DE2062078C3

DE2062078C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2062078C3
Application number: DE2062078A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. Dr. 7000 Stuttgart Eckert; Heinrich Dipl.- Phys. Dr. 7250 Leonberg Knapp; Wilfried 7055 Stetten Sautter; Volkhard 7000 Stuttgart Stein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-12-17
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1978-04-06
Also published as: IT972069B; DE2062078B2; ES398040A2; PL83049B3; AU3695471A; CS157133B4; SE365023B; SU512721A4; DE2062078A1; NL7117284A; AU449161B2; BE776833R; FR2131294A6; US3728993A; JPS5421891B1; GB1363740A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine an sich möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert ein die Rückstellung bewirkendes Arbeitsglied beaufschlagt, das als Kolben ausgebildet ist, der in einer Zylinderbohrung arbeitet, in deren Anschlußkanal zur Druckleitung hin eine Drossel angeordnet ist, nach

ίο Patent 19 60 144.

Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage wird die als Rückstellkraft des Meßorgans dienende Druckflüssigkeit zur Schwingungsdämpfung durch eine Drossel geleitet Bei Verwendung einer normalen Drossel ergibt :.:ch durch Luft- bzw. Meßorganschwingungen bei niederen Drehzahlen eine Mittelwertanhebung der Stellung des Steuerschiebers und damit eine unerwünschte höhere Kraftstoffzumessung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die

Kraftstoffeinspritzanlage nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß eine Kraftstoffanreicherung im Bereich niederer Drehzahlen vermieden wird und die Zumessung entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drossel in der Zuflußrichtung zum Druckraum einen größeren Dvosselquerschnitt hat als in der Abflußrichtung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be-

steht darin, daß die Drossel eine von der Druckflüssigkeit verschiebbare runde Platte mit einer kleineren und einer größeren Drosselbohrung ist, die so angeordnet sind, daß die Druckflüssigkeit in Zuflußrichtung zum Druckraum durch beide Drosselbohrungen und in Abflußrichtung nur durch die kleinere Drosselbohrung strömen kann.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Drossel ein von der Druckflüssigkeit betätigbares Zungenventil mit eirwr Drosselbohrung und einer Ansenkung ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Drossel eine kleinere und eine größere Drosselbohrung aufweist und die größere Drosselbohrung in Abflußrichtung aus dem Druckraum von einem Kugelventil verschlossen wird.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der die Rückstellkraft erzeugende Druck der Flüssigkeit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Regelorgan änderbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nj'her beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die gesamte Kraftstoffeinspritzanlage mit einer durchllußrichtungsabhängigen Drossel,

Fig. 2,2a, 3,3a und 4 drei andere Ausführungsbeispiele der Drossel.

In der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen nicht dargestellten Luftfilter in einen Saugrohrab schnitt I, in dem ein Meßorgan 2 in einem Konus 6 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 3 und einen Saugrohrabschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brenn kraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im Konus 6 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmen-

ge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 2 herrschenden Luftdruck der zwischen Meßorgan 2 und Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 7. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber ausgebildete bewegliche Ventilteil 11 des Zumeßventils 7 betätigt Die der Nase 10 abgewandte Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft für das Meßorgan 2 dient

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 14 angetriebene Kraftstoffpumpe 15, die Kraftstoff aus einem Behälter 16 ansaugt und über eine Leitung 17 dem Zumeßventil 7 zuführt. Von der Leitung 17 zweigt eine Leitung 18 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet ist

Aus der Leitung 17 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 22 im Gehäuse des Mengenteilerventils 7. Der Kanal 22 führt zu einer Ringnut 23 des Steuerschiebers 11 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 24, so daß die eine Seite einer Membran 25 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 1 1 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 26, die durch Kanäle 27 zu je einer Kammer 28 führen, die durch die Membran 25 von der Kammer 24 getrennt ist Aus der Kammer 28 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 29 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 25 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventils, das durch die Feder 30 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offengehalten wird. Die je aus einer Kammer 24 und 28 gebildeten Membrandt .ien bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 23 und den Steuerschlitzen 26 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an dem Zumeßventil 23, 26 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 11 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Bei der Schwenkbewegung des Hebels 8 wird die Platte 2 des Meßorgans 2 in einen Konus 6 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Platte und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweji des Meßorgans 2 ist. Falls diese Voraussetzung gegeben ist, besteht eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgans 2 und der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 11, so daß der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge stets eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird.

Die als konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber U wirkende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 17 eine Leitung 33 ab, die in den Druckraum 34 mündet, in den der Steuerschieber 11 mit seiner dem Schwenkhebel 8 abgewandten Stirnfläche 12 ragt. In der Leitung 33 ist eine Vordrossel 35 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 17 des Zumeßventils 7 vor. dem Steuerdruckkreislauf 33,36 des Regelorgans 37 trennt. Hinter der Vordrossel 35 zweigt von der Leitung 33 eine 'Leitung 36 zu dem Regelorgan 37 ab, um dann von dort über eine Rücklaufleitung 38 drucklos zum Kraftstoffbehälter 16 zu gelangen. Das Regelorgan 37 ist als Flachsitzventil 40 ausgebildet, bei dem eine Membran 41 als bewegliches Ventilteil dient. Eg genügt schon eine geringe Bewegung der Membran 41, um den vollen Ventilquerschnitt als Ringquerschnitt zu öffnen. Der überströmende Kraftstoff gelangt dann durch die Leitung 38 drucklos zurück in den Kraftstoffbehälter 16. Die Membran 41 ist durch eine Feder 42 belastet, deren Vorspannung durch von

ίο Motorkenngrößen abhängige Stellgrößen änderbar ist. Hierfür dient im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Raumnocken 43, der mit der Drosselklappe 5 verdrehbar und in Abhängigkeit von dem stromabwärts der Drosselklappe 5 im Saugrohr herrschenden Unterdruck axial verschiebbar ist. Der Raumnocken 43 ist hierfür auf der Welle 44 der Drosselklappe 5, die über einen Hebel 45 willkörplich verdrehbar ist, axial verschiebbar gelagert Die Drehbewegung der Welle 44 wird durch einen Mitnahmewinkel 46 auf den Raumnocken 43 übertragen. Der Raumnocken 43 >*\ mit seiner einen Stirnseite an der Membran 47 einer Unterdruckkammer 48 drehbar befestigt Die Unterdruckkammer 48 ist durch eine Leitung 49 mit einer stromabwärts der Drosselklappe 5 gelegenen Stelle des Saugrohrs verbunden. Bei ausreichendem Unterdruck wird der Raumnocken 43 durch die Membran 47 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 50 axial verschoben. Der Raumnocken wird durch einen Stift 53 abgetastet, dessen Stellbewegung über einen Fedcrteller 54 auf die Feder 42 übertragen wird, deren Vorspannung den Druck für die Rückstellkraft des Meßorgans 2 bestimmt.

Die Druckbeaufschlagung des Druckraums 34 erfolgt

über die Drossel 57. Die Drossel 57 bewirkt eine weitgehend temperaturunabhängige Dämpfung des Meßorgans 2, da Kraftstoff als Dämpfungsflüssigkeit verwendet wird. In der dargestellten Stellung der Drosselplatte 58 gelangt der Kraftstoff aus der Leitung 33 über eine Bohrung 59 in der Deckplatte 60 in einen Vorraum 61, der im dargestellten Betriebszustand von der Zylinderbohrung 62, der Drosselplatte 58 und der Dickplatte 60 gebildet wird. Aus dem Vorraum 61 strömt der Kraftstoff über eine kleinere Drosselbohrung 63 und eine zweite größere Drosselbohrung 64 in den Druckraum 34. Die Drosselplatte 58 ist in der Zylinderbohrung 62 verschiebbar gelagert.

Die Kraftstoffeinspritzanlage wirkt folgendermaßen: Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 14 angetriebene Pumpe 15 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 16 angesaugt und über die Leitung 17 dem Zumeßventil 7 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1,3, 4 Luft an, durch die das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 2 wird über den Hebel 8 auch der Steuerschieber 11 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Sieuerschlitzc 26 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge.

Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereichs der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Rückstellkraft des Meßorgans 2 erforderlich. Die Meßgrößen für die Last und die Drehzahl sind dit Drosselklappenstellung und der Saugrohrunterdruck, so daß die Rückstellkraft zweckmäßig in Abhängigkeit von diesen geändert wird. Dies erfolgt dadurch, daß je nach Höhe des Druckes im

Saugrohr nach der Drosselklappe durch entsprechendes Verdrehen bzw. axiales Verschieben des Raumnockens 43 die Kraft der Feder 42 des Regelorgans 37 geändert wird. Steht beispielsweise bei Vollast die Drosselklappe in einer Stellung, in der das Saugrohr voll geöffnet ist, so wünscht man die höchste Leistung, d. h. ein relativ reiches Gemisch. Da die Vorspannung der Feder 42 des Regelorgans 37 den Druck des Kraftstoffes bestimmt, der die Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 beaufschlagt, muß die am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft gering verringert werden, so daß der Steuerschieber Il in eine Stellung verschoben wird, in der die Steuerschlitze 26 weiter geöffnet sind und eine entsprechend größere Kraftstoffmenge zur Einspritzung gelangt. Im Teillastgebiet bewirkt ein relativ höherer Druck auf die Stirnfläche 12 des Steuerschiebers M einen relativ kleineren Ausschlag des Meßorgans 2 und damit ein ärmeres Gemisch.

Der Druck des Kraftstoffes, der die Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 beaufschlagt und als Rückstellkraft des Meßorgans 2 wirkt, wird also an sich konstant gehalten und nur in Abhängigkeit von Motorkenngrößen geändert.

Der durch die Vordrossel 35 von der Versorgungskraftstoffleitung 17 getrennte Steuerdruckkreislauf 33, 36 wirkt in Abhängigkeit von der last- und drehzahlabhängigen Stellung des Regelorgans 37 über die Drossel 57 auf die Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 und damit als Rückstellkraft auf das Meßorgan 2. Diese Drossel ist zur Begrenzung des Überschwingens des Meßorgans 2 beim Gasgeben und zur Begrenzung der Wirkung von Saugstößen der Brennkraftmaschine als Dämpfung erforderlich, da ein Schwingen des Steuerschiebers 11 zu einer unerwünschten ungleichen Kraftstoffzumessung und damit zu einem ruckartigen Fahren führen würde. Bei Verwendung einer normalen Drossel würde sich jedoch im Bereich niederer Drehzahlen eine Anhebung der mittleren Stellung des Steuerschiebers 11 und damit eine unerwünschte Kraftstoffanreicherung dadurch ergeben, daß beim Gasgeben und während des Saughubes der Brennkraftmaschine aufgrund der größeren Luftgeschwindigkeit der Steuerschieber 11 durch das Meßorgan 2 stärker beschleunigt wird als in Rückstellrichtung durch den Druck im Druckraum 34, wobei sich im ersten Fall im Druckraum 34 ein wesentlich höherer Druck aufbaut als der in Rückstellrichtung auf den Steuerschieber wirkende Druck.

Es wird deshalb hier vorteilhaft eine von der Durchflußrichtung der Druckflüssigkeit abhängige Drossel zur Schwingungsdämpfung verwendet, die durch die Drosselplatte 58, die in der Zylinderbohrung 62 axial verschiebbar gelagert ist und eine kleinere Drosselbohrung 63 und eine größere Drosselbohning 64 aufweist, gebildet wird. Wird das Meßorgan 2 aufgrund des Druckunterschiedes am Meßorgan in Durchflußrichtung der Luft bewegt, so versucht es über den Hebel 8 und die Nase 10 den Steuerschieber 11 in den Druckraum 34 hinein zu verschieben. Aus diesem kann jedoch der Kraftstoff nicht rasch ausströmen, wodurch sich im Druckraum eine Druckerhöhung ergibt und die Drosselplatte 58 gegen die Deckplatte 60 gepreßt wird.

Der Kraftstoff kann in dieser Stellung der Drosselplatte 58 nur noch über die kleine Drosselbohrung 63 aus dem Druckraum in die Leitung 33 abströmen. Weich! der Steuerschieber 11 aus dem Druckraum zurück und sinkt der Druck im Druckraum unter den des Steuerdrucks der Druckflüssigkeit in der Leitung 33, so hebt sich die Drosselplatte 58 von der Deckplatte 60 ab, wodurch zwischen der Deckplatte und der Drosselplatte in der Zylinderbohrung 62 ein Vorraum 61 gebildet wird, aus

ίο dem nun über die kleine Drosselbohrung 63 und die seitlich versetzte große Drosselbohrung 64 Druckflüssigkeit rasch in den Druckraum fließen kann. Durch die Verwendung einer von der Durchflußrichtung der als Rückstellkraft dienenden Druckflüssigkeit abhängigen Drossel ist nun eine exakte Anpassung der zugemessenen Kraftstoffmenge an die den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine entsprechenden Kennlinie im Bereich niederer Drehzahlen möglich.
Die Fig. 2, 2a, 3, 3a und 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Drossel 57. In F i g. 2 ist mit 68 eine Deckplatte bezeichnet, gegen die im Ruhezustand eine dreieckige Drosselplatte 69 von einer Feder 70 gedruckt wird. Bewegt sich der Steuerschieber 11 entsprechend der Beaufschlagung des Meßorgans 2 im Saugrohr in den Druckraum 34 hinein, so liegt die Drosselplatte 69 eben an der Deckplatte 68 an und die Druckflüssigkeit kann lediglich über die Drosselbohrung 71 und die Bohrung 59 in die Leitung 33 zum Regelorgan 37 zurückströmen. Sinkt der Druck der Druckflüssigkeit im Druckraum 34 unter den Steuerdruck in der Leitung 33. so wird infoige dieses Druckunterschieds die Drosselplatte 69 gegen die Kraft der Feder 70 in der Zylinderbohrung 72 axial verschoben. Dadurch kann Druckflüssigkeit zusätzlich über die sich nun öffnenden Querschnitte 73 in den Druckraum nachströmen. Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die Drosselplatte 69.

In F i g. 3 ist ein Zugenventil 76 mit einer Drosselbohrung 77 zwischen einer Platte 78 und dem Gehäuse des Ventils 7 eingespannt. Die Bohrung 59 in der Deckplatte 78 mündet an der dem Zungenventil 76 zugewandten Seite in eine Ansenkung 79, um in Öffnungsrichtung des Zungenventils eine größere Kraftwirkung zu erzielen und einen labilen Zustand des Zungenventils zu vermeiden. Fig. 3a zeigt das Zungenventil 76 in Draufsicht.

F i g. 4 zeigt eine Deckplatte 82, die über einen DiE'.anzring 92 die Drosselplatte 85 fest auf den Ansatz 93 preßt. Die Deckplatte 82 besitzt eine Bohrung 83, durch die Druckflüssigkeit aus der Leitung 33 in p^:nen Speicherraum 84 zwischen der Deck- und der Drosselplatte gelangt. Der Speicherraum 84 steht ständig mit dem Druckraum 34 über die kleinere Drosselbohrung 86 in Verbindung. Eine zweite größere Drosselbohning 87 in der Drosselplatte 85 wird durch ein aus einer Kugel 88, einem Federteller 89 und einer sich an einem Absatz 91 abstützenden Feder 90 gebildetes Kugelventil so lange geschlossen gehalten, bis durch ein Zurückweichen des Steuerschiebers 11 aus dem Druckraum 34 die Druckdifferenz zwischen Speicherraum 84 und Druckraum 34 ausreicht, um die Kraft der Feder 90 zu überwinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoff einspritzaniage für gemisch verdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine an sich möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert ein die Rückstellung bewirkendes Arbeitsglied beaufschlagt, das als Kolben ausgebildet ist, der in einer Zylinderbohrung arbeitet, in deren Anschlußkanal zur Druckleitung hin eine Drossel angeordnet ist, nach Patent 59 60 !44, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel

(57) in der Zuflußrichtung zum Druckraum (34) einen größeren Drosselquerschnitt hat als in der Abflußrichtung.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (57) eine von der Druckflüssigkeit verschiebbare runde Platte

(58) mit einer kleineren (63) und einer größeren Drosselbohrung (64) ist, die so angeordnet sind, daß die Druckflüssigkeit in Zuflußrichtung zum Druckraum (34) durch beide Drosselb^hrungen (63,64) und in Abflußridhtung nur durch die kleinere Drosselbohrung (63) strömen kann.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (57) eine von der Druckflüssigkeit entgegen der Kraft einer Feder (70) verschiebbare dreieckige Platte (69) mit einer Drosselbohrung (71) ist

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (57) ein von der Druckflüssigkeit betätigbares Zungenventi! (76) mit einer Drosselbohrung (77) und einer Ansenkung (79) ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (57) eine kleinere (86) und eine größere Drosselbohrung (87) aufweist und die größere Drosselbohrung (87) in Abflußrichtung aus dem Druckraum (34) von einem Kugelventil (88,89,90) verschlossen wird.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückstellkraft erzeugende Druck der Flüssigkeit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Regelorgan (37) änderbar ist.