DE2133435C3 - Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

darstellt

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem Konus 3 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im Konus 3 des Saugrohres nach einer to annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge 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

6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteüerventil 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

Dei Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 15 angetriebene Kraftstoffpumpe 16, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 17 ansaugt und über eine Leitung 18 dem Zumeßventil 7 zuführt Von der Leitung 18 zweigt eine Leitung 19 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 20 geschaltet ist.

Aus der Leitung 18 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 21 im Gehäuse des Mengenteilerventils 7. Der Kanal 21 führt zu einer Ringnut 22 des Steuerschiebers 11 und weiterhin über verschiedenen Abzweigungen zu Kammern 23, so daß die eine Seite einer Membran 24 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 22 mehr oder weniger Steuerschlitze 25, die durch Kanäle 26 zu je einer Kammer 27 führen, die durch die Membran 24 von der Kammer 23 getrennt ist. Aus den Kammern 27 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 28 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 24 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventils, das durch die Feder 29 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offengehalten wird. Die je aus einer Kif.rnmer 23 und 27 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 22 und den Steuerschlitzen 25 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge, das Druckgefälle an dem Zumeßventil 22, 25 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 Meßorgan 2 in den Konus 3 des Saugrohrs 1 bewegt, so daß sich der zwischen Platte und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist. Falls diese Voraussetzung gegeben ist, besteht eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgans 2 und der Verschiebebe- fts wegung des Steuerschiebers 11, so daß der durch das Saugrohr strömenden Lnflrnenge stets eine proportionale Kraftstoff menge zugemessen wird.

Die als konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 11 wirkende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 18 eine Leitung 32 ab, die in einen Kanal 35 mündet, der mit einem Druckraum 33 in Verbindung steht, in den der Steuerschieber 11 mit seiner dem Schwenkhebel 8 abgewandten Stirnfläche 12 ragt In der Leitung 32 ist eine Drossel 34 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 18 des Zumeßventils 7 von dem Steuerdruckkreislauf 32, 35 trennt Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 33 erfolgt über die als Dämpfung dienende Drossel 57.

Der Kraftstoff gelangt über den Kanal 35 zum Druckregelventil 36, um dann von dort über eine Rücklaufleitung 37 drucklos zum Kraftstoffbehälter 17 zurückzufließen. Das Druckregelventil 36 ist als Flachsitzventil ausgebildet, bei dem eine Metallmembran 24 als bewegliches Ventilteil dient Die zwischen den Grundkörper 38 und das Gehäuse 39 gespannte Membran 24 bestimmt zusammen mit einem im Grundkörper 38 angeordneten festen Ventilsitz 40 in Offenstellung den Durchströmquerschnitt des Druckregelventils. Es genügt schon eine geringe Bewegung der Membran 24, um den vollen Ventilquerschnitt als Ringquerschnitt zu öffnen, wodurch der überströmende Kraftstoff durch die Rücklaufleitung 37 drucklos zum Kraftstoffbehälter 17 gelangen kann. Die Membran 24 trennt zwei Kammern 41 und 42 voneinander und ist durch eine Feder 43 belastet, deren Vorspannung willkürlich durch eine Stellschraube 44 änderbar ist und deren Kraft in Schließrichtung des Ventils wirkt Die Feder 43 ist in einer Bohrung 45 des Kerns 46 angeordnet und wirkt über einen gleichzeitig als Federteller dienenden Anker 47 und ein Übertragungsglied 48 auf die Membran 24. Der Kern 46 trägt eine Spule 51. Der Anker 47 ist reibungsfrei an einer Spinne 52 aufgehängt, die zwischen Spannkörpern 53 und 54 eingespannt ist Der Steuerstrom wird der Spule 51 über einen Stecker 55 zugeführt. Den magnetischen Kreis schließt ein Ring 56.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 15 angetriebene Pumpe 16 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 17 angesaugt und über die Leitung 18 dem Zumeßventil 7 zugeführt Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1, 4, 5 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 Steuerschlitze 25 freigibt Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmt.igc und zugemessener Kraftstoffmenge.

Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Rückstellkraft des Meßorgans 2 in Abhängigkeit von Motorkenngrößen erforderlich. Dies erfolgt dadurch, daß die Motorkenngröße entweder elektronisch gemessen oder nach Umwandlung in elektrische Größen durch ein elektrisches Steuergerät gewandelt werden und als entsprechende Stromstärken die magnetische Feldstärke der Spule 51 ändern, so daß der Anker 47 mehr oder weniger der Federvorspannung 43 entgegenwirkt Da das Druckregelventil zur Drucksteuerung der Rückstellkraft nur einen minimalen Weg benötigt, kann die

Magnetkraft, d. h. der Steuerstrom unmittelbar in Druck umgesetzt werden. Durch die Aufhängung des Ankers 47 an der Spinne 52 und die Ausgestaltung des Druckregelventils als Flachsitzventi! arbeitet das Druckregelventil mechanisch völlig reibungsfrei. Die magnetische Hysterese des Werkstoffes wird in üblicher Weise durch Verwendung nickelhaltigen Eisens klein gehalten.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann es vorteilhaft sein, das Druckregelventil 36 in das Mengenteiler- und ZumeB-ventil 7 zu integrieren, unter gleichzeitiger Benutzung der Membran 24 als bewegliches Veni.ilteil und. um die Steuerdruckleitungen 32, 35 kurzzuhalten. Wie nicht dargestellt, kann jedoch das Druckregelventil auch getrennt von dem Mengenteiler- und Zumeßventil 7 angeordnet sein.

In Fig. 2 ist die den Steuerstrom des Elektromagneten bestimmende Schaltung dargestellt, die deshalb so einfach aufgeführt werden kann, weil ihre Gcnaugkeitsanforderungen relativ gering sind, da die gesamte Α-Änderung nur etwa 15% beträgt, so daß ein Fehler von 10% im Steuerstrom nur mit etwa 1,5% in den Steuerdruck eingeht. Die Batteriespannung wird durch eine Zener-Diode 60 näherungsweise stabilisiert. Der Zener-Diode 60 ist ein Vorwiderstand 61 vorgeschaltet. Um unmittelbar nach dem Start eine Kraftstoffanreichcrung zu erhalten, die sich nach etwa 20 Sekunden Laufzeit der Brennkraftmaschine merklich verringert, enthält die Schaltung ein RC-C\\ed. Bei Betätigung des Anlaßdruckknopfes 62 wird der Kondensator Cund der Widerstand R kurzgeschlossen. Dies bedingt während des Startes und entsprechend der Zeitkonstanten des /?C-Gliedes eine Kraftstoffanreicherung, die sich entsprechend einer e-Funktion auf den durch die Widerstände R und 63 gegebenen Wert einstellt. Das Kurzschließen des Widerstandes R bedingt gleichzeitig während des Starts eine Verminderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, wodurch das Meßorgan mehr ausgelenkt werden kann und ein rasches Auffüllen der Einspritzleitung ermöglicht wird. Die λ-Korrektur wird mit Hilfe einer Rasterplatte 64 vorgenommen, auf der ein mit der Drosselklappenachse 6 verbundener Schleifer 65 entsprechend dem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine verschiedene Sektoren für Leerlauf 66, Kalifornientestgebiet 67, oberes Teillastgebiet 68 und Vollast 69 abgreift. Die Einstellung des Leerlaufes kann an einem Potentiometer 70 vorgenommen werden. Den Sektoren 68 und 69 sind entsprechende Widerstände 71 und 72 vorgeschaltet. Für den Warmlauf wird der Steuerstrom durch einen NTC-Widerstand 73 zusätzlich erhöht. Andere Motorkenngrößen oder gegebenenfalls auch der Atmosphärendruck zur Höhenkorrektur können als Steuerspannung Ust in die Schaltung eingegeben werden. Durch Spannungsvergleich an einem Operationsverstärker 74, dem ein temperaturunabhängiger Widerstand 75 vorgeschaltet ist, wobei durch Dioden 76 eine gewisse Schwellspannung vorgegeben ist, wird der als Emitterfolger geschaltete Transistor 77 gesteuert und somit der Steuerstrom der Spule 51 bestimmt. Durch die Emitterfoigerschaitung des Transistors 77 spielt der Erwärmungszustand und damit die Änderung des Widerstandes der Spule 51 keine Rolle.

Bei entsprechend hoher Motortemperatur ist der NTC-Widerstand 73 sehr klein. Steht der Schleifer 65 in der gezeichneten Stellung zwischen 5° und 20° Drosselklappenwinkel α, also im Kalifornientestgebiet, so liegt die Basis des Transistors 77 praktisch an Masse und es fließt kein Steuerstrom. In den anderen Sektoren 66, 68 und 69 werden entsprechende Widerstände vorgeschaltet, so daß der gewünschte Steuerstrom fließt. Wird bei kalter Brennkraftmaschine der Widerstand des NTC-Widerstandes 73 erhöht, so steigt entsprechend die Basisspannung des Transistors 77 und damit der Steuerstrom, wodurch eine entsprechende Kraftstoffanreicherung erzielt wird. Die Schaltung des NTC-Widerstandes erfolgt mit den üblichen Schaltmitteln zur Linearisierung.

Fig.3 zeigt in einem Diagramm den Verlauf des Steuerdruckes ρ in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel λ. Die dargestellte Annäherung in Form einet Stufenfunktion ist dabei vollkommen ausreichend. Die Kurve a zeigt den Verlauf des Steuerdruckes be betriebswarmer Brennkraftmaschine, während die Kurve b den Steuerdruckverlauf während des Warmlaufe« darstellt.

Während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine wird der Steuerstrom des Elektromagneten durch der NTC-Widerstand zusätzlich erhöht, wodurch dei Steuerdruck der Druckflüssigkeit gesenkt wird, so dal die gesamte Steuerdruckkurve entsprechend Fig.I Kurve b zusätzlich abgesenkt wird und eine entspre chende Kraftstoffanreicherung gewährleistet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, in dem ein Meßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe !hintereinander angeordnet sind, wobei das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmienge gegen eine normalerweise konstante, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbare Rückstellkraft ausgelenkt wird und das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer zur Luftmenge in einem gewünschten Verhältnis stehenden Kraftütoffmenge betätigt, wobei die Änderung der Rückstellkraft durch einen Elektromagneten erfolgt, dessen magnetische Feldstärke abhängig von den Motorkenngrößen änderbar ist, und als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die am beweglichen Teil das Ventils angreift, nach Patent 1960 146, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Elektromagneten (46, 47, 51, 56) die Federvorspannung (Feder 43) eines den Flüssigkeitsdruck bestimmenden Druckregelventils (36) änderbar ist

2. Kraftstoffeinspritzanlage rrach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (36) als Flachsitzventil ausgebildet ist

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß als bewegliches Ventilteil des Drucktcgelventils (36) eine Membran (24) dient.

4. Kraftstoffeinspritzanbge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (47) des Elektromagneten (46, 47, 51, 56) reibungsfrei an einer Spinne (52) aufgehängt ist.

5. Kraftstoff einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom des Elektromagneten (46, 47, 51, 56) in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung (Drosselklappe 6) mit Hilfe einer Rasterplatte (64) änderbar ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (46,47,51,56) im Gebiet (67) zwischen etwa 5° und 20° Drosselklappenöffnungswinkel stromlos ist.

7. Kraflstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom des Elektromagneten (46, 47, 51, 56) in Abhängigkeit von mindestens einer Temperaturkenngröße änderbar ist.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Warmlauf der Brennkraftmaschine der Steuerstrom des Elektromagneten (46 47, 51, 56) durch einen NTC-Widerstand (73)zusätalich erhöht wird.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftstoffanreicherung unmittelbar nach dem Start des Steuerstrom des Elektromagneten (46 47,51,56) durch ein flC-Glied (R, Qkurzzeitig erhöht wird.

10. Kraftstofl'einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom des Elektromagneten (46,47,51,56) zur Leerlaufeinstellung der Brennkraftmaschine durch ein Potentiometer (70) änderbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, in dem ein Meßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, wobei das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine normalerweise konstante, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbare Rückstellkraft ausgelenkt wird und das

ίο bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer zur Luftmenge in einem gewünschten Verhältnis stehenden Kraftstoffmenge betätigt, wobei die Änderung der Rückstellkraft durch einen Elektromagneten erfolgt dessen magnetisehe Feldstärke abhängig von den Motorkenngrößen änderbar ist und als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die am beweglichen Teil des Ventils angreift nach Patent 19 60 146.

Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage dient als Rückstellkraft Druckflüssigkeit. Die Rückstellkraft kann abhängig von in Stromstärken umgewandelten Motorkenngrößen dadurch beeinflußt werden, daß der Anker des Elektromagneten direkt über einen Steuerschieber auf das Meßorgan wirkt, also die Magnetkraft der hydraulischen Rückstellkraft überlagert wird. Bei dieser Anlage können Reibungseinflüsse zu unerwünschten Änderungen der Rückstellkraft führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffeinspritzanlage nach dem Hauptpatent so zu

verbessern, daß die Änderung der Rückstellkraft in Abhängigkeit von Motorkenngrößen ohne Reibungseinflüsse erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch den Elektromagneten die Federvorspannung eines den Flüssigkeitsdruck bestimmenden Druckregelventils änderbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Druckregelventil als Flachsitzventil ausgebildet ist und daß als bewegliches Ventilteil des Druckregelventils eine Membran dient

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß der Anker des Elektromagneten reibungsfrei an einer Spinne aufgehängt ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Steuerstrom des Elektromagneten in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung mit Hilfe einer Rasterplatte änderbar ist, wobei der Elektromagnet im Gebiet zwischen etwa 5° und 20° Drosselklappenöffnungswinkel stromlos ist.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerstrom des Elektromagneten in Abhängigkeit von mindestens einer Temperaturkenngröße änderbar, wobei für den Warmlauf der Brennkraftmaschine der Steuerstrom des Elektromagneten durch einen NTC-Widerstand zusätzlich erhöht wird.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß zur Kraftstoffanreicherung unmittelbar nach dem Start der Steuerstrom des Elektromagneten durch ein /?C-Glied kurzzeitig erhöht wird.

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

Fig. 1 die gesamte Kraftstoffeinspritzanlage,

'¹^ F i g. 2 eine Schaltung zur Erzeugung des Steuerstromes in Abhängigkeit von Motorkenngrößen,

Fig. 3 ein Diagramm, das den Steuerdruck in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Drosselklappe