DE743618C - Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen - Google Patents

Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen

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DE743618C
DE743618C DEA87359D DEA0087359D DE743618C DE 743618 C DE743618 C DE 743618C DE A87359 D DEA87359 D DE A87359D DE A0087359 D DEA0087359 D DE A0087359D DE 743618 C DE743618 C DE 743618C
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DE
Germany
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pump
fuel
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suction
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DEA87359D
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English (en)
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Ottavio Fuscaldo
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AEROPLANI CAPRONI ANON Soc
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AEROPLANI CAPRONI ANON Soc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2700/00Mechanical control of speed or power of a single cylinder piston engine
    • F02D2700/02Controlling by changing the air or fuel supply
    • F02D2700/0217Controlling by changing the air or fuel supply for mixture compressing engines using liquid fuel
    • F02D2700/022Controlling the air or the mixture supply as well as the fuel supply
    • F02D2700/0223Engines with fuel injection

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

  • d Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Erennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine -Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen,insbesonderebei schnelllaufenden Brennkraftmaschinen,-- und bezweckt bei hohen Maschinengeschwindigkeiten von 6ooo Umdrehungen und mehr in der Minute sowie bei Drehzahländerungen bis herab auf zooo und 5oo Umdrehungen in der Minute die Erzielung einer selbsttätigen Einstellung der für jede Drehzahl optimalen Brennstoffmenge und damit auch der günstigsten Luftbrennstoffmischung.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die gleichzeitige Anwendung mehrerer für sich bereits bekannter Einzelmaßnahmen gelöst, indem die Brennstoffliefermenge einerseits durch eine in Abhängigkeit -vom Druck in der Saug- bzw. Ladeleitung der Brennkraftmaschine erfolgende elektromagnetische Regelung des Einspritzzeitpunktes und andererseits in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit beeinflußt wird. Gemäß der Erfindung wird demnach bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Einspritzung des Brennstoffes in die Ansauge- bzw. Ladeleitung über ein elektromagnetisch gesteuertes Einspritzventil erfolgt, die durch dieses Ventil gebildete Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung dadurch ergänzt, daß in an sich bekannter Weise die durch das Einspritzventil einzuspritzende Brennstoffmenge durch ein Stellglied, das durch eine auf den Saugunterdruck der Ansaugleitung oder den Differenzdruck vor und hinter der Drossel in der Ladeleitung ansprechende Meßdose beeinfiußt wird, verändert und die Speisung des Einspritzventils mit Brennstoff durch eine in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit angetriebene Pumpe bewirkt wird.
  • Auf diese Weise wird bei den neuzeitlichen sehr rasch laufenden und in weiten Grenzen ihre Drehzahl ändernden Brennkraftmaschinen, wie sie beispielsweise auf Flugzeugen verwendet werden, für alle Drehzahlen der höchste Wirkungsgrad sowohl bei einer durch Änderung des äußeren Widerstandes wie auch bei einer durch -Änderung der Brennstoffmenge hervorgerufenen Ände rung der Drehzahl gewährleistet. Außerdem wird erreicht, daß die Maschine äußerst schnell ohne Verzögerung wieder anläuft. Diese vorteilhaften Wirkungen der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung sind gerade dadurch bedingt, daß das augenblickliche Üffnen und Schließen sowie genaue Üffnungszeiten des Einspritzventils selbst bei höchstenDrehzahlen durch die nicht mechanische, sondern elektromagnetische Steuerung dieses Ventils gesichert sind und gleichzeitig die Liefermenge des Ventils sowohl durch die Maschinendrehzahl wie auch durch den Druck in der Saug- bz#%v. der Ladeleitung der Maschine entsprechend beeinflußt wird. Dabei ist diese Beeinflussung der Liefermenge durch Maschinendrehzahl und` Ladeleitungsdruck stets im ganzen Ausmaß der jeweiligen Änderung dieser Größen dadurch ermöglicht, daß die Öffnungszeiten des Einspritzventils durch dessen elektromagnetische Steuerung auch bei hohen Drehzahlen voll und genau eingehalten werden.
  • Im Falle der Ladung der Maschine durch einen Verdichter können bei gleicher Wirkungsart von Verdichter und Pumpe Drosselklappen in den Saugleitungen oder in den Druckleitungen der Pumpe und des Verdichters erfindungsgemäß derart miteinander gekuppelt sein, daß sie in wechselseitiger Abhängigkeit steuerbar sind. Ferner können beivolumetrischerWirkungsweise vonPumpe und Verdichter eine Drosselklappe in der Saugleitung des Verdichters und ein Hahn in einer die Druck- und die. Saugseite der Pumpe verbindenden Rückströmleitung vorgesehen und miteinander -durch ein Verbindungsglied auf gemeinsame Einstellung gekuppelt sein.
  • Die Zeichnung veranschaulicht die Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise in mehreren Ausführungsformen. Fig. i ist eine schematische Gesamtdarstellung einer ersten Ausführungsform der Einrichtung. Fig. 2 ist ein die Verfahrensvorgänge erläuterndes Schaubild. Fig. 3 zeigt die Anwendung der Einrichtung gemäß Fig. i bei einer durch einen Verdichter aufgeladenen Brennkraftmaschine. Fig. q. und 5 geben weitere vorteilhafte Abänderungen der Einrichtung nach der Erfindung wieder.
  • Gemäß Fig. i ist am Ende der Leitung i, in der das Saugventil e der Brennkraftmaschine liegt, zwecks Regelung der Luftzufuhr eine feststehende, mit Schlitzen q. versehene Buchse 3 vorgesehen, die von einer um einen bestimmten Winkel drehbaren und ebenfalls mit Schlitzen 6 ausgestatteten I Buchse 5 umgeben ist, an der ein Steuer-Nebel 7 sitzt. In den Boden der Buchse 3 ist das Einspritzventil 8 eingeschraubt, das elektromagnetisch gesteuert ist und dessen Anschlußklemmen 9 mit dem von der Maschine angetriebenen Stromverteiler sowie mit einer Stromquelle verbunden sind. Der Brennstoff wird in das Einspritzventil 8 fortlaufend durch eine von der Maschine angetriebene Pumpe io, beispielsweise eine Zahnrad- oder Kapselpumpe, gedrückt, die den Brennstoff durch das Rohr i i aus einem nicht dargestellten Behälter ansaugt. Ein Rohr 12 stellt die ständige Verbindung zwischen der Saugleitung i der Maschine mit einer blasebalgartigen Manometerkapsel oder Meßdose 13 her, die sich verlängert oder zusammenzieht, je nachdem der Unterdruck in der Leitung i ab- oder zunimmt. Die Veränderung der Länge der Meßdose 13 wird durch eine Steuerstange 1q. auf einen Winkelhebel 15 übertragen, der den Hub und damit die Liefermenge des Einspritzventils 8 entsprechend ändert. Man kann mittels des Winkelhebels 15 auch die Einspritzdauer durch Einwirkung auf den die Erregungszeit des Ventilelektromagneten bestimmenden Schalter oder auch den Einspritzdruck durch Einwirkung auf ein in einem Nebenschlußweg zur Pumpe io liegendes Ventil beeinflussen.
  • Wie die Änderungen des Unterdruckes in der Saugleitung der Maschine und des Einspritzdruckes erfolgen, ist aus Fig. 2 ersichtlich, in welcher die Linie A-P den atmosphärischen Druck darstellt. Mit der Erhöhung der Maschinendrehzahl zz wächst der Unterdruck gemäß der Linie C-D, wenn die Änderung der Drehzahl gemäß der Leistungskurve vor sich geht, d. h. bei gleichbleibend geöffneter Ansaugleitung der äußere Widerstand sich verringert. Werra nun die Drehzahländerung gemäß der Ausnutzungskurve vor sich geht, d. h. eine allmähliche Drosselung in der Ansaugleitung bei gleichbleibendem äußeren Widerstand erfolgt, so nimmt der Unterdruck vom Punkte D an, der dem höchsten Unterdruck bei vollgeöffneter Saugleitung entspricht, stark zu, und zwar gemäß der Linie D-E. Diese Änderungen des Unterdruckes sind praktisch linear in dem Abschnitt X innerhalb der Grenzen der normal angewandten Drehzahlen von 400 oder 5oo Umdrehungen aufwärts, und zwar bei sämtlichen Brennkraftmaschinen. Die Linie F-G steltt die Änderung des Einspritzdrucks dar, der praktisch proportional der Änderung der Fördermenge der Pumpe io, d. h. der Änderung der Maschinendrehzahl ist. Die Linien des Schaubildes von Fig.2 entsprechen tatsächlichen Verhältnissen, da sie auf Grund von Versuchen an einer mit der Regeleinrichtung nach der Erfindung versehenen Brennkraftmaschine erhalten wurden.
  • Die Arbeitsweise der Regeleinrichtung ergibt sich nun wie folgt: Die Maschine arbeite mit der Maximaldrehzahl unter der dieser entsprechenden Last, somit mit größter Luft-und Treibstoffmenge. Die Einspritzung erfolgt unter einem effektiven Druck, der die Summe aus dem Druck G und dem Unterdruck D darstellt. Wird nun die Belastung bei gleichbleibend geöffneter Ansaug- bzw. Ladeleitung vergrößert, so daß die Maschinendrehzahl allmählich abnimmt (Leistungskurve), so nimmt der effektive Einspritzdruck ebenfalls ab, und zwar proportional zur Maschinendrehzahl, bis er schließlich die Summe aus dem Druck F und dem Unterdruck C darstellt. Wenn die Einrichtung so eingestellt ist, daß sie eine gleiche Menge an Luft. und Brennstoff bei den beiden Grenzdrehzahlen liefert, so wird diese Liefermenge sich während der ganzen Drehzahländerung' in der Leistungskurve- konsfänt erhalten.
  • Betrachtet man nunmehr wiederum die Maschine unter der der Maximaldrehzahl entsprechenden Last, somit bei Zuführung der größten Luft- und Treibstoffmenge. Wenn die Abnahme der Maschinendrehzahl bei gleichbleibendem äußerem Widerstand durch allmähliche Drosselung in der Ansaug-bzw.Ladeleitung erfolgt (Ausnützungskurve), so wird der effektive Einspritzdruck weniger abnehmen als im vorigen Fall, und zwar von GD auf FE, wogegen die Duftmenge.wegen der Drosselung mehr abnimmt. Man hätte also dann ein Gemisch, das sich nach und nach in dem Maße, wie die Maschinendrehzahl abnimmt, allmählich anreichert und somit eine allmähliche Erhöhung des spezifischen Verbrauches. Hier setzt nun die Wirkung der Meßdose z3 ein, die mit zunehmendem Unterdruck die Brennstoffmenge derart verringert, daß das Mischungsverhältnis. wenn die Wirkung der Meßdose für die beiden äußersten Stellungen zweclcmäßig eingeregelt worden ist, auch für den ganzen Verlauf der Ausnutzungskurve konstant bleibt.
  • Fig.3 zeigt die Anwendung der Einrichtung nach Fig. z bei einer Brennkraftmaschine mit Ladung durch einen Verdichter, der an die Ladeleitung 26 angeschlossen ist. Die Meßdose oder Manom@eterkapsel 13 ist hier in einer Kammer-25 eingeschlossen, die durch das in die Lufteintrittskammer 28 mündende Rohr 27 in unmittelbarer Verbindung mit der Austrittsleitung 26 des Verdichters steht. Die Arbeitsweise bleibt die gleiche wie bei der Einrichtung nach Fig. r, lediglich die absoluten Werte der Unterdrücke, die jetzt zu Drücken werden, verändern sich. Es ist so, als ob in dem Schaubild nach Fig.2 die Linie A-B des atmosphärischen Druckes nach unten verschoben würde.
  • Bei den Einrichtungen nach Fig. r und 3 -ist als Pumpe für die Brennstoffzufuhr eine Zahnrad- oder - Kapselpumpe, somit eine Pumpe mit volumetrischer Wirkungsweise, vorgesehen, die eine zur Maschinendrehzahl und damit zur Luftmenge proportionale Liefermenge ergibt, wenn die Luftdrossel voll geöffnet ist. Im Falle der Einrichtung nach Fig.3, wo die Maschine mittels eines Verdichters aufgeladen wird, empfiehlt es sich. zur Erzielung einer günstigen Wirkungsweise auch einen Verdichter der volumetrischen Art, z. B. ein Rootsches Gebläse, zu verwenden, weil sich dann mit der Änderung der Maschinendrehzahl die Liefermenge des Verdichters w'le der Pumpe in analoger Weise ändert.
  • Wenn die Maschine jedoch mittels eines Verdichters mit Fliehkraftwirkung geladen wird, geht die Änderung der Luftmenge mit der Drehzahl nicht mehr nach einem linearen Gesetz vor sich und als Folge davon bestünde kein konstantes Verhältnis von Luft zu Treibstoff mehr bei den verschiedenen Maschinendrehzahlen. In diesem Falle muß auch als Brennstoffpumpe eine Fliehkraftpumpe ge-. wählt werden, damit eine der Änderung der Luftzufuhr analoge Änderung der Brennstoffzufuhr erhalten wird. Ferner wird es, wenn das Aufladegebläse und die Brennstoffpumpe von der gleichen Art sind und daher Liefermengen ergeben, die bei einer durch eine Änderung des äußeren Widerstandes bedingten Drehzahländerung der Maschine nach analogen Gesetzen veränderlich sind, keine Schwierigkeiten bereiten, mittels entsprezhender und passend angeordneter Drosselorgane, analoge Änderungen der Liefermengen auch dann zu erhalten, wenn die Maschinendrehzahl sich infolge Änderung der Brennstoffmenge ändert.
  • Eine nach diesen Richtlinien gebaute: Regeleinrichtung ist in Fig. q. in einem Ausführungsbeispiel für den Fall der Anordnung der Drosseleinrichtungen vor der Pumpe und dem Verdichter dargestellt. Nach Fig. q saugt der Kreiselverdichter 3o die Luft aus dem Rohr 31 und fördert- sie unter Druck durch das Rohr 26" zur Maschine 33, während die Kreiselpumpe zoa den Brennstoff aus einem nicht dargestellten Behälter durch das Rohr i i, ansaugt und ihn unter Druck -durch das Rohr36 zum Einspritzventi12r, fördert, das auf dem Knie des Rohres 26,t sitzt. Der Verdichter 30 und die Pumpe ioa werden von der Kurbelwelle der Brennkraftniaschine im erforderlichen Übersetzungsverhältnis angetrieben. Die Drosseleinrichtungen 38 und 39 für Luft und Brennstoff'. die z. B. durch Hähne, Klappen oder Ventile gebildet werden, sind an den Saugrohren 31 und i i" angeordnet und werden von den miteinander durch eine Zugstange 42 verbundenen Hebeln 40 und 4i in wechselseitiger Abhängigkeit gesteuert.
  • Wenn bei der Einrichtung nach Fig. 4 in der Praxis wegen des Unterschiedes der physikalischen Beschaffenheit von Luft und Brennstoff die Änderungsgesetze für die Liefermenge des Verdichters und der Pumpe nicht ganz der Theorie entsprechen, so wird der Fehler allmählich mit der Änderung der Drehzahl sich ändern und mit gleichen oder ähnlichen Mitteln, wie sie bei Fig. i und 3 angegeben lvorden sind, leicht zu berücksichtigen sein, indem man etwa eine dem Ladedruck der Luft und dem Einspritzdruck des Brennstoffes unterworfene Manometerkapsel oder Meßdose verwendet. Ferner können die miteinander gekuppelten Drosseln 38 und 39 für Luft und Brennstoff statt vor auch nach dem Verdichter 30 und der Pumpe ioa in den Druckleitungen 26, und 36 angeordnet sein.
  • Fig.5 zeigt eine Regeleinrichtung, bei welcher der Pumpe statt einer Drossel ein Nebenschlußventil zugeordnet ist. Hier saugt der Verdichter 3o, die Luft aus dem Rohr 31, und fördert sie unter Druck durch das Rohr 26, -zur Maschine 33,. Die Pumpe io, saugt den Brennstoff durch das Rohr i i, an und fördert ihn unter Druck durch das Rohr 36, zu dem Einspritzventil2i, Als Luftdrossel dient eine Klappe A, die in dein Rohr 31, eingebaut ist und von dem Hebel 4o, gesteuert wird. Die Regelung der Pumpe erfolgt durch einen Hahn 39,, der durch den Hebel 41, gesteuert wird und über den ein Teil der Flüssigkeit aus dem Austrittsrohr 36, nach dem Saugrohr i i, zurückströmen kann, um die Liefermenge der Pumpe zu verringern. Die Hebel 40, und 41, sind miteinander durch die Zugstange 42, verbunden. Die Aufkeilwinkel der beiden Hebel, die Winkelverschiebungen der Klappe und des Hahnes und ihre Öffnungsgesetze müssen experimentell festgelegt werden, um ein gleichbleibendes Verhältnis von Luft zu Brennstoff bei den verschiedenen Füllungsgraden zu erhalten.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRUCH: i. Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Einspritzung des Brennstoffes in die Ansauge- bzw. Ladeleitung über ein elektromagnetisch gesteuertes Einspritzventil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die durch das Einspritzventil einzuspritzende Brennstoffmenge durch ein Stellglied (14, 15), das durch eine auf den Saugunterdruck der Ansaugeleitung (i) oder den Differenzdruck vor und hinter der Drossel (5) in der Ladeleitung (26) ansprechende Meßdose (13) beeinflußt wird, verändert und die Speisung des Einspritzventils (8) mit Brennstoff durch eine in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit angetriebene Pumpe (io) bewirkt wird (Fig. i und 3).
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Wirkungsart von Pumpe (ioj und Verdichter (3o) Drosselklappen (39 und 38) in den Saugleitungen (i i, und 31) oder den Druckleitungen (36 und 26a) der Pumpe und des Verdichters in wechselseitiger Abhängigkeit steuerbar sind (Fig. 4).
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei voluinetrischer Wirkungsweise von Pumpe und Verdichter eine Drosselklappe (38,) in der Saugleitung (31,) des Verdichters (30,) und ein Hahn (39,) in einer die Druck- und die Saugseite der Pumpe (io,) verbindenden Rückströrnleitung durch ein Verbindungsglied (42,) auf gemeinsame Einstellung gekuppelt sind (Fig. 5).
DEA87359D 1937-10-01 1938-07-02 Einrichtung zur Regelung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen Expired DE743618C (de)

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