DE19913073A1 - Kraftstoff-Dosiervorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine als Membranvergaser dienende Kraftstoff-Dosiervorrichtung weist eine in Abhängigkeit von Druckschwankungen im Ansaugtrakt (16) einer Brennkraftmaschine bewegliche Membran (12) auf, über die ein Kraftstoff-Einlaßkanal (4) öffen- und schließbar ist. Zur Beeinflussung der Lage und/oder der Beweglichkeit der Membran (12) ist ein Stellglied in Form eines Elektromagneten (17) vorgesehen, der ein an der Membran (12) befestigtes, magnetisches Nehmerteil (18) beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige Kraftstoff-Dosiervorrichtungen werden üblicherweise als Membran­ vergaser 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 Kraft­ stoffkammer 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-Luftge­ misch 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 durch entsprechende Hübe eines Kolbens der Brennkraftmaschine viel Kraftstoff angesaugt wird, während bei geringer Motordrehzahl und entsprechend reduzierter Hubzahl weniger Kraftstoff fließt.

Zur Regelung der Drehzahl des Motors ist es bekannt, durch Auslassen bzw. Austasten von Zündimpulsen einzelne Verbrennungsvorgänge nicht auszulösen, wodurch sich die Motordrehzahl verringert und somit ständig um einen vorein­ gestellten Wert pendelt. Dabei ist es nachteilig, daß weiterhin aufgrund der mechanischen Ansaugwirkung Kraftstoffgemisch in den Brennraum zugeführt wird, obwohl es dort - wegen fehlenden Zündimpulses - nicht verbrannt wird. Neben einem unnötig hohen Energieverbrauch ist es darüber hinaus umwelt­ schädlich, das nicht verbrannte Kraftstoffgemisch auszustoßen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung anzugeben, bei der eine Zuführung von Kraftstoff von vornherein unterbleibt, wenn keine Verbrennung des Kraftstoffgemisches erfolgen soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Kraftstoff Dosiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder die Beweglichkeit des z. B. durch eine Membran gebilde­ ten beweglichen Elements durch ein aktives Stellglied beeinflußbar ist. Wenn eine Steuerung des Stellglieds z. B. mit einer Zündvorrichtung der Brennkraft­ maschine gekoppelt ist, ist es möglich, in Fällen, in denen ein Zündimpuls aus­ gelassen werden soll, auch die Zufuhr von Kraftstoff in den Ansaugtrakt zu ver­ ringern oder vollständig zu unterbinden. Das Stellglied überlagert der durch die Kolbenbewegung in der Brennkraftmaschine hervorgerufenen Luftpulsation eine auf die Membran wirkende Kraftgröße, wodurch sich die Pumpbewegung der Membran einschränken oder gänzlich sperren läßt.

Als besonders geeignetes Stellglied hat sich dabei ein Elektromagnet erwiesen, der mit einem an der Membran befestigten, magnetisch aktiven Nehmerteil zusammenwirkt.

Je nach Ausführungform können auch andere Stellgliedprinzipien vorteilhaft sein, die z. B. ein hydraulisches, ein pneumatisches, ein piezoelektrisches oder ein magnetostriktives Element umfassen. Gegebenenfalls kann das Stellglied fest mit der Membran verbunden sein.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend an­ hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Dosiervor­ richtung in einem Teilschnitt, wobei teilweise Gestaltungszonen in die Schnitt­ ebene hereingeklappt wurden, um das Funktionsprinzip erläutern zu können.

Die Kraftstoff-Dosiervorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1 sowie einen oberen Dec­ kel 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 Kraft­ stoffeinlaß 6 zu der Kraftstoffkammer 5 vorgesehen, der durch eine als Schließ­ element dienende Einlaßnadel 7 geöffnet und geschlossen werden kann.

Die Einlaßnadel 7 wird von einem Hebel 8 gehalten, der um eine Achse 9 ver­ schwenkbar ist und durch eine Feder 10 derart beaufschlagt wird, daß die Ein­ laßnadel 7 den Kraftstoffeinlaß 6 verschließt.

Am anderen Ende des Hebels 8 ist über einen Zapfen 11 eine als bewegliches Element dienende Membran 12 angekoppelt, die die Kraftstoffkammer 5 gegen­ über 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 Hauptkraftstoffaus­ laß 14 für den Arbeitsbetrieb der Brennkraftmaschine oder über Leerlauf-Kraft­ stoffauslässe 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 zu­ geführt wird. Diese Zuführung wird durch die Pumpbewegung eines Kolbens in der Brennkammer bewirkt, der während eines Ansaugtakts das Gemisch an­ saugt. In dem Ansaugtrakt 16 sind weiterhin eine Chokeklappe 16a und eine Drosselklappe 11 angeordnet, deren Funktionsweise allgemein bekannt ist.

Die Saugwirkung durch den Kolben bewirkt eine Druckminderung in der Kraft­ stoffkammer 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 Kraftstoffein­ laß 6 abhebt und frischer Kraftstoff aus dem Einlaßkanal 4 nachströmen kann.

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 derartigen Brennkraftmaschinen ist es allgemein bekannt, die Drehzahl durch Austasten, d. h. Auslassen von Zündimpulsen, zu regeln. Stellt folglich eine die Zündung steuernde Zündvorrichtung fest, daß die Motordrehzahl über einem vorgegebenen Wert liegt, wird der nächste Zündimpuls ausgelassen, wodurch im nächsten Arbeitstakt keine Verbrennung in der Brennkammer erfolgt, so daß sich nachfolgend die Geschwindigkeit des Kolbens und damit die Motordrehzahl reduziert. Falls erforderlich, können auch mehrere Zündimpulse nacheinander ausgelassen werden. Sobald die Drehzahl unter den gewünschten Wert fällt, wird die Erregung von Zündimpulsen und -funken wieder aufgenom­ men, um die Drehzahl zu halten.

Da der Motor auch bei Austasten von Zündimpulsen nach wie vor in Bewegung ist und somit der Kolben während des Ansaugtaktes einen Unterdruck im An­ saugtrakt 16 erzeugt, wird nach wie vor Kraftstoff dem Ansaugtrakt 16 zuge­ führt, der allerdings mangels Zündfunke nicht verbrannt wird, sondern als Gas­ luftgemisch den Motor verläßt und die Umgebung nicht unerheblich belastet.

Zur Behebung dieses Nachteils ist am unteren Deckel 3 ein als aktives Stellglied dienender Elektromagnet 17 angeordnet, der mit einem an der Membran 12 be­ festigten magnetisch aktiven Nehmerteil 18 zusammenwirkt. Der Elektromagnet 17 dient als aktives Stellglied zur aktiven Beeinflussung der Lage oder der Be­ weglichkeit der Membran 12 und wird von einer nicht dargestellten Steuerung betätigt, die mit der ebenfalls nicht dargestellten Zündvorrichtung gekoppelt ist.

Falls nun die Zündvorrichtung feststellt, daß die Motordrehzahl über der gewünschten Drehzahl liegt, so daß während des nächsten Arbeitstaktes der Zündimpuls ausgetastet werden muß, geht eine entsprechende Information an die Steuerung des Elektromagneten 17, der dadurch erregt wird. Je nach Stärke der Erregung behindert er die Beweglichkeit der Membran 12 nur geringfügig oder sorgt für einen völligen Stillstand der Membran 12, wenn das Nehmerteil 18 an den Elektromagneten 17 angezogen wird. Dadurch kann die Einlaßnadel 7 nur noch geringfügig oder gar nicht mehr vom Kraftstoffeinlaß 6 abheben, so daß entsprechend wenig oder kein frischer Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 5 einfließen kann. Folglich kann auch an den Kraftstoffauslässen 14 und 15 nur wenig oder gar kein Kraftstoff in den Ansaugtrakt 16 gebracht werden. Das überflüssige Zuführen von Kraftstoffgasgemisch in die Brennkammer des Motors kann somit vollständig vermieden werden, was sich nicht nur positiv auf den Energieverbrauch des Motors auswirkt, sondern auch die Umgebung schont.

Statt des beschriebenen Elektromagneten 17 mit dem Nehmerteil 18 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. Aber auch magnetostriktive, hydraulische oder pneumatische Stellglieder können je nach Anwendungsfall zweckmäßig sein.

Die besonders vorteilhafte Ansteuerung des Stellglieds in Kopplung mit der Zündvorrichtung der Brennkraftmaschine wurde bereits beschrieben. Darüber hinaus kann es aber auch bei komplexeren Motorsteuerungen zweckmäßig sein, die Beweglichkeit der Membran über das Stellglied zu beeinflussen.

Claims (6)

1. Kraftstoff-Dosiervorrichtung, mit

• - einer Kraftstoffkammer (5);
• - einem öffen- und schließbaren Kraftstoffeinlaß (6) zu der Kraftstoff­ kammer (5);
• - wenigstens einem Kraftstoffauslaß (14, 15) von der Kraftstoffkammer (5) zu einem Ansaugkanal (16) einer Brennkraftmaschine;
  wobei ein Teil einer Wandung der Kraftstoffkammer (5) aus einem in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen einem Druck in der Kraftstoff­ kammer (5) und einem Druck außerhalb der Kraftstoffkammer (5) beweglichen Element (12) besteht, das mit einem Schließelement (7, 8) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlasses (6) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder Beweglichkeit des beweg­ lichen Elements (12) durch ein aktives Stellglied (17, 18) beeinflußbar ist.

2. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (17) durch eine Steuerung betätigbar ist, die mit einer Zünd­ vorrichtung der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.

3. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zündvorrichtung Zündfunken in einem Brennraum der Brenn­kraftmaschine erzeugbar sind, und daß bei Auslassung eines Zündfunkens während eines Ansaug- und Kompressionsvorgangs der Brennkraftmaschine das Stellglied (17) über die Zündvorrichtung und die Steuerung betätigbar ist.

4. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem beweglichen Element (12) ein magneti­ sches Teil (18) befestigt ist, und daß das Stellglied (17) ein dem magnetischen Teil (18) gegenüberstehender Elektromagnet (17) ist.

5. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (17) ein hydraulisches, pneumatisches, piezoelektrisches oder magnetostriktives Element umfaßt.

6. Kraftstoff-Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (17) mit dem beweglichen Element (12) verbunden ist.