DE2931078A1

DE2931078A1 - Elektrisch gesteuerter vergaser

Info

Publication number: DE2931078A1
Application number: DE19792931078
Authority: DE
Inventors: Masaaki Saito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1980-02-14
Also published as: GB2028431A; JPS5519963A

Description

Elektrisch gesteuerter Vergaser

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren, elektrisch gesteuerten Vergaser mit einem Lufttrichter (Venturirohr) für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere einen solchen, bei dem elektrisch gesteuert der Lufttrichter verstellbar ist und ein elektromagnetisches Ventil aufweist zum Öffnen und Schließen einer Kraftstoff du se derart, daß eine gesteuerte Kraftstoffmenge durch die Kraftstoff düse in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des einstellbaren Lufttrichters hindurchströmt, so daß man ein gesteuertes Luft/Kraftstoffverhältnis erzielt.

Systeme, bei denen ein elektromagnetisches Ventil in der Weise betätigt wird, daß eine gesteuerte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Luftzutritt zugeführt wird, kommen zum Einsatz in elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen. Hierzu benötigt man jedoch äußerst genaue und daher teure elektromagnetische Ventile und Kraftstoffpumpen, da das elektromagnetische Ventil unter hohem Kraft-

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stoffdruck bis über 2, 5 kg/cm arbeitet.

Herkömmliche Vergaser mit verstellbarem Lufttrichter besitzen eine Nadel, die in Antriebsverbindung mit einem Kolben- oder Drosselventil steht, S(V daß der Durchmesser der Kraftstoffdüse eingestellt werden kann und eine gesteuerte Kraftstoffmenge durch die Kraftstoff du se strömt, so daß man ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis erzielt. Man benötigt jedoch eine äußerst genaue Herstellungstechnik für die Bearbeitung der Nadel mit Genauigkeiten von 1 bis 2μπι oder darüber hinaus bezüglich des Durchmessers,um eine Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses mit einer solchen Genauigkeit zu erzielen, wie sie heute aufgrund von Abgasbestimmungen gefordert werden. Außerdem ist es äußerst schwierig und unter Umständen unmöglich, eine ausrei-

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ehende Steuerungsgenauigkeit zu erzielen, wenn man bedenkt, daß der Strömungskoeffizient Änderungen unterliegt aufgrund von Temperatur änderungen des Kraftstoffes.

Darüber hinaus wurden herkömmliche einstellbare Vergaser vom Venturi-Typ bezüglich der Konstruktion verfälscht, um die heutigen Anforderungen an das Luft/Kraftstoff verhältnis für verschiedene Betriebsbedingungen zu erfüllen, beispielsweise während des Kaltstartes oder während des Warmlaufens der Maschine, um dabei Abgasvorschriften zu genügen, oder es wurden verschiedene Maschinenparameter in Betracht gezogen. Es ist jedoch unmöglich, das Luft/Kraftstoff verhältnis in der Weise zu steuern, daß man es nur dann anreichert, wenn die Abgasumwälzgeschwindigkeit aufgrund der Konstruktion groß ist, wobei die Nadel in Antriebsverbindung mit dem Kolben- bzw. Drosselventil steht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Vergaser mit einstellbarem Lufttrichter zu schaffen, bei dem die vorstehenden Nachteile vermieden sind und der leicht und ohne großen Aufwand hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

In vorteilhafter Weise gewinnt man bei der Erfindung einen einstellbaren Vergaser, bei dem ein optimales Luft/Kraftstoffmischverhältnis auf einfache Weise und mit erhöhter Genauigkeit erzielt werden kann.

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Vergaser mit einem verstellbaren Lufttrichter (Venturirohr), der ein elektromagnetisches Ventil aufweist zum Öffnen und Schließen einer Kraftstoff düse, wobei ein

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Sensor vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Luftstromeintritt ein Ausgangssignal erzeugt, das diesem Luftstromeintritt entspricht und mit dem eine Steuereinrichtung gespeist wird, die für das elektromagnetische Ventil ein Antriebs signal, insbesondere in Impulsform, liefert mit einer Impulsbreite, die vom Ausgangssignal des Sensors bestimmt ist, wobei auf diese Weise das elektromagnetische Ventil betätigt wird.

Der Vergaser der Erfindung mit dem einstellbaren Lufttrichter besitzt den Sensor, der auf die Luftströmung durch das einstellbare Saug rohr anspricht und in Abhängigkeit davon ein Signal vorsieht, das eine Anzeige für den eintretenden Luftstrom ist. Eine Steuereinrichtung wird vom Sensor mit diesem Signal beliefert und die Steuereinrichtung erzeugt einen Antriebsimpuls mit einer Impulsbreite, die abhängt von dem Signal, welches die Anzeige für den Luftstrom bildet. Durch den Antriebsimpuls wird ein elektromagnetisches Ventil betätigt, und zwar während einer Zeitdauer, die bestimmt wird durch die Impulsbreite des Antriebsimpulses, so daß eine gesteuerte Kraftstoffmenge durch eine Kraftstoffdüse hindurchtritt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung und Vorteile derselben noch näher erläutert werden, wobei in den Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine schenuitische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Vergaser der E rf in dung mit veränderbarem Lufttrichter und

Fig. 2 eine vergrößerte schnittbildliche Darstellung des Vergasers in der Fig. 1.

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In den Fig. 1 und 2 ist ein Vergaser 10 mit verstellbarem Lufttrichter dargestellt. Dieser Vergaser kann in einer Verbrennungkraftmaschine verwendet werden. Die Verbrennungskraftmaschine besitzt einen Maschinenkörper 11, welcher mehrere Zylinder enthält. Diese Zylinder sind an ihren Einlassen an einen Einlaßkanal 12 angeschlossen. Die Ausgänge der Zylinder sind mit einem Abgaskanal 13 verbunden. Eine Drosselklappe 14 befindet sich im Einlaßkanal 12.

Der Vergaser 10 besitzt eine Luftklappe 15, die im Einlaßkanall2 stromaufwärts von der Drosselklappe 14 angeordnet ist. Die Klappen 14 und bilden zwischen sich, wenn sie geschlossen sind, eine Mischkammer In die Mischkammer 16 ragt eine Zerstäubungsdüse 17, welche über eine Kraftstoffleitung 18 und eine Kraftstoffdüse 19 mit einer Schwimmkammer 20 in Verbindung steht. Ferner steht die Zerstäubungsdüse über ein Emulsionsrohr 21, welches in der Kraftstoffleitung 18 angeordnet ist und über eine Luftöffnung 22 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Der Vergaser 10 besitzt außerdem einen elektromagnetischen Ventilmechanismus 23 mit einem Ventil 24 und einer Membran 25, welche das Ventil 24 in der Kraftstoff düse 19 trägt und eine Spule 26 für den Antrieb des Ventils 24, so daß die Kraftstoffdüse 19 geöffnet oder geschlossen wird.

Ein Membranmechanismus 27 besitzt eine Membran 28, die in einem Gehäuse 29 aufgespannt ist. Durch die Membran wird das Gehäuseinnere in zwei Kammern 30 und 31 aufgeteilt. Die Kammer 30 ist gegenüber Atmosphäre geöffnet und die Kammer 31 steht über einen negativen Druckkanal 32 mit der Mischkammer 16 in Verbindung. Eine Feder 33 befindet sich in der Kammer 31 und drückt die Membran 28 in die Kammer 30. Die Membran 28 ist mechanisch über einen Stab 2 4

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mit einem Hebel bzw. einer Kurbel 35 an der Luftklappe 15 verbunden. Wenn der negative Druck in der Mischkammer 16 bei einer Änderung der Maschinendrehzahl und des Öffnungsgrades der Drosselklappe steigt (bzw. fällt), wird durch den Membranmechanismus 27 der Öffnungsgrad der Luftklappe 15 erhöht (bzw. verringert) in Abhängigkeit von der Änderung der einströmenden Luft, so daß der negative Druck bzw. Unterdruck in der Mischkammer im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Luftklappe 15 ist direkt an einen Luftklappenöffnungssensor 36 angeschlossen. Dieser erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Größe dem Öffnungsgrad der Luftklappe 15 entspricht. Der Luftklappenöffnungssensor 36 kann als Potentiometer ausgebildet sein. Das Aus gangs signal des Luftklappenöffnungssensors 36 wird an eine Steuerschaltung 37 gesendet. Die Steuerschaltung 37 erzeugt einen Antriebsimpuls für die Spule 26 des elektromagnetischen Ventilmechanismus 23, wodurch die Spule erregt wird und das Ventil 25 betätigt wird.

Die Dauer des Antriebsimpulses, der vonder Steuerschaltung 37 geliefert wird, ist konstant oder eine Funktion der Drehzahl der Maschine. Bevorzugt ist die Dauer des Antriebsimpulses eine Funktion der Ansaugtaktfrequenz (einmal bei einer Maschinenumdrehung in einer Zweizylindermaschine mit vier Umläufen, zweimal bei einer Maschinenumdrehung in einer Vierzylindermaschine mit vier Umläufen und dreimal in einer Sechszylhdermaschine mit vier Umläufen). Insofern ist ein Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl der Maschine noch vorgesehen, der ein entsprechendes Signal für die Steuerschaltung 37 vorsieht.

Das Antriebs signal bzw. der Antriebsimpuls besitzt eine Impulsbreite, die eingestellt ist in Abhängigkeit von dem Signal, das vom Luftklap-

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penöffnungssensor 36 an die Steuerschaltung 37 geliefert wird. Die Impulsbreite des Antriebsimpulses wächst (bzw. verringert sich) bei Erhöhung (bzw. Verringerung) des Öffnungsgrades der Luftklappe und somit wird gleichzeitig bei erhöhtem (bzw. verringertem) angesaugtem Luftstrom die Zeitdauer bestimmt, während welcher das Ventil 24 geöffnet wird. Auf diese Weise läßt sich die Kraftstoff menge, welche durch die Kraftstoff du se 19 gefördert wird, erhöhen (bzw. verringern) in der Weise, daß das Luft/Kraftstoff ge misch, das vom Vergaser erzeugt wird, im wesentlichen ein konstantes Luft/Kraftstoffverhältnis aufweist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff, der durch die Kraftstoff düse 19 dringt, mit Luft vermischt, die durch die Luftöffnung 22 und die Emulsionsröhre 21 eindringt. Dieses Gemisch wird über die Zerstäubungsdüse 17 in die Mischkammer 16 eingebracht. Durch die Luitöffnung 22 und das Emulsionsrohr 21 lassen sich feinverteilte Kraftstoffpartikel erzeugen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Luftöffnung 22 und das Emulsionsrohr 21 auch in Wegfall kommen können, so daß die Kraftstoffdüse 19 in der Nähe der Zerstäubungsdüse 17 angeordnet ist und die Kraftstoff zufuhr mit verbesserter Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen der Atmosphäre und dem Druck in der Schwimmkammer sowie dem Unterdruck in der Mischkammer erfolgt.

Im Abgaskanal 13 kann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ein Sauerstoffsensor 38 vorgesehen sein, der die Sauerstoffkonzentration der Abgase, welche durch den Abgaskanal 13 geleitet werden, feststellt. Dieser gibt eine Rückkopplungsinformation über das Luft/Kraftstoffverhältnis an die Steuerschaltung 37 ab, so daß hierdurch eine noch genauerere Einstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses möglich ist. Außerdem kann ein Temperaturfühler vorhanden sein, der an die Steuerschaltung 37 angeschlossen ist. Der Temperaturfühler kann die Maschinentemperatur,

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beispielsweise über die Kühlwassertemperatur,ermitteln und für die Steuerschaltung 37 eine entsprechende Information vorsehen, so daß durch die Steuerschaltung die Impulsbreite des Antriebsimpulses in Abhängigkeit von der ermittelten Maachinentemperatur korrigiert werden kann. In gleicher Weise können noch andere verschiedene Sensoren und Fühler vorgesehen und an die Steuerschaltung 37 angeschlossen sein. Mit Hilfe dieser Sensoren und Temperaturfühler kann man Änderungen verschiedener Maschinenbetriebsparameter überwachen und entsprechende Informationen für die Steuerschaltung 37 vorsehen. Diese korrigiert dann die Impulsbreite des Antriebsimpulses in Abhängigkeit von den Änderungen der Maschinenbetriebsparameter.

Im Vorstehenden wurde die Erfindung erläutert in Verbindung mit einem Vergaser mit einer Luftklappe. Es ist jedoch möglich, die Erfindung auch noch bei anderen Vergasern, bei denen der Lufttrichter verstellbar ist, zur Anwendung zu bringen, beispielsweise bei sogenannten SU-Vergasern mit Ansaugkolben, bei denen die angesaugte Luft in Abhängigkeit von der Kolbenverschiebung ermittelt wird.

Bei dem Vergaser mit dem einstellbaren Lufttrichter gemäß der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt;

Erstens benötigt man keinerlei Einstellnadel für die Durchmessereinstellung der Kraftstoff düse, für die man bisher eine hohe Fertigungsgenauigkeit gefordert hat, damit man ein genaues Luft/Kraftstoffverhältnis einstellen kann. Insofern läßt sich der Vergaser der Erfindung leicht und ohne großen Aufwand herstellen. In zweiter Hinsicht wird die Genauigkeit der Einstellung des Luft/Kraftstoffverhältnisses erhöht, obgleich dieses im wesentlichen abhängig ist von der Ansprechbarkeit bzw. Empfindlichkeit des elektromagnetischen Ventils. Man erhält trotzdem gegenüber bekannten Vergasern mit einstellbaren Luft-

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trichtern eine erhöhte Genauigkeit,, Da in dritter Hinsicht das Luft/Kraftstoff verhältnis gesteuert wird durch Steuerung der Zeitdauer, während welcher Kraftstoff durch die Kraftstoffdüse mit einem fest vorgegebenen Durchmesser strömt, besitzen Änderungen bezüglich des Strömungskoeffizienten die gleiche Tendenz unabhängig von der Kraftstoffmenge, welche durch die Kraftstoffdüse fließt. Da darüber hinaus der Durchmesser der Kraftstoffdüse fest vorgegeben ist und größer ist als bei herkömmlichen Kraftstoffdüsen, sind Änderungen der Reynold-Zahl relativ gering und haben nur eine geringe Auswirkung auf die Steuergenauigkeit. Da viertens die Kraftstoff menge, welche durch die Kraftstoffdüse hindurchfließt, elektrisch gesteuert wird, ist es einfach, das Luft/Kraftstoffverhältnis auf einen optimalen Wert durch Anwendung verschiedener Signale, die verschiedene Maschinenbetriebsparameter wiedergeben, festzulegen. Da außerdem fünftens das Ventil bei Drücken von

0, 2 bis 0, 3 kg/cm arbeitet, welche bedeutend niedriger liegen als in elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen, besteht keine Notwendigkeit für eine äußerst präzise und aufwendige Pumpe.

Im vorstehenden wurde die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren dargestellt. Verschiedene Änderungen und Modifizierungen gegenüber diesem Ausführungsbeispiel sind möglich, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. Insofern diente das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel in den Figuren lediglich zur Erläuterung der Erfindung und nicht zur Begrenzung des Erfindungsgedankens.

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Claims

LIEDl, Norn, ZEITLSR

8000 München 22 ■ Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-Känagawa-keti, Japan

Elektrisch gesteuerter Vergaser

Patentansprüche:

IJ Elektrisch gesteuerter Vergaser für ane Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanai, in weichem eine Drosselldappe sowie stromaufwärts von dieser Drosselklappe ein einsteilbarer Lufttrichter angeordnet sind und mit einer Zerstäubungsdüse, weiche stromaufwärts von der Drosselklappe im Ansaugkanal angeordnet ist und über eine Kraftstoffzufuhrleitung mit einem Schwimmergehäuse in Verbindung steht, gekennzeichnet durch:

a) einen Sensor (36), der in Abhängigkeit vom angesaugten Luftstrom ein Signal abgibt,

b) eine Steuerschaltung (37), an die das Signal des Sensors geliefert wird und die in Abhängigkeit von diesem Signal einen Antriebsimpuls mit einer Impulsbreite, die vom Signal des Sensors abhängt, erzeugt und

B 9325 -N/W

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c) ein elektromagnetisches Ventil (26), das auf den Antriebsimpuls anspricht und in Abhängigkeit von der Impulsbreite des Antriebsimpulses für eine bestimmte Zeitdauer betätigt wird, so daß durch eine Kraftstoff düse (19) dem Zerstäubungsventil eine bestimmte Kraftstoff menge zugeführt wird.
2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Lufttrichter eine Luftklappe (15) aufweist und der Sensor (36) den Öffnungsgrad dieser Luftklappe angibt.
3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als Potentiometer ausgebildet ist und in Antriebsverbindung mit der Verstelleinrichtung, insbesondere der Luftklappe (15) des Lufttrichters steht.
4. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Lufttrichter einen Saugkolben aufweist und der Sensor (36) die Verschiebung des Saugkolbens erfaßt.
5. Vergaser nach einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoff zuführleitung (18) zwischen der Kraftstoff du se (19) und der Zerstäubungsdüse (17) eine mit einer Luftöffnung (22) verbundene Emulsionsröhre (21) angeordnet ist.
6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der Impulsbreite des Antriebsimpulses wenigstens ein Maschinenparameter erfaßt wird.
7. Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des Antriebsimpulses in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoffgemisch korrigiert ist.

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8. Vergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des Antriebsimpulses in Abhängigkeit von der Maschinentemperatur korrigiert ist.
9. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsintervalle des Antriebsimpulses gesteuert sind als Funktion der Maschinensaugtaktfrequenz.

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