DE2140964C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

45

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 entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die jeweilige Stellung des in einem Saugrohrabschnitt von im wesentlichen kegeliger Gestalt bewegbaren Meßorgans an das Kennfeld der Maschine angeglichen wird. <>°

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (DT-OS 18 14 848) wird die Kraftstoffmenge möglichst proportional der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge zugemessen, wobei das Verhältnis zwischen zugemessener Kraftstoffmenge und Luftmenge durch Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist. Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage kann es durch Luft- bzw. Meßorganschwingungen bei Vollast im Bereich niederer Drehzahlen zu einer Mittelwertanhebung der Stellung des Steuerschiebers und damit zu einer unerwünschten höheren Kmftstoffzumessung kommen Weiterhin ist die Stellung des Steuerschiebers zur λ-Korrektur über ein Hebelgestänge durch die Drosselklappenbewegung beeinflußbar. Eine derartige Ausbildung erfordert einen zusätzlichen Bauaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage zu entwickeln, bei der die zugemessene Kraftstoffmenge möglichst proportional der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge ist und auf eine λ-Korrektur durch eine zusätzliche Vorrichtung verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Angleichung der Saugrohrabschnitt einzelne kegelstumpfförmige Abschnitte hat.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß der Saugrohrabschnitt für den Leerlauf der Brennkraftmaschine einen Abschnitt mit einem Kegelwinkel zwischen 30° und 70° hat, für das untere Teillastgebiet der Brennkraftmaschine einen Abschnitt, dessen Kegelwinkel um etwa 10 bis 20% größer ist als der eines Abschnittes für den Leerlauf, für den Übergang zwischen, dem unteren Teillastgebiet und dem Vollastgebiet einen Übergangsabschnitt und für das Vollastgebiet der Brennkraftmaschine einen Abschnitt mit einem Kegelwinkel, der annähernd dem Kegelwinkel eines Leerlaufabschnittes entspricht.

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

Es zeigt

Fig. 1 die gesamte Kraftstoffeinspntzanlage,

F i g. 2 ein Diagramm, das die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl darstellt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1, in dessen Saugrohrabschnitt 3 ein Meßorgan 2 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich in Abhängigkeit von der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt.

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 Mengenteilerventiis 7. Der Kanal 22 führt zu eine- Ringnut 23 des Steuerschiebers U und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu

Kammern 24, so daß die eine Seite einer Membran 25 durch diesen Krafistoffdruck beaufschlagt wird, je nach Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 26, die durch Kanüle 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 Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen Ringnut 23 und den Steuerschlitzen 26 '5 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 Versteliweg des Steuerschiebers 11 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Der Saugrohrabschnitt 3 hat einzelne kegelstumpfförmige Abschnitte 61, 62, 63, 64 mit unterschiedlichem Kegelwinkel bzw. Durchmesser. Bei der Schwenkbewegung des Hebels 8 wird das Meßorgan 2 in dem Saugrohrabschnitt 3 so bewegt, daß der sich zwischen der Platte 2 und dem Innenumfang eines jeden kegelstumpfförmigen Abschnittes ändernde Ringquerschnitt jeweils proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist. Falls diese Voraussetzung gegeben ist, besteht eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgans 2 und der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 11 für jeden kegelstumpfförmigen Abschnitt, so daß der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge stets eine proportionale Kraftsloffmenge 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 Drossel 35 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 17 des Zumeßventils 7 von dem Steuerdruckkreislauf 33 trennt.

Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 34 erfolgt über eine Drossel 57. Diese Drossel ist zur Begrenzung des Überschwingens des Meßorgans 2 beim Gasgeben und zur Begrenzung der Wirkung von Saugstößen der Brennkraftmaschine als Dämpfung erforderlich.

In der in F i g. 1 dargestellten Stellung des Meßorgans befindet sich das Meßorgan 2 in der Ruhestellung in einem zylindrischen Abschnitt 60. An den zylindrischen Abschnitt 60 schließt sich in Strömungsrichtung der Abschnitt 61 mit einem Kegelwinkel zwischen 30° und 70° an, in dem das Meßorgan 2 in Leerlaufstellung arbeitet. Der Abschnitt 61 geht über in einen Abschnitt 62 für das untere Teillastgebiet, an den sich ein Ubergangsabschnitt 63 zu einem Abschnitt 64 für Vollast anschlieP· der annähernd den gleichen Kegelwinkel wie der L Haufabschnitt 61 hat.

Die Kraftstoffeinspritzanlage wirkt folgendermaßen:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 14 angetriebene Kraftstoffpumpe 15 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 16 angesaugt und über die Leitung 17 dem Zumeßventil 7 zugeführt.

Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1 Luft an, durch die das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 2 wird über den Hebe! 8 auch der Steuerschieber 11 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 26 freigibt.

In Fig. 2 kennzeichnen die ausgezogenen Linien a das anzupassende Kennfeld der Brennkraftmaschine, wobei Q die eingespritzte Kraftstoffmenge je Arbeitstakt und η die Drehzahl der Brennkraftmaschine darstellen. Legt man den Saugrohrabschnitt 3, in dem sich das Meßorgan 2 bewegt, als Konus mit gleichbleibendem Kegelwinkel aus, so erfolgt bei Verwendung der bekannten Drossel 57 bei Vollast im Bereich niederer Drehzahlen eine Anhebung der mittleren Stellung des Steuerschiebers 11 und damit eine unerwünschte Kraftstoffanreicherung entsprechend den gestrichelt gezeichneten Linien b. Diese Erscheinung beruht darauf, daß beim Beschleunigen und während des Saughubes der Brennkraftmaschine aufgrund der größeren Luftgeschwindigkeit im Saugrohr der Steuerschieber II 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. Erfindungsgemäß wird deshalb der Saugrohrabschnitt 3 so ausgestaltet, daß sich ohne den Einfluß einer pulsierenden Luftströmung auf das Meßorgan die strichpunktierten Kennlinien c ergeben würden. Durch den Einfluß der pulsierenden Strömung im Saugrohr auf das Meßorgan 2 ergibt sich dann im Bereich niederer Drehzahlen eine überhöhte Kraftstoffzumessung, die zusammen mit der Zumessung entsprechend der Linie c eine durch Kreuze gekennzeichnete Linie d ergibt, die annähernd dem idealen Kennfeld der Brennkraftmaschine entspricht. Im Gebiet der Schallgeschwindigkeit im Bereich des Saugrohrabschnittes 3, d.h. unterhalb der K -i/o^' Von Linie e, der eine bestimmte Luftmen ;·». spricht, tritt keine Pulsation mehr auf.

Erfindungsgemäß setzt sich der Saugrohrabschnitt 3 aus einzelnen kegelstumpfförmigen Abschnitten mit unterschiedlichem Kegelwinkel zusammen. In der Ruhestellung nimmt das Meßorgan 2 eine Stellung im zylindrischen Abschnitt 60 ein, an den sich in Strömungsrichtung ein Abschnitt 61 mit relativ spitzem Kegeiwinkel anschließt, in dem das Meßorgan 2 im Leerlauf eine relativ große Auslenkung erfährt, so daß sich also ein reiches Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellt. An den Abschnitt 61 schließt sich ein Abschnitt 62 mit einem relativ weiten Kegelwinkel an, in dem sich das Meßorgan 2 im unteren Teillastgebiet befindet. Dieser Abschnitt 62 gewährleistet ein armes Kraftstoff-Luft-Gemisch im Abgastestgebiet, per Abschnitt 62 für untere Teillast wird durch einen Ubergangsabschnitt 63 mit dem Abschnitt 64 verbunden, der annähernd den gleichen Kegelwinkel wie der Leerlaufabschnitt 61 hat.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Saugrohrabschnittes 3 kann also auf eine Steuerung der Rückstellkraft auf das Meßorgan in Abhängigkeit von Motorkenngrößen zur λ-Korrektur sowie eine durchflußrichtungsabhängige Drossel zum Druckraum 34 verzichtet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage 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 entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die jeweilige Stellung des in einem Saugrohrabschnitt von im wesentlichen kegeliger Gestalt bewegbaren Meßorgans an das Kennfeld der Maschine angeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Angleichung der Saugrohrabschnitt (3) einzelne kegelstumpfförmige Abschnitte(61 bis64)hat.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrabschnitt (3) für den Leerlauf der Brennkraftmaschine einen Abschnitt (61) mit einem Kegelwinkel zwischen 30° und 70° hat.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrabschnitt (3) für das untere Teillastgebiet der Brennkraftmaschine einen Abschnitt (62) hat, dessen Kegelwinkel um etwa 10 bis 20^0/o größer ist als der eines Abschnittes (61) für den Leerlauf.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrabschnitt (3) für den Übergang zwischen dem unteren Teillastgebiet (62) und dem Vollastgebiet (64) einen Übergangsabschnitt (63) hat.

.5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrabschnitt (3) für das Vollastgebiet der Brennkraftmaschine einen Abschnitt (64) mit einem Kegelwinkel hat. der annähernd dem Kegelwinkel eines Abschnittes (61) für den Leerlauf entspricht.