DE2100935B2 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher einspritzung in das saugrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, frcindgczündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich bctätigbarc 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 Luftmengc proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die. kontinuierlich und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert, einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt und der Druck der Flüssigkeit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil änderbar ist. wobei ein fts temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement außer dem Drucksteuerventil ein Schlicßorgan für einen die Drosselklappe des Saiijjrohres umgehenden Bypass betätigt und den Bypass nach Erreichen der normalen Arbeitstemperatur des Motors schließt, nach Patent 19 60 144.

Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage ergibt sich das Problem, daß die Warmlaufanreicherung unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine erheblich höher sein muß als es für den Weiterlauf der Brennkraftmaschine nach einer gewissen Zeit notwendig ist. So beträgt beispielsweise die erforderliche Kraftstoffanreicherung bei einer Kühlwassertemperatur von O⁰C für den sicheren Weiterlauf nach dem Start ungefäht das Doppelte der Anreicherung, die notwendig ist, um einen sauberen, d. h. optimale Abgaswerte aufweisenden Lauf bei 0⁰C Kühlwassertemperatur zu erhalten, nachdem der Start bei —20⁰C erfolgte. Die Ursache dafür ist die größere Kraftstoffkondensation an den kalten Zylinderwänden, während nach mehreren Zündungen die Zylinderwände bei praktisch noch gleichbleibender Kühlwassertemperatur bereits vorgewärmt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Warmiaufanrcicherung nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß für die Augenblicke unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine die bisher übliche Kraftstoffanreicherung erfolgt und nacii kurzer Zeit diese Anreicherung temperaturabhängig in eine Anreicherung übergeht, die optimale Abgaswerte ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer durch das temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffelement) in ihrer Vorspannung änderbaren Feder des Drucksteuerventils unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement entgegenwirkt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß als zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement eine Bimctallfcdcr dient, die unmittelbar nach dem Start durch ein Heizelement erwärmt wird, und daß das Drucksteuerventil stromabwärts des Steuerschiebers in der Druckleitung angeordnet ist.

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

Fig. 1 ein Schema der Kraftstoffeinspritzanlage,

F i g. 2 ein Diagramm, das den Steuerdruck der Druckflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur darstellt.

F i g. I zeigt eine Kraftstoffeinsprit/anlage, bei der die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Luftfilter 1, einen Saugrohrabschnitt 3, in dem ein Meßorgan 4 angeordnet ist. einen Verbindungsschlauch 5 und einen SaugrohrabschnUl 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine strömt. Das Meßorgan 4 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im Saugrohrabschn tt 3 nach einer annähernd linearen Funktion der durcn das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 4 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 4 herrschenden Luftdruck der zwischen Meßorgan 4 und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 4 steuert direkt ein ZiimcB- und Mengcnteilcrvcntil 8. Die Vcrstcllbewegung des Meßorgans 4 wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel 10, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar ist, über eine Nase 11 auf den Steuerschieber 12 des Zumeßvcntils 8 übertragen. Auf

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die der Nase 11 abgewandte Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 wirkt Druckflüssigkeit als Rückstellkraft auf das Meßorgan 4.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 16, die, durch einen Elektromotor 17 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Behälter 36 ansaugt und über eine Leitung 18 dem Zumeßventil 8 zuführt. Au", der Leitung 18 gelangt der Kraftstoff in einen im Gehäuse des Zumeßventils 8 verlaufenden Kanal 19. Dieser Kanal 19 mündet in eine Ringnut 20, von der Bohrungen 23 zur Innenbohrung 22 führen, die zusammen mit Absätzen des Steuerschiebers 12 eine Ringnut 23 bildet. Je nach Stellung des Steuerschiebers 12 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 24, durch die der zugemessene Kraftstoff in Kanäle 25 gelangen kann, die zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen im Saugrohr der Brennkraftmaschine führen. Ein Teil des Kraftstoffes gelangt aus der Ringnut 20 in einen Kanal 26 und strömt zu einer Ringnut 27. um von dort über Bohrungen 28 in eine Leitung 29 zu gelangen, die über eine Dämpfungsdrossel 30 mit dem Druckraum 31 in Verbindung steht, in den die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 ragt.

Durch die Leitung 29 gelangt der als Druckflüssigkeit dienende Kraftstoff zum Drucksteuerventil 32, das als Flachsitzventil mit einer Membran 33 und einem festen Ventilsitz 34 ausgebildet ist. Der überströmende Kraftstoff gelangt durch eine Leitung 35 drucklos zurück in den Kraftstoffbehälter 36. Die Membran 33 wird durch eine Feder 37 belastet, deren Vorspannung abhängig von Motorkenngrößen änderbar ist. Hierfür dient ein Raumnocken 38, der mit der Drosselklappe 7 verdrehbar und in Abhängigkeit von dem stromabwärts der Drosselklappe 7 im Saugrohr herrschenden Unterdruck axial verschiebbar ist. Der Raumnocken 38 ist hierfür auf der Welle 39 der willkürlich verdrehbaren Drosselklappe 7 axial verschiebbar gelagert. Die Drehbewegung der Welle 39 überträgt ein Mitnahmewinkel 40 auf den Raumnocken 38, der mit seiner einen Stirnseite an der Membran 41 einer Unterdruckkammer 42 drehfest befestigt ist. Die Unterdruckkammer 42 ist durch eine Leitung 43 mit einer stromabwärts der Drosselklappe gelegenen Stelle des Saugrohrs verbunden. Reicht der Unterdruck aus, so wird der Raumnocken 38 durch die Membran 41 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 44 axial verschoben. Ein Stift 45 lastet den Raumnocken ab und wirkt über einen Federteller 46 auf die Feder 37, deren Vorspannung den Druck der als Rückstellkraft dienenden Druckflüssigkeit auf das Meßorgan 4 bestimmt.

Von der Leitung 29 zweigt eine Leitung 50 ab, die zu einem zweiten Drucksteuerventil 53 führt, um dann von dort über einen Rücklauf 55 drucklos zum Kraftstoffbehälter 36 zu gelangen. Durch das Drucksteuerventil 53 ist der Druck der als Rückstellkraft wirkenden Druckflüssigkeit temperaturabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 53 ist als Flachsitzventil ausgebildet mit einem festen Ventilsitz 57 und einer Membran 58, die in Schließrichtung des Ventils von einer Feder 59 belastet wird.

Der die Feder 59 aufnehmende Raum 60 ist ein Teil einer die Drosselklappe 7 im Saugrohr umgehenden Bypassleitung 61. 62. von der nur die Mündungen in das Saugrohr und in das Drucksteuerventil 53 dargestellt sind. In diesem Raum 60 ist ebenfalls ein Kolbenschieber 64 angeordnet, der den Querschnitt der Bypassluftleitung 61,62 steuert und der außerdem als Federtellerder Die Verstellung dieses Kolbenschiebers 64 erfolgt durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) 63, das bei kalter Brennkraftmaschine die Feder 59 weniger zusammendrückt und den Bypass 61, 62 weiter öffnet als bei warmer Brennkraftmaschine. Somit strömt bei kalter Brennkraftmaschine mehr Druckflüssigkeit durch das Ventil 57,58 und damit ist der Druck des als Rückstellkraft wirkenden Kraftstoffes geringer und die eingespritzte Kraftstoffmenge im Verhältnis zur Luftmenge größen

Das im Kolbenschieber 64 gegenüberliegende Ende der Feder 59 stützt sich auf einem Federteller 65 ab, der über ein Zwischenglied 66 auf die Membran 58 wirkt. Der Federteller 65 hat auf seiner der Feder abgewandten Seite eine Aussparung 67, in die das eine Ende einer Bimeiallfeder 68 ragt, deren anderes Ende von einem Heizelement 69 umgeben ist, das zusammen mit der Bimetallfeder 68 ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement 68. 69 bildet. In der gezeichneten Lage, vor Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, liegt ein an der Bimetallfeder befestigter Niet 70 an dem Federteller 65 an.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine saugt die von dem Elektromotor 17 angetriebene Pumpe 16 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 36 an und drückt ihn über die Leitung 18 dem Zumeßventil 8 zu. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 3. 5, 6 Luft an. die das Meßorgan 4 aus seiner Ruhelage auslenkt.

Entsprechend dieser Auslenkung des Meßorgans 4 verschiebt der mit dem Meßorgan 4 fest verbundene Hebel 10 den Steuerschieber 12. der dabei einen größeren Durchflußquerschnitl der Steuerschlitze 24 freigibt. Die durch diese Durchflußquerschnilte zu den nicht dargestellten Einspritzventil gelangende Kraftstoffmenge entspricht somit der Stellgröße des Meßorgans 4. Aus der Ringnut 23 des Steuerschiebers 12 gelangt ein Teil des Kraftstoffes über einen Kanal 26 in den Druekraum 31, wobei er die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 beaufschlagt und weiterhin über die Leitung 29 zu dem ersten Drucksteuerventil 32 und über die Leitung 50 zu dem zweiten Drucksteuerventil 53 gelangt.

Die direkte Kopplung des Meßorgans 4 mit dem Steuerschieber 12 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans 4 erfolgt.

Meßgrößen für Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine sind die Drosselklappenstellung und der Saugrohrunterdruck, so daß die Rückstellkraft /weckmäßig in Abhängigkeit von diesen Größen geändert wird. Dies erfolgt dadurch, daß je nach Stellung der Drosselklappe 7 bzw. je nach Höhe des Druckes im Saugrohr durch entsprechendes Verdrehen bzw. axiales Verschieben des Raumnockens 38 die Krall der Feder 37 des Druckstcuerventils 32 geändert wird. Sieht 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 37 des ersten Druckstcuer-

ventils 32 den Druck des Kraftstoffes bestimmt, der die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 beaufschlagt, muß die am Meßorgan 4 angreifende Rückstellkraft etwas verringert werden, so daß der Steuerschieber 12 in eine Stellung verschoben wird, in der die Steuerschlilze 24 weiter geöffnet sind und eine entsprechend größere Kraftstoffmenge zur Einspritzung gelangt. Umgekehrt erfolgt bei Teillastbetrieb durch einen relativ höheren Druck auf die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 ein relativ kleinerer Ausschlag des Meßorgans 4, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch verarmt wird.

Im Schiebebetrieb wird aufgrund des starken Unterdrucks im Saugrohr der Raumnocken 38 entgegen der Feder 44 verschoben, so daß die Feder 37 des ersten Drucksteuerventil 32 stärker gespannt wird. Dadurch erhöht sich die Rückstellkraft des Meßorgans 4, so daß trotz der geringen »Leckluftmengen«, die an der an sich geschlossenen Drosselklappe 7 vorbeiströmen können, keine Auslenkung des Meßorgans 4 und somit keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.

Wenn man zunächst von der Wirkungsweise des zweiten temperaturabhängig arbeitenden Steuerelements 68,69 absieht, wird bei kalter Brennkraftmaschine durch den Dehnstoffregler 63 des zweiten Drucksteuerventils 53 eine Anreicherung des Kraftstoffes im Kraftstoff-Luft-Gemisch erzielt, da der als Rückstellkraft dienende Druck des Kraftstoffes im Druckraum 31 verringert wird. Der durch den Dehnstoffregler 63 verschobene Kolbenschieber 64 hält in diesem Betriebszustand die die Drosselklappe 7 umgehende Bypassleitung 61. 62 offen. Damit ist für die größere Reibleistung beim Kaltstart der Brennkraftmaschine ein entsprechend höherer Gemischdurchsatz gewährleistet.

Das auf die Kühlwassertemperatur ansprechende erste temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffregler) 63 beginnt erst verhältnismäßig spa über die Feder 59 und die Erhöhung des Steuerdrücke.¹ auf den Steurschicber 12 die Kraftstoffanreicherung zi verringern. Da aber bereits wenige Augenblicke nach dem Start die Zylinderwände infolge der vorangegangenen Zündungen vorgewärmt sind und eine Kraftstoffkondensation durch die vorher kalten Zylinderwändc immer mehr unterbleibt, ist es zweckmäßig, nun die Kraftstoffanreichcrung so weit zu verringern, daß ein

ίο sauberer Wciterlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Verringerung der Kraftstoffanreicherung dadurch, daß die Feder 59 nur unmittelbar nach dem Start das zweite temperaturabhängig arbeitende Steuerelement 68,69 entgegenwirkt.

Fig. 2 zeigt den von dem zweiten Drucksteuerventil 53 gesteuerten Druck der Druckflüssigkeit auf den Steuerschieber in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur. Bei einer Warmlaufvorrichtung ohne das zweite temperaturabhängig arbeitende Steuerelement 68, 69 müßte die Feder 59 entsprechend der Druckkennlinie a ausgelegt werden. Gemäß der Erfindung wird nun die Feder 59 entsprechend der Linie b ausgelegt, der die kalte Bimetallfeder im Augenblick des Starts so entgegenwirkt, daß sich die resultierende Linie a für den Weiterlauf nach dem Start ergibt. Die Heizleistung des Heizelements 69 ist so vorbestimmt, daß sich je nach Starttemperatur die Bimetallfeder 61! nach entsprechend kurzer Zeit von dem Federteller 65 wegkrümmt, so daß dadurch der Fedcrteller 65 und somit auch die Membran 58 nur durch die Feder 59 belastet sind. Der Übergang von der Linie a zur Linie /;■ erfolgt anhängig von der Temperatur bei Startbeginn längs der Kennlinien c. Bei Betriebstemperatui des Kühlwassers bleibt die Feder 59 entsprechend der Kennlinie c/gleichbleibend vorgespannt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündele 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 Kxaftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die, kontinuierlich und unter an sich möglichs! konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert, einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt und der Druck der Flüssigkeit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil änderbar ist, wobei ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement außer dem Drucksteuerventil ein Schließorgan für einen die Drosselklappe des Saugrohres umgehenden Bypass betätigt und den Bypass nach Erreichen der normalen Arbeitstemperatur des Motors schließt, nach Patent 1960 144, dadurch gekennzeichnet, daß einer durch das temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffelement 63) in ihrer Vorspannung änderbaren Feder (59) des Drucksteuerventils (53) unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (68, 69) entgegenwirkt.

2. Kraftstoffcinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (68,69) eine Bimetallfeder (68) dient, die unmittelbar nach dem Start durch ein Heizelement (69) erwärmt wird.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (53) stromabwärts des Steuerschiebers (12) in der Druckleitung angeordnet ist.

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