DE1934705A1

DE1934705A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende,fremdgezuendete Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1934705A1
Application number: DE19691934705
Authority: DE
Inventors: Eckert Dipl-Ing Dr Konrad
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-07-09
Filing date: 1969-07-09
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE1934705B2; FR2054293A5; GB1319540A; US3606872A

Description

Ε.· 9508
27.6.1969 Su/Wa

Anlage zur

Patent- und

Gebr auchsmust erhi If sanme 1 dung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart ¥, Breitscheidstrasse 4

Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen

Die Erfindung "betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem eine willkürlich betätigbare Drosselklappe sowie ein Drosselorgan in Reihe geschaltet sind, von denen letzteres durch den vor und hinter ihm im Saugrohr herrschenden Druck betätigt wird und ein in der Kraftstoffleitung angeordnetes mit konstantem Druckgefälle arbeitendes Zumeßventil steuert, mit einer Kraftstoffdüse, in der der,Kraftstoff mit Luft aus dem Saugrohr aufbereitet wird.

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Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (siehe deutsche Patentschrift 1 24-3 917) wird durch das Drosselorgan die Drosselnadel des Zumeßventiles verschoben, deren Kontur derart ausgebildet ist, daß jedem Wert der durchgesetzten Luftmenge ein bestimmter Wert der Kraftstoffmenge entspricht. Hierbei kann der Öffnungsquerschnitt des Drosselorgans proportional dem Öffnungsquerschnitt des Zumeßventils sein. Die Gestaltung der Kontur einer Drosselnadel ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. Insbesondere sind der Ein-P justierung" von Drosselnadel und Drosselbohrung des Zumeßventils zu der Drosselorganstellung sowie der Änderung des Kraft stoffluftgemi sehe s bei Warmlauf- oder Startmengenanreicherung verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt.

Die Luft zur Aufbereitung des Kraftstoffs wird bei dieser bekannten Einspritzanlage entweder im Saugrohr in Strömungsrichtung vor den Drosselgliedern abgenommen, so daß diese auch zur Verbrennung gelangende Luftmenge durch das Drosselorgan nicht gemessen wird und entsprechend bei der Zumessung des Kraftstoffs nicht berücksichtigt werden kann oder die Luft wird stromab der Drosselglieder abgenommen, wofür dann jedoch b eine Luftpumpe erforderlich ist, da der Druck bzw. das Gewicht der Luft im Saugrohr ab schnitt stromab der .Drosselglieder, nämlich an dieser Abzapfstelle und auch an der EinspritzstelIe annähernd gleich ist.

Auch läßt es sich bei derartigen Kraftstoff einspritzdusen, die, um eine günstige Zumessung zu den einzelnen Motorzylindern zu erreichen, in der Nähe der Saugventile des Motors angeordnet sind, nicht vermeiden, daß während des Schiebebetriebs, bei dem die Stromaufwärts im Saugrohr angeordnete Drosselklappe geschlossen ist, durch den starken Unterdruck im Saugrohr über die Einspritzdüse Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung gesogen wird, der dann in die Motorzylinder gelangt. Das hierbei entstehende Kraftstoffgemisch ist meist nicht

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brennbar, was zu giftigen Abgasen führt oder es ist brennbar und führt zu stoßartigem Lauf des Motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, eine Kraftstoffeinsprit ζ anlage der eingangs genannten Art ohne die beschriebenen Nachteile zu entwickeln, bei der insbesondere die Aufbereitungsluft ohne Luftpumpe zugeführt werden kann und die trotzdem an der Einspritzstelle einen Überdruck gegenüber dem Saugrohrdruck aufweist, damit eine ausreichende Aufbereitung des Kraftstoffes möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender z.T. bekannter Merkmale gelöst

a) das Zumeßventil hat einen Steuerschieber mit schräger Steuerkante, der durch das Drosselorgan verdrehbar ist und dabei einen, von der Drehlage abhängigen freien Querschnitt für den Kraft stoff durchfluß freigibt und außerdem zur Absperrung des Kraftstoffdurchflusses axial verschiebbar ist,

b) bei dem Kraftstoffeinspritzventil wird der Kraftstoff in an sich bekannter V/eise mittels einer Flüssigkeitsdüse durch einen Luft Zwischenraum und danach durch eine mit der Flüssigkeitsdüse fluchtende Zwischendüse eingespritzt und die Luft dem LuftZwischenraum zugeführt (siehe US-Patentschrift 3 330

c) die dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführte Luft wird dem Saugrohr zwischen Drosselklappe und Drosselorgan entnommen,

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d) in dem Kraftstoffeinspritzventil ist ein Schließorgan für die "bei Normarbetrieb offene Flüssigkeitsdüse angeordnet, welches durch eine in der Steuerleitung zugeführte Steuerflüssigkeit gegen eine Rückstellkraft betätigbar ist,

e) bei abgesperrtem Kraftstoffdurchflußquerschnitt des Zumeßventils verbindet der Steuerschieber die Kraftstoffzuleitung mit der bei Normalbetrieb entlasteten Steuerleitung des Einspritzventils.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerschieber des Zumeßventils elektromagnetisch verschiebbar.

Eine besondere Aufbereitung des zugeführten Kraftstoffes wird dadurch erreicht, daß in dem Einspritzventil stromaufwärts der Flüssigkeitsdüse eine Wirbelkammer mit tangential einmündenden Kraftstoffzulaufkanalen angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Durch ein Saugrohr 1 strömt Verbrennungsluft an einem Drosselorgan 2 und an einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 vorbei zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Drosselorgan 2 kann wie in der Zeichnung dargestellt, ein quer zur Strömungsrichtung verschiebbarer Kolben sein; es kann jedoch auch eine um eine Achse

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schwenkbare Klappe oder eine in Strömungsrichtung bewegbare Prallplatte sein. In jedem Fall bewegt sich das Drosselorgan 2 im Saugrohr 1 nach einem'bestimmten Gesetz, welches annähernd eine lineare Funktion der Luftmenge im Saugrohr 1 ist, wobei der zwischen Drosselorgan 2 und Drosselklappe 3 herrschende Druck nahezu konstant bleibt unter der Voraussetzung eines konstanten Drucks vor dem Drosselorgan 2.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt das zylindrische Drosselorgan 2 durch eine quer zum Saugrohr 1 liegende Bohrung 4 in der Wandung des Saugrohres 1 in dieses hinein. Das Drosselorgan 2 ist mit einem Kolben 5 verbunden, dessen Durchmesser größer als der/Drosselorgans 2 ist und welcher in einem Zylinder 6 verschiebbar ist. Der Kolben 5 wird nach außen durch den in dem Abschnitt 1a des Saugrohrs zwischen Drosselorgan 2 und Drosselklappe 3 herrschenden Unterdruck entgegen einer Rückstellkraft beispielsweise einer Feder 9 gezogen. Der Unterdruck wird durch einen Kanal 8 übertragen. Das in dem Zylinder 6 durch das Drosselorgan 2 und die benachbarte Stirnringfläche des Kolbens 5 abgegrenzte ringförmige Volumen steht durch einen Kanal 7 entweder mit dem Außenraum oder wie dargestellt mit dem Lufteinlaß 1d des Saugrohres 1 in Verbindung. Als Antrieb kann statt des Kolbens 5 auch eine Membran oder ein sonstiges gleichwertiges Mittel dienen. In wie^weit die Verstellbewegung des Drosselorgans 2 eine lineare Funktion der Luftmenge ist, hängt von der Kenngröße der Feder 9 sowie von den Reibverlusten zwischen den gleitenden Teilen ab. Mit dem Drosselorgan 2 ist axial verschiebbar eine mit Zähnen versehene Stange 10 verbunden. Die Zähne greifen in ein Ritzel 12, .das an einem Steuerschieber 11 angeordnet ist, welcher das

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bewegliche Teil des Kraftstoffzumeßventils bildet. Jeder Axialstellung des Drosselorgans 2 entspricht also eine bestimmte Drehstellung dieses Steuerschiebers 11.

In der Mantelfläche des Steuerschiebers 11 ist eine Ringnut 14 gearbeitet, dessen eine axiale Begrenzungsfläche als schräge Steuerkante 14' ausgebildet ist, die den Zumeßquerschnitt einer vorzugsweise rechteckigen Langsnut 15 fe steuert. Eine Kraftstoffpumpe 16, die durch einen Elektromotor 17 angetrieben wird, saugt den Kraftstoff aus einem Behälter 18 an und Fördert ihn über eine Leitung 19 in die Ringnut 14. Von der Leitung 19 zweigt eine Rücklaufleitung·

20 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil (Druckhalteventil)

21 geschaltet ist.

Aus der Ringnut 14 strömt der Kraftstoff durch den Zumeßdrosselquerschnitt 22 in die Nut 15 und von dort in eine Bohrung 23, die zu einem membranbetätigten Schieberventil ν 24 führt, über das das Druckgefälle an der Zumeßdrossel 22 konstant gehalten wird. Eine Ringnut 25 des Ventils 24, in die die Bohrung 23 mündet, wird von dem Steuerschieber 26 des ™ Schieberventils 24, der durch eine Membran 27 betätigt wird, mehr oder weniger zu einer in der Mantelfläche des Steuerschiebers angeordneten Ringnut 28 hin geöffnet, die mit einer zu der oder den Einspritzventilen 34 führenden Leitung 29 verbunden ist.

Die Räume beiderseits der Membran 27 sind hydraulisch durch Leitungen mit Stellen vor bzw. nach der Zumeßdrossel 22 verbunden. Der in Schließrichtung des Schieberventils 24, also

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in Richtung Druckerhöhung wirkende Raum 27' ist über eine Leitung 30 mit der Leitung 19 verbunden, der in Öffnungsrichtung wirkende Raum 27" ist über eine Leitung 31 mit der Leitung 23 verbunden. Wenn sich der Druck vor der Zumeßdrossel 22 oder nach der Zumeßdrossel in der Leitung 29 ändert und damit das Druckgefälle an der Zumeßdrossel 22 geändert wird, wird durch die Membran 27 der Steuerschieber 26 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 33 solange verschoben, bis aufgrund der Drosselwirkung des Schieberventils 24 das frühere Druckgefälle an der Zumeßdrossel wieder hergestellt ist. Dieses Druckgefälle wird im wesentlichen durch die Steifigkeit der Membran 27 und die Kraft der Feder 33 bestimmt.Das Druckgefälle ist also unabhängig von der durch die Kraftstoffleitung 29 strömenden Menge konstant. Der Steuerschieber 11 ist entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 35 axial verschiebbar, die ihn gegen einen im Gehäuse verstellbaren Anschlag 36 drückt. Dieser Anschlag 36 wird zur Änderung des Kr aft st off luft gemisches willkürlich oder durch entsprechende Vorrichtungen verdreht, wodurch sich das Verhältnis der Öffnungsquerschnitte von Drosselorgan 2 und Zumeßdrossel 22 ändert. Dies erfolgt bei der Voreinstellung des Öffnungsquerschnittverhältnisses jedoch auch beim Starten bzw. V/armlaufen des Motors, wenn ein fetteres Kraftstoffluftgemisch erforderlich ist.

Um das dem Anschlag 36 abgewandte Ende des Steuerschiebers 11 ist ein Elektromagnet 37 angeordnet, bei dessen Erregung der Steuerschieber axial entgegen der Kraft der Rückstellfeder 35 verschoben wird. Hierdurch wird die Ringnut 14 von der Nut 15 getrennt, so daß der Kraftstoffstrom zu den Einspritzventil en unterbrochen ist. Dies ist insbesondere im Schiebebetrieb erforderlich, um zu vermeiden, daß die

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Giftanteile in den Abgasen über ein bestimmtes Maß zunehmen bzw. der Motor ruckartig läuft.

Jedes Einspritzventil.34- nur eines ist dargestellt - ist mit einem Schließglied 38 ausgestattet, das während des Schiebebetriebs hydraulisch entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 39 verschoben, die Spritzöffnung 40 einer Flüssigkeitsdüse schließt. Hierdurch wird verhindert, daß während des Schiebebetriebs aus den Kraftstoffleitungen 29 Kraftstoff gesogen wird, was ebenfalls zu den vorgenannten Nachteilen führen würde. Zur hydraulischen Steuerung des Schließgliedes 38 dient eine Leitung 41, die in eine auf der Mantelfläche des Steuerschiebers 11 angeordnete Ringnut 42 mündet. Diese Ringnut 4-2 ist über einen Kanal 43, in dem ein Druckhalteventil 44 angeordnet ist, mit dem die Feder 35 aufnehmenden Raum verbunden. Das Druckhalteventil 44 hat lediglich die Aufgabe zu verhindern, daß die in den Leitungen und Kanälen 41 bis 43 befindlichen Flüssigkeit ausläuft; es kann jedoch nicht verhindern, daß das Schließglied 38 des Einspritzventils 34 in der gezeichneten Schaltstellung des Steuerschiebers 11 durch die Feder 39 in seine gezeichnete Ausgangslage gleiten kann.

Sobald durch den Elektromagneten 37 der Steuerschieber 11 verschoben und dadurch die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen gesperrt wird, wird die Ringnut 14 des Steuerschiebers 11 mit der Leitung 41 verbunden, wodurch der von der Pumpe 16 geförderte Kraftstoff unter dem durch das Druckhalteventil 21 bestimmte-Druck auf das Schließglied 38 wirksam wird, so daß dieses entgegen der Kraft der Feder 39.zur Schließung der

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Spritzöffnung 40 verschoben wird. Hierdurch ist erreicht, daß mit Schließen der Kraftstoffzuführleitung auch die Spritzöffnung 40 geschlossen wird.

Aus der Leitung 29 gelangt der zugeführte Kraftstoff im Einspritzventil über einen im Düsenkörper verlaufenden Kanal 49 und durch tangential in eine Wirbelkammer 50 einmündende Bohrungen 49' in diese Kammer und von dort mit einem entsprechenden Wirbel durch die Flüssigkeitsdüse 40 in einen LuftZwischenraum 51» und dann über eine Zwischendüse 52 in das Saugrohr der Brennkraftmaschine.

In den Luftzwischenraum 51 münden Luftkanäle 55» die im Düsenkörper angeordnet sind und von denen nur einer in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Luftkanäle 53 sind über eine Leitung 5^ mit dem zwischen den beiden Drosselgliedern liegenden Saugrohrabschnitt 1a verbunden. In diesem Saugrohrabschnitt.1a herrscht ein größerer relativer Druck als in dem Saugrbhrabschnitt, in den die Einspritzdüse 34 mündet, so daß die Luft unter Druck aus der Leitung 54 bzw. den Kanälen 53» in den Luftzwischenraum 51 der Düse eintritt, was für eine gute Aufbereitung von Vorteil ist. Außerdem wird diese der Aufbereitung dienende Luft an einer Stelle des Saugrohres abgenommen, die stromab des Drosselorgans liegt, so daß auch diese Luftmenge bei der Zumessung des Kraftstoffes berücksichtigt wurde.

In den Leitungen 29»41 und 54 sind Verteiler 56»57 und 58 angeordnet, die jeweils soviel Abzweigleitungen haben, wie Einspritzventile zu der Einspritzanlage gehören, von denen wie beschrieben nur eines dargestellt ist.

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Claims

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Ansprüche

raftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem eine willkürlich betätigbare Drosselklappe sowie ein Drosselorgan in Reihe geschaltet sind, von denen letzteres durch den vor und hinter ihm im Saugrohr herrschenden Druck betätigt wird und ein in der Kraftstoffleitung angeordnetes mit konstantem Druckgefälle arbeitendes Zumeßventil steuert, mit einer . Kraftstoff düse, in der der Kraftstoff mit Luft aus dem Saugrohr aufbereitet wird, gekennzeichnet, durch die Kombination folgender z.T. bekannter Merkmale

a) das Zumeßventil (14,15) hat einen Steuerschieber (11) mit schräger Steuerkante (14}), der durch das Drosselorgan (2) verdrehbar ist und dabei einen von der Drehlage abhängigen freien Querschnitt für den Kraftstoffdurchfluß freigibt und außerdem zur Absperrung des Kräftstoffdurchflusses axial verschiebbar ist,

b) bei dem Kraftstoff einspritzventil (34) wird der Kraftstoff in an sich bekannter Weise mittels einer Flüssigkeitsdüse (40) durch einen Luftzwischenraum (51) und danach durch eine mit der Flüssigkeitsdüse fluchtende Zwdschendüse (52) eingespritzt und die Luft dem Luftzwischenraum zugeführt, -11-

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c) die dem Kraftstoffeinspritzventil (34) zugeführte Luft wird dem Saugrohr (1) zwischen Drosselklappe (3) und
Drosselorgan (2) entnommen,

d) in dem Kraftstoffeinspritzventil (34) ist ein Schließorgan (50) für die bei Normalbetrieb offene Flüssigkeitsdüse (40) angeordnet, welches durch eine in einer
Steuerleitung (41) zugeführte Steuerflüssigkeit gegen eine Rückstellkraft (39) betätigbar ist,

e) bei abgesperrtem Kraftstoffdurchflußquerschnitt des
Zumeßventils (14,15) verbindet der Steuerschieber (11) die Kraftstoffzuleitung (19) mit der bei Normalbetrieb entlasteten Steuerleitung (41) des Einspritzventils

2» Kraftstoffeinspritζanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (1i) des Zumeßventils (14,15) elektromagnetisch (37) verschiebbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff dem Zumeßventil (14,15)
von einer elektrisch angetriebenen Pumpe (16) unter konstantem Druck zugeführt wird. i? '

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4-, Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einspritzventil (34-) stromaufwärts der Flüssigkeitsdüse (40) eine Wirbelkammer (50) mit tangential einmündenden Kraftstoffzulaufkanälen (49¹) angeordnet ist. /

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