DE3033386C1

DE3033386C1 - Mit gasfoermigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3033386C1
Application number: DE3033386A
Authority: DE
Inventors: Horst 7300 Esslingen Bergmann; Klaus-Dieter 7053 Kernen Holloh; Hans 7056 Weinstadt Pracht
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-08-05
Also published as: US4377147A; AU7491381A; BR8105688A; ZA816096B; NL8103866A; AU542865B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit gasförmigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen Brennkraftmaschine (DE-AS 48 449) ist die Höhe des Unterdrucks, der über die Steuerleitung die Membran des Gasdruckreglers beaufschlagt, nur abhängig von der Stellung des Fahrpedals.

Der Unterdruck in der Ansaugleitung stromab von der Drosselklappe dient nur als Unterdruckquelle, seine Höhe hat keinen Einfluß auf die Höhe des Unterdrucks im Gasdruckregler. Die Menge des zugeführten gasförmigen Brennstoffes ist somit im Qualitätsregelbereich nur über die Last, jedoch nicht über die Drehzahl der Brennkraftmaschine geregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung der Gaszufuhr insbesondere im Qualitätsregelbereich sowie den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Bei dem Erfindungsgegenstand ist der auf den Gasdruckregler einwirkende Unterdruck unmittelbar abhängig vom Unterdruck in der Ansaugleitung stromauf von der Drosselklappe und damit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dieser wird im Qualitätsregelbereich im Regelventil in unmittelbarer Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals modifiziert, wodurch der Einfluß der Last der Brennkraftmaschine auf die Gaszufuhr in diesem Regelbereich gewährleistet ist. Durch die Verbindung der Steuerleitung über eine Festdrossel mit der Außenluft wird der auf die Membran. des Gasdruckreglers einwirkende Unterdruck in seiner absoluten Höhe den Erfordernissen angepaßt, ohne daß seine Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last beeinflußt wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen wiedergegeben:

Durch die im Patentanspruch 2 angegebenen Merkmale wird auf einfache Weise erreicht, daß das Regelventil nur im Qualitätsregelbereich durch das Fahrpedal betätigt wird.

Die im Patentanspruchs angegebenen Merkmale bewirken, daß auf den Gasdruckregler in bestimmten Fällen wie beim Abstellen der Brennkraftmaschine oder im Schiebebetrieb ein erhöhter Unterdruck einwirken kann und damit die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.

Die Merkmale des Patentanspruchs 4 bewirken eine Verbesserung der Verbrennung durch Anpassung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine an die Last im Qualitätsregelbereich, indem das an das Fahrpedal angeschlossene Gestänge die Verstellung des Zündzeitpunktes im Zündverteiler bewirkt, während die übliche Abhängigkeit der Zündzeitpunktverstellung vom Unterdruck im Qualitätsregelbereich nicht anwendbar ist.

Die im Patentanspruchs angegebenen Merkmale so stellen sicher, daß eine Verstellung des Zündzeitpunktes in den frühen Bereich nur dann erfolgen kann, wenn in der Membrankammer ein ausreichend hoher Unterdruck herrscht, so daß eine Gefährdung der Brennkraftmaschine durch klopfende Verbrennung ausgeschlossen ist.

Bei dem Gegenstand gemäß dem Patentanspruch 6 ist im Normalfall eine eindeutige Zuordnung der verschiedenen Gestängeteile zwischen Fahrpedal, Drosselklappe und Regelventil gegeben, jedoch kann in bestimmten Störfällen die Brennstoffzufuhr unterbrochen werden, ohne daß. durch die Stellung des Fahrpedals darauf Einfluß genommen werden kann.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 die Regelung der Brennstoffzufuhr und der Zündzeitpunktverstellung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine Einzelheit der Zündzeitpunktverstellung und

Fig.3 eine andere Ausführung der Regelung der Brennstoffzufuhr bei überhöhter Drehzahl.

An einen Luftfilter 1 schließt sich eine Ansaugleitung 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine an. In dieser ist ein Luft-Gasmischer 3 angeordnet, der über eine Leitung 4 mit einem Gasdruckregler 5 verbunden ist. Der Unterdruck der Leitung 4 wirkt im Gasdruckregler 5 gegen die Kraft einer Feder 6 im Öffnungssinn auf eine Membran 7, die über ein Gestänge 8 die Gaszufuhr aus einer von einem nicht dargestellten Konverter (Verdampfer) kommenden Leitung 9 in die Leitung 4 steuert.

Stromab vom Luft-Gasmischer 3 ist in der Ansaugleitung 2 eine Drosselklappe 10 mit einem Leerlaufanschlag 11 und einem Vollöffnungsanschlag 12 angeordnet. Dieses wird über ein Gestänge 13,14,15 von einem durch einen Pfeil 16 angedeuteten Fahrpedal betätigt. Zwischen den Gestängeteilen 14 und 15 ist ein Überziehglied 17 eingebaut, das eine starre Verbindung solange herstellt, wie sich die Drosselklappe 10 zwischen den Anschlägen 11 und 12 bewegt, jedoch überbrückt werden kann, wenn die Drosselklappe 10 am Vollöffnungsanschlag 12 anliegt. Die Verbindung zwischen den Gestängeteilen 13 und 14 erfolgt über eine Feder 18, die im Normalfall wie eine starre Verbindung wirkt.

Das Gestängeteil 14 ist fest mit einem weiteren Gestängeteil 19 verbunden, an das sich über ein Schiebestück 20 ein Gestängeteil 21 mit einem Regelventil 22 anschließt. In diesem taucht ein kegelförmiges Drosselglied 23 in eine öffnung 24 ein, deren Querschnitt bei einer durch das Gestängeteil 21 bewirkten Längsverschiebung des Drosselgliedes 23 verändert wird. Die öffnung 24 ist einerseits über eine Steuerleitung 25 mit dem Luft-Gasmischer 3 und andererseits über eine Steuerleitung 26 mit dem Gasdruckregler 5 verbunden. Diese mündet hier in einen durch die Membran 7 begrenzten Raum 27, wobei ein in diesem herrschender Unterdruck eine die Gaszufuhr verringernde Bewegung der Membran 7 auszulösen versucht. Die Steuerleitung 26 ist über eine Festdrossel 28 und einen Kleinluftfilter 29 mit der Außenluft verbunden.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird bei einer Bewegung des Fahrzeugpedals von der Leerlaufstellung aus die Drosselklappe 10 von den starr miteinander verbundenen Gestängeteilen 13,14,15 vom Leerlaufanschlag 11 zum Vollöffnungsanschlag 12 bewegt. Das Gestängeteil 19 führt eine Leerbewegung aus, die wegen des Schiebestücks 20 nicht auf das Regelventil 22 übertragen wird, so daß der Querschnitt der öffnung 24 unverändert bleibt. Die Menge an zugeführtem Gas ist — neben dem Einfluß des Unterdrucks in der Leitung 4 — nur abhängig vom über die Steuerleitung 25,26 zum Gasdruckregler 5 übertragenen Unterdruck im Luft-Gasmischer 3, der last- und drehzahlabhängig ist. In diesem Lastbereich findet eine reine Quantitätsregelung statt.

Wird das Fahrpedal weiter in Richtung Vollast bewegt, so wird das Überziehglied 17 infolge des Anliegens der Drosselklappe 10 am Vollöffnungsanschlag 12 überzogen, das Gestängeteil 14 führt einen Leerweg aus. Dagegen sind die Gestängeteile 19 und 21 nach der Überbrückung des Schiebestücks 20 fest miteinander verbunden, so daß das Drosselglied 23 die öffnung 24 verkleinert. Der drehzahlabhängige und lastunabhängige Unterdruck im Luft-Gasmischer wirkt somit nach einer lastabhängigen Modifizierung im Regelventil 22 im Gasdruckregler 5. In diesem Lastbereich findet somit bei lastunabhängigem Luftdurchsatz durch den Luft-Gasmischer eine reine Qualitätsregelung statt. Bei Vollast ist die Öffnung 24 durch das Drosselglied 23 geschlossen, in der Steuerleitung 26 herrscht infolge der Verbindung über die Festdrossel 28 Außenluftdruck, es wird die maximale Gasmenge zugeführt.

In der Steuerleitung 26 ist ein 3/2-Wege-Ventil 30 eingebaut, durch das der Gasdruckregler 5 über eine Leitung 31 mit der Ansaugleitung 2 stromab von der Drosselklappe 10 oder einem Unterdruckspeicher 32 verbindbar ist. Dadurch kann die Gaszufuhr beispielsweise im Schiebebetrieb unterbrochen werden.

Durch das Gestängeteil 21 ist ein Schlepphebel 33 bewegbar, der über ein Gestänge 34 mit einem Schiebestück 35 mit einer Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes in einem Zündverteiler 36 verbunden ist. Im Gestänge 34 sind, wie in F i g. 2 näher dargestellt, zwei Anschläge 37 und 38 zur Begrenzung der Zündzeitpunktverstellung vorgesehen. Dabei wird der Teillastanschlag 37 durch das innere Ende eines hohlen Gewindebolzens 39 gebildet, der in ein mit dem Zündverteiler 36 verbundenes Rohr 40 eingeschraubt ist und an den die Stange 41 mit einem Bund 42 anschlägt. Der Vollastanschlag 38 wird durch das äußere Ende des Gewindebolzens 39 gebildet, an das eine auf die Stange 41 aufgeschraubte Mutter 43 anschlägt. Die Anschläge 37 und 38 können durcH einfaches Verdrehen des Gewindebolzens 39 und der Mutter 43 stufenlos verstellt werden.

Die Bewegung des Schlepphebels 33 in Richtung einer Verstellung des Zündzeitpunktes auf einen früheren Zeitpunkt wird im Störfall durch einen Anschlag 53 verhindert, dessen Stellung durch den Unterdruck in der Steuerleitung 26 und damit im Membranraum 21 über eine Leitung 54 und einen Stellmotor 55 gesteuert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß die Vorverlegung des Zündzeitpunktes nur dann erfolgt, wenn im Membranraum 27 ein ausreichend hoher Unterdruck herrscht, so daß eine Gefährdung der Brennkraftmaschine durch klopfende Verbrennung ausgeschlossen ist.

In besonderen Fällen, wie beispielsweise bei einer überhöhten Drehzahl der Brennkraftmaschine, kann die Verbindung zwischen dem Gestängeteil 13 einerseits und den Gestängeteilen 14 und 19 andererseits unwirksam gemacht werden, indem ein Stellmotor 44 über einen Mitnehmer 45 die Gestängeteile 14 und 19 entgegen der Kraft der Feder 18 in die Leerlaufstellung bringt. Bei einem Versagen des Stellmotors 44 übernimmt eine Feder 46 diese Aufgabe. Der Stellmotor 44 wird durch ein Elektronikteil 47 gesteuert, in den die Drehzahl und andere Kenndaten der Brennkraftmaschine eingegeben werden.

Die Verbindung der Gestängeteile 13, 14 und 19 sowie die Sicherung, gegen überhöhte Drehzahlen kann auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise auf elektrischem oder auf pneumatischem Wege, wie in F i g. 3 näher dargestellt. Hier wird vom Fahrpedal 16 über das Gestänge 13 ein Kolben 48 in einem Zylinder 49 gesteuert, mit dem die Gestängeteile 14 und 19 verbunden sind. Im Normalfall ist der Zylinder 49 mit einer Flüssigkeit oder Druckluft gefüllt, so daß der Kolben 48 und der Zylinder 49 starr miteinander verbunden sind. Im Störfall wird der Zylinder 49 über eine Leitung 50 entleert, so daß die Gestängeteile 14 und 19 von der Feder 51 unabhängig von der Fahrpedalstel-

lung in Leerlaufstellung gebracht werden. Die Leitung 50 ist an eine elektropneumatische oder elektrohydraulische Steuereinheit 52 angeschlossen, in das die Drehzahl und andere Kenndaten der Brennkraftmaschine eingegeben werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit gasförmigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine mit Quantitätsregelung in einem unteren und Qualitätsregelung in einem oberen Lastbereich mit einem Gasdruckregler für die Gaszufuhr zu einem Luft-Gasmischer, mit einer durch ein Fahrpedal betätigbaren Drosselklappe in einer Ansaugleitung stromab vom Luft-Gasmischer, wobei der Gasdruckregler durch eine Membran von dem in der Ansaugleitung im Bereich der Drosselklappe herrschenden Unterdruck im Schließsinn über eine Steuerleitung ansteuerbar ist, in der ein im Qualitätsregelbereich vom Fahrpedal beeinflußtes Regelventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (25, 26) direkt von der Ansaugleitung (2) stromauf von der Drosselklappe (10) oder vom Luft-Gasmischer (3) ausgeht, daß der Durchflußquerschnitt im Regelventil (22) in unmittelbarer Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals mit steigender Last abnimmt bis zur Schließung bei Vollast und daß die Steuerleitung (26) zwischen dem Regelventil (22) und dem Gasdruckregler (5) über eine Festdrossel (28) mit der Außenluft verbunden ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gestänge (13, 19, 21) zwischen Fahrpedal und Regelventil (22) ein Schiebestück (20) mit Leerweg im Quantitätsregelbereich angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (26) zwischen dem Regelventil (22) und dem Gasdruckregler (5) ein 3/2-Wege-Ventil (30) angeordnet ist, über das der Gasdruckregler (5) mit der Ansaugleitung (2) stromab von der Drosselklappe (10) oder einem Unterdruckspeicher (32) verbindbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Schlepphebel (33), an den nach einem Leerweg das Gestänge (21) zwischen dem Schiebestück (35) und dem Regelventil (22) angreift und der mit einer Vorrichtung zum Verstellen des Zündzeitpunktes in einem Zündverteiler (36) verbunden ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Anschlag (53) für den Schlepphebel (33), dessen Stellung vom Unterdruck im Membranraum (27) abhängt.

6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem zum Fahrpedal führenden Gestängeteil (13) einerseits und den zur Drosselklappe (10) und zum Regelventil (22) führenden Gestängeteilen (14, 15, 19, 21) andererseits überbrückbar und in Abhängigkeit von Störfällen, wie einer überhöhten Drehzahl der Brennkraftmaschine, unwirksam ist.