DE2327295A1

DE2327295A1 - Kraftstoffversorgungsanlage

Info

Publication number: DE2327295A1
Application number: DE2327295A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1973-05-29
Publication date: 1975-01-02
Also published as: BR7404307D0; DE2327295B2; SE7407037L; GB1469551A; US3894523A; JPS5021124A; DE2327295C3; FR2231860A1; FR2231860B1; SE388664B

Description

R.t A98

Anlage zur

Patent^ und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, STUTTGART Kraftstoffversorgungsanlage

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Kraftstoffversorgungsanlage, für gemischverdiehtende -,fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Heßorgan sowie eine willkürlich betätig- bare 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

409881/0023 ² ■"""

_2- 1498

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 mindestens. ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößeugesteuertes Drucksteuerventil, das ein · temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist und als Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die mit einem unmittelbar nach dem Start 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.

Kraftstoffanlagen dieser Art sind bereits bekannt. Es ergibt sich dabei das Problem, daß sich bei unterschielichem Atmosphären druck das Kraftstoff-Luft-Gemisch ändert. Für einen geodätischen Höhenunterschied von 1000 m ändert sich die Luftdichte um ca. 10 %, das hat eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches um ca 5. % zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine KraftstoffVersorgung sanlage der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, bei der der Einfluß des Atmosphärendruckes auf das Kraftstoff-Luft-Gemisch weitgehend ausgeglichen wird.

Diese.Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerfeder eine zweite Feder parallel geschaltet und die Vorspannung der zweiten Feder in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck änderbar ist. -

Die Anordnung der zweiten Feder parallel zur Steuerfeder hat den Vorteil, daß bei Ausfall des den Atmosphärendruck messenden Organes der Druck der Druckflüssigkeit lediglich um den Druck zum Ausgleich des AtmpSphärendruckes verändert wird, die Kraftstoffversorgungsanlage und das Fahrzeug aber betriebsbereit "bleiben.

409881/0023

- 3 - ■■-.-- 14 9

Durch die Wahl der Federcliarakteristik der zweiten Feder kann das Maß des Ausgleiches "beeinflußt werden.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist derart,'daß sichdie zweite Feder mit ihrem einen Ende«an einer den Atmosphärendruck messenden Membrandose und mit ihrem anderen Ende an einem Federteller abstützt. Durch die Anordnung einer zweiten Feder wird die Membrandose nur mit einer geringen.Kraft belastet« Die zweite Feder ist zweckmäßig so abgestimmt, daß sie "beim Barometerstand in Meereshöhe nahezu entspannt ist, jedoch soll ihre Vorspannung dann noch so groß sein, daß Schüttelbeanspruchungen vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Bei der dargestellten KraftstoffVersorgungsanlage strömt die Verbrennungsluft -in Pfeilrichtung durch einen Luftfilter 1, einen Saugrohrabschnitt 3> in dem ein Meßorgan 4 angeordnet ist, einen Verbindungsschlauch 5 und- einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 ²^ einem oder mehreren nicht gezeigten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im Saugrohrabschnitt 3 nach einer annähernd linearen Funktion der d^rch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 4 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 4 herrschenden Luftdruck, der zwischen Meßorgan 4 und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 4 steuert direkt ein Zumeß^ undMengenteilerventil 8. Die Verstellbewegung des Meßorgans 4 wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel 1Q, ler um einen Drehpunkt 9 schwenkbar ist, über eine Nase 11 auf den Steuerschieber 12 des Zumeßventils 8 übertragen. Auf lie der Nase 11 abgewandte Stirnfläche 13 des Steuerschiebers wirkt Druckflüssigkeit als Rückstellkraft auf das Meßorgan 4.

Die KraftstoffVersorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 16, die durch einen Elektromotor 17 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Behälter 36 ansaugt und über eine Leitung 18 dem Zumeßventil 8

409881/0023

— 4 —

■ · ■ - 4 - 14 9

zuführt. Aus der Leitung 18 gelangt der Kraftstoff in einen im Gehäuse des Zumeßventils 8 verlaufenden Kanal 19· Dieser Kanal mündet in eine Ringnut 20, von der Bohrungen 21 zur Innenbohrung führen, die zusammen mit Absätzen des Steuerschiebers 12 eine Ringnut 23 bildet. Je nach der Stellung des Steuerschiebers überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 24, durch die der zugemessene 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 in Verbindung steht, in den die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers ragt.

Durch die Leitung 29 gelangt der als Druckflüssigkeit dienende Kraftstoff zum Drucksteuerventil 32, das als Flachsitzventil mit einer Membran 33 uncL 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 Motorkenngroßen 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 axial verschiebbar gelagert. Die Drehbewegung der Welle 39 " überträgt ein Mitnähmewinkel 40 auf den Raumnocken 38, der mit seiner einen Stirnseite an der Membran 41 einer Unterdruckkammer 42 drehbar befestigt ist.

Die Unterdruckkammer 42 ist durch eine Leitung 43 mit einer stromabwärts der Drosselklappe gelegenen Stelle des Saugrohres verbunden. Reicht der Unterdruck aus, so wird der Raumnocken 38 durch die Membran 41 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

- 5

409881/0023

-■-. . - 5 - V 14

Von der Leitung 29 zweigt eine Leitung 50 ab» die zu einem zweiten Drucksteuerventil 53 führt, um dann von dort über einen Rücklauf 55 drucklos zum Kraftstoffbehälter 36 zu gelangen. Durch das Drucksteuerventil 53 i-^s^ der Druck der als Rückstellkraft wirkenden Druckflüssigkeit temperaturabhängig und atmosphärendruckabhängig steuerbar. Das Dru^cksteuerventil 53 ist als Flachsitzventil ausgebildet mit einem festen Ventilsitz 57 und einer Membran die in Schießrichtung des Ventils von einer Steuerfeder 59 und einer zweiten Feder 63 belastet wird. Die Schließkraft der Steuerfeder 59 wird von einem Stift 6G₁ der zwischen der Membran und die Steuerfeder 59 und die parallel geschaltete zweite Feder eingespannt ist, übertragen. Der Stift 60 wird dabei von einem Auflager 61 an der Membran 58 und einem Federteiler 62, auf dem sich die Steuerfeder 59 und die zweite Feder 63> abstützen, gehalten. Gegen den Federteller 62 wirkt eine Bimetallfeder 64, die an ihrem anderen Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventils 53'eingepreßten Bolzen 65 verschraubt ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 65 und der Bimetallfeder 64 liegendes Isolierstück 66 ist die Bimetallfeder gegen.Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventils geschützt. Parallel zu der Bimetallfeder 64 liegt ein Wärmeleitbügel 68, der an dem gemeinsamen Befestigungspunkt einen wärmeleitenden Eontakt mit der Bimetallfeder 64 hat.

Auf den Wärmeleitbügel 68 ist ein elektrischer Heizkörper 69 aufgesetzt. Der eine Stromanschluß 70 des elektrischen Heizkörpers ist mit dem Pluspol verbunden, der andere Stromanschluß 72 ist über eine zusätzliche im Gehäuse des DruckSteuerventils 53 isoliert befestigte Bimetallfeder 73 und deren freies Ende 75 mit einem Massekontakt 76 am Gehäuse verbindbar. Parallel dazu ist der Stromanschluß 72 ständig mit dem Massekontakt 76 über einen Vorwiderstand 74 verbunden, der durch die Bimetallfeder73 überbrückbar ist.

Die zweite Feder 63 stützt sich mit ihrem dem Federteller 62 gegenüberliegenden Ende an einer evakuierten Membrandose 78 ab, die in einem Raum 79 angeordnet ist, der über .einen Kanal 80 mit

409881/0023

- ⁶ - 14 9

?qo7ο ας

der Atmosphäre in Verbindung steht.

Die-Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffversorgungsanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine saugt die von dem Elektromotor angetriebene Pumpe 16 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 36 an und fördert ihn über die Leitung 18 zum Zumeßventil 8. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 3, 5? 6 Luft an, die das Meßorgan 4 aus seiner Ruhelage auslenkt.

Entsprechend dieser Auslenkung des Meßorganf4 verschiebt der mit dem Meßorgan 4 fest verbundene Hebel 10 den Steuerschieber 12, der dabei einen größeren Durchflußquerschnitt der Steuerschlitze freigibt. Die durch diese Durchflußquerschnitte zu den nicht dargestellten Einspritzventilen gelangende Kraftstoffmenge entspricht somit der Stellung des Meßorgans 4. Aus der Bingnut 23 des Steuerschiebers 12 gelangt ein Teil des Kraftstoffes über einen Kanal 26 in den Druckraum 31? wobei er die Stirnfläche des Steuerschiebers 12 beaufschlagt und weiterhin über die Leitung 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 Kraftstoff-Luft-Verhältnis_ würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein.. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, daß Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 4 erfolgt.

Meßgrößen für Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine sind die Drosselklappenstellung und der Saugrohrunter druck, 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 entspre_T chendes Verdrehen bzw. axiales Verschieben des Raumnoekens 38 -

- 7 409881/0023

die Kraft der Feder 37 des Drucksteuerventiles 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 4 angreifende Rückstellkraft etwas verringert werden, so daß -der Steuerschieber 12 in eine Stellung verschoben wird, in der die Steuerschlitze 24 weiter geöffnet sind und eine entsprechend größere Kraftstoffmenge zur Einspritzung gelangt. Umgekehrt erfolgt bei Teillastbetrieb durch einen relativ höheren Druck auf die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 ein relativ kleiner Ausschlag des Meßorgans 4, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch verarmt .wird.

Im Schiebebetrieb wird aufgrund des starken Unterdruckes 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 geschlossenen Drosselklappe 7 vorbeiströmen können, keine Auslenkung des Meßorgans 4 und somit keine Kraftstoffeinspritzung erfolgt.

Während der Warmlaufphase des Motors bis zum Erreichen der Betriebstemperatur wird dieSfmischanreicherung temperaturabhängig durch den vom Drucksteuerventil 53 beeinflußten Steuerdruck bestimmt. Die Steuerung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von der Außentemperatur beim Start. Die von der Steuerfeder 59 und der zweiten Feder 63 auf die Membran 58 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wird- jedoch die Bimetallf'eder 64 auf den Federteller 62 und damit entgegen der Steuerfeder und der zweiten Feder 63· Dadurch wird die auf die Membran übertragene Kraft verringert. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 69 eine Aufheizung der Bimetallfeder 64, was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder 64übertragene Kraft auf den Federteller 62 verringert wird.

409881 /0023

- ⁸ - . J498

Dies erfolgt in Zeitabhängigkeit entsprechend der Wärmemenge, die auf die Bimetallfeder 64· übertragen wird. Damit die Verringerung der von der Bimetallfeder 64- auf den Federteller 62 übertragene Kraft in der Zeiteinheit möglichst linear entsprechend der Aufwärmung der Brennkraftmaschine erzielt wird, ist der elektrische Heizkörper 69 nicht direkt mit der Bimetallfeder 64- verbunden, sondern sitzt auf einem Wärmeleitbügel 68, der die Wärme durch Wärmeleitung nur an der -gemeinsamen Befestigungsstelle auf die Bimetallfeder 64- übertragen kann. Durch mehr oder weniger starkes Abbiegen des Wärmeleitbügels kann der Wärmestrahlungsanteil der auf die Bimetallfeder 64- übergeht, variiert werden. Es kann hier auf vorteilhafte Weisendes Spannungs-Zeit-Verhaltens der Bimetallfeder in der Warmlaufphase an das Aufwärmverhalten verschiedener Motoren erfolgen. Die gewünschte Grundvorspannung wird dadurch'erzielt, daß der Bolzen 65 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventils 53 eingepreßt wird, oder die Spannungscharakteristik der Steuerfeder 59 verändert wird.

Bei tiefen Starttemperaturen unter 0 Celsius ist es erforderlich die Aufwärmung der Bimetallfeder 64· zu verzögern. Dies geschieht über einen Vorwiderstand 7^ in cLer Stromzuführungsleitung zum elektrischen Heizkörper 69. Bei normalen Starttemperaturen wird der Vorwiderstand 64- durch eine zusätzliche Bimetallfeder 73 überbrückt, so daß der elektrische Heizkörper 69 mit voller Energie betrieben wird. In der Zeichnung ist die Bimetallfeder in der den Vorwiderstand 64- überbrückenden Stellung gezeichnet.

Der Steuerfeder 59 ist die in gleicher Richtung über den Stift auf die Membran 58 wirkende zweite Feder 63 parallel geschaltet. Die Vorspannung der zweiten Feder 63 ist in Abhängigkeit vcm Atmosphärendruck dadurch änderbar, daß sich die zweite Feder mit ihrem einen Ende auf der Membrandose 78 abstützt, die in dem Baum 79 angeordnet ist, der mit dem Atmosphärendruck durch den Kanal 80 in Verbindung steht. Diese Aufführung der Erfindung erlaubt den Ausgleich des sich unerwünscht mit der Änderung der geodHtisehen Höhe ändernden Kraftstoff-Luft-Gemisches durch Variation des von dem Drucksteuerventil 53 eingestellten Steuerdruckes der Druckflüssigkeit und damit der Rückstell HTCtft auf das Meßorgan 4-. So. erhöht sieh z.B. mit abnehmendem barometrischen

40 9881/00 23 - 9 -

- 9 - t 4 9 8

Druck der Steuerdruck der Druckflüssigkeit. Fällt die Membrandose 78 aus, so wird der Steuerdruck nur um diesen "Korrekturdruck" verändert, die Kraftstoffversorgungsanlage und damit die Brennkraftmaschine bleiben jedoch betriebsfähig. Die zweite Feder, 63 ist so abgestimmt, daß sie beim Barometerstand in. Meereshöhe nahezu entspannt ist»

4098 81/00 23

Claims

..·■"..·· - 10 - - 1498

Ansprüche

ζ i,J Kraftstoffversorgungsanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Neßorgan 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 mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen .gesteuertes Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist und als Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die mit einer unmittelbar nach dem Start 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, dadurch gekennzeichnet,daß der Steuerfeder (59) eine zweite Feder (63) parallel geschaltet und die Vorspannung der zweiten Feder 63 in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck (78) änderbar ist.

- 11 -

40988Ί/0023

' . - 11 ■-.■;. 1498

2· Kraftstoff Versorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,daß sich die zweite Feder (63) mit ihrem einen Ende an einer den Atmosphärendruck messenden Hembrandose (78) und mit ihrem anderen Ende an einem Federteller (62) abstützt.

409881/0023

Λ.

Leerseite