DE3612058C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von GAA nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Verfahren werden angewendet zur produktionsseitigen Einstellung der gefertigten Gemischaufbereiter, um in bestimmten Luftdurchsatzbereichen ein vom Motorenhersteller gewünschtes Brennstoff-Luft-Mischungsverhältnis sicherzustellen.

Hierbei beziehen sich alle bekannten Einstellverfahren im wesentlichen auf Luftdurchsätze und Mischungsverhältnisse, wie sie im Warmbetrieb der Motoren auftreten und gewünscht sind.

Im Zuge der weiteren Verringerung von Schadstoffen in Motorabgasen sind Testverfahren gesetzlich vorgeschrieben, in denen auch der sogenannte Kaltmotorbetrieb vorgesehen ist, der insbesondere bei Verwendung von Katalysatoren einen erheblichen Anteil der gemessenen Schadstoffe verursacht.

Die Einstellung der Gemischaufbereitungsanlage (GAA) auch in Funktionsbereichen, die dem Kaltmotorbetrieb zuzuordnen sind, kommt somit eine größer werdende Bedeutung zu.

Aus der DE-OS 23 60 454 ist eine Starterklappensteuereinrichtung bekannt, die maßgeblich für das im Vergaser gebildete Brenngemisch für den Kaltmotorbetrieb verantwortlich ist. Diese besteht aus dem elastischen thermischen Stellelement (Bimetallfeder), das auf eine Haltevorrichtung befestigt, am Vergaser solange gedreht werden kann, bis ein Mitnehmerlappen des Stellelementes einen mit der Starterklappe verbundenen Winkelhebel mit einem ausgewählten Druck (Drehmoment) bei einer vorbestimmten Stellelementtemperatur erfaßt.

Es handelt sich hierbei um ein Einstellverfahren, das ohne Prüfstand durchgeführt wird. Es kann angenommen werden, daß das Stellelement bei der vorbestimmten Temperatur mit dem ausgewählten Druck (Drehmoment) belastet wird und eine entsprechende Markierung (Kerbe) an der Haltevorrichtung gesetzt wird. Diese Markierung und eine weitere Markierung, die in einer bestimmten Position zu der Stellung des Winkelhebels bei geschlossener Starterklappe am Vergaser steht, werden bei der Montage beliebig zusammengestellter Vergaser und Stellelement-Haltevorrichtungen in Deckung gebracht. Es handelt sich somit um ein statisches Einstellverfahren, mit dem Störeinflüsse des Motorbetriebs, Reibung und Bauteiletoleranzen nicht erfaßt werden können, das in Hinblick auf die genannte Bedeutung nicht hinreichend genau ist.

Hiervon ausgehend läßt sich die Erfindungsaufgabe ableiten, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Einstellung im Funktionsbereich möglich sein soll, die dem Kaltmotorbetrieb, insbesondere in einem abgasrelevanten Teilllastbereich zuzuordnen ist, um gegenwärtige und zukünftige Testverfahren für Verbrennungsmotoren bestehen zu können.

Diese Aufgabe ist durch eines der in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Verfahren gelöst worden. Vorteilhafte weitere Verfahrensmerkmale sind als Unteransprüche genannt.

Mit den erfindungsgemäßen Verfahren sind die angestrebten Vorteile wie genaue Einstellbarkeit und geringe Schadstoffe im Motorabgas erreichbar geworden.

Das Ausführungsbeispiel "Einspritzanlage" des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anhand der Skizze 1 nachfolgend beschrieben:

Ein in der Skizze 1 dargestellter Klappenstutzen für Einspritzung weist im Ansaugkanal nacheinander stromaufwärts eine willkürlich betätigbare Drosselklappe (1) und eine Luftklappe (2) auf. Die Luftklappe (2) ist immer dann, wenn der Motor kalt gestartet wird, von einem Temperaturglied (5) in Schließposition bewegt worden und wird in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Luftmassendurchsatz in Richtung "auf" gedreht.

Einstellung des Klappenstutzens (Skizze 1)

Das luftmassendurchsatzregelnde Element (1) - hier die Drosselklappe - der GAA (7) wird auf Wert A justiert. (Wert A = Spaltmaß, Anhebung, Winkel, (Luftdurchsatz)).

Danach wird die GAA (7) mittels einer hier nicht dargestellten Unterdruckpumpe, die für den Betrieb bei überkritischen Druckverhältnissen ausgelegt ist, mit Luft durchströmt. Der Massenluftdurchsatz ist hierdurch eine Funktion des Wertes A.

Durch Justierung des luftmassenabhängigen- und/oder temperaturabhängigen Starterkraftstoffelementes (4) und (5) wird Wert B justiert. (Wert B = Spaltmaß, Längenmaß, Winkel, Kraft, Drehmoment, (Kraftstoffdurchsatz)).

• Hinweis: Das luftmassenabhängig und/oder temperaturabhängig regelnde Starterkraftstoffelement ist nicht die Luftklappe (2) oder die Vordrossel (2)
  sondern z. B.
• a) Bimetallfeder (Kombination Luftmassen- und Temperaturabhängigkeit)
• b) Temperaturglied (5) z. B. Dehnstoffelement (Temperaturabhängigkeit) und Feder (4) (Luftmassenabhängigkeit).

Es können beliebig vielen Werten A entsprechende Werte B zugeordnet werden, wobei vorzugsweise bei kleinen Werten A eine Justierung über die Einspannlänge der Feder (4), z. B. durch Verändern der Lage des Temperaturgliedes (5), und bei größeren Werten A eine Justierung durch Verschieben des Einhängepunktes der Feder (4) in der Luftklappe (2) erfolgt.

Abgrenzung zur Pull-down-Justierung

Der Pulldown (3) ist ein einstellbarer, zweiter Festanschlag für die Luftklappe (2), der z. B. zum Start des Motors manuell (Handchoke) oder nach dem Anspringen von einer Unterdruckdose automatisch betätigt wird (Pulldown = Halbautomat).

Das einzujustierende Spaltmaß C (bei Position 2 b der Luftklappe (2)) ist unabhängig von der Position des luftmassendurchsatzregelnden Elementes (1) (Spalt A) und unabhängig von den luftmassenabhängig- und/oder temperaturabhängig regelnden Elementen (4) und (5).

Vorteile der dynamischen Startereinstellung

Die aufgrund mechanischer Bautoleranzen auftretenden Funktionstoleranzen würden in dem Beispiel gemäß Skizze (1) ohne dynamische Justierung bei einer Serienfertigung zu Streubreiten in dem Maß B führen. Hierdurch würde das Potentiometer auf der Welle (6) der Luftklappe (2) der Steuerlogik streuende Vorgaben für die Kraftstoffdosierung liefern.

Mit dynamischer Justierung können diese Streuungen verhindert werden, so daß mit den einfachen Konstruktionselementen Luftklappe (2) und Feder (4) die Funktionsgenauigkeit eines hochwertigen Luftmassenmessers erreicht wird.

Anmerkung zum Justierprozeß

Der Erfindungsinhalt liegt in neuen Justierumfängen und der hierzu erforderlichen Methode.

Die bisherige Beschränkung auf Motorbetriebspunkte im Leerlauf (kalt und/oder warm), bei denen das luftmassendurchsatz- und temperaturabhängige Starterelement nicht in Funktion ist, entfällt.

Es kann für alle (beliebigen) Motorbetriebspunkte und beliebige Temperaturen eine Justierung nach beliebigem Verfahren (siehe Ansprüche 3, 4, 5) durchgeführt werden. Dies geschieht, in dem das luftmassenstromregelnde Element eines Gemischaufbereiters auf Wert A (Skizze 1) und das luftmassenabhängige bzw. auch temperaturabhängige Starterkraftstoffelement auf Wert B (Skizze 1) justiert wird. Hierbei werden in den Einstellpunkt An, Bn alle Funktionstoleranzen des Starterkraftstoffelementes egalisiert.

Ein Ausführungsbeispiel zur Einstellung von Vergasern gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anhand der Zeichnung Skizze 2 nachfolgend beschrieben:

Ein in der Zeichnung dargestellter Vergaser (1) weist einen Ansaugkanal (2) auf, in dem nacheinander stromaufwärts eine willkürlich betätigbare Drosselklappe (3), ein Venturiabschnitt (4) mit einem Mündungsabschnitt (5) eines Hauptbrennstoffsystems (6) und einer Starterklappe (7) angeordnet sind. Die Starterklappe (7) ist immer dann, wenn der Motor kalt gestartet und betrieben wird, von einer Startautomatik in Schließposition bewegt worden und in voll geöffneter Position, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.

Die Starterklappe (7) ist an einer Welle (8) befestigt, die an einem aus Vergaser (1) herausragendem Ende einen Hebel (9) aufweist, in den eine Verbindungsstange (10) eingehängt ist, die andererseits in einen drehbar im Vergasergehäuse gelagerten Winkelhebel (11) eingreift. Damit wird die Bewegung des Winkelhebels (11) auf die Starterklappe (7) übertragen. Der Winkelhebel (11) ragt in eine Schlinge (12) eines elastischen, thermischen Stellelementes (13) - hier eine Bimetallfeder - hinein, das Teil der o. e. Startautomatik ist und elektrisch oder durch Motorabwärme in bekannter Weise beheizbar ist.

Das Stellelement (13) ist an einer Haltevorrichtung (14) befestigt, die mittels Schrauben (15) in einer Vergaserausnehmung (16) gehalten ist und bei gelockerten Schrauben (15) verdreht werden kann, wodurch der Winkelhebel (11) und dadurch die Starterklappe (7) in ihrer Position oder bei geschlossener Starterklappe (7) in ihrem Schließmoment bestimmt werden kann.

Der Vergaser (1) ist auf einen Flansch (17) eines bekannten Prüfstandes gespannt, durch den Luft abgesaugt wird, wobei der Luftdurchsatz einstellbar ist.

Der Prüfstand stellt ggfs. auch Brennstoff für die Absaugung im Vergaser (1) bereit und mißt den Brennstoffdurchsatz.

Einstellung des Vergasers

Der Vergaser (1) wird an eine Temperiereinrichtung angeschlossen (Wasserkreislauf), mit der das thermische Stellelement (13) auf eine vorgegebene Temperatur, vorzugsweise 20 Grad C, gebracht wird. Durch Prüfstandshebel wird die Drosselklappe (3) soweit geöffnet, bis ein vorbestimmter, sich auch bei Motorbetrieb ergebender Luftdurchsatz, vorzugsweise ca. 40 kg/h, eingestellt hat. Die Stellelement-Haltevorrichtung (14) wird bei gelockerten Schrauben (15) soweit gedreht, bis die Starterklappe (7) in den Ansaugkanal (2) einschwenkt und die Luftströmung drosselt. Hierdurch wird stromab der Starterklappe (7) ein Druckabfall erzeugt, der für den Brennstoffdurchsatz bei Motorbetrieb und ggfs. auch auf dem Prüfstand maßgebend ist. Die Stellelement- Haltevorrichtung (14) wird soweit gedreht, bis sich eine vorbestimmte Starterklappen-Öffnungsstellung ergibt, die durch ein meßbares Spaltmaß, z. B. X oder X 1, angegeben ist.

Alternativ kann die Starterklappenstellung durch einen stromab der Starterklappe (7) gemessenen Druck P 1 bestimmt werden, der durch eine Druckmeßbohrung (18) am Vergaser (1) gemessen wird oder durch den sich ergebenden Brennstoffdurchsatz durch den Vergaser.

Nach der Starterklappen-Einstellung erfolgt das Sichern der Stellelement-Haltevorrichtung (14) durch Festziehen der Schrauben (15) und ggfs. eine Markierung der Haltevorrichtung (14) und des Vergasers (1) durch Anbringen einer Kerbe (19).

Alternative Einstellung (Beschreibung des Verfahrens gemäß Anspruch 2)

Diese Einstellung erfolgt auf dem gleichen Prüfstand, wobei der Vergaser (1) ohne Stellelement-Haltevorrichtung (14) aufgesetzt und auf den vorbestimmten Luftdurchsatz eingestellt ist.

Durch eine anstelle der Stellelement-Haltevorrichtung (14) auf die Vergaserausnehmung (16) aufgesetzte Einstell- und Markiervorrichtung (bekannte Vorrichtung), wird der Winkelhebel (11) soweit in Schließrichtung verstellt, bis sich die vorbestimmte Starterklappen-Öffnungsstellung ergibt, die wie bei der ersten Einstellung durch Spaltmaß X oder X 1, Druck P 1 oder den sich ergebenden Brennstoffdurchsatz bestimmbar ist. Danach wird die Stellung des Winkelhebels (11) am Vergaser (1) markiert (Kerbe) und die Einstell- und Markiervorrichtung entfernt. Der markierte Vergaser (1) kann nun vom Prüfstand abgenommen und mit der Stellelement-Haltevorrichtung (14) komplettiert werden, wobei die Haltevorrichtung (14) so montiert wird, daß eine in Abhängigkeit einer vorbestimmten Temperatur und Drehmomentbelastung angebrachte Markierung (Kerbe) für die Stellung der Schlinge (12) des Stellelementes (13) mit der Markierung des Vergasers in Deckung stehen.

Das letzte Einstellverfahren hat gegenüber dem ersten den Vorteil, daß das Stellelement (13) nicht am Prüfstand temperiert zu werden braucht und Vergaser (1) und Haltevorrichtung (14) beliebig zugeordnet werden können. Eine geringfügige Verschlechterung der Einstellgenauigkeit kann sich jedoch gegenüber dem ersten Verfahren ergeben, da die am Winkelhebel (11) bei der Einstellung wirkenden Drehmomente streuen können, bzw. die Drehmomentstreuung des Stellelementes (13) nicht erfaßt wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Einstellung von Gemischaufbereitungsanlagen (nachfolgend GAA genannt) für Brennkraftmaschinen auf einem Luftdurchsatz erzeugenden und messenden Prüfstand, bei dem ggfs. auch Brennstoff für die Einspritzdüse bzw. für Absaugung (im Vergaser) bereitgestellt und der Brennstoff gemessen wird, wobei die GAA eine willkürlich betätigbare Drosselklappe und eine stromauf davon angeordnete Luftklappe (Starterklappe) aufweisen, die von einem elastischen, thermischen Stellelement (Bimetallfeder) in Schließrichtung belastbar ist, gekennzeichnet durch die Schritte (siehe Skizze 1, Beispiel Einspritzanlage):

• A) Temperieren des Temperaturgliedes (5) auf eine vorgegebene Temperatur,
• B) Einstellen eines vorgestimmten Luftdurchsatzes durch Öffnen der Drosselklappe (1),
• C) Verschieben des Temperaturgliedes (5) innerhalb der Stellelement-Haltevorrichtung und/oder Einstellen des luftmassenabhängigen Gliedes (4 in 2) bis zum Erreichen einer vorbestimmten Luftklappen-Öffnungsstellung,
• D) Sichern der Haltevorrichtungen für Temperaturglied (5) und luftmassenabhängiges Glied (4).

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, gekennzeichnet durch folgende Einstell- und Montageschritte:

• a) Einstellen eines vorbestimmten Luftdurchsatzes durch Öffnen der Drosselklappe (1),
• b) Verstellen der Luftklappe (2) durch eine anstelle des Temperaturgliedes (5) eingespannte Einstell- und Markiervorrichtung und/oder Einstellen des luftmassenabhängigen Gliedes (4) bis zum Erreichen einer vorbestimmten Luftklappen-Öffnungsstellung,
• c) Setzen einer dieser Luftklappen-Öffnungsstellung entsprechenden Markierung an der Haltevorrichtung für das Temperaturglied (5) (Kerbe etc.) und Entfernen der Einstell- und Markiervorrichtung,
• d) Montieren des Temperaturgliedes (5), wobei eine an dem Temperaturglied (5) in Abhängigkeit einer bestimmten Temperatur und Zugbelastung angebracht Markierung mit der Markierung an der Haltevorrichtung in Deckung gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt B/a) und/oder Schritt C/b) die vorbestimmten Klappen- Öffnungsstellungen durch meßbare Spaltmaße (A, B) oder Winkel angegeben sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt B/a) und/oder Schritt C/b) die vorbestimmte Klappen- Öffnungsstellungen durch stromab der Klappen meßbare Drücke angegeben sind (siehe auch Skizze 2 : P 1).

5. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt C/b) oder Schritt C/b/c) die vorbestimmte Luftklappen- Öffnungsstellung durch eine Betrag der Potentiometerspannung (U/Ug) (Welle 6) oder des Brennstoffdurchsatzes (kg/h) angegeben ist.