DE2158093C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr

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DE2158093C3 DE2158093A DE2158093A DE2158093C3 DE 2158093 C3 DE2158093 C3 DE 2158093C3 DE 2158093 A DE2158093 A DE 2158093A DE 2158093 A DE2158093 A DE 2158093A DE 2158093 C3 DE2158093 C3 DE 2158093C3
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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 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 einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt, und der Druck der Flüssigkeit durch ein in
S den Druckflüssigkeitskreislauf geschaltetes Drucksteuerventil änderbar ist, dessen bewegliches Ventilglied entgegen der Kraft einer in ihrer Vorspannung änderbaren Feder durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) betätigt
ίο wird, wobei am beweglichen Ventilglied unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement angreift, nach P 21 00 935. Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage erfolgt die
is Warmlaufanreicherung multiplikativ, und sie ergibt damit bei Beschleunigungsphasen einen hohen Ausstoß schädlicher Bestandteile im Abgas der Brennkraftmaschine. Durch die neuen Abgasvorschriften werden die Anforderungen an die optimale Auslegung des Warm laufes außerordentlich verschärft. Erfahrungsgemäß sollte die Anreicherung stationär zwischen additiv und multiplikativ liegen, bei Beschleunigung sollte momentan zusätzlich angereichert werden, um die erhöhte Kondensation heim Abbau des Unterdruckes auszuglei-
*5 chen, bis sich durch Wandbenetzung wieder die verminderte stationäre Menge einstellt, und mit steigender Drehzahl sollte die Anreicherung vermindert werden, da die Aufbereitung durch die höhere Luftgeschwi.idigkeit verbessert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffeinspritzanlage nach der Hauptpatentanmeldung so zu verbessern, daß während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bei Beschleunigung ein zu hoher Ausstoß an schädlichen Bestandteilen im Abgas der Brennkraftmaschine vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine die Vorspannung der Feder des Drucksteuerventils zusätzlich abhängig vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe änderbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß als zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine durch ein Heizelement erwärmt wird und auf die durch ein Betätigungsglied und eine Druckdose der Saugrohrdruck wirkt
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Querschnitt der Druckabnahmelei- tiing durch eine Drossel willkürlich veränderbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage,
F i g. 2 ein Diagramm, das die Kraftstoffanreicherung in Abhängigkeit vom Kennfeld der Brennkraftmaschine darstellt.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem Konus 3 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 und einen Verbindungsschlauch 5 in einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder
6S 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 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 dem Meßorgan 2 und der Drosselklappe 7 heirsrhende Druck ebenfalls konstant bleibt
Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Äimeß- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit ihm verbundener Hebel 11, der um einen Drehpunkt 12 möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber ausgebildete bewegliche Ventilteil 14 des Zumeßventils 10 betätigt Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt die als Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 dient
Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem KraftstoffbehäLir 20 ansaugt und über eine Leitung 21 dem Zumeßventil 10 zuführt Von der Leitung 21 zweigt eine Leitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist.
Aus der Leitung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 26 im Gehäuse des Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt zu einer Ringnut 27 des Steuerschiebers 14 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 überdeckt die Ringnut 27 mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer Kammer 32 führen, die durch die Membran 29 von der Kammer 28 getrennt ist. Aus den Kammern 32 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventils, das durch eine Feder 34 bei nicht arbeitender Krafistoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 28 und 32 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 27 und den Steuerschiitzen 30 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an dem Zumeßventil 27, 30 weitgehend konstant bleibt Damit ist gewährleistet, daß der Verstellung des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.
Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Meßorgan 2 in den Konus 3 des Saugrohres 1 bewegt so daß der sich zwischen Meßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist, wodurch eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Meßorgangs 2 und der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 14 und dieser entsprechend eine proportionale Kraftstoffzumessung gewährleistet ist.
Die als konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 wirkende Druckflüssigkeit in Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 21 eine Leitung 37 ab, die in einen Druckn.um 38 mündet in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt In der Leitung 37 ist eine Drossel 39 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 21 zum Zumeßventil 10 von dem Steuerdruckkreislauf 37,40 eines Drucksteuerventils 41 trennt
Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 38 erfolgt über eine Drossel 67, die als Dämpfung dient
Hinter der Drossel 39 zweigt von der Leitung 37 eine
Leitung 40 7 m Drucksteuerventil 41 ab, um dann von dort übet eine Rficklaufleitung 42 Kraftstoff drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen zu lassen. Durch das Drucksteuerventil ist der Druck der als Rückstellkraft S wirkenden Druckflüssigkeit während des Wannlaufes der Brennkraftmaschine temperaturabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 41 ist als Flachsitzventil mit einem festen Ventilsitz 43 und einer Membran 44 ausgebildet die in Schließrichtung des Ventils von einer
ίο Feder 45 belastet wird.
Der die Feder 45 aufnehmende Raum 46 ist ein Teil einer die Drosselklappe 7 im Saugrohr umgehenden Bypaßleitung 48,49 von der nur die Mündungen in das Saugrohr und in das Drucksteuerventil 41 dargestellt sind. In dem Raum 46 ist ebenfalls ein Kolbenschieber 50 angeordnet der den Querschnitt der Bypaßleitung 48, 49 steuert und der außerdem als Federteller der Feder 45 dient
Die Verstellung des Kolbenschiebers 50 erfolgt durch
ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) 52, das bei kalter Brennkraftmaschine die Feder 45 weniger zusammendrückt und den Bypaß 48,49 weiter öffnet als bei wanner Brennkraftmaschine. Somit strömt bei kalter Brennkraftmaschine mehr
Druckflüssigkeit durch das Ventil 43, 44, wodurch der Druck des als Rückstellkraft wirkenden Kraftstoffes
geringer und die eingespritzte Kraftstoffmenge im
Verhältnis zur Luftmenge größer ist Das dem Kolbenschieber 50 gegenüberliegende Ende
der Feder 45 stützt sich auf einem Federteller 53 ab, der über ein Zwischenglied 54 auf die Membran 44 wirkt Der Federteller 53 hat auf seiner der Feder abgewandten Seite eine Aussparung 55, in die das eine Ende einer Bimetallfeder 56 ragt deren anderes Ende von einem Heizelement 57 umgeben ist das zusammen mit der Bimetallfeder 56 ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement 56, 57 bildet An der Bimetallfeder 56 greift ein Betätigungsglied 59 an, das mit einer Membran 60 einer Druckdose 61 fest verbunden ist Die Druckdose 61 ist durch eine Leitung 62, in der eine Drossel 63 vorgesehen ist mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden. In der gezeichneten Stellung vor Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine liegt ein an der Bimetallfeder 56 befestigter Niet 64 an dem Federteller 53 an.
Die Kraftstoffeinspritzanlage wirkt folgendermaßen: Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von
dem Elektromotor 18 angetriebene Pumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 20 angesaugt und über die
so Leitung 21 dem Zumeßventil 10 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 Hebel U auch der Steuerschieber 14 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 30 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und Steuerschieber 14 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener 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 2 erfolgt Eine Meßgröße für die Last der Brennkraftmaschine
ist die Drosselklappenstellung, so daß die Rückstellkraft zweckmäßig in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung durch ein nicht dargestelltes Drucksteuerventil geändert wird.
Wenn man zunächst von dem zweiten temperaturab- s hängig arbeitenden Steuerelement 56, 57 absieht, wird bei kalter Brennkraftmaschine durch den Dehnstoffregler 52 des Drucksteuerventils 41 eine Anreicherung von Kraftstoff im Kraftstoff-Luft-Gemisch erzielt, da der als Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 dienende Druck des ι ο Kraftstoffes im Druckraum 38 verringert wird. Der durch den Dehnstoffregler 52 verschobene Kolbenschieber 50 hält in diesem Betriebszustand die die Drosselklappe 7 umgehende Bypaßleitung 48,49 offen. Damit ist für die große Reibleistung beim Kaltstart der ι s Brennkraftmaschine ein entsprechend höherer Gemischdurchsatz gewährleistet.
Das auf die KUhiwassertemperatur ansprechende erste temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffregler) 5 beginnt erst verhältnismäßig spät über die Feder 45 und die Erhöhung des Steuerdruckes auf den Steuerschieber 14 die Kraftstoffanreicherung zu verringern. Da aber bereits kurze Zeit nach dem Start die Zylinderwände infolge der vorangegangenen Zündungen vorgewärmt sind, und eine Kraftstoffkondensa- as tion durch die vorher kalten Zylinderwände immer mehr unterbleibt, ist es zweckmäßig, nun die Kraftstoffanreicherung so weit zu verringern, daß ein sauberer Weiterlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Deshalb biegt sich die der Feder 45 entgegenwirkende Bimetallfeder 56 nach Erreichen einer bestimmten Temperatur in die Aussparung 55 zurück, wodurch die ganze Federkraft 45 zur Steuerung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 und damit zur Verminderung der Anreicherung zur Verfügung steht. Der Feder 45 wirkt außerdem eine vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 abhängige Kraft entgegen, indem an der Bimetallfeder 56 ein mit der Druckdose 61 verbundene Betätigungsglied 59 angreift. Die Druckdose 61 ist durch eine Leitung 62 mit einer Drossel 63 so mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden, daß ab etwa 10° Drosselklappenöffnung dieser Druckeinfluß nahezu unwirksam wird. Mit fortschreitender Wegkrümmung der Bimetallfeder 56 durch die elektrische Erwärmung verliert der Saugrohr- 4, druck ebenfalls an Einfluß, so daß bei ganz abgehobener Bimetallfeder die Kraft der Druckdose 61 nicht ausreicht, um die Bimetallfeder noch auf den Federteller 53 zu drücken.
Die Kraftstoffanreicherung während des Warmlaufes soll anhand der Fig.2 näher erläutert werden. In der Fig.2 ist die Kraftstoffanreicherung A über dem Motorkennfeld dargestellt, wobei <?die Kraftstoffmenge pro Hub und η die Drehzahl der Brennkraftmaschine bedeuten. Die gestrichelte Linie a stellt dabei die bisherige multiplikative und drehzahlunabhängige Anreicherung dar, die von der Federvorspannung 45 abhängt. Nunmehr soll die Anreicherung A bei Vollast auf die Hälfte vermindert werden, während sie im Leerlauf erhalten bleiben soll. Dazu wird die multiplikative Anreicherung zunächst entsprechend der strichpunktierten Linie b auf die Hälfte vermindert. Die Kraft der Druckdose 61 wird nun so ausgelegt, daß durch den im Leerlauf herrschenden Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 wieder die mit dem Punkt B gekennzeichnete bisherige Anreicherung erzielt wird. Da mit steigender Last der Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe ebenfalls zunimmt, ergibt sich wie gewünscht die ausgezogene halb additive, halb multiplikative Kennlinie c.
Bei steigender Last findet im ersten Augenblick eine über die Linie c hinausgehende Anreicherung entsprechend der gestrichelten Linie a statt, da durch den bei Leerlauf und Teillast im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe herrschenden Unterdruck die Dose zunächst evakuiert ist und für das Auffüllen über die Drossel 63 eine gewisse Zeit benötigt. Nach dieser durch den Drosseldurchmesser oder das Dosenvolumen einstellbaren Zeit geht die Anreicherung wieder auf die Linie c zurück. Dadurch ist gewährleistet, daß bei Laststeigerung momentan zusätzlich angereicht wird, um die erhöhte Kondensation beim Abbau des Unterdruckes auszugleichen, bis sich durch die Wandbenetzung wieder die verminderte stationäre Menge einstellt.
Die Drehzahlabhängigkeit wird durch den Abgriff des Saugrohrdruckes bei etwa 10° Drosselklappenstellung erreicht. Da durch diese Anordnung der Leitung 62 der Saugrohrdruckeinfluß bei größeren öffnungswinkel der Drosselklappe zurückgeht, ergibt sich diese Wirkung nur in dem Bereich unterhalb der 10°-Kennlinie d des Kennfeldes. Da die 10c-Kennlinie d bei höherer Drehzahl zu Null ausläuft, ergibt sich bei hohen Drehzahlen kein Druckeinfluß mehr, so daß dort die verminderte multiplikative Anreicherung entsprechend der Linie fc'erfolgt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

2ϊ 58 093 Patentansprüche:
1. Krafts toffeinspritzanlage 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 einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt, und der Druck der Flüssigkeit durch ein in den Druckflüssigkeitskreislauf geschaltetes Drucksteuerventil änderbar ist, dessen bewegliches Ventilglied entgegen der Kraft einer in ihrer Vorspannung änderbaren Feder durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) betätigt wird, wobei am beweglichen Ventilglied unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement angreift, nach P 2100 935, dadurch gekennzeichnet, daß während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine die Vorspannung der Feder (45) des Drucksteuerventils (41) zusätzlich abhängig vom Saugrohrdruck (Druckabnahmeleitung 62) stromabwärts der Drosselklappe (7) änderbar ist
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement eine Bimetallfeder (56) dient, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine durch ein Heizelement (57) erwärmt wird und auf die durch ein Betätigungsglied (59) und eine Druckdose (61) der Saugrohrdruck wirkt.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Druckabnahmeleitung (62) durch eine Drossel (63) willkürlich veränderbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffregler 52) ein Schließorgan (50) für einen die Drosselklappe (7) umgehenden Bypaß (48,49) betätigt und den Bypaß (48,49) nach Erreichen der normalen Arbeitstemperatur des Motors schließt.
DE2158093A 1971-11-24 1971-11-24 Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr Expired DE2158093C3 (de)

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