EP1454052B1 - Kraftstoff-dosiervorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP1454052B1
EP1454052B1 EP02790469A EP02790469A EP1454052B1 EP 1454052 B1 EP1454052 B1 EP 1454052B1 EP 02790469 A EP02790469 A EP 02790469A EP 02790469 A EP02790469 A EP 02790469A EP 1454052 B1 EP1454052 B1 EP 1454052B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
movable element
chamber
atmospheric pressure
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02790469A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1454052A1 (de
EP1454052B9 (de
Inventor
Michael Steffen
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.)
Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Construction Equipment AG filed Critical Wacker Construction Equipment AG
Publication of EP1454052A1 publication Critical patent/EP1454052A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1454052B1 publication Critical patent/EP1454052B1/de
Publication of EP1454052B9 publication Critical patent/EP1454052B9/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F02M17/00—Carburettors having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of preceding main groups F02M1/00 - F02M15/00
    • F02M17/02—Floatless carburettors
    • F02M17/04—Floatless carburettors having fuel inlet valve controlled by diaphragm

Definitions

  • the invention relates to a fuel metering device according to the preamble of claim 1/3.
  • Such fuel metering devices are commonly used as diaphragm carburetors used for internal combustion engines.
  • a diaphragm carburetor is by a during the intake in an intake passage or a crank chamber resulting negative pressure a movable membrane shifted, which opens a fuel lock and fresher Fuel can flow into a fuel chamber. From the fuel chamber the fuel flows via known control devices and Nozzles in the intake tract. where he mixes with incoming air and finally passed as a fuel-air mixture in a combustion chamber becomes.
  • the carburetor determines the Deflection of the membrane, the delivered amount of fuel.
  • the engine speed and the amount of fuel supplied is approximately in proportion, because at high engine speed per unit time much fuel sucked is reduced while at low engine speed and correspondingly reduced Number of strokes less fuel flowing.
  • a fuel metering device in the location and / or the mobility of z. B. formed by a membrane movable element can be influenced by an active actuator, whose control is coupled to an ignition device of an internal combustion engine is. In this way, with the omission of an ignition pulse a superfluous feeding of fuel into the intake tract of the internal combustion engine be reduced or even completely prevented.
  • the fuel-air mixture is supplied via a gasifier, the stoichiometrically correct composition the fuel-air mixture is an important prerequisite for complete combustion, optimum engine performance and a favorable one Emission behavior of the engine is.
  • the concentration of oxygen per volume of air is generally depends on the respective altitude, in which an internal combustion engine for Use comes, with the oxygen concentration decreases at higher altitudes. Accordingly, the performance of the internal combustion engine is in use at higher altitudes due to the decreased oxygen concentration and a consequent deviation from the stoichiometrically correct composition of the fuel-air mixture lowered. This makes one new adjustment of the carburettor to adapt to the changed application height required to the the engine to be supplied optimum air-fuel ratio restore.
  • the invention is based on the object, a fuel metering device specify with the internal combustion engines automatically adapted to different Insert heights can be operated.
  • a fuel metering device has a fuel chamber, an openable and closable fuel inlet to the fuel chamber and at least one fuel outlet of the Fuel chamber to an intake passage of an internal combustion engine, wherein a part of a wall of the fuel chamber from a first, in dependence from a pressure difference between a pressure in the fuel chamber and an ambient air pressure movable element. that with a closing element for opening and closing the fuel inlet is coupled.
  • a second In opposition to the first moving element is a second, depending on a change in the ambient air pressure and movable element in the direction of the first movable element angecrdnet.
  • At the first movable element is a first magnetic Part, and on the second movable element, a second magnetic Part attached.
  • the second movable element is at the decrease of Ambient air pressure approximates the first movable element, that is between the first magnetic part and the second magnetic Part of a magnetic interaction amplifies, as a result of that first movable element depending on the ambient air pressure for actuation of the closing element is set in motion, so that a fuel quantity, the the intake passage for a predetermined operating position of Internal combustion engine is to be supplied, depending on the ambient air pressure is adjustable.
  • a fuel metering device has a fuel chamber, an openable and closable fuel inlet to the fuel chamber and at least one fuel outlet of the fuel chamber to an intake passage of an internal combustion engine wherein a part of a wall of the fuel chamber of a first, in dependence from a pressure difference between a pressure in the fuel chamber and an ambient air pressure movable element. that with a closing element for opening and closing the fuel inlet is coupled.
  • the fuel metering device also has a Outlet regulating device for adjusting the fuel supply in the Intake passage, an adjusting device with the flow regulator can be coupled, a pressure detection device for detecting a Change the ambient air pressure, and a control device, by the actuating device in dependence on the pressure detection device is operable to actuate the pressure flow regulating device. on.
  • the flow regulating device has a nozzle needle in one Passage between the fuel chamber and the intake port on. in which a position of the nozzle needle in the passage by means of the control device operable actuator is changeable. so one Amount of fuel that the intake duct for a predetermined operating position the internal combustion engine is to be supplied, depending on the ambient air pressure is adjustable.
  • Both embodiments of the fuel metering device according to the invention out. that an amount of fuel that the intake passage for a predetermined operating position of the internal combustion engine is to be supplied. in Depending on the ambient air pressure is adjustable.
  • a significant advantage of the fuel metering device is that the variability of the composition of air respectively depending on a corresponding amount automatically by a corresponding amount supplied amount of fuel is compensated, so that the internal combustion engine always only as much fuel is supplied as for one stoichiometrically correct combustion is required.
  • the fuel metering device is equipped with a flow regulating device for adjusting the fuel supply in the intake duct, an adjusting device which can be coupled to the flow control device is. and with a pressure detecting device for detecting a Change in the ambient air pressure is provided. Furthermore, the fuel metering device a control device, by the function of operated by the pressure detection device, the adjusting device can be. to operate the flow regulator.
  • the pressure detecting device has a nozzle needle in one Passage between the fuel chamber and the intake passage as the Flow control device, wherein a position of the nozzle needle can be adjusted in the passage by means of the adjusting device. by the control device can be operated.
  • the Nozzle needle z. B. by a digital signal of the control device such be adjusted so that the mixture composition in the metering device assumes a stoichiometrically correct ratio.
  • the flow-regulating device has the closing element
  • the Setting device has the first movable element.
  • the first moving one Element becomes with an ambient pressure dependent biasing force acted upon, wherein the first movable element by a change the biasing force is set in motion and thereby the Closing element actuated.
  • the biasing force is based on a magnetic interaction
  • a second element arranged in response to a change of Ambient air pressure and in the direction of the first movable element movable is.
  • a first and second magnetic Part attached, wherein the second movable member of the first movable Part is so approximated that there is a magnetic interaction between the first magnetic part and the second magnetic part as a result, the first movable part for actuating the closing element can be set in motion.
  • the main advantage of the aforementioned embodiment is in that with a decrease in the ambient air pressure only by the mobility the second movable member attached thereto second magnetic part in the direction of the first movable element or the thereto attached first magnetic part is moved and thereby the distance between the two magnetic parts is reduced.
  • the result intensifies an interaction between the magnets, what to do that leads the first magnetic part through the second magnetic part is attracted more.
  • the pressure detection device having the chamber, and further, the control device having the second movable element.
  • This can be the second movable element hermetically seal a chamber, being between the first movable element and the second movable element a gap is provided. which is open to the environment. at a decrease in the ambient air pressure occurs accordingly to a Movement of the second movable element in the direction of the first movable Elements, whereby the magnetic interaction described above between the two magnetic parts and thereby achieved Correction of the inflowing amount of fuel is achieved.
  • a fuel metering device is characterized characterized in that the adjusting device comprises an active actuator. by which the biasing force can be generated. This can be done on the first movable member to be attached a first magnetic part. while the actuator may be formed of an electromagnet, the the first magnetic part is opposite, and wherein one the Elekromagneten flowing current is proportional to the ambient air pressure. Further, the actuator may be electrically connected to a map controller be, depending on the current flowing through the electromagnet from the ambient air pressure.
  • the map control z. B an analog or output digital electromagnetic signal, based on the measured ambient air pressure suitable flooding of the electromagnet and thus the air pressure and the load case appropriate Stoichiometric composition of the fuel-air mixture set can be.
  • Fuel metering device have the advantage that the Amount of fuel, the intake passage for operating the internal combustion engine is to be supplied, when the ambient air pressure decreases automatically to a smaller value can be set to for the fuel-air mixture taking into account a stoichiometrically correct composition to ensure the prevailing oxygen concentration.
  • FIGS. 1 to 2 are each a schematic structure of a first to Second embodiment of a fuel metering device according to the invention shown. The following are the features that are explained first are common to the embodiments shown.
  • the fuel metering device comprises a housing 1 and an upper one Lid 2 and a lower lid 3.
  • the fuel is from a tank, not shown, via an inlet channel 4 is guided to a fuel chamber 5.
  • a fuel inlet 6 is provided to the fuel chamber 5 through a serving as a closing element inlet needle 7 is opened and closed can be.
  • the inlet needle 7 is a lever 8, which together form a closing element form for opening and closing the fuel inlet 6, wherein the Lever 8 is pivotable about an axis 9 and by a spring 10 such is acted upon, that the inlet needle 7 closes the fuel inlet 6.
  • a pin 11 is a first movable Element serving upper diaphragm 12 coupled to the fuel chamber 5 against a communicating with the environment back pressure chamber 13 separates.
  • the membrane 12 thus forms part of Wall of the fuel chamber 5.
  • the fuel via a main fuel outlet 14 for the working operation of the internal combustion engine or via idling fuel outlets 15 get into an intake 16, where the Mixed fuel with inflowing in the direction of arrow air and finally as a fuel-air mixture of a combustion chamber, not shown Internal combustion engine is supplied.
  • This feed is made by the pumping motion a piston in the combustion chamber causes during a Ansaugakts sucks the mixture.
  • a choke flap 16a and a throttle valve 16b arranged, whose operation are generally known.
  • the diaphragm 12 moves due to the support by the spring 10 back to its original position, whereby the fuel inlet 6 is closed again.
  • the first embodiment of the fuel metering device can be a nozzle needle 17, which in a passage 18 of the Housing 1 between the fuel chamber 5 and the intake manifold 16 is arranged is set by means of a control device (not shown) such that varied with a thereby supplied to the intake manifold 16 Fuel quantity, the fuel mixture to a stoichiometrically correct Set composition. that of a prevailing oxygen concentration corresponds in the respective operating height of the internal combustion engine.
  • a control device such as detecting a change the ambient air pressure, such. B. pressure sensors, measured values of Received ambient air pressure and to the control device for further processing. After appropriate processing the control device z. B. generate digital control signals and these output to actuators (not shown) for adjusting the nozzle needle 17.
  • the second embodiment shown in FIG. 2 is opposite to the first Embodiment modified in that the nozzle needle 17th not connected to a controller and thus only manually is adjustable. Furthermore, on a lower side of the upper membrane 12, which bottom is outside the fuel chamber 5, a first Magnet 19 attached. In the area of the lower lid 3 is a second movable element serving lower membrane 20 is provided, the one Chamber 21 hermetically seals and parallel to the upper membrane 12 extends. In opposition to the first magnet 19 is on a Top of the lower membrane, a second magnet 22 attached.
  • FIG. 2 The partial sectional view of Fig. 2 makes it clear that in this embodiment the back pressure chamber 13 of the upper membrane 12 and the lower membrane 20 is limited, the back pressure chamber 13 via a compensation opening 23 is open to the environment. Accordingly, it comes when using the internal combustion engine at higher altitudes, d. H. at a Decrease in ambient air pressure and thus a decreasing Pressure in the back pressure chamber 13, due to the closed volume in the hermetically sealed chamber 21 to a movement of the lower Membrane 20 with the attached second magnet 22 in the direction of the attached to the upper diaphragm 12, the first magnet 19, whereby There is a magnetic interaction between the two magnets 19, 22 reinforced.
  • the embodiment shown in FIG. 3 is opposite to the second embodiment Embodiment modified in that instead of the lower membrane 20 with the hermetically sealed chamber 21 in the region of the lower Cover 3 an active actuator 24 is provided.
  • the active actuator 24 is introduced in such a way in the lower cover 3, that it in juxtaposition to the first magnet attached to the upper diaphragm 12 19 is.
  • the active actuator 24 is preferably an electromagnet.
  • the operating principle of the third embodiment is based on that means of the electromagnet 24, analogous to the second embodiment, one on the upper membrane 12 acting biasing force can be generated.
  • the electromagnet 24 is traversed by a current, so that it causes a magnetic interaction between the electromagnet 24 and the first magnet 19 comes.
  • the electromagnet 24 is with a map controller (not shown) electrically connected to the stream. which flows through the electromagnet 24, depending on the respective Ambient air pressure adjusted so that thereby the fuel-air mixture adapted to the appropriate operating height of the internal combustion engine can be.
  • the ambient air pressure can be suitable for.
  • first magnet 19 instead of the first magnet 19 also be provided an element of metal that in the same way how the first magnet 19 is attached to the upper membrane 12. This Element made of metal performs the same function as the first Magnet 19 and ensures the above-described magnetic interaction.
  • Fig. 3 may be modified to that effect. that the electromagnet 24 is arranged within the fuel chamber 5.
  • the solenoid 24 would be so through the map control to control that with regard to the desired correction of the Intake tract supplied amount of fuel generates a biasing force which counteracts the curvature of the membrane 12 accordingly.
  • electromagnet 24 can also other actuators be used, which - depending on the embodiment - also directly with the Membrane 12 can be connected.
  • piezoelectric are suitable Actuators.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1/3.
Derartige Kraftstoff-Dosiervorrichtungen werden üblicherweise als Membranvergaser für Brennkraftmaschinen eingesetzt. Bei einem Membranvergaser wird durch einen während des Ansaugvorgangs in einem Ansaugkanal oder einer Kurbelkammer entstehenden Unterdruck eine bewegliche Membran verlagert, wodurch eine Kraftstoffsperre geöffnet wird und frischer Kraftstoff in eine Kraftstoffkammer einfließen kann. Aus der Kraftstoffkammer strömt der Kraftstoff über an sich bekannte Regeleinrichtungen und Düsen in den Ansaugtrakt. wo er mit ebenfalls einströmender Luft vermischt und schließlich als Kraftstoff-Luftgemisch in eine Brennkammer geführt wird. Neben anderen spezifischen Größen des Vergasers bestimmt dabei die Auslenkung der Membran die jeweils gelieferte Kraftstoffmenge. Die Motordrehzahl und die gelieferte Kraftstoffmenge stehen annähernd in Proportion, da bei hoher Motordrehzahl pro Zeiteinheit viel Kraftstoff angesaugt wird, während bei geringer Motordrehzahl und entsprechend reduzierter Hubzahl weniger Kraftstoff fließt.
Aus der DE 199 13 073 C2 ist eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung bekannt, bei der die Lage und/oder die Beweglichkeit des z. B. durch eine Membran gebildeten beweglichen Elements durch ein aktives Stellglied beeinflussbar ist, dessen Steuerung mit einer Zündvorrichtung einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist. In dieser Weise kann bei Auslassung eines Zündimpulses ein überflüssiges Zuführen von Kraftstoff in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verringert oder auch vollständig unterbunden werden.
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen, denen das Kraftstoff-Luftgemisch über einen Vergaser zugeführt wird, stellt die stöchiometrisch korrekte Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches eine wichtige Voraussetzung für eine vollständige Verbrennung, eine optimale Motorleistung und ein günstiges Abgasverhalten des Motors dar.
Die Konzentration von Sauerstoff pro Volumenanteil Luft ist im Allgemeinen von der jeweiligen Höhenlage abhängig, in der eine Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt, wobei die Sauerstoffkonzentration in größeren Höhen abnimmt. Entsprechend wird die Leistung der Brennkraftmaschine beim Einsatz in größeren Höhen durch die verringerte Sauerstoffkonzentration und eine dadurch bedingte Abweichung von der stöchiometrisch korrekten Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches herabgesetzt. Dies macht eine neue Justierung des Vergasers zur Anpassung an die geänderte Einsatzhöhe erforderlich, um das der Brennkraftmaschine zuzuführende optimale Kraftstoff-Luftverhältnis wieder herzustellen.
In diesem Zusammenhang sei weiterhin auf die Druckschriften DE-A-199.13.073 und DE-A-36.21.497 verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung anzugeben, mit der Verbrennungsmotoren automatisch angepasst an unterschiedliche Einsatzhöhen betrieben werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine Kraftstoffkammer, einen öffen- und schließbaren Kraftstoffeinlass zu der Kraftstoffkammer und wenigstens einen Kraftstoffauslass von der Kraftstoffkammer zu einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine auf, wobei ein Teil einer Wandung der Kraftstoffkammer aus einem ersten, in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem Druck in der Kraftstoffkammer und einem Umgebungsluftdruck beweglichen Element besteht. das mit einem Schließelement zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses gekoppelt ist. In Gegenüberstellung zum ersten beweglichen Element ist ein zweites, in Abhängigkeit von einer Änderung des Umgegebungsluftdrucks und in Richtung des ersten beweglichen Elements bewegliches Element angecrdnet. An dem ersten beweglichen Element ist ein erstes magnetisches Teil, und an dem zweiten beweglichen Element ein zweites magnetisches Teil angebracht. Das zweite bewegliche Element ist bei Abnahme des Umgebungsluftdrucks dem ersten beweglichen Element derart angenähert, dass sich zwischen dem ersten magnetischen Teil und dem zweiten magnetischen Teil eine magnetische Wechselwirkung verstärkt, infolgedessen das erste bewegliche Element in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck zum Betätigen des Schließelements in Bewegung versetztbar ist, sodass eine Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal für eine vorbestimmte Betriebsstellung der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck regulierbar ist.
Eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Kraftstoffkammer, einen öffen- und schließbaren Kraftstoffeinlass zu der Kraftstoffkammer und wenigstens einen Kraftstoffauslass von der Kraftstoffkammer zu einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine auf wobei ein Teil einer Wandung der Kraftstoffkammer aus einem ersten, in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem Druck in der Kraftstoffkammer und einem Umgebungsluftdruck beweglichen Element besteht. das mit einem Schließelement zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses gekoppelt ist. Die Kraftstoff-Dosiervorrichtung weist ferner eine Durchlass-Reguliereinrichtung zur Einstellung der Kraftstoffzufuhr in den Ansaugkanal, eine Stelleinrichtung, die mit der Durchfluss-Reguliereinrichtung koppelbar ist, eine Druckerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Änderung des Umgebungsluftdrucks, und eine Steuerungseinrichtung, durch die in Abhängigkeit von der Druckerfassungseinrichtung die Stelleinrichtung zur Betätigung der Druckfluss-Reguliereinrichtung betreibbar ist. auf. Die Durchfluss-Reguliereinrichtung weist eine Düsennadel in einem Durchlass zwischen der Kraftstoffkammer und dem Ansaugkanal auf. wobei eine Stellung der Düsennadel in dem Durchlass mittels der durch die Steuerungseinrichtung betreibbaren Stelleinrichtung änderbar ist. sodass eine Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal für eine vorbestimmte Betriebsstellung der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck regulierbar ist.
Beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung ist gemein. dass eine Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal für eine vorbestimmte Betriebsstellung der Brennkraftmaschine zuzuführen ist. in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck regulierbar ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung besteht darin, dass die Veränderlichkeit der Zusammensetzung von Luft jeweils abhängig von einer entsprechenden Höhe automatisch durch eine entsprechend zugeführte Kraftstoffmenge ausgeglichen wird, so dass der Brennkraftmaschine stets nur so viel Kraftstoff zugeführt wird, wie für eine stöchiometrisch korrekte Verbrennung erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Dosiervorrichtung ist mit einer Durchfluss-Reguliereinrichtung zur Einstellung der Kraftstoffzufuhr in den Ansaugkanal, einer Stelleinrichtung, die mit der Durchfluss-Reguliereinrichtung koppelbar ist. und mit einer Druckerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Änderung des Umgebungsluftdrucks versehen ist. Ferner weist die Kraftstoff-Dosiervorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, durch die in Abhängigkeit von der Druckerfassungseinrichtung die Stelleinrichtung betrieben werden kann. um die Durchfluss-Reguliereinrichtung zu betätigen.
Bei der Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Druckerfassungseinrichtung eine Düsennadel in einem Durchlass zwischen der Kraftstoffkammer und dem Ansaugkanal als die Durchfluss-Reguliereinrichtung auf, wobei sich eine Stellung der Düsennadel in dem Durchlass mittels der Stelleinrichtung verstellen lässt. die durch die Steuerungseinrichtung betrieben werden kann. In Abhängigkeit vom jeweiligen Umgebungsluftdruck, der durch die Druckerfassungseinrichtung, wie z. B. ein Drucksensor und dergleichen, erfasst werden kann, kann die Düsennadel z. B. durch ein digitales Signal der Steuerungseinrichtung derart eingestellt werden, dass die Gemischzusammensetzung in der Dosiervorrichtung ein stöchiometrisch korrektes Verhältnis annimmt.
Bei der Kraftstoff-Dosiereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist die Durchfluss-Reguliereinrichtung das Schließelement auf, und die Stelleinrichtung weist das erste bewegliche Element auf. Das erste bewegliche Element wird mit einer vom Umgebungsluftdruck abhängigen Vorspannungskraft beaufschlagt, wobei das erste bewegliche Element durch eine Änderung der Vorspannungskraft in Bewegung versetzt wird und dadurch das Schließelement betätigt.
Die Vorspannungskraft beruht hierbei auf einer magnetischen Wechselwirkung Hierbei ist in Gegenüberstellung zum ersten beweglichen Element ein zweites Element angeordnet, das in Abhängigkeit von einer Änderung des Umgebungsluftdrucks und in Richtung des ersten beweglichen Elements beweglich ist. Ferner sind sowohl an dem ersten beweglichen Element als auch an dem zweiten beweglichen Element ein erstes bzw. zweites magnetisches Teil angebracht, wobei das zweite bewegliche Element dem ersten beweglichen Teil derart angenähert ist, dass sich eine magnetische Wechselwirkung zwischen dem ersten magnetischen Teil und dem zweiten magnetischen Teil verstärkt, infolgedessen das erste bewegliche Teil zum Betätigen des Schließelements in Bewegung versetzt werden kann.
Der wesentliche Vorteil der vorstehend genannten Ausführungsform besteht darin, dass bei einer Abnahme des Umgebungsluftdrucks erst durch die Beweglichkeit des zweiten beweglichen Elements das daran angebrachte zweite magnetische Teil in Richtung des ersten beweglichen Elements bzw. des daran angebrachten ersten magnetischen Teils bewegt wird und sich dadurch der Abstand zwischen den beiden magnetischen Teilen verringert. Im Ergebnis verstärkt sich eine Wechselwirkung zwischen den Magneten, was dazu führt, dass das erste magnetische Teil durch das zweite magnetische Teil stärker angezogen wird. Hierdurch ändert sich die Position des ersten beweglichen Elements, wodurch das mit dem ersten beweglichen Element gekoppelte Schließelement den Kraftstoffeinlass derart verengt, dass die Menge des durch die Kraftstoffkammer strömenden Kraftstoffs zur Anpassung des stöchiometrischen Verhältnisses an die geänderte Einsatzhöhe verringert wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Druckerfassungseinrichtung die Kammer aufweisen, und ferner kann die Steuerungseinrichtung das zweite bewegliche Element aufweisen. Hierbei kann das zweite bewegliche Element eine Kammer hermetisch verschließen, wobei zwischen dem ersten beweglichen Element und dem zweiten beweglichen Element ein Zwischenraum vorgesehen ist. der zur Umgebung hin offen ist. Bei einer Abnahme des Umgebungsluftdrucks kommt es entsprechend zu einer Bewegung des zweiten beweglichen Elements in Richtung des ersten beweglichen Elements, wodurch die vorstehend beschriebene magnetische Wechselwirkung zwischen den beiden magnetischen Teilen und die dadurch erzielte Korrektur der einströmenden Kraftstoffmenge erzielt wird.
Eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ein aktives Stellglied aufweist. durch das sich die Vorspannungskraft erzeugen lässt. Hierbei kann an dem ersten beweglichen Element ein erstes magnetisches Teil angebracht sein. während das Stellglied aus einem Elektromagneten gebildet sein kann, der dem ersten magnetischen Teil gegenüberliegt, und wobei ein den Elekromagneten durchfließender Strom proportional zum Umgebungsluftdruck ist. Ferner kann das Stellglied mit einer Kennfeldsteuerung elektrisch verbunden sein, die den den Elektromagneten durchfließenden Strom in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck einstellt.
Bei dieser Ausführungsform kann die Kennfeldsteuerung z. B. ein analoges oder digitales elektromagnetisches Signal ausgeben, mit dem auf Basis des gemessenen Umgebungsluftdrucks eine geeignete Durchflutung des Elektromagneten und somit die dem Luftdruck und dem Lastfall angemessene stöchiometrische Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches eingestellt werden kann.
Alle der vorstehend genannten möglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung besitzen den Vorteil, dass die Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal zum Betrieb der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, bei Abnahme des Umgebungsluftdrucks automatisch auf einen kleineren Wert eingestellt werden kann, um für das Kraftstoff-Luft-Gemisch eine stöchiometrisch korrekte Zusammensetzung unter Berücksichtigung der jeweils vorherrschenden Sauerstoffkonzentration zu gewährleisten.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung in einem Teilschnitt, wobei zur Erläuterung des Funktionsprinzips teilweise Gestaltungszonen in die Schnittebene hereingeklappt sind:
Fig. 2
eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung im Teilschnitt; und
Fig. 3
eine Ausführungsform einer Kraftstoff-Dosiervorrichtung im Teilschnitt.
In den Fig. 1 bis 2 sind jeweils schematisch ein Aufbau einer ersten bis zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Dosiervorrichtung dargestellt. Im Folgenden sind zunächst die Merkmale erläutert, die den gezeigten Ausführungsformen gemeinsam sind.
Die Kraftstoff-Dosiervorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1 sowie einen oberen Deckel 2 und einen unteren Deckel 3.
Da das Grundprinzip einer derartigen auch als Membranvergaser bezeichneten Kraftstoff-Dosiervorrichtung bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Der Kraftstoff wird von einem nicht dargestellten Tank über einen Einlasskanal 4 zu einer Kraftstoffkammer 5 geführt. Am Ende des Einlasskanals 4 ist ein Kraftstoffeinlass 6 zu der Kraftstoffkammer 5 vorgesehen, der durch eine als Schließelement dienende Einlassnadel 7 geöffnet und geschlossen werden kann.
Die Einlassnadel 7 wird von einem Hebel 8, die zusammen ein Schließelement zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses 6 bilden, wobei der Hebel 8 um eine Achse 9 verschwenkbar ist und durch eine Feder 10 derart beaufschlagt wird, dass die Einlassnadel 7 den Kraftstoffeinlass 6 verschließt.
Am anderen Ende des Hebels 8 ist über einen Zapfen 11 eine als erstes bewegliches Element dienende obere Membran 12 angekoppelt, die die Kraftstoffkammer 5 gegenüber einer mit der Umgebung kommunizierenden Gegendruckkammer 13 trennt. Die Membran 12 bildet somit einen Teil der Wandung der Kraftstoffkammer 5.
Aus der Kraftstoffkammer 5 kann der Kraftstoff über einen Hauptkraftstoffauslass 14 für den Arbeitsbetrieb der Brennkraftmaschine oder über Leerlauf-Kraftstoffauslässe 15 in einen Ansaugtrakt 16 gelangen, wo sich der Kraftstoff mit in Pfeilrichtung heranströmender Luft vermischt und schließlich als Kraftstoff-Luftgemisch einer nicht dargestellten Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Diese Zuführung wird durch die Pumpbewegung eines Kolbens in der Brennkammer bewirkt, der während eines Ansaugtakts das Gemisch ansaugt. In dem Ansaugtrakt 16 sind weiterhin eine Chokeklappe 16a und eine Drosselklappe 16b angeordnet, deren Funktionsweise allgemein bekannt sind.
Die Saugwirkung durch den Kolben bewirkt eine Druckminderung in der Kraftstoffkammer 5, wodurch sich die Membran 12 - unterstützt durch den auf ihre Rückseite wirkenden Umgebungsdruck in der Gegendruckkammer 13 - in das Innere der Kraftstoffkammer 5 verlagert. Dadurch wird der Hebel 8 gegen die Wirkung der Feder 10 verschwenkt, so dass die Einlaßnadel 7 vom Kraftstoffeinlaß 6 abhebt und frischer Kraftstoff aus dem Einlaßkanal 4 nachströmen kann bzw. durch den Unterdruck in der Kraftstoffkammer 5 eingesaugt wird.
Sobald der Druckausgleich erfolgt ist, bewegt sich die Membran 12 aufgrund der Unterstützung durch die Feder 10 wieder in ihre Ausgangsstellung, wodurch der Kraftstoffeinlaß 6 erneut verschlossen wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Kraftstoff-Dosiervorrichtung lässt sich eine Düsennadel 17, die in einem Durchlass 18 des Gehäuses 1 zwischen der Kraftstoffkammer 5 und dem Ansaugtrakt 16 angeordnet ist, mittels einer Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) derart einstellen, dass sich mit einer dadurch variierten, dem Ansaugtrakt 16 zugeführten Kraftstoffmenge das Kraftstoff-Gemisch auf eine stöchiometrisch korrekte Zusammensetzung einstellen lässt. die einer vorherrschenden Sauerstoffkonzentration in der jeweiligen Einsatzhöhe der Brennkraftmaschine entspricht. Anders ausgedrückt, werden durch Mittel zur Erfassung einer Änderung des Umgebungsluftdrucks, wie z. B. Drucksensoren, Messwerte des Umgebungsluftdrucks aufgenommen und an die Steuerungseinrichtung zur weiteren Verarbeitung ausgegeben. Nach einer entsprechenden Verarbeitung kann die Steurungseinrichtung z. B. digitale Steuersignale erzeugen und diese an Stellglieder (nicht gezeigt) zum Einstellen der Düsennadel 17 ausgeben.
Die in der Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform ist gegenüber der ersten Ausführungsform dahingehend abgewandelt, dass die Düsennadel 17 nicht mit einer Steuerungseinrichtung verbunden und somit lediglich manuell einstellbar ist. Ferner ist an einer Unterseite der oberen Membran 12, welche Unterseite sich außerhalb der Kraftstoffkammer 5 befindet, ein erster Magnet 19 angebracht. Im Bereich des unteren Deckels 3 ist eine als zweites bewegliches Element dienende untere Membran 20 vorgesehen, die eine Kammer 21 hermetisch verschließt und die sich parallel zur oberen Membran 12 erstreckt. In Gegenüberstellung zum ersten Magneten 19 ist auf einer Oberseite der unteren Membran ein zweiter Magnet 22 angebracht.
Die Teilschnittansicht von Fig. 2 macht deutlich, dass bei dieser Ausführungsform die Gegendruckkammer 13 von der oberen Membran 12 und der unteren Membran 20 begrenzt ist, wobei die Gegendruckkammer 13 über eine Ausgleichsöffnung 23 zur Umgebung hin offen ist. Demnach kommt es bei einem Einsatz der Brennkraftmaschine in größeren Höhen, d. h. bei einer Abnahme des Umgebungsluftdrucks und damit einem abnehmenden Druck in der Gegendruckkammer 13, infolge des abgeschlossenen Volumens in der hermetisch verschlossenen Kammer 21 zu einer Bewegung der unteren Membran 20 mit dem darauf angebrachten zweiten Magneten 22 in Richtung des an der oberen Membran 12 angebrachten ersten Magneten 19, wodurch sich eine magnetische Wechselwirkung zwischen den beiden Magneten 19, 22 verstärkt. Dies hat zur Folge, dass bei einer vorbestimmten Betriebsstellung der Brennkraftmaschine, in der die obere Membran 12 aufgrund der Saugwirkung durch den oder die Kolben in die Kraftstoffkammer 5 hinein verlagert ist. die Krümmung der oberen Membran 12 infolge einer durch die magnetische Wechselwirkung bewirkten, nach unten gerichteten Vorspannungskraft vermindert wird, wodurch der Kraftstoffeinlass 6 über den Hebel 8 und durch die Einlassnadel 7 verengt und somit die zugeführte Kraftstoffmenge vermindert wird.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird bei vermindertem Umgebungsluftdruck automatisch erreicht, dass das Kraftstoff-Luftgemisch infolge der erläuterten magnetischen Wechselwirkung zwischen den beiden Magneten 19, 22 auf eine entsprechend korrigierte stöchiometrische Zusammensetzung mit einer entsprechend dem geringeren Sauerstoffgehalt reduzierten Kraftstoffmenge festgesetzt wird.
Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist gegenüber der zweiten Ausführungsform dahingehend abgewandelt, dass anstelle der unteren Membran 20 mit der hermetisch verschlossenen Kammer 21 im Bereich des unteren Deckels 3 ein aktives Stellglied 24 vorgesehen ist. Das aktive Stellglied 24 ist dabei derart in den unteren Deckel 3 eingebracht, dass es in Gegenüberstellung zu dem an der oberen Membran 12 angebrachten ersten Magneten 19 ist. Bei dem aktiven Stellglied 24 handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromagneten.
Das Funktionsprinzip der dritten Ausführungsform basiert darauf, dass mittels des Elektromagneten 24, analog zur zweiten Ausführungsform, eine auf die obere Membran 12 wirkende Vorspannungskraft erzeugt werden kann. indem der Elektromagnet 24 durch einen Strom durchflossen wird, so dass es zu einer magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Elektromagneten 24 und dem ersten Magneten 19 kommt. Der Elektromagnet 24 ist dabei mit einer Kennfeldsteuerung (nicht gezeigt) elektrisch verbunden, die den Strom. welcher den Elektromagneten 24 durchfließt, in Abhängigkeit vom jeweiligen Umgebungsluftdruck derart einstellt, dass dadurch das Kraftstoff-Luftgemisch an die entsprechende Einsatzhöhe der Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Der Umgebungsluftdruck läßt sich geeignet z. B. durch einen Drucksensor (nicht gezeigt) erfassen, von dem ein Ausgabesignal in die Kennfeldsteuerung zur weiteren Verarbeitung eingegeben wird. Ist an den Elektromagneten 24 ein entsprechender Strom angelegt, wird der erste Magnet 19 durch die magnetische Wechselwirkung in Richtung des Elektrornagneten 24 angezogen. wobei die Auswirkung auf den Kraftstoffeinlass 6 und die resultierende zugeführte Kraftstoffmenge die gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform ist.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann anstelle des ersten Magneten 19 auch ein Element aus Metall vorgesehen sein, dass in gleicher Weise wie der erste Magnet 19 an der oberen Membran 12 angebracht ist. Dieses Element aus Metall übernimmt hierbei die gleiche Funktion wie der erste Magnet 19 und gewährleistet die vorstehend erläuterte magnetische Wechselwirkung.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform kann dahingehend abgewandelt sein. dass der Elektromagnet 24 innerhalb der Kraftstoffkammer 5 angeordnet ist. In diesem Fall wäre der Elektromagnet 24 durch die Kennfeldsteuerung derart anzusteuern, dass im Hinblick auf die erwünschte Korrektur der dem Ansaugtrakt zugeführten Kraftstoffmenge eine Vorspannungskraft erzeugt wird, die der Krümmung der Membran 12 entsprechend entgegenwirkt.
Statt des beschriebenen Elektromagneten 24 können auch andere Stellglieder verwendet werden, die - je nach Ausführungsform - auch direkt mit der Membran 12 verbunden sein können. Dabei eignen sich vor allem piezoelektrische Stellglieder. Ferner können aber auch magnetostriktive, hydraulische oder pneumatische Stellglieder, angepasst an den jeweiligen Anwendungsfall, zweckmäßig sein.

Claims (4)

  1. Kraftstoff-Dosiervorrichtung. mit
    einer Kraftstoffkammer (5);
    einem offen- und schließbaren Kraftstoffeinlass (6) zu der Kraftstoffkammer (5); und mit
    wenigstens einem Kraftstoffauslass (14) von der Kraftstoffkammer zu einem Ansaugkanal (16) einer Brennkraftmaschine:
    wobei ein Teil einer Wandung der Kraftstoffkammer (5) aus einem ersten, in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem Druck in der Kraftstoffkammer (5) und einem Umgebungsluftdruck beweglichen Element (12) besteht, das mit einem Schließelement (7, 8) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses (6) gekoppelt ist:
    dadurch gekennzeichnet.
    dass in Gegenüberstellung zum ersten beweglichen Element (12) ein zweites, in Abhängigkeit von einer Änderung des Ungebungsluftdrucks und in Richtung des ersten beweglichen Elements bewegliches Element (20) angeordnet ist, wobei
    an dem ersten beweglichen Element (12) ein erstes magnetisches Teil (19) und an dem zweiten beweglichen Element (20) ein zweites magnetisches Teil (22) angebracht sind, und wobei
    das zweite bewegliche Element (20) bei Abnahme des Umgebungsluftdrucks dem ersten beweglichen Element (12) derart angenähert ist, dass sich zwischen dem ersten magnetischen Teil (19) und dem zweiten magnetischen Teil (22) eine magnetische Wechselwirkung verstärkt, infolgedessen das erste bewegliche Element (12) in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck zum Betätigen des Schließelements (7, 8) in Bewegung versetzbar ist. so dass eine Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal (16) für eine vorbestimmte Betriebsstellung der Brennkraftmaschine zuzuführen ist. in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck regulierbar ist.
  2. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine als Druckerfassungseinrichtung dienende Kammer (21), die durch das zweite bewegliche Element (20) hermetisch verschlossen wird, wobei zwischen dem ersten beweglichen Element (12) und dem zweiten beweglichen Element (20) ein Zwischenraum (13) vorgesehen ist, der zur Umgebung hin offen ist.
  3. Kraftstoff-Dosiervorrichtung, mit
    einer Kraftstoffkammer (5);
    einem öffen- und schließbaren Kraftstoffeinlass (6) zu der Kraftstoffkammer (5); und mit
    wenigstens einem Kraftstoffauslass (14) von der Kraftstoffkammer zu einem Ansaugkanal (16) einer Brennkraftmaschine;
    wobei ein Teil einer Wandung der Kraftstoffkammer (5) aus einem ersten, in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem Druck in der Kraftstoffkammer (5) und einem Umgebungsluftdruck beweglichen Element (12) besteht, das mit einem Schließelement (7, 8) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses (6) gekoppelt ist;
    gekennzeichnet durch
    eine Durchfluss-Reguliereinrichtung zur Einstellung der Kraftstoffzufuhr in den Ansaugkanal;
    eine Stelleinrichtung, die mit der Durchfluss-Reguliereinrichtung koppelbar ist;
    eine Druckerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Änderung des Umgebungsluftdrucks: und
    eine Steuerungseinrichtung, durch die in Abhängigkeit von der Druckerfassungseinrichtung die Stelleinrichtung zur Betätigung der Durchfluss-Reguliereinrichtung betreibbar ist, wobei
    die Durchfluss-Reguliereinrichtung eine Düsennadel (17) in einem Durchlass (18) zwischen der Kraftstoffkammer (6) und dem Ansaugkanal (16) aufweist, und eine Stellung der Düsennadel (17) in dem Durchlass (18) mittels der durch die Steuerungseinrichtung betreibbaren Stelleinrichtung änderbar ist, so dass eine Kraftstoffmenge, die dem Ansaugkanal (16) für eine vorbestimmte Betriebsstellung der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck regulierbar ist.
  4. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzuführende Kraftstoffmenge bei Abnahme des Umgebungsluftdrucks auf einen kleineren Wert einstellbar ist.
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