DE2146506B2 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher einspritzung in das saugrohr - Google Patents
Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher einspritzung in das saugrohrInfo
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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 daß Meßorgan entsprechend der
durchströmenden Luftmenge über ein Arbeitsglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das
bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Znmessung einer der Luftmenge
proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich
und unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert das Arbeitsglied beaufschlagt, und zur Regelung der Rückstellkraft
ein Flachsitzventil dient, insbesondere mit einer Membran als bewegliches Ventilteil, bei dem die
Vorspannung einer das bewegliche Ventilteil belastenden Primärfeder in Abhängigkeit von Motorkenngrößen
änderbar ist, nach Patent 19 60 144.
Brennkraftmaschinen enthalten in ihrem Abgas u. a. Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte oder
teilverbrannte Kohlenwasserstoffe, die zu einer beträchtlichen Verunreinigung der Luft führen. Um diese
schädlichen Teile des Abgases weitgehend in unschädliche Verbindungen umzuwandeln, leitet man u. a. die
Abgase mit Temperaturen um 6000C über Katalysatoren.
Dabei ist es jedoch erforderlich, daß das Abgas eine Zusammensetzung aufweist, die eine praktisch vollständige
Umsetzung zu unschädlichen Verbindungen ermöglicht, d. h. das Verhältnis Luft zu Brennstoff muß
nahezu stöchiometrisch sein, was man bekanntlich mit einem Luftverhältnis λ nahe 1 bezeichnet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beschriebene Kraftstoffeinspritzanlage
so zu verbessern, daß das zur Nachverbrennung erforderlich günstige Luftverhältnis λ nahe 1 durch
zusätzliche Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorspannung einer der Primärfeder entgegenwirkenden
Sekundärfeder in Abhängigkeit vom Luftverhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine ist.
Es wird bemerkt, daß bereis vorgeschlagen worden ist, in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas der
Brennkraftmaschine die Federvorspannung des den Flüssigkeitsdruck bestimmenden Druckregelventils zu
ändern (nicht veröffentlichte DT-OS 21 33 434).
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Vorspannung der Sekundärfeder durch
einen als Federteller dienenden Anker eines Elektromagneten änderbar ist und daß der Anker des
Elektromagneten im Ruhezustand von der Sekundärfeder gegen einen ersten Anschlag und in erregtem
Zustand des Elektromagneten entgegen der Wirkung der Sekundärfeder gegen einen zweiten Anschlag
gepreßt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein
Saugrohr 1, das einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meßorgan 3 aufweist, 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 ist
eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohrs nach
einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für
eine konstante am Meßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowei einen konstanten vor dem Meßorgan
herrschenden Luftdruck der zwischen dem Meßorgan 3 und der Drosselklappe 6 herrschende Druck ebenfalls
konstant bleibt.
Das Meßorgan 3 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 7. Zur Übertragung der Verstellbewegung
des Meßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar
möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber
ausgebildete bewegliche Ventilteil ti des Zumeßventils 7 betätigt. Die der Nase 10 abgewandte
Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft für
das Meßorgan 3 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 Mtngenteilerventils 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 11 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 26, die durch
Kanäle 27 zu je einer Kammer 28 führen, die durch die Membran 23 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
Flachsitzventiles, das durch eine Feder 30 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offengehalten
wird. Die je aus einer Kammer 24 und 28 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der
zwischen der Ringnut 23 von den Steuerschlitzen 26 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu
den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an dem Zumeßventil 23, 26 weitgehend
konstant bleibt.
Bei der Schwenkbewegung des Hebels 8 wird die Platte des Meßorgans 3 entsprechend der durchströmenden
Luftmenge in den konischen Abschnitt 2 des Saugrohrs 1 bewegt, so daß der sich zwischen Platte und
Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 3 ist. Falls diese Voraussetzung
gegeben ist, besteht eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgans und der Verschiebebewegung
des Steuerschiebers 11, so daß durch das Saugrohr strömenden Luftmenge stets eine proportionale
Kraftstoffmenge zugemessen wird.
Die auf dem Steuerschieber 11 wirkende Druckflüssigkeit
ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 17 eine Leitung 33 ab, die in einem Druckraum 34 mündet,
in den der Steuerschieber 11 mit seiner Stirnfläche 12 ragt. Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 34
erfolgt über eine als Dämpfung dienende Drossel 56. In der Leitung 33 ist eine Drossel 35 angeordnet, die den
Versorgungskreislauf 17 des ZumeCventils 7 von dem Steuerdruckkreislauf 33, 36 des Regelorgans 37 trennt.
Die hinter der Drossel 35 von der Leitung 33 abzweigende Leitung 36 führt Kraftstoff zu dem
Regelorgan 37, um dann von dort über eine Rücklaufleitung 38 drucklos zum Kraftstoffbehälter 16 zu gelangen.
Das Regelorgan 37 ist als Flachsitzventil ausgebildet, bei dem eine Membran 41 als bewegliches Ventilteil mit
einem festen Ventilsitz 42 zusammenarbeitet. Es genügt schon eine geringe Bewegung der Membran 41, um den
vollen Ventilquerschnitt als Ringquerschnitt zu öffnen. Die Membran 41 ist durch eine Primärfeder 43 belastet,
deren Vorspannung von der Stellung der Drosselklappe 6 abhängig ist. Hierfür dient im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Kurvenscheibe 44, die mit der Welle 45 der Drosselklappe 6 verdrehbar ist. Die Kurvenscheibe
44 wird durch einen Stift 46 abgetastet, dessen Stellbewegung über einen Federteller 47 auf die
Primärfeder 43 übertragen wird. Auf die der Primärfeder 43 gegenüberliegenden Seite der Membran 41 wirkt
eine Sekundärfeder 48, die sich an einem Anker 49 abstützt. Der Anker 49 kann auf einer Hülse 50 im
Innern einer Spule 51 gleiten und wird im stromlosen Zustand der Magnetspule gegen einen ersten Anschlag
52 gepreßt. Im erregten Zustand der Spule 51 liegt der Anker 49 an einem zweiten Anschlag 54 an. Den
magnetischen Kreis schließt ein Topf 53.
Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist
ίο folgende. 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 1,4,5 Luft an, durch die das Meßorgan 3 eine
gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt.
Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebe! 8 auch der Steuerschieber 11
verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 26 freigibt. Die direkte Verbindung
zwischen dem Meßorgan 3 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und
zugemessener Kraftstoffmenge.
Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches des Brennkraftmaschine
reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Rückstellkraft des
Meßorgans 3 in Abhängigkeit von Motorkenngrößen z. B. durch die die Last kennzeichnende Drosselklappenstellung
erforderlich. Dies erfolgt dadurch, daß je nach Stellung der Drosselklappe 6 die Kurvenscheibe 44 den
Stift 46 unterschiedlich verschiebt und damit die Vorspannung der Primärfeder 43 und den Druck der
Druckflüssigkeit ändert. Um die Wirksamkeit eines in der Abgasleitung angeordneten Katalysators zu gewährleisten,
muß ein Luftverhältnis von λ nahe 1 eingehalten werden. Dazu ist erforderlich, dieses
Luftverhältnis in der Abgasleitung ständig zu überwachen und die Kraftstoffzumessung des Zumeßventils 7
entsprechend einzuregeln. Zur Überwachung des Luftverhältniss,es in der Abgasleitung kann eine nicht
dargestellte Sauerstoffsonde dienen, die über eine Verstärkerschaltung den Steuerstrom für das als
Zweipunktregler ausgebildete Regelorgan 37 liefert. Dabei wird in erregtem Zustand des Elektromagneten
51, 53 der Anker 49 an den Anschlag 54 gezogen, wodurch sich die Vorspannung der der Primärfeder 43
entgegenwirkenden Sekundärfeder 48 vergrößert und der Druck im Steuerdruckkreislauf 33,36 und damit im
Druckraum 34 sinkt, so daß mehr Kraftstoff zugemessen wird. Der Druck der Druckflüssigkeit und damit die
zugemessene Kraftstoffmenge lassen sich durch diese Zweipunktregelung in verhäHnismäßig engen Grenzen
regeln.
Die Zweipunktregelung kann auch für die Aufschaltung einer Mehrmenge bei kalter Brennkraftmaschine
eingesetzt werden, insbesondere dann, wenn die Forderung nach einem stufenlos gesteuerten Warmlauf
entfällt. Für diesen Anwendungsfall arbeitet das Regelorgan 37 in einem zeitlich begrenzten Betriebsbereich
nicht als Regelorgan sondern als Steuerorgan.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit
kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare
Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und daß Meßorgan entsprechend der durchströmenden
Luftmenge über ein Arbeitsglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliehe
Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Vcntiis für die Zumessung einer tier Luftmenge
proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich
und unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert
das Arbeitsglied beaufschlagt, und zur Regelung der Rückstellkraft ein Flachsitzventil dient, insbesondere
mit einer Membran als bewegliches Ventilteil, bei dem die Vorspannung einer das ϊ0
bewegliche Ventilteil belastenden Primärfeder in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist,
nach Patent 19 60144, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannung einer der Primärfeder (43) entgegenwirkenden Sekundärfeder (48) in Abhängigkeit vom Luftverhältnis im Abgas
der Brennkraftmaschine änderbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der
Sekundärfeder (48) durch einen als Federteller dienenden Anker (49) eines Elektromagneten (51,
53) änderbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (49) des
Elektromagneten im Ruhestand von der Sekundärfeder (48) gegen einen ersten Anschlag (52) und in
erregtem Zustand des Elektromagneten entgegen der Wirkung der Sekundärfeder (48) gegen einen
zweiten Anschlag (54) gepreßt wird.
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