DE2242345B2

DE2242345B2 - Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2242345B2
Application number: DE2242345A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr. 7140 Ludwigsburg Brettschneider Johannes; Lorenz Dipl.-Ing. 2390 Flensburg Bundesen; Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 7251 Leonberg Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1972-08-29
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2242345A1; BR7306649D0; DE2242345C3; FR2198544A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen mit einer Brennstoffkammer konstanten Niveaus, deren Luftraum über zwei Belüftungskanäle mit steuerbarem Querschnitt an Bereiche unterschiedlichen Druckes an den Ansaugkanal des Vergasers angeschlossen ist, wobei der eine Belüftungskanal an einen Bereich angeschlossen ist, in dem etwa Atmosphären druck herrscht und der Brennstoffraum der Brennstoffkammer mit einer Brennstoffcustrittsdüse verbunden ist, deren Austrittsquerschnitt von einer Düsennadel gesteuert ist, die mit einem Luftdrosselorean verbunden ist welches den Steuerquerschnitt des Ansaugkanals so einregelt, daß in diesem Querschnitt, in den die Brennstoffaustrittsdüse mündet, konstanter Druck herrscht

Ein derartiger Vergaser ist in der französischen Patentschrift 14 93 167 offenbart Dort mündet der eine Belüftungskanal .rJes Luftraumes stromaufwärts des Luftdrosselorgans eines Gleichdruckvergasers in Form eines Staurohres in den Ansaugkanal. Auch der zweite Belüftungskanal mündet stromaufwärts des Luftdrosselorgans am Beginn der Ansaugkanal-Durchmesserverengung. In beiden Kanälen sind komplementär zueinander betätigbare Klappen angeordnet, die mit der willkürlich betätigbaren Drosselklappe verbunden sind oder durch einen Stellmotor in Abhängigkeit vom Unterdruck der Brennkraftmaschine betätigt werden.

Diese Einrichtung dient zur Steuerung der Anreicherung des Kraftstoff-Luftgemisches mit Kraftstoff bei ausgewählten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine. Die Einrichtung hat den Nachteil, daß die zur Verfügung stehenden Drücke, mit denen der Druck im Luftraum der Brennstoffkammer variiert werden soll, sich ständig und insbesondere in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz ändern. Mit dieser Einrichtung ist kein genaues Einhalten eines bestimmten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zur Verminderung der schädlichen Bestandteile im Abgas unabhängig von dem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Gleichdruckvergaser so zu verbessern, daß ein genaues Einhalten einer im Sinne der Verminderung der schädlichen Anteile im Abgas optimalen Zusammensetzung des Kraftstoff/Luftgemisches erzielbar ist und Störgrößen schnell und mit geringem Aufwand ausregelbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Belüftungskanal in einen Bereich des Ansaugkanals ausmündet, der zwischen Luftdrosselorgan und dem willkürlich betätigbaren Drosselorgan der Vergaser liegt und daß der Querschnitt der Belüftungskanäle in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Meßsonde derart gesteuert ist, daß bei Sauerstoffüberschuß im Abgas der Druck im Luftraum der Brennstoffkammer konstanten Niveaus erhöht wird und umgekehrt.

Der Druck in diesem Luftraum stellt sich dann je nach Abgaszusammensetzung auf einen Druck ein, der ein Mischdruck aus atmosphärischem Druck und dem Druck ist, der am Luftdrosselorgan bzw. zwischen

diesem und dem willkürlich verstellbaren Drosselorgan des Vergasers vorherrscht Durch die im wesentlichen konstanten, für die Änderung des Schwimmerkammerdrucks zur Verfügung stehenden Betätigungsdrücke kann ferner eine in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine gleichermaßen genau und in jede Ausregelrichtung gleich schnell reagierende Regelung erzielt werden

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden in der rachfolgenden Beschreibung näher erläutert

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das erste Ausführungsbeispiel mit. einem Umschaltventil zur Steuerung der Querschnitte der Belüftungskanäle,

P i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, das zwei Magnetventile anstatt des Umschaltventils gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aufweist und

Fig.3—5 Diagramme für mehrere 'Orteilhafte Ansteuerungen der Magnetventile.

In einem Ansaugkanal 1 der Brennkraftmaschine sind ein Luftdrosselorgan 2 und ein willkürlich betätigbares Drosselorgan 3 hintereinander angeordnet Das Luftdrosselorgan 2 ist Teil eines Luftmengenmessers eines Gleichdruckvergasers und regelt den Querschnitt des Ansaugkanals so ein, daß in diesem Querschnitt in der. eine Brennstoffaustrittsdüse 5 mündet, konstanter Druck herrscht Das Luftdrosselorgan 2, das sowohl ein Schieber als auch eine Klappe sein kann, steuert mit einer Düsennadel 4 den Austrittsquerschnitt der Brennstoffaustrittsdüse 5, an der eine Leitung 6 endet. Diese ragt in eine Brennstoffkammer 7 hinein und taucht mit ihrem, der Brennstoffaustrittsdüse 5 abgewandten Ende in den Brennstoff ein. Der Luftraum 8 oberhalb des Brennstoffniveaus ist über einen Belüftungskanal 9 und ein Ventil 10 mit Belüftungskanälen 11 und 12 verbindbar. Der Kanal 11 führt von dem Ventil 10 zu einer stromaufwärts des Luftdrosseiorgans liegenden Stelle des Ansaugkanals und der Kanal 12 zu einer stromabwärts des Luftdrosselorgans liegenden Stelle, die jedoch stromaufwärts des willkürlich betätigbaren Drosselorgans 3 liegt. Es stehen somit als Druckquollen sowohl etwa atmosphärischer Druck als auch ein ebenfalls konstanter diesem Druck gegenüber reduzierter Druck für die Beeinflussung des Drucks im Luftraum der Brennstoffkammer zur Verfügung.

Das Ventil 10 ist a!.* Umschaltventil in Form eines Membranmagnetventils ausgebildet, bei dem über eine Magnetspule 13 ein Anker 14 betätigt wird, der zumindestens ein Teil der Membran 15 ist Diese ist zwischen zwei Sitzen 16 und 17 angeordnet, die sich an den Enden der Bilüftungskanäle U und 12 befinden. In der Membran 15 sind öffnungen 18 vorgesehen, über die die Luft aus dem Kanal 11 ungehindert zum Kanal 9 strömen kann. Wie in F i g. 1 nicht näher dargestellt, wird die Magnetspule 13 entsprechend dem Ausgangssignal einer im Auspuffsystem des Kraftfahrzeuges angeordneten Meßsonde gesteuert. Je nach Stärke der Erregung wird der Anker 14, der im Ruhebetrieb den Sitz 17 verschließt gegen den Sitz 16 gezogen, wobei der Kanal U geöffnet und der Kanal 12 mehr oder weniger geschlossen wird.

Zur Verminderung des Aufwandes bei der Regeleinrichtung ist auch eine petaktete Betätigung des Ankers 14 möglich, das bedeutet, daß das bewegliche Ventilteil abwechselnd einen der Sitze 16 oder 17 völlig verschließt In jedem Fall wird der Luftraum 8 der Brennstoffkammer 7 mehr oder weniger dem im Ansaugkanal 1 herrschenden Druck stromaufwärts oder stromabwärts des Luftdrosselorgans 2 ausgesetzt
Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind von der Ausführung nach F i g. 1 nur der zur Brennstoffkammer führende Belüftungskanal 9 sowie die im Ansaugkanal endenden Belüftungskanäle 11 und 12 dargestellt Bei diesem Ausführungsbeispiel werden

ίο die Kanäle 11 und 12 durch Magnetventile 20 und 21 gesteuert die alternativ gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden können. Desweiteren sind in den Kanälen 11,12 willkürlich änderbare Drosselstellen 30, 31 vorgesehen.

is In einem Abgasrohr 22 ist die Meßsonde 23 angeordnet bei der es sich um eine an sich bekannte Sauerstoffmeßsonde handeln kann, wie sie z. B. in der amerikanischen Patentschrift 35 97 345 beschrieben ist Diese Meßsonde besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 24, das aus eii><rm Festelektrolyten Zirkondioxyd besteht und beiderseits iwit mikroporösen Platinschichten 25 beschichtet ist Das Röhrchen ist einerseits von der Außenluft und andererseits von den Abgasen des Kraftfahrzeugs berührt Wenn der Sauerstoff- Partialdruck im Abgas von dem in de;· Außenluft abweicht dann tritt zwischen den beiden Platinschichten eine Potentialdifferenz auf, die logarithmisch vom Quotienten dieser Sauerstoff-Partialdrücke abhängt Deshalb ändert sich die Ausgangsspannung der

jo Sauerstoffmeßsonde in dem näheren Bereich der Luftzahl λ = 1 sprungartig zwischen einer hohen und einer niedrigen Ausgangsspannung.

Erfindungsgemäß werden das Magnetventil 21 nur beim Überschreiten eines oberen Schwellwertes und

is das Magnetventil 20 beim Unterschreiten eines unteren Schwellwertes der Meßsondenausgangsspannung aufgesteuert Bei der Aufsteuerung des Ventils 20 steigt also der Druck im Brennstoffbehälter 7 und der Brennstoffanteil des der Brennkraftmaschine zugeführ-

4« ten Betriebsgemisches nimmt zu. Dagegen nimmt beim Aufsteuern des Magnetventils 21 dieser Brennstoffanteil ab.

Durch die Verwendung von zwei Magnetventilen, die getaktet arbeiten, wird verhindert, dnß aufgrund der Belüftungskanäle ein Bypaß entsteht, der das Regelverhalten der Anlage stören könnte. Grundsätzlich ist jedoch der Querschnitt der Belüftungskanäle so klein gewählt, daß die im Bypaß durchströmende Luftmenge kleiner als 5—10% der Leerlauf-Luftmenge der Brennkraftmaschine ist und damit durch die Steuerung entsprechend dem Ausgangssignal der Meßsonde beherrschbar ist.

I·/ den F i g. 3—5 sind Diagramme dargestellt, die die Funktion der Regelung besser veranschaulichen und bei denen Meßsondtn-Ausgangsspannungen bzw. daraus gebildete Steuerspannungen zur Ansteuerung der Magnetventile 20, 21 über der Zeit dargestellt sind. In F i g. 3 ist im oberen Diagramm die Sondenausgangsspannung mit ihrem sprungartigen Verlauf dargestellt.

Die waagerechten Linien 51 und 52 stellen den oberen und unteren Schwellwert dar. Sobald die Spannung über die Linie 51 steigt oder unter die Linie 52 sinkt, wird je eines der Magnetventile betätigt, wie es auf den beiden unteren Impulsfolrediagrammen der Fig.3 gezeigt ist.

Während die Impulse beim mittleren Diagramm für das Magnetventil 20 gelten, gelten die im untersten Diagramm für das Magnetventil 21. Die Einschaltzeiten von den Magnetventilen 20 und 21 können auch wie

dargestellt ζ. B. mit Hilfe einer Kippstufe konstant entweder auf ti oder /2 gehalten werden, d.h. der Einschaltezeitpunkt erfolgt nach der Zeit M bzw. ti. Dies kann von Vorteil sein, wenn schnelle, aber gleichmäßige Schaltzeiten erwünscht sind.

Wie in F i g. 2 dargestellt, sind in den Schaltkreis zwischen Meßsonde 23 und Magnetventilen 20, 21 zur Erfassung des oberen und unteren Schwellwertes Schwellwertschalter 26 und 27 angeordnet. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, den Schwellwertschaltern eine Impulsformerstufe z. B. in Form eines !Comparators 28 vorzuschalten, durch den aus dem sprunghaften Verlauf der Ausgangsspannung der Meßsonde eine reine Rechteckspannung erzeugt wird, die dann über Integrator 29 in eine Spannung mit gleichmäßig steigenden und fallenden Kurvenabschnitten, also eine Rechteckspannung umgeformt wird, die dann von den Schwellwertschaltern abgetastet wird.

In Fig.4 ist im zweiten Diagramm der Spannungsverlauf nach dem Komparator 28 gezeigt und im dritten Diagramm der Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators 29. Darunter sind die beiden Impulsfolgen angegeben, die in gleicher Weise wie bei F i g. 3 gezeigt, durch die Schwellwertschalter gebildet werden.

Der Integrator läßt sich zusätzlich durch einen

in Baustein so ausbilden, daß er bei Umkehr der Integrationsrichtung einen steilen Spannungssprung definierter Größe aufweist, womit eine vorhandene Hysterese der Schwellwertschalter übersprungen werden kann. In Fig. 5 ist im ersten Diagramm die

Γ) solchermaßen gebildete Ausgangsspannung des Integrators dargestellt.

Hierzu 3 Blatt z.eicnnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen mit einer Brennstoffkammer konstanten Niveaus, deren Luftraum über zwei Belüftungskanäle mit steuerbarem Querschnitt an Bereiche unterschiedlichen Druckes an den Ansaugkanal des Vergasers angeschlossen ist, wobei der eine Belüftungskanal an einen Bereich angeschlossen ist, in dem etwa Atmosphärendruck herrscht und der Brennstoffraum der Brennstoffkammer mit einer Brennstoffaustrittsdüse verbunden ist, deren Austrittsquerschnitt von einer Düsennadel gesteuert ist, die mit einem Luftdrosselorgan verbunden ist, welches den Steuerquerschnitt des Ansaugkanals so einregelt, daß in diesem Querschnitt, in den die Brennstoffaustrittsdüse mündet, konstanter Druck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Belüftunjskanal (12) in einen Bereich des Ansaugkanals (1) aasmündet, der zwischen Luftdrosselorgan

(2) und dem willkürlich betätigbaren Drosselorgan

(3) des Vergasers liegt, und daß der Querschnitt der Belüftungskanäle (11, 12) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Meßsonde (23) derart gesteuert ist, daß bei Sauerstoffübersaiuß im Abgas der Druck im Luftraum (8) der Brennstoffkammer (7) konstanten Niveaus erhöht wird und umgekehrt

2. Gleichdruckvergaser für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Querschnittes der Belüftungskanäle (U, 12) über ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil (10) ei folgt.

3. Gleichdruckvergaser fü> Brennkraftmaschinen nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhestellung des Umschaltventils (10) der Belüftungskanal (11) verschlossen ist, der an einem Bereich des Ansaugkanals (1) des Vergasers anschließt, in dem etwa Atmosphärendruck herrscht.

4. Gleichdruckvergaser nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsonde zwei Schwellwertschalter (26, 27) nachgeschaltet sind, die mit dem Umschaltventil (10) verbunden sind und durch die ein oberer Grenzwert ('S 1) und ein unterer Grenzwert (S 2) des Ausgangssignals der Meßsonde erfaßbar sind.

5. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil durch zwei Magnetventile (20,21) ersetzt ist, von denen je eines in einem der Belüftungskanäle (11,12) angeordnet ist und mit einem der Schwellwertschalter (26, 27) verbunden ist.

6. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Meßsonde (23) und den Schwellwertschaltern (26,27) ein integrator (29) geschaltet ist.

7. Gleichdruckvergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Integrator (29) und Meßsonde (23) zur Signalformung ein Komparator (28) geschaltet ist.

8. Gleichdruckvergaser nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Schwellwertschaltern (26, 27) jeweils ein Zeitglied mit einer konstanten Schaltzeit zur Ansteuerung der Magnetventile nachgeschaltet ist.

9. Gleichdruckvergaser nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (29) so ausgebildet ist, daß die

Ausgangsspannung des Integrators bei einem Wechsef der Integrationsrichtung sich sprunghaft um einen festgelegten Betrag im Sinne der neuen Integrationsrichtung ändert