DE3722045A1 - Einrichtung zur automatischen regelung der kraftstoffgemisch-anreicherung bei vergaserverbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Kraftstoffgemisch-Anreicherung bei Vergaserver­ brennungsmotoren.

Das Problem des Kaltstartes bei Vergaserverbrennungsmotoren wird bekanntlich mit Hilfe von Vorrichtungen gelöst, die dazu geeignet sind, ein sogenannt angereichertes Kraftstoffge­ misch zu erhalten, und zwar ein Gemisch mit einem Kraftstoffge­ halt, der höher als der dem stöchiometrischen Wert entsprechen­ den, für die Kraftstoffzufuhr im normalen Drehzahlbereich angewandte Gehalt ist.

Ob automatisch oder von Hand betätigt, gliedern sich diese Vorrichtungen in zwei grosse Gruppen, und zwar in Vorrichtun­ gen, deren Hauptelement ein vor der Kraftstoffdüse angeordne­ tes Drosselventil der angesaugten Luft ist, und in Vorrichtun­ gen, die dagegen auf im Vergaser ausgearbeitete Kanäle wirken, die nach dem Hauptregelventil (Drosselklappe o.dgl.) münden, so dass der Kraftstoff über eine zusätzlich zur Haupt­ düse kommende Hilfsdüse zugeführt wird.

Die letztgenannten Vorrichtungen haben kleinere Abmessungen und werden daher für Motorräder benutzt, während die erstge­ nannten Vorrichtungen vor allem auf dem Automobilgebiet Anwendung finden.

Für den automatischen Betrieb können Elemente benutzt werden, die sich mit der Temperatur verformen, wie etwa Metallspiralen oder Wachsantriebe, d.h. Elemente, die als Fühler der Motortem­ peratur und gleichzeitig als Betätigungsglieder dienen, in dem Sinn, dass sie ein Regelorgan des Vergasers betätigen, das das Gemisch bei kaltem Motor anreichert.

Es ist jedoch schwierig, eine optimale automatische Regelung der Anreicherung mit solchen Elementen zu erhalten, weil die Anordung derselben Probleme mit sich bringt. Diese Elemente sollten nämlich in der Nähe des Vergasers, um das Regelorgan ohne allzu komplizierte mechanische Einrichtun­ gen (zum Beispiel Hebelwerke) betätigen zu können und gleich­ zeitig in Berührung mit einer Stelle des Motors angeordnet werden, die für den Temperaturverlauf des Motors bezeichnend ist und sich daher gewiss nicht in der Nähe des Vergasers befindet. Die Anwendung dieser Elemente stellt daher eine Kompromisslösung dar.

Es ist also eine Einrichtung zum automatischen Regeln der Kraftstoffgemisch-Anreicherung bei Verbrennungsmotoren erforderlich, die optimal arbeitet, und zwar eine Gemischanrei­ cherung in Abhängigkeit von der Motortemperatur bewirkt, die derjenigen der höchstentwickelten, zur Zeit für Verbren­ nungsmotoren benutzten Einrichtungen ebenbürtig ist. Eine solche Einrichtung soll ausserdem einfach und daher zuverlässig sowie wirtschaftlich herstellbar und vielseitig sein, um für verschiedenartige Verbrennungsmotoren angewandt werden zu können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine der oben erwähnten Anforderungen entsprechende Einrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Kraftstoffgemisch-Anreicherung bei Vergaserver­ brennungsmotoren gelöst, bei der ein Vergaser mit wenigstens einem Kraftstoffspritzkreis, der mit einer an einer Saugleitung des Motors angeschlossenen Düse in Verbindung steht, ein Elektromagnet mit mit dem Spritzkreis verbundenem, beweglichem Kern, um den vom Spritzkreis zur Düse fliessenden Kraftstoff abzusperren, sowie ausserdem ein Steuerkreis des Elektromagneten und wenigstens ein mit dem Steuerkreis verbundener Fühler der Motortemperatur vorgesehen sind, wobei der Elektromagnet durch den Steuerkreis nach einem von der durch den Fühler ermittelten Motortemperatur abhängingen Steuergesetz ange­ steuert wird.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in den­ Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils Schnittansichten längs entsprechender, paralleler Ebenen des elektromechanischen Teils einer erfin­ dungsgemässen Einrichtung, die am Vergaser eines Verbrennungs­ motors angebracht ist, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des elektronischen Teils der erfindungsgemässen Einrichtung.

Der dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete Vergaser hat eine klassische, an sich bekannte Gestaltung.

Der Vergaser umfasst einen Lufttrichter 11, der sich in die Saugleitung des Motors einsetzt und in den eine Hauptbohrung 12 und eine Hilfsbohrung 13, beide zum Spritzen des Kraftstof­ fes, münden. Im Lufttrichter 11 wirkt ein Hauptregelventil 14, das längs der Zeichnungsebene verschiebbar ist und von aussen über einen Stab 15 betätigt wird, der die Gemischzu­ fuhr zur Brennkammer regelt. Das Regelventil 14 ist nach der Bohrung 12 und vor der Bohrung 13 angeordnet.

Die Bohrung 13 ist mit einer in Fig. 1 sichtbaren Startvorrich­ tung des Vergasers 10 verbunden, die bei Kaltstart des Motors das Gemisch anreichert.

Insbesondere steht die Bohrung 13 über eine zu Fig. 2 recht­ winklig verlaufende Leitung mit einer in Fig. 1 dargestellten Leitung 16 in Verbindung (die Ebene von Fig. 1 ist gegenüber der Ebene von Fig. 2 zurückgestellt). Über einen Kanal 17 steht die Leitung 16 mit einem Hohlraum 18 in Verbindung. Über einen gekröpften Kanal 19 steht der Hohlraum 18 mit einem Kraftstoff 21 enthaltenden Schwimmergehäuse 20 in Verbindung. Die Leitung 16 ist über eine Korrekturdüse 22 mit der Aussenseite verbunden. Auch der Hohlraum 18 ist über die Bohrung 23 einer Schliesswand 24 des Schwimmerge­ häuses 20 und des Hohlraumes 18 selbst mit der Aussenseite verbunden.

Im Hohlraum 18 ist ein Ventilelement 25 eingeschraubt, dessen Kopf 26 die Mündung des Kanals 19 in den Hohlraum 18 schliesst. Das Ventilelement 25 weist drei in Verbindung stehende und durch dasselbe axial verlaufende Korrekturrinnen 27, 28, 29 und eine Rinne 30 auf, die quer durch das Ventilele­ ment verläuft und mit der Rinne 29 in Verbindung steht.

Am Vergaser 10 ist im Bereich der Startvorrichtung von Fig. 1 ein Elektromagnet 31 angeordnet. Der Elektromagnet 31 umfasst eine Wicklung 32, die die Axialbewegung eines spindelförmigen, beweglichen Kerns 33 steuert. Der Kern 33 ist in einer Aufnahme 34 des Vergaserkörpers 10 verschieb­ bar, die mit dem Kanal 17 fluchtend in die Leitung 16 mündet. Der Kern 33 weist einen Kopf 35 auf, der mit einem Abdichtungs­ element 36 versehen ist. Auf den Kern 33 wirkt eine Feder 37, die ihre Federkraft am Boden des Elektromagneten 31 ausübt. Die Kraft der Feder 37 drückt das Abdichtungselement 36 gegen die Mündung des Kanals 17, die so geschlossen wird, während die Wicklung 32, wenn sie erregt ist, das Gegenteil bewirkt, und zwar das Abdichtungselement 36 von der Stellung entfernt, in der es den Kanal 17 schliesst, und den Kanal 17 mit der Leitung 16 in Verbindung setzt.

Wenn sich das Abdichtungselement 36 in der letztgenannten Stellung befindet, fliesst der Kraftstoff 21 vom Schwimmerge­ häuse 20 über den Kanal 19 und die Rinnen 29 und 30 in den Hohlraum 18, in den über die Rinnen 27, 28 und 30 gleich­ zeitig Luft einfliesst. Diese Luft mischt sich im Hohlraum 18 mit dem Kraftstoff und der so zerstäubte Kraftstoff fliesst über den Kanal 17, die Leitung 16 und die Hilfsbohrung 13 in den Lufttrichter 11, um das Gemisch anzureichern.

Die Betätigung des Elektromagneten 31, um das Gemisch wie beschrieben anzureichern, wird durch die in Fig. 3 schematisch dargestellte Vorrichtung angesteuert. Diese Vorrichtung umfasst einen Temperaturfühler, der aus einem Thermistor 38 besteht, der an einer zur Ermittlung der Motortemperatur geeigneten Stelle des Motors, zum Beispiel am Zylinderkopf im Fall eines Einzylindermotors, angeordnet wird. Die Vorrich­ tung sieht ausserdem einen Steuerkreis vor, der einen elektri­ schen Messender 39 umfasst, der die Wicklung 32 des Elektromag­ neten 31 speist, und zwar den Elektromagneten über einen elektronischen Schalter 40 erregt. Der elektronische Schalter 40 wird durch einen Oszillator 41 angesteuert, der einen elektrischen Signal mit viereckiger Spannungswelle und fester Frequenz erzeugt. Zwischen dem Oszillator 41 und dem elektronischen Schalter 40 ist ein Modulator 42 angeordnet, der auch mit dem Thermistor 38 verbunden ist und die Aufgabe erfüllt, das "voll/leer"-Verhältnis des Signals mit viereckiger Spannungswelle entsprechend dem vom Thermistor 38 in Abhängig­ keit von der Temperatur angenommenen Widerstandswert zu modulieren. In der dem "vollen" Zustand des Signals mit viereckiger Spannungswelle entsprechenden, Erregungszeit genannten Zeit (Dauer der "vollen" Strecken des Signals) ist der elektronische Schalter 40 geschlossen und die Wicklung wird zur gewünschten Gemischanreicherung gespeist, während in der in der dem "leeren" Zustand des Signals mit viereckiger Spannungswelle entsprechenden, Ruhezeit genannten Zeit (Dauer der "leeren" Strecken des Signals) der elektronische Schalter 40 offen ist, die Wicklung 32 nicht gespeist wird und der sich in Schliesstellung befindenden Kern 33 keine Anreicherung gestattet. Das Verhältnis zwischen Erregungszeit und Ruhezeit ist zum Wert der vom Thermistor 38 ermittelten Temperatur umgekehrt proportional.

Auf diese Weise hat der Schalter 40 bei kaltem Motor, zum Beispiel beim Starten, eine Reihe von "geschlossenen" und "offenen" Zuständen, wobei die Gesamtdauer der "geschlossenen" Zustände länger als die Gesamtdauer der "offenen" Zustände ist, so dass der Kern 33 in einer Folge von "Öffnungs"- und "Schliess"-Stellungen mit dem gleichen Zeitverhältnis schwingt. Während der allmählichen Erwärmung des Motors wird die Gesamtdauer der "geschlossenen" Zustände des Schalters 40 und daher der "Öffnungs"-Stellungen des Kerns 33 zunächst gleich und dann kürzer als die Gesamtdauer der "offenen" Zustände und der "Schliess"-Stellungen, bis der Kern 33 - nach Erreichen der Betriebstemperatur - endgültig in Schliesstellung kommt.

Dadurch wird eine Regelung der Gemischanreicherung in Abhängig­ keit von der Temperatur vorgenommen und die schwingende Bewegung des Kernes 33 entspricht dem Vorhandensein einer in Abhängigkeit von der Temperatur in der Leitung 16 veränder­ lichen Drosselstelle.

Das beschriebene und dargestellte Anreicherungssystem weist zahlreiche Vorteile auf.

Es ist sehr einfach, weil nur ein Elektromagnet, ein elementa­ rer elektronischer Steuerkreis und ein Thermistor erforderlich sind, und daher ist es auch wirtschaftlich und zuverlässig.

Das System ist zwar einfach, aber durchaus nicht ungenau, im Gegenteil ist es aufgrund der durch den Thermistor äusserst richtig angesteuerten elektronischen Regelung sogar sehr genau. Der Thermistor kam im Bereich desMotors angeordnet sein, der zur genauen Ermittlung der Motortemperatur am geeignetsten ist.

Jedenfalls ist diese elektronische Regelung gewiss weniger kompliziert und genauer als eine mechanische Regelung mit veränderlicher Drosselstelle.

Dieses aus drei voneinander trennbaren und mit einfachen elektrischen Kabeln aneinander anschliessbaren Bestandteilen bestehende System ist äusserst vielseitig und lässt sich daher für verschiedene Motorbauarten anwenden. Mit belanglosen Abänderungen kann der Elektromagnet an jedem beliebigen Vergaser angeordnet werden, der schon ein von Hand betätigbares Ventil aufweist, das die Aufgaben des Kerns 33 erfüllt. Der Kern würde dabei anstelle dieses Ventils zur Anwendung kommen. Der elektronische Teil kann in einer bereits andere Aufgabe erfüllenden Steuereinheit des Motors eingebaut werden. Wie schon gesagt, kann der Thermistor an der bestgeeig­ neten Stelle angeordnet werden.

Sowohl der Frequenzwert des durch den Oszillator 41 erzeugten elektrischen Spannungssignals als auch das das "voll/leer"-Ver­ hältnis dieses Signals mit dem durch den Thermistor 38 ermittelten Wert der Motortemperatur verknüpfende Proportional­ gesetz können vorher eingestellt werden, um das Regelsystem auf die Kennlinien des Verbrennungsmotors abzustimmen, dem es zugeordnet ist.

Selbstverständlich können Varianten vorgesehen werden.

Zum Beispiel können mehrere Temperaturfühler an mehreren Stellen des Motors angeordnet (zum Beispiel an den Zylinder­ köpfen bei einem Mehrzylindermotor) und am Modulator 42 angeschlossen werden, um dessen Funktion in Abhängigkeit von ihrem Widerstand, wie für den Fall eines einzelnen Thermistors beschrieben, zu beeinflussen. Dadurch wird die Motortemperatur feiner ermittelt.

Bei einem Vergaser mit einem einzigen Kraftstoffspritzkreis könnte man auch den Kern des Elektromagneten als Ventilelement dieses Spritzkreises arbeiten lassen, wobei sich der Kern bei kaltem Motor in einer Stellung befindet, in der er einen grossen Kraftstoffluss zum Schwimmergehäuse auslöst und dadurch das Gemisch anreichert, während sich der Kern bei warmem Motor in einer zum Beispiel Drosselstellung befindet, in der er einen normalen Kraftstoffzufluss auslöst.

Hinsichtlich des elektronischen Teils der Einrichtung wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Form der Oszillatorwelle nicht unbedingt viereckig sein muss, da jegliche Wellenform angewandt werden kann, die die angegebenen Wirkungen hat.

Claims (8)

1. Einrichtung zur automatischen Regelung der Kraftstoffge­ misch-Anreicherung bei Vergaserverbrennungsmotoren, bei der ein Vergaser mit wenigstens einem Kraftstoff­ spritzkreis, der mit einer an einer Saugleitung des Motors angeschlossenen Düse in Verbindung steht, ein Elektromagnet mit mit dem Spritzkreis verbundenem, beweglichem Kern, um den vom Spritzkreis zur Düse fliessenden Kraftstoff abzusperren, sowie ausserdem ein Steuerkreis des Elektromagneten und wenigstens ein mit dem Steuerkreis verbundener Fühler der Motortem­ peratur vorgesehen sind, wobei der Elektromagnet durch den Steuerkreis nach einem von der durch den Fühler ermittelten Motortemperatur abhängigen Steuerge­ setz angesteuert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der Steuerkreis Mittel zur Erregung des Elektromagneten und Schaltmittel umfasst, die mit den Erregungsmitteln und mit dem Tempera­ turfühler verbunden sind, wobei die Schaltmittel die Erregungsmittel dazu befähigen oder nicht befähigen, den Elektromagneten in Abhängigkeit von der vom Fühler ermittelten Motortemperatur zu erregen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der die Schaltmittel durch mit dem Temperaturfühler verbundene Modulationsmittel von Oszillationsmitteln angesteuert werden, die in gleichen Zeitabständen ein Signal erzeugen, dessen Wellen­ form Wellenabschnitte hat, die die Schaltmittel wirksam machen und sich mit Wellenabschnitten abwechseln, die die Schaltmittel unwirksam machen, wobei die Modulations­ mittel die Dauer dieser Wellenabschnitte in Abhängigkeit von der vom Fühler ermittelten Motortemperatur verändern.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der das Verhältnis zwischen der Dauer der die Schaltmittel wirksam machenden Wellenabschnitte und der Dauer der die Schaltmittel unwirksam machenden Wellenabschnitte zu der vom Fühler ermittelten Motortemperatur umgekehrt proportional ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Oszilla­ tionsmittel in gleichen Zeitabständen ein Signal mit Viereckwelle erzeugen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4, 5, bei der der Temperaturfühler ein Thermistor ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Anwendung bei Verbrennungsmotoren, deren Vergaser mit einem Hauptspritzkreis und einem Hilfsspritzkreis zur Anreicherung des Gemisches versehen ist, die beide mit der Düse in Verbindung stehen, bei der der bewegliche Kern den vom Hilfsspritzkreis zur Düse fliessenden Kraft­ stoff absperrt.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Kern einen Kopf zum Schliessen der Öffnung einer Leitung des Spritzkreises aufweist, wobei auf den Kern elastische Mittel wirken, um bei unerregtem Elektromagneten den Kopf in der diese Öffnung schliessenden Stellung zu halten und ausserdem die durch eine Wicklung des Elektromagneten erzeugten elektromagnetischen Kräfte wirken, um den Kern in eine von der Schliesstellung entfernte Stellung zurückzuführen.