DE2002444C3

DE2002444C3 - Fuel injection system for mixture-compressing externally ignited internal combustion engines

Info

Publication number: DE2002444C3
Application number: DE19702002444
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr 7250 Leonberg Schwartz Reinhard Dipl Ing 7000 Stuttgart Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1977-07-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, von denen ersteres proportional der durchströmenden Luftmenge durch die an ihm angreifende Differenz des vor und nach ihm im Saugrohr herrschenden Luftdrucks gegen eine möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und entsprechend dieser Auslenkung ein Kraftstoffzumeßventil betätigt, wodurch der Luftmenge eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird, und die Saugrohrabschnitte vor und nach dem Meßorgan durch ein Ventil verbindbar sind, welches entgegen einer Schließkraft auf GrundThe invention relates to a fuel injection system for mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines with continuous injection into the intake manifold, in which a measuring element and an arbitrary one actuatable throttle valve are arranged one behind the other, of which the former is proportional to the flow rate Air volume due to the difference between before and after it in the intake manifold The prevailing air pressure is moved against a restoring force that is as constant as possible and accordingly Deflection actuates a fuel metering valve, whereby the amount of air is a proportional amount of fuel is metered, and the suction pipe sections can be connected by a valve before and after the measuring element are which against a closing force due to

einer an ihm herrschenden bestimmten Druckdifferenza certain pressure difference prevailing on it

öffnet.opens.

Der Zweck derartiger Kraftstoffeinspntzanlagen ist, für einen Ottomotor unter allen Betriebsbedingungen selbsttätig ein günstiges Kraftstoffluftgemisch-Verhältnis zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder auf einen zulässigen Wert zu vermindern, weshalb die Kraftstoffmenge den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden muß. Hierzu ist es erforderlich, daß die eingangs genannte Proportionalität der Luftmenge zur Kraftstoffmenge grundsätzlich nicht gestört wird, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen wie Last, Drehzahl und Temperatur änderbar ist (sogenannte λ-Korrektur). The purpose of such fuel injection systems is a favorable fuel / air mixture ratio automatically for a gasoline engine under all operating conditions to create in order to burn the fuel as completely as possible and thus at the highest possible Performance of the internal combustion engine or the lowest possible fuel consumption the emergence of toxic Avoid exhaust gases or reduce them to a permissible value, which is why the amount of fuel is the The requirements of each operating state of the internal combustion engine are accordingly measured very precisely got to. For this it is necessary that the proportionality of the amount of air to the amount of fuel mentioned at the beginning is basically not disturbed, but depending on engine parameters such as load, speed and temperature can be changed (so-called λ correction).

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (siehe US-Patentschrift 25 83 406) dient als Rückstellkraft des Meßorgans eine Feder, deren Vorspannung in Abhängigkeit von der Motortemperatur (Motorkenngröße) änderbar ist.In a known fuel injection system of this type (see US Pat. No. 25 83 406), the restoring force is used of the measuring element a spring, the bias of which depends on the engine temperature (Engine parameter) is changeable.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffcinsprit/anlage dieser Art (DT-AS 11 97 686) ist das Meßorgan mit einem entgegen der Strömungsrichtung öffnenden Entlastungsventil zur Verminderung von Saugruhrrückschlägen ausgestattet.In another known fuel system of this type (DT-AS 11 97 686) is the measuring element with an opening against the direction of flow Equipped with a relief valve to reduce suction stirrer setbacks.

Es ist ebenfalls bekannt (vgl. ATZ, 1969, Seite 115, Bild 10), im Schiebebetrieb den nach einer Drosselklappe herrschenden Saugrohrunterdruck durch ein die Saugrohrabschnitte vor und hinter der Drosselklappe verbindendes Ventil zu begrenzen.It is also known (see ATZ, 1969, page 115, fig 10), in overrun mode, the intake manifold negative pressure prevailing downstream of a throttle valve through one of the intake manifold sections to limit valve connecting upstream and downstream of the throttle valve.

Weiterhin ist bekannt bzw. vorgeschlagen worden (US-PS 21 28 079 bzw. älteres DT-Patent 18 14 848), zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches einen Bypass um das Meßorgan temperaturabhängig zu steuern.Furthermore, it is known or has been proposed (US-PS 21 28 079 or earlier DT patent 18 14 848), for Influencing the fuel-air mixture to bypass the measuring element depending on the temperature steer.

Derartige Anlagen haben jedoch den Nachteil, daß, wenn der Motor im Leerlauf oder im Schiebebetrieb läuft und die Drosselklappe plötzlich in eine Stellung gedreht wird, die einer höheren Drehzahl für Normalbetrieb entspricht, das Meßorgan bei den bekannten Kraftstoffeinsprilzanlagen eine plötzliche stoßartige Auslenkung erfährt, da außer dem erhöhten Luftdurchsatz noch das Volumen des Saugrohres von einem niederen Druck auf einen höheren Druck aufgefüllt werden muß. Hierdurch erfolgt eine nachteilige Übersättigung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Außerdem führt der hohe Anfangsimpuls zu Überschwingungen der Luftmeßeinrichtung, die nicht masselos gebaut werden kann, wodurch sich diese genannte Anreicherung weiter verstärkt.However, such systems have the disadvantage that when the engine is idling or coasting runs and the throttle valve is suddenly rotated to a position which is a higher speed for normal operation corresponds, the measuring element in the known fuel injection systems a sudden jerky Deflection is experienced because, in addition to the increased air throughput, the volume of the intake manifold of one lower pressure must be filled to a higher pressure. This has a disadvantageous effect Over-saturation of the fuel-air mixture. In addition, the high initial impulse leads to overshoots the air measuring device, which cannot be built massless, which causes this enrichment further strengthened.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention is based on the object of providing a fuel injection system of the type mentioned at the beginning to develop in which the disadvantages mentioned do not occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil in Ansaugrichtung der Brennkraftmaschine öffnet, sobald die Druckdifferenz am Meßorgan den Wert übersteigt, der benötigt wird, um das Meßorgan in Öffnungsrichtung zu bewegen.This object is achieved according to the invention in that the valve is in the suction direction of the internal combustion engine opens as soon as the pressure difference on the measuring element exceeds the value that is required to achieve the To move the measuring element in the opening direction.

Mit Hilfe dieses Ventils wird erreicht, daß diese Anfangsstöße nicht entstehen können oder zumindest sehr stark vermindert werden.With the help of this valve it is achieved that these initial impacts cannot or at least cannot occur can be reduced very much.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Schließkraft eine Feder, deren VorspannungAccording to an advantageous embodiment of the invention, a spring, the bias of which serves as the closing force

<f<f

insbesondere temperaturabhängig änderbar ist. So kann beispielsweise die Vorspannung der Feder in kaltem Zustand des Motors erhöht werden, wodurch das. Überschwingen des Meßorgans stärker ist als bei warmem Motor. In jedem PaII ist das Überschwingen jedoch so schwach, daß keine nachteiligen Einflüsse entstehen. Dadurch wird eine beschleunigte Anreicherung des Kraftstoffluftgemisches erzielt, wie für diesen Zustand wünschenswert ist.in particular can be changed as a function of temperature. So can For example, the preload of the spring can be increased when the engine is cold, whereby the. Overshoot of the measuring element is stronger than when the engine is warm. In every square there is overshoot but so weak that no adverse influences arise. This will accelerate the enrichment of the fuel-air mixture achieved, as is desirable for this condition.

Für verschiedene Bauformen der Meßorgane sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Krfindung derart, dall das Meßorgan als Ventilplatte ausgebildet ist. die exzentrisch auf einer Achse gelagert ist, um die sie entgegen der Kräh einer Feder kippbar ist, oder daß das Meßorgan durch einen Bypass umgehbar ist, in dem das Ventil als federbelastetes Klappenventil angeordnet ist. oder daß als Ventil ein auf dem Meßorgan angeordnetes, federbelastctes Klappenventil dient, oder daß als Meßorgan ein auf einer Führungsstangc angeordneter und normalerweise mit dieser in Sirömungsrichiung verschiebbarer Teller dient, der als Ventil auf der Führungsstange entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist.For various designs of the measuring elements, advantageous embodiments of the invention are such that the measuring element is designed as a valve plate. which is mounted eccentrically on an axis about which it can be tilted against the force of a spring, or that the measuring element can be bypassed by a bypass in which the valve is arranged as a spring-loaded flap valve. or that the valve is a spring-loaded flap valve arranged on the measuring element, or that the measuring element is a plate which is arranged on a guide rod and normally slidable therewith in the direction of flow, and which is slidable as a valve on the guide rod against the force of a spring.

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind vereinfacht in der Zeichnung dargestellt. Fs zeigenFour embodiments of the invention are simplified shown in the drawing. Show fs

Fig. 1,2 und 3 drei verschiedene Ausführungsbeispie-Ie an einer Kraftstoffeinspritzanlage,1, 2 and 3 three different exemplary embodiments on a fuel injection system,

F i g. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel an einer etv\ as anders gestalteten Kraftstoffein-,pntzanlageF i g. 4 shows a fourth exemplary embodiment on an etv \ as differently designed fuel injection, pntzanlage

In der in F ig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspnuanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichiung durch einen in einem Gehäuse 1 angeordneten Luftfilter 2, einen Saugrohrabschnitt 3, in dem ein Meßorgan 4 angeordnet ist, einen Verbindungsschlauch 5 und durch einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer über eine Welle 26 (Fig.4) willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7. Das Meßorgan 4 bewegt sich im Saugrohrabschnitt 3 nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge. Das Meßorgan 4 ist als quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte ausgebildet, die entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 8 um eine Achse 9 kippbar ist, die an einem zur Übertragung der Verstellbewngung der Platte 4 dienenden Hebel 10 angeordnet ist. Dieser Hebel 10 ist auf einer Achse 11 möglichst reibungslos gelagert und betätigt bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 12 ein bewegliches Ventilteil 13 eines Kraftstoffzumeß- und Verteilerventils 14. Als Rückstellkraft dient eine Feder 15 mit einer sehr flach verlaufenden Charakteristik, so daß bei Verschieben des Drosselorgans 4 und entsprechendem Zusammenschieben der Feder 15 deren Rückstellkraft nahezu gleich groß bleibt. Die Ruhelage des Hebels 11 wird durch eine Stellschraube 16 bestimmt.In the in Fig. 1 shown fuel injection system the combustion air flows in the direction of the arrow through an air filter 2 arranged in a housing 1, a suction pipe section 3 in which a measuring element 4 is arranged, a connecting hose 5 and through an intake pipe section 6 with a throttle valve 7 which can be actuated at will via a shaft 26 (FIG. 4) Measuring element 4 moves in the suction pipe section 3 according to an approximately linear function of the through Intake pipe flowing air volume. The measuring element 4 is arranged as a plate arranged transversely to the direction of flow formed, which is tiltable against the force of a return spring 8 about an axis 9, which is attached to a Transmission of the Verstellbewngung the plate 4 serving lever 10 is arranged. This lever 10 is mounted as smoothly as possible on an axis 11 and actuated with a nose 12 during its pivoting movement a movable valve part 13 of a fuel metering and distribution valve 14. A restoring force is used Spring 15 with a very flat characteristic, so that when you move the throttle member 4 and corresponding pushing together of the spring 15 whose restoring force remains almost the same. the The rest position of the lever 11 is determined by an adjusting screw 16.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 18, die durch einen Elektromotor 19 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Behälter 20 ansaugt und über eine Leitung 21 dem Zumeßventil 14 zuführt. Von der Leitung 21 zweigt eine Rücklaufleitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil (Druckhalteventil) 23 geschaltet ist. Vom Zumeßventil 14 wird der mengenmäßig zugemessene Kraftstoff über Leitungen 24 den einzelnen Einspritzventilen zugeführt, die meist in der Nähe der entsprechenden Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind.The fuel is supplied via a fuel pump 18, which is driven by an electric motor 19 driven, the fuel sucks from a container 20 and the metering valve 14 via a line 21 feeds. A return line 22 branches off from line 21, into which a pressure relief valve (pressure control valve) 23 is switched. From the metering valve 14, the fuel metered in quantity is supplied via lines 24 are supplied to the individual injection valves, which are usually located in the vicinity of the corresponding engine cylinders in the Suction pipe are arranged.

Filtergehäuse 1 und Saugrohrabschnitt 3 sind unmittelbar zusammengebaut, und zwar derart, daß die vom Motor angesaugte Luft nach Druchdringen des Fillers 2 unmittelbar die Fläche der Platte 4 beaufschlagt, welche bei Stillstand des Motors den Eingang des Saugrohres verschließt. Diese Fläche kann wesentlich größer gehalten werden als die der Drosselklappe 7, wodurch die Platte 4 ein entsprechend großes Arbeitsvermögen erhält. Der Filter 2 benötigt ohnehin einen verhältnismäßig großen Durchmesser, weshalb eine entsprechend groß ausgeführte Platte 4 vorgese hen werden kann. Die Drosselklappe 7 hingegen kann verhältnismäßig klein gehalten werden, um möglichst wenig Raum zu beanspruchen.Filter housing 1 and suction pipe section 3 are assembled directly, in such a way that the Air sucked in by the motor immediately hits the surface of the plate 4 after penetrating the filler 2, which closes the inlet of the intake manifold when the engine is at a standstill. This area can be substantial be kept larger than that of the throttle valve 7, whereby the plate 4 is a correspondingly large Receives working capacity. The filter 2 anyway requires a relatively large diameter, which is why a correspondingly large designed plate 4 can be vorgese hen. The throttle valve 7, however, can be kept relatively small in order to take up as little space as possible.

Sobald die Druckdifferenz im Saugruhr 3. die durch den Druck vor und nach dem Meßorgan 4 entsteht, die Druckdifferenz überschreitet, die ausreicht, um das Meßorgan 4 entgegen der Kraft der Feder 15 auszulenken, wird die Platte des Meßorgans 4 um die Achse 9 entgegen der Kraft der Feder 8 gekippt. Die Kraft der Feder 8 ist entsprechend bemessen. Ein solches Überschreiten der Druckdifferenz tritt durch plötzliche Druckstöße auf, wenn beim Gasgeben und entsprechendem öffnen der Drosselklappe im Leerlauf oder .Schiebebetrieb durch den erhöhten Luftdurchsatz das Volumen des Saugrohres von einem niederen Druck auf einen höheren Druck aufgefüllt werden muß.As soon as the pressure difference in the suction tube 3. the the pressure before and after the measuring element 4 arises, the pressure difference exceeds that is sufficient to To deflect measuring element 4 against the force of the spring 15, the plate of the measuring element 4 is around the Axis 9 tilted against the force of spring 8. The force of the spring 8 is dimensioned accordingly. A such exceeding of the pressure difference occurs due to sudden pressure surges when accelerating and corresponding opening of the throttle valve in idle or sliding mode due to the increased air flow the volume of the suction pipe must be filled from a lower pressure to a higher pressure.

Bei dem 111 F \ g. 2 dargestellten zweiten Auslührungs beispiel gleichen die wesentlichen Teile der F.insprit/anlage denen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu diesem ist jedoch hier das Meßorgan 4 fest am Schwenkhebel 10 angeordnet, es ist also nicht kippbar. Stattdessen ist zur Ableitung des Überdrucks ein das Meßorgan 4 umgehender Bypass 25 vorgesehen, der durch eine Klappe 26 verschlossen ist. die durch eine Feder 27 belastet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es verhältnismäßig leicht, die Vorspannung der Feder 27 durch ein temperaturabhängig arbeitendes Glied 40 zu ändern.The 111 F \ g. The second embodiment shown in FIG. 2, the essential parts of the fuel injection system / system are the same as those of the embodiment shown in FIG. In contrast to this, however, the measuring element 4 is here fixedly arranged on the pivot lever 10, so it cannot be tilted. Instead, a bypass 25, which bypasses the measuring element 4 and is closed by a flap 26, is provided to divert the excess pressure. which is loaded by a spring 27. In this exemplary embodiment, it is relatively easy to change the preload of the spring 27 by means of a member 40 which operates in a temperature-dependent manner.

In F i g. 3 ist ein baulich besonders einfach ausgebildetes Ausführungsbeispiel dargestellt. Auch hier ist das Meßorgan 4 wie bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel fest am Schwenkhebel 10 angeordnet, wobei als Überdruckventil ein durch eine Feder 29 belastetes Platienventil 30 dient, das eine öffnung 28 im Meßorgan 4 steuert.In Fig. 3 shows a structurally particularly simple embodiment is shown. Here, too, is that Measuring element 4 as in the one in FIG. 2 shown embodiment fixed on the pivot lever 10, A platinum valve 30 loaded by a spring 29, which has an opening 28 in the Measuring element 4 controls.

Im Gegensatz zu den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 das Meßorgan 4 in Achsrichtung des Saugrohres 6 bewegt. Hierfür ist das Meßorgan 4 mit dem einen Ende einer Führungsstange 32 verbunden, welche in einer koaxial und ortsfest im Saugrohr angeordneten Buchse 33 axial verschiebbar gelagert ist. In einer Gewindebohrung des dem Meßorgan 4 gegenüberliegenden Endes der Führungsstange 32 ist ein Kuppelteil 34 eingeschraubt. Das Kuppelteil 34 hat eine Ringnut 35. In dem Saugrohr 6 ist eine Welle 36 verdrehbar gelagert, deren Achse die Achse des Saugrohres senkrecht kreuzt. Auf dieser Welle sitzi ein Hebel 37, der mit einem Zapfen 38 in die Nut 35 des Drehteils 34 eingreift. An dem zwischen Welle 36 und Zapfen 38 gelegenen Abschnitt des Hebels 37 ist das ■■ine Ende einer Rückstellfeder 15 befestigt. Durch die Welle 36 wird über nicht dargestellte Mittel die Verstellung des beweglichen Venlilleils des hier nicht dargestellten Zumeßventils bewirkt. Zur Überdruckentlastung ist das Meßorgan 4 auf der Führungsstange 32 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 39 axial verschiebbar, wobei sich der Ringspalt zwischen Saugrohrabschnitt 2 und Meßorgan 4 vergrößert, ohne störenden Einfluß auf das Zumeßventil auszuüben.In contrast to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3, in the exemplary embodiment 4, the measuring element 4 is moved in the axial direction of the suction pipe 6. For this purpose, the measuring element 4 is with connected to one end of a guide rod 32, which in a coaxial and stationary in the suction pipe arranged bush 33 is axially displaceable. In a threaded hole of the measuring element 4 A coupling part 34 is screwed in at the opposite end of the guide rod 32. The dome part 34 has an annular groove 35. In the suction pipe 6, a shaft 36 is rotatably mounted, the axis of which is the axis of the Intake pipe crosses vertically. On this shaft Sitzi a lever 37, which with a pin 38 in the groove 35 of the Rotary part 34 engages. This is on the section of the lever 37 located between the shaft 36 and the pin 38 ■■ ine end of a return spring 15 attached. Through the Shaft 36 is not the adjustment of the movable valve part of the not shown here causes the metering valve shown. To relieve excess pressure, the measuring element 4 is on the guide rod 32 against the force of a return spring 39 axially displaceable, the annular gap between Suction pipe section 2 and measuring element 4 enlarged without exerting a disruptive influence on the metering valve.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Palent claims:

1. Fuel injection system for mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines with continuous injection into the intake manifold, in which a measuring element and an arbitrarily actuatable one Throttle valves are arranged one behind the other, of which the former is proportional to the flow rate Air volume due to the difference between before and after it in the intake manifold The prevailing air pressure is moved against a restoring force that is as constant as possible and accordingly This deflection actuates a fuel metering valve, which gives the air volume a proportional »5 Amount of fuel is metered, and the intake pipe sections before and after the measuring element through a valve can be connected, which counter to a closing force due to a prevailing on it certain pressure difference opens, characterized in that the valve is in the suction direction the internal combustion engine opens as soon as the pressure difference at the measuring element (4) exceeds the value, which is required to move the measuring element (4) in the opening direction / u.

2. fuel injection system according to claim 1, characterized in that a spring (8, 27, 29, 39) is used as the closing force, the bias of which in particular can be changed as a function of temperature.

3. Fuel injection system according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring element (4) as Valve plate is formed which is mounted eccentrically on an axis (9) around which it counteracts the force a spring (8) is tiltable (Fig. 1)

4. Fuel injection system according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring element (4) can be bypassed by a bypass (25) in which the valve is a spring-loaded flap valve (26, 27) is arranged (Fig. 2).

5. Fuel injection system according to claim 1 or 2, characterized in that a spring-loaded flap valve (28, 2 $) arranged on the measuring element (4) serves as the valve (F i g. 3).

6. Fuel injection system according to claim 1 or

2, characterized in that a measuring element (4) arranged on a guide rod (32) and normally with this plate (4), which can be moved in the direction of flow and acts as a valve on the Guide rod (32) is displaceable against the force of a spring (39).