DE2246547C2 - Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen

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DE2246547C2 DE2246547A DE2246547A DE2246547C2 DE 2246547 C2 DE2246547 C2 DE 2246547C2 DE 2246547 A DE2246547 A DE 2246547A DE 2246547 A DE2246547 A DE 2246547A DE 2246547 C2 DE2246547 C2 DE 2246547C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventil, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildetes bewegliches Ventilteil der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das bewegliche Ventilteil (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist und für die Änderung der zugemessenen Kraftstoffmenge durch Steuerflüssigkeit gegen die 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.
Der Zweck derartiger Kraftstoifeinspritzanlagen 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. kieinstmöglichem 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 seiu. nine derartige Änderung soll wiederum mit einfachsten Mitteln, d. h. durch einfachen Eingriff in die Regelaniage der Kraftstoffeinspritzanlage möglich sein.
Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art (US-PS 29 22 410) dier.t als Drucksteuerorgan ein mechanischer Kolbenschieber, bei dem als nachteilig anzusehen ist, daß neben Fehlereinflüssen infolge von Reibung die Eingriffsmöglichkeiten verschiedener Motorkenngrößen am Kolbenschieber nicht nur sehr aufwendig, sondern überhaupt begrenzt sind. Bekannt sind ebenfalls direkt als Zumeßventile wirkende Elektromagnetventile (DE-GM 13 02 928, DE-OS 20 14 633), welche durch elektrische Steuersignale ansteuerbar sind, die mittels elektrischer Luftmengenmesser erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der auf einfache Art und Weise Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine kennzeichnende Größen eingegeben und zur Steuerung des Zumeßventiles verwendet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein als Drucksteuerorgan dienendes Elektromagnetventil steuerbar ist, das intermittierend arbeitet und dessen magnetische Feldstärke in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist.
Der Druck der Steuerflüssigkeit läßt sich dabei sehr leicht ändern und auf einem bestimmten Druckniveau halten.
Vorteilhaft ist es, daß mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes eine der Lultmenge im Saugrohr entsprechende elektrische Größe erzeugt wird, die für die Steuergröße des Elektromagnetventils maßgebend ist.
Eine zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß die zugemessene Kraftstoff menge mit einem temperaturabhängigen Widerstand gemessen wird und dieser Meßwert insbesondere über eine Schaltung, die in ihrer Wirkung einer Brückenschaltung entspricht, mit dem Luftmengenmeßwert verglichen wird, wobei die Vergleichsdifferenz die Steuergröße des Elektromagnetventils bestimmt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Luftmengenmeßstelle im Saugrohr, die Kraftstoffzumeßstelle und das Elektromagnetventil an beliebigen Stellen des Motorraumes angeordnet werden können.
Zwei Äusführursgsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht d;rgestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem für die Luftmessung und Kraftstoffmessung elektrische Weggeber verwendet werden und
F i g. 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 Luftmeßorgans 2 wird in einem elektrischen Steuergerät 4 mit der elektrischen Ausgangsgröße eines mit elektrischen Mitteln arbeitenden Kraftstoffmeßorgans verglichen.d as mit einem Zumeßventil 5 zusammenwirkt. Der Vergleich im elektrischen Steuergerät führt zu einer elektrischen Steuergröße, durch die ein die Einspritzmenge bestimmender Druck einer Flüssigkeit gesteueri wird.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel dient als Luftmeßorgan eine einseitig gelagerte Stauscheibe 7, die einen Weggeber 8 betätigt und entgegen der Kraft einer weichen Rückstellfeder 9 geschwenkt wird. Bei dem Zumeßventil 5 ist zwischen einem Gehäuse 10 und einem Deckel 11 eine Membran 12 eingespannt, die Kammer 13 und 14 voneinander trennt. In dem Zumeßventil sind so viele 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 dtn Deckel 11 una nahezu durch d<js Gehäuse 10 gehenden Zentralbohrung 15 ist ein axial verschiebbarer Steuerschieber 16 angeordnet, mit einer Ringnut 17 auf der Mantelfläche. Die Ringnut 17 arbeitet mit ihrer oberen Steuerkante mit am Gehäuse 10 angeordneten Steuerschlitzen 18 zusammen, die über Bohrungen 19 mit den Kammern 13 verbunden sind. Die Bewegung des Steuerschiebers 16 wird über einen Hebel 21 auf einen Weggeber 22 übertragen, dessen elektrische Ausgangsgröße dem elektrischen Steuergerät 4 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 dem Zumeßventil 5 durch eine Leitung 27 ..ugeführt. Von dieser Leitung 27 zweigt eine Leitung 28 ab. die zurück zum Behälter 25 fuhrt und in der Druckhalteventil 29 angeordnet ist. Aus der Leitung 27 gelangt der Kraftstoff in das Zumeßventil in einen Kanal 30, der in stetiger Verbindung mit der Ringnut 17 des Steuerschiebers 17 ist. Aus dieser Ringnut gelangt dann der Kraftstoff über die Steuerschlitze 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
ίο 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 eine weitgehend konstante Menge, über einen Kanal 33 zu den Kammern 14, 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 Kärrnern 14 werden mögliche, sich an der Membran ansammelnde Luftblaschen hinweggespült. Membransteifigkeit und Kraft der Feder 32 sind so ausgelegt, daß bei Änderung eines vorgesehenen Druckgefälles zwischen den beiden k.ammern 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 Elektromagnetventil 6 zugeführt, das als mit einer Tauchspule arbeitendes Membranventil ausgebildet ist.
Durch die Membran 40 werden zwei Kammern 4! und 42 voneinander getrennt, die durch Öffnungen 43 in der Membran miteinander verbunden sind. An der Merr,-bran ist ein Tauchspulanker 44 mit ErregerEpule 45 befestigt, in die die elektrische Steuergröße vom elektrisehen Steuergerät 4 eingegeben wird. Anker und Spule arbe::en mit einem Permanentmagneten 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 uem Ventilsitz 47 gegenüber ein Ventilsitz 48 einer Abflußleitung 49 vorgesehen, die zurück zum Behälter führt. Die Membran ist zusätzlich in Richtung zum Ventilsitz 47 hin durch eine Feder 50 belastet. Von der Kammer 41 führt eine Leitung 51 zum Zumeßventil und gelangt dort vor die Stirnfläche des Steuerschiebers 16, die dem Hebel 21 abgewandt 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 Kraftstoffmenge ändernd. Die Steuerung der Ventilsitze 47 und 48 durch die Membran 40 kann intermittierend erfolgen, sie kann auch durch langsame Verschiebung erfolgen, je nach-
bo dem ob ein integrales oder proportionales Verhalten der Regelung erwünscht ist.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfülirungsbeispiel dient als Luftmeßorgan 2 ein temperaturabhängiger Widerstand 53 und es wird in dem Zumeßventil 5 die zuge-
tvj messene Kraftstoffmenge anstatt über einen Potertiometer ebenfalls über einen temperaturabhängigen Widerstand 54 gemessen, der in der entsprechend größer ausgebildeten die Steuerschlitze 18 mit den Kammern
I 5 verbindenden Dolining 55 ungeordnet ist. l.nls|>rc clicnd tier Auslegung de g;m/en /umerWentils gcniigl meist die Messung in einer llohning 55. d;i durch ;ille Höhlungen 55 die gleiche Kr;il!sloHinenge slröml. Als temper;itur;ibh;ingiger Widerst;nul kiinn vorzugsweise ein I lii/clriiht dienen. V.s kiinn jedoch .inch die /ugemessene K.r;iftstoffmenge ;ils Differenz besiimmt werden zwischen gemessener Zulauf- und Abhiufmenge der Kingniit 17.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
JO
■to
45
60
65

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Kraftsioffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einem in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventil, durch dessen insbesondere als Steuerschieber ausgebildetes bewegliches Ventilteil der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge eine in einem gewünschten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird, wobei das bewegliche Ventilteil (Steuerschieber) die Zumessung beeinflussend in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine entgegen einer Rückstellkraft betätigbar ist und für die Änderung der zugemessenen Kraftstoffmenge durch Steuerflüssigkeit gegen die Rückstellkraft betätigt wird und der Druck der Steuerflüssigkeit durch ein Drucksteucrorgan änderbar ist, dessen Steuergröße durch ein die Luftmenge im Saugrohr mindestens mittelbar messendes Gerät bestimmt wird, d a durch gekennzeichnet, daß der Druck der Sieuerfiüssigkeii durch ein als Drucksieuerorgan dienendes Elektromagnetventil (6) steuerbar ist, das intermittierend arbeitet und dessen magnetische Feldstärke in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventil des Elektromagnetventiles (6) eine Membran (40) dient.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekei:"zeichnet, daß das Elektromagnetventil (6) mit einem TauchsDulanker (44) arbeitet und als Elektromagnet ein Permanentmagnet (46) oder ein Magnet mit konstanter Fremderregung dient.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mitttels eines temperaturabhängigen Widerstandes
(53) eine der Luftmenge im Saugrohr (1) entsprechende elektrische Größe erzeugt wird, die für die Steuergröße des Elektromagnetventils maßgebend ist.
5. Kraftstoffspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zugemessene Kraftstoffmenge mit einem temperaturabhängigen Widerstand (54) gemessen wird und dieser Meßwert insbesondere über eine Schaltung, die in ihrer Wirkung einer Brückenschaltung entspricht, mit dem Luftmengenmeßwert verglichen wird, wobei die Vergleichsdifferenz die Steuergröße des Elektromagnetventils (6) bestimmt.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Steuerschiebers (16) und damit die zugemessene Kraftstoffmenge durch einen Weggeber (22) gemessen wird.
7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge durch eine Stauscheibe (7) gemessen wird, die ebenfalls mit einem Weggeber (8) zusammenarbeitet.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugemessene Kraftstoffmenge durch einen im Flüssigkeitsstrom angeordneten temperaturabhängigen Widerstand
(54) meßbar ist.
9. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6. 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 der gleichen Verlauf hat, wie der der die Flüssigkeitsmenge messenden Brückenschaltung.
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