DE2327295C3 - Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 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 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, das bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft einer Steuerfeder des Druckregelventils wirkt, änderbar ist.

Kraftstoffversorgungsanlhgen dieser Art bilden bereits einen internen Stand der Technik (nicht vorveröffentliche DE-OS 22 43 921) und bauen auf einem r.um Stand der Technik gehörenden Vorschlag (DE-OS OO 935) auf. Es ergibt sich dabei das Problem, daß sich bei unterschiedlichem Atmosphärendruck das Kraftstoff-Luft-Gemisch ändert. Für einen geodätischen Höhenunterschied von 100 m ändert sich die Luftdichte um ca. 10%, das hat eine Änderung des Kraftstoff-Luft-

Gemisches um etwa 5% zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffversorgungsanlage 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 ge'öst, daß der Steuerfeder eine zweite Feder parallel geschaltet und die Vorspannung der zweiten Feder in

ι ο Abhängigkeit von Atmosphärendruck änderbar ist

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

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

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist derart, daß sich die 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 nehezu entspannt ist, jedoch soll ihre Vorspannung dann noch so groß sein, daß Schultelbeanspruchungen vermieden werden.

jo 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

η 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 zu einem oder mehreren nicht gezeigten Zylindern einer Brennkraftmaschine.

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 4 angreifende Rückstell kraft 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- und Mengenteilerventil 8. Die Verstellbewe gung des Meßorgans 4 wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel 10, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar ist, über eine Nase U 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 aus einem Behälter 36 ansaugt und über eine Leitung 18 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

hi zusammen mit Absätzen des Steuerschiebers 12 eine Ringnut 23 bildet. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 12 überdeckt die Ringnut 23 mehr oder weniger Steuerschlitze 24, durc h 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 31 in Verbindung steht, in den d«e 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 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 at und wirkt über einen Federteller 46 auf die Feder 37, deren Vorspannung den Druck der als Rückstellkraft dienenden Druckflüssigkeit auf das Meßorgan 4 J5 bestimmt

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 w ist der Druck der als Rückstellkraft wirkenden Druckflüssigkeit temperaturabhängig und atmosphärendruckabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 53 ist als Flachsitzventil ausgebildet mit einem festen Ventilsitz 57 und einer Membran 58, die in Schließrichtung des Ventils von einer Steuerfeder 59 und einer zweiten Feder 63 belastet wird. Die Schließkraft der Steuerfeder 59 wird von einem Stift 60, der zwischen der Membran 58 und der Steuerfeder 59 und der parallel geschalteten zweiten Feder 63 eingespannt ist, übertragen. Der Stift 60 wird dabei von einem Auflager 61 an der Membran 58 und einem Federteller 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 π 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 Wä.meverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuer- mi ventils geschützt. Parallel zu der Bimetallfeder 64t liegt ein Wärmebügel 68, der an dem gemeinsamen Befestigungspunkt einen wärmeleitenden Kontakt mit der Bimetallfeder64 hat.

Auf den Wärmeleitbügel 68 ist ein elektrischer .,, Heizkörper 69 aufgesetzt. Der eine Stromanschluß 70 des elektrischen Heizkörpers 69 ist mit dem Pluspol verbunden, der andere Stromanschluß 72 ist über eine zusätzliche im Gehäuse des Drucksteuerventils 53 isoliert bv'sstigte Bimetallfeder 73 und deren freies Ende υ 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 Bimetallfeder 73 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 der Atmosphäre in Verbindung steht

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffversorgungsanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine saugt die von dem Elektromotor 17 angetriebene Pumpe 16 Kraftstoff aus dem K raftstoffbehälter 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 Meßorgans 4 verschiebt der mit dem Meßorgan 4 festverbundene Hebel 10 den Steuerschieber 12, der dabei einen größeren Durchflußquerschnitt der Steuerschlitze 24 freigibt Die durch diese Durchflußquerschnitte zu den nicht dargestellten Einspritzventilen gelangende Kraftstoffmenge entspricht somit der Stellung des Meßorgans 4. 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 Kraftstoff-Luft-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 oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 4 erfolgt.

Meßgrößen für Last und Drehzahl der Brennkraftma schine 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 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 bestimm;, 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 Kraft 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 die Gemischanreichung temperaturabhängig durch den vom Drucksteuerventil 53 beeinflußten Steuerdruck bestimmt. Die Steuerung erfolgi hierbei in Abhängigkeit von der Außentemperatur beim Start. Die von der Steuerfeder 59 und der zweiten Feder S3 auf die Membran 58 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 64 auf den Federteller 62 und damit entgegen der Kraft der Steuerfeder 59 und der zweiten Feder 63. Dadurch wird die auf die Membran 58 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 64 übertragene Kraft auf den Federteller 62 verringert wird.

Dies erfolgt in Zeitabhängigkeit entsprechend der Wärmemenge, die auf der Bimetallfeder 64 übertragen wird. Damit die Verringerung der von der Bimetallfeder 64 auf den Federteller 62 übertragenen Kraft in der Zeiteinheit möglichst linear entsprechend der Aufwärmung der Brennkraftmaschine erzielt wird, ist der elektrische Heizkörper 69 nicht direkt auf 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 Wärmestrahlun Esanteil, der auf die Bimetallfeder 64 übergeht, variiert werden. Es kann hier auf vorteilhafte Weise eine Anpassung des Spannungs-Zeit-Verhaltens der Bimetallfeder in der Warmlaufphase an da« Aufwärmverhalten verschiedener Motoren erfolgen Die gewünschte Grundvorspannung wird dadurch erzielt, daß der Elolzen 65 verschieden tief in da« Gehäuse des Drucksteuerventils 53 eingepreßt wird oder die Spannungscharakteristik der Steuerfeder 55

ίο verändert wird.

Bei tiefen Startteinpteraturen unter 0" Celsius ist es erforderlich, die Aufwärmung der Bimetallfeder 64 zi verzögern. Dies geschieht über einen Vorwiderstand 74 in der Stromzuführungsleitung zum elektrischen Heizkörper 69. Bei normalen Starttemperaturen wird dei Vorwiderstand 74 durch eine zusätzliche Bisnetaüfede: 73 überbrückt, so daß der elektrische Heizkörper 69 mil voller Energie betrieben wird. In der Zeichnung ist die Bimetallfeder 73 in der den Vorwiderstand 74 überbrückenden Stellung gezeichnet.

Der Steuerfeder 59 ist die in gleicher Richtung übei den Stift 60 auf die Membran 58 wirkende zweite Fedei 63 parallel geschaltet Die Vorspannung der zweiter Feder 63 ist in Abhängigkeit vom Atmosphärendrucl· dadurch änderbar, daß sich die zweite Feder mit ihrerr einen Ende auf die Membrandose 78 abstützt, die in derr Raum 79 angeordnet ist, der mit der Atmosphäre durch den Kanal 80 in Verbindung steht Diese Ausführung dei Erfindung erlaubt den Ausgleich des sich unerwünscht

mit der Änderung der geodätischen Höhe ändernder Kraftstoff-Luft-Gemisches durch Variation des von derr Drucksteuerventil 53 eingestellten Steuerdruckes dei Druckflüssigkeit und damit der Rückstellkraft auf da: Meßorgan 4. So erhöht sich z. B. mit abnehmenden· barometrischen Druck der Steuerdruck der Druckflüssigkeit Fällt die Membrandose 78 aus, so wird dei Steuerdruck nur um diesen »Korrekturdruck« verän dert, die Kraftstoffversorgungsanlage und damit die Brennkraftmaschine bleiben jedoch betriebsfähig. Die zweite Feder 63 ist so abgestimmt, daß sie bein Barometerstand in Meereshöhe nahezu entspannt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. ICraftstoffversorgungsanlage 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 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 ei» in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, das bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft einer Steuerfeder des Druckregelventils wirkt, änderbar ist, 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.

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