DE3032066C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Gemischbildungsanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruches.

Es ist aus der DE-OS 29 05 640 schon eine Gemischbildungsanlage bekannt, bei der stromaufwärts eines Kraftstoffabgabeelementes im Luftansaugstutzen ein als Stauscheibe ausgebildetes Luftmeßorgan angeordnet ist, das die Kraftstoffabgabemenge beeinflußt.

Bei einer ähnlichen aus der DE-OS 28 35 807 bekannten Gemischbildungsanlage wird als Luftmeßorgan ein Hitzdrahtluftmengenmesser verwendet. Ein solches Luftmeßorgan mit einem temperaturabhängigen Widerstand in Form eines Hitzedrahtes ist aus der DE-OS 28 45 662 bekannt. Die bekannten Anordnungen führen zu einer un­ erwünscht großen Baulänge, wodurch sich Schwierig­ keiten bei der Unterbringung im Motorraum eines Kraftfahr­ zeuges ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Art und Weise eine sehr kompakte, klein bauende und zuverlässig arbeitende Gemischbildungsanlage zu gestalten, die auch bei sehr kleinen Platzverhältnis­ sen einen Einbau in den Motorraum der Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, das elektromagnetische Einspritzventil im Luftansaugstutzen konzentrisch anzuordnen, so daß sich ein luftdurchströmter Ringspalt ergibt, in dem der Hitzdraht des Luftmeßorgans angeordnet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Gemischbildungsanlage mög­ lich.

Beispielsweise kann die Führung des temperaturabhängi­ gen Widerstandes vorteilhafterweise durch einen Ringkörper erfolgen, der einen Abschnitt des Luftansaugstutzens bildet.

Stromauf und stromab des Hitzdrahtes können rasterförmige Schutzelemente angeordnet sein, wie sie aus der DE-OS 27 49 575 bekannt sind. Ein solches Schutzelement kann zur Halterung des Einspritzventils dienen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild ei­ ner Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Me­ diums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbei­ spiel einer Gemischbildungsanlage,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 ein zweites Aus­ führungsbeispiel einer Gemischbildungs­ anlage,

Fig. 6 eine Ausbildungsform eines Luftmeßorganes mit einem Ringkörper.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Mes­ sung der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen ist eine Brückenschaltung aus einem temperaturabhängigen Wider­ stand 10, einem temperaturabhängigen Widerstand 11, einem Widerstand 12 und aus Widerständen 13 und 14 vorgesehen. An die Brückendiagonale ist ein Regelverstärker 15 einer Regeleinrichtung 16 angeschlossen. Dieser weist an seinem Ausgang eine spannungsgesteuerte Strom­ quelle zur Stromversorgung der Brückenschaltung aus den Widerständen 10, 11, 12, 13 und 14 auf.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist fol­ gende. Über den temperaturabhängigen Widerstand 11 der Brückenschaltung fließt ein bestimmter Strom und heizt diesen Widerstand 11 auf seine normale Betriebstemperatur auf. In einem anderen Brückenzweig nimmt der temperatur­ abhängige Widerstand 10 einen Widerstandswert ein, der die Temperatur des strömenden Mediums, beispielsweise die der eingesaugten Luft der Brennkraftmaschine charakteri­ siert. Dadurch wird erreicht, daß als Referenzsignal für die Heizstromregelung der Vorrichtung zur Luftmassen­ messung immer die Temperatur der Ansaugluft der Brennkraft­ maschine verwendet wird. Je nach der Masse der vorbeiströ­ menden Ansaugluft wird der temperaturabhängige Widerstand 11 mehr oder weniger abgekühlt. Dies führt zu einer Ver­ stimmung der Brückenschaltung. Diese Verstimmung der Brüc­ kenschaltung wird dadurch ausgeregelt, daß der Regelver­ stärker über die spannungsgesteuerte Stromquelle 23, 24, 25 und 26 einen höheren Speisestrom für die Brückenschaltung liefert, so daß die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 11 und damit dessen Widerstandswert auf einem wenigstens annähernd konstanten Wert gehalten wird. Der durch die Brückenschaltung fließende Strom ist ein Maß für die an dem temperaturabhängigen Widerstand 11 in Pfeil­ richtung 56 vorbeiströmende Luftmasse. Ein entsprechendes elektrisches Signal kann zwischen einer Klemme 36 und einer Klemme 39 abgenommen werden.

Der Referenzwiderstand 12 ist zweckmäßigerweise ebenfalls in dem durch eine unterbrochene Linie 38 angedeuteten Strömungsquerschnitt, beispielsweise dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine untergebracht, da dann die Verlust­ wärme des Referenzwiderstandes 12 durch die in Pfeil­ richtung 56 strömende Luft abgeführt werden kann.

Die Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums nach Fig. 1 findet Verwendung in einer beispiels­ weise in den Fig. 2 und 5 dargestellten Gemischbildungs­ anlage. Bei der in Fig. 2 dargestellten Gemischbildungs­ anlage strömt die von der Brennkraftmaschine angesaugte Verbrennungsluft durch einen teilweise dargestellten Luft­ filter 60 in Pfeilrichtung 56 in einen Luftansaugstutzen 61. In dem Luftansaugstutzen 61 ist ein als Drosselklappe 62 ausgebildetes Drosselorgan angeordnet, wodurch der durch den Luftansaugstutzen gebildete Strömungskanal für die Ansaugluft mehr oder weniger geöffnet wird. Stromauf­ wärts der Drosselklappe 62 ist konzentrisch zum Luftan­ saugstutzen 61 ein als Kraftstoffabgabeelement dienendes elektromagnetisches Einspritzventil 64 so angeordnet, daß der über die Kraftstoffaustrittstelle 65 abgespritzte Kraftstoff kegelförmig ausgebildet in den zwischen Dros­ selklappe 62 und Luftansaugstutzen 61 gebildeten Öffungsspalt gelangt. Das elektromagnetische Einspritzventil 64 ist, wie zur Fig. 5 näher erläutert, mit einem elektrischen Steck­ anschluß versehen, über den von einem elektronischen Steuergerät her die Ansteuerung des elektromagnetischen Einspritzventiles 64 erfolgt. Die Kraftstoffversorgung des Einspritzventiles 64 erfolgt über einen Kraftstoff­ anschlußstutzen 66 und beispielsweise eine Schlauchlei­ tung 67. Stromaufwärts der Kraftstoffaustrittstelle 65 ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf dem Einspritzven­ til 64 ein Trägerkörper 69 konzentrisch zum Einspritzven­ til 64 angeordnet, das radial verlaufende Trägerarme 70 aufweist, zwischen denen zum Trägerkörper 69 hin isoliert ein zur Messung der Ansaugluftmasse dienende Hitzdraht 11 oder ein Hitzband 11 ausgespannt ist (Fig. 3). Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besteht der Hitzdraht 11 bzw. das Hitz­ band 11 beispielsweise aus vier zwischen den einzelnen Trägerarmen 70 hintereinander ausgespannten Teildrähten 11, die vorteilhafterweise so in der Strömung angeordnet sind, daß sich ein guter Mittelwert ergibt. Die Halte­ rung der einzelnen hintereinander geschalteten Hitzdrähte 11 erfolgt an den Trägerarmen 70 über Stützpunkte, wobei die Endstützpunkte des Hitzdrahtes mit 41 und 42 bezeich­ net wurden. Die Endstützpunkte 41 und 42 stehen wiederum mit jeweils einer Klemme 36 und 39 in Verbindung, an denen das die durchströmende Luftmasse kennzeichnende Meßsignal abgenommen werden kann. Trägerkörper 69 und Trägerarme 70 sind vorteilhafterweise aus Kunststoff gefertigt. Die Aufspannung des als Hitzdraht oder Hitzband ausgebildeten temperaturabhängigen Widerstandes 11 erfolgt somit in einem Ringspalt 71 zwischen dem Trägerkörper 69 und der lichten Weite 72 des Luftansaugstutzens 61.

Stromabwärts des temperaturabhängigen Widerstandes 11 kann im Luftansaugstutzen 61 ein quer zur Luftströmungsrichtung angeordnetes, rasterförmig ausgebildetes, die Luftströmung gleichrichtendes Schutzelement 74 vorgesehen sein. Die gleichrichtende Wirkung des Schutzelementes 74 ist zweck­ mäßig, da an der Drosselklappe 62 eine Umlenkung der Luft­ strömung erfolgt, die zu einer ungleichen Beaufschlagung der einzelnen Teilsegmente des temperaturabhängigen Wider­ standes 11 und damit zu einer Verfälschung des Meßergeb­ nisses führen könnte. Andererseits wird durch das Schutz­ element 74 verhindert, daß bei Rückströmungen eventuell Kraftstofftröpfchen auf den temperaturabhängigen Widerstand 11 gelangen. Überdies kann das Schutzelement 74 zur Halte­ rung des Einspritzventiles 64 dienen. Das Schutzelement weist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, parallel zur Strö­ mung verlaufende Kanäle auf, die beispielsweise einen rechteckförmigen, wie bei 75, runden, wie bei 76 oder wabenförmigen, wie bei 77 gezeigt, Querschnitt haben kön­ nen.

Stromabwärts des Luftansaugstutzens 61 erfolgt die Auf­ teilung des Luftansaugrohres zu den einzelnen Zylindern einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbei­ spiel einer Gemischbildungsanlage sind für gleiche und gleichwirkende Teile die bereits in den vorhergehenden Figuren benutzten Bezugszeichen verwendet worden. Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt einen Luft­ ansaugstutzen 80, in den stromaufwärts der Drosselklappe 62 ein Trägerring 81 konzentrisch eingesetzt ist. Im we­ sentlichen in radialer Richtung verlaufend ist in den Trägerring 81 ein Kraftstoffzuführröhrchen 82 und ein Kraftstoffabführröhrchen 83 dichtend eingesetzt. Die an­ deren Enden von Kraftstoffzuführröhrchen 82 und Kraft­ stoffabführröhrchen 83 sind an einem Haltekörper 84 dich­ tend befestigt, durch den das Einspritzventil 64 kon­ zentrisch im Luftansaugstutzen 80 stromaufwärts der Dros­ selklappe 62 geführt wird. Der von einer nicht dargestell­ ten Kraftstoffpumpe über einen Kraftstoffkanal 85 im Luft­ ansaugstutzen 80 zuströmende Kraftstoff gelangt durch das Kraftstoffzuführröhrchen 82 in das elektromagnetische Einspritzventil 64, durch das ein Teil des Kraftstoffes abgespritzt wird. Der verbleibende Teil des Kraftstoffes durchströmt das Kraftstoffeinspritzventil 64 zur Kühlung und zur Abfuhr eventuell sich bildender Dampfblasen und strömt über das Kraftstoffabführröhrchen 83 in ein bei­ spielsweise als Membrandruckregler ausgebildetes Druck­ regelventil 86, durch das der am Einspritzventil 64 anlie­ gende Kraftstoffdruck geregelt wird und über dessen geöff­ neten Ventilsitz 87 Kraftstoff auf die Saugseite der Kraft­ stoffpumpe oder zum Kraftstoffbehälter zurückströmen kann. Das Druckregelventil 86 ist zweckmäßigerweise am Luftansaug­ stutzen 80 im Bereich des Einspritzventiles 64 angeordnet, um eine möglichst kompakte Ausbildung zu erreichen.

Auf den Luftansaugstutzen 80 ist stromaufwärts des Ein­ spritzventiles 64 konzentrisch ein Ringkörper 89 aufge­ setzt, an den sich der Luftfilter 60 anschließt. Auf den Haltekörper 84 des Einspritzventiles 64 ist ein Strö­ mungsführungskörper 90 aufgesetzt, zwischen dem und der lichten Weite des Ringkörpers 89 der Ringspalt 71 gebil­ det wird, in dem durch Stützpunkte 41, 42, 43, 44 geführt ein temperaturabhängiger Widerstand 11 ausgespannt ist, entweder als Hitzdraht oder Hitzband ausgebildet. Die Stützpunkte 41 bis 44 sind zweckmäßigerweise hakenför­ mig ausgebildet, und die Befestigung von Hitzband oder Hitzdraht 11 an diesen Stützpunkten erfolgt in bekannter Weise. Der temperaturabhängige Widerstand 11 ist im Ring­ körper 89 so geführt, daß er möglichst nahe der Kraft­ stoffaustrittstelle 65 verläuft, so daß sich eine mög­ lichst geringe Bauhöhe des Luftansaugstutzens mit dem Ringkörper 89 ergibt. Stromaufwärts des temperaturabhän­ gigen Widerstandes 11 ist quer zur Luftströmungsrichtung 56 ein rasterförmig ausgebildetes, strömungsdurchlässiges Schutzelement 91 vorgesehen, das beispielsweise als Draht­ gitter gestaltet ist, wie in Fig. 6 gezeigt.

Das vom temperaturabhängigen Widerstand 11 ermittelte Meßsignal der Ansaugluftmasse ist an einem elektrischen Steckanschluß 92, der an einem quer zum Luftansaugstutzen 80 verlaufenden blockförmigen Abschnitt 93 des Ringkör­ pers 89 vorgesehen ist, abnehmbar und einem elektroni­ schen Steuergerät 94 eingebbar, dem weitere Meßwerte der Betriebsbedingungen, wie z. B. Temperatur, Abgaszu­ sammensetzung u. ä., der Brennkraftmaschine zuführbar sind und durch das über einen elektrischen Steckanschluß 95, der ebenfalls am Ringkörper 89 angeordnet sein kann, das Einspritzventil 64 ansteuerbar ist. Vorteilhafterweise ist an dem Luftansaugstutzen 80 ebenfalls ein Zusatzluftven­ til 96 angeordnet, das einen Luftbypass 97 um die Dros­ selklappe 62 während der Warmlaufphase der Brennkraftma­ schine steuert. Das Zusatzluftventil 96 arbeitet in bekann­ ter Weise mit einem den Querschnitt des Luftbypasses 97 mehr oder weniger öffnenden beweglichen Ventilteil 98, das in nicht dargestellter Weise durch eine Bimetallfeder während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine geöffnet gehalten wird. Die Bimetallfeder ist durch ein elektrisches Heiz­ element über einen elektrischen Steckanschluß 99 heizbar, so daß die Steuerung des Luftbypasses 97 während der Warm­ laufphase nach einer Zeit- und Temperaturfunktion erfolgt. Das Gehäuse des Zusatzluftventiles 96 kann von dem Kühl­ wasser der Brennkraftmaschine durchflossen werden. Hierfür dienen die Wasseranschlüsse 100. In die Kühlwasserleitung des Zusatzluftventiles 96 kann ebenfalls ein Temperatur­ fühler ragen und dessen Meßwert über einen elektrischen Steckanschluß 101 dem elektronischen Steuergerät 94 ein­ gegeben werden.

In Fig. 6 ist der Ringkörper 89 in perspektivischer Dar­ stellung gezeichnet. Der Ringkörper 89 nimmt dabei neben dem temperaturabhängigen Widerstand 11 den Kompensationswider­ stand 10 auf und am Umfang mit der Luftströmung in Verbin­ dung stehend den aus Manganindraht gefertigten Referenzwi­ derstand 12. Die elektronische Regeleinrichtung 16 ist als Hybridschaltkreis ausgebildet und in dem blockförmi­ gen Abschnitt 93 untergebracht, so daß das Luftmeßorgan samt Regeleinrichtung kompakt in dem Ringkörper 89 mit blockförmigem Abschnitt 93 untergebracht ist.

Die geschilderten Ausführungsbeispiele stellen zuverlässige und einfach aufgebaute Gemischbildungsanlagen dar, die in kompakter Bauweise aufgrund ihrer geringen Bauhöhe auch bei sehr engen Platzverhältnissen im Motorraum einer Brennkraftmaschine Platz finden.

Claims (14)

1. Gemischbildungsanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem Luftansaugstutzen, in den stromauf­ wärts eines Drosselorganes mittels eines elektromagnetischen Ein­ spritzventiles Kraftstoff einspritzbar und stromaufwärts der Kraft­ stoffaustrittsstelle aus dem Einspritzventil ein Luftmeßorgan angeordnet ist, das die aus dem Einspritzventil austretende Menge des Kraftstoffes beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein­ spritzventil (64) koaxial im Luftansaugstutzen (61, 80) angeordnet ist und das Luftmeßorgan mindestens einen temperaturabhängigen Widerstand in Form eines Hitzdrahtes (11) enthält, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Luftmasse geregelt wird und die Stellgröße ein Maß für die strömende Luftmasse ist, wobei der Hitzdraht (11) stromaufwärts der Kraftstoffaustritts­ stelle (65) in einem Ringspalt (71) angeordnet ist, dessen Innen­ durchmesser konzentrisch zum Außendurchmesser des Einspritzventiles (64) und dessen Außendurchmesser konzentrisch zur lichten Weite (72) des Luftansaugstutzens (61, 80) verläuft.

2. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht (11) an einem am Einspritzventil (64) angeordneten Trägerkörper (69) isoliert so befestigt ist, daß er in dem zwischen Trägerkörper (69) und Luftansaugstutzen (61) gebildeten Ringspalt (71) geführt wird.

3. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht (11) an eine, einen Abschnitt des Luftansaug­ stutzens (80) bildenden Ringkörper (89) isoliert gelagert ist.

4. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht (11) am Ringkörper (89) möglichst nahe der Kraft­ stoffaustrittsstelle (65) geführt ist.

5. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (89) Elemente (10, 11, 12) einer Brückenschaltung und einer elektronischen Regelschaltung (16) aufnimmt.

6. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (89) einen quer zum Luftansaugstutzen (80) außer­ halb dessen verlaufenden blockförmigen Abschnitt (93) hat, der die elektronische Regelschaltung (16) und einen elektrischen Steckan­ schluß (92) aufnimmt.

7. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Hitzdrahtes (11) ein quer zur Luftströmungs­ richtung (56) angeordnetes, rasterförmig ausgebildetes, strömungs­ durchlässiges Schutzelement (91) vorgesehen ist.

8. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen Hitzdraht (11) und Kraftstoffaustrittsstelle (65) ein quer zur Luftströmungsrichtung (56) angeordnetes raster­ förmig ausgebildetes, die Luftströmung gleichrichtendes Schutz­ element (74) vorgesehen ist.

9. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (64) durch das Schutzelement (74) im Luft­ ansaugstutzen (61) gehalten wird.

10. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des elektromagnetischen Einspritzventiles (64) ein von diesem ausgehender konzentrisch zum Luftansaugstutzen (80) angeordneter zylindrischer Strömungsführungskörper (90) vorgesehen ist.

11. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts des Luftansaugstutzens (61, 80) unmittelbar der Luftfilter (60) angeordnet ist.

12. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftansaugstutzen (61, 80) im Bereich des Kraftstoffabgabe­ elementes (64) ein den Kraftstoffdruck an der Kraftstoffaustritts­ stelle (65) regelndes Druckregelventil (86) angeordnet ist.

13. Gemischbildungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftansaugstutzen (61, 80) im Bereich des Kraftstoffabgabe­ elementes (64) ein einen Luftbypass (97) um das Drosselorgan (62) steuerndes Zusatzluftventil (96) angeordnet ist.

14. Gemischbildungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (64) über mindestens eine Kraftstoffleitung (82, 83) konzentrisch in einem Trägerring (81) gehalten wird, der in den Luftansaugstutzen (80) eingesetzt ist.