DE4132478A1

DE4132478A1 - Vorrichtung zur regelung eines luft/kraftstoffverhaeltnisses fuer brennkraftmaschinen bei direkteinspritzung oder saugkanaleinspritzung

Info

Publication number: DE4132478A1
Application number: DE4132478A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Hubrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses für Brennkraftmaschinen bei Direkteinspritzung oder Saugkanaleinspritzung.

Zum Stand der Technik ist bekannt. Das Direkteinspritzverfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil von oben oder seitlich im Zylinderkopf befestigt, direkt in den Brennraum des Motors hinein ragt. Der Kraftstoff wird beim Kaltstart und in der Warmlaufphase in den relativ kalten Verbrennungsraum gespritzt und kommt dort mit gering verwirbelter Luft zusammen. Besonders bei geringer Drehzahl des Motors ist die Fließgeschwindigkeit der durch das Einlaßventil in den Verbrennungsraum gelangenden Luft gering.

Dadurch kein optimal homogenes Brenngemisch! Bei vielen Kaltstarts und Warmlaufphasen neigen Motoren mit Direkteinspritzung zur Schmierölverdünnung (Motorschäden!) aus: Jürgen Kasedorf, "Benzineinspritzung", Vogel Buchverlag Würzburg, 3. überarbeitete Auflage, Würzburg 1986; Seite 23.

Diese Probleme wurden wie folgt gelöst.

Eine relativ hohe Fließgeschwindigkeit und Verwirbelung (Drehbewegung) der in den Verbrennungsraum gelangenden Luft, wird durch Axialgebläse 5 die sich in den Saugkanälen 16 ca. 10 cm nach den Einlaßventilen befindet. Auf den Saugkanal 16 über dem Gebläse 5 ist ein Elektromotor 4 befestigt, der die Gebläse 5 antreibt. Fig. IV.

Die Drehzahl des Elektromotors 4 bestimmt das Steuergerät 8, in das ein Microcomputer-System integriert ist. Es besitzt einen Eingabekanal und einen Ausgabekanal. Das Steuergerät erhält Informationen über Ansauglufttemperatur, über Fühler 22. Atmosphärendruck, über Messer 21, Stellung des Drosselschiebers 14, vom Drosselschieberpotentiometer 10.

Ansauglufttemperatur, über Fühler 23. Motordrehzahl und Drehzahl des Elektromotors 4 der die Gebläse antreibt. Diese Informationen werden mit den gespeicherten Kennfeldern des Steuergerätes 8 verarbeitet.

Nun bestimmt das Steuergerät 8 die die für alle Betriebszustände des Motors, wie Kaltstart, Warmlaufphase, Teillast, Vollast die günstigste Drehzahl des Elektromotors 4, die für eine gute Gemischbildung erforderlich ist. Die Höhe der Drehzahl wird begrenzt, um eine zu starke Erwärmung der Ladeluft zu vermeiden.

Aufbau der Gebläse 5

Ein Elektromotor 4, treibt mit Hilfe eines Zahnriemens 6 die Gebläse an. Die Gebläsewelle 25 die in einem, nach beiden Seiten offenen Zylinder steckt und in denen sich zwei Nadellager 24 befinden. Sie halten die Welle 25 fest und sorgen für einen leichten Lauf der Gebläse 6.

Der Zylinder 26 ist mit zwei Halteeisen 27 oben und an der Saugkanalwand 16, befestigt.

Auf der Gebläsewelle 25 sitzen zwei Zahnriemenräder 18. Auf dem linken läuft der Zahnriemen für den Elektromotor 4 und auf den rechten Zahnriemen für die anderen Gebläse 5. Der Zahnriemen läuft durch Kanäle 28, sie sind mit den Saugkanälen 16 verbunden. Der Zahnriemen 6 des Elektromotors 4 läuft durch ein Gebläse 19 das mit einem Dichtring 30 die Antriebswelle 29 des Elektromotors abdichtet. Das ist notwendig damit keine falsche Luft in die Saugkanäle 16 gelangt. Fig. IV

Das Problem der Schmierölverdünnung, hervorgerufen durch viele Kaltstarts und Warmlaufphasen (kalter Brennraum) wurde durch den elektrisch beheizten Zylinderkopf und die schräg nach oben gerichteten elektromagnetischen Einspritzventile 2, die als Mehrlochdüsen ausgebildet sind und den Kraftstoff gut zerstäubt in die Mitte des Zylinderkopfes links und rechts neben der Zündkerze 31 spritzen. Beim Auftreffen auf die beheizte Zylinderkopfwand vergast der Kraftstoff. Das ist wichtig weil beim Kaltstart und in der Warmlaufphase, speziell bei niedrigen Außentemperaturen nur die leicht siedenden Bestandteile des Kraftstoffes vergasen. Die Höhe des Heizstromes der beiden Heizstangen 1 wird vom Steuergerät 8 bemessen. Die Bezugsgröße ist die Kühlmitteltemperatur von Temperaturfühler 3.

Durch Einschalten der Zündung wird das gesamte Gemisch Aufbereitungssystem in Kraft gesetzt. D. h., das Steuergerät 8 gibt sofort die Signale für die Höhe der Drehzahl Fig. II, für das Gebläse 5 und die Höhe des Heizstromes für die Heizschlangen im Zylinderkopf an die betreffenden Einrichtungen Fig. I.

Aufbau der Zylinderkopfheizung

Die beiden Heizschlangen 1 befinden sich in der Mitte des Zylinderkopfes, links und rechts neben der Zündkerze 31 im Kühlmittel. Sie verlaufen in Längsrichtung mit der oben liegenden Nockenwelle. Die zwei Heizschlangen sind jeweils mit ihren Enden an der Außenwandung des Zylinderkopfes verbunden. Fig. II

Der Sitz des elektromagnetischen Einspritzventils 2

Es ist im oberen Teil der Zylinderlaufbahn im schrägen Winkel nach oben in ein Gehäuse das fest mit der Zylinderwandung verbunden ist, eingeschraubt. Es zeigt in Richtung Einlaßventil. Der Düsenkopf besitzt zwei seitliche Austrittsbohrungen und bildet einen glatten Abschluß mit der Zylinderlaufbahn, damit beim Verdichten kein Gemisch an der Einspritzdüse vorbei ins Kurbelgehäuse gelangt. Die Einspritzdüse wird beim Zünden des Gemischs vom Kolben verdeckt, damit sie nicht dem hohen Verbrennungsdruck ausgesetzt ist.

Nun zum Drosselschieber 14. Er hat den Vorteil gegenüber der sonst verwendeten Drosselklappe, bei Vollast gibt er den gesamten Querschnitt des Saugkanals frei. Der Drosselschieben ist ca. 1 mm dick, aus gehärtetem Stahl und sitzt in einem Gehäuse, das aus zwei Metallplatten besteht. Diese sitzen auf dem Saugrohr 16 und verlaufen mit den Enden bis etwa zur Hälfte des Saugrohrs 16. Sie sind etwas länger als der anderthalbfache Durchmesser des Saugrohres 16. Die Breite entspricht etwa der des Saugrohres 16. Die Breite entspricht etwa die des Saugrohres 16. Sie dienen auch als Führung des Drosselschiebers.

Das Gehäuse besteht aus den beiden Metallplatten 32 ist in sich und mit dem Saugrohr 16 fest und dicht verbunden damit der Saugkanal 16 keine falsche Luft ansaugt. Etwa 10 mm über dem Saugkanal 16 ist in den beiden Metallplatten des Gehäuses 32 eine zylindrische Ausbuchtung in der sich eine Schraubfeder 11 befindet. Am oberen Rand in der Mitte des Drosselschiebers 14 ist ein Bautenzug 12 und ein Metallblättchen auf den die Schraubenfeder 11 sitzt, befestigt. Der Bautenzug 12 wird vom Fahrer über Eindrücken des Fahrpedals betätigt. Er zieht den Drosselschieber 14 nach oben. Die Schraubenfeder 11 wird gespannt. Der Fahrer läßt das Fahrpedal zurück kommen, die Schraubenfeder entspannt sich und drückt den Drosselschieber zurück. Das untere Ende des Drosselschiebers 14 ist ein Halbkreis. Diese Krümmung entspricht der des Saugrohrs. Fig. III

Die Berechnung der Einspritzdauer wird von einem Steuergerät, das als Microcomputer ausgelegt ist. Es erhält die Daten über Drehzahl-Motor, Drehzahl-Gebläse 5, Stellung Drosselschieber 14, Außentemperatur, Ansauglufttemperatur, Kühlmitteltemperatur, Atmosphärdruck und bearbeitet sie mit den gespeicherten Kennfeldern. Bestimmt gleichzeitig die Einspritzdauer.

Die Vorteile dieses Gemischbildungssystems sind die Direkteinspritzung, die Saugkanaleinspritzung. Ein sehr guter Füllungsgrad des Motors. Dadurch gute Leistung bei geringem Verbrauch und es gibt ein Lamda-Kennfeld. Dadurch ist es möglich die Abgasgrenzwerte zu erreichen.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung eines Luft/Kraftstoffverhältnisses für Brennkraftmaschinen bei Direkteinspritzung der Saugkanaleinspritzung dadurch gekennzeichnet, daß sich Gebläse 5 die von einem Elektromotor gekennzeichnet angetrieben werden, in den Saugkanälen 16 befinden. Das ein Steuergerät das als Mikrocomputer ausgelegt ist die Drehzahl des Elektromotors bestimmt. Das der Zylinderkopf elektrisch beheizt wird. Das elektromagnetische Einspritzventile schräg nach oben gerichtet ist und sich im oberen Bereich der Zylinderlaufbahn befinden und den Brennstoff auf den beheizten Zylinderkopf spritzen. Das zur Regelung des Luftdurchlaufes ein Drosselschieber verwendet wird. Das zur Berechnung der Einspritzzeit vom Steuergerät die Meßdaten von der Motordrehzahl, Drehzahl vom Getriebe 5, Stellung Drosselschieber 14, Außentemperatur, Einblaslufttemperatur, Kühlmitteltemperatur, Atmosphärdruck verarbeitet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialgebläse 5 eine Verwirbelung und Drehbewegung der in den Verbrennungsgang eingeblasenen Luft erzeugen und nach dem Drosselschieber, im Saugrohr 16 angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, das Steuergerät die Drehzahl der Gebläse 5, ausgehend von den Meßdaten der Motordrehzahl, Stellung des Drosselschiebers 14, Einblaslufttemperatur, Kühlmitteltemperatur, Atmosphärendruck, Außentemperatur bestimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zylinderkopfheizung aus zwei Heizschlangen 1 besteht, die sich in der Mitte des Zylinderkopfes, im Kühlmittel befinden. Das die Höhe des Heizstromes vom Steuergerät 8 bemessen wird. Die Bezugsgröße ist Kühlmitteltemperatur vom Fühler 3.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber in einem Gehäuse 32, das aus zwei Metallplatten besteht, die als Führung dienen, sitzt. Das im oberen Teil des Gehäuses 32 eine zylindrische Ausbuchtung, in der eine Schraubenfeder ist. Das diese Schraubenfeder, dafür das nach dem öffnen des Drosselschiebers, dieser wieder zurück gedrückt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil im oberen Teil der Zylinderlaufbahn im schrägen Winkeld nach oben in ein Gehäuse das fest mit der Zylinderwandung verbunden ist, eingeschraubt und zeigt in Richtung Einlaßventil. Das der Düsenkopf zwei seitliche Austrittsbohrungen besitzt und einen glatten Abschluß mit der Zylinderlaufbahn bildet.