EP0381801A1 - Device for correcting the mixture composition at a load variation of a combustion engine - Google Patents

Device for correcting the mixture composition at a load variation of a combustion engine Download PDF

Info

Publication number
EP0381801A1
EP0381801A1 EP89102488A EP89102488A EP0381801A1 EP 0381801 A1 EP0381801 A1 EP 0381801A1 EP 89102488 A EP89102488 A EP 89102488A EP 89102488 A EP89102488 A EP 89102488A EP 0381801 A1 EP0381801 A1 EP 0381801A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metering
delivery line
fuel
fuel delivery
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP89102488A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Prof. Dr. Feldinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann VDO AG filed Critical Mannesmann VDO AG
Publication of EP0381801A1 publication Critical patent/EP0381801A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M7/00—Carburettors with means for influencing, e.g. enriching or keeping constant, fuel/air ratio of charge under varying conditions
    • F02M7/06—Means for enriching charge on sudden air throttle opening, i.e. at acceleration, e.g. storage means in passage way system
    • F02M7/08—Means for enriching charge on sudden air throttle opening, i.e. at acceleration, e.g. storage means in passage way system using pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M7/00—Carburettors with means for influencing, e.g. enriching or keeping constant, fuel/air ratio of charge under varying conditions
    • F02M7/12—Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves
    • F02M7/22—Other installations, with moving parts, for influencing fuel/air ratio, e.g. having valves fuel flow cross-sectional area being controlled dependent on air-throttle-valve position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M9/00—Carburettors having air or fuel-air mixture passage throttling valves other than of butterfly type; Carburettors having fuel-air mixing chambers of variable shape or position
    • F02M9/12—Carburettors having air or fuel-air mixture passage throttling valves other than of butterfly type; Carburettors having fuel-air mixing chambers of variable shape or position having other specific means for controlling the passage, or for varying cross-sectional area, of fuel-air mixing chambers
    • F02M9/127—Axially movable throttle valves concentric with the axis of the mixture passage
    • F02M9/133—Axially movable throttle valves concentric with the axis of the mixture passage the throttle valves having mushroom-shaped bodies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/56—Variable venturi

Definitions

  • the invention relates to a device for correcting the mixture composition in the event of a change in the load condition of an internal combustion engine to which a mixture formation device is assigned.
  • the fuel-air mixture supplied to the engine deviates to a greater or lesser extent from the lambda value required for the optimal conversion.
  • the change in the intake manifold pressure takes place when the engine changes load, in particular by changing the position of the control element controlling the mixture quantity, for example a throttle valve, a throttle cone, etc.
  • the resulting fuel-air mixture which is formed in the mixture formation element arranged centrally on the intake manifold, deviates only slightly from the ideal composition even without regulation. Due to the variable intake manifold wetting, especially in the case of rapid load changes, a mixture deviating from the ideal mixture is supplied to the engine and the exhaust gas quality is thus deteriorated. The faster the intake manifold pressure changes when the engine is loaded, the less it is possible to regulate these deviations from the ideal lambda value to the lambda value required for optimal conversion through the control via the lambda probe.
  • the object is achieved by a device for correcting the mixture composition in the event of a change in the load state of an internal combustion engine to which a mixture formation device is assigned, in that the mixture formation device has a metering unit for the fuel with an inflow-side fuel delivery line and an outflow-side fuel delivery line and is movable in the metering unit
  • the metering unit is arranged, which releases position-dependent variable fuel passage cross-sections in the metering unit, the metering unit being connected via an opening which is sealed by means of a movable compensating element to an equalizing chamber which is connected to the outflow-side fuel delivery line via a branch line, and the metering element and the compensating element in a movement-locking manner are coupled to one another such that a movement of the metering device in the direction of an increased force Material cross section leads to a movement of the compensation element that reduces the compensation space and a movement of the metering element in the direction of a reduced fuel flow cross section leads to a movement of the compensation element that increases
  • the regulating member assigned to the mixture formation device and controlling the mixture quantity thus moves in the sense of a reduction in the air throughput, then the pressure in the intake manifold drops.
  • the metering element arranged in the metering unit moves simultaneously with the control element in the sense of a reduction in fuel.
  • the compensating element moves with the metering element and sucks off fuel between the metering element and the regulating element via the branch line functioning as a bypass line. If the compensating element is dimensioned correctly, that is to say depending on the respective engine type, as much fuel is drawn off as is added to the mixture by evaporation from the intake manifold walls before entering the engine.
  • the fuel-air mixture supplied to the engine therefore changes only slightly as a result.
  • the regulating member controlling the mixture quantity moves in the mixture formation device in the sense of increasing the air throughput, then the pressure in the intake manifold increases.
  • the metering device moves simultaneously in the sense of an increase in fuel.
  • the compensating element moves with the metering element and additionally delivers fuel via the branch line into the line between the metering element and the regulating element. This additionally introduced fuel is largely used for the accumulation of fuel on the intake manifold wall and thus for the reinforcement of the fuel film. This in turn changes the fuel-air mixture supplied to the engine only slightly.
  • the compensation element is dimensioned correctly, the deviation from the fuel-air mixture, which is ideally pilot-controlled by the mixture formation device, is reduced in the event of a sudden change in load, so that the control by the lambda probe is relieved. As a result, the conversion of pollutants during load changes is improved.
  • the compensating element is designed as a compensating piston which penetrates the opening.
  • a membrane, a bellows or the like can also be used instead of a piston.
  • the metering element and the compensating element advantageously form a structural unit.
  • the metering unit is expediently divided into two subspaces by an orifice having an opening, one of the subspaces being connected to the inflow-side fuel delivery line and the other of the subspaces being connected to the outflow-side fuel delivery line and the metering member more or less passing through the orifice as a function of position, and that of the inflow-side fuel delivery line assigned sub-room is connected to the compensation room.
  • the metering element is expediently designed as a cone and connected to a control element designed as a rotationally symmetrical throttle body, which can be displaced in a rotationally symmetrical nozzle body and forms a convergent-divergent nozzle with the latter, which opens into the intake manifold of the internal combustion engine, the outflow-side fuel delivery line in or in close to the narrowest cross section opens into the nozzle.
  • a control element designed as a rotationally symmetrical throttle body, which can be displaced in a rotationally symmetrical nozzle body and forms a convergent-divergent nozzle with the latter, which opens into the intake manifold of the internal combustion engine, the outflow-side fuel delivery line in or in close to the narrowest cross section opens into the nozzle.
  • FIG. 1 shows a fuel tank 1, of which fuel with pilot-controlled constant pressure through a pump 2 through a filter 3 connected downstream thereof and a system pressure regulator 4
  • Fuel delivery line 5 is conveyed to a metering unit 6. From there, the fuel reaches a first section 7a of a further fuel delivery line 7, which opens into a metering regulator 8.
  • a second section 7b of the fuel delivery line 7 leads from the metering regulator 8 to a convergent-divergent nozzle 9 which is formed by a rotationally symmetrical nozzle body 10 and a rotationally symmetrical throttle body 11 which can be displaced therein.
  • the second section 7b of the fuel delivery line 7 opens in the vicinity of the narrowest cross section 12 into the nozzle 9, which in turn opens into an intake manifold 13 of the internal combustion engine, not shown.
  • the metering unit 6 is divided into two sub-spaces 16 and 17 by an aperture 14 having an aperture 14, the sub-space 16 being connected to the fuel tank 1 via the fuel delivery line 5 and the sub-area 17 via the fuel delivery line 7 to the nozzle 9. Furthermore, the subspace 16 is connected via an opening 31 to an equalization space 32, which in turn is connected via a branch line 34 to the first section 7a of the fuel delivery line 7 on the nozzle side.
  • a metering element 18 designed as a cone forms a structural unit with a compensating piston 33, the metering element 18 can be moved in the direction of its axis of rotation perpendicularly to the diaphragm plane into and out of the diaphragm opening and thus determines the remaining passage cross section of the fuel through the metering unit 6 depending on its position , while the compensation piston 33, which is also arranged symmetrically to the axis of rotation, penetrates the opening 31 in a sealing manner.
  • the metering element 18 and the compensating piston 33 are connected to an axis 19 and are mounted in a longitudinally displaceable manner in two bearings 20 of the metering unit 6.
  • the throttle body 11 is connected to the free end of the axis 19 in a rotationally symmetrical manner with respect to the metering element 18. Because of the positive connection, the movements of the throttle body 11, the metering element 18 and the compensating piston 33 are coupled.
  • the axial path of the axis 19 and thus the path of the throttle body 11, metering element 18 and compensating piston 33 correspond to the accelerator pedal path indicated by the double arrow A.
  • the metering regulator has, inter alia, two fuel spaces 22 and 23 sealed against one another by means of a flexible membrane 21.
  • the fuel chamber 22 is divided by a connecting line 24 into two subspaces 22a and 22b, a branch line 25 opening into the subspace 22b is connected behind the system pressure regulator 4 to the fuel delivery line 5, so that part of the fuel delivered by the pump 2 is connected via the branch line 25 is promoted in the fuel chamber 22.
  • a return line 26, which leads to tank 1, is connected to subspace 22a of fuel chamber 22.
  • a fixed throttle 27 is inserted into the return line 26 in the region of the outflow from the subspace 22a.
  • the branch line 25 is led into the subspace 22b and ends at a short distance from the subspace wall opposite the entry area, which is also designed as a flexible membrane 28.
  • an electromagnet 29 is arranged, which can be controlled via control electronics 30 and, due to a design of the flexible diaphragm 28 which is responsive to a magnet, when a control current is applied, the diaphragm 28 more or less from the adjacent opening of the Branch line 25 moved away.
  • the input of the fuel chamber 22 is thus provided with a movable throttle and the output of this fuel chamber is provided with a fixed throttle 27.
  • the first section 7a of the fuel delivery line 7 opens into the fuel chamber 23 and, in accordance with the design of the branch line 25, the second section 7b of the fuel delivery line 7 extends into the fuel chamber 23 until just before the flexible membrane 21.
  • a movable throttle is thus likewise formed between this and the facing inflow opening of the second section 7b of the fuel delivery line 7, but the throttling results there due to the movable throttle assigned to the subspace 22b and the different pressures which thus arise in the subspace 22.
  • FIG. 2 illustrates the relationships between air mass flow ⁇ a and fuel mass flow ⁇ s determined in the experiment as a function of the pressure PL in the narrowest cross section of the nozzle 9 for the supercritical and subcritical flow state.
  • the reduction in the fuel mass flow ⁇ B takes place via the control electronics 30, into which the pressure p L and further the pressure p o and the temperature T o are entered as an essential parameter, the control variable starting from the control electronics 30 activates the electromagnet 29 according to the degree of Control variable attracts the flexible membrane 28 more or less and thus correspondingly increases the passage gap between the open end of the branch line 25 and the membrane 28.
  • This causes an increase in the fuel pressure in the fuel chamber 22, so that the flexible membrane 21 is moved towards the open end of the second section 7b of the fuel delivery line 7 and thus the gap between the flexible membrane and this section 7b is reduced, with the result that less fuel can be delivered through the fuel delivery line 7.
  • Figure 3 shows that with a standardized representation of the air mass flow and the normalized fuel mass flow required for constant lambda value the scattering band for and becomes narrow for the entire operating range, that is to say for the pressure in the narrowest cross section of the nozzle, that is to say it is only slightly dependent on the position of the throttle body 11.
  • For the subcritical flow regime are due to m a ⁇ "'Ma überkrlt.
  • Deviations due to the scattering range around the ideal lambda value can be compensated for by the lambda probe, which works together with the control electronics 30.
  • the special design of the metering unit 6 with the compensating piston 33 projecting into the compensating chamber 32 and the connection via the branch line 34 to the first section 7a of the fuel delivery line 7 on the nozzle side allows a correction the mixture composition when the load condition of the engine changes.
  • the mixture is thinned by the mixture formation device by moving the accelerator pedal in the sense of reducing the amount of mixture to a corresponding movement of the metering element 18 and the compensation piston 33 and the throttle body 11 in Direction of the arrows drawn with solid lines takes place, whereby due to the increasing compensation space 32, a part of the fuel that is usually conveyed into the fuel delivery line 7b is stored in the compensation line 32 via the branch line 34.
  • the mixture supplied by the mixture formation device is enriched by the throttle body 11 and the metering element 18 SO with the compensating piston 33 are moved in the opposite direction in accordance with the arrows drawn in broken lines, so that fuel additionally flows into the section 7b of the fuel delivery line 7 via the branch line 34 as a result of the associated reduction in the compensating space 32.

Landscapes

  • 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)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

The invention proposes a device making it possible by structurally simple means to correct the mixture composition for a load variation of a combustion engine with which a mixture-forming device (4, 6, 8, 9, 11) is associated. <??>The device is characterised in that the mixture-forming device has a metering unit (6) for the fuel with a feed-side fuel delivery line (5) and a discharge-side fuel delivery line (7), and a movably supported metering element (18) is arranged in the metering unit (6), which element clears the position-dependently variable fuel flow cross sections in the metering unit, the metering unit being connected via an aperture (31), sealed by means of a movable compensating element (33), to a compensating chamber (32), which is connected via a branch line (34) to the discharge-side fuel delivery line, and the movements of the metering element and the compensating element being intercoupled in such a way that a movement of the metering element in the direction of an enlarged fuel flow cross section leads to a movement of the compensating element reducing the compensation chamber and a movement of the metering element in the direction of a reduced fuel flow cross section leads to a movement of the compensating element enlarging the compensation chamber. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes eines Verbrennungsmotors, dem eine Gemischbildungsvorrichtung zugeordnet ist.The invention relates to a device for correcting the mixture composition in the event of a change in the load condition of an internal combustion engine to which a mixture formation device is assigned.

Bei mit Benzin betriebenen Verbrennungsmotoren muß zur Erzielung eines schadstoffarmen Betriebes die Gemischzusammensetzung (Lambda-Wert) - unabhängig vom jeweiligen Betriebspunkt des Motors - in engen Grenzen gehalten werden. Nur dadurch ist es möglich, die gesetzlich vorgeschriebenen zulässigen Grenzwerte für die Schadstoffe im Abgas des Motors einzuhalten. Insbesondere beim Betrieb des Motors mit Abgaskatalysatoren darf das "Lambda-Fenster" für optimale Konvertierung der Gemischzusammensetzung nur sehr wenig um einen optimalen Lambda-Wert schwanken. Dies erreicht man üblicherweise durch

  • - eine Vorsteuerung des Kraftstoff-Luftgemisches für den gesamten Betriebsbereich des Motors, die von vornherein nur möglichst wenig von der idealen Gemischzusammensetzung abweicht und in der Praxis in aller Regel durch Abrufen spezifischer Daten eines durch Versuche ermittelten Motorkennfeldes erfolgt,
  • - eine zusätzliche Regelung des vorgesteuerten Gemisches mittels einer Lambda-Sonde, die bei Abweichungen der Gemischzusammensetzung vom Idealwert eine Rückführung auf den idealen Lambda-Wert bewirkt.
In the case of internal combustion engines operated with gasoline, the mixture composition (lambda value) must be kept within narrow limits in order to achieve low-pollutant operation, regardless of the particular operating point of the engine. This is the only way to comply with the legally prescribed permissible limit values for the pollutants in the exhaust gas of the engine. Especially when operating the engine with exhaust gas catalysts, the "lambda window" for optimal conversion of the mixture composition may fluctuate very little by an optimal lambda value. This is usually achieved through
  • a pilot control of the fuel-air mixture for the entire operating range of the engine, which deviates as little as possible from the ideal mixture composition from the outset and, in practice, generally takes place by calling up specific data from an engine map determined by tests,
  • - An additional control of the pilot-controlled mixture by means of a lambda probe, which brings about a return to the ideal lambda value if the mixture composition deviates from the ideal value.

Je weniger der Lambda-Wert des vorgesteuerten Gemisches vom idealen Lambda-Wert abweicht, um so wirksamer kann die Regelung des Kraftstoff-Luftgemisches durch die Lambda-Sonde erfolgen, um so weniger Schadstoffe enthält das Abgas.The less the lambda value of the precontrolled mixture deviates from the ideal lambda value, the more effectively the fuel-air mixture can be controlled by the lambda probe, and the fewer pollutants the exhaust gas contains.

Beim Betreiben eines Verbrennungsmotors ist bei jeder Veränderung des Belastungszustandes feststellbar, daß sich der Luftdruck im Saugrohr ändert. Dadurch wird

  • - bei Verminderung des Druckes im Saugrohr an der Saugrohrwandung in Form eines Kraftstoffilmes angelagerter Kraftstoff verdamofen und das Kraftstoff-Luftgemisch nach der Gemischbildungsvorrichtung angefettet, das heißt der Lambda-Wert verringert,
  • - bei Vergrößerung des Druckes im Saugrohr Kraftstoff am Saugrohr niederschlagen und damit das in den Motor eintretende Gemisch abmagern, das heißt den Lambda-Wert vergrößern.
When operating an internal combustion engine, it can be determined with every change in the load condition that the air pressure in the intake manifold changes. This will
  • - when the pressure in the intake manifold is reduced on the intake manifold wall in the form of a fuel film, the fuel evaporates and the fuel-air mixture is enriched after the mixture formation device, ie the lambda value is reduced,
  • - If the pressure in the intake manifold increases, deposit fuel on the intake manifold and thus lean the mixture entering the engine, i.e. increase the lambda value.

In den beiden genannten Fällen weicht das dem Motor zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch von dem für die optimale Konvertierung erforderlichen Lambda-Wert mehr oder weniger stark ab. Je schneller die Änderung der Motorbelastung erfolgt, um so grösser wird die Abweichung vom optimalen Lambda-Wert. Die Veränderung des Saugrohrdruckes erfolgt bei Laständerungen des Motors insbesondere durch Veränderung der Stellung des die Gemischmenge steuernden Regelorganes, beispielsweise einer Drosselklappe, eines Drosselkegels usw.In the two cases mentioned, the fuel-air mixture supplied to the engine deviates to a greater or lesser extent from the lambda value required for the optimal conversion. The faster the engine load changes, the greater the deviation from the optimal lambda value. The change in the intake manifold pressure takes place when the engine changes load, in particular by changing the position of the control element controlling the mixture quantity, for example a throttle valve, a throttle cone, etc.

Bei einer bekannten Gemischbildungsvorrichtung weicht das entstehende Kraftstoff-Luftgemisch, das im zentral am Saugrohr angeordneten Gemischbildungsorgan entsteht, von der idealen Zusammensetzung selbst ohne Regelung nur wenig ab. Durch die veränderliche Saugrohrbenetzung, insbesondere bei raschen Laständerungen, wird aber dem Motor ein vom idealen Gemisch abweichendes Gemisch zugeführt und damit die Abgasqualität verschlechtert. Je rascher sich bei der Belastungsänderung des Motors der Saugrohrdruck verändert, um so weniger ist es durch die Regelung über die Lambda-Sonde möglich, diese Abweichungen vom idealen Lambda-Wert auf den für optimale Konvertierung erforderlichen Lambda-Wert auszuregeln.In a known mixture formation device, the resulting fuel-air mixture, which is formed in the mixture formation element arranged centrally on the intake manifold, deviates only slightly from the ideal composition even without regulation. Due to the variable intake manifold wetting, especially in the case of rapid load changes, a mixture deviating from the ideal mixture is supplied to the engine and the exhaust gas quality is thus deteriorated. The faster the intake manifold pressure changes when the engine is loaded, the less it is possible to regulate these deviations from the ideal lambda value to the lambda value required for optimal conversion through the control via the lambda probe.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf baulich einfache Art eine Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes eines Verbrennungsmotors möglich ist.It is an object of the present invention to provide a device with which the mixture composition can be corrected in a structurally simple manner when the load state of an internal combustion engine changes.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes eines Verbrennungsmotors, dem eine Gemischbildungsvorrichtung zugeordnet ist, dadurch, daß die Gemischbildungsvorrichtung eine Zumeßeinheit für den Kraftstoff mit einer zuflußseitigen Kraftstofförderleitung und einer abflußseitigen Kraftstofförderleitung aufweist und in der Zumeßeinheit ein beweglich gelagertes Zumeßorgan angeordnet ist, das positionsabhängig variable Kraftstoffdurchtrittsquerschnitte in der Zumeßeinheit freigibt, wobei die Zumeßeinheit über eine mittels eines beweglichen Ausgleichselements dichtend verschlossene Öffnung mit einem Ausgleichsraum verbunden ist, der über eine Zweigleitung mit der abflußseitigen Kraftstoffförderleitung verbunden ist, sowie das Zumeßorgan und das Ausgleichselement bewegungsschlüssig miteinander gekoppelt sind, derart, daß eine Bewegung des Zumeßorgans in Richtung eines vergrößerten Kraftstoffdurchtrittsquerschnittes zu einer den Ausgleichsraum verkleinernden Bewegung des Ausgleichselements und eine Bewegung des Zumeßorgans in Richtung eines verkleinerten Kraftstoffdurchtrittsquerschnittes zu einer den Ausgleichsraum vergrößernden Bewegung des Ausgleichselementes führt.The object is achieved by a device for correcting the mixture composition in the event of a change in the load state of an internal combustion engine to which a mixture formation device is assigned, in that the mixture formation device has a metering unit for the fuel with an inflow-side fuel delivery line and an outflow-side fuel delivery line and is movable in the metering unit The metering unit is arranged, which releases position-dependent variable fuel passage cross-sections in the metering unit, the metering unit being connected via an opening which is sealed by means of a movable compensating element to an equalizing chamber which is connected to the outflow-side fuel delivery line via a branch line, and the metering element and the compensating element in a movement-locking manner are coupled to one another such that a movement of the metering device in the direction of an increased force Material cross section leads to a movement of the compensation element that reduces the compensation space and a movement of the metering element in the direction of a reduced fuel flow cross section leads to a movement of the compensation element that increases the compensation space.

Bewegt sich damit das der Gemischbildungsvorrichtung zugeordnete, die Gemischmenge steuernde Regelorgan im Sinne einer Verkleinerung des Luftdurchsatzes, dann fällt der Druck im Saugrohr. Das in der Zumeßeinheit angeordnete Zumeßorgan bewegt sich gleichzeitig mit dem Regelorgan im Sinne einer Kraftstoffverringerung. Mit dem Zumeßorgan bewegt sich das Ausgleichselement und saugt über die als Bypass-Leitung fungierende Zweigleitung Kraftstoff zwischen Zumeßelement und Regelorgan ab. Bei richtiger, das heißt vom jeweiligen Motortyp abhängiger Bemessung des Ausgleichselementes wird dabei so viel Kraftstoff abgesaugt, wie durch Abdampfung von den Saugrohrwänden vor Eintritt in den Motor dem Gemisch zugeführt wird. Das dem Motor zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch ändert sich dadurch also nur wenig. Bewegt sich aber das die Gemischmenge steuernde Regelorgan in der Gemischbildungsvorrichtung im Sinne einer Vergrößerung des Luftdurchsatzes, dann steigt der Druck im Saugrohr. Das Zumeßorgan bewegt sich gleichzeitig im Sinne einer Kraftstoffzunahme. Mit dem Zumeßorgan bewegt sich das Ausgleichselement und fördert über die Zweigleitung zusätzlich Kraftstoff in die Leitung zwischen Zumeßelement und Regelorgan. Dieser zusätzlich eingeführte Kraftstoff wird weitgehend verwendet zur Anlagerung von Kraftstoff an der Saugrohrwandung und damit der Verstärkung des Kraftstoffilmes. Dadurch ändert sich wiederum das dem Motor zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch nur wenig.If the regulating member assigned to the mixture formation device and controlling the mixture quantity thus moves in the sense of a reduction in the air throughput, then the pressure in the intake manifold drops. The metering element arranged in the metering unit moves simultaneously with the control element in the sense of a reduction in fuel. The compensating element moves with the metering element and sucks off fuel between the metering element and the regulating element via the branch line functioning as a bypass line. If the compensating element is dimensioned correctly, that is to say depending on the respective engine type, as much fuel is drawn off as is added to the mixture by evaporation from the intake manifold walls before entering the engine. The fuel-air mixture supplied to the engine therefore changes only slightly as a result. However, if the regulating member controlling the mixture quantity moves in the mixture formation device in the sense of increasing the air throughput, then the pressure in the intake manifold increases. The metering device moves simultaneously in the sense of an increase in fuel. The compensating element moves with the metering element and additionally delivers fuel via the branch line into the line between the metering element and the regulating element. This additionally introduced fuel is largely used for the accumulation of fuel on the intake manifold wall and thus for the reinforcement of the fuel film. This in turn changes the fuel-air mixture supplied to the engine only slightly.

Erfindungsgemäß wird damit der Einfluß der bei Änderung des Saugrohrdruckes veränderlichen Kraftstoffmenge dadurch weitgehend ausgeglichen, daß

  • - bei Verkleinerung des Saugrohrdruckes, das heißt Abdampfen von Kraftstoff von den Saugrohrwänden, das von der Gemischbildungsvorrichtung gelieferte Gemisch abgemagert wird,
  • - bei Vergrößerung des Saugrohrdruckes, das heißt einer Kondensation von Kraftstoff aus dem von der Gemischbildung gelieferten Gemisch und Anlagerung an den Saugrohrwandungen das von der Gemischbildungsvorrichtung gelie ferte Gemisch angereichtert wird.
According to the invention, the influence of the amount of fuel changing when the intake manifold pressure changes is largely compensated for by the fact that
  • when the intake manifold pressure is reduced, that is to say vaporization of fuel from the intake manifold walls, the mixture delivered by the mixture formation device is emaciated,
  • - When increasing the intake manifold pressure, that is, a condensation of fuel from the mixture supplied by the mixture formation and accumulation on the intake manifold walls, the mixture supplied by the mixture formation device is enriched.

In beiden vorgenannten Fällen wird bei richtiger Bemessung des Ausgleichselementes die Abweichung vom durch die Gemischbildungsvorrichtung ideal vorgesteuerten Kraftstoff-Luftgemisch bei plötzlicher Laständerung vermindert, damit die Regelung durch die Lambda-Sonde entlastet. Im Ergebnis wird hierdurch die Konvertierung der Schadstoffe bei Laständerungen verbessert.In both of the aforementioned cases, if the compensation element is dimensioned correctly, the deviation from the fuel-air mixture, which is ideally pilot-controlled by the mixture formation device, is reduced in the event of a sudden change in load, so that the control by the lambda probe is relieved. As a result, the conversion of pollutants during load changes is improved.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ausgleichselement als die Öffnung dichtend durchsetzenderAusgleichskolben ausgebildet ist. Zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes kann jedoch anstelle eines Kolbens auch eine Membran, ein Faltenbalg oder dgl. Verwendung finden.According to a special embodiment of the invention, it is provided that the compensating element is designed as a compensating piston which penetrates the opening. To achieve the effect according to the invention, however, a membrane, a bellows or the like can also be used instead of a piston.

Vorteilhaft bilden das Zumeßorgan und das Ausgleichselement eine Baueinheit. Die Zumeßeinheit ist zweckmäßig durch eine eine Öffnung aufweisende Blende in zwei Teilräume unterteilt, wobei einer der Teilräume mit der zuflußseitigen Kraftstoffförderleitung und der andere der Teilräume mit der abflußseitigen Kraftstofförderleitung verbunden ist und das Zumeßorgan positionsabhängig die Blendenöffnung mehr oder weniger durchsetzt, sowie der der zuflußseitigen Kraftstofförderleitung zugeordnete Teilraum mit dem Ausgleichsraum verbunden ist.The metering element and the compensating element advantageously form a structural unit. The metering unit is expediently divided into two subspaces by an orifice having an opening, one of the subspaces being connected to the inflow-side fuel delivery line and the other of the subspaces being connected to the outflow-side fuel delivery line and the metering member more or less passing through the orifice as a function of position, and that of the inflow-side fuel delivery line assigned sub-room is connected to the compensation room.

Das Zumeßorgan ist zweckmäßig als Kegel ausgebildet und mit einem als rotationssymmetrischer Drosselkörper ausgebildeten Regelorgan bewegungsschlüssig verbunden, das in einem rotationssymmetrischen Düsenkörper verschiebbar ist und mit diesem eine konvergent-divergente Düse bildet, die in das Saugrohr des Verbrennungsmotors mündet, wobei die abflußseitige Kraftstofförderleitung in oder in der Nähe des engsten Querschnitts in die Düse mündet. Durch diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gewährleistet, daß die Bewegungen von Zumeßorgan, Regelorgan und Ausgleichselement gekoppelt sind, womit auch die Möglichkeit besteht, diesen Bereich der Gemischbildungsvorrichtung kompakt zu bauen und in unmittelbarer Nähe des Kraftstoffeinspritzortes anzuordnen.The metering element is expediently designed as a cone and connected to a control element designed as a rotationally symmetrical throttle body, which can be displaced in a rotationally symmetrical nozzle body and forms a convergent-divergent nozzle with the latter, which opens into the intake manifold of the internal combustion engine, the outflow-side fuel delivery line in or in close to the narrowest cross section opens into the nozzle. This further development of the device according to the invention ensures that the movements of the metering element, control element and compensating element are coupled, which also makes it possible to build this area of the mixture formation device compactly and to arrange it in the immediate vicinity of the fuel injection location.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.Further features of the invention are shown in the description of the figures and in the subclaims, it being noted that all individual features and all combinations of individual features are essential to the invention.

In den Figuren ist die Erfindung anhand einer Ausführungsform verdeutlicht, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes des Verbrennungsmotors,
  • Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des der Kraftstoff-Luft-Gemischbildungsvorrichtung zugrundeliegenden grundsätzlichen Zusammenhanges der Massenströme von Luft und Kraftstoff,
  • Figur 3 ein Diagramm gemäß Figur 2 mit normierter Darstellung der Massenströme von Luft und Kraftstoff.
The invention is illustrated in the figures on the basis of an embodiment, without being limited thereto. It shows:
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a fuel-air mixture formation device with the device according to the invention for correcting the mixture composition when the load state of the internal combustion engine changes,
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the basic relationship of the mass flows of air and fuel on which the fuel-air mixture formation device is based,
  • 3 shows a diagram according to FIG. 2 with a standardized representation of the mass flows of air and fuel.

Figur 1 zeigt einen Kraftstofftank 1, von dem über eine Pumpe 2 durch einen dieser nachgeschalteten Filter 3 und einem Systemdruckregler 4 Kraftstoff mit vorgesteuertem konstanten Druck durch eine Kraftstofförderleitung 5 zu einer Zumeßeinheit 6 gefördert wird. Von dieser gelangt der Kraftstoff in einen ersten Abschnitt 7a einer weiteren Kraftstofförderleitung 7, der in einen Zumeßregler 8 mündet. Ein zweiter Abschnitt 7b der Kraftstofförderleitung 7 führt vom Zumeßregler 8 zu einer konvergent-divergenten Düse 9, die durch einen rotationssymmetrischen Düsenkörper 10 und einen in ihm verschiebbaren rotationssymmetrischen Drosselkörper 11 gebildet ist. Der zweite Abschnitt 7b der Kraftstofförderleitung 7 mündet in der Nähe des engsten Querschnittes 12 in die Düse 9, die ihrerseits in ein Saugrohr 13 des nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors mündet.FIG. 1 shows a fuel tank 1, of which fuel with pilot-controlled constant pressure through a pump 2 through a filter 3 connected downstream thereof and a system pressure regulator 4 Fuel delivery line 5 is conveyed to a metering unit 6. From there, the fuel reaches a first section 7a of a further fuel delivery line 7, which opens into a metering regulator 8. A second section 7b of the fuel delivery line 7 leads from the metering regulator 8 to a convergent-divergent nozzle 9 which is formed by a rotationally symmetrical nozzle body 10 and a rotationally symmetrical throttle body 11 which can be displaced therein. The second section 7b of the fuel delivery line 7 opens in the vicinity of the narrowest cross section 12 into the nozzle 9, which in turn opens into an intake manifold 13 of the internal combustion engine, not shown.

Die Zumeßeinheit 6 ist durch eine eine Öffnung 14 aufweisende Blende 15 in zwei Teilräume 16 und 17 unterteilt, wobei der Teilraum 16 mit dem Kraftstofftank 1 über die Kraftstoffförderleitung 5 und der Teilraum 17 über die Kraftstofförderleitung 7 mit der Düse 9 verbunden ist. Ferner ist der Teilraum 16 über eine Öffnung 31 mit einem Ausgleichsraum 32 verbunden, der seinerseits über eine Zweigleitung 34 mit dem ersten Abschnitt 7a der düsenseitigen Kraftstofförderleitung 7 verbunden ist. Ein als Kegel ausgebildetes Zumeßorgan 18 bildet mit einem Ausgleichskolben 33 eine Baueinheit, das Zumeßorgan 18 ist dabei in Richtung seiner Rotationsachse senkrecht zur Blendenebene in die Blendenöffnung und aus dieser heraus bewegbar und bestimmt damit je nach seiner Position den verbleibenden Durchtrittsquerschnitt des Kraftstoffes durch die Zumeßeinheit 6, während der gleichfalls symmetrisch zur Rotationsachse angeordnete Ausgleichskolben 33 die Öffnung 31 dichtend durchsetzt. Das Zumeßorgan 18 und der Ausgleichskolben 33 sind mit einer Achse 19 verbunden und in zwei Lagern 20 der Zumeßeinheit 6 längsverschieblich gelagert. Rotationssymmetrisch zum Zumeßorgan 18 ist mit dem freien Ende der Achse 19 der Drosselkörper 11 verbunden, wegen der bewegungsschlüssigen Verbindung sind damit die Bewegungen des Drosselkörpers 11, des Zumeßorgans 18 und des Ausgleichskolbens 33 gekoppelt. Der axiale Weg der Achse 19 und damit der Weg von Drosselkörper 11, Zumeßorgan 18 und Ausgleichskolben 33 entsprechen den durch den Doppelpfeil A verdeutlichten Gaspedalweg. Wegen der gleichgerichteten kegelförmigen Ausbildung von Zumeßorgan 18 und Drosselkörper 11 führt damit eine Zustellbewegung der Achse 19 in Richtung des Saugrohres 13 zu einem fortschreitenden Eintauchen des Zumeßorganes 18 in die Blendenöffnung 14 und damit einer Verringerung des Kraftstoffdurchtrittsquerschnittes, desgleichen ein entsprechendes Eintauchen des Drosselkörpers 11 in die Düse 9 zu einer Verringerung des Luftdurchtrittsquerschnittes. Die Durchtrittsquerschnitte sind dabei so aufeinander abge stimmt, daß sich bei einer nicht behinderten Strömung des Kraftstoffes durch die Kraftstofförderleitung 7 proportionale Verhältnisse bei Zumeßorgan 18 und Drosselkörper 11 bezüglich des Kraftstoff-bzw. Luftdurchsatzes ergeben.The metering unit 6 is divided into two sub-spaces 16 and 17 by an aperture 14 having an aperture 14, the sub-space 16 being connected to the fuel tank 1 via the fuel delivery line 5 and the sub-area 17 via the fuel delivery line 7 to the nozzle 9. Furthermore, the subspace 16 is connected via an opening 31 to an equalization space 32, which in turn is connected via a branch line 34 to the first section 7a of the fuel delivery line 7 on the nozzle side. A metering element 18 designed as a cone forms a structural unit with a compensating piston 33, the metering element 18 can be moved in the direction of its axis of rotation perpendicularly to the diaphragm plane into and out of the diaphragm opening and thus determines the remaining passage cross section of the fuel through the metering unit 6 depending on its position , while the compensation piston 33, which is also arranged symmetrically to the axis of rotation, penetrates the opening 31 in a sealing manner. The metering element 18 and the compensating piston 33 are connected to an axis 19 and are mounted in a longitudinally displaceable manner in two bearings 20 of the metering unit 6. The throttle body 11 is connected to the free end of the axis 19 in a rotationally symmetrical manner with respect to the metering element 18. Because of the positive connection, the movements of the throttle body 11, the metering element 18 and the compensating piston 33 are coupled. The axial path of the axis 19 and thus the path of the throttle body 11, metering element 18 and compensating piston 33 correspond to the accelerator pedal path indicated by the double arrow A. Because of the rectified conical design of the metering element 18 and throttle body 11, an infeed movement of the axis 19 in the direction of the intake manifold 13 leads to a progressive immersion of the metering element 18 into the orifice opening 14 and thus a reduction in the fuel passage cross section, likewise a corresponding immersion of the throttle body 11 in the Nozzle 9 to reduce the air passage cross section. The passage cross-sections are so mutually coordinated that there are proportional proportions in the metering element 18 and throttle body 11 with respect to the fuel or. Result in air flow.

Der Darstellung der Figur 1 ist zu entnehmen, daß der Zumeßregler unter anderem zwei mittels einer flexiblen Membran 21 gegeneinander abgedichtete Kraftstoffräume 22 und 23 aufweist. Der Kraftstoffraum 22 ist durch eine Verbindungsleitung 24 in zwei Teilräume 22a und 22b unterteilt, eine in den Teilraum 22b mündende Zweigleitung 25 ist hinter dem Systemdruckregler 4 mit der Kraftstofförderleitung 5 verbunden, so daß ein Teil des von der Pumpe 2 geförderten Kraftstoffes über die Zweigleitung 25 in den Kraftstoffraum 22 gefördert wird. Mit dem Teilraum 22a des Kraftstoffraumes 22 ist eine Rückführleitung 26 verbunden, die zum Tank 1 führt. In die Rückführleitung 26 ist im Bereich des Ausflusses aus dem Teilraum 22a eine Festdrossel 27 eingesetzt.It can be seen from the illustration in FIG. 1 that the metering regulator has, inter alia, two fuel spaces 22 and 23 sealed against one another by means of a flexible membrane 21. The fuel chamber 22 is divided by a connecting line 24 into two subspaces 22a and 22b, a branch line 25 opening into the subspace 22b is connected behind the system pressure regulator 4 to the fuel delivery line 5, so that part of the fuel delivered by the pump 2 is connected via the branch line 25 is promoted in the fuel chamber 22. A return line 26, which leads to tank 1, is connected to subspace 22a of fuel chamber 22. A fixed throttle 27 is inserted into the return line 26 in the region of the outflow from the subspace 22a.

Die Zweigleitung 25 ist in den Teilraum 22b hineingeführt und endet in geringem Abstand von der dem Eintrittsbereich gegenüberliegenden Teilraumwandung, die gleichfalls als flexible Membran 28 ausgebildet ist. Auf der der Zweigleitung 25 abgewandten Seite dieser Membran 28 ist ein Elektromagnet 29 angeordnet, der über eine Steuerelektronik 30 ansteuerbar ist und aufgrund einer auf einem Magneten ansprechenden Ausbildung der flexiblen Membran 28 bei Anliegen eines Steuerstromes die Membran 28 mehr oder weniger von der benachbarten Öffnung der Zweigleitung 25 wegbewegt. Der Eingang des Kraftstoffraumes 22 ist damit mit einer beweglichen Drossel und der Ausgang dieses Kraftstoffraumes mit einer Festdrossel 27 versehen.The branch line 25 is led into the subspace 22b and ends at a short distance from the subspace wall opposite the entry area, which is also designed as a flexible membrane 28. On the side of the diaphragm 28 facing away from the branch line 25, an electromagnet 29 is arranged, which can be controlled via control electronics 30 and, due to a design of the flexible diaphragm 28 which is responsive to a magnet, when a control current is applied, the diaphragm 28 more or less from the adjacent opening of the Branch line 25 moved away. The input of the fuel chamber 22 is thus provided with a movable throttle and the output of this fuel chamber is provided with a fixed throttle 27.

In den Kraftstoffraum 23 mündet der erste Abschnitt 7a der Kraftstofförderleitung 7 und es reicht entsprechend der Ausbildung der Zweigleitung 25 der zweite Abschnitt 7b der Kraftstofförderleitung 7 in den Kraftstoffraum 23 bis kurz vor die flexible Membran 21 hinein. Zwischen dieser und der zugewandten Einströmöffnung des zweiten Abschnittes 7b der Kraftstofförderleitung 7 ist damit gleichfalls eine bewegliche Drossel gebildet, wobei sich dort aber die Drosselung aufgrund der infolge der dem Teilraum 22b zugeordneten beweglichen Drossel und den damit im Teilraum 22 sich einstellenden unterschiedlichen Drücken ergibt.The first section 7a of the fuel delivery line 7 opens into the fuel chamber 23 and, in accordance with the design of the branch line 25, the second section 7b of the fuel delivery line 7 extends into the fuel chamber 23 until just before the flexible membrane 21. A movable throttle is thus likewise formed between this and the facing inflow opening of the second section 7b of the fuel delivery line 7, but the throttling results there due to the movable throttle assigned to the subspace 22b and the different pressures which thus arise in the subspace 22.

In die Steuerelektronik 30 werden mittels nicht näher dargestellter Aufnehmer ermittelte momentane Werte betreffend den Druck PL der Luft im engsten Querschnitt der Düse 9, den Umgebungsdruck po vor der Düse 9 und die Umgebungstemperatur To vor der Düse 9 eingegeben, diese Umgebungsgrößen po und To werden in aller Regel den Umgebungszustand nach dem dem Verbrennungsmotor vorgeschalteten Luftfilter wiedergeben. Zusätzlich kann in die Steuerelektronik noch der aktuelle Lambda-Wert eingegeben werden, der in bekannter Art und Weise über eine Lambda-Sonde ermittelt wird.Current values relating to the pressure PL of the air in the narrowest cross-section of the nozzle 9, the ambient pressure p o in front of the nozzle 9 and the ambient temperature To in front of the nozzle 9 are input into the control electronics 30 by means of sensors (not shown), these environmental variables po and To generally reflect the environmental status after the air filter upstream of the internal combustion engine. The current lambda value can also be entered in the control electronics be determined in a known manner via a lambda probe.

Figur 2 verdeutlicht die im Versuch ermittelten Zusammenhänge von Luftmassenstrom ṁa und Kraftstoffmassenstrom ṁs in Abhängigkeit vom Druck PL im engsten Querschnitt der Düse 9 für den überkritischen und unterkritischen Strömungszustand. Erreicht die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im engsten Querschnitt der Düse in einem bestimmten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors Schallgeschwindigkeit und unterschreitet der Druck der Luft im Saugrohr 13 des Motors einen "kritischen" Wert, ändert sich an der Strömungsgeschwindigkeit und am Zustand der Luft im engsten Querschnitt der Düse 9 nichts. Demzufolge bleibt der Luftmassenstrom ṁa - bei unveränderlicher Stellung des Drosselkörpers 11 - konstant. Wird diesem konstanten Luftmassenstrom ṁa ein konstanter Kraftmassenstrom ṁB zugeführt, dann bleibt auch die Zusammensetzung des entstehenden Gemisches, das heißt auch der Lambda-Wert konstant, die Vorsteuerung des Kraftstoff-Luftgemisches ist in diesem Falle unveränderlich. Auf die Prinzipdarstellung nach der Figur 1 bezogen bedeutet dies, daß im überkritischen Bereich die Steuerelektronik 30 nicht regelnd eingreifen muß, es erfolgt infolge dessen keine Aktivierung des Elektromagneten 29, womit sich im Kraftstoffraum 22 konstante Strömungsverhältnisse einstellen und damit auch die zwischen diesem Kraftstoffraum und dem Kraftstoffraum 23 befindliche nachgiebige Membran stationär verbleibt und infolgedessen der durch den Systemdruckregler 4 mit konslcant vorgesteuertem Druck in die Zumeßeinheit 6 eingeführte Kraftstoff unter konstanten Fließbedingungen durch die Abschnitte 7a und 7b der Kraftstofförderleitung 7 zum engsten Querschnitt der Düse 9 gefördert wird. Grundsätzliche Voraussetzung dieser gleichmäßigen Gemischvorsteuerung ist wie oben beschrieben, daß der wirksame Durchtrittsquerschnitt der Blende 15 proportional dem wirksamen Querschnitt der Düse 9 ist.FIG. 2 illustrates the relationships between air mass flow ṁ a and fuel mass flow ṁ s determined in the experiment as a function of the pressure PL in the narrowest cross section of the nozzle 9 for the supercritical and subcritical flow state. If the flow velocity of the air in the narrowest cross section of the nozzle reaches the speed of sound in a certain operating range of the internal combustion engine and if the pressure of the air in the intake manifold 13 of the engine falls below a “critical” value, the flow velocity and the state of the air in the narrowest cross section of the nozzle 9 change Nothing. As a result, the air mass flow ṁ a remains constant when the throttle body 11 is in an unchangeable position. If a constant force mass flow ṁ B is supplied to this constant air mass flow ṁ a , the composition of the resulting mixture, that is to say the lambda value, remains constant, and the pilot control of the fuel / air mixture is unchangeable in this case. 1, this means that in the supercritical area the control electronics 30 do not have to intervene in a regulating manner, as a result there is no activation of the electromagnet 29, with the result that constant flow conditions occur in the fuel chamber 22 and thus also those between this fuel chamber and the Resilient membrane located in the fuel chamber 23 remains stationary and as a result the fuel introduced by the system pressure regulator 4 with consistently pilot-controlled pressure into the metering unit 6 is conveyed under constant flow conditions through the sections 7a and 7b of the fuel delivery line 7 to the narrowest cross section of the nozzle 9. The basic requirement of this uniform mixture pilot control is, as described above, that the effective passage cross section of the orifice 15 is proportional to the effective cross section of the nozzle 9.

Wird, ausgehend vom beschriebenen "kritischen Strömungszustand" im engsten Querschnitt der Düse 9 die Motorbelastung gesteigert, dann erfolgt bei Überschreitung eines bestimmten Luftdruckes im Saugrohr 13 der Übergang von kritischer Strömung mit Schallgeschwindigkeit in eine unterkritische Strömung mit Unterschallgeschwindigkeit. Bei unveränderter Stellung des Drosselkörpers 11 würde damit der vom Motor angesaugte Luftmassenstrom ṁa kleiner und bei konstantem Kraftstoffmassenstrom ms das Gemisch zu fett und der Lambda-Wert abnehmen. Damit keine Abweichung von der idealen Vorsteuerung erfolgt, mit den nachteiligen Folgen einer entsprechenden Zunahme der anteiligen Schadstoffe im Abgas des Motors, wird im gleichen Maße, wie der Luftmassenstrom ṁa abnimmt, auch der Kraftstoffmassenstrom ṁB reduziert. Die Reduzierung des Kraftstoffmassenstromes ṁB erfolgt über die Steuerelektronik 30 in die als wesentliche Kenngröße der Druck pL und weiter der Druck po und die Temperatur To eingegeben werden, die von der Steuerelektronik 30 ausgehende Steuergröße aktiviert den Elektromagneten 29 der entsprechend dem Maß der Steuergröße die flexible Membran 28 mehr oder weniger anzieht und damit entsprechend den Durchtrittsspalt zwischen dem offenen Ende der Zweigleitung 25 und der Membran 28 vergrößert. Dies bedingt einen Anstieg des Kraftstoffdruckes im Kraftstoffraum 22, so daß die flexible Membran 21 auf das offene Ende des zweiten Abschnittes 7b der Kraftstofförderleitung 7 hin bewegt wird und damit der Spalt zwischen der flexiblen Membran und diesem Abschnitt 7b verringert wird, mit der Folge, daß weniger Kraftstoff durch die Kraftstofförderleitung 7 gefördert werden kann.If, starting from the described "critical flow state" in the narrowest cross-section of the nozzle 9, the engine load is increased, then when a certain air pressure in the intake manifold 13 is exceeded, the transition from critical flow at sonic speed to a subcritical flow at subsonic speed takes place. With the throttle body 11 in the unchanged position, the air mass flow ṁ a drawn in by the engine would be smaller and the mixture would be too rich and the lambda value decrease with a constant fuel mass flow ms. So that there is no deviation from the ideal pilot control, with the disadvantageous consequences of a corresponding increase in the proportion of pollutants in the exhaust gas of the engine, the fuel mass flow ṁ B is reduced to the same extent as the air mass flow ṁ a decreases. The reduction in the fuel mass flow ṁ B takes place via the control electronics 30, into which the pressure p L and further the pressure p o and the temperature T o are entered as an essential parameter, the control variable starting from the control electronics 30 activates the electromagnet 29 according to the degree of Control variable attracts the flexible membrane 28 more or less and thus correspondingly increases the passage gap between the open end of the branch line 25 and the membrane 28. This causes an increase in the fuel pressure in the fuel chamber 22, so that the flexible membrane 21 is moved towards the open end of the second section 7b of the fuel delivery line 7 and thus the gap between the flexible membrane and this section 7b is reduced, with the result that less fuel can be delivered through the fuel delivery line 7.

Figur 3 zeigt, daß bei normierter Darstellung

Figure imgb0001
des Luftmassenstromes
Figure imgb0002
und des für konstanten Lambda-Wert erforderlichen normierten Kraftstoffmassenstromes
Figure imgb0003
das Streuband für
Figure imgb0004
und
Figure imgb0005
für den gesamten Betriebsbereich, das heißt für den Druck im engsten Querschnitt der Düse schmal wird, also von der Stellung des Drosselkörpers 11 nur noch wenig abhängig ist. Hierbei bedeutet:
Figure imgb0006
Figure imgb0007
 Figure 3 shows that with a standardized representation
Figure imgb0001
of the air mass flow
Figure imgb0002
and the normalized fuel mass flow required for constant lambda value
Figure imgb0003
the scattering band for
Figure imgb0004
and
Figure imgb0005
becomes narrow for the entire operating range, that is to say for the pressure in the narrowest cross section of the nozzle, that is to say it is only slightly dependent on the position of the throttle body 11. Here means:
Figure imgb0006
Figure imgb0007

Die Figur 3 verdeutlicht, daß im gesamten überkritischen Bereich

Figure imgb0008
= 1 und für konstanten Lambda-Wert auch
Figure imgb0009
= 1 ist. Für den unterkritischen Strömungsbereich sind wegen ma< "'ṁaüberkrlt. undFigure 3 illustrates that in the entire supercritical area
Figure imgb0008
= 1 and also for constant lambda value
Figure imgb0009
= 1. For the subcritical flow regime are due to m a <"'Ma überkrlt. And

ṁB< ṁBüberkrit. dann auch mt < 1 und me < 1. Abweichungen durch den Streubereich um den idealen Lambda-Wert können durch die Lambda-Sonde ausgeglichen werden, die mit der Steuerelektronik 30 zusammenarbeitet. Je kleiner der Streubereich bei unterschiedlichen Stellungen des Drosselkörpers 11 ist, und je besser die Vorsteuerung - insbesondere im unterkritischen Bereich - ausgeführt wird, um so mehr wird der Eingriff der Lambda-Sonde entlastet, um so besser ist die Konvertierung der Schadstoffe im Abgas, so daß die Absteuerung des Kraftstoffmassenstromes im unterkritischen Strömungsbereich primär aufgrund der Steuergröße des Druckes PL im engsten Luftquerschnitt erfolgen kann.ṁB <ṁB supercritical . then also mt <1 and me <1. Deviations due to the scattering range around the ideal lambda value can be compensated for by the lambda probe, which works together with the control electronics 30. The smaller the scattering range at different positions of the throttle body 11, and the better the precontrol - particularly in the subcritical range - the more the intervention of the lambda probe is relieved, the better the conversion of the pollutants in the exhaust gas, so that the control of the fuel mass flow in the subcritical flow area can take place primarily due to the control variable of the pressure PL in the narrowest air cross section.

Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Vorsteuerung des Kraftstoff-Luftgemisches für den gesamten Betriebsbereich des Motors gestattet die besondere Ausbildung der Zumeßeinheit 6 mit dem in den Ausgleichsraum 32 hineinragenden Ausgleichskolben 33 und der Verbindung über die Zweigleitung 34 mit dem ersten Abschnitt 7a der düsenseitigen Kraftstofförderleitung 7 eine Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes des Motors. So wird bei einer Verkleinerung des Saugrohrdruckes, bei der Kraftstoff von den Saugrohrwänden abdampft, von der Gemischbildungsvorrichtung das Gemisch abgemagert, indem eine Bewegung des Gaspedals im Sinne einer Verringerung der Gemischmenge zu einer entsprechenden Bewegung des Zumeßorgans 18 und des Ausgleichskolbens 33 und des Drosselkörpers 11 in Richtung der mit voll ausgezogenen Linien gezeichneten Pfeile erfolgt, wodurch aufgrund des sich vergrößernden Ausgleichsraumes 32 ein Teil des üblicherweise in die Kraftstofförderleitung 7b geförderten Kraftstoffes über die Zweigleitung 34 im Ausgleichsraum 32 gespeichert wird. Im Unterschied hierzu erfolgt bei einer Vergrößerung des Saugrohrdruckes und Kondensation von Kraftstoff aus dem von der Gemischbildung gelieferten Gemisch und Anlagerung an den Saugrohrwandungen eine Anreicherung des von der Gemischbildungsvorrichtung gelieferten Gemisches, indem bei der Bewegung des Gaspedals im Sinne einer Vergrößerung der Gemischmenge der Drosselkörper 11 und das Zumeßorgan 18 SO mit dem Ausgleichskolben 33 in die entgegengesetzte Richtung entsprechend der strichliert gezeichneten Pfeile bewegt werden, so daß infolge der damit einhergehenden Verkleinerung des Ausgleichsraumes 32 zusätzlich über die Zweigleitung 34 Kraftstoff in den Abschnitt 7b der Kraftstofförderleitung 7 einströmt.

Figure imgb0010
Figure imgb0011
 In addition to the pilot control of the fuel-air mixture for the entire operating range of the engine described above, the special design of the metering unit 6 with the compensating piston 33 projecting into the compensating chamber 32 and the connection via the branch line 34 to the first section 7a of the fuel delivery line 7 on the nozzle side allows a correction the mixture composition when the load condition of the engine changes. Thus, when the intake manifold pressure is reduced, at which fuel evaporates from the intake manifold walls, the mixture is thinned by the mixture formation device by moving the accelerator pedal in the sense of reducing the amount of mixture to a corresponding movement of the metering element 18 and the compensation piston 33 and the throttle body 11 in Direction of the arrows drawn with solid lines takes place, whereby due to the increasing compensation space 32, a part of the fuel that is usually conveyed into the fuel delivery line 7b is stored in the compensation line 32 via the branch line 34. In contrast to this, with an increase in the intake manifold pressure and condensation of fuel from the mixture supplied by the mixture formation and accumulation on the intake manifold walls, the mixture supplied by the mixture formation device is enriched by the throttle body 11 and the metering element 18 SO with the compensating piston 33 are moved in the opposite direction in accordance with the arrows drawn in broken lines, so that fuel additionally flows into the section 7b of the fuel delivery line 7 via the branch line 34 as a result of the associated reduction in the compensating space 32.
Figure imgb0010
Figure imgb0011

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Korrektur der Gemischzusammensetzung bei einer Änderung des Belastungszustandes eines Verbrennungsmotors, dem eine Gemischbildungsvorrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischbildungsvorrichtung (4, 6, 8, 9, 11) eine Zumeßeinheit (6) für den Kraftstoff mit einer zuflußseitigen Kraftstofförderleitung (5) und einer abflußseitigen Kraftstofförderleitung (7) aufweist, und in der Zumeßeinheit (6) ein beweglich gelagertes Zumeßorgan (18) angeordnet ist, das positionsabhängig variable Kraftstoffdurchtrittsquerschnitte in der Zumeßeinheit (6) freigibt, wobei die Zumeßeinheit (6) über eines mittels eines beweglichen Ausgleichselementes (33) dichtend verschlossene Öffnung (31) mit einem Ausgleichsraum (32) verbunden ist, der über eine Zweigleitung (34) mit der abflußseitigen Kraftstofförderleitung (7) verbunden ist, sowie das Zumeßorgan (18) und das Ausgleichselement (33) bewegungsschlüssig miteinander gekoppelt sind, derart, daß eine Bewegung des Zumeßorganes (18) in Richtung eines vergrößerten Kraftstoffdurchtrittsquerschnittes zu einer den Ausgleichsraum (32) verkleinernden Bewegung des Ausgleichselementes (33) und eine Bewegung des Zumeßorgans (18) in Richtung eines verkleinerten Kraftstoffdurchtrittsquerschnittes zu einer den Ausgleichsraum (32) vergrößernden Bewegung des Ausgleichselementes (33) führt.1. Device for correcting the mixture composition in the event of a change in the load condition of an internal combustion engine to which a mixture formation device is assigned, characterized in that the mixture formation device (4, 6, 8, 9, 11) has a metering unit (6) for the fuel with an inflow-side fuel delivery line (5) and a drain-side fuel delivery line (7), and in the metering unit (6) a movably mounted metering element (18) is arranged, which releases position-dependent variable fuel passage cross sections in the metering unit (6), the metering unit (6) using a of a movable compensating element (33) sealingly closed opening (31) is connected to a compensating space (32) which is connected via a branch line (34) to the outflow-side fuel delivery line (7), and the metering element (18) and the compensating element (33) are coupled with each other in such a way that a Movement of the metering element (18) in the direction of an enlarged fuel passage cross-section to a movement of the compensation element (33) that reduces the compensation space (32) and movement of the metering element (18) in the direction of a reduced fuel passage cross-section to a movement of the compensation element (32) that increases the compensation space (32). 33) leads. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßorgan (18) und das Ausgleichselement (33) eine Baueinheit bilden.2. Device according to claim 1, characterized in that the metering element (18) and the compensating element (33) form a structural unit. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (33) als die Öffnung (31) dichtend durchsetzenderAusgleichskolben (33) ausgebildet ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the compensating element (33) is designed as a compensating piston (33) which penetrates the opening (31). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinheit (6) durch eine eine Öffnung (14) aufweisende Blende (15) in zwei Teilräume (16, 17) unterteilt ist, wobei einer (16) der Teilräume mit der zuflußseitigen Kraftstofförderleitung (5) und der andere (17) der Teilräume mit der abflußseitigen Kraftstofförderleitung (7) verbunden ist und das Zumeßorgan (18) positionsabhängig die Blendenöffnung mehr oder weniger durchsetzt, sowie der der zuflußseitigen Kraftstofförderleitung (5) zugeordnete Teilraum (16) mit dem Ausgleichsraum (32) verbunden ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the metering unit (6) through an opening (14) having diaphragm (15) is divided into two sub-rooms (16, 17), one (16) of the sub-rooms with the inflow-side fuel delivery line (5) and the other (17) of the subspaces is connected to the outflow-side fuel delivery line (7) and the metering element (18) passes through the orifice more or less depending on the position, as well as the subspace (16) assigned to the inflow-side fuel delivery line (5) with the compensation space (32) is connected. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßorgan (18) als Kegel ausgebildet ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metering member (18) is designed as a cone. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßorgan (18) mit einem als rotationssymmetrischer Drosselkörper (11) ausgebildeten Regelorgan bewegungsschlüssig verbunden ist, das in einem rotationssymmetrischen Düsenkörper (10) verschiebbar ist und mit diesem eine konvergent-divergente Düse (9) bildet, die in ein Saugrohr (13) des Verbrennungsmotors mündet, wobei die abflußseitige Kraftstofförderleitung in oder in der Nähe des engsten Querschnitts (12) in die Düse (9) mündet.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the metering member (18) with a rotationally symmetrical throttle body (11) formed control member is connected in a rotationally positive manner, which is displaceable in a rotationally symmetrical nozzle body (10) and with this a convergent forms a divergent nozzle (9) which opens into a suction pipe (13) of the internal combustion engine, the outflow-side fuel delivery line opening into or near the narrowest cross-section (12) into the nozzle (9).
EP89102488A 1989-01-26 1989-02-14 Device for correcting the mixture composition at a load variation of a combustion engine Ceased EP0381801A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3902284 1989-01-26
DE3902284A DE3902284A1 (en) 1989-01-26 1989-01-26 DEVICE FOR CORRECTING THE MIXTURE COMPOSITION WHEN CHANGING THE LOAD CONDITION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0381801A1 true EP0381801A1 (en) 1990-08-16

Family

ID=6372846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP89102488A Ceased EP0381801A1 (en) 1989-01-26 1989-02-14 Device for correcting the mixture composition at a load variation of a combustion engine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5035222A (en)
EP (1) EP0381801A1 (en)
JP (1) JPH02207175A (en)
DE (1) DE3902284A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245977A (en) * 1991-07-03 1993-09-21 Tecogen, Inc. Flow proportioning mixer for gaseous fuel and air and internal combustion engine gas fuel mixer system
US6065451A (en) * 1997-08-26 2000-05-23 Alliedsignal Inc. Bypass valve with constant force-versus-position actuator
US7128059B2 (en) * 2004-01-13 2006-10-31 Mahle Technology, Inc. Air induction system and evaporative emissions control device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2964303A (en) * 1958-08-21 1960-12-13 Acf Ind Inc Carburetor metering adjustment
US4087493A (en) * 1975-02-13 1978-05-02 Carbo-Economy, S.A. Apparatus for providing a uniform combustible air-fuel mixture

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2245418C3 (en) * 1972-09-15 1979-06-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Fuel metering system for internal combustion engines
DE2346099A1 (en) * 1973-09-13 1975-03-27 Bosch Gmbh Robert FUEL INJECTION SYSTEM
BR7308306D0 (en) * 1973-10-23 1975-06-03 S Louis CONSTANT VACUUM CARBURETOR
US4206158A (en) * 1976-04-05 1980-06-03 Ford Motor Company Sonic flow carburetor with fuel distributing means
US4187805A (en) * 1978-06-27 1980-02-12 Abbey Harold Fuel-air ratio controlled carburetion system
DE2717230C3 (en) * 1977-04-19 1981-09-24 Pierburg Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss Fuel supply system with a fuel metering valve for mixture-compressing, externally ignited internal combustion engines with continuous fuel addition into the intake manifold
JPS5412464U (en) * 1977-06-28 1979-01-26
JPS5420222A (en) * 1977-07-15 1979-02-15 Toyota Motor Corp Fuel-supplying device for internal combustion engine
JPS5824045B2 (en) * 1978-08-28 1983-05-19 タケダ理研工業株式会社 Reception frequency selection device
US4228777A (en) * 1979-02-01 1980-10-21 The Bendix Corporation Fuel control
US4359031A (en) * 1979-03-07 1982-11-16 General Motors Corporation Engine air flow responsive control
JPS566031A (en) * 1979-06-25 1981-01-22 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Fuel injection system
JPS5727309A (en) * 1980-07-24 1982-02-13 Toshiba Corp Multiple unit control device
JPS5920533A (en) * 1982-07-24 1984-02-02 Mitsubishi Electric Corp Fuel controller for internal combustion engine
DE3248258A1 (en) * 1982-12-28 1984-06-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart FUEL INJECTION SYSTEM
DE3409763A1 (en) * 1984-03-16 1985-09-19 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart FUEL INJECTION SYSTEM

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2964303A (en) * 1958-08-21 1960-12-13 Acf Ind Inc Carburetor metering adjustment
US4087493A (en) * 1975-02-13 1978-05-02 Carbo-Economy, S.A. Apparatus for providing a uniform combustible air-fuel mixture

Also Published As

Publication number Publication date
DE3902284A1 (en) 1990-08-02
US5035222A (en) 1991-07-30
JPH02207175A (en) 1990-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2548947C2 (en) Method and device for controlling the air / fuel ratio of the mixture drawn in by an internal combustion engine
DE2550826B2 (en) Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine
DE2539185B2 (en) DOSING CONTROL FOR THE EXHAUST GAS RECIRCULATION FLOW OF A COMBUSTION ENGINE
DE2348045C3 (en) Carburetors for internal combustion engines
DE2844350C2 (en) Fuel control device for gas turbine engines
DE2448819A1 (en) COMBUSTION MACHINE
DE2741834A1 (en) DEVICE FOR REGULATING THE COMPOSITION OF THE OPERATING MIXTURE OF A COMBUSTION MACHINE
DE3127419C2 (en)
EP0381801A1 (en) Device for correcting the mixture composition at a load variation of a combustion engine
DE3039613C2 (en) System for regulating the idling speed of gasoline engines
EP0400211A1 (en) Air-fuel mixture preparing device for internal combustion engine
DE2801409C2 (en) Carburetors for internal combustion engines
DE3409763A1 (en) FUEL INJECTION SYSTEM
DE2034507A1 (en) Carburetors for internal combustion engines
DE2520751C3 (en) Device for supplying internal combustion engines with fuel
DE2644051C3 (en) Fuel injection system for mixture-compressing, externally ignited internal combustion engines
DE2349688B2 (en) Fuel injection system
DE2604853A1 (en) DEVICE FOR INFLUENCING THE COMPOSITION OF THE OPERATING MIXTURE SUPPLIED TO A COMBUSTION ENGINE
DE2837692A1 (en) AIR / FUEL RATIO CONTROL DEVICE FOR THE FUEL SUPPLY SYSTEM OF A COMBUSTION ENGINE
EP1957782A1 (en) Carburetor for a combustion engine, and method for the controlled delivery of fuel
DE2717230A1 (en) FUEL SUPPLY SYSTEM FOR MIXED COMPRESSING, EXTERNAL IGNITION MACHINES WITH CONTINUOUS FUEL ADDITION TO THE SUCTION MANIFOLD
DE2620385A1 (en) REGULATING DEVICE FOR A SUPPLY OF FUEL INTO THE SUCTION MANIFOLD OF A COMBUSTION ENGINE
DE3026826C2 (en) Fuel injection device for a spark-ignition piston internal combustion engine
DE2837190C2 (en) Device for controlling the air-fuel ratio in a fuel delivery system of an internal combustion engine with fuel injection
EP0383959A1 (en) Device for producing an air-fuel mixture for internal-combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB SE

RHK1 Main classification (correction)

Ipc: F02M 7/18

17P Request for examination filed

Effective date: 19900725

17Q First examination report despatched

Effective date: 19910813

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 19911014