DE2243921A1

DE2243921A1 - Kraftstoffversorgungsanlage

Info

Publication number: DE2243921A1
Application number: DE2243921A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1974-03-14
Also published as: US3835828A; GB1450579A; FR2163279A5

Description

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Kraftstoffversorgungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungsanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr 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 Kraftstoffnenge 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

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Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist.

Kraftstoffversorgungsanlagen dieser beschriebenen Art sind bekannt. Es ergibt sich dabei das Problem, daß die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine je nach Starttemperatur unterschiedlich lang ist und der Temperaturanstieg in der Warmlaufphase bei einer Starttemperatur von + 20⁰C wesentlich steiler erfolgt als bei einer Starttemperatur von - 20°C. Um eine ideale Anreicherung des Kraftstoffgemisches in der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine zu erhalten, müßte ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement im Drucksteuerventil vorgesehen v/erden, das den Steuerdruck der Kraftstoffversorgungsanlage in der gleichen Zeit-Temperaturabhängigkeit beeinflußt, in der auch die Erwärmung der Brennkraftmaschine erfolgt. Bei einer vorgeschlagenen Anordnung erfolgt die Steuerung der Kraftstoffanreicherung der V/arinlaufphase mittels eines Dehnstof feleir.ents oder einer beheizten Binetallfeder. Dererlei Elemente können jedoch keine exakte Angleichung des Steuerdruckanstiegs an den Verlauf des jeweiligen Motorter.peraturanstiegs bewirken. Mit solchen Elenenten könnte lediglich ein Steuerdruck-Verlauf gemäß einer e-Funktion erzielt v/erden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftstoffversorgungsanlage ein Steuerelement im Drucksteuerventil vorzusehen, das in möglichst guter Annäherung an den Temperaturverlauf während der Motorerwärmung den Steuerdruck der Druckflüssigkeit, die als Rückstellkraft am Meßorgan dient, verändert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die mit einem unmittelbar nach dem Start

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von einem elektrischen Heizelement beheizten Wärmeleitbügel verbunden und gegenüber der Umgebung wärmeisoliert befestigt ist, wobei die Bimetallfeder bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft einer Steuerfeder des Druckregelventils wirkt. Das hat den Vorteil, daß der Temperaturanstieg in der Zeit zwar immer noch nach einer e-Punktion erfolgt, daß hierbei aber die Krümmungen durch die verzögerte Aufheizung so gestreckt sind, daß in großer Annäherung eine lineare Kennlinie entsprechend der linearen Motoraufheizkenrilinie erzielt wird.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausführung besteht der Wärmeleitbügel aus einem parallel zur Bimetallfeder angeordneten Metallstreifen, der den wärmeleitenden Kontakt mit der Bimetallfeder an den gemeinsamen Befestigungspunkt hat und auf dessen freien Teil ein elektri.sr.nes Heizelement angebracht ist, dabei kann der Metallstreifen durch Verbiegen verschiedene Abstände, gemäß einer einzuregulierenden verschieden großen Wärmeübertragung durch Strahlung auf die Bimetallfeder, einnehmen.- Dies hat den Vorteil, daß die .Beheizung der Bimetallfeder gemäß den Erfordernissen des von der Kraftstoffversorgungsanlage betriebenen Motors einreguliert werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausführung ist in die Stromzuführung des elektrischen Heizelements durch eine zweite Bimetallfeder ein elektrischer Vorwiderstand bei tiefen Startteraperaturen zuschaltbar. Hiermit wird erreicht, daß insbesondere bei tiefen Starttemperaturen gemäß den tatsächlichen Begebenheiten die Aufheizung der Bimetallfedern noch langsamer erfolgt und damit der Steuerdruck gemäß den bei tiefen Starttemperaturen flacher verlaufenden Motorauf wärmkurven eingestellt wird.

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

Fig. 1 ein Schema der Kraftstoffversorgungsanlage, Fig. 2 ein Diagramm, das den Steuerdruck der Druckflüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur darstellt mit gleichzeitiger Darstellung der Motorerwärmungskurven.

Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffversorgungsanlage, bei der die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Luftfilter 1, einen Saugrohrabschnitt 3, in dem ein Meßorgan 4 angeordnet ist, einen Verbindüngsschlauch 5 und einen Saugrohrabschnitt 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 Saugrohrabschnitt 3 nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan ^ angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan ¹I herrschenden Luftdruck, der zwischen Meßorgan und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 4 steuert direkt ein Zumeß- und Mengenteilerventil 8. Die Verstellbewegung des Meßorgans ¹I wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel 10, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar ist, über eine Nase 11 auf den Steuerschieber 12 des Zumeßventils 8 übertragen. Auf 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

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aus einem Behälter 36 ansaugt und über eine Leitung l8 dem Zumeßventil 8 zuführt. Aus' 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 21 zur Innenbohrung 22 führen, die zusammen mit Absätzen des Steuerschiebers 12 eine Ringhut 23 bildet. Je nach Stellung des Steuerschiebers 12 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 24, durch die der gemessene 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 4l einer Unterdruckkammer 42 drehbar befestigt ist.

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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 4l entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 44 axial verschoben. Ein Stift 45 tastet 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, un 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 ^r-it sinem festen Ventilsitz 57 und ein^r Merrorar. 58, die in Schließrichtung des Ventils von einer Membranfeder 59 belastet wird. Die Schließkraft der Mer.branfeder

59 wird von einem Stift 60, der zwischen der Membran 58 und der Membranfeder 59 eingespannt ist, übertragen. Der Stift

60 wird dabei von dem Auflager 6l an der Membran 58 und dem Auflager 62 an der Federmembran 59 gehalten. Gegen das Auflager 62 wirkt eine Bimetallfeder 6*J, die an ihrem anderen Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventils eingepreßten Bolzen 65 verschraubt ist. Durch ein zwischen den Bolzen 65 und der 3imetallfeder 64 liegendes Isolierstück 66 ist die Bimetallfeder von V/ärrne verlust durch Vfär me leitung an das Gehäuse des Drucksteuerventils geschützt. Parallel zu der Bimetallfeder 64 liegt ein Värr.eleitbügel 68, der an dem gemeinsamen Befestigungspunkt einen w£rir.eleitenden Kontakt mit der Bimetallfeder hat.

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Auf den WärmeIeitbügel ist ein elektrischer Heizkörper 69 aufgesetzt. Der eine Stromanschluß 70 des elektrischen Heizkörpers 69 ist mit dem Pluspol verbunden, der andere Stronanschluß 72 ist über eine zusätzliche im Gehäuse des Drucksteuer ventils 53 isoliert befestigte Bimetallfeder 73 und deren freies Ende 75 mit einem Massekontakt 76 am Gehäuse verbindbar. Parallel dazu ist der Stronanschluß 72 ständig mit dem Massekontakt 76 über einen Vorwiderstand 74 verbunden, der durch die Bimetallfeder 73 überbrückbar ist.

Natürlich kann statt der Federmembran 59 auch eine Spiralfeder oder eine .Feder mit nicht-linearer Charakteristik verwendet werden, wobei die Vorspannung durch eine im Gehäuse auf einen Federteller wirkende Stellschraube veränderbar ist und womit "" ehe «npassungsmöglichkeii-en geboten werden.

Die Wirkungsvreise der beschriebenen Kraftstoffversorgungsanlage 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 l8 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 12j der dabei einen größeren Durchflußquerschnitt der Steuerschlitze 24 freigibt. Die durch diese Durchflußquerschnitte zu den nicht dargestellten Einspritzventilen gelangende Kraftstoffmenge entspricht.somit der Stellgröße des

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Meßorgans Ί. Aus der Ringnut 23 des Steuerschiebers 12 gelangt ein Teil des Kraftstoffes über einen Kanal 26 in den Druckraum 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 Kupplung 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 und ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft rtps Meßcr^ans ¹J erfolgt.

Meßgrößen für Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine sind die Drosselklappenstellung und der Saugrohrunterdruck, so daß die Rückstellkraft zweckmäßig 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 Kraft der Feder 37 des Drucksteuerventils 32 geändert wird. Steht 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 Drucksteuerventils 32 den Druck des Kraftstoffes bestimmt, der die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 beaufschlagt, muß die am Meßorgan ¹I angreifende Rückstellkraft etwas verringert werden, so daß der Steuerschieber 12 in eine Stellung verschoben wird, in der die Steuerschlitze 2*4 weiter geöffnet sind und eine entsprechend größere Kraftstoffmenge zur Einspritzung

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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 Drucksteuerventils 32 stärker gespannt wird. Dadurch erhöht sich die Rückstellkraft des Meßorgans 4, so daß trotz der geringen "Leckluftmengen", die an der sich geschlossenen Drosselklappe 7 vorbeiströmen können, keine Auslenkung des Meßorgans 4 und somit keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.

Während der Warmlaufphase des Motors bis zu Erreichen der Betriebstemperatur wird die Gemischanreicherung durch d^n vom Drucksteuerventil 53 beeinflußten Steuerdruck bestimmt. Die Steuerung erfolgt hierbei in Abhängigkeit der Außentemperatur beim Start. Die von der ,Membranfeder 59 auf die Membran 58 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur wirkt jedoch die Bimetallfeder 64 auf das Auflager 62 und damit gegen die Membranfeder 59. Dadurch wird die auf die Membran

58 übertragene Kraft verringert. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 6^ eine Aufheizung der Bimetallfeder 64, was bewirkt, daß die von der Bimetallfeder 64 übertragene Kraft auf die Membranfeder

59 verringert wird. Dies erfolgt in Zeitabhängigkeit entsprechend der Menge der auf die Bimetallfeder 64 übertragenen Wärme. Damit die Abnahmen der von der 3imetallfeder 64 auf die Membranfeder 59 übertragene Kraft in der Zeiteinheit möglichst linear entsprechend den Aufwärmkurven des Mot-ors in der Zeit erzielt wird, ist der elektrische Heizkörper 69 nicht direkt mit der Bimetallfeder 64 verbund&n, sondern

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sitzt auf einem Wärmeleitgügel 68, der die Wärme durch Wärmeleitung nur an der gemeinsamen Befestigungsstelle auf die riimetallfeder 64 übertragen kann. Durch mehr oder weniger starkes Abbiegen des Wärmeleitgügels kann der Wärmestrahlungsanteil, der auf die Bimetallfeder 64 übergeht, variiert v/erden. Es kann hier auf vorteilhafte Weise eine Anpassung des Spannun^- Zeit-Verhaltens der Bimetallfeder in der V.'armlaufphase an das Aufwärmverhalten verschiedener Motoren erfolgen. Die gewünschte Grundvorspannung v/ird dadurch erzielt, daß der Bolzen 65 verschieden weit in das Gehäuse des Drucksteuerventils eingepreßt wird, oder die Spannungscharakteristik der Feder 59 verändert wird.

Bei tiefen 3tarttei?.peraturen unter 0° erfolgt die Aufwärmung des Motors in der Zeiteinheit entsprechend irr.mer flacher verlaufender Kurven.

In Fig. 2 sind diese Motoraufv/ärmkurven d dargestellt. Un die Anpassung an diese Kurven entsprechend Startterr.peraturen um - 20° zu erreichen, r.uß die Aufv/ämung der Birnetallfeder 64 weiter verzögert werden. Dies geschieht über einen Vorwiderstand 74 in der Stromzuführungsleitung zum elektrischen Heizkörper 69. Bei normalen Starttemperaturen wird der Vorv/iderstand 64 durch eine zusätzliche Bimetallfeder 73 überbrückt, so daß der elektrische Heizkörper 69 mit voller Energie betrieben viird. In Fig. 1 ist die Biircetallfeder 73 in der den Vorwiderstand 74 überbrückenden Stellung gezeichnet.

In Fig. 2 wird mit den Kurven a und b der Steuerdruckverlauf bei überbrückten! Vorwiderstand 74 dargestellt. Die Kurve b wird bei tiefen Starttemperaturen durch die Wirkung des eingeschalteten Vorwiderstandes 74 in die Kurve c überführt. Heizkörper und Bimetallfeder massen bei vorstehender Anordnung so

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gewählt werden, daß der Übergang in die Waagerechte der weitgehend nach einer e-Funktion laufenden Kurven a, b und c weit oberhalb des durch diese Anordnung unverminderten Steuerdrucks liegt.

Durch diese beschriebene Anordnung läßt sich eine den tatsächlichen Erfordernissen weitgehendst angenäherte Steuerung des Steuerdrucks und damit auch der Gemischanreicherung erzielen. Die Anordnung berücksichtigt dabei die erheblich voneinander abweichenden Aufwärmgeschwindigkeiten eines Motors bei verschiedenen Starttemperaturen.

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Claims

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Ansprüche

1.) Kraftstoff Versorgungsanlage für gemisch verdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr 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 Mengenteiler-ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kcncinuiferiJ.uh 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, das ein temperaturabhängig arbeitendes,aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerelement eine Bimetallfeder (6¹I) dient, die mit einem unmittelbar nach dem Start von einem elektrischen Heizelement (69) beheizten Wärmeleitbügel (68) verbunden und gegenüber der Umgebung wärmeisoliert befestigt ist, wobei die Bimetallfeder (64) bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft einer Steuerfeder (59) des Druckregelventils wirkt.

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2, KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitgübel (68) aus einem parallel zur Bimetallfeder angeordneten Metallstreifen besteht, der den wärmeleitenden Kontakt mit der Bimetall— feder (64) an den gemeinsamen Befestigungspunkt hat und auf dessen freien Teil das elektrische Heizelement (69) angebracht ist.

3. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallstreifen durch Verbiegen verschiedene Abstände, gemäß einer eir.zuregulierenden vtiociiicdcn große Wärmeübertragung durch Strahlung auf die Bimetallfeder (6¹O, einnehmen kann.

H. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromzuführung des elektrischen Heizelements durch eine zweite Bimetallfeder (73) ein elektrischer Vorwiderstand (7*0 bei tiefen Starttemperaturen zuschaltbar ist.

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