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Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr eines
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Verbrennur.gsmotors eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffzufuhr eines Yerbrennungsmotores eines
Kraftfahrzeuges, der zum Dosieren der zugeführten Kraftstoffmenge einen Wahlschalter1
insbesondere ein Pedal, enthält.
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Ein Wahischalter zum Dosieren der Kraftstoffzufuhr ist bei jedem Fahrzeug
vorhanden, der bei vier- oder mehrrädrigen Beihrzeugen als Pedal ausgebildet ist
Mit diesem Wahlschalter läßt sich die Leistung bzw. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
wahlien.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß eine Kraftstoffeinsparung erreicht wird, ohne
daß die Punktion des Motors oder die Funktion d!er Kraftstoffdosierung in einer
für den Benutzer bemerkbaren Weise beeinflußt wird7 und ferner sicherzustellen,
daß das Fahrzeug eine vorwählbare Höchstgeschwindigkeit nicht überschreitet.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine Einrichtung zum Unterbrechen
der Kraftstoffzufuhr vorgesehen ist, für die zwei abhängig von den Betriebsbedingungen
gesteuerte Betätigungseinrichtungen vorhanden sind, von denen eine anspricht, wenn
gleichzeitig eine vorgegebene Motordrehzahl und/oder eine entsprechende Fahrgeschwindigkeit
überschritten ist und der Wahlschalter sich in der Ausgangsstellung befindet, während
die andere bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit anspricht, Durch
diese Ausbildung wird zum einen erreicht, daß dadurch der Kraftstoffverbrauch vermindert
wird, da dann die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, wenn von dem Motor keine positive
Leistung gefordert wird. Immer wenn Schubbetrieb vorliegt und der Wahlschalter,
d.h. das Pedal in die Ausgangsstellung zurückgenommen ist, wird die Kraftstoffzufuhr
unterbrochen, so daß während dieser Zeit kein Kraftstoffverbrauch auftritt. Wird
eine bestimmte Motordrehzahl oder eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit unterschritten,
so wird automatisch die Kraftstoffzufuhr wieder in Betrieb genommen, so daß der
Motor wieder läuft, sobald das Fahrzeug in den Bereich des Stillstandes kommt. Weitgehend
die gleichen Elemente, für die eine zweite Betätigungsmöglichkeit vorgesehen wird,
werden auch ausgenutzt, um das Überschreiten einer Höchstgeschwindigkeit zu vermeiden.
Auch hierbei wird dann, wenn die eingestellte Höchstgeschwindigkeit überschritten
wird, die Kraftstoffzufuhr unterbrochen, so daß der Motor als Bremse wirkt und zu
einer Verringerung der Fahrgeschwindigkeit führt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Ausführungsformen und den Unteransprüchen.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung für einen Vergasermotor,
Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan
für eine erfindungsgemäße Vorrichtung und Fig. 3 eine Einzelheit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung für einen Einspritzmotor.
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In Fig. 1 ist schematisch ein Fallstromvergaser 1 dargestellt, der
in nicht näher dargestellter Weise einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors vorgeschaltet
ist In einem Lufttrichter 2 mündet eine Hauptdüse 3, die mit einem Schwimmergehäuse
4 in Verbindung steht, das einen die Kraftstoffzufuhr über ein Schwimmerventil 5
steuernden Schwimmer 6 enthält. An die Verbindungsleitung zwischen der Hauptdüse
3 und dem Schwimmergehäuse 4 schließen eine Hauptluftdüse 7 und eine Beerlaufluftdüse
9 über eine Leerlaufdüse 8 an.
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Die Leerlaufdüse 8 und die leerlaufdüse 9 führen zu einer Leerlaufbohrung
10 des Fallstromvergasers 1, die stromabwärts von einer Drosselklappe 11 mündet.
Über die Drosselklappe 11 wird die Leistung des Verbrennungsmotors vorgewählt. Hierzu
ist die Drosselklappe 11 über ein Gestänge 12 mit einem Pedal 13 verbunden1 das
von einer Feder 14 in der Ausgangsstellung gehalten wird. Die Drosselklappe-11 kann
aus der dargestellten Schließstellung in eine-vollständig geöffnete Stellung verschwenkt
werden, wodurch die Kraftstoffzufuhr durch Ansaugen im Bereich des Sufttrichters
2 aus der Hauptdüse 3 gesteuert wird. In der dargestellten Schließstellung, in die
die Drosselklappe aufgrund der Feder 14 immer zurückbewegt wird, wird nur über die
Leerlaufbohrung 10 Eraftstoff angesaugt, wobei diese Kraftstoffmenge durch Einstellen
der Leerlaufdüse 8 und der Leerlaufluftdüse 9 so bemessen wird, daß der Motor ohne
zu stocken läuft.
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Eine Kraftstofförderung in der Leerlaufstellung der Drosselklappe
erfolgt nicht nur während des Beerlaufbetriebes sondern auch dann, wenn das Pedal
13 während des Fahrens in seiner Ausgangsstellung zurückgenommen worden ist, so
daß der Motor im Schubbetrieb arbeitet. Auch in diesem Fall wird noch eine Kraftatofförderung
über
die Leerlaufbohrung aufrechterhalten, obwohl dies für den einwandfreien Betrieb
des Verbrennungsmotors prinzipiell nicht notwendig wäre.
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Um den Kraftstoffverbrauch zu senken wird vorgesehen, daß im Schubbetrieb
des Motors die Kraftstoffzufuhr vollständig unterbrochen wird, so daß in diesem
Fall eine erhebliche Eraftstoffeinsparung erhalten wird. Hierzu ist eine Einrichtung
zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr vorgesehen, die bei der dargestellten Ausführungsform
aus einem Ventil 15 besteht, das durch einen als Stellglied dienenden Elektromagneten
16 geschlossen werden kann. Das Ventil 15 befindet sich am Ausgang des Schwimmergehäuses
14, so daß nach einem Schließen des Ventils 15 höchstens noch die Leitungen zur
Leerlaufbohrung 10 und ggf. zur Hauptdüse 3 leerlaufen können, ohne daß jedoch das
Schwimmergehäuse.4 vollständig entleert wird. Das Ventil 15 und der Elektromagnet
16 werden so ausgelegt, daß nur dann ein Absperren der Verbindung erfolgt, wenn
der Elektromagnet 16 erregt wird. Eine Störung in der elektrischen Schaltung des
Elektromagneten 16 führt daher nicht zu einer Funktionsstörung. Um auch noch auszuschließen,
daß im Schubbetrieb die Leitungen zwischen dem Schwimmergehäuse 4 und der Beerlaufbohrung
10 leergesaugt werden, ist ein weiteres Absperrorgan vorgesehen, das die Leerlaufluftdüse
9 im Schubbetrieb verschließt.
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Hierzu ist der Beerlaufluftdüse 9 ein Ventil 18 zugeordnet, das von
einem als Stellglied dienenden Elektromagneten 19 betätigt wird.
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Um festzustellen, daß der Verbrennungsmotor des Fahrzeuges im Schubbetrieb
arbeitet, werden zwei Kriterien herangezogen und miteinander verknüpft. Es wird
zum einen die Stellung des Pedals überwacht, während zum anderen die Motordrehzahl
bzw. die davon abhängige Fahrgeschwindigkeit gemessen wird. Diese beiden Kriterien
werden so miteinander verknüpft, daß nur dann ein Schließen des Ventils 15 erfolgt,
wenn sich das- Pedal 13 in der Ausgangsstellung befindet und wenn gleichzeitig das
Fahrzeug sich mit einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit bewegt bzw. der Verbrennungsmotor
noch eine Mindestdrehzahl besitzt. Werden diese Geschwindigkeit
oder
die Drehzahl unterschritten oder wird das Pedal aus der Ausgangsstellung hinausbewegt,
so wird die Kraftstoffzufuhr sofort wieder freigegeben.
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Um ferner sicherzustellen, daß das Fahrzeug eine vorzugsweise einstellbare
Höchstgeschwindigkeit unabhängig von der Stellung des Wahlschalters nicht überschreitet,
was den Vorteil hat, daß der Fahrer sich insbesondere im Stadtverkehr oder auch
im dichten Autobahnverkehr nicht auf das Einhalten der Fahrgeschwindigkeit konzentrieren
muß, wird vorgesehen, daß die gleiche Einrichtung nach entsprechend anderen Kriterien
betätigt werden kann. Für diesen Fall wird ebenfalls vorgesehen, daß bei Überschreiten
der eingestellten Höchstgeschwindigkeit die Kraftstoffzufuhr so lange unterbrochen
wird, bis das Fahrzeug wieder unterhalb der eingestellten Fahrgeschwindigkeit ist.
Bei unterbrochener Kraftstoffzufuhr arbeitet der Verbrennungsmotor als Bremse, so
daß eine ziemlich schnelle Regelung erhalten wird. In diesem Fall genügt als Kriterium
alleine die Fahrgeschwindigkeit, um die Stellglieder 16 und 19 auszulösen.
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In der Praxis ist es å jedoch aus Sicherheitsgründen vorteilhaft,
wenn das Fahrzeug die eingestellte Höchstgeschwindigkeit für einen Überholvorgang.o.dgl.
dann überschreiten kann, wenn dies von dem Fehrer gewünscht wird. Hierzu wird dem
Pedal 13 ein zweiter Tastschalter 20 zugeordnet, der von dem Pedal geöffnet wird
und der die Zufuhr von Energie zu den Stellgliedern 16 und 19 dann unterbricht bzw.
bewirkt, wenn das Pedal 13 voll durchgetreten wird und sich in etwa in seiner maximalen
Stellung, d.h. der Stellung für Vollgas, befindet.
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Die Verknüpfung der Kriterien bzw. das Erfassen der Kriterien wird
anhand des Schaltbildes der Fig. 2 näher erläutert, die eine elektrische Schaltung
für elektrisch gesteuerte und betätigte Stellglieder 16 und 19 darstellt, die beide
als Elektromagneten ausgebildet sind. Die elektrischen Elemente sind in einem gestrichelt
angedeuteten Gehäuse 21 untergebracht, das mit einer Anschlußleiste 22 versehen
ist, an der die Anschlüsse zu den Stellgliedern bzw. zu
den Schaltern
17 und 20 des Pedals 13 sowie zu anderen Elementen vorgenommen werden. Der Elektromagnet
16 ist einerseits an Masse und andererseits über die Klemmleiste 22 und in dem Gehäuse
verlegte Leitungen mit dem Pluspol einer nicht dargestellten Batterie verbunden,
die ebenfalls an die Klemmleiste 22 angeschlossen ist. In der Verbindung des Elektromagneten
16 zu dem Pluspol liegt außer einem zu dem Gerät gehörenden Ein- und Ausschalter
24 der Schalter 20, der dem Pedal 13 zugeordnet ist. Dieser Schalter 20 ist normalerweise
geschlossen und nur bei vollständig durchgetretenem Pedal, d.h. bei Vollgasstellung
oder bei einem für das Überholen o.dgl. gewünschten starken Beschleunigen geöffnet.
Durch sein Öffnen wird die gesamte Vorrichtung außer Betrieb gesetzt, da die Stromversorgung
unterbrochen wird.
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In der Versorgungsleitung des Elektromagneten 16 sind noch zwei Relais
25 und 26 angeordnet, die bezüglich des Elektromagneten 16 parallel geschaltet sind.
Das Relais 25 ist so geschaltet, daß es die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr im
Schubbetrieb steuert, während das Relais 26 so geschaltet wird, daß es zur Einregelung
einer maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeuges dient. Das Relais 25 ist über den
Schalter 17 und den Schalter 20 mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Es wird
daher nur mit Strom versorgt, wenn das Pedal 13 sich in der Ruhestellung befindet
und dabei den Schalter 17 schließt. Das Relais 25 ist weiter an einen Transistor
27 angeschlossen, dessen Basis über die Klemmleiste 20 mit einer Gleichspannung
oder eine gleichgerichteten Wechselspannung versorgt wird, deren Größe abhängig
von der Drehzahl des Motors und/ oder der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ist.
Hierzu kann ein Anschluß zur Zündspule oder zur Lichtmaschine erfolgen. Dadurch
wird eine Spannung abgegriffen, die unmittelbar von der Drehzahl des Verbrennungsmotors
abhängig ist. Auch ist es möglich, den Transistor an einen Gleichstromgenerator
anzuschließen, der von der Welle eines normalerweise in jedem Fahrzeug vorhandenen
Tachometers angetrieben wird. In diesem Fall wird die Fahrgeschwicdigkeit und über
diese indirekt die Motordrehzahl erfasst. Der Transistor 27 ist so geschaltet, daß
er erst dann öffnet, wenn eine
Nindestspannung an die Basis angelegt
wird, die einer Mindestmotordrehzahl oder MDndestfahrgeschwindigkeit entspricht.
Das Relais 25 schaltet einen Schalter 28 dann, wenn der Schalter 17 geschlossen
ist und eine erhöhte Motordrehzahl vorliegt, was ein Indiz dafür ist, daß das Fahrzeug
im Schubbetrieb arbeitet. Die für das Durchschalten des Transistors 27 maßgebende
Drehzahl wird so bemessen, daß sie einen deutlichen Abstand zu der Leerlaufdrehzahl
und auch zu einer etwas erhöhten Drehzahl aufweist, die beispielsweise durch ein
Anlaufen bei einem Fahrzeug mit Startautomatik bestimmt wird. Das Relais 25 schaltet
auch einen zweiten Schalter 29, der die Stromversorgung des Elektromagneten 19 steuert,
der die Beerlaufluftdüse 9 über ein Ventil 18 verschliessen kann. Während der Schalter
28 im Normalbetrieb offen ist d.h.
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der Elektromagnet 16 entregt ist, ist der Schalter 29 im Normalbetrieb
geschlossen, so daß der Elektromagnet 19 erregt wird, um dann bei einem Entregen
über ein eingebautes Federelement o.dgl.
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das Ventil 18 zum Schließen der 1eerlaufdüse 9 zu betätigen. Dies
hat den Vorteil, daß bei jedem Abschalten des Motors, z.B. durch Abstellen der Zündung
mit einem Zündschlüssel, ein Abschluß der Beerlaufluftdüse 9 erfolgt. Die Stromversorgung
des Elektromagneten 19 muß aus dem genannten Grund an dem Ein- und Ausschalter 24
vorbeigeführt werden.
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Das zweite Relais 26 kann ebenfalls über einen Schalter 30 die Stromzufuhr
zu dem Elektromagneten 19 unterbrechen und über einen gleichzeitig betätigten Schalter
31 den Elektromagneten 16 mit Strom versorgen, so daß auch durch die Betätigung
des Relais 26 eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr gesteuert wird. Dem Relais
26, das als Steuerrelais dient, ist ein wesentlich empfindlicheres Schaltrelais
32 vorgeschaltet, das abhängig von einer eingestellten Maximalgeschwindigkeit betätigt
wird und dann über einen Schalter 33 das Relais 26 schaltet. Das Schaltrelais 32
ist einerseits über den Schalter 20 mit dem Pluspol der Batterie und andererseits
mit einem Transistor 34 verbunden. Der Transistor 34 öffnet abhängig von einer ihm
mitgeteilten Betriebsbedingung,
nämlich der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuges. Hierzu ist die Basis des Transistors 34 an eine Spannung angelegt,
die von der Fahrgeschwindigkeit abhängig ist. Hierzu kann beispielsweise ein Gleichstromgenerator
über die Klemmleiste 22 mit der Basis des Transistors 34 verbunden werden, der von
der Welle eines Tachometers des Fahrzeuges angetrieben wird. In der Zufuhr zu dem
Transistor ist noch ein Spannungsteiler 35 angeordnet, durch den die Spannung eingestellt
werden kann, bei welcher der Transistor 34 durchschaltet, d.h. die entsprechende
maximale Fahrgeschwindigkeit. Hierzu kann ein außerhalb des Gehäuses 21 im Bereich
des Armaturenbrettes des Fahrzeuges anzuordnendes Potentiometer 36 vorgesehen werden,
das bei der Ausführungsform als Schiebepotentiometer ausgebildet ist. Über dieses
Potentiometer können außerdem noch ein oder zwei Kontrolleuchten 37 und 38 geschaltet
werden, die die Funktion der Einrichtung zum Unterbrechen der Kraftstoff zufuhr
anzeigen.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung kann in gleicher Weise auch bei
einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden, der mit einer Einspritzpumpe ausgerüstet
ist. In diesem Fall asürde der Elektromagnet 16 so angeordnet, daß er das Verstellorgan
der Einspritzpumpe in den erläuterten Betriebszuständen so betätigt, daß die Kraftstofförderung
unterbrochen wird. Im Normalfall können dann der Elektromagnet 19 und seine zugehörigen
Schaltelemente entfallen.
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Das Zurückstellen des Verstellelementes der Einspritzpumpe zum Erzielen
einer Nullförderung wird von dem Fahrer des Kraftfahrzeuges nicht bemerkt, wenn
sich das Pedal 13 in der Ausgangsstellung befindet, d.h. der Fahrer merkt nichts
von den Vorgängen, die automatisch ablaufen, um im Schubbetrieb des Fahrzeuges eine
Kraftstoffeinsparung zu erhalten. Würde jedoch die Einrichtung zum Unterbrechen
der Kraftstoffzufuhr bei Überschreiten einer Höchstgeschwindigkeit durch Zurückstellen
des Verstellorgans betätigt, so würde über dieses Verstellorgan normalerweise auch
das Gaspedal mit in Richtung zu seiner Ausgangsstellung bewegt, was den Fahrer des
Fahrzeuges irritieren könnte, da dann eine Bewegung entgegen der von ihm gewollten
Richtung erfolgt.
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Um dies auszuschalten, kann ein System entsprechend Fig. 3 vorgesehen
werden, bei welchem die Stellung des Pedals unbeeinflußt bleibt, wenn die Einrichtung
zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr betätigt wird. tblicherweise ist auf einer
Achse 40 einer Einspritzpumpe 41 ein Verstellhebel angeordnet, der mit dem Pedal
über ein Gestänge 42 verbunden ist. Die Achse 40 ist drehfest mit dem Verstellhebel
verbunden, und treibt bei einer Verdrehung weiterer Verstellelemente der Einspritzpumpe
an, die zu einer Reglerstange führen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der
Verstellhebel aus zwei auf der Achse 40 angeordneten Hebeln 43 und 44 gebildet.
Das Gestänge 42 ist an den Hebel 43 angelenkt, der lose auf der Achse 40 gelagert
ist. Der Hebel 44 ist dagegen drehfest mit der Achse 40 verbunden. Die für den Normalbetrieb
notwendige Verbindung zwischen den beiden Hebeln 43 und 44 wird durch eine Feder
45 und einem Elektromagneten 46 hergestellt, der mit dem Hebel 44 verbunden ist
und dem eine Weicheisenplatte 47 o.dgl. des Hebels 43 zugeordnet ist. Im Normalfall
ist der Elektromagnet 46 erregt, so daß die beiden Hebel 43 und 44 eine Einheit
bilden und zusammen von dem Gestänge 42 verstellt werden. An den Hebel 44 greift
weiter ein Elektromagnet 48 an, der normalerweise entregt ist und der den Hebel
44 in die dargestellte Stellung ziehen kann, wenn er erregt wird. Diese Stellung
des Hebels 44 entspricht der Null-Förderung. Wenn der Hebel 44-zurück zu dem Hebel
43 bewegt wird, ist die Leerlaufförderung der Einspritzpumpe 41 eingestellt. Ein
weiteres Verschwenken des Hebels 44 entgegen dem Uhrzeigersinn führt zu einer Steigerung
der Einspritzmenge über die leerlaufeinspritzmenge hinaus, wie sie von dem Fahrer
gewünscht wird.
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Wird vorgesehen, daß die Elektromagneten 46 und 48 der Fig. 3 an die
Schaltung der Fig. 2 anstelle der Elektromagneten 19 und 16 angeschlossen werden,
d.h. der Elektromagnet 46 entsprechend dem Elektromagneten 19 und der Elektromagnet
48 entsprechend dem Elektromagneten 16, so ergibt sich ebenfalls eine Einrichtung,
bei der im Schubbetrieb des Fahrzeuges eine Kraftstoffeinsparung
erfolgt
und bei der eine Einregelung auf eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit durch Unterbrechen
der Kraftstoff zufuhr durchgeführt werden kann. Wenn eines der Relais 25 oder 26
aus den bereits erläuterten Gründen schaltet, so gibt der Elektromagnet 46 die Verbindung
zwischen den beiden Hebeln 43 und 44 frei, während der Elektromagnet 48 den Hebel
44 in die Stellung der Bull-Förderung zurückbewegt. Die Zugfeder 45 sorgt dafür,
daß der Hebel 44 aus dieser Stellung wieder zurückbewegt wird, so daß dann, wenn
einer der Schalter 17 oder 20 geöffnet wird oder die die Schaltung auslösenden Betriebsbedingungen
nicht mehr vorliegen, wieder eine Verbindung zwischen den Hebeln 43 und 44 mittels
des Elektromagneten 46 hergestellt werden kann. Der Fahrer merkt kaum etwas davon,
daß eine Regelung erfolgt, da nur der nicht mit dem Pedal 13 verbundene Hebel 44
bevorzugt wird. Natürlich kann die in Fig. 3 gezeigte Schaltung auch noch anders
ausgelegt werden.
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Es könnte z.B. vorgesehen sein, daß ein Doppelhubmagnet anstelle von
den beiden Magneten 46 und 48 vorgesehen wird.
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Es besteht die Möglichkeit vorzusehen, daß beim Einfahren in eine
Ortschaft von einem am Ortseingang angebrachten Signalgeber ein Signal abgegeben
wird, das von einem entsprechend ausgebildeten Empfangsgerät des Fahrzeuges aufgenommen
wird, das daraufhin das Gerät einschaltet, um eine Begrenzung der Maximalgeschwindigkeit
des Fahrzeugs durchzuführen. Es kann weiter vorgesehen werden, daß verschiedene,
den jeweils vorgeschriebenen zulässigen Geschwindigkeiten zugeordnete Signale abgegeben
werden, die in dem Fahrzeug auch eine Einstellung des Potentiometers auf den entsprechenden
Wert auslösen. Die Signalgeber könnten beispielsweise mit den Schildern kombiniert
werden, die eine Geschwindigkeitsbegrenzung anzeigen.
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L e e r s e i t e