FR2511086A1

FR2511086A1 - Carburation device for IC engine - has fuel mixed with bleed air injected to individual inlet valves

Info

Publication number: FR2511086A1
Application number: FR8115488A
Authority: FR
Inventors: Karl Schmidt
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-02-11
Also published as: FR2511086B1

Abstract

The air intake (1) of an IC engine is fitted with a slide valve (4) which is upstream of the throttle (2). The pressure upstream of the throttle (P1) is transmitted by a passage (5) to a piston (6) which operates slide valve (4) and also moves the profiled fuel supply needle (10). Air fed through a bleed (13) is mixed with fuel, compressed in a compressor (14) and injected into the suction manifold (3) just upstream of each cylinder inlet valve through a line (17). Valves (19) and (20) respond to engine operating parameters and control the air bleed.

Description

La présente invention concerne un appareillage d'alimentation en carburant pour moteurs à combustion interne, comportant, en plus d'un canal d'air princi- pal équipé d'un clapet d'étranglement ou papillon, un canal d'air vecteur dans lequel débouche une buse de dosage de carburant, une pompe affectée à cette buse, des conduites de distribution qui partent du canal d'air vecteur en aval de cette pompe et qui débouchent dans les tubulures d'aspiration correspondantes en amont des soupapes d'admission du moteur, et une soupape de commande du courant d'air vecteur disposée en amont de la buse de dosage de carburant et actionnée en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. The present invention relates to a fuel supply apparatus for internal combustion engines, comprising, in addition to a main air channel equipped with a throttle valve or butterfly valve, a vector air channel in which opens a fuel metering nozzle, a pump assigned to this nozzle, distribution lines which start from the carrier air channel downstream of this pump and which open into the corresponding suction pipes upstream of the intake valves of the engine, and a vector air flow control valve disposed upstream of the fuel metering nozzle and actuated as a function of engine operating parameters.

Un tel appareillage est décrit dans le brevet d' invention DE-PS 1 243 917, Egalement avec un appareillage ainsi constitué il est nécessaire d'adapter la composition du mélange aux besoins du moteur àu démar- rage à froid et durant la phase de mise en température. Such an apparatus is described in patent DE-PS 1 243 917, Also with an apparatus thus constituted it is necessary to adapt the composition of the mixture to the needs of the engine at cold start and during the start-up phase. in temperature.

Il est en outre décrit, dans le brevet d'invention
GB 854 568, un appareillage de la meme espèce que celui décrit en préambule et dans lequel, en fonction d'un paramètre de fonctionnement du moteur, une section de passage est libérée dans une mesure dssterminée, ce qui fait qu'il sttablit une dépression de dosage dont la valeur, cependant, dépend de la puissance d'aspiration qui peut varier durant la vie du compresseur ou d'un compresseur à un autre, La pression différentielle de dosage n'est donc pas une valeur qui soit reproductible en toute certitude.It is further described in the invention patent
GB 854 568, an apparatus of the same kind as that described in the preamble and in which, as a function of an engine operating parameter, a passage section is released to a limited extent, which means that it establishes a vacuum metering the value of which, however, depends on the suction power which may vary during the life of the compressor or from one compressor to another, The differential metering pressure is therefore not a value which can be reproduced with any certainty .

Il se posait alors le problème de crier un appareillage d'alimentation en carburant du genre décrit en préambule, au moyen duquel il soit possible d'effectuer une adaptation de la composition du mélange aux besoins du moteur, notamment pour le démarrage à froid et durant la phase de mise en température, dans lequel la pression différentielle de dosage soit reproductible et qui assure, même en cas de défaillances mécaniques - - ns le système doseur de carburant, l'amenée d' une quantité de carburant correspondant exactement au point de fonctionnement du moteur. The problem then arose of shouting a fuel supply apparatus of the kind described in the preamble, by means of which it is possible to adapt the composition of the mixture to the needs of the engine, in particular for cold starting and during the warm-up phase, in which the differential metering pressure is reproducible and which ensures, even in the event of mechanical failures - - without the fuel metering system, the supply of a quantity of fuel corresponding exactly to the operating point of the motor.

Four résoudre ce problème l'invention propose une solution dont les caractéristiques sont qu'une valve doseuse de carburant, déplaçable en fonction dune valve de mesure du débit d'air disposée en amont du papillon dans le canal d'air principal, est prévue å la buse de dosage de carburant, de façon connue en soi,
que le canal d'air vecteur est dérivé du canal d'air principal entre la valve de mesure du débit d'air et le papillon, et
que la soupape de commande disposée dans le canal d'air vecteur est une soupape â pression différentielle dont la surface effective est sollicitée d'un côte par une force variable et par la pression dans le canal d' air vecteur au point de sortie du carburant, de l'autre cbté par la pression qui règne dans le canal d'air vecteur en amont de l'orifice de passage de la soupape à pression différentielle.To solve this problem, the invention proposes a solution, the characteristics of which are that a fuel metering valve, movable as a function of an air flow measurement valve placed upstream of the butterfly valve in the main air channel, is provided. the fuel metering nozzle, in a manner known per se,
that the carrier air channel is derived from the main air channel between the air flow measurement valve and the butterfly valve, and
that the control valve arranged in the carrier air channel is a differential pressure valve whose effective surface is stressed on one side by a variable force and by the pressure in the carrier air channel at the point of exit of the fuel , on the other side by the pressure prevailing in the vector air channel upstream of the orifice of the differential pressure valve.

Cette soupape de commande fait varier la section libre du canal d'air vecteur et, de ce fait, la valeur de la pression différentielle de l'air à la buse de carburant; cette pression différentielle opère le dosage du carburant et est constituée par la perte de charge entre la pression atmosphérique dans la cuve à flotteur et la pression en aval du papillon dans le canal d'air vecteur. En faisant varier cette pression différen- tielle il est possible, de manière simple et avantageuse, de déterminer la quantité de carburant à prele- ver de la buse et, par conséquent, la composition du mélange.Pour la phase de mise en température il suf- fit de prévoir uniquement une soupape de commande dont la surface effective est sollicitée en plus par la force exercée par un élément à corps dilatable chauffé électriquement, de façon que le canal d'air vecteur soit d'autant plus dégagé que l'êchauffement du moteur aug mente. Il est tout à fait possible de solliciter par ailleurs cette surface effective en fonction d'autres paramètres de fonctionnement du moteur, par exemple par la force d'un aimant disposé judicieusement, ou par un système à bobine mobile, Un paramètre de fonctionnement du moteur est par exemple la composition des gaz d'échappement, mesureecomme d'ordinaire par l'intermédiaired'une sonde à oxygène.Pour exploiter les paramètres de fonctionnement du moteur on peut mettre en oeuvre un microprocesseur qui commande alors l'organe positionneur électrique, par exemple un moteur pas à pas. Est également possible une rigulation aux conditions transitoires de régime, par exemple durant les phases d'accélération. This control valve varies the free cross section of the carrier air channel and, therefore, the value of the differential pressure of the air at the fuel nozzle; this differential pressure operates the metering of the fuel and is constituted by the pressure drop between the atmospheric pressure in the float tank and the pressure downstream of the butterfly in the carrier air channel. By varying this differential pressure, it is possible, in a simple and advantageous manner, to determine the quantity of fuel to be withdrawn from the nozzle and, consequently, the composition of the mixture. - Fit to provide only a control valve whose effective surface is stressed in addition by the force exerted by an element with an electrically heated expandable body, so that the carrier air channel is all the more clear as the heating of the engine increases. It is quite possible, moreover, to request this effective surface as a function of other operating parameters of the motor, for example by the force of a magnet arranged judiciously, or by a moving coil system, An operating parameter of the motor is for example the composition of the exhaust gases, measured as usual via an oxygen sensor. To exploit the operating parameters of the engine, it is possible to use a microprocessor which then controls the electrical positioning member, by example a stepper motor. Rigidity is also possible under transient operating conditions, for example during acceleration phases.

Un exemple d'exécution de ltinvention est décrit en détail ci-après en se réfrant au dessin schematique annexé. An exemplary embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying diagrammatic drawing.

L'air de combustion aspire par le moteur traverse, dans le sens indique par la flèche, un conduit d'air principal 1 en contournant un clapet d'étranglement ou papillon 2 et pénètre dans le tuyau d'admission 3. En amont du papillon 2 est disposée une valve de mesure du d'air 4 conçue sous forme d'un tiroir transversal. The combustion air sucked in by the engine passes, in the direction indicated by the arrow, a main air duct 1 bypassing a throttle valve or butterfly valve 2 and enters the intake pipe 3. Upstream of the butterfly valve 2 is arranged an air measurement valve 4 designed in the form of a transverse drawer.

La pression P1 qui règne en aval de la valve doseuse d'air 4 est, par l'intermédiaire d'une conduite 5, transmise à l'arrière d'un piston 6 et d'une membrane à déroulement 7, et ouvre, contre la force exercée par un ressort 8, le tiroir transversal dans la mesure nécessaire pour que la force de ce ressort se trouve en équilibre avec la pression différentielle po - P1 multipliée par la surface effective de la membrane. La course du tiroir est ainsi représentative du débit d'air. Au piston 6 est fixé un pointeau 9 qui, par son contour profilé 10, engendre dans la buse Il une section de dosage dont la grandeur varie en fonction de la position de ce pointeau. La pression différentielle p2 - po provoque, par l'intermédiaire de cette section de dosage, l'aspiration de carburant de la cuve à flotteur 12.Ce carburant est, en même temps qu'un courant d'air vecteur, aspiré à travers le canal d'air secteur 13 par un compresseur 14 qui l'envoie, par une conduite 15, dans un distributeur 16 et, de là, par llintermédiaire de conduites d'injection 17, dans le tronçon du tuyau d'admission directement en amont des soupapes d'admission. La pression p2 dans le canal d'air vecteur 13 est, s'il n'y a là aucun étranglement, égale à la pression p1 en aval de la valve doseuse d'air 4. Si, par exemple à cause d'un blocage du tiroir, la section de dosage 1D,11 ne peut s'ouvrir davantage, la pression p1 et la pression p2 diminuent, la pression différentielle pO - p2 augmente, et la quantité de carburant amenée est correcte malgré une section de dosage 10,11 trop petite. The pressure P1 which prevails downstream of the air metering valve 4 is, via a line 5, transmitted to the rear of a piston 6 and of an unwinding membrane 7, and opens, against the force exerted by a spring 8, the transverse slide to the extent necessary so that the force of this spring is in equilibrium with the differential pressure po - P1 multiplied by the effective surface of the membrane. The slide stroke is thus representative of the air flow. To the piston 6 is fixed a needle 9 which, by its contoured profile 10, generates in the nozzle II a metering section whose size varies according to the position of this needle. The differential pressure p2 - po causes, via this metering section, the suction of fuel from the float tank 12. This fuel is, together with a vector air stream, sucked through the sector air channel 13 by a compressor 14 which sends it, via a line 15, into a distributor 16 and, from there, via injection lines 17, into the section of the intake pipe directly upstream of the intake valves. The pressure p2 in the vector air channel 13 is, if there is no constriction there, equal to the pressure p1 downstream of the air metering valve 4. If, for example because of a blockage of the drawer, the metering section 1D, 11 cannot open further, the pressure p1 and the pressure p2 decrease, the differential pressure pO - p2 increases, and the quantity of fuel supplied is correct despite a metering section 10,11 too small.

La soupape de commande 18 disposée dans le canal d'air vecteur 13 est conçue sous forme d'une soupape à pression différentielle. The control valve 18 arranged in the vector air channel 13 is designed in the form of a differential pressure valve.

Un levier 20 influe sur la précontrainte du ressort 19 et est lui-meme sollicité par exemple par un élément à corps dilatable 21 chauffé électriquement. Pour le démarrage à froid ou pour l'enrichissement du mélange en accélération, la force du ressort 19 peut dtre modifiée pendant un court espace de temps par un électroaimant 22 ou par un dispositif à bobine mobile ou par un moteur pas à pas. Une membrane 24 qui porte le clapet 23 de la soupape est sollicitée d'un côté par la force variable du ressort 19 et, par l'intermédiaire du canal 25, par la pression qui règne dans le canal d'air vecteur 13 au point de sortie de carburant 11, de l'autre coté par la pression dans le canal- d'air vecteur en amont de l'orifice de passage 26 de la soupape à pression différentielle 18. Grâce à cette membrane le dosage de carburant devient indépendant de fluctuations dans le générateur du courant d'air vecteur, car la différence de pression entre p1 et p2 est déterminée uniquement par la force du ressort 19. En régime normal la pression p2 dans le canal vecteur 13 est - sans tenir compte de l'action du ressort 19 - égale à la pression p1 en aval du tiroir 4. Dans le cas od par exemple ce tiroir vient à se coinceer lorsque le débit augmente, la section de dosage dans la buse Il ne varie pas puisque le pointeau 9 ne se déplace pas.Les pres sions p1 et p2 baissent et la pression différentielle
Po - P2 augmente, et la quantité de carburant amenée est correcte malgré une section de dosage trop petite. Si, par suite de la variation de certains paramètres de fonctionnement du moteur, la précontrainte du ressort 19 vient à varier, la pression p2 se trouve diminuée sous l'action du compresseur 14 qui aspire à une vitesse de rotation approximativement constante, la différence de pression pO - p2 staccroft et davantage de carburant est aspiré de la cuve à flotteur 12 dans laquelle règne également la pression atmosphérique pO
L'action des forces sur la membrane 24 peut être modifiée aussi par un correcteur d'altitude en plus des systèmes décrits ci-dessus. En outre, cette variation de l'action des forces est possible par les organes positionneurs électriques en utilisant une électronique exploitant différents paramètres de fonctionnement du moteur; il est alors avantageux que, par la soupape à pression différentielle 18, le clapet 23 puisse se trouver dans une position quelconque, et que par variation de l'action des forces dans le sens d'une réduction ou d'un agrandissement de l'orifice de passage 26 la composition du mélange se trouve enrichi ou appauvri. A lever 20 influences the preload of the spring 19 and is itself biased for example by an element with an expandable body 21 electrically heated. For cold starting or for enrichment of the mixture during acceleration, the force of the spring 19 can be modified for a short space of time by an electromagnet 22 or by a moving coil device or by a stepping motor. A membrane 24 which carries the valve 23 of the valve is biased on one side by the variable force of the spring 19 and, via the channel 25, by the pressure which prevails in the vector air channel 13 at the point of fuel outlet 11, on the other side by the pressure in the vector air channel upstream of the passage orifice 26 of the differential pressure valve 18. With this membrane the fuel metering becomes independent of fluctuations in the vector air flow generator, because the pressure difference between p1 and p2 is determined only by the force of the spring 19. In normal conditions the pressure p2 in the vector channel 13 is - without taking into account the action of the spring 19 - equal to the pressure p1 downstream of the drawer 4. In the case od, for example, this drawer gets stuck when the flow rate increases, the metering section in the nozzle It does not vary since the needle 9 does not move The pressures p1 and p2 decrease and the differential pressure
Po - P2 increases, and the quantity of fuel supplied is correct despite a too small metering section. If, as a result of the variation in certain operating parameters of the engine, the preload of the spring 19 varies, the pressure p2 is reduced under the action of the compressor 14 which sucks at an approximately constant speed of rotation, the difference of pressure pO - p2 staccroft and more fuel is drawn from the float tank 12 in which the atmospheric pressure pO also prevails
The action of the forces on the membrane 24 can also be modified by an altitude corrector in addition to the systems described above. In addition, this variation in the action of the forces is possible by the electrical positioning members using electronics exploiting different operating parameters of the engine; it is then advantageous that, by the differential pressure valve 18, the valve 23 can be in any position, and that by varying the action of the forces in the direction of a reduction or an enlargement of the passage orifice 26 the composition of the mixture is enriched or depleted.

Claims

A: EVENT9ICAlION

Fuel supply apparatus for internal combustion engines, comprising, in addition to a main air channel equipped with a throttle valve or butterfly valve, a vector air channel into which a fuel metering nozzle opens , a pump assigned to this nozzle, distribution pipes which start from the vector air channel downstream of this pump and which open into the corresponding suction pipes upstream of the engine intake valves, and a control valve of the vector air stream disposed upstream of the fuel metering nozzle and actuated as a function of engine operating parameters, this apparatus being remarkable in that a fuel metering valve displaceable as a function of a metering valve air flow (4) arranged upstream of the butterfly (2) in the main air channel is provided at the fuel metering nozzle (11), in a manner known per se, in that the carrier air channel (13) is derived from the main air channel al (1) between the air flow measurement valve (4) and the butterfly (2), and in that the control valve disposed in the carrier air channel (13) is a differential pressure valve whose the effective surface (24) is subjected on one side to a variable force (19) and to the pressure in the carrier air channel (13) at the point of exit (11) of the fuel, on the other side to the pressure in the vector air channel upstream from the passage orifice (26) of the differential pressure valve (18).