DE2246547A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende brennkraftmaschinen

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Description

R· 10 3 5
8.8.1972 Su/Kb
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventil, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildeten beweglichen Ventilteils der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das bewegliche Ventilteil (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend von Flüssigkeit änderbaren Drucks betätigbar ist.
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409814/0U2
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Der Zweck derartiger Kraftstoffeinspritzanlagen ist, für einen Otto-Motor unter allen 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 wird der Steuerschieber entgegen einer an sich konstanten Rückstellkraft (Druckflüssigkeit) unter Zwischenschaltung eines Hebels durch ein mechanisches Luftmeßorgan betätigt. Dieser Einspritzanlage sind bezüglich des Eingriffs in die Regelung Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kraftstoffeinspritzanlage zu entwickeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das bewegliche Ventilteil (Steuerschieber) für die Änderung der zugemessenen Kraftstoffmenge durch die Flüssigkeit entgegen einer Rückstellkraft betätigt wird und der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein Drucksteuerorgan änderbar ist, dessen Steuergröße durch ein die Luftmenge im Saugrohr mindestens mittelbar messendes Gerät bestimmt wird, wobei als Rückstellkraft eine Feder mit möglichst weicher Kennlinie dienen kann. Da es verhältnismäßig einfach ist, den
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BAD ORtQfNAL
Robert Bosch GmbH R. ϊ 0 3 5 Su/Xb
Stuttgart
Druck einer Flüssigkeit zu ändern, um ihn danach auf einem bestimmten Druckniveau zu halten, ist es auch verhältnismäßig einfach, mit irgendwelchen Mitteln die das Saugrohr durchströmende Luftmenge zu messen, um dann diesen Meßwert in einen bestimmten Druck der Steuerflüssigkeit umzusetzen. Außerdem ist es verhältnismäßig einfach, in diesen Regelkreis einzugreifen, in dem man die Drucksteuerung in Abhängigkeit von sonstigen Motorkenngrößen beeinflußt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, dient als bewegliches Ventilteil ein Steuerschieber, der Teil eines Zumeßventilsder Verteilereinrichtung ist, in der über eine Ringnut des Steuerschiebers, in die der Kraftstoff von einer Förderpumpe zugeführt wird, der Kraftstoff je einem Steuerventil zugeleitet wird, welches von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied (Membran) im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer der stromabwärts des Zumeßventils herrschende Druck im Sinne eines Öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied einwirkt, während in der zweiten Kammer der stromaufwärts des Zumeßventils herrschende Druck zugeleitet wird, wobei der Durchströmquerschnitt des Zumeßventils durch axiales Verschieben des Steuerschiebers linear änderbar ist, indem der Steuerschieber mit seiner Ringnut insbesondere in einer Laufbüchse angeordnete Schieberparallele, jedem Einspritzventil·zugeordnete Steuerschlitze je nach axialer Lage mehr oder weniger freigibt.
Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung dient als Steuerflüssigkeit Kraftstoff, der dem beweglichen Ventilteil (Steuerschieber) über eine Leitung zugeführt wird, in die das Drucksteuerorgan geschaltet ist. Als Drucksteuerventil kann vorteilhafter Weise ein nahezu hysteresefrei arbeitendes Magnetventil dienen, dessen magnetische Feldstärke in Abhängigkeit von der das Saugrohr durchströmenden
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Luftmenge sowie von Motorkenngrößen wie Last, Temperatur und Abgasgiften änderbar ist.
Vorteilhafter Weise arbeitet das die Luft im Saugrohr messende Gerät mit elektrischen Mitteln, die eine der Lufttnenge entsprechende elektrische Größe erzeugen, die für die Steuergröße des Drucksteuerventils maßgebend ist, wobei vorteilhafter Weise auch die zugemessene Kraftstoffmenge mit elektrischen Mitteln gemessen werden kann und dieser Meßwert insbesondere über eine Schaltung, die in ihrer Wirkung einer Brückenschaltung entspricht, mit dem Luftmengenmeßwert verglichen werden kann, wobei dann die Vergleichsdifferenz die Steuergröße des Drucksteuerventils bestimmt. Hierdurch ist es leicht möglich, mit elektrischen Mitteln in den Regelkreis einzugreifen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Luftmengenmeßstelle im Saugrohr und Kraftstoffzumeßstelle sowie Drucksteuerventil an beliebigen Orten des Motorraumes angeordnet werden können und lediglich durch Kabel miteinander verbunden werden müssen.
Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das erste Ausführuhgsbeispiel, bei dem für die Luftmessung und Kraftstoffmessung elektrische Weggeber verwendet werden und
Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel, bei dem für die Luftmessung und Kraftstoffmessung temperaturabhängige Widerstände verwendet werden.
In einem Saugrohr 1 ist ein mit elektrischen Mitteln arbeitendes Luftmeßorgan 2 und eine Drosselklappe 3 hintereinander angeordnet. Die elektrische Ausgangsgröße des Luftmeföorgans 2
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Stuttgart 2246547
wird in einem elektrischen Steuergerät 4 mit der elektrischen Ausgangsgröße eines mit elektrischen Mitteln arbeitenden Kraftstoffmeßorgans verglichen, das mit einer Kraftstoffzumeß- und Verteilereinheit 5 zusammenwirkt. Der Vergleich im elektrischen Steuergerät führt zu einer elektrischen Steuergröße, durch die ein die Einspritzmenge bestimmender Druck einer Flüssigkeit gesteuert wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel dient als Luftmeßorgan eine einseitig gelagerte Luftklappe 7, die "einen Potentiometer 8 betätigt und entgegen der Kraft einer weichen Rückstellfeder 9 geschwenkt wird. Bei der Zumeß- und Verteilereinheit 5 ist zwischen einem Gehäuse 10 und einem Deckel 11 eine Membran 12 eingespannt, die Kammern 13 und 14 voneinander trennt. In der Verteilereinheit sind so viel Kammern 14 bzw. 13 vorzugsweise symmetrisch um die Mittelachse angeordnet, wie Einspritzdüsen zu der Brennkraftmaschine führen (in der Figur sind nur jeweils zwei derartige Kammern dargestellt). In einer durch den Deckel 11 und nahezu durch das Gehäuse 10 gehenden Zentralboh'rung 15 ist ein axial verschiebbarer Steuerschieber 16 angeordnet, mit einer Ringnut 17 auf der Mantelfläche. Die Ringnut 17 arbeitet mit ihrer oberen Steuerkante mit dem Gehäuse 10 angeordneten " Schlitzen 18 zusammen, die über Bohrungen 19 mit den Kammern 13 verbunden sind. Die Bewegung des Steuerschiebers 16 wird über einen Hebel 21 auf ein Potentiometer 22 übertragen, dessen elektrische Ausgangsgröße dem elektrischen Steuergerät l\ zugeführt wird. Am Hebel 21 greift eine möglichst weiche Feder 23 an, die gleichzeitig als Rückstellkraft des Steuerschiebers 16 dient.
Der Kraftstoff wird aus einem Behälter 25 durch eine Elektroförderpumpe 26 angesaugt und der Zumeß- und Verteilereinheit 5 durch eine Leitung 27 zugeführt. Von dieser Leitung 27 zweigt eine Leitung 28 ab, die zurück zum Behälter 25 führt
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Stuttgart
und in der ein Druckhalteventil 29 angeordnet ist. Aus der Leitung 27 gelangt der Kraftstoff in der Verteilereinheit in einen Kanal 30, der in stetiger Verbindung mit der Ringnut 17 des Steuerschiebers 16 ist. Aus dieser Ringnut gelangt dann der Kraftstoff über die Zumeßschlitze 18, die Bohrung 19 in die Kammern 13 und von dort über Leitungen 31 zu den nicht dargestellten einzelnen Einspritzventilen. Die Leitungen 31 ragen in die Kammern 13 herein und bilden mit der Membran 12 zusammen eine Ventileinheit, wozu noch eine Feder 32 gehört, die bewirkt, daß das Ventil in Ruhestellung geöffnet ist. Aus der Ringnut 17 strömt ein Teil des zugeführten Kraftstoffes, insbesondere ein weitgehend konstante Menge,über einen Kanal 33 zu den Kammern I1I, die durch öffnungen 34 nacheinander verbunden sind, so daß der Kraftstoff aus der in der Reihenfolge letzten Kammer 14 über einen Kanal 35 und eine Leitung 36 zurück zum Behälter 25 strömen kann. In der Leitung 36 ist ein Druckhalteventil 37 angeordnet.
Bei dem Durchströmen der Kammern 14 werden mögliche, sich an der Membran ansammelnde Luftbläschen hinweggespült. Membraneteifigkeit und Kraft der Federn 32 sind so ausgelegt, daß bei Änderung eines vorgesehenen Druckgefälles zwischen den beiden Kammern 13 und 14 sich der Durchströmquerschnitt zwischen Membran und Leitung 31 solange ändert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist.
Von der Leitung 36 zweigt eine Leitung 38 ab, in der ein Druckminderventil oder eine Drossel 39 angeordnet ist, um so das nach dieser Drossel 39 folgende hydraulische System von dem bereits beschriebenen System abzukoppeln. Durch die Leitung 38 wird der Kraftstoff dem Drucksteuerorgan 6 zugeführt, das als mit einer Tauchspule arbeitendes Membranventil ausgebildet ist. Durch die Membran 40 werden zwei Kammern Ml und 42 voneinander getrennt, die durch öffnungen 43 in der
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Membran miteinander verbunden sind. An der Membran ist ein Tauchspulanker 44 mit Erregerspule 45 befestigt, in die die elektrische Steuergröße vom Steuergerät 4 eingegeben wird. Anker und Spule arbeiten mit einem Magneten 46 zusammen. Die Leitung 38 endet kurz vor der Membran, einen Ventilsitz 47 bildend, so daß bei entsprechendem Ausschlag der Membran 40 die Leitung 38 absperrbar ist. Auf der anderen Seite der Membran ist dem Sitz 47 gegenüber- ein Sitz 48 einer Abflußleitung 49 vorgesehen, die zurück zum Behälter führt. Die Membran ist zusätzlich in Richtung zum Sitz 47 hin durch eine Feder 50 belastet. Von der Kammer 4l führt eine Leitung 51 zur Zumeß- und Verteilereinheit und gelangt dort vor die Stirnfläche des Steuerschiebers 16, die dem Hebel 2l.äbgewandt ist.Je nachdem wieviel Kraftstoff aufgrund der Stellung des Tauchspulmagneten durch die Leitung 38 zufließen kann bzw. durch die Leitung 49 abfließen kann, wird der Schieber 16 mehr oder weniger verschoben, dabei die'einzuspritzende Kraftstoff menge ändernd. Die Steuerung der Sitze 47 und 48 durch die Membran 40 kann intermittierend erfolgen, sie kann auch durch langsame Verschiebung erfolgen, je nachdem ob ein integrales oder proportionales Verhalten der Regelung erwünscht ist.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Aüsführungsbeispiel dient als Luftmeßorgan 2 ein temperaturabhängiger Widerstand 53 und es wird in der Zumeß- und Verteilereinheit 5 die zugemessene Kraftstoffmenge anstatt über einen Potentiometer ebenfalls über einen temperaturabhängigen Widerstand 54 gemessen, der in der entsprechend größer ausgebildeten die Schlitze 18 mit den Kammern 13 verbindenden Bohrung 55 angeordnet ist. Entsprechend der Aus-
meist legung der ganzen Zumeß- und Verteilerexnheit genügt/aie Messung in einer Bohrung 55, da durch alle Bohrungen 55 die gleiche Kraftstoffmenge strömt. Als temperaturabhängiger Widerstand kann vorzugsweise ein Hitzdraht dienen. Es kann jedoch, auch, die zugemessene Kraftstoffmenge als Differenz bestimmt werden zwischen gemessener Zulauf- und Ablaufmenge der Ringnut 17·
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Claims (1)

  1. Robert Bosch GmbH R. J 0 3 5 Su/Kb
    Stuttgart
    Ansprüche
    1.J Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventil, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildeten beweglichen Ventilteil, der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das bewegliche Ventilteil (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend von Flüssigkeit steuerbaren Drucks betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilteil (l6) (Steuerschieber) für die Änderung der zugemessenen Kraftstoffmenge durch die Flüssigkeit gegen eine Rückstellkraft (23, 56) betätigt wird und der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein Drucksteuerorgan (6) änderbar ist, dessen Steuergröße durch ein die Luftmenge im Saugrohr (1) mindestens mittelbar messendes Gerät (2) bestimmt wird.
    2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft eine Feder (23, 56) mit möglichst weicher Kennlinie dient.
    3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil ein Steuerschieber (16) dient, der Teil eines Zumeßventiles mit Verteilereinrichtung (5) ist, in der über eine Ringnut (17)
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    des Steuerschiebers.(16), in die der Kraftstoff von einer Förderpumpe (26) zugeführt wird; der Kraftstoff je einem Steuerventil (13, 31, 32) zugeleitet wird, welches von einem zwei Kammern (13, 1*1) trennenden nachgiebigen Glied (12) (Membran) im Durchströmquerschnitt änderbar ist, wobei in der ersten Kammer (13) der stromabwärts des Zumeßventiles (17* 18)
    herrschende Druck im Sinne eines öffnens des Steuerventils auf das nachgiebige Glied (12) einwirkt, während in der zweiten Kammer (I1I) der stromabwärts des Zumeßventils herrschende Druck zugeleitet wird, und der Durchströmquerschnitt des Zumeßventils durch axiales Verschieben des Steuerschiebers (16) linear änderbar ist, in dem der Steuerschieber mit seiner Ringnut (17) Schieberparallele, jedem Einspritzventil zugeordnete Steuerschlitze (18) je nach axialer Lage mehr oder weniger freigibt.
    4, Kraftstoffexnspritzanlage nach Anspruch .3, dadurch gekenn-. zeichnet, daß mindestens ein Teil des von der Pumpe zugeführten Kraftstoffs die zweiten Kammern (14) kontinuierlich und nacheinander durchströmt.
    5.. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerflüssigkeit Kraftstoff dient, der dem beweglichen Ventilteil (l6) (Steuerschieber) über eine Leitung (38, 51) zugeführt wird, in die
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    das Drucksteuerorgan (6) geschaltet ist,
    6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Drucksteuerorgan (6) ein mindestens zwei Steuerstellungen aufweisendes Ventil dient, dessen Abflußseite (49) hydraulisch nahezu gegendrucklos ist.
    7. Kraftstoffeinspritzanlage»nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (6) intermittierend' arbeitet.
    8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5» 6 oder. 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit durch ein nahezu hysteresefrei arbeitendes Elektromagnetventil (6) steuerbar ist, dessen magnetische Feldstärke in Abhängigkeit von der das Saugrohr (1) durchströmenden Luftmenge sowie von Motorkenngrößen wie Last, Temperatur und Abgasgiften änderbar ist.
    9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil mit einem Tauchspulanker (44) arbeitet und als Elektromagnet ein Permanentmagnet (46) oder ein Magnet mit konstanter Fremderregung dient.
    10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil eine Membran
    CO) dient. 4098U/OU2
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    Robert Bosch GmbH R0 ? 0 3 5 Su/Kb
    . Stuttgart .
    11. Kraftstoffeinspritsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Luftmenge im Saugrohr (1) messende Gerät (2) mit elektrischen Mitteln (8, 53) arbeitet, die eine der Luftmenge entsprechende elektrische Größe erzeugen, die für die Steuergröße des Drucksteuerventils maßgebend ist.
    12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zugemessene Kraftstoffmenge mit elektrischen Mitteln (5*0 gemessen wird und dieser Meßwert insbesondere über eine Schaltung, die in ihrer Wirkung einer Brückenschaltung entsprichts mit dem Luftmengenmeßwert verglichen wird, wobei die ¥ergleiciisdifferenz die Steuergröße des Drucksteuerventils (6) bestimmt«
    ΛΧ Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch"11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Steuerschiebers (16) und damit die zugemessene Kraftstoffmenge durch einen Weggeber
    .-■'
    (22) gemessen wird.
    I1I. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 13 j dadurch gekennzeichnet, daß als Weggeber (22) ein Potentiometer dient, dessen bewegliches Teil (21) mindestens mittelbar durch den Steuerschieber (16) betätigt wird.
    15. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekenn-
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    -12-Robert Bosch GmbH R. * Su/Kb
    zeichnet, daß die Messung durch einen induktiven Weggeber erfolgt.
    16. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (16) über eine Rolle an einem exzentrisch gelagerten Hebel (21) angreift, auf dessen dem Lager ab gewandten Ende der Abnehmer des Weggebers angeordnet ist.
    17. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge durch eine Stauscheibe (7) gemessen wird, die ebenfalls mit einem Weggeber (8) zusammenarbeitet.
    18. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zugemessene Kraftstoffmenge durch einen im Flüssigkeitsstrom angeordneten temperaturabhängigen Widerstand (54) meßbar ist.
    19. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmenge durch mindestens einen temperaturabhängigen im Ansaugluftstrom angeordneten Widerstand (53) meßbar ist.
    4098U/0142
    -13-Robert Bosch GmbH R. ί 0 3 5 Su/Kb
    .20, Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmenge durch mindestens einen temperaturabhängigen im Ansaugluftstrom angeordneten Widerstand (53) gemessen wird, der als ein Widerstand einer Brückenschaltung dient, deren Kennlinie annähernd den gleichen Verlauf hat, wie die der die Flüssigkeitsmenge messenden Brückenschaltung. /,
    4098 14/0 142
DE2246547A 1972-09-22 1972-09-22 Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen Expired DE2246547C2 (de)

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