DE2346099A1

DE2346099A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2346099A1
Application number: DE19732346099
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Jaeggle; Heinrich Dipl Phys Dr Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1975-03-27
Also published as: US3953548A; FR2244081B1; JPS5055721A; FR2244081A1

Description

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22.8.1973 Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, das in Stromrichtung unmittelbar hintereinander einen konvergierenden und einen divergierenden Abschnitt aufweist, in dem ein willkürlich axial verschiebbarer Drosselkörper angeordnet ist, der zwei sich an ihrem größten Querschnitt berührende kegelförmige Teile unterschiedlicher Kegelwinkel hat und mit dem divergierenden Abschnitt des Saugrohres einen engsten ringförmigen Durchströmquerschnitt und stromabwärts des engsten Durchströmquerschnittes einen Diffusor mit kleinem öffnungswinkel bildet und die Kraftstoffeinspritzung in den engsten Durchströmquerschnitt erfolgt, wobei der entgegen der

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Stromrichtung gerichtete kegelförmige Teil des Drosselkörpers den größeren Kegelwinkel aufweist und der Drosselkörper druckausgeglichen ist.

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen und dadurch bei höchst möglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinst möglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Es ist bei Vergasermotoren bekannt, eine gute Kraftstoffzerstäubung dadurch zu erzielen, daß der stromaufwärts der Drosselklappe in die Ansaugluft eingeführte Kraftstoff durch die an der Drosselklappe herrschende Schallgeschwindigkeit aufbereitet wird. Hinter der Drosselklappe treten dabei jedoch zwei Gemischströme unterschiedlicher Konzentration auf, was zu einer asymmetrischen Verteilung des Kraftstoffes im angesaugten Gemisch führt. Bei Beschleunigung oder unter Last ist die Mischung sogar noch schlechter, da hierbei an der Drosselklappe keine Schallgeschwindigkeit erreicht wird und zusätzlich Kraftstoff unzerstäubt in die Motorzylinder gelangt. Derartige Gemische führen zu hohen Anteilen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoociden im Abgas.

Bei anderen bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen wird deshalb vorgeschlagen, einen Drosselkörper in einem venturiförmigen Abschnitt des Saugrohres anzuordnen, wobei ständig in dem

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durch den Drosselkörper und den venturiförmigen Teil des Saugrohres gebildeten engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit herrscht, wodurch es zu einer optimalen Aufbereitung des Kraftstoffes kommt. Zur Vermeidung giftiger Bestandteile im Abgas der Brennkraftmaschine ist es erforderlich, ein möglichst stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis einzuregeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage bei geringstem Bauaufwand.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit vom engsten ringförmigen Durchströmquerschnitt ein der durchströmenden Luftmenge eine lineare Kraftstoffmenge zumessendes Zumeßventil betätigbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Drosselkörper als Betätigungsglied des Zumeßventils dient und das Zumeßventil einen Steuerschieber hat, der den in Stromrichtung gerichteten kegelförmigen Teil des Drosselkörpers berührt und je nach Stellung des Drosselkörpers axial verschiebbar ist und der Steuerschieber eine Ringnut hat, die· zur Kraftstoffzumessung einen Steuerschlitz mehr oder weniger überdeckt, an dem durch ein als Flachsitzventil mit einer Membran und einem festen Ventilsitz ausgebildetes Differenzdruckventil eine konstante Druckdifferenz aufrechterhaltbar ist.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Einspritzventil durch eine Führung mit dem Drosselkörper fest verbunden und so stromaufwärts des Drosselkörpers angeordnet, daß der Einspritzkraftstoffkegel immer in den engsten Durchströmquerschnitt gerichtet ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß der Drosselkörper von einem Stab geführt wird, der in einem Lagerkörper gleitbar gelagert und zum Druckausgleich des Drosselkörpers mit einer Membran verbunden ist, die einerseits vom Atmosphärendruck und andererseits vom Saugrohrunterdruck stromabwärts des Drosselkörpers beaufschlagt wird, wobei die Membranflache/gleich dem Drosselkörperquerschnitt ist. annähernd

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß auf dem Stab eine Buchse angeordnet ist, die von einer Feder gegen einen Anschlag gepreßt wird und an der Buchse das Gaspedalgestänge angreift, wobei zur Aufrechterhaltung eines Mindestunterdruckes im Saugrohr stromabwärts des Drosselkörpers die Stellung des Drosselkörpers im Saugrohr fixierbar ist, wozu eine Druckdose dient, die einerseits vom Saugrohrunterdruck und einer Feder und andererseits vom Atmosphärendruck beaufschlagbar ist und über einen Hebel an dem den Drosselkörper führenden Stab angreifen kann und die Membran der Druckdose beim Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestunterdruckes an einem Anschlag anliegt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehpunkt des Hebels in seiner Lage über einen Bolzen und eine Kurvenscheibe in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung änderbar.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Kraftstoffeinspritzanlage unmittelbar am Luftfilter angeordnet igftg 8 1 3 / Q S 2 6 ~⁵~

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben .

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen in einem Gehäuse 1 angeordneten Luftfilter 2, einen . konvergierenden Saugrohrabschnitt 3, einen divergierenden Saugrohrabschnitt k, in dem ein Drosselkörper 5 angeordnet ist, und einen Saugrohrabschnitt β zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Der Drosselkörper 5 hat zwei sich an ihrem größten Querschnitt berührende kegelförmige Teile 7 und 8 mit unterschiedlichen Kegelwinkeln» wobei der entgegen der Stromrichtung gerichtete kegelförmige Teil 7 einen größeren Kegelwinkel aufweist» als der in Stromrichtung gerichtete kegelförmige Teil 8. Der Drosselkörper 5 bildet mit dem divergierenden Saugrohrabschnitt ^ einen engsten ringförmigen Querschnitt 9 und mit seinem kegelförmigen Teil 8 einen Diffusor mit kleinem Öffnungswinkel.

Der Drosselkörper wird von einem Stab 10 geführt, der in einem Lagerkörper 11 gleitbar gelagert und über eine Buchse 12, an dem das Gaspedalgestänge 13, I¹* und 15 angreift, vom Gaspedal 1β verschoben. Die Buchse 12 wird von einer sich an einem Ring 17 abstützenden Feder l8 gegen einen Anschlag 19 auf dem Stab 10 gepreßt.

Mit dem Stab 10 ist ebenfalls über einen Ring 21 eine Membran 22 verbunden, die einerseits vom Saugrohrdruck stromabwärts des Drosselkörpers 5 und andererseits über eine Öffnung 23 vom Atmosphärendruck beaufschlagt wird, wobei die Hembranflache so groß gewählt ist, daß siebkern Drosselkörperquerschnitt

annähernd _g_

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entspricht, wodurch der Kraft auf den Drosselkörper 5 infolge des Druckgefälles am Drosselkörper 5 im Saugrohr eine gleich große Kraft entgegenwirken kann.

Um nun. einen Mindestunterdruck im Saugrohr stroiaabwärts des Drosselkörpers aufrechterhalten zu können, wird der Saugrohrunterdruck über eine Leitung 25 einer Druckdose 26 zugeführt, die einerseits vom Saugrohrunterdruck und einer Feder 27 und andererseits vom Ätmosphärendruck beaufschlagt wird. Wird ein bestimmter vorgegebener Mindestunterdruck unterschritten, so liegt die Membran 28 der Druckdose 26 an einem Anschlag 29 an. Die Bewegung der Membran 28 wird durch ein Zwischenglied 30 njf einen Hebel 31 übertragen, der bei zu geringem Unterdruck, z.B. bei Bergauffahrt und durchgetretenem Gaspedal den Drosselkörper derart in einer Stellung hält, daß im engsten Durchstromquerschnitt 9 Schallgeschwindigkeit herrscht. Dazu wird der Hebel 31 von der Druckdose 26 in einer Stellung gehalten, in der der Ring 21 der Membran 22 auf dem Hebel 31 aufliegt und somit der Drosselkörper 5 durch das Gaspedal 16 nicht mehr in einer Richtung verschoben werden kann, in der sich der engste Durchströmquerschnitt 9 vergrößert. Im vorliegenden Fall arbeitet das Gaspedal 16 über die Buchse 12 leer gegen die Feder 18.

Durch das Gaspedalgestänge 1.5, I^ wird gleichzeitig eine Kurvenscheibe 33 verdreht, auf deren Umfang ein Bolzen 3% gleitet, der als verschiebbarer Drehpunkt des Hebels 31 dient. Durch den verschiebbaren Drehpunkt des Hebels 31 ist eine gleichzeitige Berücksichtigung von Last und Drehzahl in Bezug auf die Aufrechterhaltung eines Mindestunterdruckes im Saugrohr gewährleistet.

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Die KraftstoffVersorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 36, die durch einen Elektromotor 37 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 38 ansaugt und ihn über eine Leitung 39 d.em Zumeßventil 40 zuführt. Von der Leitung 39 zweigt eine Rücklauf leitung 41 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 42 geschaltet ist. Aus der Leitung 39 gelangt der Kraftstoff in einen im Gehäuse des Zumeßventils 40 verlaufenden Kanal 43 und von dort in eine Ringnut 44 eines Steuerschiebers 45. Der Steuerschieber 45 wird von einer als Rückstellkraft dienenden Feder 46 derart auf "die Oberfläche des kegelförmigen Teiles 8 des Drosselkörpers 5 gepreßt, daß er von diesem axial verschoben wird und die Ringnut 44 einen Steuerschlitz 47 mehr oder weniger überdeckt, wobei der zugemessene Kraftstoff über einen Kanal 48 in eine Kammer gelangt, die durch eine Membran 50 von einer Kammer 51 getrennt ist und mit dieser ein Differenzdruckventil bildet, da die Kammer 51 über den Kanal 43 mit der Ringnut 44 des Steuerschiebers 45 in Verbindung steht. In Öffnungsrichtung wird .das Differenzdruckventil durch eine Feder beaufschlagt. Aus der Kammer 49 gelangt der Kraftstoff über einen festen Ventilsitz 54 und eine Leitung 55 zu einem Einspritzventil 56, das durch eine Führung 57 mit dem Drosselkörper 5 fest verbunden und so stromaufwärts des Drosselkörpers 5 angeordnet ist, dass der gestrichelt dargestellte Einspritzkraftstoffkegel 58 immer in den engsten Durchströmquerschnitt 9 gerichtet ist.

Die Kraftstoffeinspritzanlage gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß der in einem linearen Verhältnis zum engsten Durchströmquerschnitt 9 stehenden Ansaugluftmenge eine in Abhängigkeit vom engsten Durchströmquerschnitt lineare Kraftstoffmenge durch das Zumeßventil 40 zugeordnet wird. Das

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Differenzdruckventil 52 hat dabei die Aufgabe, am Zumeßventil 40 eine konstante Druckdifferenz aufrechtzuerhalten, damit unabhängig von der durch das Einspritzventil 56 eingespritzten Kraftstoffmenge der Verstellweg des Steuerschiebers 45 und die zugemessene Kraftstoffmenge linear proportional sind. Zur Vermeidung von Wandbenetzung ist das Einspritzventil 56 so stromaufwärts des Drosselkörpers angeordnet, daß der Kraftstoffeinspritzkegel 58 immer in den engsten Querschnitt 9, in dem Schallgeschwindigkeit herrscht, gerichtet? Dadurch erfolgt eine optimale Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Der stromabwärts gerichtete kegelförmige Teil 8 des Drosselkörpers 5 bildet mit dem divergierenden Saugrohrabschnitt 4 einen Diffusor mit kleinem öffnungswinkel, um den Druck- und damit Leistungsverlust so klein wie möglich zu halten. Die plötzliche Erweiterung des Diffusors am Ende des Drosselkörpers 5 hat eine weitere Scherung etwa noch vorhandener größerer Kraft-Stofftröpfchen des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Folge. Das ohne thermische Aufbereitung in die Kraftstoffzylinder gelangende homogene Kraftstoff-Luft-Gemisch bietet den Vorteil, daß zur Verdampfung der Kraftstofftröpfchen in den Motorzylindern weitere Wärme entzogen wird, wodurch die Brenntemperaturen niedriger bleiben und die Bildung von Stickoxiden vermindert wird.

Um auch bei extremen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, daß im engsten Durchströmquerschnitt 9 jeweils Schallgeschwindigkeit herrscht, wird durch Messung des Saugrohrunterdruckes mittels der Druckdose 26 und entsprechende Zuordnung der Gaspedalstellung 1β über die Kurvenscheibe

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33 und den Bolzen 3^ durch den Hebel 31 die Verschiebebewegung des Drosselkörpers 5 begrenzt.

Dabei liegt der Hebel 31 an dem Ring 21 des Stabes 10 gerade dann kraftlos an, wenn der Unterdruck im Saugrohr einen Mindestunterdruck erreicht und die biegeschlaffe Membran 28 der Druckdose 26 an dem Anschlag 29 anliegt. Damit diese Bedingung immer erfüllt wird, ist der Drehpunkt des Hebels 31 durch eine Kurvenscheibe 33 und einen Bolzen 3¹J in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung 16 nachführbar.

Der größte Durchmesser des Dro&selkörpers 5 entspricht etwa dem Durchmesser in der Berührungsebene zwischen dem konvergierenden Saugrohrabschnitt 3 und dem divergierenden Saugrohrabschnitt 4. Unter der Bedingung, daß im engsten Durchströmquerschnitt 9 Schallgeschwingigkeit herrscht, ist die durchströmende Luftmenge proportional dem engsten Durchströmquerschnitt <b und proportional der axialen Stellung des Drosselkörpers 5 im Saugrohr Ί, so daß durch das erfindungsgemäß angeordnete Zumeßventil kO eine der durchströmenden Luftmenge proportionale Kraftstoffmenge zugemessen wird.

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Claims

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Ansprüche

[' 1. JKraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugröhr, das in Strömrichtung unmittelbar hintereinander einen konvergierenden und einen divergierenden Abschnitt aufweist, in dem ein willkürlich axial verschiebbarer Drosselkörper angeordnet ist, der zwei sich an ihrem größten Querschnitt berührende kegelförmige Teile unterschiedlicher Kegelwinkel hat' und mit dem divergierenden Abschnitt des Saugrohres einen engsten ringförmigen Durchströmquerschnitt und stromabwärts des engsten Durchströmquerschnittes einen Diffusor mit kleinem öffnungswinkel bildet und die Kraftstoffeinspritzung in den engsten Durchströmquerschnitt erfolgt, wobei der entgegen der Stromrichtung gerichtete kegelförmige Teil des Drosselkörpers den größeren Kegelwinkel aufweist und der Drosselkörper druckausgeglichen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom engsten ringförmigen Durchströmquerschnitt (9) ein der durchströmenden Luftmenge eine lineare Kraftstoffmenge zumessendes Zumeßventil (40) betätigbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (5) als Betätigungsglied des Zumeßventils (/JO) dient.

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3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (¹IO) einen Steuerschieber (45) hat, der den in Stromrichtung gerichteten kegelförmigen Teil (8) des Drosselkörpers (5) berührt und je nach Stellung des Drosselkörpers (5) axial verschiebbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (45) eine Ringnut (44) hat, die zur Kraftstoffzumessung einen Steuerschlitz

(47) mehr oder weniger überdeckt, an dem durch ein als Flachsitzventil mit einer Membran (50) und einem festen Ventilsitz (54) ausgebildetes Differenzdruckventil (52) eine konstante Druckdifferenz aufrechterhaltbar ist.
5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil (56) durch eine Führung (57) mit dem Drosselkörper (5) fest verbunden und so stromaufwärts des Drosselkörpers (5) angeordnet ist, daß der Einspritzkraftstoffkegel (58) immer in den engsten Durchströmquerschnitt (9) gerichtet ist.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (5) von einem Stab (10) geführt wird, der in einem Lagerkörper (11) gleitbar gelagert ist. -12-

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7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckausgleich des Drosselkörpers (5) mit dem Stab (10) eine Membran (22) verbunden ist, die einerseits vom Atmosphärendruck und andererseits vom Saugrohrunterdruck stromabwärts des Drosselkörpers (5) beaufschlagt wird, wobei die Membranfläche annähernd gleich dem Drosselkörperquerschnitt ist.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stab (10) eine Buchse (12) angeordnet ist, die von einer Feder (18) gegen einen Anschlag (19) gepreßt wird.
9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Buchse (12) das Gaspedalgestänge (13, 11, 15) angreift.
10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines Mindestunterdruckes im Saugrohr stromabwärts des Drosselkörpers (5) die Stellung des Drosselkörpers (5) im Saugrohr (1) fixierbar ist.
11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Mindestunterdruckes im Saugrohr eine Druckdose (26) dient, die einerseits vom Saugrohrunterdruck und einer Feder (27) und andererseits vom Atmosphärendruck beaufschlagbar ist und über einen Hebel

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(3D an dem den Drosselkörper (5) führenden Stab (10) angreifen kann.
12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (28) der Druckdose (26) beim Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestunterdruckes an einem Anschlag (29) anliegt.
13. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt des Hebels (3D in seiner Lage über einen Bolzen (3¹I) und eine Kurvenscheibe (33) in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung (16) änderbar ist.
14. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzanlage unmittelbar am Luftfilter (1) angeordnet ist.

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L e e γ s e i t e