DE2246546C2 - Kraftstoffzumeßventil einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

geber angeordnet. In der Laufbuchse 18 arbeitet ein axial verschiebbares Ventilglied 20, auf dessen Mantelfläche eine Ringnut 21 angeordnet ist. Die Ringnut 21 arbeitet mit ihrer einen Stirnkante mit in der Laufbuchse 18 angeordneten Steuerschlitzen 22 zusammen, die über Bohrungen 23 mit den Kammern 15 verbunden sind. Die Bewegungen des Ventilglieds 20 werden von einem Schieber 24 mitgemacht, der als bewegliches Teil des induktiven Weggebers dient, durch eine schwache Feder 25 an das Ventilglied 20 gepreßt wird und mit einer Induktivspule 26 zusammenwirkt. Die Induktivspule 26 ist über eine elektrische Leitung 27 mit dem elektrischen Steuergerät 4 verbunden. Das Ventilglied 20 ist auf der dem induktiven Weggeber abgewandten Stirnseite durch eine Feder 28 belastet, die den Schieber außer Betrieb der Einspritzanlage in eine Lage schiebt, in der die Verbindung zwischen der Ringnut 21 und den Steuerschlitzen 22 unterbrochen ist (Nullförderung bei Ausfallen der elektrischen Anlage).

Der Kraftstoff wird aus einem Behälter 29 durch eine Elektroförderpumpe 30 angesaugt und dem Kraftstoffzumeßventil 6 durch eine Leitung 31 zugeführt. Von dieser Leitung 31 zweigt eine Leitung 32 ab, die zurück zum Behälter 29 führt und in der ein Druckhalteventil 33 angeordnet ist. Aus der Leitung 31 gelangt der Kraftstoff in eine der Kammern 16, die wie nicht näher dargestellt nacheinander verbunden sind, so daß der Kraftstoff aus der in der Reihenfolge letzten Kammer 16 über eine Leitung 34 zum Magnetventil 7 strömt. Beim Durchströmen der Kammern 16 werden mögliche, sich an der Membran ansammelnde Luftbläschen hinweggespült. Von den Kammern 16 führen radiale Verbindungen 35, die im Gehäuseteil 12 sowie in der Laufbuchse 18 verlaufen, zu der Ringnut 21, mit der sie in stetiger Verbindung sind.

Aus den voneinander getrennten Kammern 15 gelangt der Kraftstoff über Leitungen 36 zu den nicht dargestellten Einspritzventilen. Die Leitungen 36 ragen in die Kammern 15 hinein und bilden mit der Membran 14 zusammen je eine Ventileinheit, zu der noch eine Feder 37 gehört, durch die das Ventil in Ruhestellung geöffnet ist und die gemeinsam mit Ventilsitzdurchmesser und Membransteifigkeit ein konstantes Druckgefälle steuert. Membransteifigkeit und Kraft der Federn 37 sind so ausgelegt, daß bei Änderung eines vorgesehenen Druckgefälles zwischen den beiden Kammern 15 und 16 sich der Durchströmquerschnitt zwischen Membran und Leitung 36 solange ändert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist

Das Magnetventil 7 steuert die Bewegung des Ventilglieds 20, in dem die über die Leitung 34 dem Magnetventil zuströmende Flüssigkeit über Leitungen 38 und 39 Arbeitsräumen 40 und 41 beiderseits der Stirnseiten des Ventilglieds 20 zugeführt wird. 1st der Druck im , Arbeitsraum 40 höher als im Arbeitsraum 41, so wird nach Oberwindung der Kraft der Feder 28 das Ventilglied in eine Stellung für mehr Einspritzmenge geschoben, bei geringerem Druck im Arbeitsraum 40 in die entgegengesetzte Richtung. Die Arbeitsräume 40 und 41 sind über Drosseln 42 und 43 zu einem Raum 44 hin druckentlastet, der über eine Leitung 45 zum Kraftstoffbehälter 29 führt

Das in Fig. 1 dargestellte Magnetventil arbeitet mit einer Membran 46, die aus magnetisierbarem Stahl besteht und durch Magnete 47 betätigt wird. Die Magnete 47 sind durch elektrische Leitungen 48 mit dem Steuergerät 4 verbunden. Durch die Membran werden die Mündungen der Leitungen 38 und 39 gesteuert, die mit der Membran 46 je ein Ventil bilden, wobei in Ruhestellung die Membran zwischen den Mündungen angeordnet ist, so daß beide Ventile stromlos geöffnet sind. In der Membran sind öffnungen 48 vorgesehen, über die sich der durch die Leitung 34 zuströmende Kraftstoff auf die Räume beiderseits der Membran verteilen kann. Die Membran selber ist durch einen Gehäuseteil 49 an den Gehäuseteil 13 gespannt. Je nach gewählter Steuerung, in erster Linie bestimmt durch die Art des Steuergeräts 4, kann für die Kraftstoffverteilung zu den beiden Stirnseiten des Ventilglieds 20, die Membran 46 entweder intermittierend zwischen den Ventilsitzen oder einem Ventilsitz und Mittelstellung betätigt werden oder durch unterschiedlich starke Erregung der die Membran betätigenden Magnete 47 Zwischenstellungen einnehmen, bei der die Mündungen der Leitungen 38, 39 gegensätzlich mehr oder weniger stark gedrosselt werden. Je nachdem ob die Steuerung intermittierend oder durch langsame Verstellung erfolgt, wird ein integrales oder proportionales Verhalten der Regelung erreicht.

In den F i g. 2 bis 4 sind verschiedene Arten von Magnetventilen dargestellt, wie sie beispielsweise zur Betätigung des Ventilglieds 20 das hier sehr vereinfacht dargestellt ist, verwendet werden können. Bei allen drei Beispielen werden je zwei Membranen in den Magnetventilen gesteuert, die nach den F i g. 2 und 3 je einen Ventilsitz, im Beispiel nach F i g. 4 zwei Ventilsitze steuern.

Nach F i g. 2 werden die Membranen 50,51 durch ein Magnetsystem betätigt, das einen gemeinsamen Kern 52 hat, mit zwei Erregerspulen 53.

Nach Fig.3 wird durch ein Magnetsystem wie es in F i g. 2 beschrieben ist, der Rückfluß aus den Arbeitsräumen 40 und 41 beiderseits des Ventilglieds 20 gesteuert. Die Flüssigkeitsstromrichtung ist also gerade umgekehrt, wie in den in F i g. 1 und 2 sowie F i g. 4 dargestellten Beispielen. Die Räume beiderseits der Membranen 50, 51 sind voneinander getrennt, hingegen sind die durch die Membran gesteuerten Kanäle 54 und 55 miteinander verbunden, um dann in die Rücklaufleitung 45 zu münden.

Beim Beispiel nach Fig.4 werden durch die zwei Membranen 50,51 je zwei Sitze gesteuert Je ein Sitz 56 ist durch die Mündung der Leitungen 54 und 55 gebildet, die zusammengefaßt sind und in die Rücklaufleitung 45 übergehen. Über die auf der entgegengesetzten Seite der Membran liegenden Ventilsitze 57 wird der von dem Kraftstoffzumeßventil durch die Leitung 34 geleitete Kraftstoff zugeführt. Die Membrankammern 58 und 59 sind wiederum mit den Arbeitsräumen 40,41 des Ventilglieds 20 verbunden. In Ruhestellung, also abgeschalte ten Magneten 53 werden durch die Membranen die Leitungen 54 und 55 gesperrt Je nach Stärke der Erregung der Magnete 53 wird dann die Membran von den Sitzen 56 abgehoben und in Richtung der Ventilsitze 57 gezogen, wodurch der zugeführte Kraftstoff gedrosselt wird und die Abflußdrosselung verringert wird.

Außer den gezeigten Beispielen sind eine ganze Zahl von Variationen der Steuerung denkbar, mit dem übergeordneten Gedanken, das Ventilglied 20 auf beiden Seiten hydraulisch zu beaufschlagen, um es entsprechend der Differenz des Druckes der Flüssigkeit zu verschieben, wobei die Regelung integral oder proportional erfolgen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. In der Kraftstoffleitung angeordnetes Kraftstoffzuraeßventil einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildetes Ventilglied der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das Ventilglied (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend einerseits vom steuerbaren Druck einer Kraftstoffmenge als Steuerflüssigkeit entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist und der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein Bauteil gesteuert wird, dessen Steuergröße durch ein die Luftmenge im Saugrohr mindestens mittelbar messendes Gerät bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (20) in beiden Stellrichtungen durch die Steuerflüssigkeit betätigt wird und als Bauteil zur Beeinflussung des Drukkes der Steuerflüssigkeit ein Magnetventil (7) dient

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflüssigkeit jeweils einer Stellrichtung zugeleitet wird.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druck und Menge der Steuerflüssigkeit für jede Stellrichtung in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (7) mit einer Membran (46) als bewegliches Ventilglied arbeitet

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder

4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vergrößern des Durchgangsquerschnittes der Steuerflüssigkeit am Magnetventil (7) für die eine Stellrichtung ein entsprechendes Verkleinern des Querschnittes für die entgegengesetzte Stellrichtung erfolgt.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (7) intermittierend erregt wird, wodurch insbesondere je ein Flüssigkeitsstrom in eine der beiden Stellrichtungen intermittierend unterbrochen wird.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran entgegen der Kraft einer Feder (46) durch einen Magneten (47) mit insbesondere linearer Kennlinie betätigt wird.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der An-Sprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (46) zwischen zwei Ventilsitzen angeordnet als bewegliches Ventilglied mit diesen zusammenwirkt.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige Ventile (50,51,56,57) mit je zwei Sitzen vorgesehen sind, die den zugeführten Flüssigkeitsstrom entweder je in eine Stellrichtung leiten oder in einen Raum niederen Drucks.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Membran (46) ein Magnet (47) zu deren Betätigung angeordnet ist,

11. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der An-Sprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsströme für jede der zwei Stellrichtungen durch unabhängig steuerbare Ventile (50 bis 57) be

einflußt werden.

IZ Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß als bewegliche Ventilglieder Membranen (50,51) dienen, die auf zwei Seiten eines Magnetblocks (52,53) angeordnet die auf der dem Magnetblock abgewandten Seite der Membran gelegenen Ventilsitze steuern.

13- Kraftstoff einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftstoffzumeßventil (6) und Magnetventil (7) in einer Baueinheit angeordnet sind.

14. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als bewegliches Ventilglied ein Steuerschieber dient der Teil eines Zuineßventils mit Verteilereinrichtung ist in der über eine Ringnut (2!) des Steuerschiebers, in die der Kraftstoff von der Förderpumpe (30) zugeführt wird, der Kraftstoff je einem Steuerventil (14,15,16, 36, 37) zugeleitet wird, welches von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied (Membran) (14) im Durchströmquerschnitt änderbar ist wobei in der ersten Kammer (15) der stromabwärts des Zumeßventils (21,22) herrschende Druck im Sinne eines Öffnens dieses Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während der zweiten Kammer (16) der stromaufwärts des Zumeßventils (21, 22) herrschende Druck zugeleitet wird, und der Durchströmquerschnitt des Zumeßventils durch axiales Verschieben des Ventilglieds (20) linear änderbar ist, indem das Ventilglied mit seiner Ringnut (21) in einer Laufbuchse (18) schieberparallele, jedem Einspritzventil zugeordnete Steuerschlitze (22) je nach axialer Lage mehr oder weniger freigibt

15. Kraftstoff einspritzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des von der Förderpumpe (30) zugeführten Kraftstoffs die zweiten Kammern (16) kontinuierlich und nacheinander durchströmt.

16. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Magnetventil (7) maßgebende elektrische Steuergröße von dem die Luftmenge im Saugrohr messenden Gerät (2) entsprechend der Luftmenge bestimmt wird.

17. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß die zugemessene Kraftstoffmenge als elektrischer Meßwert ermittelt wird und dieser Meßwert insbesondere über eine Brückenschaltung mit dem Luftmengenmeßwert verglichen wird, wobei die Vergleichsdifferenz die Steuergröße des Magnetventils (7) bestimmt.

18. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des beweglichen Ventilglieds (20) des Kraftstoffzumeßventils (6) induktiv gemessen wird.

19. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff nach Durchströmen der Kammern (16) dem Magnetventil (7) zugeleitet wird und aus den Arbeitsräumen (40, 41) für die Verstellung des beweglichen Ventilglieds (20) des Kraftstoffzumeßventils über Drosseln (42, 43) in einen Raum (44) niederen Drucks abfließt.

20. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff nach Durchströmen der Kammern (16) über Drosseln den Arbeitsräumen (40, 41) zugeleitet wird, die über je eine Leitung mit dem Magnetventil (7) verbunden sind, das das Abströmen des Kraftstoffs zu einem

Raum niederen Drucks steuert (F i g. 3).

Die Erfindung betrifft ein in der Kraftstoffleitung angeordnetes Kraftstoffzumeßventil einer Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildetes Ventilglied der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das Ventilglied (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend einerseits vom steuerbaren Druck einer Kraftstoffmenge als Steuerflüssigkeit entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist und der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein Bauteil gesteuert wird, dessen Steuergröße durch ein die Luftmenge im Saugrohr mindestens mittelbar messendes Gerät bestimmt wird. Der Zweck derartiger Kraftstoffeinjpritzanlagen ist, für einen Otto-Motor unter alien Betriebsbedingungen selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder stark zu vermindern. Hierfür muß die an sich angestrebte Proportionalität zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen wie Drehzahl, Last, Temperatur und Abgaszusammensetzung änderbar sein. Eine derartige Änderung soll wiederum mit einfachsten Mitteln, d. h. durch einfachen Eingriff in die Regelanlage der Kraftstoffeinspritzanlage möglich sein.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art (DE-OS 19 60 148) greift am Steuerschieber eines Zumeßventiles einerseits eine Druckflüssigkeit und andererseits unter Zwischenschaltung eines Hebels ein mechanisches Luftmeßorgan an. Diese Anlage hat zwar den Vorteil, daß durch die Verwendung einer Druckflüssigkeit es verhältnismäßig einfach ist, eine konstante Rückstellkraft zu erzeugen, die leicht änderbar ist, sie hat aber den Nachteil einer mechanischen Übertragung des Lufimeßwertes auf den Steuerschieber. Hierdurch sind bezüglich des Eingriffs in die Regelung zusätzliche Grenzen gesetzt.

Bei einer weiteren bekannten Kraftstoffeinspritzanlage (US-PS 29 22 410) dieser Art steuert ein Luftmeßorgan und eine Drosselklappe ein hydraulisches Drucksteuerventil, das den einerseits an einem Steuerschieber eines Zumeßventiles angreifenden Hydraulikdruck bestimmt. Korrekturen des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von weiteren Motorkenngrößen lassen sich hierbei nicht mehr vornehmen. Bekannt ist ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzanlage (DE-OS 20 03 924) mit einem die Luft im Saugrohr messenden Gerät, das mit elektrischen Mitteln arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zumeßventil zu entwickeln, das mit einfachen Mitteln eine Anpassung des Kraftstoff-Luft-Gemisches an die verschiedensten Motorkenngrößen erlaubt. Außerdem soll das Zumeßveniil als Bauteil einer aus verschiedenen Systemeli kombinierten Kraftstoffeinspritzanlage dienen können, beispielsweise als Bauteil einer mit einem mit elektrischen Mitteln arbeitenden Luftmesser oder einer mit einem mit mechanischen Mitteln arbeitenden Luftmesser.

Diese Aufgabe wird erfinuungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilglied in beiden Stellrichtungen durch die Steuerflüssigkeit betätigt wird und als Bauteil zur Beeinflussung des Druckes der Steuerflüssigkeit ein Magnetventil dient Maßgebend für die Verstellung des beweglichen Ventilteils ist jeweils die Differenz der Drükke der Flüssigkeit beiderseits des beweglichen Ventilteils. Diese Druckdifferenz kann kui'zfristig und abwechselnd durch intermittierende Zuleitung der Flüssigkeit erfolgen, kann jedoch auch lediglich als reine Flüssigkeitsdrucksteuerung bewirkt werden,
ίο So kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Steuerflüssigkeit jeweils einer Stellrichtung zugeleitet werden und es kann Druck und Menge der Steuerflüssigkeit für jede Stellrichtung in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar sein. Bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage wird insbesondere der Vorteil von Flüssigkeit als Steuermedium ausgenutzt, wonach es verhältnismäßig einfach ist, eine konstante Kraft zu erhalten, um diese dann je nach Bedarf durch Änderung des Druckniveaus als konstante Kraft zu ändem.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als bewegliches Ventilglied des Magnetventiles eine Membran und ist das Magnetventil mit dem Kraftstoffzumeßventil zu einer Baueinheit integriert.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die für das Magnetventil maßgebende elektrische Steuergröße von dem die Luftmenge im Saugrohr messenden Gerät entsprechend der Luftmenge bestimmt.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist mit verschiedenen Varianten in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Einspritzanlage,
F i g. 2 bis 4 Varianten des den Zumeßschieber steuernden Magnetventils.

In einem Saugrohr 1 ist ein mit elektrischen Mitteln arbeitendes Luftmengenmeßorgan 2 und eine Drosselklappe 3 hintereinander angeordnet. Die elektrische ίο Ausgangsgröße des Luftmengenmeßorgans 2 wird in einem elektrischen Steuergerät 4 mit der elektrischen Ausgangsgröße eines mit elektrischen Mitteln arbeitenden Kraftstoffmeßorgans 5 verglichen, das mit einem Kraftstoffzumeßventil 6 zusammenwirkt. Der Vergleich im elektrischen Steuergerät 4 führt zu einer elektrischen Steuergröße eines Magnetventils 7, das über das Kraftstoffzumeßventil 6 eine Mengenänderung des eingespritzten Kraftstoffs bewirkt, die dem Sollwert entspricht.

Als Luftmengenmeßorgan 2 dient eine einseitig gelagerte Luftklappe 8, die einen Potentiometer 9 betätigt und entgegen der Kraft einer weichen Rückstellfeder 10 geschwenkt wird.

Kraftstoffmeßorgan 5, Kraftstoffzumeßventil 6 und Magnetventil 7 sind zu einem Stellwerk integriert. Das Stellwerk setzt sich aus drei Gehäuseteilen 11,12 und 13 zusammen, von denen die Teile 11 und 12 dar; Kraftstoffzumeßventil 6 aufnehmen, der Teil 13, das Magnetventil 7 und das Kraftstoffmeßorgan 5. Zwischen den Teilen 11 und 12 ist eine Membran 14 eingespannt, die die Kammern 15 und 16 voneinander trennt. In dem Kraftstoffzumeßventil sind so viel Kammern 15 bzw. 16 vorzugsweise symmetrisch um die Mittelachse angeordnet, wie Einspritzdüsen an der Brennkraftmaschine vorhanden sind (in der F i g. 1 sind nur jeweils zwei derartige Kammern dargestellt). In einer durch die Gehäuseteile 11,12 und 13 gehende Bohrung 17 sind gleichachsig eine Laufbuchse 18 und ein Einsatz 19 für einen induktiven Weg-