DE2349616B2

DE2349616B2 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2349616B2
Application number: DE19732349616
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing 7000 Stuttgart; Wessel Wolf 7141 Schwieberdingen; Stein Volkhard 7000 Stuttgart; Sautter Wilfried 7257 Ditzingen Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1977-12-08
Also published as: US4018200A; FR2246737A1; SE391779B; DE2349616A1; GB1485410A; JPS5061520A; AT332171B; ATA787674A; BR7408178D0; JPS59163136U; SE7412403L; JPS6111469Y2; FR2246737B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbarer Druckdifferenz erfolgt.

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 höchstmög'icher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraitstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen und die Proportionalität zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen wie z. B. Drehzahl, Last und Temperatur geändert werden.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (DT-AS 12 12 780) ist die Druckdifferenz am Zumeßventil kurzzeitig stufenweise in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung änderbar, indem in einer Steuerdruckleitung in Reihe ein Differenzdruckventil, eine Dämpfungsdrossel, eine Meßdrossel und ein Druckregelventil angeordnet sind, dessen Schließkraft während des Startens elektromagnetisch geändert werden kann, so daß eine kurzzeitige Druckänderung in der Steuerdruckleitung erfolgt. Diese nicht nur sehr aufwendige, sondern auch eingeschränkte Eingriffsmöglichkeit in den Steuerdruck ist jedoch ungeeignet, aufgrund der immer strenger werdenden Abgasbestimmungen die Anforderungen an eine sehr genaue Regelung der optimalen Kraftstoffeinspritzmenge zu erfüllen.

Weiterhin wird bei einer von der bekannten Kraftstoffeinspritzanlage ausgehenden, einen internen Stand der Technik bildenden, durch das ältere Patent 22 03 018 geschützten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (in der Schonfrist nach § 2 Satz 2 PatG veröffentlichte DT-OS 22 03 018) vorgeschlagen, die Druckdifferenz am Zumeßventil über ein Differenzdruckventil elektromagnetisch zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aftstoifeinspritzanlage der bekannten Art zu entwik-

k In unter Berücksichtigung der genannten Forderunan eine derartige Kraftstoff jinspritzanlage bei

ffpringstem Bauaufwand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, η die Druckdifferenz am ZumeQventil durch Ändeder Druckdifferenz an einer ersten Drossel in

^Γ m Steuerdruckkreislauf mittels eines im Steuer-

^'"ckkreislauf angeordneten Magnetventils änderbar

^ISt _Ejne vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung behi darin, daß die erste Drossel im Bereich der Verbindung des Steuerdruckkreislaufs mit einem Veroreungskreislauf angeordnet ist, wobei stromabwärts Her ersten Drossel eine Kammer eines Gleichdruckventils sowie eine zweite Drossel und das Magnetventil in Reihe angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin-

ist daß eine dritte Drossel parallel zum Magnetventil und stromabwärts des Magnetventils ein Druckregelventil im Steuerdruckkreislauf angeordnet

^sm _Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ■ daß stromabwärts der Kammer des Gleichdruckven-Hs eine zweite Drossel und dieser parallel eine dritte Drossel mit dem Magnetventil angeordnet ist.

_E;_ne ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin-, ' _ist derart, daß stromabwärts der Kammer des n'leichdruckventils im Steuerdruckkreislauf zu einer weiten Drossel ein Druckregelventil und eine dritte Drossel mit dem Magnetventil parallel und die dritte Drossel und das Magnetventil in Stromrichtung in Reihe angeordnet sind.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung v, ■ t die zweite Drossel in der Membran des als Flachsitzventil mit der Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildeten Druckregelventils angeordnet.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß stromabwärts des Druckregelventils ein Überdruckventil angeordnet ist.

Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß stromabwärts der ersten Drossel eine Kammer eines Differenzdruckventils, eine zweite Drossel und das Magnetventil in Reihe und parallel zum Magnetventil eine dritte Drossel angeordnet und das Differenzdruckventil als Flachsitzventil mit einer die Kammer von einer Kammer trennenden Membran ausgebildet ist, wobei die Membran durch eine in der Kammer angeordnete Feder in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt wird.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoll-

einspritzanlage, .... _v _f,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage,
F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Kraftstott-

einspritzanlage. ,, · ■ ^b°

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspntzanlaee strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1 das einen konischen Abschnitt 2 mit einem dann angeordneten MeBcrgan 3 aufweist, und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohr- (,■> abschnitt 5 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zvlindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 3 herrschenden Luftdruck der zwischen dem Meßorgan 3 und der Drosselklappe 6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

Das Meßorgan 3 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 7. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar, möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 dis als Steuerschieber ti ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 betätigt.

Der von einer durch einen Elektromotor 13 angetriebenen Kraftstoffpumpe 14 aus einem Kraftstoffbehälter 15 geförderte Kraftstoff gelangt über eine Leitung 16 und einen Kanal 17 in eine Ringnut 18 des Steuerschiebers 11. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 18 mehr oder weniger Steuerschlitze 19, die durch Kanäle 20 zu je einer Kammer 21 führen, die durch eine Membran 22 von einer Kammer 23 getrennt ist, wobei die Membran als bewegliches Teil je eines als Gleichdruckventil 24 ausgebildeten Flachsitzventils dient. Aus den Kammern 21 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 25 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind.

Von der Leitung 16 zweigt eine Leitung 26 ab. in die ein Druckbegrenzungsventil 27 geschaltet ist, das bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen läßt.

Der Steuerschieber It wird auf seiner dem Hebel 8 gegenüberliegenden Stirnfläche durch Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft für das Meßorgan dient und über eine Leitung 29 mit einer Dämpfungsdrossel 30 auf den Steuerschieber wirkt.

Von der Leitung 16 zweigt ebenfalls eine Leitung ab, in der in Reihe eine erste Drossel 33, die Kammern 23 der Gleichdruckventile 24, eine zweite Drossel und ein Magnetventil 35 angeordnet sind. Parallel zum Magnetventil 35 ist in einer Leitung 36 eine dritte Drossel 37 angeordnet, durch die der Kraftstoff des Steuerdruckkreislaufes 32 drucklos über die Rücklaufleitung 38 zum Kraftstoffbehälter zurückfließen kann.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird über das Saugrohr 1, 4 und 5 Luft angesaugt, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung cies Meßorgans 3 wird übe*· den Hebel 8 auch der Steuerschieber 11 des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 verschoben, der die zu den Einspritzventil strömende Kraftstoffmenge zumißt. Die direkte Verbindung zwischen dem Meßorgan 3 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge.

Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der Proportionalität zwischen angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen erforderlich. Die

Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann einerseits dadurch erfolgen, daß die Rückstellkraft am Meßorgan 3 verändert wird oder andererseits durch Änderung der Druckdifferenz am Zumcßventil 18, 19. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Motorzylindern ist es vorteilhaft, im Zunieß- und Mengenteilerventil 7 die Ventile 24 als Gleichdruckventile auszubilden. Der Differenzdruck an den Zumeßventilen 18, 19 kann in vorteilhafter Weise gemeinsam durch den Druck in dem Stcucrdruckkreislauf 32 geregelt und geändert werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Änderung des Differenzdruckes an den Zumeßventilen 18, 19 durch Änderung des Differenzdruckes an der ersten Drossel 33, indem die durch die erste Drossel strömende Flüssigkeitsmenge veränderbar ist. Die Mengenänderung an der ersten Drossel 33 läßt sich dadurch erreichen, daß ihr eine zweite Drossel 34 und ein Magnetventil 35 mit einer zu diesem parallelen dritten Drossel 37 im Steuerdruckkreislauf 32 nachgeschaltet ist. Bei geschlossenem Magnetventil wird die durch die erste Drossel 33 fließende Kraftstoffmenge durch die Drosseln 33, 34 und 37 bestimmt. Die bei geöffnetem Magnetventil 35 im Steuerdruckkreislauf fließende Kraftstoffmenge wird nur noch durch die Drosseln 33 und 34 bestimmt, was eine geringere Drosselung und eine erhöhte Druckdifferenz an der ersten Drossel 33 zur Folge hat, weshalb auch die Druckdifferenz an den Zumeßventilen 18, 19 erhöht wird. Die Änderung des Differenzdruckes an der ersten Drossel 33 läßt sich durch die Variation des Verhältnisses von Öffnungsdauer zu Schließdauer des Magnetventils 35 erreichen. Dabei ergibt sich für ein dauernd geschlossenes Magnetventil eine geringe Druckdifferenz und ein armes Kraftstoff-Luft-Gemisch, während für ein dauernd geöffnetes Magnetventil 35 die Druckdifferenz am größten und das Kraftstoff-Luft-Gemisch am reichsten ist.

Line eventuell notwendige Dämpfung der Drucksprünge ließe sich durch einen nicht dargestellten Speieher im Steuerdruckkreislauf erreichen.

Als weiteres nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung könnte stromabwärts der Gleichdruckventile 24 im Steuerdruckkreislauf 32 eine zweite Drossel angeordnet sein, zu der parallel eine dritte Drossel und das Magnetventil angeordnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel hätte jedoch gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eventuell den Nachteil, daß die dritte Drossel einen relativ geringen Querschnitt haben müßte und damit verschmutzungsanfälliger wäre.

Bei dem /weiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind die gegenüber der F i g. 1 gleichbleibenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Beim ersten Ausführungsbeispiel findet die Druckaufteilung zwischen dem Systemdnjck und dem Atmosphärendruck im Kraftstoffbehälter 15 im Steuerdruckkreislauf statt. Beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird der .Systemdruck nicht mehr von der Kraftstoffpumpe 14 aufrechterhalten und somit über die offenen Drosseln 33, 34, 37 auf den Atmosphärendruck abgebaut. Es ist nun wünschenswert, den Systemdruck auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine auf einem bestimmten Niveau /u halten. Gleichfalls soll bei laufender Brennkraftmaschine die Druckauftciiung über die Drosseln 33, 34, 37 zwischen dem Systemdruck und diesem festgelegten Druckwert erfolgen. In F i g. 2 ist deshalb in der Rücklaufleitung 38 ein Druckregelventil 40 angeordnet, das als Flachsit/ventil mit einer Membran 41 als beweglichem Ventilteil und einem festen Ventilsitz 42 ausgebildet ist, über den der Kraftstoff drucklos zum Kraftstoffbehälter zurückfließen kann. Auf die dem Ventilsitz 42 abgewandte Seite der Membran 41 wirkt über einen Federteller 43 eine Feder 44 in Schließrichtung des Druckregelventils 40.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen können Ungenauigkeiten in der Druckaufteilung dadurch auftreten, daß die einzelnen Drosseln in verschiedenen Montageblöcken untergebracht und über Leitungen miteinander verbunden sind, wodurch unerwünschte zusätzliche Drosselungen auftreten können. Gleichfalls können Änderungen des Systcmdrucks zu Ungenauigkeiten führen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 werden derartige Nachteile vermieden. Dabei wird die erste Drossel 33 von einem eingeprägten Mengenstrom durchflossen, der durch eine zweite Drossel 46 bestimmt wird, an der durch ein Druckregelventil 47 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Dabei sind die zweite Drossel 46 und das Druckregelventil 47 parallel im Steuerdruckkreislauf 32 angeordnet. Das Drucksteuerventil 47 ist als Flachsitzventil mit einer eine Kammer 48 und eine Kammer 49 trennenden Membran 50 als beweglichem Ventilteil ausgebildet, wobei in der Kammer 49 ein fester Ventilsitz 51 und eine das Ventil in Öffnungsrichtung beaufschlagende Feder 52 angeordnet sind. Die zweite Drossel 46 ist vorteilhafterweise in der Membran 50 angeordnet und verbindet die Kammern 48 und 49 des Druckregelventils 47. Die Änderung des Mengenstromes an der ersten Drossel 33 erfolgt dadurch, daß parallel zum Druckregelventil 47 bzw. zur zweiten Drossel 46 eine dritte Drossel 53 und mit dieser in Reihe das Magnetventil 54 angeordnet sind. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine wird das Absinken des System druckes auf den Atmosphärendruck dadurch verhindert, daß dem Druckregelventil 47 in der Rücklaufleitung 38 ein Überdruckventil 55 nachgeschaltet ist, das ein bestimmtes Druckniveau in der Kraftstoffeinspritzanlage aufrechterhält.

Eine stetige Änderung der Druckdifferenz an der ersten Drossel 33 könnte z. B. dadurch erzielt werden daß anstelle des festeingestellten Druckregelventils 40 bzw. 47 in FMg. 2 bzw. in Fig. 3 ein in seiner Vorspannung veränderbares Druckregelventil verwendet würde.

Das Magnetventil 35, 54 erhält seine Steuerimpulse dadurch, daß die Motorkenngrößen entweder elektro nisch gemessen oder nach Umwandlung in elektrische so Größen durch ein elektrisches Steuergerät die Öffnungsdauer beeinflussen. So kann z. B. die Steuerung durch den Sauerstoffgehalt im Abgas erfolgen, wöbe eine sogenannte Sauerstoffsonde in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Wenn es erforderlich ist, z. B. bei V-Motoren et« ι aufgrund ungleichförmiger Luftverteilung, kann die Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auch für einzelne Zylinder bzw. Zylindergruppen entsprechem dem Gegenstand der Erfindung gesondert erfolgen.
ho Eine weitere, jedoch nicht dargestellte, Ausführung^ form der Erfindung besteht darin, daß die Gleichdruck ventile 24 durch Differenzdruckventile ersetzt werden die als Flachsitzventile mit einer die beiden Kammerr 21 und 23 trennenden Membran 22 ausgebildet sind *"· wobei die Membran 22 durch eine in der Kammer 21 angeordnete Feder in Öffnungsrichtung des Ventil· beaufschlagt wird.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Schwan·

kungen im Versorgungskreislauf wesentlich geringer die Druckdifferenz an den Zumeßventilen 18, 19 beeinflussen und beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 das Druckregelventil 40 und die Drossel 37 entfallen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ■ erdichen mit

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemi
tende fremdgezündete Brennkraftmas
kontinuierlicher Einspritzung in das SuLigrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoff menge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenng^rößcn änderbarer Druckdifferenz erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz am Zumeßventil (18, 19) durch Änderung der Druckdifferenz an einer ersten Drossel (33) in einem Steuerdruckkreislauf (32) mittels eines im Steuerdruckkreislauf (32) angeordneten Magnetventils (35) änderbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drossel (33) in Bereich der Verbindung des Steuerdruckkreislaufs (32) mit einem Versorgungskreislauf (16) angeordnet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Drossel (33) eine Kammer (23) eines Gleichdruckventils (24) im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Drossel (34) und das Magnetventil (35) stromabwärts der Kammer (23) des Gleicndruckventils (24) im Steuerdruckkreislauf (32) in Reihe angeordnet sind und daß eine dritte Drossel (37) parallel zum Magnetventil (35) im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerdruckkreislauf (32) stromabwärts des Magnetventils (35) ein Druckregelventil (40) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Kammer (23) des Gleichdruckventils (24) eine zweite Drossel und dieser parallel eine dritte Drossel mit dem Magnetventil angeordnet ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Kammer (23) des Gleichdruckventils (24) im Steuerdruckkreislauf (32) zu ei.ier zweiten Drossel (46) ein Druckregelventil (47) und eine dritte Drossel (53) mit dem Magnetventil (54) parallel angeordnet sind.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drossel (53) und das Magnetventil (54) in Stromrichtung in Reihe angeordnet sind.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, e>o dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drossel (46) in der Membran (50) des als Flachsitzventil ausgebildeten Druckregelventils (47) angeordnet ist.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Drucksteuerventils (47) ein Überdruckventil (55) angeordnet ist.

11. Kraftstoffeinspritzanlagc nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Drossel (33) eine Kammer (23) eines Differenzdruckventils, eine zweite Drossel (34) und das Magnetventil (35) in Reihe angeordnet sind.

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckventil als Flachsitzventil mit einer die Kammer (23) von einer Kammer (21) trennenden Membran (22) ausgebildet ist, wobei die Membran (22) durch eine in der Kammer (21) angeordnete Feder in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt wird.