DE3131206A1

DE3131206A1 - Brennstoffzufuhrsystem fuer eine einspritz-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3131206A1
Application number: DE19813131206
Authority: DE
Inventors: Mikio Zushi Kanagawa Suzuki; Masafumi Yokohama Kanagawa Yamazaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1981-08-06
Publication date: 1982-04-01
Also published as: FR2488336A1; FR2488336B1; US4404944A

Description

PATENTANWÄLTE

REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

A. GRÜNECKER

D*P1.-ING

H. KINKELDEY

CW-ING

W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

DH. RER NAT DPU-PHYS

P. H. JAKOB

»PL-ING

G. BE2OLD

ORfSRNaT-OIPL-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 16 432

Brennstoffzufuhrsystem für eine
Einspritz-Brennkraftmaschine

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennlcraftmaschine, wobei der Druck des jeder Einspritzdüse zugeführten Brennstoffs über einen geregelten Druckwert angehoben wird, so daß der Motor glatt und ohne das Auftreten einer Dampfblasenblockierung in der Zeit eines hohen Temperaturanstiegs des Brennstoffs betrieben werden kann.

Ein herkömmliches Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennkräftmaschine umfaßt

1. einen Brennstoffbehälter,

2. eine an der Ansaugöffnung der Saugleitung eines jeden Motorzylinders angeordnete Brennstoff-Einspritzdüse,

3« eine in einer Brennstoffzuführleitung zwischen dem Brennstoffbehälter und der Einspritzdüse angeordnete Brennstoffpumpe, die den von ihr geförderten Brennstoff unter Druck setzt,

4. cine in der von der Brennstoffpumpe ausgehenden Brennstoffzuführleitung angebrachte Brennstoffdrossel,

5. einen in der von der Brennstoffdrossel ausgehenden Brennstoffzuführleitung angeordneten Brennstofffilter, "■-"-■

6. einen Brennstoffdruckregler, der den Druck des jeder Einspritzdüse zuzuführenden Brennstoffs regelt, so daß die Differenz zwischen, dem Brennstoffdruck und einem Saugdruck in der Saugleitung auf einem konstanten liert (z.B. etwa 2,55 kg/cm ) liegt, und der eine Überschußmenge an Brennstoff auf der Grundlage des Regelergebnisses über eine Brennstoffrücklaufleitung in den Brennstoffbehälter zurückführt, und

7. eine Brennstoff-Einspritzsteuerung, die an ein elektro magnetisches Ventil einer jeden Einspritzdüse ein Impulssignal anlegt, dessen Leistungsverhältnis auf der Grundlage von verschiedenen Motorbetriebsparametern, beispielsweise einem Signal über die Ansaugluftmenge, einem Signal über die Motorumlauf geschwindigkeit usw. ,. bestimmt wird, so daß die Einspritzdüse eine optimale Menge an Brennstoff in den zugeordneten Zylinder nach Maßgabe des Motorbetriebszustandes einspritzt.

Ein solches herkömmliches Brennstoffzufuhrsystem wirft jedoch ein Problem insofern auf, als das gesamte Zufuhrsystem innerhalb des Motorrauraes untergebracht ist. Dadurch wird der Brennstoff aufgeheizt, wobei die Brennstoff temperatur in der Brennstoffzufuhrleitung insbesondere in der Nähe des Motorblocks außerordentlich angehoben werden kann, so daß eine Blockierung des Brennstoffs durch Dampfblasen auftritt. Ganz besonders stellt sich dieses Problem, wenn Benzin (Gasolin) mit Alkohol vermischt als Brennstoff verwendet wird. So wird u.a. bei

··

einem Benzin, dem 10So Äthanol zugemischt sind, die Grenztemperatur, bei der eine DampflSasenblockierung

ciuftritt, um 1$ C bis l6 C mit Bezug auf Benzin allein herabgesetzt.

Wenn in dein Zustand, da die Temperatur im Motorraum angehoben ist, der Motor innerhalb von Minuten nach seinem Stillsetzen Frieder gestartet wird oder bei geringer Geschwindigkeit läuft, so können deshalb die Einspritzsteuerung und die Einspritzdüsen auf Grund einer durch die Dampfblasenblockierung hervorgerufenen Verstopfung der Brennstoffzufuhrleitung nicht korrekt arbeiten.

Ausgehend von dem erläuterten Problem ist es ein erstes Ziel der Erfindung, ein Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem eine Einrichtung zum Feststellen einer Brennstofftemperatur innerhalb einer Brennstoffzuführleitung vorgesehen ist, die feststellt, ob die Brennstofftemperatur ansteigt und einen vorbestimmten Wert überschreitet, und bei der ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Brennstoffdruck in der Brennstoffzufuhrleitung zu erhöhen, indem der Rücklauf eines Brennstoffüberschusses in einer Leitung zum Brennstoffbehälter im Ansprechen auf die die Brennstofftemperatur feststellende Einrichtung unterbrochen wird, wenn die Brennstofftemperatur den vorbestimmten Wert überschreitet, so daß der Motor ohne das Auftreten einer Dampfblasenblockierung, wodurch die mit jeder Einspritzdüse verbundene Brennstoffzuführleitung verstopft wird, glatt und ruhig läuft.

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Ein !weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, ein Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem eine Brennstoff-Einspritzsteuerung vorgesehen ist, die ein Impulssignal abgibt, dessen die Öffnungszeit des Ventils einer jeden Ein-

spritzdüse bestimm-ende Impulsbreite korrigiert wird, so daß sie in Abhängigkeit von der den Brennstoffdruck

-4-

■j erhöhenden Einriclitung verkürzt wird, wobei jede Einspritzdüse eine angemessene Brennstoffmenge in den zugeordneten Zylinder einspritzt, wenn der an der Einspritzdüse aufgebrachte Bronnstoffdruck erhöht wird.

Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Brennstoffzufuhrsystems für eine Einspritz-Brennkraftmaschine werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 ein Brennstoffzufuhrsystem nach dem Stand der

Technik für eine Einspritz-Brennkraftmaschine; Fig. 2 ein auf der Beziehung zwischen Brennstoffdruck und -temperatur basierendes Schaubild für die Startfähigkeit eines Motors;.

Fig. 3 ©in die Vergasungskennlinien eines als Motorbrennstoff verwendeten Benzins (Gasolins) bzw. einer .Aikohol-Benzin-Mischung wiedergebendes Schaubild;

Fig« 4 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Brennstoffzufuhrsystems für eine Einspritz-Brennkraftmaschiiie gemäß der Erfindung; Fig. 5 ein die Brennstoffdruck-Steuerkennlinie der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wiedergebendes Schaubild;

Fig. 6 eine zweite bevorzugte Ausführungsförm eines Brennstoffzufuhrsystems für eine Einspritz-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung; Fig. 7 den Aufbau einer bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform angewendeten Druckregeleinrichtung;

Fig. 8(A), 8(B) und 8(C) die Wirkung der zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung in dem Fall, da nach dem Stillsetzen des Motors die Brennstofftemperatur abrupt erhöht wird;

9 ein Blockdiagramm der zweiten bevorzugten AusfüLrungsform des Brennstoffzufuhrsystems zur Korrektur der Impulsbreite eines an eine Elektro magnetspule, die bei ihrer Erregung ein Nadelventil einer jeden Einspritzdüse öffnet, ange

legten Impulssignals;

Fig. 10 ein die Beziehung zwischen der Ansaugluftströmung und der Impulsbreite bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform wiedergebendes Schaubild;

Fig. 11 eine dritte bevorzugte Ausführungsform für ein

Brennstoffzufuhrsystem gemäß der Erfindung; Fig· 12 ein Blockdiagramra, das sich auf die Brennstoff-Einspritzsteuerung der dritten bevorzugten Ausfuhrungsform bezieht;

Fig. 13(A) bis 13(D) eine Leistungskennlinie für jeden in Fig. 12 gezeigten Block.

Die Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennkraftmaschine. Das System enthält ein Motorgehäuse 1 (Motorblock), eine Saugoder Einlaßleitung 2, eine Brennstoffeinspritzdüse 3-> die an der (Gemisch-) Eintrittsöffnung IA der Saugleitung 2 angeordnet ist, wobei die Anzahl der Einspritzdüsen der Zylinderzahl entspricht, sowie einen Brennstoffbehälter 4. In der die Einspritzdüse 3 ¹^i* dem Brennstoffbehälter 4 verbindenden Brennstoffzufuhrleitung 5 befinden sich eine Brennstoffpumpe 6, eine Brennstoffdrossel 7» ein Filter 8 und ein Druckregler ^ou 9· Der von der Pumpe 6 unter Druck gesetzte Brennstoff wird der Einspritzdüse 3 über den Druckregler 9 zugeführt, so daß die Druckdifferenz zwischen dem Saugdruck in de_vr Saugleitung und dem Brennstoffdruck einen kon-

stanten Wert aufzeigt (z.B. etwa 2,5 kg/cm ).

Eine vom Druckregler 9 auf Grund seiner Druckregelfunk— tion ausgegebene Überschußmenge an Brennstoff wird über die Brennstoffrücklaufleitung 10 zum Brennstoffbehälter 4 zurückgeführt. Eine (in Fig. 1 nicht gezeigte) Brennstoff-Einspritzsteuerung gibt zu jeder Einspritzdüse 3 ei« Itnpulssignal ab, dessen Impulsbreite auf der Basis von verschiedenen Motorbetriebsparametersignalen, die beispielsweise eine Durchflußmenge Q an Einlaßluft, die Anzahl η der Motorumdrehungen pro Zeiteinheit, die Kühlwassertemperatur usw. darstellen, berechnet wird.

Die Brennstoffeinspritzdüse 3 ist mit einer elektromagnetischen Spule versehen, die erregt wird, um ein Nadelventil zu öffnen, so daß der Brennstoff, dessen Menge von der Öffnungszeit des Ventils, d.h. von der Impulsbreite, abhängt, eingespritzt wird. Das in Fig. 1 gezeigte System enthält ferner eine Gleichstromquelle 11, z.B. eine Batterie, einen Zündschalter 12 und einen Ansaugluftstrom-Fühlschalter 13j der geschlossen wird, wenn der Motor mit dem Luftansaugen beginnt.

In einem solchen herkömmlichen Brennstoffzufuhrsystem kann der zugeführte Brennstoff übermäßig erwärmt werden, weil das gesamte Zufuhrsystem innerhalb des Motorraumes angeordnet ist. Insbesondere kann die Temperatur des Brennstoffs in der in der Nachbarschaft des Motorgehäuses 1 liegenden Zufuhrleitung 5 auf eine recht beträchtliche Höhe angehoben werden, so daß leicht eine Blockierung durch Dampfblasen entsteht.

° Darüber hinaus zeigt in dem Fall, da ein Gasolin-Brennstoff (Benzin) oder eine Alkohol-Benzin-Mischung als Motorbrennstoff verwendet wird, eine Vergasungskennlinie des Brennstoffs eine beträchtlich niedrige Vergasungstemperatur auf, wie Fig. 3 erkennen läßt. Insbesondere

ist die Vergasungstemperatur der Alkohol-Benzin-Mischung N niedriger als die des Gasolin-(Benzin-}Brennstoffs M.

Deshalb wird bei einem Zustand mit hoher Temperatur der Dampfdruck höher, so daß die Darapfblockierung entsteht, und auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit hinsichtlich eines erneuten Startvorgangs des Motors vermindert. Etwa drei bis fünf Minuten, nachdem der Motor nach einem Fahren mit hoher. Geschwindigkeit zum Stillstand gebracht worden ist, füllt die vom Motorblock bzw. -gehäuse und vom Abgassystem entwickelte Hitze den Motorraum auf, wodurch das Brennstoffzufuhrsystem einer Atmosphäre mit hoher Temperatur ausgesetzt wird. Wenn in diesem Zustand versucht wird, den Motor wieder zu starten, so tritt häufig in dem in der Brennstoffzufuhrleitung befindlichen Brennstoff die Erscheinung einer Dampfblasenblockierung auf, was die Fähigkeit zu einem erneuten Start des Motors merklich beeinträchtigt und verschlechtert.

Das mit einer Mehrzahl von Einspritzdüsen verbundene Brennstsbaffzufuhrsystem ist im allgemeinen mit dem Druckregler 9» wie Fig. 1 zeigt', versehen. Da der Druckregler 9 jedoch dazu dient, die Druckdifferenz zwischen dem Saugdruck in der Saugleitung und dem Brennstoffdruck zu jeder Zeit und ohne Rücksicht, darauf, ob der Motor bei hoher Brennstofftemperatur wieder gestartet wird, konstant zu halten, und den Brennstoffdruck ohne Berücksichtigung des Auftretens der Dampfblasenblockierung steuert, kann die Brennstoffzufuhr zu jeder Einspritzdüse 3 nicht hinreichend durchgeführt werden, so daß der Motor nicht glatt und ohne SchTdbrigkeiten wieder gestartet werden

kann.

Die Fig. 2 zeigt das Versuchsergebnis über die Fähigkeit zum Wiederstart bei hoher Temperatur, bezogen auf die Brennstofftemperatur und den Brennstoffdruck. Wie zu se-

hen ist, wird, wenn der Brennstoffdruck etwa 2,5 kg/cm² beträgt, der Motor nicht leicht wieder gestartet, wenn

' die Bronustofftemperatur oberhalb etwa 8θ° C liegt.

Die Fig. 4 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung für ein Brennstoffzufuhrsystem einer Brennkraftrnaschine.

Der Druckregler 9 von Fig. k hat eine Unterdruckkammer 14, die auf der einen Seite einer Membran 15, an der ein Ventillcörper 16 angebracht ist, liegt und mit der Saug-'0 leitung 2 über eine SaugdruoUeitung 17 in Verbindung steht. Auf der anderen Seite der Membran 15 befindet sich eine Brennstoffkammer 18 mit einer dem Ventilkörper l6 gegenüberliegenden Einlaßöffnung 10a zur Brennstoff rücklauf leitung 10. Der Ventillcörper 16 ist von ■ der elastischen Kraft einer Schraubenfeder 19 ständig so beaufschlagt, daß er die Öffnung 10a verschließt. Damit unterliegen beide Seiten der Membran 15 der Gegenwirkung zwischen dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der Brennstoffzufuhrleitung 5 und dem Unterdruck in der

Saugleitung 2, und das Gleichgewicht gegenüber der elastischen Kraft der Schraubenfeder 19 bewirkt, daß die Einlaßöffnung 10a der Brennstoffrücklaufleitung 10 geöffnet und geschlossen wird« Ein Schließen der Öffnung 10a führt dazu,daß der Brennstoffdruck in der Zufuhrlei-

tung 5 angehoben wird, während andererseits ein Offnen der Öffnung 10a ein Absinken des Brennstoffdrucks in der Zufuhrleitung 5 bewirkt, so daß die Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck in der Saugleitung und dem

Brennstoffdruck in der Zufuhrleitung 5 richtig und vor-30

schriftsmäßig geregelt wird.

Ein stromoberhalb des Druckreglers,9 in einem Zweig der Brennstoffzufuhrleitung 5 angeordnetes elektromagnetisches Öffnungsventil 20 kann bei Erregung einer Magnetspule 21 seinen Ventilkörper 22 so bewegen, daß er den Zweig der Brennstoffzuführleitung 5 verschließt. Die

■j Slektroinagnetspule 21 liegt in einer Serienschaltung, die die Gleichstromquelle 11, einen Relaisschalter 25 und einen Kühlwasser-Temperaturfühler 2k einschließt, wobei letzterer bei Ansteigen der Kühlwassertemperatur ς und Überschreiten eines vorbestimmten Wertes, bei dem eine Dampfblasenblockierung des Brennstoffs in der Zufuhrleitung 5 voraussichtlich auftreten kann, schließt« Eine Elektroniagnetspule 25 des Relaisschalters 23, ein Anlaßschalter 26, der bei Anlassen des Motors schließt, und die Gleichstromquelle 11 bilden eine weitere Serienschaltung. Der Relaisschalter 23 wird somit zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors geschlossen.

Wenn der Anlaßschalt ei- 26 geschlossen wird, um den Motor "15 zu starten, wird die Spule 25 des Relaisschalters 23 erregt, so daß der Schalter 23 geschlossen wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Brennstoffzufuhrsystem in einem solchen Zustand ist, daß sich eine Dampfblasenblockierung leicht entwickeln kann, weil der Motorraum auf Grund des heißen Motors einer Ilochtemperaturatmosphäre avtsgesetzt ist, beispielsweise drei bis fünf Minuten nach einem Motorstillstand, nachdem der Motor bei hoher Geschwindigkeit gelaufen ist, dann stellt der Kühlwasser-Temperaturfühler 24 fest, daß die Temperatur des Motorkühlwassers den vorbestimmten Wert überschreitet, und er schaltet. Demzufolge wird die Magnetspule 21 des Öffnungsventils 20 erregt, so daß der Ventilkörper 22 den Zweig der Brennstoffzuführleitung 5 schließt.

Wenn die Brennstoffzuführleitung 5 auf Grund von Dampfblasenblockierung des Brennstoffs zum Zeitpunkt des Wiederstartens des Motors bei hoher Brennstofftemperatur verstopft ist, so wird deshalb der Druckregler 9i weil der Zweig der Brennstoffzufuhrleitung 5 durch das elektromagnetische Öffnungsventil 20 geschlossen ist, nicht funktionieren, und der Brennstoffdruck in der Zufuhr-

- W-

leitung 5 stromoborlialb dos elektromagnetischen. Of f- :.un£s vent ils 20 wird angehoben» Das Ergebnis der Erhöhung des Brennstoffdrucks ist, daß der Brennstoff mit Macht der Einspritzdüse 3 ohne Unterbrechung zugeführt wird, so daß der Motor sicher wieder gestaltet werden kann.

Es ist zu bemerken, daß, wenn der Brennstoffdruck in der

Zufuhrleitung 5 abnormal über einen vorbestimmten Wert ο

(z.B. 5,6 kg/cm ) angehoben wird, ein in der Brennstoffpumpe 6 vorgesehenes (nicht gezeigtes) Entlastungsventil bewirkt, daß die Brennstoffströmung umkehrt, ura zum Behälter 4 zurückzufließen, so daß ein möglicher Schaden am Brennstoffzufuhrsystem auf Grund des überm-.äßigen Anstiegs im Brennstoffdruck verhindert wird. Ein derartiges Entlastungsventil kann im Brennstoffzufuhrsystem unabhängig von der Brennstoffpumpe 6 vorgesehen werden.

Da der Anlaßschalter 26 nach erfolgreicher Beendigung des Motor-Startvorgangs geöffnet wird, öffnet außerdem der Relaisschalter 23, so daß der Ventilkörper 22 des elektromagnetischen Öffnungsventils 20 angehoben wird, ura den Zweig der Brennstoffzufuhrleitung 5 und damit dann auch die Rücklaufleitung 10 zu öffnen. Demzufolge nimmt der Druckregler 9 seine normale Tätigkeit wieder auf.

Die Fig. 5 zeigt eine- Darstellung der Kennlinien einer Brennstoffdruckregelung nach der ersten bevorzugten, ^ου vorstehend beschriebenen Ausführungsfornio Wenn, wie Fig. 5 erkennen läßt, die Tempex-atzir der Brennstoff zuführleitung 5 so hoch ist, daß sich eine Dampfblasenblockierung im Zeitraum des Motoranlaufens A einstellt,

dann wird ein höherer Brennstoffdruck, wie durch den

schraffierten Teil in Figo 5 angegeben ist, als bei der herkömmlichen Brennstoffdruckregelung eingehalten, und

-Vf-

im Zeitpunkt des folgenden Leerlaufzustandes B, TeillastEustands C und Zustande D bei voll geöffnetem Drossel« ventil regelt der Druckregler 9 den Brennstoffdruck F, so daß die Druckdifferenz zwischen dem Brennstoffdruck und dem Saugdruck E in der Saugleitung einen vorbestimmten

ο
Wert (z.B. 2,55 kg/cm") annimmt.

. t

Die Fig. 6 zeist eine zweite bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung für ein Brennstoffzufuhrsystem.

Das System enthält u.a. einen Brennstofftemperatur-Meßfühler 28, der unmittelbar die Brennstofftemperatur erfaßt, einen Brennstoffdruckregler 27, der den Brennstoffdrvick in einem Bereich, in dem die Brennstoff temperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet, anhebt und der mit dem Temperaturfühler 28 zusammenarbeitet, und eine Brennstoff-Einöpritzsteuerschaltung 29. Der Brennstoffdruckregler 27 weist, wie Fig. 7 zeigt, einen rohrförmigen Körper 30 auf, in dem durch eine Membran 3I eine

*^w Brennstoffkamner 32 und eine tint er" druckkammer 33 bestimmt sind. Die Bronnstoffkammer 32 steht über eine Brennstoffeinlaßleitung J>h mit der.: Zweig der Brennstoff zuführleitung 5 und über eine Einlaßöffnung 35A mit einer Brennst of fauslaß- oder -rücklaufleitung 35 in Verbindung. Eine Saug-

^za druckleitung 3§ ist mit der Saugleitung 2 verbunden. Die Membran 31 ist mit einem scheibenförmigen Ventilkörper auf der Seite der Brennstoffkammer 32 versehen. Der Ventilkörper 37 ist am Einlaß 35A der Brennstoffrücklaufleitung 35 ^so angeordnet, daß er der Einlaßöffnung 35A gegen-

überliegt. Innerhalb der Saugdruckkammer 33 ist eine der Membran 31 gegenüberliegende verschiebbare Stößelstange 38 gehalten. Der Ventilkörper 37 ist auf Grund der Kraft einer zwischen die Stößelstange 38 und die Membran 51 eingesetzten Schraubenfeder 39 in Anlage an der Einlaßöffnung 35A. Rund um die Stößelstange 38 ist eine EJektramagnetspule 40 angeordnet, so daß die Stößelstange 38

Ια Fig. 7 aufwärts gezogen wird, um die Schraubenfeder 39 zusammenzuschieben imd so eine Soll-Last (Brennstoffentlastungsdruck) zu vergrößern. Die Funktion eines derartigen Druclcroglcrs 27 ist grundsätzlich die gleiche wie die des herkömmlichen, in den Fig. i und 4 gezeigten Druckreglers 9· Die in Fig. 7 in Klammern gesetzten Bezugszahlen entsprechen wegen des prinzipiell gleichen Aufbaus und der gleichen Funktionen denjenigen des in Fig,, ^t gezeigten Druckreglers 9- Im einzelnen ist es so, daß, .

wenn die Druckdiff ere iz zwischen dem auf die Brennstoffkanuner 32 zur Wirkung zu bringenden Brennstoffdruck (der Druck, der an jeder Einspritzdüse 3 aufzubringen ist) und dem auf die Unterdruckkammer 33 zur Wirkung zu bringenden Saugleit-ungsdruck die Soll-Last der Schraubenfeder 39 übersteigt, die Membran 31 zur Freigabe der Einlaßöffnung 35A verschoben wird, so daß der in der Brennstoffzuführleitung^ befindliche BrennstoffÜberschuß zur Rucklaufleitung 10 geführt wird. Demzufolge wird die Druckdifferenz zwischen dem Brennstoffdruck und dem Saugdruck in der Saugleitung konstantgehalten. Bei dem Regler 27 wird die Stößelstange 38 aufwärts gezogen, wenn die Spule 40 erregt wird, um die Soll-Last der Schraubenfeder 39 zu erhöhen. Während beispielsweise der Entlastungsdruck in dem in Fig. 7 gezeigten Zustand (Normalzustand) bei

^ einem Wert von etwa 2,5 kg/cm liegt, so wird er dann auf etwa 5 kg/cm erhöht. Das Tätigwerden des Druckreglers 27 durch Erregung der Spule 40 erfolgt in Abhängigkeit vom Brennstofftemperatur-Meßfühler _ 28, der eine Art von temperaturempfindlichem Schalter oder dergleichen ist.

In dem Bereich, in dem die Brennstofftemperatür in der Brennstoffzufuhrleitung 5 einen vorbestimmten Wert überschreitet , bleibt der Brennstofftempera-tur-Meßfühler 28 geschlossen, die Gleichspannung wird immer an die Brennstoffpumpe 6 und an den Druckregler 27, ohne Rücksicht

darauf, ob der Zündschalter 12 geschlossen oder offen ist, gelegt, wie Fig. 6 erkennen läßt.

Die Fig. ο(Λ), Ο(Β) und 8(C) zeigen die auf der vorbe-

sclu-iebo-!cn Konstruktion basierende Wirkung der bevorzugten zweiten Aus führung sfoi*r.i gemäß der Erfindung bei einem Zustand, da die Motorraumtemperatur nach dem Stillsetzen ς des Motors außerordentlich angehoben wird. Da ein ansonsten bei der Fahrt von außen her durch den Motorraum strömender Luftzug zum Zeitpunkt des Stillsetzens des Motors nicht mehr im Motorraum umläuft, wird die Motorraumtemperatur abrupt angehoben, so daß die Brennstoff-IQ temperatur entsprechend ansteigt, wie Fig, 8(A) zeigt. Zu dein Zeitpunkt, da die Brennstoff temperatur ansteigt und einen vorbestimmten Wert (hier etwa 80 C) übersteigt, schaltet der Brennstofftemperatur-Meßfühler 28 an, wie in Fig. 8(B) gezeigt ist, so daß die Gleichspannung von der Gleichstromquelle 11 der Brennstoffpumpe 6 und dein

Druckregler 27 zugeführt wird. Damit wird der Brennstof£- druck innerhalb der Brennstoffzufuhrleitung 5 mit Hilfe der Brennstoffpumpe 6 und des Druckreglers 27 angehoben, wie die ausgezogene Linie in Fig. 8(C) angibt. 20

Demzufolge kann die Erscheinung der Dampfblasenblockierung in der Brennstoffzuführleitung 5 vermieden werden«

Da zur Zeit des Motorstillstands ein Einspritzen von Brennstoff nicht stattfindet und somit Brennstoff von relativ niedriger Temperatur wegen der Entlastungsfunktion des Druckreglers 27 in der Brennstoffzufuhrleitung 5 umläuft, wird zusätzlich die Temperatur des Brennstoffs in dieser Zuführleitung 5 schnell vermindert. Wenn die Brennstofftemperatur unter den vorbestimmten Wert abgesenkt ist, dann schaltet der Meßfühler 28 ab, um eine Energiezufuhr sowohl zur Brennstoffpumpe 6 wie auch zum Druckregler 27 zu unterbrechen. Das hat zum Ergebnis, daß der Brennstoffdruck auf seinen Ausgangswert zurückgeht. In Fig. 8(C) ist durch eine gestrichelte Linie die Brennstoffdruckänderung des herkömmlichen Brennstoff-

• - 0 β · Ü

sufuhrsystcuis anscscben. Wenn der Bronnstoff druck unmittelbar nach den Stillsetzen des Motors über einen konstanten V/ort (liier etwa 2 kg/cm") auf Grund der Dampfblasenblockierung, wie die gestrichelte Linie zeigt, angehoben wird, so beginnt der herkömmliche Druckregler 9 mit seiner Entlastungsfunktion, wenn der Brennstoff druck leicht ansteigt und etwa 2,5 kg/cm" erreicht, so daß eine Dampfblasenblockierung nicht vermieden und der Brennstoff nicht in ausreichendem Maß in Umlauf gebracht werden kann. Deshalb sinkt auch die Brennstoff temperatur nicht schnell ab.

Bei der zweiton bevorzugten Ausführungsform tritt dagegen die oben beschriebene Wirkung auch izur Zeit des Motorlaufs ein, so daß ein Absterben des Motors auf Grund der Dampfblasenblockierung des Brennstoffs in der Zeit der Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit vermieden werden kann.

Andererseits wird die Menge des eingespritzen Brennstoffs pro Zeiteinheit auf Grund des zur Zeit des Motorlaufs angestiegenen Brennst off drucks erhöht. TJm dieses Problem zu bewältigen, wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Impulsbreite (Leistungsverhältnis) des in jede Einspritzdüse 3 eingegebenen Steuersignalimpulses verkürzt, d.h. vermindert, so daß jede Einspritzdüse eine angemessene, richtige Menge an Brennstoff einspritzt.

Wie Fig. 9 zeigt, löst im einzelnen die Steuerschaltung ™ 29 einen vorgegebenen Vorgang in Abhängigkeit davon aus, ob der Fühlschalter 13 für die Ansaugluftmenge Q bei eingeschaltetem Zündschalter 12 geschlossen wird, und sie gibt dann einen Steuersignalimpuls zu jeder Einspritzdüse 3 ab. Es ist zu bemerken, daß die Menge an pro °° Zeiteinheiijeingespritztem Brennstoff von der Impulsbreite (Leistungsverhältnis) des ausgesandten Signalimpulses ab-

haust, wobei vorausgesetzt wird, daß die an jeder Einspritzdüse herrschende Druckdifferenz zwischen dem Brennstoffdruck, und den Saugdruck in der Saugleitung konstant ist. Zu diesem Zeitpunkt wählt die Steuerschaltung 29 eine von zwei verschiedenen charakteristischen Stcuerartoii aus, wie Fig. 10 zeigt, in der die gestrichelte Linie die Steuerkcnnlinie in der üblichen Art (Brennstoff tempcratur unter 80 C) und die ausgezogene Linie die Steuerkonnlinie im Fall eines hohen Brennst©ffdrucks (Brennstofftemperatür oberhalb 8o°C) angeben. Wenn der Brennstofftcmperatur-Meßfühlor 28 geschlossen wird, wird jede Einspritzdüse 3 in der durch die ausgezogene Linie in Fig. 10 dargestellten typischen Weise betrieben. Die ausgezogene Linie gibt an, daß die Impulsbreite wegen des

'** erhöhten, an jede Einspritzdüse angelegten Brennstoffdruclcs geringer ist im Vergleich zu der durch die gestrichelte Linie dargestellten typischen Weise.

Folglich kann eine angemessene Brennstoffmenge einem je-

den Zylinder zugeführt werden, und zwar auch zur Zeit eines hohen Brennstoffdrucks in der gleichen Weise wie zur Zeit eines normalen Brennstoff drucks..

Bei der vorstehend beschriebenen zweiten bevorzugten Aus-

führungsform ist der Brennstofftemperatur-Meßfühler 28

in die Brennstoffzufuhrleitung 5 eingebaut, so daß er die Brennstofftemperatur unmittelbar erfaßt; diese kann jedoch alternativ mittelbar von der Kühlwassertemperatur des Motors, von der Lufttemperatur im Motorraum usw. ermittelt 30

werden.

Die Fig. 11 zeigt eine Einspritzbrennkraftmaschine und eine dritte bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung für ein Brennstoffzufuhrsystem.

Lic! dieser Ausführuiigsforin ist das elektromagnetische GTf niin;-;svontii 'ΔΟ stromoberlialb dos Druckreglers 9 in dc;.i Zweig der BrennstoffzufLihrlcitung 5 in der gleichen './eise wie box der ersten bevorzugten Ausführungsform eingebaut, und in die Crcrmstoffzuführleitung 5 ist ein Fühler 4l zur Feststellung der Konzentration von Alkohol sa Gasoli:i eingesetzt, der nachfolgend als Alkoholfühler bezeichnet wird. Das System enthält den Kühlwasser-Temperaturfühler 24, die Elektromagnetspule 21 des elektro-

TO magnetischen Öffnungsventils 20, den Relaisschalter 23, welcher schließt, wenn die Elektromagnetspule 25 über den Anlaßschalter 26 erregt wird, und ein weiteres Relais 42, dessen Elektromagnet spule mit dein Alkoholfühler 4l über eitten Frequenz-Spannungs-Umsetzer ^t3» der nachfol-

•5 gend einfach als F/V-Uinsetzer bezeichnet wird, verbunden ist. Der Alkohol fühl ei- 4l ist beispielsweise von der Art, die mit elektrostatischer Kapazität arbeitet, wobei ein Kondensator in den Brennstoff eingetaucht ist, um die Differenz in dex~ Dielektrizitätskonstanten zwischen Bezin (Gasolin) und Alkohol festzustellen, oder er xst alternativ von der Art, wobei die Alkoholkonzentration aus der Änderung in. dcx- Leitfähigkeit des Brennstoffs zwischen einen Elektrodenpaar ermittelt wird,

Die gemäß der Kapazitätsänderung des Kondensators erhaltene Ausgangsfrequenz des Alkoholfühlers 4l — siehe Fig. 13(A) - wird in eine zur Ausgangsfrequenz des Alkoholfühlers kl umgekehrt proportionale Spannung mit Hilfe des F/V-Umsetzers 43 - siehe Fig. 13 (B) - umge-

wandelt. Eine Elektromagnetspule des Relais 42 wird durch einen diese vom F/V-Umsetzer 43 durchfließenden Strom erregt, und die Relaiskontakte werden nur geschlossen, wenn der Alkoholfühler 41 feststellt, daß

die Konzentration des Alkohols einen vorbestimmten Wert 35

überschreitet. Der Anlaßschalter 26 wird geschlossen, urn die Spule 25 des Relais 25 zu erregen, wenn der Zünd-

schalter χ:, die Motorstartstellung gebracht wird, tim einen" (nicht gezeigten) Anlaßmotor, anzutreiben. Der Kühlwasser-Temperaturfühler 2'i schließt .rar, wenn die über clic Külilwassortcmperatur ermittelte Motortemperatur oberhalb eines vorbestimmten Viertes liegt.

V/onn der¹ Motoranlaßschaltcr 26 geschlossen wird, um den Motor zu starten, wird das Relais 23 geschlossen. V7enn zu diesem Zeitpunkt die Motortemperatur einen vorbestimmten Viert überschreitet (d.h. Start bei hoher Motortemperatur) , so schließt auch der Kühlwasser-Temperaturfühler 2^Li. Y/enn zusätzlich die Allcoholkonzentration im Brennstoff der Zufuhrleitung 5 hoch ist, d.h. die Flüchtigkeit des Brennstoffs wird gesteigert, weil der vom F/V-Umsetzer A3 abgegebene Spannungswert ansteigt, so schließt das Relais 42. Infolgedessen wird das elektromagnetische Öffnungsventil 20 erregt, um die BrennstoffrücklaufIeitiing 10 zu schließen, so daß sich der Brenstoffdruck

innerhalb der Zufuhrleitung 5 erhöht. 20

Da der von der Brennstoffpumpe 6 zugeführte Brennstoff kraftvoll in jede Einspritzdüse 3₅ auch wenn die mit jeder Einspritzdüse verbundene Brennstoffzuführleitung 5 und die Zweigleitung 5' auf Grund der Verdampfung von Brennstoff versperrt sind, eingebracht wird, kann deshalb das Brennstoffzufuhrsystera gemäß der Erfindung sicherstellen, daß der Motor bei hoher Brennstofftemperatur trotz des Auftretens einer Darapfblasenblockierung

glatt und ohne Schwierigkeiten startet. 30

Innerhalb der Brennstoffpumpe 6 kann ein Entlastungsventil vorgesehen werden, um eine Brennstoffleckage und Beschädigung an den Verbindungsstellen der Brennstoff zuführleitung 5 zu verhindern. Nach dem Start

des Motors wird der Anlaßschalter 26 geöffnet, so daß das elektromagnetische Öffnungsventil 20 die Gleichspannung nicht empfangen kann, und

dri.-ii.t ν: ir ti dor Hrcniistof f druckerhöhuiigsvorgang beendet, '..'oil lieu· C,.-c:i:is Lof rck-ucl: oh ·ο Rücksicht auf den Saugclv :cl: in der Sauglcitung erhöht wird, i-egelt folglich der Druckregler 9 den Brennstoff druck in Abhängigkeit von Saugdruclc in der Sauslei tang, nachdem der Motor angelaufen ist. Nach den Motorstart wird das elektromagnetische Öffmmgsveiitil 20 geöffnet, so daß der Brennstoff druck abfüllt. Da su dieser Zeit der in dor Brennstoffsufuhrleittuig 5 voa Behälter 4 zugeführte Brennstoff eine relativ niedrige Temperatur hat, kann eine Dampfblasonblockierung des Brennstoffs nicht auftreten. Um eine angemessene Brennstoffmenge für jeden Zylinder über die zugehörige Einspritzdüse zu liefern, wird bei der dritten bevorzugten Ausführungsform ferner die Irnpulsbreite des jeder Einspritzdüse 3 zugeleiteten Steuerimpulses korx-igiert, vreil die Menge des pro Zeiteinheit eiiigcspritzte.i Brennstoffs um eine dein erhöhten Brennstoffdruck zur Zeit des Motorstarts entsprechende Menge ansteigt. Die Ausgangsspannung des F/V-Ünsetzers 43 wird auch der Steuerschaltung 29 über einen invertieren« den Verstärker 4A, wie Figo 12 zeigt, der ein Impulssignal ez-zougt und ausgibt, dessen. Impulsbreite auf der Grundlage einer Ausgangsspannung vom LuftstrÖmungsmesser usw. erhalten wird, zugeführt. Die Impulsbreite des Signals von der Steuerschaltung 29 ist der Eingangsspannung vom (nicht gezeigten) innerhalb der Drosselkamraer des Motors 1 vorgesehenen LuftstrÖmungsmesser proportional. Indem man die Ausgangsspannung des invertierenden Vorstäi-kers 44 für die Steuerschaltung 29 vorsieht, wird *® ermöglicht, die Impulsbreite (Leistungsverhältnis) des Ausgangssignals der Steuerschaltung 29 zu verändern, um sie, wie Fig. 13(A) bis 13(D) zeigen, in Abhängigkeit von der Konzentration von Alkohol zu Benzin schmaler

werden zu lassen.
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Gci.iüß del- ISrfiiidung worden in einer Brcnnstoffzuführleitung eines liorkoumlichcn Bronnstorfztifuhrstcuorsystenis für cine Einspritzbi-ennkraftmaschino, die mit Benzin oder einer Ben-sin-Alkohol-Mischung betriebe.!, wird, oin Brennstoffdi-uclirogler und ein Bronnstoff-Temperaturfühler vorgesehen, so dciß, v/oiin der Motor bei hoher Brennstoff temperatur gestartet wird, der an jeder Einspritzdüse angewendete Brennstoff druck über einen normalen Viert angehoben wird, bis die Brennstofftemperatur unter einen vorbestimmten Wert absinkt, um eine gute Startcharakteristik für den Motor aufrechtzuerhalten.

Zusätzlich wird während der Zeit, da der Brennstoffdruck über den normalen Wert angehoben wird, die Ventilöffnungsseit für jede Einspritzdüse eingeregelt, um eine angemes-r sene Menge an Brennstoff in den zugeordneten Zylinder einzuspritzen. Insofern braucht die Genauigkeit einer jeden Einspritzdüse nicht gesteigert zu worden, und der Brennstoffpumpe wird keine zusätzliche Last auferlegt, so daß

■*" . der Druckregler und der Brennstoff-Temperaturfühler leicht dem herkömmlichen Brennstoffzufuhrsystem zugefügt werden können.

Es ist dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet klar, *"* daß die vorstehende Beschreibung sich auf bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes bezieht, wobei verschiedenartige Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den durch die Ansprüche abgesteckten Rahmen der Erfindung zu verlassen. 30

Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE

ΕΙΛΟ«ΛΝ P*TENT ATTORNEYS

A. 6RÜNECKER. οβ.·~α

DH H KINKELDEY. ο«.·»«

Ο« W-STOCKMAlR; [>iv-iNa.Aee.(CAtfec*<>

OR K. SCHUMANN. OR_-t»*»3

P. H JAKOB. ο»"ι -»a

DR. G. BEZOLD. »«.-ο««

W. MEISTER. t»v »Λ

H. HILGERS. ο»ι.·~ο

OR H. MEYER-PLATH. ο>ι«α

NISSAH MOTOR COMPANY,LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-slii, Kartagawa~ken, Japan

8OOO MÜNCHEN 22 MAXIMUANSTRASSe 43

p 16 432 6«August 1981

Brennstoffzufuhrsystem für eine Einspritz-Brennkraftmaschine

Patentansprüche

Γ y

Brennst off zufuhr sys tern für eine mit Benzin oder einer Alkohol-Beiizin-Mischung betriebene Brennkraf tmaschine , gekennzeichnet

a) durch einen Brennstoffbehälter (4),

b) durch eine in den Motor Brennstoff einspritzende Einspritzdüse (3),

c) durch eine die Einspritzdüse mit dem Brennstoffbehälter verbindende Brennstoffzuführleitung (5, 5')>

d) durch eine in der Brennstoffzufuhrleitung angeordnete Brennstoffpumpe (6),

e) durch eine an die Brennstoffzuführleitung zwischen der Brennstoffpumpe und der Einspritzdüse angeschlossene Brennstoffrücklaufleitung (10), die eine Brennstoffmenge stromoberhalb der Brennstoffpumpe zurückführt,

f) durch einen zwischen der Brennstoffzufuhr- und Brennstoffrücklaufleitung angeordneten Brennstoff-Druckregler (9)» der die Menge des rückgeführten

• · β W W

-2-

Bronnstoffs und einen Druck in der Brennstoffzufuhrleitung zwischen der Brennstoffpumpe sowie der Einspritzdüse einregelt,

g) durch einen Temperaturfühler (24, 28), der eine Temperatur des Brennstoffs in der Brennstoffzufuhrleitung feststellt und bei Beurteilung, daß die Brennstoffteraperatur oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, ein Signal ausgibt, und h) durch eine in Abhängigkeit von dem vom Temperaturfühler ausgegebenen Signal die Menge an rückgeführtem Brennstoff begrenzende und den Brennstoff druck erhöhende Einrichtung (20, 58, 40).
2. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, g e k e η nzeichnet durch einen Schalter (26), der bei eingeschaltetem Anlassermotor ein Signal abgibt, wobei die begrenzende Einrichtung in Abhängigkeit von den Signalen sowohl des Temperaturfühlers, wie

auch des Schalters (26) arbeitet* 20
3. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Konzentrationsfühler (4l, 42, 43), der feststellt, ob die Konsentration von Alkohol im Brennstoff oberhalb eines vorbe-

·" stimmten Wertes liegt und ein Signal abgibt, wobei die begrenzende Einrichtung in Abhängigkeit von den Signalen des Temperaturfühlers, des Schalters und des Konzentrationsfühlers arbeitet.
4. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch

g ekennz e i chne t, daß die Brennstoffpumpe (6) in Abhängigkeit von dem vom Temperaturfühler abgegebenen Signal arbeitet.
5. Brennstoffzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die begrenzende Einrichtung ein die Brennstoffrücklaufleitung öffnendes und schließendes elektromagnetisches Ventil (20) ist.
6. Brennstoffzufuhrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennz θ ichne-t, daß der Brennstoff-Druckregler (9) eine den Brennstoffdruck aufnehmende Membran (15)ι einen an der Membran angebrachten, die Brennstoff-Rücklaufleitung öffnenden sowie schließenden Ventilkörper (l6) und eine den Ventilkörper gegen den Brennstoffdruck in die Schließstellung drückende Feder (19) enthält, wobei die begrenzende Einrichtung (38, 40) die Druckkraft der Feder erhöht.
7· Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Membran einen Saugleitungsdruck derart aufnimmt, daß das elektromagnetische Ventil in die Offenstellung gelangt.
8. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfüh-

*5 ler ein die Kühlwassertemperatur des Motors feststellender Fühler (2k) ist.
9. Brennstoffzuf uhrsystem nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß der Temperaturfüh-

ler ein die Kühlwassertemperatur des Motors feststellender Fühler (24) ist.
10» Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfüh-

ler ein die Temperatur des Brennstoffs in der Brennstoff zuführleitung feststellender Fühler (28) ist.

■j
11. Brcnnstoffzufuhrsystom nach. Anspruch. 6, dadurch.

gekennzeichn et, daß der Temperaturfühler ein die Temperatur des Brennstoffs feststellender Fühler (23) ist.
12. Brennstoff zuf uhrsystem nach. Anspruch 2 oder 3»

gekennzeichn et durch eine eine Impulsiv breite eines der Brennstoffeinspritzdüse im Ansprechen auf den Betrieb der begrenzenden Einrichtung 10 zugeführten elektrischen Signals in angemessener

Weise vermindernde Vorrichtung (29).

13· Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch ein in der Brennstoffzufuhrleitung angeordnetes, die Strömung des Brennstoffs

zum Brennstoffbehälter lediglich dann, wenn der * Brennstoffdruck in der Brennstoffzufuhrleitung einen

vorgegebenen Grenzwert überschreitet, umkehrendes

. *■" Entlastungsventil, so daß ein Schaden in der Brenn-

stoffzufuhrleitung verhindert wird.

l4. Brennstoffzufuhrsystera nach Anspruch. 3₅ dadurch

gekennzeichnet, daß der Alkoholfühler die Alkoholkonzentration im Brennstoff aus der Änderung der elektrostatischen Kapazität eines in die Brennstoffzuführleitung eingesetzten Kondensators auf der Grundlage des Unterschieds der Dielektrizitätskonstanten zwischen Benzin und Alkohol feststellt .

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