DE3839163C2

DE3839163C2 -

Info

Publication number: DE3839163C2
Application number: DE3839163A
Authority: DE
Inventors: Bo Per Inge Lerum Se Carlsson; Ulf Malte Trollhaettan Se Svensson
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-11-19
Publication date: 1991-05-08
Also published as: JPH01163448A; SE463681B; US4944272A; SE8704628L; IE883481L; SE8704628D0; DE3839163A1; IE61613B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vergaseranord nung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Da aus Gründen des Umweltschutzes möglichst schadstoff frei arbeitende Verbrennungsmotoren gewünscht sind, lenkte sich in jüngster Zeit das Interesse in steigen dem Maße auf die Steuerung des Verhältnisses des Luft/ Kraftstoff-Gemisches (nachfolgend A/F bezeichnet) bei Verbrennungsmotoren.

Um ein möglichst reines Abgas vom Verbrennungsmotor zu erzielen, ist es nötig, die Kraftstoff/Luft-Mischung so wirksam wie möglich zu verbrennen. Bereits seit geraumer Zeit stellt es ein schwieriges Problem dar, das Mi schungsverhältnis im Hinblick auf die verschiedenen Be triebszustände des Motors zu steuern. Ein einfacher Membranvergaser, wie er beispielsweise in Motorketten sägen Anwendung findet, hat ein ungleichmäßiges Verhält nis des A/F-Gemisches über den Drehzahlbereich (R/S) des Motors. Abtastwerte eines Motors mit einem derartigen Vergaser zeigen (Fig. 1), daß die Schwankung der Funk tion A/F bezüglich des Wertes R/S erheblich ist. In Fig. 1 sind die Werte von A/F als Bruchteil (0,94, 0,96, 0,98 usw.) bezogen auf den idealen Wert von A/F angegeben, der auf den Wert 1 eingestellt ist. Die Werte wurden bei einem Vergaser gemessen, der auf ein fettes Gemisch eingestellt ist, so daß die Kurve in keinem Punkt den Idealwert 1 erreicht. Verschiedene Einstellungen der Einstellschrauben des Vergasers zeigen je doch, daß die Ungleichmäßigkeit der A/F-Verteilung nicht beseitigt werden kann, so daß es nötig ist, eine andere Einstellung in Abhängigkeit von Drehzahl und Last anzuwenden.

Aus der DE-OS 31 27 516 ist ein Vergaser bekannt, bei dem in der Verbindung der Luftkammer mit der Außenatmosphäre ein Umschaltventil vorgesehen ist, durch das die Luftkammer wahlweise mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors oder mit der Atmosphäre verbindbar ist. Dieses Umschaltventil, das vom Gasgestänge betätigbar ist, soll Startschwierigkeiten sowohl bei kaltem als auch bei heißem Motor vermeiden und ist bei Normalbetrieb auf die Verbindung der Luftkammer zur Außenatmosphäre eingestellt. Eine Beeinflussung des A/F-Verhältnisses bei unterschiedlichen Betriebszuständen erfolgt nicht.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vergaseranordnung so weiterzubilden, daß die Einstellung des Luft/Kraftstoff-Gemisches bei wechselnden Belastungen des Motors weiter verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vergaseranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vergaseranordnung wird das Problem der Vergleichmäßigung der A/F-Funktion und der Einstellung auf einen idealen Wert mittels eines Steuergerätes an dem Vergaser gelöst, das in Abhängigkeit von Last und Drehzahl den sogenannten Differentialdruck (Δp) in dem Vergaser steuert. Dieser Druck wird am einfachsten definiert, indem ein Schwimmervergaser (Fig. 2) betrachtet wird, bei dem einerseits ein Atmosphärendruck in der Kammer und andererseits ein Unterdruck in der Venturiröhre durch den Vergaser herrscht. Der Differentialdruck Δp ist die Differenz zwischen diesen beiden Drucken. In Analogie hierzu hat ein Membranvergaser gleichfalls einen Differentialdruck Δp, der die Differenz zwischen dem auf der trockenen Seite der Membran (Bezugsdruck) und dem Unterdruck darstellt. Diese Anordnung arbeitet an einem Vergaser, der in seiner Ausgangslage bei einem dem atmosphärischen Druck entsprechenden Referenzdruck oder Bezugsdruck auf ein fettes Gemisch (Kurve gemäß Fig. 1) eingestellt ist, bei dem jedoch in verschiedenen Betriebszuständen aufgrund des Einflusses der Anordnung ein verminderter Bezugsdruck auftritt, d. h. ein Unterdruck auf der Membrane oder in der Schwimmerkammer, so daß das Verhältnis A/F auf den gewünschten Idealwert ansteigt. Dies wird durch eine Steuerung des Differentialdruckes Δp bewirkt. Eine Vergaseranordnung, mit der diese Verbesserung unter den gegebenen Umständen gemäß der Erfindung realisierbar ist, hat die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Charakteristika.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vergaseranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A/F) als Funktion der Drehzahl;

Fig. 2 einen Schwimmervergaser im Querschnitt;

Fig. 3 einen Membranvergaser mit einer erfindungsgemäßen An ordnung;

Fig. 4 ein elektrisches Diagramm für die Anordnung; und

Fig. 5 ein Spannungsdiagramm.

Die allgemeine Bauweise der Anordnung gemäß der Erfin dung ist in Fig. 3 gezeigt, die eine Querschnittsdar stellung der Anordnung zeigt. Ein Vergasergehäuse 10 eines Membranvergasers hat einen Strömungskanal 11 mit einem Venturirohr 12, einer Drossel 13 und einem Choke 14. Ein Einlaßende des Kanales ist mit einem Luftfil ter 15 verbunden. Das Auslaßende ist mit einer Verbin dungsröhre 16 des Motors verbunden. Der untere Teil des Gehäuses 10 enthält eine Luftkammer 17 und eine Kraft stoffkammer 18, die durch eine Membran 19 getrennt sind. Diese arbeitet in der üblichen Art eines Einlaßventiles 20 für den Kraftstoff, der durch Kanäle 21 und eine Röhre 22 von einer Pumpe zufließt. Von der Kraftstoff kammer fließt der Kraftstoff durch Kanäle 23, 24 und die Nadelschraube 25, 26 zu einem Paar von Düsen 27, 28 in der Seitenwand des Kanales 11. Dies ist eine übliche Anordnung eines Membranvergasers und muß daher nicht detailliert erläutert werden.

Nachfolgend wird der spezielle Teil der Anordnung, der zu den Zusätzen des Membranvergasers gehört, beschrie ben. Diese Zusätze oder zusätzlichen Teile stehen in Beziehung zu einem Druckauslaß 29 in der Röhre 16 mit einer Verbindung zu einer Röhre 30, einem Druckregler 31, einem magnetischen Ventil 32, einer Ausgleichs öffnung 33 und einer Verbindung zu der Luftkammer 17.

Während des Betriebes entsteht ein Unterdruck, der in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl in der Röhre 30 erscheint. Der Druckregler begrenzt den Unterdruck auf einen Wert, der in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem gewünschten Steuerbereich des Luft/Kraftstoff- Gemisches sowie in Abhängigkeit von dem Druckabfall in der Venturiröhre gewählt ist. In dem gezeigten Ausfüh rungsbeispiel hat dieser eine ähnliche Konstruktion wie der Membranmechanismus in dem Vergaser. Dementsprechend hat er zwei Kammern 34, 35, die durch eine Membran 36 getrennt sind, die ein Lufteinlaßventil steuert. Die erste Kammer 34 ist mit atmosphärischem Druck durch eine Öffnung 37 in der Wand der Kammer beaufschlagt. Die andere Kammer 35 wird über die Röhre 30 mit dem begrenz ten Unterdruck beaufschlagt, der durch das Einlaßventil und die Membran erzeugt wird. Der Unterdruckwert wird durch die Elastizität der Membran und durch die Kraft der auf diese wirkenden Feder 38 festgelegt. Die Feder widersteht dem Atmosphärendruck auf der Membran zusammen mit dem Unterdruck und der Elastizität. Sobald der Un terdruck eine Änderungstendenz aufweist, reagiert die Feder und damit das Einlaßventil über einen Hebel 39, wodurch verzögerungsfrei Änderungstendenzen des Unter druckes ausgeglichen werden. Diese wird ferner dem Magnetventil 32 zugeführt, das einen elektromagnetisch gesteuerten Ventilkörper 40, eine Spule 41 mit elektri schen Anschlüssen 42, 43 sowie ein Ventilgehäuse 44 aufweist. Der Ventilkörper wird durch eine Feder 45 be einflußt, die das Ventil geschlossen hält, wenn die Spule stromlos ist. Zwischen dem Ventil und dem Vergaser liegt die Ausgleichsöffnung 33, die einen atmosphäri schen Druck zu der Kammer 17 zuführt, wenn das Ventil geschlossen ist. In diesem Fall arbeitet der Vergaser in seiner ursprünglichen Art, als wenn die zusätzlichen Teile 29 bis 32 nicht existieren würden (Charakterisitk gemäß Fig. 1).

Wenn das Ventil 32 geöffnet ist, wirkt der Unterdruck von dem Druckregler auf den Vergaser. Ein bestimmter Teil des Unterdruckes geht aufgrund der Tatsache ver loren, daß die Luft durch die Öffnung 33 zutritt, wobei jedoch dieser Verlust vernachlässigt werden kann. Eine Möglichkeit zu vollständigen Vermeidung dieses Verlustes besteht in einem Zweiwegventil anstelle des gezeigten Einwegventiles 32. Dieses Zweiwegventil würde dann in seiner Ruhestellung die Ausgleichsöffnung 33 offenhal ten und während des Betriebes geschlossen halten.

Wenn das Magnetventil durch Strompulse mit einer vorbe stimmten Länge aktiviert wird, beeinflußt das Verhältnis zwischen der Zeitdauer in der geöffneten und der Zeitdauer in der geschlossenen Lage das Ausmaß des Unterdruckes, der dem Vergaser zugeführt wird. Die Röhre 30, das Volumen des Luftkammer 17 und der Druckausgleich 33 tragen dazu bei, das Pulsen des Unterdruckes zu dämpfen, so daß der Differentialdruck Δp nunmehr als Funktion der Länge der Strompulse betrachtet werden kann. Durch Steuern des Differentialdruckes mittels einer Treiberschaltung (Fig. 4) für die Strompulse mit einer sich ändernden Länge ist es möglich, ein ideales Mischungsver hältnis für die Luft/Kraftstoff-Mischung über den gesamten Drehzahlbereich zu erzielen (Fig. 1, gestrichelte Linie). Jeder Motor hat jedoch seine individuellen Eigenschaften, die die Gleichförmigkeit beeinträchtigen. Die Anpassung eines Vergasers mit den neuen zusätzlichen Teilen 29 bis 33 auf einen bestimmten Motor kann ohne Probleme dank der Tatsache ausgeführt werden, daß der Steuerbereich von wenigstens ±10% innerhalb der Luft/Kraftstoff-Funktion keine weiteren Maßnahmen als die Variation der Pulslänge für das Ventil erfordert.

Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung gleichfalls auf einen Schwimmervergaser angewendet werden. Die in diesem Fall erforderlichen Änderungen bestehen darin, daß die zusätzlichen Teile mit der Schwimmerkammer und nicht mit der Luftkammer 17 verbunden sind.

Fig. 4 ist ein grundsätzliches Diagramm der Treiberschaltung, die das magnetische Ventil 22 betätigt. An der Eingangsseite eines Mikroprozessors 46 ist eine einzige Quelle 47 angegeben, die auf der Grundlage der Drehzahl (Zündfrequenz), der Last oder dgl. einen Ist-Wert für den Betriebszustand des Motors erzeugt. In der Zeichnung ist die Bezeichnung eines geeigneten Mikroprozessors angegeben, der auch die geeignete Kapazität für die Zündsteuerung des Motors und dgl. aufweist. In dessen Speicher sind Werte für die Ausgangssignale in Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen von der Quelle 47 gespeichert. Ein Steuersignalpegel läuft dann auf einem Draht 48 zu einem Vergleicher 49. Dieser hat einen weiteren Eingang 50, der eine dreiecksförmige Spannung von einem Dreieckswellengenerator empfängt, dessen Frequenz die Pulsrate festlegt, die das Magnetventil 32 beeinflußt. Zwischen dem Vergleicher und dem Magnetventil ist eine Treibereinheit 52, die die Rechteckpulse verstärkt, die von dem Vergleicher stammen. Dieser vergleicht den Steuersignalpegel auf dem Draht 48 mit der Dreiecksspannung an dem Eingang 50 und erzeugt in Abhängigkeit hiervon Rechtecksignale, die dem Eingang 53 der Treibereinheit zugeführt werden. Durch Erhöhen des Steuersignalpegels wird die Pulslänge erhöht. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, in der ein Pegel a zu der Pulslänge v führt, wobei ein erhöhter Pegel b zu einer erhöhten Pulslänge z führt. Wenn der Signalpegel die Dreiecksspannung übersteigt, ändert die Pulsspannung sich zu einer konstanten Spannung. Die Aufgabe der Treibereinheit liegt in der Versorgung des Magnetventiles mit einer ausreichenden Pulsspannung für das Bewerkstelligen der Einschalt/Ausschalt-Funktion, die bereits erwähnt worden ist.

Die gespeicherten Werte in dem Mikroprozessor bewirken eine programmierte Charakteristik der Luft/Kraftstoff-Funktion ohne eine genaue Steuerung in Abhängigkeit von möglichen Schadstoffen, die in den Abgasen vorliegen können. Als eine Variation des Systems kann dieses jedoch mit einer sogenannten Lambda-Sonde 57 in dem Auspuff des Motors vervollständigt sein, welche einen i-Signalpegel erzeugt, der nach einer Transformation das Signal aus dem Draht 48 ersetzen kann. Auf diese Weise wird eine Rückkopplung in dem Auspuffsystem des Vergasers mit der Aufgabe der Steuerung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit mit dem momentanen Sauer stoffüberschuß in dem Auspuffsystem erzeugt. Derartige Abänderungen können auch für Motoren ohne einen Mikroprozessor verwendet werden.

Claims

1. Vergaseranordnung mit einem Vergasergehäuse, das einen Strömungskanal (11) aufweist, in dem eine Drossel (13) und eine Venturiröhre (12) angeordnet sind,
mit einer Kraftstoffkammer (18), von der eine Verbindung sich zu wenigstens einer Düse erstreckt, die in dem Strömungskanal liegt,
mit einer Luftkammer (17), die neben der Kraftstoffkammer angeordnet ist und eine Verbindung zu einer Bezugs druckquelle aufweist, und
mit einer Komponente (32) für eine Einschalt/ Ausschalt-Steuerfunktion bzgl. des Bezugsdruckes in der Luftkammer zur Steuerung des Mischungsverhältnisses A/F des Vergasers,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bezugsdruckquelle einen Druckauslaß (29) in dem Strömungskanal (11) oder in dessen Verlängerung (16) sowie einen Druckregler (31) aufweist, der mit dem Druckauslaß an die Komponente (32) für die Ein schalt/Ausschalt-Steuerfunktion bzgl. des Bezugsdruckes angeschlossen ist, und
daß die Komponente (32) für die Einschalt/Ausschalt- Steuerfunktion mit einer Zuführanordnung verbunden ist, mittels der das Mischungsverhältnis A/F des Vergasers gemäß einer vorgegebenen Charakteristik gesteuert wird.

2. Vergaseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (33) zu der Umgebung zwischen der Komponente für die Einschalt/Ausschalt-Funktion und der Luftkammer vorgesehen ist.

3. Vergaseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente für die Einschalt/ Ausschalt-Funktion ein Magnetventil ist.

4. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (31) ein Kon stantdruckregler ist.

5. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführanordnung ein elektrischer Pulsgenerator (49, 51, 52) mit einstellbarer Pulslänge ist.

6. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffkammer und die Luftkammer mittels einer Membran (19) getrennt ist und daß demzufolge der Vergaser ein Membranvergaser ist.

7. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffkammer und die Luftkammer eine Schwimmerkammer bilden und daß demzufolge der Vergaser ein Schwimmervergaser ist.

8. Vergaseranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Zu führanordnung in einem elektronischen Speicher abgespeichert ist, dessen Eingang mittels eines Codes für die Zündfrequenz (R/S) oder den Sauerstoffüberschuß (Lambda) versorgt wird und dessen Ausgang einen Signalpegel zu einem Vergleicher (49) zuführt, der zusammen mit einem Dreieckswellengenerator (51) und einer Treibereinheit (52) den elektrischen Pulsgenerator bildet.

9. Vergaseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine sogenannte Lambda-Sonde (54) mit dem Eingang des Speichers verbunden ist.

10. Vergaseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalquelle (47) für eine Transformation der Zündfrequenz in einem Code mit dem Eingang des Speichers verbunden ist.