DE3531486A1 - Method and device for feeding fuel to an engine - Google Patents
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Abstract
Description
Pfenning, Meinig & Partner 3 5 3 U 8 6 Pfenning, Meinig & Partner 3 5 3 U 8 6
Dipl.-tng. J. Pfenning, BerlinDipl.-tng. J. Pfenning, Berlin
g - Dipl.-Phys. K. H. Meinig, München g - Dipl.-Phys. KH Meinig, Munich
* Dr.-lng. A. Butenschön, Berlin* Dr.-lng. A. Butenschön, Berlin
DipHng. J. Bergmann, München RechtsanwaltDipHng. J. Bergmann, Munich Lawyer
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30. August 1985 Bg/KoAugust 30, 1985 Bg / Ko
ORBITAL ENGINE COMPANY PROPRIETARY LIMITED, Whipple Street, Balcatta, West-Australien, AUSTRALIENORBITAL ENGINE COMPANY PROPRIETARY LIMITED, Whipple Street, Balcatta, Western Australia, AUSTRALIA
Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoff zu einer MaschineMethod and device for supplying fuel to a machine
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Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoff zu einer MaschineMethod and device for supplying fuel to a machine
Die Erfindung bezieht sich auf die Dosierung und Zuführung von Brennstoff zu einer Verbrennungsmaschine und betrifft insbesondere solche Systeme, die einen Gasimpuls verwenden, um eine dosierte Menge Brennstoff zuzuführen und/oder einzuspritzen. Die Erfindung ist besonders anwendbar auf die Brennstoff-Versorgung von Maschinen für Transportfahrzeuge, bei denen häufige und erhebliche Laständerungsbedingungen auftreten.The invention relates to the metering and supply of fuel to an internal combustion engine and particularly relates to those systems that use a pulse of gas to deliver a metered amount of fuel and / or inject. The invention is particularly applicable to fuel supply of machines for transportation vehicles that have frequent and significant load change conditions appear.
Es besteht ein steigendes Bedürfnis.für weniger kostenaufwendige und stärker brennstoff-sparende Brennstoffeinspritzsysteme für Verbrennungsmaschinen. Herkömmliche Brennstoffeinspritzsysteme haben früher eine Hochdruckbrennstoffpumpe und eine Hochdruckdosiereinrichtung benötigt, um einen annehm-There is a growing need for less expensive and more fuel-efficient fuel injection systems for internal combustion engines. Traditional fuel injection systems used to have one High-pressure fuel pump and a high-pressure metering device are required in order to
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baren Grad von Brennstoffzerstäubung zu erreichen und den Umgang mit dem heißen Brennstoff zu ermöglichen. Beide Erfordernisse führen zu hohen Kosten der verwendeten Teile infolge des bei der Produktion geforderten hohen Standards, der engen Herstellungstoleranzen und der benötigten teuren Materialien.achievable degree of fuel atomization and to enable handling of the hot fuel. Both requirements lead to high cost of the parts used due to the high standards required in production, the tight manufacturing tolerances and the expensive materials required.
Der Einsatz der pneumatischen Brennstoffdosierung ist beschrieben in SAE-Technische Mitteilung Nr. 820351 von Mackay, und nähere Einzelheiten hierüber sind offenbart in den GB-PSen 2 018 906 und 2 102 501 sowie in den G3-Patentanmeldungen Nummern 532 035 und 454 657. Dieser Einsatz führt zu einer betr"ächtlichen Reduzierung der vorgenannten Probleme.The use of pneumatic fuel metering is described in SAE-Technische Mackay Communication No. 820351, and further details thereof are disclosed in U.S. Pat GB-PS 2 018 906 and 2 102 501 as well as in the G3 patent applications numbers 532 035 and 454 657. This use leads to a considerable reduction in the aforementioned Problems.
Bei den Verfahren der pneumatischen Brennstoffdosierung und -einspritzung wird eine in einer Kammer befindliche dosierte Menge Brennstoff durch einen Gasimpuls von hohem Druck aus der Kammer herausgedrückt und der Maschine zugeführt. Diese Zuführung erfolgt vorzugsweise über eine flexible Leitung zum Ansaugrohr der Maschine, sie kann jedoch auch direkt in die Verbrennungskammer erfolgen. Bestehende Systeme arbeiten in der Weise, daß sie Gas bei erhöhtem Druck stromaufwärts eines Ventils am Gaseinlaß der Kammer bereitstellen und das Ventil auf Anweisung eines programmierten elektronischen Steuergerätes öffnen. Die Dauer der Ventilöffnung wurde bisher für alle dosierten Mengen des· durch den Gasimpuls aus der Kammer austreibbaren Brennstoffs konstant gehalten, und das System wurde so ausgebildet, daß diese DauerIn the process of pneumatic fuel metering and injection, one in one Dosed amount of fuel located in the chamber by a gas pulse of high pressure from the Chamber pushed out and fed into the machine. This feed is preferably carried out via a flexible line to the suction pipe of the machine, but it can also be fed directly into the Combustion chamber done. Existing systems work in such a way that they gas at increased Provide pressure upstream of a valve at the gas inlet of the chamber and open the valve Open the instruction of a programmed electronic control unit. The duration of the valve opening was previously set for all dosed quantities of the fuel that can be expelled from the chamber by the gas pulse is kept constant, and that System was designed to last this
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ausreichend war, um die geforderte dosierte Menge Brennstoff beim maximalen Brennstoffbedarf der Maschine zu liefern. Die Dauer der Ventilöffnung wurde durch einen Impuls konstanter Breite vom elektronischen Steuergerät gesteuert.was sufficient to provide the required metered amount of fuel with the maximum fuel requirement to deliver to the machine. The duration of the valve opening became more constant by a pulse Width controlled by the electronic control unit.
Für eine zufriedenstellende Arbeitsweise einer vorgegebenen Maschine muß das System jedoch in der Lage sein, Brennstoff über einen großen Mengenbereich zuzuführen. Unter stationären Bedingungen, d.h. konstanter Geschwindigkeit und Last, efordert ein Brennstoffdosier- und -einspritzsystem ein Reduktionsverhältnis (turn-down ratio) von etwa 5zu 1, jedoch kann bei plötzlichen Laststeigerungen die Maschine für eine sehr kurze Zeitspanne bis zu zweimal soviel Brennstoff wie bei einem weit geöffneten Drosselventil verlangen.However, for a given machine to function satisfactorily, the system must be able to deliver fuel over a wide range of quantities. Under stationary Conditions, i.e. constant speed and load, require a fuel metering and -injection system a reduction ratio (turn-down ratio) of about 5 to 1, however, in the event of sudden increases in load, the machine may for a very short period of time Demand up to twice as much fuel as with a wide open throttle valve.
Es ist davon auszugehen, daß, obgleich eine konstante Gasimpulslänge ausreichend ist, um die geforderte Brennstoffmenge aus der Kammer auszutreiben, die tatsächlich mit der dosierten Brennstoffmenge gelieferte GasmengeIt can be assumed that, although a constant gas pulse length is sufficient, to expel the required amount of fuel from the chamber, which is actually with the dosed amount of fuel amount of gas supplied
mit steigenden dosierten Brennstoffmengen beträchtlich abnimmt. Man nimmt an, daß diese Abnahme der Luftmenge auf Trägheits- und Viskositätseigenschaften der erhöhten Brennstoffmenge beruht, und sie hat eine nachteilige Wirkung auf die tatsächlich zugeführte Brennstoffmenge, die Qualität der Brennstoff/ Luft-Mischung und das zur Maschine gelieferte Zerstäubungsmuster.decreases considerably with increasing dosed amounts of fuel. It is believed that this Decrease in the amount of air due to inertia and viscosity properties of the increased amount of fuel based, and it has an adverse effect on the actually delivered Amount of fuel, the quality of the fuel / air mixture and what is being delivered to the machine Atomization pattern.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoff zu einer Maschine unter Verwendung von komprimiertem Gas zu schaffen, die ein verbessertes Ansprechverhalten der Maschine bei Lastübergangsbedingungen ergeben.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device for supplying fuel to an engine using compressed Throttle to provide improved engine response in load transition conditions result.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Zuführung von Brennstoff zu einer Maschine durch Einspeisung von komprimiertem Gas in eine Kammer, um eine dosierte Menge Brennstoff aus dieser auszutreiben und durch Variation der Menge des eingespeisten Gases in Abhängigkeit von Änderungen des Brennstoffbedarfs der Maschine, so daß, wenn der Brennstoffbedarf steigt, auch die Gasmenge zunimmt.The present invention discloses a method of supplying fuel to a machine by feeding compressed gas into a chamber to produce a metered Expelling amount of fuel from this and by varying the amount of injected Gas depending on changes in the fuel consumption of the engine, so that if the demand for fuel increases, and the amount of gas also increases.
Der Anstieg der zum Austreiben der dosierten Brennstoffmenge in die Kammer eingespeisten Gasmenge mit dem Anstieg der Brennstoffmenge resultiert in zusätzlich verfügbarer Energie pro Gewichtseinheit des Brennstoffs, um diesen aus der Dosierkammer auszutreiben und durch die Einspritzdüse zu transportieren.The increase in the amount of fuel fed into the chamber to drive off the metered amount of fuel The amount of gas with the increase in the amount of fuel results in additional available energy per unit weight of fuel to drive it out of the metering chamber and to be transported through the injector.
Die erhöhte Gasmenge dient auch zur Zerstäubung und Sprühbildung des aus der Düse austretenden Brennstoffs. Abhängig vom Grad des Anstiegs der Gasmenge relativ zur Brennstoffmenge kann die im Gas verbliebene spezifische Energie an der Düse ebenfalls mit dem Anstieg der Brennstoffmenge zunehmen oder zumindest über den Hauptteil des Brennstoffmengenbereichs unter normalen BetriebsbedingungenThe increased amount of gas also serves to atomize and spray the gas emerging from the nozzle Fuel. Depending on the degree of increase in the amount of gas relative to the amount of fuel the specific energy remaining in the gas at the nozzle can also increase with the increase increase in the amount of fuel or at least over the major part of the fuel amount range under normal operating conditions
, 4b .
im wesentlichen konstant gehalten werden. , 4b.
be kept essentially constant.
Die Änderung der Gasmenge kann in einer linearen Beziehung zur Änderung der Brennstoffmenge erfolgen; es kann jedoch auch jede andere Beziehung gewählt werden.The change in the amount of gas can be in a linear relationship to the change in the amount of fuel take place; however, any other relationship can also be selected.
Die in die Dosierkammer eingespeiste Gasmenge wird durch den Druck und die Temperatur des Gases beim Eintritt in die Dosiefkammer beeinflußt. Aus praktischen Gesichtspunkten ist es jedoch nicht günstig, entweder den Druck oder die Temperatur zu variieren, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß diese Variationen in einem Zeitintervall von wenigenThe amount of gas fed into the dosing chamber is determined by the pressure and temperature of the Affected gas upon entry into the Dosiefkammer. From a practical point of view however, it is not convenient to vary either the pressure or the temperature, in particular if one takes into account that these variations occur in a time interval of a few
**
Millisekunden durchgeführt werden müssen. DasMilliseconds must be carried out. That
geeigneteste Mittel zur Veränderung der Gasmenge besteht in der Änderung der Zeitspanne,
in welcher das Gas in die Dosierkammer eingespeist wird.
20The most suitable means of changing the amount of gas consists in changing the period of time in which the gas is fed into the metering chamber.
20th
Es ist insbesondere ein Verfahren zur Zuführung von Brennstoff zu einer Maschine vorgesehen, bei dem eine dosierte Menge Brennstoff in einer Kammer mit einem GaseinlaßIn particular, a method for supplying fuel to a machine is provided, in which a metered amount of fuel in a chamber with a gas inlet
und einem Brennstoffauslaß bereitgestellt wird und bei dem der Brennstoff durch den Brennstoffauslaß aus der Kammer ausgetrieben und durch eine Düse der Maschine zugeführt wird, wobei das Austreiben und Zuführen desand a fuel outlet is provided and wherein the fuel is provided through the Fuel outlet expelled from the chamber and fed through a nozzle to the machine is, with the expelling and feeding of the
Brennstoffs durch das Einspeisen von GasFuel by feeding in gas
durch den Gaseinlaß in die Kammer bewirkt und die eingespeiste Gasmenge in Abhängigkeit
vom Brennstoffbedarf der Maschine variiert werden.
35caused by the gas inlet into the chamber and the amount of gas fed in can be varied depending on the fuel requirements of the machine.
35
- Alfs - Alfs
Es ist bekannt, daß, wenn ein Fluid und insbesondere eine Flüssigkeit durch eine Leitung fließt, sich eine Schicht der Flüssigkeit an der inneren Oberfläche der Leitung ausbildet. Die Dicke dieser Schicht hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, die die Viskosität der Flüssigkeit, die Fließgeschwindigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit der Leitung einschließen. Wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit abnimmt, steigt die Dicke der Schicht an, und daher nimmt im vorliegend betrachteten Brennstoffdosiersystem bei sinkender Geschwindigkeit der Brennstoffzuführung die Brennstoffmenge in der stationären Schicht zu.It is known that when a fluid, and in particular a liquid, passes through a conduit flows, a layer of the liquid forms on the inner surface of the pipe. The thickness of this layer depends on a number of factors that affect the viscosity of the Include liquid, flow rate and surface finish of the conduit. As the velocity of the liquid decreases, the thickness of the layer increases, and therefore, in the presently considered fuel metering system, it increases with decreasing speed the fuel supply to the amount of fuel in the stationary layer.
We"nn daher ein Anstieg der Brennstoffmenge ohne einen entsprechenden Anstieg der den Brennstoff vortreibenden Gasmenge stattfindet, wird ein Teil des durch den Anstieg erhaltenen Brennstoffs nicht der Maschine zugeführt, sondem für die Verstärkung der stationären Schicht verwendet. Demgemäß kann bei einer · Erhöhung der Brennstoffmenge durch eine Erhöhung der den Brennstoff vortreibenden Luftmenge eine Abnahme der Brennstoffgeschwindigkeit vermieden und die Dicke der stationären Schicht im wesentlichen konstant gehalten werden.We therefore have an increase in the amount of fuel takes place without a corresponding increase in the amount of gas propelling the fuel, part of the fuel obtained by the rise is not fed to the engine, but rather used for the reinforcement of the stationary layer. Accordingly, with a Increasing the amount of fuel by increasing the amount of fuel propelling the fuel Air volume avoided a decrease in fuel speed and the thickness of the stationary layer can be kept essentially constant.
Es ist möglich, die Dicke der Schicht zu reduzieren, wenn der Anstieg der Luftmenge ausreichend ist, um die Geschwindigkeit des Brennstoffs zu erhöhen. Dies kann auf zweierlei Weise vorteilhaft sein. Ein Anstieg der Gasmenge ohne einen Anstieg der dosierten Brennstoffmenge führt zu einer Erhöhung der Brenn-It is possible to reduce the thickness of the layer if the increase in the amount of air is sufficient is to increase the speed of the fuel. This can be beneficial in two ways. An increase in the amount of gas without an increase in the amount of fuel dosed leads to an increase in the fuel
ORlGINAL INSPECTEDORlGINAL INSPECTED
stoffgeschwindigkeit und damit zu einer Reduzierung der Schichtdicke. Auf diese Weise kann eine begrenzte Erhöhung der zur Düse geführten Brennstoffmenge erreicht werden, ohne daß die tatsächliche Dosierungsmenge geändert wird. Diese Art der Erhöhung der Brennstoffzufuhr zur Maschine kann nützlich sein, wenn der Anstieg des Brennstoffbedarfs relativ klein und von kurzer Dauer ist.material speed and thus a reduction the layer thickness. In this way, a limited increase in the amount of fuel fed to the nozzle can be achieved, without changing the actual dosage amount. This kind of increase in Supplying fuel to the engine can be useful when the demand for fuel increases is relatively small and of short duration.
Wenn andererseits der Anstieg der Gasmenge mit einem Anstieg der dosierten Brennstoffmenge gekoppelt ist und ausreicht, um die Gesamtbrennstoffgeschwindigkeit zu erhöhen, dann kann eine Reduzierung der Dicke der Brennstoffschicht eintreten, wodurch die durch die Düse zugefährte Brennstoffmenge weiter erhöht wird. Dies kann vorteilhaft sein, wenn ein großer oder schneller AnstiegOn the other hand, if the amount of gas increases with an increase in the amount of fuel dosed is coupled and sufficient to increase the overall fuel velocity, then a reduction in the thickness of the fuel layer can occur, whereby the The amount of fuel supplied through the nozzle is further increased. This can be beneficial be when a big or rapid increase
im Brennstoffbedarf vorliegt. 20is present in the fuel requirement. 20th
Die Menge des Brennstoffs kann bei der Einführung in die Kammer dosiert werden oder auch durch/und/oder während der EinspeisungThe amount of fuel can be dosed when it is introduced into the chamber or also through / and / or during the feed
des Gases in die Kammer.
25of the gas into the chamber.
25th
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with the aid of an exemplary embodiment shown in the figures explained in more detail. Show it:
Fig. 1 Ein Brennstoff-Dosiergerät,Fig. 1 A fuel metering device,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 in Figur 1,FIG. 2 shows a sectional view along the line 2-2 in FIG. 1,
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Fig.Fig.
Fig.Fig.
Figuren 5a - 5dFigures 5a-5d
ein Flußdiagrainm über die Wirkungsweise eines elektronischen Steuergeräts zur Regulierung der zur Zuführung des Brennstoffs verfügbaren Gasmenge,a flow diagram about the mode of action an electronic control unit to regulate the available fuel supply Gas quantity,
ein Diagramm zur Darstellung der Änderung der Dauer der Gaseinspeisung in Abhängigkeit vom Brennstoffbedarf, unda diagram showing the change in the duration of the gas injection depending on fuel requirements, and
Diagramme zur Darstellung der zugeführten Brennstoffmenge in Beziehung zur Gasnvenge.Diagrams showing the amount of fuel supplied in relation to each other to the gas supply.
Entsprechend den Figuren 1 und 2 besitzt das Dosiergerät einen Gerätekörper 110, in dem vier einzelne Dosiereinheiten 111 nebeneinander angeordnet sind. Das Gerät ist somit geeignet zur Verwendung für eine Vier-Zylinder-Maschine, wobei jede Dosiereinheit 111 einem getrennten Zylinder zugeordnet ist. Anschlußstücke 112 und 113 sind für eine Verbindung mit einer Brennstoff zuführungsleitung bzw. einer Brennstoffrückführungsleitung, die nicht dargestellt sind, vorgesehen und kommunizieren mit entsprechenden Brennstoffzuführungs -und Brennstoffrückführungskammern 60 und 70 innerhalb des Gerätekörpers zur Lieferung und Rückführung von Brennstoff zu bzw. von jeder Dosiereinheit 111.According to Figures 1 and 2, the metering device has a device body 110 in which four individual metering units 111 arranged side by side are. The device is thus suitable for use in a four-cylinder engine, with each metering unit 111 is assigned to a separate cylinder. Fittings 112 and 113 are for a connection with a fuel supply line or a fuel return line, which are not shown are provided and communicate with corresponding fuel supply and fuel return chambers 60 and 70 within the device body for the delivery and return of fuel to or from each dosing unit 111.
Jede Dosiereinheit 111 ist mit einem eigenen Brennstoffzuführungs-Anschlußstück 114 ausgestattet, mit welchem jeweils eine Brennstoffzuführungs-Leitung 108 verbunden ist, die dieEach metering unit 111 is equipped with its own fuel supply connection piece 114, with each of which a fuel supply line 108 is connected, which the
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individuell dosierten Brennstoffmengen zu einer Einspritzdüse 18 leiten (Figur 2). Die Düse ist in einer geeigneten Position angeordnet, um den Brennstoff zur Maschine zu liefern, beispielsweise in das Ansaugrohr der Maschine in der Nähe des jeweiligen Zylinderlufteinlaßventils eingefügt. Nähere Einzelheiten des Gerätes sind in der US-Patentanmeldung Nr. 532 035 dargestellt.Direct individually metered amounts of fuel to an injection nozzle 18 (FIG. 2). the Nozzle is placed in a suitable position to feed the fuel to the engine deliver, for example in the suction pipe of the machine near the respective Cylinder air intake valve inserted. Further details of the device are in the US patent application No. 532 035 shown.
Der Gerätekörper 110 ist vorzugsweise in der Nähe der Einspritzdüse 18 angeordnet und die BrennstoffZuführungs-Leitungen 108 besitzen zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 1,8 mm und eine Länge im Bereich von 10 bis 40 cm in Abhängigkeit vom Abstand zum jeweils zugeordneten Zylinder.The device body 110 is preferably in the Arranged near the injection nozzle 18 and have the fuel supply lines 108 expediently a diameter of about 1.8 mm and a length in the range from 10 to 40 cm depending on the distance to the respectively assigned Cylinder.
Figur 2 zeigt im Querschnitt eine Dosiereinheit 11 mit einem Dosierstab 115, der sich sowohl in eine Lufteinspeisungskammer 119 als auch in eine Dosierkammer 120 erstreckt. Jeder der vier Dosierstäbe 115 durchquert eine gemeinsame Lecksamme!kammer 116, die durch einen Hohlraum im Gerätekörper 110 und eine an diesem abgedichtet angebrachte Abdeckplatte 121 gebildet wird. Die Wirkungsweise der Lecksammelkammer 116 ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung und wird näher in der genannten US-Patentanmeldung Nr. 532 beschrieben.Figure 2 shows in cross section a metering unit 11 with a metering rod 115, which extends into both an air feed chamber 119 and a metering chamber 120. Each of the four metering rods 115 crosses a common leak collection chamber 116, which through a cavity in the device body 110 and one attached thereto in a sealed manner Cover plate 121 is formed. The operation of the leak collection chamber 116 is not part of it of the present invention and is further described in referenced U.S. Patent Application No. 532 described.
Jeder Dosierstab 115 ist hohl und axial gleitend im Gerätekörper 110 angeordnet. Die Länge, in der der Dosierstab 115 in die Dosierkammer 120 hineinragt, ist veränderbar zur EinstellungEach metering rod 115 is hollow and is arranged to slide axially in the device body 110. The length, in which the metering rod 115 protrudes into the metering chamber 120 can be changed for setting
der Menge des aus der Dosierkammer 120 austreibbaren Brennstoffs. Ein Ventil 143 befindet sich am in die Dosierkammer 120 hineinragenden Ende des Dosierstabs 115 und wird durch einen Stab 143a getragen und normalerweise durch eine Feder 145, die sich zwischen dem oberen Ende des hohlen Dosierstabs 115 und dem Stab 143a befindet, geschlossen gehalten.Die Strömung der Luft durch die Innenbohrung des Dosierstabs 115 von der Lufteinspeisungskammer 119 zur Dosierkammer 120 wird durch das Ventil 143 gesteuert. Beim Anstieg des Drucks in der Lufteinspeisungskammer 119 auf einen vorgegebenen Wert wird das Ventil 143 geöffnet, so daß Luft aus der Lufteinspeisungskammer in die Dosierkammer 120 durch den hohlen Dosierstab 115 strömen und den in der Dosierkammer 120 befindlichen Brennstoff austreiben kann.the amount of fuel that can be expelled from the metering chamber 120. A valve 143 is located at the end of the dosing rod 115 protruding into the dosing chamber 120 and is through a rod 143a supported and normally supported by a spring 145 which extends between the upper end of the hollow metering rod 115 and rod 143a is held closed Flow of the air through the inner bore of the metering rod 115 from the air injection chamber 119 to the dosing chamber 120 is controlled by the valve 143. When the pressure rises in the air supply chamber 119 to a predetermined value, the valve 143 is opened, so that air from the air feed chamber into the metering chamber 120 through the hollow metering rod 115 flow and expel the fuel located in the metering chamber 120 can.
Die Menge des durch die Luft austreibbaren Brennstoffs entspricht der zwischen der Lufteinlaßstelle und der Brennstoffauslaßstelle der Kammer befindlichen Menge, d.h. der Brennstoffmenge zwischen dem Ventil 143 für die Lufteinspeisung und einem am gegenüberliegenden Ende der Dosierkammer 120 befindlichen Zuführungsventil 109.The amount of fuel that can be expelled by the air corresponds to that between the air inlet point and the amount of fuel located at the fuel outlet point of the chamber, i.e. the amount of fuel between the valve 143 for the air supply and one located at the opposite end of the metering chamber 120 Supply valve 109.
Jeder der Dosierstäbe 115 ist mit einem Kreuzkopf 161 gekoppelt, der wiederum mit einem im Gerätekörper 110 gleitend angeordneten Betatigungsstab 160 gekoppelt ist. Der Betätigungsstab 160 ist mit einem Motor 169 verbunden, der in Abhängigkeit vom Brennstoffbedarf der Maschine gesteuert wird, um dieEach of the metering rods 115 is provided with a Crosshead 161 coupled, which in turn is slidably arranged in the device body 110 with a Operating rod 160 is coupled. The operating rod 160 is connected to a motor 169 which is controlled as a function of the fuel requirements of the machine in order to generate the
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Länge, mit der die Dosierstäbe 115 in die Dosierkammern 120 hineinragen, einzustellen. Hierdurch wird auch die Position der Ventile 143 für die Lufteinspeisung bestimmt, so daß die dosierte Brennstoffmenge, die durch die Einspeisung der Luft zugeführt wird, dem Brennstoffbedarf entspricht. Der Motor 169 ist vorzugsweise ein reversibler Linear-Schrittmotor. Set the length with which the metering rods 115 protrude into the metering chambers 120. This also determines the position of the valves 143 for the air feed, so that the metered amount of fuel that is fed in by the air feed corresponds to the fuel requirement. The motor 169 is preferably a reversible linear stepper motor.
Die Brennstoff-Zuführungsventile 109 werden jeweils in der Weise betätigt, daß sie in Abhängigkeit vom Druck in der Dosierkammer 120 dann geöffnet werden, wenn die Luft aus der Lufteinspeisungskammer 119 in die Dosierkammer 120 eingespeist wird. Wenn die Luft durch das Ventil 143 in die Dosierkammer 120 strömt, öffnet auch das Zuführungsventil 109, so daß sich die Luft zum Zuführungsventil bewegt und dabei den Brennstoff aus der Dosierkammer durch dieses Ventil austreibt. Das Ventil 143 wird solange offengehalten, bis ausreichend Luft eingespeist ist, um den Brennstoff zwischen den Ventilen 143 und 109 aus der Kammer auszutreiben und durch die Leitung 108 zur Einspritzdüse 18 zu befördern und weiterhin den durch diese hindurchgetretenen Brennstoff zu zerstäuben.The fuel supply valves 109 are each operated in such a way that it depends on the pressure in the metering chamber 120 are then opened when the air from the air feed chamber 119 into the metering chamber 120 is fed in. When the air through the valve 143 into the metering chamber 120 flows, the supply valve 109 also opens, so that the air to the supply valve moves and expels the fuel from the metering chamber through this valve. The valve 143 is kept open until sufficient air is fed in to expelling the fuel from the chamber between valves 143 and 109; and through line 108 to injector 18 and continue through this to atomize any fuel that has passed through.
Jede Dosierkammer 120 besitzt einen Brennstoffeinlaß 125 und einen Brennstoffauslaß 126, die durch Ventile 127 bzw. 128 gesteuert sind, um einen Fluß des Brennstoffs von der Einlaßkammer 60 durch die Dosierkammer 120 zu der Auslaßkammer 70 zu er-35 Each metering chamber 120 has a fuel inlet 125 and a fuel outlet 126 controlled by valves 127 and 128, respectively are to allow a flow of fuel from the inlet chamber 60 through the metering chamber 120 to the outlet chamber 70 to er-35
3531Vi 35 31Vi
-4ο--4ο-
möglichen. Jedes der Ventile 127 und 128 ist mit einer zugeordneten Membran 129 bzw. 130 verbunden. Die Ventile 127 und 128 werden durch Federdruck in einer offenen Stellung gehalten und geschlossen, wenn Luft unter Druck auf die jeweiligen Membranen 129 und 130 über zugeordnete Hohlräume 131 und 132 einwirkt. Jeder dieser beiden Hohlräume ist in ständiger Verbindung mit einer Luftleitung 133, und diese ist in ständiger Verbindung mit der Lufteinspeisungskammer 119 über eine Leitung 135.possible. Each of the valves 127 and 128 is connected to an associated membrane 129 or 130, respectively. Valves 127 and 128 are held in an open position by spring pressure and closed when air is under Pressure on the respective diaphragms 129 and 130 via associated cavities 131 and 132 acts. Each of these two cavities is in constant communication with an air duct 133, and this is in constant communication with the air feed chamber 119 via a line 135.
Wenn somit Luft unter Druck in die Lufteinspeisungskammer 119 und damit in die Dösierkammer 120 zur Zuführung des Brennstoffs eingespeist wird, dann wirkt die Luft auch auf die Membranen 129 und 130, so daß die Ventile 127 und 128 den Brennstoff einlaß 125 sowie den Brennstoffauslaß 126 schließen.Thus, when air under pressure enters the air feed chamber 119 and thus into the Dosing chamber 120 is fed in for supplying the fuel, then the Air also on the membranes 129 and 130, so that the valves 127 and 128, the fuel inlet 125 and the fuel outlet 126 close.
Die Steuerung der Luftzufuhr zur Lufteinspeisungskammer 119 über die Leitung 135 und zu den Hohlräumen 131 und 132 über die Leitung 133 wird in zeitlicher Beziehung zum Arbeitszyklus der Maschine durch ein von einem Elektromagneten betätigtes Ventil 150 gesteuert. Eine gemeinsame Luftzuführungsleitung 151, die über ein Anschlußstück 153 mit einer Druckluftquelle verbindbar ist, verläuft durch den Gerätekörper 110 und weist jeweils Abzweigungen 152 auf, um Luft zum jeweiligen Ventil 150 jeder DosiereinheitThe control of the air supply to the air injection chamber 119 via the line 135 and to cavities 131 and 132 via the Line 133 is timed to the duty cycle of the machine by one of solenoid operated valve 150 controlled. A common air supply line 151, which can be connected to a compressed air source via a connection piece 153, runs through the device body 110 and each has branches 152 for air to the respective valve 150 of each metering unit
111 zu liefern.
35111 to deliver.
35
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353 1 4 δ ο353 1 4 δ ο
Normalerweise ist ein kugelförmiger Ventilkörper 159 unter der Wirkung von Federn 170 so gelagert, daß er eine Luftströmung aus der Luftzuführungsleitung 151 in die Leitung 135 verhindert und die Leitung 135 über einen Auslaß 161 mit der Atmosphäre verbindet. Wenn der Elektromagnet erregt wird, wird die auf den Ventilkörper 159 wirkende Kraft der Federn 170 verringert und der Ventilkörper wird durch den Druck der Luft in der Luftzuführungsleitung 151 zurückgedrängt, so daß Luft aus dieser in die Leitungen 135 und strömen kann.Typically, a spherical valve body 159 is under the action of springs 170 stored so that there is a flow of air from the air supply line 151 into the line 135 prevented and the line 135 connects via an outlet 161 to the atmosphere. if the solenoid is energized, the force of the springs acting on the valve body 159 becomes 170 is reduced and the valve body is opened by the pressure of the air in the air supply line 151 pushed back, so that air from this in the lines 135 and can flow.
Die zeitliche Abstimmung der Erregung des Elektromagneten des Ventils 150 mit dem Maschinenzyklus kann über eine geeignete Detektoreinrichtung 171 gesteuert werden, die durch ein rotierendes Element der Maschine, beispielsweise die Kurbelwelle oder Schwungscheibe 172 oder irgendein anderes Element, das mit einer der Maschinengeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben, wird, betätigbar ist. Ein für diesen Zweck geeigneter Detektor besteht aus einem optischen Schalter, der eine Infrarotquelle und einen Fotodetektor mit einem Schmitttrigger enthält.The timing of the energization of the solenoid of the valve 150 with the Machine cycle can be controlled via a suitable detector device 171, by a rotating element of the machine, for example the crankshaft or flywheel 172 or any other element that moves at one of the machine speed corresponding speed is driven, is, can be actuated. One for that purpose Suitable detector consists of an optical switch that has an infrared source and includes a photodetector with a Schmitt trigger.
Es wurde bisher vorgeschlagen, daß die Dauer der Erregung des Elektromagneten 150 unveränderlich ist, insbesondere unabhängig von der zuzuführenden Brennstoffmenge und der Maschinengeschwindigkeit. Diese feste Dauer war so gewählt, daß dem maximalen Brennstoffbedarf bei der maximalen Maschinenge-It has heretofore been suggested that the duration the energization of the electromagnet 150 is invariable is, in particular, independent of the amount of fuel to be supplied and the machine speed. This fixed duration was chosen so that the maximum fuel requirement at the maximum machine
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
schwindigkeit genügt werden konnte.speed could be sufficient.
Die Steuerung der Arbeitsweise des Elektromagneten 150 erfolgt zweckmäßig durch ein elektronisches Steuergerät, welches einen elektrischen Impuls von fester Dauer an den Elektromagneten liefert unabhängig vom Brennstoffbedarf der Maschine. Bei einer derartigen Steuerung hat sich jedoch herausgestellt, daß die tatsächliche Luftmenge, die bei jedem EinspritzVorgang mit dem Brennstoff durch die Einspritzdüse 18 hindurchströmt, mit einem Anstieg der Menge des zugeführten Brennstoffs abnimmt.The operation of the electromagnet 150 is expediently controlled by a electronic control unit, which sends an electrical impulse of fixed duration to the Electromagnet delivers regardless of the fuel requirement of the machine. With such a Control has been found, however, that the actual amount of air that is used in each injection process with the fuel flows through the injector 18, with an increase in the amount of the supplied Fuel decreases.
Es wird angenommen, daß diese Erscheinung aufgrund von Änderungen der Trägheits- und Viskositätseigenschaften infolge des erhöhten Brennstoffpegels auftritt. Dies kann gemäß der vorliegenden Erfindung kompensiert werden, indem die Dauer der Erregung des Elektromagneten 150 bei höheren Brennstoffpegeln vergrößert wird, wodurch auch die Zeitspanne verlängert wird, in der das Gas in die Dosierkammer 120 eingespeist wird und somit auch die Luftmenge erhöht wird, die für das Vortreiben des Brennstoffs in der Leitung und dessen Transport durch die Einspritzdüse verfügbar ist.It is believed that this phenomenon is due to changes in inertia and Viscosity properties occurs as a result of the increased fuel level. This can according to the present invention can be compensated by the duration of the excitation of the Solenoid 150 is enlarged at higher fuel levels, which also increases the size of the The period of time in which the gas is fed into the metering chamber 120 is increased and thus the amount of air required to propel the fuel into the pipe and its transport through the injector is available.
Figur 3 zeigt ein Flußdiagramm, das eine typische Arbeitsweise des elektronischen Steuergeräts 192 (Figur 1) zur Durchführung von Veränderungen der Erregungsdauer des Elektromagneten 150 in Abhängigkeit vonFigure 3 is a flow chart showing a typical operation of the electronic Control unit 192 (Figure 1) to carry out changes in the excitation duration of the Electromagnet 150 as a function of
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der dosierten Menge des zuzuführenden Brennstoffs , um dem Brennstoffbedarf der Maschine zu genügen, darstellt. Das Steuergerät 192 ist mit der erforderlichen Beziehung zwischen der dosierten Brennstoffmenge und der Luftmenge pro Einspritzvorgang programmiert.the metered amount of fuel to be supplied to meet the fuel needs of the machine to suffice represents. The controller 192 is with the required relationship between programmed for the metered amount of fuel and the amount of air per injection process.
Wie Figur 1 zeigt, trägt der Betätigungsstab 160 einen Kontaktarm 190, der mit einem fest am Gerätekörper 110 angeordneten Widerstands-As Figure 1 shows, the actuating rod 160 carries a contact arm 190, which is fixed with a on the device body 110 arranged resistance
streifen 191 zusammenwirkt. Der Kontaktarm 190 und der Widerstandsstreifen 191 bilden ein Rückkopplungspotentiometer 198. Der Betätigungsstab 160 ist mit den Dosierstäben 115 verbunden und verändert die Länge, mit der diese in die Dosierkammern 120 hineinragen, und somit die dosierte Menge des zugeführten Brennstoffs. Die Stellung des Kontaktarms 190 auf dem Widerstandsstreifen und damit die Ausgangsspannung des Rückkopplungspotentiometers sind daher direkt proportional zu der dosierten Menge des zugeführten Brennstoffs.strip 191 cooperates. The contact arm 190 and the resistance strip 191 form a feedback potentiometer 198. The actuator rod 160 is with the metering rods 115 connected and changes the length with which they protrude into the metering chambers 120, and thus the metered amount of fuel supplied. The position of the contact arm 190 on the resistor strip and thus the output voltage of the feedback potentiometer are therefore directly proportional to the metered amount of fuel supplied.
Das elektronische Steuergerät 192 ist so programmiert, daß es in regelmäßigen Intervallen die Spannung am Potentiometer 198 abliest und hierdurch die Position des Betätigungsstabes 160 und damit auch die dosierte Menge des Brennstoffs bestimmt. DieseThe electronic controller 192 is programmed to run at regular intervals reads the voltage on the potentiometer 198 and thereby the position of the operating rod 160 and thus also the metered amount of fuel is determined. These
Spannungsablesungen erfolgen zweckmäßig in Intervallen von einer halben Millisekunde.Voltage readings are conveniently made in Half a millisecond intervals.
Nach dem Ablesen der Spannung am Potentiometer bestimmt das Steuergerät 192 die Er-After reading the voltage on the potentiometer, the control unit 192 determines the
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^- regungsdauer des Elektromagneten 150, die für die dosierte Menge des Brennstoffs entsprechend der Stellung des Betätigungsstabes 160 erforderlich ist. Wenn zu dem Zeitpunkt, in dem diese Bestimmung durch das Steuergerät erfolgt, die Maschine in dem Teil des Arbeitszyklus ist, in dem Brennstoff zugeführt wird, dann erfolgt eine entsprechende Einstellung für die verbleibende Dauer der Erregung durch das Steuergerät. Wenn das Ergebnis dieser Einstellung darin besteht, daß die Erregungsdauer auf null reduziert ist, dann wird die Erregung des Elektromagneten durch das Steuergerät abgeschaltet, so daß die Zuführung von Brennstoff und Gas beendet wird. Wenn die verbleibinde Zeitspanne jedoch nicht auf null reduziert ist, dann bleibt der Elektromagnet erregt und Brennstoff und Gas werden weiterhin zugeführt. In der nächsten Periode von einer halben Millisekunde wird diese Folge wiederholt. ^ - duration of the electromagnet 150, which is required for the metered amount of fuel in accordance with the position of the actuating rod 160. If, at the point in time at which this determination is made by the control device, the machine is in the part of the duty cycle in which fuel is supplied, then a corresponding setting is made by the control device for the remaining duration of the energization. If the result of this adjustment is that the energization duration is reduced to zero, then the energization of the electromagnet is switched off by the control device, so that the supply of fuel and gas is stopped. However, if the remaining time is not reduced to zero, then the electromagnet remains energized and fuel and gas continue to be supplied. This sequence is repeated in the next half-millisecond period.
Wenn zum Zeitpunkt der Bestimmung der Erregungsdauer des Elektromagneten sich die Maschine nicht in dem Teil ihres Arbeitszyklus befindet, in welchem Brennstoff zugeführt wird, dann wird die neu bestimmte Erregungsdauer gespeichert. Wenn innerhalb der dann laufenden Periode von einer halben Millisekunde die Maschine in den Teil ihres Arbeitszyklus eintritt, in dem Brennstoff zugeführt wird, dann wird der Elektromagnet für die neu bestimmte Zeitspanne erregt. Für den Fall, daß die Maschine während der Periode von einer halben Millisekunde nicht in den Teil ihres Arbeitszyklus eintritt, in dem die Brennstoffzuführung stattfindet, dann wirdIf at the time of determining the duration of energization of the electromagnet the machine itself is not in the part of their work cycle in which fuel is added, then the newly determined duration of excitation is saved. If within the then ongoing Half a millisecond period the machine in the part of its duty cycle occurs in which fuel is fed, then the electromagnet for the newly determined Period of time excited. In the event that the machine is not in the part during the half millisecond period their working cycle occurs, in which the fuel supply takes place, then becomes
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am Ende dieser Periode die Folge wiederholt, wie oben beschrieben wurde.at the end of this period repeats the sequence as described above.
Es können kommerziell erhältliche Teile so angeordnet und programmiert werden, daß sie die erforderlichen Funktionen ausüben, um das in Figur 3 dargestellte Flußdiagramm zu realisieren. Es können auch andere Faktoren eingeführt werden, um die Erregungszeit des Elektromagneten zu variieren. Bei 10Commercially available parts can be arranged and programmed to perform the functions required to follow the flowchart shown in FIG to realize. Other factors can also be introduced to vary the energization time of the electromagnet. at 10
der Anwendung in Kraftfahrzeugen kann ein zu berücksichtigender Faktor die Spannung der den Elektromagneten erregenden Energiequelle sein.When used in motor vehicles, a factor to consider may be voltage be the energy source exciting the electromagnet.
Die Spannung der in einem Kraftfahrzeug verwendeten Batterie kann unter Betriebsbedingungen erheblich von dem Nennwert von 12 Volt abweichen. Erhebliche Spannungsabfälle können in solchen Zeitabschnitten auftreten, wenn große Lasten an die Batterie angelegt werden, bspw. beim Anlassen der Maschine. Um diesen Abfall der zur Erregung des Elektromagneten verfügbaren Spannung zu kompensieren, kann die Erregungsdauer ausgedehnt werden.The voltage of the battery used in a motor vehicle can vary under operating conditions differ significantly from the nominal value of 12 volts. Significant voltage drops can occur in such time periods when large loads are applied to the battery, e.g. when starting the machine. To this drop in the excitation of the electromagnet To compensate for the available voltage, the duration of the excitation can be extended.
Das elektronische Steuergerät 192 kann somit eine Funktion verkörpern, bei der die tatsächliche am Elektromagneten verfügbare Spannung mit der Batterie-Nennspannung verglichen wird und bei einem Abfall der tatsächlichen Spannung gegenüber der Nennspannung eine Verlängerung der Erregungszeit des Elektromagneten erfolgt. Der Grad dieser Verlängerung in Beziehung zum SpannungsabfallThe electronic control unit 192 can thus embody a function in which the actual The voltage available at the electromagnet is compared with the nominal battery voltage and, in the event of a drop, the actual voltage Voltage compared to the nominal voltage an extension of the excitation time of the electromagnet he follows. The degree of this elongation in relation to the voltage drop
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x kann im elektronischen Steuergerät vorprogrammiert werden. x can be preprogrammed in the electronic control unit.
Die Erregungszeit des Elektromagneten kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: Pwe = pwo + Pwbv + pwact> The energization time of the electromagnet can be expressed by the following equation: Pw e = pw o + Pw bv + pw act>
Hierin bedeuten: PW die tatsächliche Erregungsdauer
PW die GrunderregungsdauerHere: PW mean the actual duration of excitation
PW the basic excitation duration
PW, die BatteriespannungskompenPW, the battery voltage compens
sationsdauersation duration
ACT die Kompensationsdauer auf grund der Stellung des Betätigungsstabes .ACT is the compensation period based on the position of the operating rod .
PW ist normalerweise die Erregungsdauer, wenn οPW is usually the duration of arousal when ο
die Maschine nicht belastet ist und sie liegt bei etwa 12 bis 15 Millisekunden; die maximale Zunahme in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsstabes liegt etwa im Bereich zwischen 5 und 10 Millisekunden, wobei dieser Anstieg linear mit der Positionsänderung des Betätigungsstabes verläuft. Der Anstieg der Erregungsdauer infolge einer Abnahme der Batteriespannung liegt etwa im Bereich von 0,5 Millise-the machine is not loaded and it is around 12 to 15 milliseconds; the maximal The increase depending on the position of the operating rod is approximately in the range between 5 and 10 milliseconds, this increase being linear with the change in position of the operating rod runs. The increase in the duration of excitation due to a decrease in battery voltage is in the range of 0.5 milliseconds
künden pro Volt. Der Anstieg von 5 bis 10 Millisekunden in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsstabes ergibt sich für die maximale Brennstoffzuführung unter Lastübergangsbedingungen und ist erheblich größer (im Bereich von 50 %) als derjenige, der unter stabilen Bedingungen bei voll geöffnetem Drosselventil erforderlich ist. Die Erregungszeit des Elektromagneten pro Arbeitszyklus ist selbstverständlich begrenzt durch die Dauer des Arbeitszyklus der Maschine und die Zeit, dieannounce per volt. The increase of 5 to 10 milliseconds depending on the position of the operating rod results in the maximum fuel supply under load transfer conditions and is considerably larger (in the region of 50%) than the one under stable Conditions when the throttle valve is fully open. The excitation time of the Electromagnet per working cycle is of course limited by the duration of the working cycle the machine and the time that
- Xh - Xh
erforderlich ist zur Füllung der Dosierkammer mit Brennstoff, die bei etwa 8 Millisekunden liegt.is required to fill the metering chamber with fuel, which takes about 8 milliseconds lies.
Es ist aus Gründen des Verbrennungswirkungsgrades wünschenswert, die Einspritzung des Brennstoffs zu einem festen Zeitpunkt im Arbeitszyklus der Maschine zu beenden. Wenn somit die Erregungszeit des Elektromagneten variiert und der Zeitpunkt der Beendigung der Erregung festliegt, wird die Variation dadurch erhalten, daß der Beginn der Erregungszeit entsprechend veränderbar ist. Figur 4 zeigt eine typische Veränderung in der Dauer der Einwirkung der Luft auf den zugeführten Brennstoff in Beziehung zur Ausgangsspannung des Potentiometers, die direkt von der Menge des zugeführten Brennstoffs abhängig ist.For reasons of combustion efficiency, it is desirable to inject the Stop fuel at a fixed point in the machine's work cycle. if thus the energization time of the electromagnet varies and the time of termination of the Excitation is fixed, the variation is obtained in that the beginning of the excitation time can be changed accordingly. Figure 4 shows a typical change in the duration of exposure to air on the supplied Fuel in relation to the output voltage of the potentiometer, which is directly from the amount depends on the fuel supplied.
In der vorhergehenden Beschreibung war die Erregungsdauer des Elektromagneten veränderbar in Abhängigkeit von Änderungen der dosierten Brennstoffmengen. Dies ist jedoch dahingehend zu verstehen, daß der Zweck der Veränderung dieser Dauer darin besteht, eine entsprechende Änderung der Luftmenge zu erreichen, die zur Zuführung der dosierten Menge Brennstoff verfügbar ist. Da der Druck der gelieferten Luft durch geeignete Druckregler konstant gehalten wird und die normalerweise auftretenden Temperaturschwankungen die Luftdichte nicht wesentlich beeinflussen, ist die zur Dosierkammer gelieferte Luftmenge direkt abhängig von der Zeitspanne, in der die Luft über das Elektromagnetventil 150 verfügbar ist.In the previous description, the energization time of the electromagnet was changeable depending on changes in the metered amounts of fuel. However, this is to the point understand that the purpose of changing this duration is to allow for a corresponding change in the amount of air that is available to feed the metered amount of fuel. Because the pressure the supplied air is kept constant by suitable pressure regulators and that normally occurring temperature fluctuations do not significantly affect the air density, the amount of air delivered to the dosing chamber is directly dependent on the period of time in which the air is available through the solenoid valve 150.
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χ Wenn die Maschine übergangsbedingungen unterworfen ist, die einen raschen Anstieg der Brenn stoffzuführung erfordern, kann es schwierig sein, ein Brennstoffdosier- und -einspritzsystem so zu steuern, daß es die optimale Brennstoffmenge zuführt. Vom Beginn des Übergangs an sollten der erste oder die beiden ersten Arbeitszyklen jedes Zylinders vorzugsweise eine höhere Brennstoffzuführung aufweisen als bei der gleichen Dfosselventilöffnung im stationären Zustand. Diese unmittelbare Anreicherung der Brennstoffmischung ist erforderlich, um der Maschine ein angemessenes schnelles Ansprechverhalten zu verleihen, wenn das Drosselventil plötzlich geöffnet wird. Es wurde gefunden, daß ein angemessenes Ubergangsansprechverhalten erhalten werden kann, wenn die Maschine das beschriebene Brennstoffdosiersystem verwendet, indem die zur Zuführung des Brennstoffs χ When the engine is subjected to transient conditions that require a rapid increase in fuel delivery, it can be difficult to control a fuel metering and injection system to deliver the optimal amount of fuel. From the beginning of the transition, the first or the first two working cycles of each cylinder should preferably have a higher fuel supply than with the same nozzle valve opening in the steady state. This immediate enrichment of the fuel mixture is necessary in order to give the engine a reasonably quick response if the throttle valve is suddenly opened. It has been found that adequate transient response can be obtained when the engine utilizes the fuel metering system described by using the method to deliver the fuel
verfügbare Luftmenge erhöht wird, unabhängig von einem Anstieg der dosierten Brennstoffmenge .available amount of air is increased, regardless of an increase in the metered amount of fuel .
Während des Betriebs der Maschine bleiben die inneren Oberflächen des Brennstoffzuführungsweges, der die Brennstoffzuführungs-Leitung 108 und die zugeordnete Einspritzdüse 18 umfaßt, nach jeder Zuführung von Brennstoff und Luft durch die Einspritzdüse 18 zu der Maschine vom Brennstoff benetzt. Während eines im wesent lichen stationären Maschinenbetriebs, d.h. bei stabilem Zustand oder leichter Beschleunigung oder Verlangsamung, hat diese restliche Benetzung der inneren Oberflächen keine 35During the operation of the machine, the inner surfaces of the fuel supply path remain, which comprises the fuel supply line 108 and the associated injection nozzle 18, after each supply of fuel and air through injector 18 to the engine wetted by the fuel. During essentially stationary machine operation, i. E. in steady state or slight acceleration or deceleration, this has residual Wetting of the inner surfaces none 35
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wesentliche Wirkung auf den Betrieb der Maschine, da die an den benetzten Oberflächen verbleibende Brennstoffmenge im wesentlichen konstant bleibt und auch die für jeden Zuführungsvorgang verwendete Luftmenge konstant ist.significant effect on the operation of the machine, since the remaining on the wetted surfaces The amount of fuel remains essentially constant and also that used for each feed operation Air volume is constant.
Figur 5a stellt die für einen Maschinenübergang mit einem erforderlichen unmittelbaren Anstieg der Brennstoffmenge zwischen den Einspritzvorgängen 5 und 6 gewünschten aufeinanderfolgenden Brennstoffeinspritzvorgänge über die Einspritzdüse 18 dar. Figur 5b zeigt die typischerweise zugeführten Brennstoffmengen, wobei das Brennstoffdosier- und-einspritzsystem so ausgebildet ist, daß bei jedem der zwölf Einspritzvorgänge der Brennstoff durch die gleiche Luftmenge vorgetrieben wird. Der Grad der verbleibenden Benetzung in der Brennstoffzuführungs-Leitung 108 steigt an bei erhöhten dosierten Brennstoff mengen, und die Menge des über die Einspritzdüse zugeführten Brennstoffs steigt allmählich zwischen den Einspritzvorgängen 5 und 9 an. Von*derersten Zuführung bei der neuen Brennstoffdosiermenge an ist die über die Einspritzdüse 18 gelieferte Brennstoffmenge geringer als die durch die Stellung des Dosierstabes 115 in der Dosierkammer 120 bestimmte Dosiermenge, da die verfügbare Luftmenge die erhöhte Brennstoffmenge nicht unmittelbar bewältigen kann, so daß ein Anstieg in der verbleibenden Benetzung der inneren Oberflächen erfolgt. Jedoch ist die zurückbleibende, die Leitung 108 benetzende Brennstoffmenge eine Funktion sowohl der dosierten BrennstoffmengeFigure 5a represents the for a machine transition with a required immediate Increase in the amount of fuel between injections 5 and 6 desired sequential fuel injections via the injection nozzle 18. FIG. 5b shows the fuel quantities typically supplied, wherein the fuel metering and injection system is designed so that in each of the twelve Injections the fuel is driven by the same amount of air. The degree the remaining wetting in the fuel supply line 108 increases with increased the amount of fuel dosed and the amount of fuel supplied via the injector gradually increases between injections 5 and 9. From * the first feed at the The new fuel metering amount is the amount of fuel delivered via the injection nozzle 18 less than that determined by the position of the metering rod 115 in the metering chamber 120 Dosing amount, as the amount of air available does not directly affect the increased amount of fuel can cope, so that an increase in the remaining wetting of the inner surfaces he follows. However, the amount of fuel remaining wetting line 108 is one Function of both the metered amount of fuel
in der Dosierkammer als auch der zur Zuführung 35in the dosing chamber as well as that for the feed 35
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lodes Brennstoffs durch die Leitung und die Einspritzdüse verwendeten Luftmenge.The amount of air used by the line and the injector is the amount of fuel used.
Es wird nun Figur 5c betrachtet, bei der bei jedem EinspritzVorgang von der gleichen dosierten Brennstoffmenge in der Dosierkammer ausgegangen wird. Jedoch wurde die Luftmenge für den Einspritzvorgang 6 gegenüber den Luftmengen bei den anderen Einspritzvorgängen erhöht, indem der Elektromagnet länger erregt wurde. Beim Einspritzvorgang 6 wird mehr Brennstoff aus der Einspritzdüse 18 herausgeführt als beim Einspritzvorgang 5, da die Menge des die inneren Oberflächen der Brennstoffzuführungs-Leitung 108 benetzenden BrennstoffsFIG. 5c is now considered, in which the same is dosed for each injection process The amount of fuel in the metering chamber is assumed. However, the amount of air was increased for injection process 6 compared to the air quantities in the other injection processes, by energizing the electromagnet for a longer period of time. In the injection process 6 there is more fuel out of the injection nozzle 18 than in the injection process 5, since the amount of fuel wetting the inner surfaces of the fuel supply conduit 108
··
herabgesetzt wurde. Bei Einspritzvorgang 7 wird entsprechend weniger Brennstoff als beim Einspritzvorgang 5 zugeführt, da einiger Brennstoff in der Leitung 108 verbleibt, um die Benetzung an deren Oberflächen im bisherigen Umfang wieder herzustellen. Die nachfolgenden Einspritzvorgänge liefern unter Verwendung der normalen Luftmenge eine Brennstoffmenge durch die Einspritzdüse, die der dosierten, in der Dosierkammer 120 verfüg-has been reduced. In the case of injection process 7, less fuel is used than in the case of Injection process 5 supplied as some fuel remains in line 108, in order to restore the wetting of their surfaces to the previous extent. the subsequent injections deliver an amount of fuel using the normal amount of air through the injection nozzle, which the metered, in the metering chamber 120
baren Menge entspricht.equivalent amount.
Figur 5d stellt eine Wiederholung der Übergangsbedingungen der Maschine entsprechend der Figur 5a dar, jedoch mit der Ausnahme, daß das System jetzt so ausgebildet ist, daß die erhöhte Brennstoffmenge durch eine erhöhte Luftmenge vorgetrieben wird. Beim Einspritzvorgang 6, der den ersten Einspritzvorgang mit den erhöhten dosierten Brennstoff- undFigure 5d represents a repetition of the transition conditions of the machine accordingly of Figure 5a, but with the exception that the system is now designed so that the increased amount of fuel is driven by an increased amount of air. During the injection process 6, the first injection process with the increased metered fuel and
Luftmengen darstellt, verbleibt die Zuführungsleitung 108 etwas weniger stark benetzt als beim vorhergehenden Einspritzvorgang 5, während die folgenden Einspritzvorgänge 7, 8, 9 usw. den reduzierten Benetzungsgrad beibehalten. Die Wirkung auf die zugeführten Brennstoffmengen ist aus Figur 5d ersichtlich. Die Brennstoffanreicherung beim übergang ist offensichtlich. Diese Ausbildung bewirkt auch eine gewünschte Brennstoffverarmung bei Verzögerungsübergängen ° infolge einer erhöhten Restbenetzung in der Zuführungsleitung 108.Represents air volumes, the supply line remains 108 slightly less wetted than in the previous injection process 5, during the following injection processes 7, 8, 9 etc. retain the reduced degree of wetting. The effect on the amount of fuel supplied can be seen from FIG. 5d. The fuel enrichment the transition is obvious. This training also causes a desired one Fuel depletion in delay transitions ° as a result of increased residual wetting in the supply line 108.
Die Ausnutzung der Reduzierung der Benetzung der inneren Oberfläche der Brennstoff-Zufüh-The utilization of the reduction in the wetting of the inner surface of the fuel supply
**
rungsleitung erfolgt vorzugsweise in Verbindung mit dem Anstieg der dosierten Brennstoffmenge wie in Figur 5d dargestellt, insbesondere, wenn die Maschine einer starken übergangsbedingung ausgesetzt ist. Jedoch können beide Eigenschaften individuell ausgenutzt werden. Das elektronische Steuergerät 192 kann so ausgestaltet sein, daß es auf eine Übergangsbedingung, die in anderer Weise als durch die Stellung des BetatigungsStabes erfaßt wird,tion line is preferably carried out in connection with the increase in the metered amount of fuel as shown in Figure 5d, especially when the machine is under a severe transition condition is exposed. However, both properties can be used individually. The electronic control unit 192 can be configured in such a way that it responds to a transitional condition that is otherwise than by the Position of the operating rod is detected,
anspricht, um die Benetzbarkeitsreduktionsfähigkeit zu realisieren, bspw. durch Erfassen der Geschwindigkeit der Änderung der Stellung des Drosselventils.responds in order to realize the wettability reduction capability, e.g. by detecting the rate of change in the position of the throttle valve.
° Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf das im Ausführungsbeispiel beschriebene Gerät beschränkt ist, sondern auf alle Brennstoffdosier- und/oder- ζ uführungssysteme° It should be pointed out that the invention does not apply to that described in the exemplary embodiment Device is limited, but to all fuel metering and / or ζ uführungssysteme
anwendbar ist, die einen Gasimpuls benützen, 35is applicable, which use a gas pulse, 35
353H86353H86
-3L.
um eine dosierte Brennstoffmenge zur Zuführung zu einer Maschine vorzutreiben.-3L.
to propel a metered amount of fuel to be fed to a machine.
Die dosierte Brennstoffmenge hängt ab von der Maschinenlast, dem Übergangszustand, der Maschinenzylindergröße und dem gewählten Luft/ Brennstoffverhältnis und liegt üblicherweise im Bereich von einigen wenigen Milligramm bis zu etwa 100 Milligramm oder mehr pro Einspritzvorgang. Entsprechend kann die in die Dosierkammer eingespeiste bevorzugte Luftmenge pro Einspritzvorgang über einen Bereich von 2 Milligramm bis zu 10 oder mehr Milligramm variieren. Ein angenähertes voltametrieches Verhältnis von Luft zu Brennstoff, das bei Standardtemperatur und -druck gemessen wird, beträgt etwa 50 : 1. Der Druck der zugeführten Luft wird geregelt, wobei der Dosiervorgang üblicherweise bei Drücken im Bereich von 200 kPa bis 1000 kPa oder noch höher durchgeführt wird.The metered amount of fuel depends on the engine load, the transition state, the engine cylinder size and the selected air / fuel ratio and is usually in the range of a few milligrams to about 100 milligrams or more per injection. Correspondingly, the can in the dosing chamber Preferred amount of air fed in per injection process over a range of 2 milligrams vary up to 10 or more milligrams. An approximate voltammetry ratio from air to fuel measured at standard temperature and pressure about 50: 1. The pressure of the air supplied is regulated, with the metering process usually is carried out at pressures in the range of 200 kPa to 1000 kPa or even higher.
Der Minimaldrtick wird in der Praxis durch das Erfordernis der Ventilbetätigung undder Lieferung einer ausreichenden Luftmenge bestimmt, so daß 400 kPa ein üblicher Wert sind. Entsprechend wird der Maximaldruck durch denThe minimum trick is achieved in practice by the Determines the need for valve actuation and the supply of a sufficient amount of air, so 400 kPa is a common value. The maximum pressure is correspondingly determined by the
Wunsch nach einfachen und wirksamen Lieferquellen bestimmt. Bei der Anwendung in der Fahrzeugtechnik ist es wünschenswert, einen einstufigen Kompressor zu verwenden, wodurch der Maximaldruck auf etwa 800 kPa begrenzt ist.Desire for simple and effective sources of supply determined. When used in the In automotive engineering, it is desirable to use a single-stage compressor, as a result of which the maximum pressure is limited to around 800 kPa.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen der Maschine kann es wünschenswert sein, die Luftmenge pro Einspritzvorgang zu erhöhen, obwohl keine entsprechende Erhöhung derUnder certain operating conditions of the machine it may be desirable to have the Increase the amount of air per injection process, although there is no corresponding increase in the
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Brennstoffmenge stattfindet. Eine derartige Bedingung kann während des Startvorganges der Maschine insbesondere bei einem Kaltstart gegeben sein. Die zusätzliche Luft trägt zu einer verbesserten Zerstäubung bei, insbesondere wenn die Maschine kalt ist und die Verdampfung nicht durch die Wärme der Maschine unterstützt wird.Amount of fuel takes place. Such a condition can occur during the startup process the machine is given in particular during a cold start. The extra air contributes to improved atomization, especially when the machine is cold and the evaporation is not supported by the heat of the machine.
Der Maschinenzustand, in dessen Abhängigkeit die Luftmenge variiert wird, kann vom Beginn des Startvorganges aus so beeinflußt werden, daß die Luftmenge mit zunehmendem Zeitablauf abnimmt, bis sie unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt. Wenn als Maßstab hierfürThe machine status, depending on which the air volume is varied, can be from the beginning the starting process can be influenced in such a way that the amount of air increases with the passage of time decreases until it falls below a predetermined limit. If as a benchmark for this
die Maschinentemperatur gewählt wird, dann wird die Luftmenge mit steigender Temperatur gesenkt, bis der Grenzwert erreicht ist.the machine temperature is selected, then the amount of air increases with increasing temperature decreased until the limit value is reached.
Claims (25)
15falls.
15th
5Chamber (120) is moved.
5
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- 1985-08-30 DE DE19853531486 patent/DE3531486A1/en not_active Withdrawn
- 1985-08-31 JP JP60193015A patent/JPS61123760A/en active Pending
- 1985-09-02 FR FR8513023A patent/FR2569775B1/en not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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