DE2006305C3 - Fuel injection system for internal combustion engines - Google Patents
Fuel injection system for internal combustion enginesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage für mehrzylindrige, gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit einer Verteilereinrichtung und Zumeßventilen, die gemeinsam verstellbar willkürlich betätigt die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestimmen, wobei an jedem Zumeßventil ein möglichst konstantes Druckgefälle herrscht, indem in den Kraftstoffstrom je ein Steuerventil eingeschaltet ist, weiches von einer zwei in einem Gehäuse gebildete Kammern trennenden Membran im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts des Zumeßventiis herrschende Druck des Kraftstoffs im Sinne des öffnens des Steuerventils auf die Membran einwirkt, während die zweite Kammer dem stromaufwärts des Zumeßventiis herrschenden Druck des Kraftstoffs ausgesetzt ist, der Durchströmquerschnitt der Zumeßventile durch axiales Verschieben eines Steuerschiebers linear änderbar ist und als Steuerventil ein Flachsitzventil dient, nach Patent 18 03 066.The invention relates to a continuously operating fuel injection system for multi-cylinder, Mixture-compressing, externally ignited internal combustion engines, with a distributor device and metering valves, the jointly adjustable at random actuates the amount of fuel flowing to the injection valves determine, with a pressure gradient that is as constant as possible prevailing at each metering valve by in the fuel flow is switched on by a control valve, which is formed by a two in a housing Chamber separating membrane is changeable in the flow cross-section, in the first chamber of downstream of the metering valve prevailing pressure of the fuel in the sense of opening the control valve the diaphragm acts while the second chamber acts as the one prevailing upstream of the metering valve The pressure of the fuel is exposed to the flow cross-section of the metering valves by axial displacement of a control slide can be changed linearly and a flat seat valve is used as the control valve, according to the patent 18 03 066.
Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage können durch Temperaturschwankungen im Motorraum und Kraftstoff unerwünschte Änderungen der Einspritzmenge durch Spannungen in der Membran der Verteilereinrichtung auftreten.With this fuel injection system, temperature fluctuations in the engine compartment and fuel undesired changes in the injection quantity due to stresses in the diaphragm of the distributor device appear.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ki-aftstoffeinspritzanlage nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß derartige Temperaturänderungen die Einspritzmenge nicht beeinflussen.The invention is therefore based on the object of providing the fuel injection system according to the main patent improve that such temperature changes do not affect the injection quantity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gegebenenfalls auf den Gehäusewerkstoff abgestimmter, eine temperaturabhängige Steifigkeitsänderung der Membran vermeidender Membranwerkstoff gewählt ist.This object is achieved according to the invention in that a possibly on the housing material coordinated membrane material that avoids a temperature-dependent change in the stiffness of the membrane is chosen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung dient als Membran eine Gewebemembran, wobei ein auf der Membran sitzender scheibenförmiger Körper eine als Dichtfläche dienende Gummi- oder Kunststoffbeschichtung trägt und der gummi- oder Kunststoffbeschichtete scheibenförmige Körper zugleich als Federteller einer in Öffnungsrichtung der Membran wirkenden Feder dient.According to an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, a membrane is used Tissue membrane, with a disc-shaped body seated on the membrane serving as a sealing surface serving rubber or plastic coating and the rubber or plastic coated disc-shaped Body also serves as a spring plate of a spring acting in the opening direction of the membrane.
Durch die Ausbildung des Steuerventils als Flachsitzventil wird erreicht, daß bei geringem Hub der Membran ein großer Durchströmquerschnitt geöffnet wird und die Ventilfeder nur eine geringe Kraftänderung erfährt. Die Eigensteifigkeit der Gewebemembran ist äußerst gering, wodurch auch bei Spannungseffekten infolge von Temperaturänderungen praktisch keine Änderungen der Steifigkeit auftreten und somit eine völlige Unempfindlichkeit gegen Temperaturspannungen gewährleistet ist.By designing the control valve as a flat seat valve it is achieved that with a small stroke the Diaphragm a large flow cross-section is opened and the valve spring only a small change in force learns. The inherent rigidity of the fabric membrane is extremely low, which also applies to tension effects practically no changes in stiffness occur as a result of temperature changes and thus a complete insensitivity to temperature stresses is guaranteed.
Die geringe Eigensteifigkeit der Gewebemembran erlaubt in Kombination mit dem als Dichtfläche dienenden gummi- oder kunststoffbeschichteten Federteller kleinere Membrandurchmesser und größere Fertigungstoleranzen für Mitten- und Höhenlage des Ventilsitzes, der außerdem nur noch plangeschliffen zu werden braucht. Es erübrigt sich ebenfalls die Abdichtung zwischen Membran und Gehäuse der Verteilereinrichtung durch Dicht masse. Die Korrosionssicherheit der Gewebemembran garantiert eine lange Lebensdauer.The low inherent rigidity of the fabric membrane allows in combination with that as a sealing surface serving rubber or plastic-coated spring plates smaller diaphragm diameters and larger ones Manufacturing tolerances for the center and height position of the valve seat, which is also only ground flat needs to be. There is also no need for a seal between the membrane and the housing Distribution device through sealing compound. The corrosion resistance of the fabric membrane guarantees a long lifetime.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe für das Gehäuse der Verteilereinrichtung und für die Membran gleich oder annähernd gleich, wobei vorteilhafterweise das Gehäuse aus Aluminium gefertigt ist und die Membran aus einer Nickel-Mangan-Legierung besteht, insbesondere aus Vacodil.In another advantageous embodiment of the subject matter of the invention, the coefficients of thermal expansion are the materials for the housing of the distributor device and for the membrane are the same or approximately the same, with the housing advantageously being made of aluminum and the membrane being made of a nickel-manganese alloy, in particular Vacodil.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtTwo embodiments of the invention are shown in the drawings and are described below described in more detail. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2,Fig. 1 is a longitudinal section along the line I-I in Fig. 2,
Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie U-II in Fig.l,2 shows a cross section along the line U-II in Fig.l,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Steuerventileinheit mit einer Gewebemembran in größerer Darstellung. F i g. 3 shows a longitudinal section through a control valve unit with a fabric membrane in a larger representation.
Bei der erfindungsgemäßen Verteilereinrichtung sind ein Gehäuse I, eine Zwischenplatte 2 und ein Bodendeckel 3 durch Schrauben 4 axial zusammengespannt. Zwischen Gehäuse 1 und Zwischenplatte 2 ist eine Metallmembran 5 eingespannt, die im Bereich von gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilten Axialbohrungen, diese in Kammern 7 und 8 teilend, als Membran von Membranventilen dient. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Verteilereinrichtung für einen Vierzylindermotor, also um vier Membranventile, Bei jedem dieser Ventile bildet die Membran mit einem feststehenden, in einer Ebene mit der Membraneinspannung angeordneten Ventilsitz 9 ein Flachsitzventil. Der Ventilsitz 9 ist ein Präzisionsteil, das von einem Ventilsitzträger 10 aufgenommen wird, der in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist und als Anschlußteil für die Leitungen 30 dient, die zu den Einspritzventilen 31 führen und von denen jeweils nur eine dargestellt ist. Am Ventilsitzträger 10 stützt sich eine Schraubenfeder 11 ab, die eine möglichst flach verlaufende Charakteristik hat. Diese Schraubenfeder 11 belastet die Membran über einen Federteller 12 in Öffnungsrichtung, so daß das Membranventil außer Betrieb geöffnet ist.In the distribution device according to the invention are a housing I, an intermediate plate 2 and a bottom cover 3 are axially clamped together by screws 4. A metal membrane 5 is clamped between the housing 1 and the intermediate plate 2, which is in the range of Axial bores evenly distributed around the housing axis, dividing them into chambers 7 and 8, as a membrane of diaphragm valves is used. In this embodiment it is a distribution device for a four-cylinder engine, so around four diaphragm valves, with each of these valves the diaphragm forms with one fixed valve seat 9, arranged in a plane with the diaphragm restraint, is a flat seat valve. the Valve seat 9 is a precision part that is received by a valve seat support 10 that is inserted into the Housing 1 is screwed in and serves as a connection part for lines 30 which lead to injection valves 31 lead and of which only one is shown. A helical spring is supported on the valve seat support 10 11, which has a characteristic that is as flat as possible. This coil spring 11 loads the membrane via a spring plate 12 in the opening direction, so that the diaphragm valve is open out of operation.
Die im Bodendeckel befindlichen Abschnitte der Kammern 8 sind durch einen nacheinander durch diese Abschnitte verlaufenden Ringkanal 13 derart miteinander verbunden, daß ein Flüssigkeitsstrom zwar vom ersten über den zweiten und dritten zum vierten Abschnitt gelangen kann, nicht jedoch vom ersten direkt zum vierten Abschnitt Von einem Kraftstoffbehalter 33 führt eine Leitung 34 über eine kontinuierlich fördernde Kraftstoffpumpe 35 und ein Anschlußteil 14 zu dem genannten ersten Abschnitt der Kammern 8. Vom letzten, also vierten Abschnitt führt über ein Anschlußteil 37 eine Leitung 38 zu einem Druckhalteventil 39 und von dem zurück zum Kraftstoffbehälter 33.The sections of the chambers 8 located in the bottom cover are successively through them Sections extending annular channel 13 connected to one another in such a way that a flow of liquid from the The first can get to the fourth section via the second and third, but not from the first directly to the fourth section From a fuel tank 33, a line 34 leads over a continuously conveying fuel pump 35 and a connection part 14 to said first section of the chambers 8. From the last, i.e. fourth section, a line 38 leads via a connection part 37 to a pressure holding valve 39 and from there back to the fuel tank 33.
In einer durch die gesamte Verteilereinrichtung gehenden Axialbohrung 16 ist eine Laufbuchse 17 angeordnet Diese Laufbuchse ist durch eine elastische Dichtbuchse 18, die aus Gummi bestehen kann, gegen Verschieben und Verdrehen gesichert, wozu die Dichtbuchse durch einen Stopfen 19 gegen eine zwischen Bodendeckel 3 und Zwischenplatte 2 gelagerte Scheibe 20 axial zusammengepreßt wird. Hierdurch wird außerdem erreicht, daß kein Kraftstoff zwischen Laufbuchse einerseits und Gehäuse sowie Zwischenplatte andererseits durchlecken kann.A bushing 17 is located in an axial bore 16 extending through the entire distributor device This liner is arranged by an elastic sealing sleeve 18, which can consist of rubber, against Moving and twisting secured, including the sealing sleeve by a plug 19 against a disk 20 mounted between base cover 3 and intermediate plate 2 is axially compressed. Through this it is also achieved that no fuel between the liner on the one hand and the housing and intermediate plate on the other hand can leak through.
In der Laufbuchse 17 gleitet axial gegen die Kraft einer Feder 15 verschiebbar ein Steuerschieber 21, der eine Ringnut 22 hat. In der Laufbuchse 17 befinden sich Längsnuten 23, die durch exakt gleiche achsparallele Längsschlitze 24 (Steuerschlitze) mit der Innenbohrung der Laufbuchse verbunden sind. Je nach Lage des Steuerschiebers 21 steuert somit die Ringnut 22 einen mehr oder weniger langen Abschnitt der Steuerschlitze 24 auf. In der Laufbuchse befinden sich außerdem Radialbohrungen 25, die eine ständige Verbindung zwischen der Ringnut 22 und einem im Bodendeckel angeordneten, durch die Zwischenplatte 2 und Dichtbuchse 18 sowie Laufbuchse 17 begrenzten Ringkanal 26 herstellen.In the bushing 17 slides axially against the force of a spring 15, a control slide 21, the has an annular groove 22. In the bushing 17 there are longitudinal grooves 23, which are axially parallel by exactly the same Longitudinal slots 24 (control slots) are connected to the inner bore of the liner. Depending on the location of the Control slide 21 thus controls the annular groove 22 a more or less long section of the control slots 24 on. There are also radial bores 25 in the liner, which provide a permanent connection between the annular groove 22 and one arranged in the base cover, through the intermediate plate 2 and the sealing sleeve 18 and liner 17 produce a limited annular channel 26.
Von diesem Ringkanal 26 führen im wesentlichen radial verlaufende Kanäle 27 zum Ringkanal 13, wodurch der Ringkanal 26 mit den Kammern 8 der Membransteuerventile verbunden ist. Die Längsnuten 23 der Laufbuchse 17 sind über Kanäle 28 mit Kammer 7 der Membransteuerventile verbunden, wobei jedem Membransteuerventil eine Längsnut 23 mit ihrem Steuerschlitz 24 zugeordnet ist uihJ wobei die Kammern 7 dieser Membransteuerventile voneinander getrennt sind.From this ring channel 26, channels 27 running essentially radially lead to the ring channel 13, whereby the annular channel 26 is connected to the chambers 8 of the diaphragm control valves. The longitudinal grooves 23 of the liner 17 are connected via channels 28 with chamber 7 of the diaphragm control valves, each Membrane control valve is assigned a longitudinal groove 23 with its control slot 24, with the chambers 7 of these diaphragm control valves are separated from one another.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Gerätes ist folgende:The described device works as follows:
Der Kraftstoff gelangt aus dem Kraftstoffbehälter 33 über die Leitung 34, die kontinuierlich fördernde Pumpe 35 und das Anschlußteil 14 in eine der Kammern 8 der Membransteuerventile und strömt von dort durch den Ringkanal 13 zu den anderen Kammern 8 der weiteren Membransteuerventile, bis er dann zum Teil über das Anschlußteil 37, die Leitung 38 und das Druckhalteventil 39, das den Druck im Verteilersystem bestimmt, zurück zum Kraftstoffbehälter 33 gelangt Bei diesem Durchströmen werden mögliche sich unter der Membran ansammelnde Luftbläschen hinweggespült. Der andere Teil des Kraftstoffs strömt über die Kanäle 27, die so lange ausgeführt sind, daß sie eine gewisse Beruhigung des Kraftstoffes bewirken, zu dem Ringkanal 26. Gewisse Druckverluste im Ringkanal 13 lassen sich bei einer solchen Durchströmung nicht vermeiden. Da es aber Voraussetzung für eine gleichmäßige Steuerung ist, daß der Druck im Ringkanal 26 ein Mittelwert zwischen dem höheren Eingangsdruck und dem niedrigeren Abströmdruck aus dem Ringkanal 13 bzw. den Kammern 8 der Membransteuerventile ist, zweigen die Kanäle 27 (F i g. 2) an radial gegenüberliegenden Stellen des Ringkanals 13 ab, wobei der Abstand der ersten Abzweigstelle von der Zuströmstelle des Kraftstoffs so weit entfernt ist wie die letzte Stelle von der Abströmstelle des Kraftstoffs.The fuel comes out of the fuel tank 33 Via the line 34, the continuously conveying pump 35 and the connector 14 in one of the chambers 8 of the Diaphragm control valves and flows from there through the annular channel 13 to the other chambers 8 of the other Diaphragm control valves until it is then partly via the connection part 37, the line 38 and the pressure holding valve 39, which determines the pressure in the distribution system, goes back to the fuel tank 33 during this flow any air bubbles that may collect under the membrane are flushed away. The other Part of the fuel flows through the channels 27, which are designed so long that they calm down to a certain extent of the fuel cause to the annular channel 26. Certain pressure losses in the annular channel 13 can be Do not avoid such a flow. But since it is a prerequisite for uniform control, that the pressure in the annular channel 26 is a mean value between the higher inlet pressure and the lower Outflow pressure from the annular channel 13 or the chambers 8 of the diaphragm control valves, the branches Channels 27 (FIG. 2) at radially opposite points of the annular channel 13, the distance between the first Junction point is as far away from the inflow point of the fuel as the last point from the Fuel outlet point.
Ein Teil des Kraftstoffs strömt von diesem Ringkanal 26 über die Radialbohrungen 25 in die Ringnut 22 des Steuerschiebers. Von der Ringnut 22 strömt der Kraftstoff durch die Steuerschlitze 24 zugemessen in die Längsnuten 23 und von dort über den Kanal 28 in die Kammern 7 der Membransteuerventile.Part of the fuel flows from this annular channel 26 via the radial bores 25 into the annular groove 22 of the Control slide. From the annular groove 22, the fuel flows through the control slots 24 metered into the Longitudinal grooves 23 and from there via the channel 28 into the chambers 7 of the diaphragm control valves.
Membransteifigkeit und Kraft der Feder 11 sind so ausgelegt, daß bei Änderung eines vorgesehenen Druckgefälles zwischen den beiden Kammern 7 und 8 der Membransteuerventile sich der Durchströmquerschnitt zwischen Membran und Ventilsitz so lange ändert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist. Bei diesem Flachsitzventil ist dieses in außerordentlich kurzer Zeit erreicht, da schon bei geringem Hub der Membrane der Durchlaufquerschnitt stark geändert wird. Die Federkraft hingegen ändert sich aufgrund dieses geringen Hubes nur gering, so daß die Regelung sehr genau arbeiten kann, d. h. das Druckgefälle unabhängig von den durchströmenden Mengen nahezu konstant ist. Die Verwendung von Werkstoffen mit gleichen oder annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten für Gehäuse und Membran verhindert durch Temperaturspannungen hervorgerufene Zumeßfehler. Dabei wird vorzugsweise als Gehäusewerkstoff Aluminium und als Membranwerkstoff eine Nickel-Mangan-Legierung verwendet.The membrane stiffness and force of the spring 11 are like that designed so that when there is a change in an intended pressure gradient between the two chambers 7 and 8 of the diaphragm control valves, the flow cross-section between the diaphragm and the valve seat is as long changes until this pressure gradient is reached again. With this flat seat valve this is extraordinary reached in a short time, as the flow cross-section changes significantly even with a small stroke of the membrane will. The spring force, however, changes only slightly due to this small stroke, so that the control can work very precisely, d. H. the pressure gradient is almost independent of the volume flowing through it is constant. The use of materials with the same or approximately the same coefficient of thermal expansion for housing and diaphragm prevents metering errors caused by temperature stresses. In this case, aluminum is preferably used as the housing material and a nickel-manganese alloy is used as the membrane material used.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel in F i g. 1 und 2 dadurch, daß zwischen das Gehäuse 1 und der Zwischenplatte 2 eine Gewebemembran 41 eingespannt ist, die als bewegliches Organ des Steuerventils dient und einen Federteller 42 trägt mit einer Gummi- oder Kunststoffbeschichtung 43 als Dichtfläche des Steuerventils mit dem Ventilssitz 9, der von dem Ventilsitzträger 10 aufgenommen wird. Die Schraubenfeder 11 hat eine möglichst flach verlaufende Charakteristik und stützt sich über den Zwischenring 44The embodiment shown in Fig. 3 differs from the embodiment in F i g. 1 and 2 in that between the housing 1 and the intermediate plate 2, a fabric membrane 41 is clamped, which serves as a movable member of the control valve and carries a spring plate 42 with a rubber or plastic coating 43 as a sealing surface of the control valve with the valve seat 9, the is received by the valve seat support 10. The helical spring 11 has a flat as possible Characteristic and is supported by the intermediate ring 44
an dem Ventilsitzträger 10 ab. Das entgegengesetzte Ende dieser Schraubenfeder 11 belastet die Membran 41
über den Federteller 42, so daß das Steuerventil außer Betrieb geöffnet ist
Durch die Verwendung der gegen Temperaturspannungen unempfindlichen Gewebememt dung mit dem gummi- oder kunststc
Federteller 42, 43 ist ein Planläppen d nicht mehr erforderlich, es genügt das P
Ventilsitze.on the valve seat support 10. The opposite end of this helical spring 11 loads the membrane 41 via the spring plate 42, so that the control valve is opened out of operation
By using the fabric sleeve, which is insensitive to temperature stresses, with the rubber or synthetic spring plate 42, 43, flat lapping d is no longer necessary, the P valve seats are sufficient.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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