorgesehen.
Prinzipiell muß der die elektronische Steuereinrichtung 98 darin aufnehmende kastenartige Behälter 100 lediglich innerhalb der Maschinenkammer bzw. des Maschinenraums angeordnet werden und kann beispielsweise auf einer Luftreinigungseinrichtung, wie einem Luftfilter 114, befestigt sein.
Bei Betrieb der Maschine ist die Kraftstoffpumpe 90 betätigt, wodurch Kraftstoff der Kraftstoffumwalzkammer I06 vom Kraftstofftank 88 über die Leitung IO8 zugeführt wird, um dadurch die elektronische Steuereinrichtung 98 zu kühlen. Der Kraftstoff, dem Wärme von der Kraftstoffumwalzkammer I06 zugeführt wird, wird der Rückleitung 96 über die Leitung 110 zur Rückfuhr zum Kraftstofftank 88 zugeführt. Wenn das Motorfahrzeug angehalten wird, erfolgt ein Betrieb des temperaturabhängigen Ventils 112 ähnlich dem des weiter oben mit Bezug auf Fig. 1 erläuterten Betriebes des Ventils Jh.
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Die elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung gemäß der Erfindung, die typisch durch die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist, besitzt vorteilhafte Funktionen und Wirkungen, nämlich:
1. Aufgrund der Anordnung, daß die elektronische Steuereinrichtung innerhalb der Maschinenkammer angeordnet ist, kann die Länge der Signalleitungen, die sich zwischen der elektronischen Steuereinrichtung und den Fühlern zum Erfassen der Maschinen-Betriebsparameter sowie den Kraftstoffsteuergliedern (beispielsweise Elektromagnetventile und Injektor) erstrecken, deutlich verringert werden; weiter können, weil die elektronische Steuereinrichtung durch den Kraftstoff zwangsweise gekühlt wird, der von dem Kraftstofftank aus umgewälzt wird, die Teile oder Schaltungselemente, die die elektronische Steuereinrichtung bilden, ohne Berücksichtigung deren Hitzebeständigkeit gewählt werden, wodurch die elektronische Steuereinrichtung in kostengünstiger Weise aufgebaut werden kann;
2. da die elektronische Steuereinrichtung durch den vom Kraftstofftank zugeführten Kraftstoff gekühlt werden kann, der eine im wesentlichen konstante Temperatur besitzt, können Änderungen in den Charakteristiken der elektronischen Komponenten der Steuereinrichtung, die der Temperaturschwankung zuzuschreiben sind, im wesentlichen vermieden werden.
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Claims (1)

  1. Ansprüche:
    1.) Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit
    einer innerhalb einer Maschinenkammer angeordneten Maschine,
    in der Maschinenkammer angeordneten Fühlern; zur Ableitung von Betriebsparametern der Maschine in Form von elektrischen Signalen,
    einer elektronischen Steuereinrichtung zum Erreichen, daß eine Kraftstoffmenge der Maschine auf der Grundlage der von den Fühlern erzeugten EingangsSignalen zugeführt wird,
    einer Kraftstoffzuführvorrichtung zum genauen Steuern der Kraftstoffmenge abhängig von einem von der elektronischen Steuereinrichtung erzeugten und die der Maschine zuzuführende Kraftstoffmenge wiedergebenden Signals,
    einem Kraftstofftank,von dem der Kraftstoff der Kraftstoffzuführeinrichtung zugeführt wird, und einer Kraftstoffpumpe,
    gekennzeichnet durch
    8l-(A4828-O2)-MeKl
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    einen Behälter (56,100), der innerhalb der Maschinenkammer zur Aufnahme der elektronischen Steuereinrichtung (58,98) angeordnet ist,
    eine einstückig mit dem Behälter (56,100) ausgebildete Kraft stoffumwälzkammer (64,106'), und erste und zweite Rohrleitungen (70,72,108,110) zur Verbindung der Kraftstoff umwälzkammer (64,106) und des Kraftstofftankes (48,88) miteinander, wobei die Kraftstoffpumpe (50,90) in der ersten Leitung (70,108) an einem Zwischenabschnitt angeordnet ist,
    2. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kraftstoffzuführeinrichtung durch eine Kraftstoffinjektoreinrichtung (86,94) gebildet ist (Fig. 2).
    3- Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Behälter (100) auf einem Luftfilter (114) angeordnet ist.
    4. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zur Aufnahme der elektronischen Steuereinrichtung (58) ausgebildete Behälter (56) einstückig mit der Kraftstoff zuführeinrichtung (10) ausgebildet ist.
    5. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführeinrichtung einen Vergaser (10) enthält (Fig. 1).
    6. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5»
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    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Behälter (56) in enger Berührung mit einer Außenwand (^k) einer Schwimmerkammer (20) des Vergasers (10) ausgebildet ist.
    7- Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Wärmedämmung (60) zwischen der Schwimmerkammer (20) und der elektronischen Steuereinrichtung (58) vorgesehen ist.
    8. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7 5
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein temperaturabhängiges Ventil (7^,112), das dann schließbar ist, wenn die Temperatur der elektronischen Steuereinrichtung (58,98) nicht höher als ein vorgegebener Temperaturwert ist, in einer von erster oder zweiter Leitung (70,72,108,110) angeordnet ist.
    9. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kraftstoffpumpe (50,90) so ausgebildet ist, daß sie nur dann arbeitet, wenn das temperaturabhängige Ventil (74,112) geöffnet ist.
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DE3026802A 1979-07-18 1980-07-15 Kühlvorrichtung für eine elektronische Steuereinrichtung Expired DE3026802C2 (de)

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