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Anlage zur Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Kraftstoffversorgungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffversorgungsanlage für gemischverdichtende,
fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Meßorgan sowie eine willkdrlich
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
Mbngenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge
verstellt, wobei die Rückstellkraft durch Druckfliissigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich
und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert einen
die RUckstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und der Druck der Flüssigkeit
durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil,
das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthalt, Snderbar
ist und als Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die mit einem unmittelbar nach
dem Start von einem elektrischen Heizelement beheizten Wärmeleitbügel verbunden
und gegenüber der Umgefiung wärmeisoliert befestigt
ist, wobei die
Bimetallfeder bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft
einer Steuerfeder des Drucksbuerventils wirkt und die Schließkraft auf das Drucksteuerventil
in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck durch eine Druckmeßdose änderbar ist.
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FUr einen geodätischen Höhenunterschied von 1000 m ändert sich die
Luftdichte um ca. 10 , das hat eine Änderung des Kraftstoff-luSt-Gemisches um ca
5 ffi zur Folge. Es wird daher bereits bei bekannten Kraftstoffversorgungsanlagen
dieser Art vorgeschlagen, durch eine den Atmosphärendruck messende Druckmeßdose
den Einfluß des Atmosphärendruckes auf das Kraftstoff-Luft-Gemlach auszugleichen.
Hierfür ist eine Druckmeßdose vorgesehen, die Uber eine der Steuerfeder parallele
Feder ständig die Schließkraft des Druckregelventiles beeinflußt. Dieser ständige
Einfluß des Atmosphären druckes auf die Schließkraft des Drucksteuerventiles bringt
jedoch den Nachteil mit sich, daß bei Nachjustierungen des Druckffieuerventiles
ebenfalls der Atmosphärendruck berücksichtigt werden muß. Nachteilig ist auch, daß
zur Grundeinstellung des Drucksteuerventiles zwei Federn justiert werden mUssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffversorgungsanlage
der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, bei der die genannten Nachteile nicht
auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckmeßdose
bei Höhen ab ca. 500 m über Normalnull durch einen Steuerstift mit einer als bewegliches
Ventilteil dienenden Membran des Drucksteuerventiles verbunden und bei Sohlen unter
500 m die Verbindung zwischen Druckmeßdose und Steuerstift unterbrochen ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die
Druckmeßdose zur Justierung axial verschiebbar gelagert ist.
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Eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffversorgungsanlage bietet
den Vorteil, daß eine Korrektur des Kraftstoff-Luft-.Gemisches durch die Druckmeßdose
erst ab Höhen von ca. 500 m vorgesehen ist, also bei Nachjustierungen des Drucksteuerventiles
bis zu dieser Höhe unbeachtet bleiben kann.
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Durch die Verwendung nur einer Steuerfeder im Drucksteuerventil wird
die Grundeinstellung wesentlich vereinfacht.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellt und wird im folgenden nier'beschrieben.
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Bei der dargestellten Kraftstoffversorgungsanlage strömt die Verbrennusluft
in Pfeilrichtung durch einen Luftfilter 1, einen Saugrohrabschnltt 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 Saugrohrabsohnitt 3 nach einer annähernd linearen
Punktion der durch 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- und Mengenteilerventil
8, Die Verstellbewegung des'Meßorgans 4 wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel
10, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar ist, über eine Nase 11 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.
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Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 15, die
durch einen Elektromotor 16 angetrieben, den Kraftstoff aus einem Beiialter 17 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 zusammen mit Absätzen des Steuerschiebers 12 eine Ringnut 23 bildet. Je nach
der Stellung des Steuerschiebers 12 öffnet 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 Brennkraftmaschlne
führen. Ein Teil des Kraftstoffes gelangt aus der Ringnut 20 in einen Kanal
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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 die Stirnfläche 13 des Steuerschiebers 12 ragt.
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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 tiberströmende Kraftstoff gelangt durch
eine Leitung 35 drucklos zurück in den Kraftstoffbehälter 17. Die Membran 33 wird
durch eine Feder 37 belastet, deren Spannung abhängig von Motorkenngrößen änderbar
ist. Hierfür dient ein Raumnocken 38, der mit der Drose;elklappe 7 verdrehbar und
in Abhängigkeit von dem stromabelärts der Drosselklappe 7 im Saugrohr herrschenden
Unterdruck axial verschiebbar ist. Der Raumnocken 38 ist hierfür auf der Welle 39
der willkürlich rerdrehbaren Drosselklappe 7 axial verschiebbar gelagert. Die Drehbeweg,ung
der Welle 39 überträgt ein tSitnahmerJinkel 40 auf den Raumnocken 'v8, der mit seiner
einen Stirnseite an der Membran 41 einer Unterdruckkammer 42 drehbar befestigt ist.
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Die {hlterdruckkammer 42 ist durch eine Leitung 43 mit einer stromabviärts
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 Raumriocken ab und wirkt iiber einen
Federteller 46 auf die Feder 47, deren Vorspannung den Druck der als Rückstellkraft
wirkenden Druckflüssigkeit auf das Meßorgan 4 bestimmt.
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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 17 zu gelangen. Durch das Drucksteuerventil 53 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 bei Höhen ab ca. 500 m über Normalnull von einer Druckmeßdose
63 belastet wird. Die Schließkraft der Steuerfeder 59 und der Druckmeßdose
63
wird von einem Steuerstift 60, der zwischen die Membran 58, die Steuerfeder 59 und
die Druckmeßdose 63 eingespannt ist, übertragen. Der Steuerstift 60 wird dabei von
einem Auflager 61 an der Membran 58 und einem Federteller 62, auf dem sich die Steuerfeder
59 abstützt, 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 Bimetalifeder
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
Kontakt mit der Bimetallfeder 64 hat.
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Auf den Warmeleitbtgl 68 ist ein elektriscl1er Heizkörper 69 aufgesetzt.
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Der eine Stromanschluß 70 des elektrischen Heizkörpers 69 ist mit
dem Pluspol verbunden, der andere Strpmanschlu3 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 Stromanschtuß 72 ständig mit dem WEssekontakt 76 über einen Vorwiderstand 74
verbunden, der durch die Bimetallfeder 73 überbrückbar ist.
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Die Druclsmeßdose 63 ist in einem Raum 78 angeordnet, der über eine
Öffnung 79 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. An seiner dem Steuerstift 60
abgewandten Stirnfläche 80 ist die Druckmeßdose 63 mit einem Gewindestift 81 versehen,
durch den die axiale Lage der Druckmeßdose änderbar ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffversorgungsanlage ist
folgende: Bei laufender Brennkraftmaschine saugt die von dem Elektromotor 16 angetriebene
Pumpe 15 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 17 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.
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Entsprechend dieser Auslenlçung des Meßorgans 4 verschiebt der mit
dem Meßorgan 4 festverbundene Hebel 10 den Steuerschieber 12, der dabei einen größeren
Durchflufquerschnftt der Steuerschlitze 24 freigibt.
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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 Stirnfläehe 13 des Steuerschiebers 12 beaufschlagt
und weiterhin über die Leitung 29 zu dem ersten Drucksteuerventil 32 und über die
Leitung 50 zu dem feiten Drucksteuerventil 53 gelangt.
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Die direkte Kupplung des Meßorgans 4 mit dem Steuerschieber 12 ergibt
ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und Kraftstoffmenge, sofern die IÇennlinSen
dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-IJuSt-VerAlältnis
wurde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber
erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der BrenrJSraftmaschine, das Kraftstoff-IJuSt-C-emisch
reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan
4 erfolgt.
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Meßgrößen für Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine 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 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-Geniisch
verarmt wird.
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Im Schiebebetrieb wird aufgrund des starken Unterdrucks 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.
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Während der Warmlaufphase des Motors bis zum breichen der Betriebstempe.
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ratur wird die Gemischanreicherung 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 Druckmeßdose 63 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 Steuerfeder 59
und der Druckmeßdose 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 Binietallfeder 64, das zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder
64 übertragene Kraft auf den Federteller 62 verringert wird. Dies erfolgt in Zefta0ngigkeit
entsprechend der Wärmemenge, die auf die 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 mit der Bimetallfeder
64 verbunden, sondern sitzt auf einem Warmeleitbügel 68, der die Warme durch Wärmeleitung
nur an der gemeinsamen Befestigungsstelle auf die Bimetallfeder 64 übertragen kann.
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Durch mehr oder weniger starkes Abbiegen des lI&årmeleitbügels
kann der MNårmestrahlungsanteil 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 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.
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o Bei tiefen Starttemperaturen unter 0 Celsius ist es erforderlich,
die Aufwärmung der Bimetallfeder 64 zu verzögern. Dies geschieht über einen Vonfiderstand
74 in der Stromzuführungsleitung zum elektrischen Heizkörper 69. Bei normalen Starttemperaturen
wird der Vorwiderstand 74 durch eine zusätzliche Bimetallfeder 73 überbrückt, so
daß der elektrische Heizkörper 69 mit voller Energie betrieben wird. In der Zeichnung
ist die Bimetallfeder 73 in der den Vorviderstand 74 überbrückenden Stellung gezeichnet.
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Die im Raum 78 angeordnete Druckmeßdose 63 ist so gegenüber dem Steuerstift
60 eingestellt, daß eine Beriihrung zwischen Druckmeßdose 63 und Steuerstift 60
erst ab ca. 500 m Hrohe über Normalnull erfolgt. Liegt die Druckmeßdose am Steuerstift
an, so ist zur Anderung des Drucks der Druckflüssigkeit nur noch die An'deren einer
Kraft auf die Membran 58 und keine Wegänderung mehr erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Ausführung der Kraftstoffvers orgungsanlage erlaubt
den Ausgleich des sich unerwünscht mit der Xnderung der geodätischen Hohe ändernden
Kraftstoff-Luft -Gemisches durch Variation des von dem Drucksteuerventil 53 eingestellten
Steuerdruckes der Druckflüssigkeit und damit der Rückstellkraft auf das Meßorgan
4. So erhbht sich m.B.
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mit abnehmendem barometischen Druck der Steuerdruck der Druckflüssigkeit.