DE2351205A1

DE2351205A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2351205A1
Application number: DE19732351205
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Dr Passera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1975-04-17

Description

R. 1779 .
5.9.1973 Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsrausterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage

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, indem ein Elektromagnetsystem an

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einem Differenzdruckventil angreift, das als Flachsitzventil ausgebildet ist, mit einer Membran als beweglichem Ventilteil und die Membran von einer Federkraft und der veränderlichen Kraft des Elektromagnetsystems in Öffnungsrichtung des Differenzdruckventiles bewegbar 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 oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie Drehzahl, Last, Temperatur und Abgaszusammensetzung sehr genau zugemessen werden.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art wird die Druckdifferenz an einem Zumeß- und Mengenteilerventil durch ein gemeinsames Differenzdruckventil über ein Elektromagnetsystem in Abhängigkeit von Motorkenngrößen geändert. Beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird zur Gewährleistung eines sicheren Heißstartes die Forderung gestellt, daß der Systemdruck unter den Düsenabspritzdruck gesenkt wird, um ein Nachdieseln zu vermeiden und daß dieser abgesenkte Druck über längere Zeit gehalten wird.

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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,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine der Systemdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage durch einen Kolbendruckregler unter den Düseneinspritzdruck absenkbar und zur Aufrechterhaltung des abgesenkten Systemdruckes das Differenzdruckventil verschließbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine ein Plachanker des Elektromagnetsystems von einer Feder derart beaufschlagbar ist, daß er die Membran des Differenzdruckventiles gegen einen festen Ventilsitz preßt und das Differenzdruckventil in Schließstellung hält.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß im Elektromagnetsystem ein Verschlußstift angeordnet ist, der bei eingeschalteter Zündung von einem Hilfsmagnetsystem gegen die Kraft einer Hilfsfeder von der Membran abhebbar ist und nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Hilfsfeder den Verschlußstift derart gegen die Membran preßt, daß sie an dem festen Ventilsitz anliegt und das Differenzdruckventil in Schließstellung hält.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolbendruckregler stromabwärts der Kraftstoffpumpe im Gehäuse des Differenzdruckventils angeordnet, wobei der Kolben des Kolbendruckreglers an seinem dem Kraftstoffstrom zugewandten Ende einen Absatz geringeren Durchmessers mit einer Steuerfläche und einen Konus hat und von einer Feder in Schließstellung gehalten wird und der Konus des Kolbens

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von einer Nut mit einem darin angeordneten Dichtring unterbrochen ist und der Kolben eine Ringnut hat, die mit einer. Rückströmleitung in Verbindung steht.

Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Kolben 'des Kolbendruckreglers derart im Differenzdruckventil angeordnet ist, daß er in Schließstellung eine Hilfsfeder vorspannt, die einen Verschlußstift gegen die Membran des Differenzdruckventiles preßt, so daß sie an dem festen Ventilsitz anliegt und das Differenzdruckventil in Schließstellung hält.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel des Differenzdruckventiles,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Differenzdruckventiles,

Pig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Differenzdruckventiles.

Bei der in Pig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1, das einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meßorgan 3 aufweist und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch H und einen Saugrohrabschnitt 5 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3» 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 Meßo^gan 3 angreifende

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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 seiner Nase 10 das als Steuerschieber ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 betätigt. Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Kraftstoffpumpe 12, die durch einen Elektromotor 13 angetrieben den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 1*1 ansaugt und ihn über eine Versorgungsleitung 15 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 7 zuführt.

Der Steuerschieber 11 wird durch Druckflüssigkeit beaufschlagt, die über eine Leitung 17 mit einer Drossel l8 auf den Steuerschieber wirkt und die Rückstellkraft für das Meßorgan 3 erzeugt.

Aus der Versorgungsleitung 15 gelangt der Kraftstoff durch einen Kanal 20 in eine Ringnut 21 des Steuerschiebers. 11. Je nach Stellung des Steuerschiebers 11 öffnet die Ringnut 21 mehr oder weniger Steuerschlitze 22, die durch Kanäle 23 zu je einer Kammer 2*f führen, die durch eine Membran 25 von einer Kammer 26 getrennt ist. Aus den Kammern 24 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 27 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 25 dient als bewegliches Teil je eines als Gleichdruckventil ausgebildeten Plachsitzventiles 28. Von der Versorgungsleitung 15 zweigt eine Steuerdruckleitung 30 "mit einer Drossel 31 ab, die zu den Kammern 26 der einzelnen Gleichdruekventile 28 führt. ■ ■ . -6- ■

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Der Steuerdruck in den Kammern 26 der Gleichdruckventile 28 ist durch ein Differenzdruckventil 32 änderbar, wobei der Kraftstoff aus einer Steuerkammer 33 in Offenstellung des Differenzdruckventiles über einen festen Ventilsitz 3^ und eine Rückströmleitung 35 in den Kraftstoffbehälter 14 zurückfließen kann. Die Steuerkammer 33 des Differenzdruckventiles wird durch eine als bewegliches Ventilteil dienende Membran 36 von einer Kammer 37 getrennt, in der über eine von der Versorgungsleitung 15 abzweigende Leitung 38 der Kraftstoffdruck stromabwärts der Kraftstoffpumpe 12 herrscht. In der Steuerkammer 33 ist eine Feder 39 angeordnet, die über einen Federteller 40 in Öffnungsrichtung des Differenzdruck- · ventiles auf die Membran 36 wirkt. In der Kammer 37 des Differenzdruckventiles ist ein Elektromagnetsystem 41 mit einem von einer Führungsmembran k2 geführten Flachanker 43 angeordnet. Der Flachanker 43 wird in stromlosem Zustand des Elektromagnetsystems kl von einer Feder kk derart beaufschlagt, daß er die Membran 36 gegen den festen Ventilsitz 34 preßt, so daß das Differenzdruckventil 32 geschlossen ist.

Von der Kammer 37 führt eine Leitung 46 zu einem Kolbendruckregler 47, der den Kraftstoffdruck in der Versorgungsleitung auf einem annähernd konstanten Wert hält. Der Kolbendruckregler 47 hat einen Kolben 48, der in einer Führungsbohrung 49 entgegen einer Feder 50 gleitet. An seinem dem

Kraftstoffstrom zugewandten Ende hat der Kolben 48 einen Absatz 51 geringeren Durchmessers mit einer Steuerfläche 52. An den Absatz 51 schließt sich ein Konus 53 an, der von einer Nut mit einem darin angeordneten Dichtring 54 unter- · brochen ist und in einen konischen Teil 55 der Führungsbohrung 49 ragt. Eine Ringnut 56 des Kolbens 48 steht mit einer Rückströmleitung 57-in Verbindung, über die bei geöffnetem

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Kolbendruckregler Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter I^ zurückfließen kann.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinsprit zanlage ist folgende: ·

Bei laufender Brennkraftmaschine wird über das Saugrohr 1, 'M und 5 Luft angesaugt, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebel 8 auch der Steuerschieber 11 des Zumeß- und Mengenteilerventiles 7 verschoben, der die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge zumißt. Die direkte Verbindung zwischen dem Meßorgan 3 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich-angestrebt wird. Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Druckdifferenz am Zumeßventil 2I₈ 22 in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, z.B. Drehzahl, Last, Temperatur oder Abgaszusammensetzung, erforderlich. Die Druckdifferenz( am Zumeßventil 21,22 wird durch das Differenzdruckventil 32 aufrechterhalten, wobei die Druckdifferenz durch das Elektromagnetsystem kl änderbar ist. Die durch das Elektro- · magnetsystem 4l fließende elektrische Stromstärke wird durch eine nicht dargestellte elektronische Steuerschaltung bestimmt, in die als Eingangsgrößen umgeformte Meßwerte der Motorkenngrößen eingehen. Durch Änderung des Differenzdruckes am Differenzdruckventil 32 wird Über die Steuerdruckleitung 30 auch der Druck in den Kammern 26 der Gleichdruckyentile 28 und damit der Differenzdruck am Zumeßventil 21„ 22 geändert .

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Beim überschreiten des Systemarbeitsdruckes in der Versorgungsleitung 15 wird der Kolben 48 des Kolbendruckreglers kj entgegen der Federkraft 50 in eine Stellung verschoben, in der die Steuerfläche 52 die Rückströmleitung 57 mehr oder weniger überdeckt und eine entsprechende Kraftstoffmenge in den Kraftstoffbehälter 14 zurückfließen kann. Die Vorspannung der Feder 50 ist so eingestellt, daß sich unmittelbar vor der Überdeckung der Steuerfläche 52 mit der Rückströmleitung 57 der niedrigste zulässige Systemarbeitsdruck ergibt.

Nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine muß die Kraftstoff menge, die sich aus dem Verdrängungsvolumen des Kolbens HB aus seiner Regelstellung in die Ruhestellung und aus der Speicherfähigkeit der flexiblen Kraftstoffleitungen von der Kraftstoffpumpe bis zum Kolbendruckregler durch den Druckabbau ergibt, über das Spiel zwischen der Kolbenoberfläche und der Führungsbohrung ^9 in die Ringnut 56 und damit in die Rückströmleitung 57 abfließen. Dieses Spiel ist so bemessen, daß ein möglichst rascher Druckabbau vom Systemarbeitsdruck auf den Schließdruck erfolgt. Dadurch wird verhindert, daß bei abgeschalteter Zündung und auslaufender Brennkraftmaschine, wobei das Meßorgan 3 und der Steuerschieber 11 noch ausgelenkt sind, Kraftstoff abgespritzt wird, was bei empfindlichen Brennkraftmaschinen zu Selbstzündungen führt. Der Abstand zwischen der Steuerfläche 52 und der Ringnut -56 ist kurz gehalten, wodurch asymmetrische Druckfelder mit entsprechend großer Hysterese verhindert werden.

Der Abstand zwischen der Arbeitsstellung und der Rühestellung des Kolbens *l8 ist so bemessen, daß kurz vor dem Aufsitzen und Abdichten des Dichtringes 5*i auf dem konischen Teil 55 der Führungsbohrung sich die Feder 50 soweit entspannt hat, daß der Systemdruck unter den Düseneinspritzdruck der Einspritzventile abgefallen ist, jedoch über dem Dampfdruck

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des Kraftstoffes bei heißem Motor liegt.

Das Abheben des Kolbens 48 aus seiner Ruhestellung erfolgt

erst wieder bei einem höheren Systemdruck, da der Durchmesser

des Dichtringes 54 kleiner ist, als der der Steuerfläche 52.

Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine wird der elektrische Steuerstrom des Elektromagnetsystems 4l unterbrochen, so daß der Plachanker 43 von der Feder 44 derart die Membran 36 gegen den festen Ventilsitz 34 preßt, daß das Differenzdruckventil 32 außer Betrieb geschlossen ist. Dadurch kann der durch den Kolbendruckregler 47 abgesenkte Systemdruck über längere Zeit in der Kraftstoffeinspritzanlage aufrechterhalten werden, wodurch ein sicherer Heißstart gewährleistet ist. .-.,".-■

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Differenzdruckventiles mit einem Elektromagnetsystem dargestellt, wobei für gleichbleibende Teile die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 gewählt wurden. In der Steuerkammer 33 des Differenzdruckventiles 32 ist dabei ein Anker 60 angeordnet, der von einer Führungsmembran 6l geführt wird und über den die Feder 39 die Membran 36 des Differenzdruckventiles in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Im Magnetsystem 4l ist ein Verschlußstift 62 angeordnet, der bei eingeschalteter Zündung von einem Hilfsmagnetsystem 63 entgegen der Kraft einer Hilfsfeder 64 abgehoben wird, so daß er außer Berührung mit der Membran 36 des Differenzdruckventiles gelangt. Nach dem Abschalten der Zündung der Brennkraftmaschine wird der Verschlußstift 62 von der Hilfsfeder 64 derart gegen die Membrangepreßt, daß sie an dem festen Ventilsitz 34 anliegt und das Differenzdruckventil in Schließstellung gehalten wird.

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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Differenzdruckventil 32 und der im Differenzdruckventil angeordnete Kolbendruckregler 47 jeweils in geöffneter Stellung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Schließbewegung des Kolbendruckreglers 47 ausgenutzt, um eine Hilfsfeder 66 vorzuspannen, die bei abgeschalteter Brennkraftmaschine·einen Verschlußstift 67 so gegen die Membran 36 des Differenzdruckventiles 32 preßt, daß sie an dem festen Ventilsitz 34 anliegt und das Differenzdruckventil in Schließstellung gehalten wird.

Die Druckkräfte der Federn 44, 64 und 66 sind jeweils so gewählt, daß sie bei abgeschalteter Brennkraftmaschine jeweils größer sind, als die Kraft der Feder 39 in Schließstellung des Differenzdruckventiles 32.

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Claims

17 7 9 -11-Ansprüche

1.jKraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßor-gan 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 änderbarerDruckdifferenz erfolgt,indem ein Elektromagnetsystem an einem Differenzdruckventil angreift, das als Flachsitzventil ausgebildet ist, mit einer Membran als beweglichem Ventilteil und die Membran von einer Federkraft und der veränderlichen Kraft des Elektromagnetsystems in Öffnungsrichtung des Differenzdruckventiles bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine der Systemdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage durch einen Kolbendruckregler (^7) unter den Düseneinspritzdruck absenkbar und zur Aufrechterhaltung des abgesenkten Systemdruckes das Differenzdruckventil (32) verschließbar ist.

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2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine ein Flachanker (43) des Elektromagnetsystems (4l) von einer Feder (44) derart beaufschlagbar ist, daß er die Membran (36) des Differenzdruckventiles (32) gegen einen festen Ventilsitz (34) preßt und das Differenzdruckventil (32) in Schließstellung hält.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektromagnet sy stein. (4l) ein Verschlußstift (62) angeordnet ist, der bei eingeschalteter Zündung von einem Hilfsmagnetsystem (63) gegen die Kraft einer Hilfsfeder (64) von der Membran (36) abhebbar ist»

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine die Hilfsfeder (64) den Verschlußstift (62) derart gegen die Membran (36) preßt, daß sie an dem festen Ventilsitz (34) anliegt und das Differenzdruckventil in Schließstellung hält.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der KolbendruckregleJ? (4?) sfcr©mab*?ärts der Kraftstoffpumpe (12) im Gehäuse des Differenzdruckventiles (32) angeordnet ist.

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6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (48) des Kolbendruckreglers (47) an seinem dem Kraftstoffstrom zugewandten Ende einen Absatz (51) geringeren Durchmessers mit einer Steuerfläche (52) und einen Konus (53) hat und von einer Feder (50) in Schließstellung gehalten wird.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (53) des Kolbens (48) von einer Nut mit einem darin angeordneten Dichtring (5¹J) unterbrochen ist.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (48) eine Ringnut (56) hat, die mit einer Rückströmleitung (57) in Verbindung steht.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (48) des Kolbendruckreglers (47) derart im Differenzdruckventil (32) angeordnet ist, daß er in Schließstellung eine Hilfsfeder (66) vorspannt, die einen Verschlußstift (67) gegen die Membran (36) des Differenzdruckventiles (32) preßt, so daß sie an dem festen Ventilsitz (34) anliegt und das Differenzdruckventil (32) in Schließstellung hält. *.„

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