DE1803066C3

DE1803066C3 - Kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1803066C3
Application number: DE1803066A
Authority: DE
Inventors: Walter 7053 Rommelshausen Bosch; Reinhard Dipl.-Ing. Schwartz; Gerhard Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1968-10-15
Filing date: 1968-10-15
Publication date: 1974-01-10
Also published as: CH533766A; DE1803066A1; CH497647A; FR2085592B2; FR2085592A2; DE1803066B2; AT307162B; US3716064A

Description

enthält.

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige

gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit einer Verteilereinrichtung und Zumeßventilen, die gemeinsam zum Ändern ihres Durchströmquerschnitts axial verstellbar die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestim-

men, wobei an jedem Zumeßventil ein möglichst konstantes Druckgefälle herrscht, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventüe je ein Steuerventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts des Zumeßventils herrschende Druck des Kraftstoffs im Sinne eines öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während die zweite Kammer n;it einem Kraftstoffraum stromaufwärts der Zumeßventüe in Verbindung steht.

Bei derartigen Kraftstoffeinspritzanlagen wird angestrebt, mit der auf das Zumeßventil wirkenden Stellgröße, die den Betriebsbedingungen der Brenn-

kraftmaschine entspricht, eine entsprechende Durchströmquerschnittsänderung zu erreichen und mit Hilfe eines möglichst konstanten Druckgefälles an diesem Durchströmquerschnitt auch eine entsprechend dem freien Querschnitt gleichbleibend genaue Kraftstoff-So zumessung zu erhalten, die unabhängig von den Drükken vor oder nach dieser Zumeßstelle ist. Um insbesondere auch die Möglichkeit eines Eingriffs in die Regelung zu haben, sollten für die Durchströmquerschnittsänderung ausreichend große Wege zur Verfügung stehen. Im Gegensatz dazu sollte für eine schnelle Konstantdruckregelung der Regelweg am Steuerventil möglichst klein sein.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage der beschriebenen Art (deutsche Auslegeschrift

1214047) erfolgt die Änderung der Durchströmquerschnitte der Zumeßventile durch axiales Verschieben konischer Ventilnadeln in entsprechenden Bohrungen. Handelt es sich um einen geradlinigen Konus der Ventilnadel, wie er zur Beherrschung der Regelvorgänge meist gewählt wird, so ist das Verhältnis zwischen zurückgelegtem Weg der Ventilnadel und dadurch geändertem Durchströmquerschnitt quadratisch, d.h. bei doppeltem Weg erfolgt eine vierfache

803 066

Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Durchströmquerschnitts. Handelt es sich um einen gewölbten Konus, so ist das Verhältnis nicht quadratisch sondern parabolisch, dementsprechend bei einem Eingriff in die Regelung die anderen Regelgrößen angepaßt werden müssen. Es muß also, uiu eine lineare Änderung des Durchströmquerschnittes zu erreichen, bei Änderung der Grundzuordnung zwischen auf das Zumeßventil wirkender Stellgröße und Durchströmquerschnitt eine Korrekturgröße verwendet werden, beispielsweise in Form einer Raumkurve, was erhebliche Kosten verursacht.

Das Gleiche gilt für eine andere bekannte Kraftstoffoinspritzanlage (britische Patentschrift 1 066 721) mit einem Steuerventil im Kraftstoffstrom, welches von einem zwei Kammern trennenden nachgiebiger: Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts eines Zumeßventils herrschende Kraftstoffdruck im Sinne des Öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während die zwei Kammer dem stromaufwärts des Zumeßventils herrschenden Kraftstoffdruck ausgesetzt ist. Im Gegensatz zur eingangs genannten Kraftstoffeinspritzanlage wird jedoch der Kraftstoff für mehrere Einspritzventile nur an einem einzigen Zumeßventil mit einem Drosselquerschnitt der genannten nachteiligen Art zugemessen. Wenn bei dieser Einspritzanlage ein Einspritzventil verstopft ist, wird die normalerweise durch dieses Einspritzventil strömende Kraftstoffmenge durch die restlichen Einspritzventile gefördert, was zu ungewünschter Drehzahländerungbzw, wesentlicher Verschlechterung des Abgases führt.

Bei bekannten anders arbeitenden Kraftstoffeinspritzanlagen (französische Patentschrift 1493 169 und französische Patentschrift 1 482 290) sind Steuerventile als Flachsitzventile ausgebildet, beispielsweise auch zur Steuerung der Druckdifferenz des Kraftstoffes vor und hinter einem Zumeßventil (französische Patentschrift 1482290). Durch derartige Flachsitzventile wird bei geringen Hüben ein schneller Druckausgleich vor und nach dem Ventil erreicht, also eine schnelle Regelung ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Nachteile der bekannten Anlagen nicht auftreten und die preisgünstig herstellbar ist, was sich besonders bei Großserien auswirkt, für welche derartige Anlagen bestimmt sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zweite Kammer dem stromaufwärts des Zumeßventils herrschenden Druck des Kraftstoffs ausgesetzt ist, daß der Durchströmquerschnitt der Zumeßventile durch Verschieben eines Steuerschiebers linear änderbar ist und daß als Steuerventil ein Flachsitzventil dient.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung hat der Steuerschieber eine mit dem zuströmenden Kraftstoff verbundene Ringnut, die in seiner Laufbuchse angeordnete schieberparallele, jedem Einspritzventil zugeordnete Steuerschlitze je nach axialer Lage mehr oder weniger freigibt.

Um möglichst wenig Passungsdichtungen zwischen ruhenden Teilen zu haben und um die Laufbuchse mit einfachen Mitteln einzuspannen, ist sie bei einer Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung in bezug auf das sie aufnehmende Gehäuse mittels einer axial eingespannten Dkhtbuchse aus elastischem Werkstoff, insbesondere Gummi, abgedichtet.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung, bei der die ais nachgiebiges Glied dienende Membran unmittelbar als bewegliches Tei! des Flachsitzventils in ihrem mittleren Bereich mit einem gehäusefesten Flachsitzteil zusammenarbeitet, wobei z.B. das Flachsitzteil in einer Ebene mit der Membraneinspannung angeordnet ist und die Membran in Öffnungsrichtung von einer Feder mit flacher Charakteristik belastet ist, wird in vorteilhafter Weise er- reicht, daß schon bei geringem Hub der Membran ein großer Durchströmquerschnitt geöffnet wird und die Ventilfeder nur eine geringe Kraftänderung erfährt. Wird die Membran für diese geringen Hübe ausreichend elastisch ausgebildet, so kann auf die Ventilfe- der verzichtet werden, wobei jedoch die Membraneinspannung und der Ventilflachsitz nicht in einer Ebene angeordnet sind, da das Ventil außer Betrieb geöffnet sein soll.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist

derart, daß die Steuerventile konzentrisch um den Steuerschieber der Zumeßventile angeordnet sind und eine einzige in einer senkrecht zur Steuerschieberachse vorgesehenen Teilung des die Ventile aufnehmenden Gehäuses eingespannte Metallfolie als Membran dient, wobei die Größe der wirksamen Membranarbeitsfläche jedes Steuerventils durch die Begrenzung der Kammer bestimmt ist. Der Vorteil besteht hierbei insbesondere darin, daß alle Membranen der einzelnen Steuerventile die gleiche Einspan- nung und Dicke haben, was für ein gleiches Arbeiten Voraussetzung ist.

Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durchströmt der zugeführte Kraftstoff einen die Eweiten Kammern der Steuerventile unge- drosselt verbindenden Kanal, wobei ein Teil des Kraftstoffes zurück zum Tank, ein anderer Teil über zumindest am Anfang und Ende des Kanals abzweigende Radialbohrungen in die Ringnut des Steuerschiebers strömt.

Hierdurch werden die sich unter der Membran sammelnden Luftblasen weggespült und die am Kanalumfang und Ende abzweigenden Radialbohrungen bewirken, daß der Druck des Kraftstoffes in der Ringnut einen. Mittelwert zwischen dem Kraftstoffein- gangsdruck in der ersten Membrankammer und dem Ausgangsdruck in der letzten Membrankammer ist. Die Radialbohrungen werden entsprechend lang ausführt, um eine Beruhigung des Kraftstoffs zu erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in

F»g- 1·

Bei der erfindungsgemäßen Verteilereinrichtung

sind ein Gehäuse 1, eine Zwischenplatte 2 und ein Bodendeckel 3 durch Schrauben 4 axial zusammengespannt. Zwischen Gehäuse 1 und Zwischenplatte 2 ist eine Metallfolie 5 eingespannt, die im Bereich von gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilten Axialbohrungen, diese iq Kammern 7 und 8 teilend, als Membran von Membranventilen dient In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vertei lereinrichtung für einen Vierzylindermotor, also um vier Membranventile. Bei jedem dieser Ventile bildet die Membran mit einem feststehenden in einer Ebene mit der Membraneinspannung angeordneten Ventil-

sitz 9ein Flachsitzventil. Der Ventilsitz 9 isl ein Präzi- 23 der Laufbuchse 17 sind über Kanäle 28 mit der

sionsteil, das von einem Ventilsitzträger 10 aufge- Kammer 7 der Membransteuerventile verbunden,

nommen wird, der in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist wobei jedem Membranstcuerventil eine Längsnut 23

und als Anschlußteil für die Leitungen 30 dient, die mit ihren Steuerschlitzen 24 zugeordnet ist und wobei

zu den Einspritzventilen 31 führen, von denen jeweils 5 die Kammern 7 dieser Membransteuerventile voncin-

nur eine bzw. eines dargestellt ist. Am Ventilsitzträgcr ander getrennt sind.

10 stützt sich eine Schraubenfeder 11 ab, die eine Die Wirkungsweise des beschriebenen Gerätes ist möglichst flach verlaufende Charakteristik hat. Diese folgende: Der Kraftstoff gelangt aus dem Kraftstoff-Schraubenfeder 11 belastet die Membrane übet einen behälter 33 über die Leitung 34, die kontinuierlich Federteller 12 in Öffnungsrichtung, so daß das Mcm- 10 fördernde Pumpe 35 und das Anschluß St\ 14 in eine branventil außer Betrieb geöffnet ist. der Kammern 8 der Membransteuerventile und

Die im Bodendeckel befindlichen Abschnitte der strömt von dort durch den Ringkanal 13 zu den andc-

Kammern 8 sind durch einen nacheinander durch ren Kammern 8 der weiteren Membransteuerventile,

diese Abschnitte verlaufenden Ringkanal 13 mitein- bis er dann z. T. über das Anschlußteil 37, die Leitung

ander verbunden, derart, daß ein Flüssigkeitsstrom 15 38 und das Druckhalteventil 39, das den Druck im

zwar vom ersten über den zweiten und dritten zum Verteilersystem bestimmt, zurück zum Kraftstoffbe-

vierten Abschnitt gelangen kann, nicht jedoch vom halter 33 gelangt. Bei diesem Durchströmen werden

ersten direkt zum vierten Abschnitt. Von einem mögliche sich unter der Membrane ansammelnde

Kraftstoffbehälter 33 führt eine Leitung 34 über eine Luftbläschen hinweggespült. Der andere Teil des

kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe und ein 10 Kraftstoffs strömt über die Kanäle 27, die so lang aus-

Anschlußteil 14 zu dem genannten ersten Abschnitt geführt sind, daß sie eine gewisse Beruhigung des

der Kammern 8. Vom letzten, also vierten Abschnitt Kraftstoffes bewirken, zu dem Ringkanal 26. Gewisse

führt über ein Anschlußteil 37 eine Leitung 38 zu ei- Druckverluste im Ringkanal 13 lassen sich bei einer

nem Druckhalteventil 39 und von dem zurück zum solchen durchströmung nicht vermeiden. Da es aber

Kraftstoffbehälter 33. 45 Voraussetzung für eine gleichmäßige Steuerung ist.

In einer durch die gesamte Verteilereinrichtung ge- daß der Druck im Ringkanal 26 ein Mittelwert zwihenden Axialbohrung 16 ist eine Laufbuchse 17ange- sehendem höheren Hingangsdruck und dem niedrige ordnet. Diese Laufbuchse ist durch eine elastische ren Abströmdruck aus dem Ringkanal 13 bzw. den Dichtbuchse 18, die aus Gummi bestehen kann, gegen Kammern 8 der Membransteuerventile ist, zweigen Verschieben und Verdrehen gesichert, wozu die 30 die Kanäle 27 (Fig. 2) an radial gegenüberliegenden Dichtbuchse durch einen Stopfen 19 gegen eine zwi- Stellen des Ringkanals 13 ab, wobei der Abstand der sehen Bodendeckel 3 und Zwischenplatte 2 gelagerte ersten Abzweigstelle von der Zuströmstelle des Kraft-Scheibe 20 axial zusammengepreßt wird. Hierdurch Stoffs soweit entfernt ist wie die letzte Stelle von der wird außerdem erreicht, daß kein Kraftstoff zwischen Abströmstellc des Kraftstoffs.

Laufbuchse einerseits und Gehäuse sowie Zwischen- 35 F.in Teil des Kraftstoffs strömt von diesem Ringkaplatte andererseits durchlecken kann. nal 26 über die Radialbohrungen 25 in die Ringnut

In der Laufbuchse 17 gleitet axial gegen die Kraft 22 des Steuerschiebers. Von der Ringnut 22 strömt einer Feder 15 verschiebbar ein Steuerschieber 21, der Kraftstoff durch die Steuerschlitze 24 zugemessen der eine Ringnut 22 hat. In der Laufbuchse 17 befin- in die Längsnuten 23 und von dort über den Kanal den sich Längsnuten 23, die durch exakt gleiche achs- 40 28 in die Kammern 7 der Membransteuerventile, parallele Längsschlitze 24 (Steuerschlitze) mit der In- Membransteifigkeit und Kraft der Feder 11 sind nenbohrung der Laufbuchse verbunden sind. Jc nach so ausgelegt, daß bei Änderung eines vorgesehenen Lage des Steuerschiebers 21 steuert somit die Ringnut Druckgefälles zwischen den beiden Kammern 7 und 8 22 einen mehr oder weniger langen Abschnitt der der Membransteuerventile sich der Durchströmquer-Steuerschlitze 24 auf. In der Laufbuchse befinden sich 45 schnitt zwischen Membran und Ventilsitz so lange änaußerdem Radialbohrungen 25, die eine ständige dert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist. Bei Verbindung zwischen der Ringnut 22 und einem im dem erfindungsgemäß ausgebildeten Flachsitzventil Bodendeckel angeordneten durch die Zwischen- ist dieses in außerordentlich kurzer Zeit erreicht, da platte 2 und Dichtbuchse 18 sowie Laufbuchse 17 be- schon bei geringem Hub der Membrane der Durchgrenzten Ringkanal 26 eine ständige Verbindung her- 50 laufquerschnitt stark geändert wird. Die Federkraft stellt. Von diesem Ringkanal 26 führen im wesentli- hingegen wird auf Grund dieses geringen Hubes nur chen radial verlaufende Kanäle 27 zum Ringkanal 13, gering geändert, so daß die Regelung sehr genau ar wodurch der Ringkanal 26 mit den Kammern 8 der beiten kann, d.h. das Druckgefälle unabhängig von Membransteuerventile verbunden ist. Die Längsnuten den durchströmenden Mengen nahezu konstant ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit einer Verteilereinrichtung und Zumeßventilen, die gemeinsam zum Ändern ihres Durchstrümquerschnitts axial verstellbar die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestimmen, wobei an jedem Zumeßventil ein möglichst konstantes Druckgefälle herrscht, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventüe je ein Steuerventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts des Zumoßventils herrschende Druck des Kraftstoffs im Sinne eines Öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während die zweite Kammer mit einem Kraftstoffraum stromaufwärts der Zumeßventüe in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (8) dem stromaufwärts des Zumeßventils herrschenden Druck des Kraftstoffs ausgesetzt ist, daß der Durchströmquerschnitt der Zumeßventüe (17, 21, 24, 25) durch Verschieben eines Steuerschiebers (21) linear änderbar ist und daß als Steuerventil ein Flachsitzventil (5, 9) dient.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (21) eine mit dem zuströmenden Kraftstoff verbundene Ringnut (22) hat, die in seiner Laufbuchse (17) angeordnete schieberparallele, jedem Einspritzventil zugeordnete Steuerschlitze (24) je nach axialer Lage mehr oder weniger freigibt.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchse (17)" in bezug auf das sie aufnehmende Gehäuse (1,2) mittels einer axial eingespannten Dichtbuchse (16) aus elastischem Werkstoff, insbesondere Gummi, abgedichtet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine als nachgiebiges Glied dienende Membran (5) unmittelbar als bewegliches Teil des Flachsitzventils (S, 9) in ihrem mittleren Bereich mit einem gehäusefesten Flachsitzteil (9) zusammenarbeitet.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachsitzteil (9) in einer Ebene mit der Membraneinspannung angeordnet ist und die Membran (S) in Öffnungsrichtung von einer Feder (11) mit flacher Charakteristik belastet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (5,9) konzentrisch um den Steuerschieber (21) der Zumeßventüe angeordnet sind und eine einzige in einer senkrecht zur Steuerschieberachse vorgesehenen Teilung des die Ventile aufnehmenden Gehäuses (1, 2) eingespannte Metallfolie (5) als Membran dient, wobei die Größe der wirksamen Membranarbeitsfläche jedes Steuerventils (5,9) durch die Begrenzung der Kammer (7, 8) bestimmt ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der zugeführte Kraftstoff einen die zweiten Kammern (8) der Steuerventile ungedrosselt verbindenden Kanal (13) durchströmt und ein Teil des Kraftstoffes zurück zum Tank ein anderer Teil über zumindest am Anfang und Ende des Kanals (13) abzweigende Radiaibohrungen (27) in die Ringnut (22) des Steuerschiebers (21) strömt.

S Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch . dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) m dem einen Gehäuseteil (3) als Teilringnut (13, verläuft und von einer Zwischenplatte (2) abgedeckt ist zwischen der und dem anderen Gehäuseteil (1) die Metallfolie (5) eingespannt ist, wobt·! die Zwischenplatte (2) entsprechende einen ι ei! der zweiten Kammern (8) darstellende Bohrungen