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Anlage zur Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung 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 uiid dabei einen als bewegliches Teil dienenden
Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für
die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verkellt und bei
der das Meßorgan durch einen
Bypass umgehbar ist, in dem ein in
Abhängigkpit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklapne ansteuerbares Elektromagnetventil
angeordnet ist, das in erregtem Zustand den Bypass während des Schiebebetriebes
öffnet und mit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Kraftstoffpumpe, dessen
Versorgungsstromkreis mittels eines Zündschalters von der Fahrzeugbatterie trennbar
ist.
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Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alie Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine selbsttätig eingünstiges Kraftstoff-Luft-Gemienh zu schaffen,
um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen unc dadurch bei
höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch
die Entstehung vor giftigen Abgasen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern.
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Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Be--triebszustandes
der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen und die Proportionalität
zwischen Luftmenc und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen,
wie z.B. Drehzahl, Last, Temperatur und Abgaszusammensetzung geändert werden.
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Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art kommt es im Schiebebetrieb
der Brennkraftmaschine, wenn sich die Drosselklappe in Leerlaufstelluhg befindet,
jedoch die Motordrehzahl größer als die Leerlaufdrehzahl ist, zu einer geringen
Auslenkung des Meßorgans und damit zu einer unerwünschen, wenn auch geringen Kraftstoffzumessung
am Zumeßventil. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, im Schiebebetrieb das
Meßorgan durch einen Bypass zu umgehen, wodurch dieses seine Ausgangslage einnimmt
und durch den Steuerschieber am Zumeß- und Dlengenteilerventil kein Kraftstoff zugemessen
wird. Es wird ebenfalls angestrebt, die elektrischen Anlagen der Brennkraftmaschine
im Stillstand
-abzuschalten. Als Kennzeichen für den Stillstand
der Brennkraftmaschine kann beispielsweise das sich in seiner Ausgangslage befindliche
Meßorgan dienen. Im Schiebebetrieb ist es jedoch trotz sich in Ausgangslage befindlichem
Meßorganerwünscht, die Warmlaufeinrichtung und die Kraftstoffpumpe nicht abzuschalten,
um zu vermeiden, daß beim Wiedereinsatz infolge einer ungenauen Einstritzmenge das
Fahrverhalten schlecht und die Schadstoffemission hoch ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstofweinssritzanlage
der bekannten Art zu entwickeln, bei der sicher und ohne nachhaltige Beeinflussung
des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine während des Schiebe-.
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betriebes die Kraftstoffzumessung und bei Stillstand der Brennkraftmaschine
die Kraftstoffversorgung unterbrochen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Meßorgan
in seiner Ausgangslage einen elektrischen Kontakt und damit bei geschlossenem Zündschalter
einen Sicherheitsstromkreis schließt, in dem ein Elektromagnet angeordnet ist, der
in erregtem Zustand einen Sicherheitsschalter im Versorguflgsstromkreis öffnet und
der Sicherheitsstromkreis während des Schiebebetriebes durch einen ersten Schalter
unterbrechbar ist, der von einer den Saugrohrdruck unmittelbar stromabwärts der
Drosselklappe fühlenden Druckmeßdose betätigt wird, die gleichzeitig im Schiebebetrieb
einen zweiten Schalter und damit den Stromkreis des Elektromagnetventils im Bypass
schießt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im
Versorgungsstromkreis eine Warmlaufeinrichtung angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart,
daß das im nicht erregten Zustand von einer
Feder in Schließstellung
gehaltene Elektromagnetventil als Sicherheitsventil bei Saugrohrexplosionen dient.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt
die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein
Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen
Saugrohrabschnitt 4 und einen Verbindungsschlauch 5 in einer Saugrohrabschnitt 6
mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht
dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur
Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich in dem konischen Abschnitt 3 des
Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden
Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 2 angreifende Riickstellkraft
sowie einen konstanten vor dem Meßorgan herrschenden Luftdruck, der zwischen dem
Meßorgan 2 und.der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.
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Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil
10. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit ihm verbundener
Hebel 11, der um einen Drehpunkt 12 gelagert ist und bei seiner Scwenkbewegung mit
einer Nasse 13 das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des
Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche
15 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt,
deren
Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt.
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Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor
18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter
20 ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß-und Mengenteilerventil
10 zuführt. Von der Kraftstoff versorgungsleitung 21 zweigt eine Leitung 22 ab,
in.die ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist, das bei zu großem Systemdruck
Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen läßt.
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Aus der Kraftstoffversorgungsleitung; 21 gelangt der Kraftstoff in
einen Kanal 26 im Gehäuse des'Zumeß- und Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt
zu einer Ringnut 27 des Steuerschiebers 14 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen
zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck
beaufschlagt wird.
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Je nach Stellung des Steuerschiebers, 14 öffnet die Ringnut 27 mehr
oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer Kammer 32 führen,
die durch die Membran 29 von der Kammer 28 getrennt ist. Aus den Kamnern 32 gelangt
der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen,
die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient
als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 4 bei nicht arbeitender
Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer ?8 und 32
gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 27
und den Steuerschlitzen 30 bestehenden Überdeckung also unabhängig von der zu den
Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle. an'den Zumeßventilen
27,30 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des
Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.
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Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Meßorgan 2 in den
konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen-Meßorgan
und konischem Abschnitt ändernde Ringquerschnltt proportional zum Verstellweg des
Meßorgans 2 ist.
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Als Druckflüssigkeit zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber
14 dient Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine
Leitung 36 ab, die durch eine Abkonnlungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung
38 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 38 ist über eine DYmpfungsdrossei 39
ein Druckraum 40 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche
15 ragt.
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In der Steuerdruckleitung 38 ist, ein als Warmlaufeinrichtun dienendes
Drucksteuerventil 42 angeordnet, über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung
43 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann. Durch das dargestellte Drucksteuerventil
42 ist der Druck der die Rückstellkraft erzeugenden, Druckflüssigkeit temneraturabhanmig
steuerbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem
festen Ventilsitz 114 und einer ebr;in 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventiles
von einer Feder 46 belastet wird. Die Schließkraft der Feder 46 wird von einem Stift
47, der über ein Auflager 48 und einen Federteller 49 zwischen die Membran 45 und
die Feder 46 eingespannt ist, übertragen. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur
wirkt der Feder 46 über den Federteller 49 eine Bimetallfeder 50 entgegen, die an
ihrem anderen Ende mit einem in das Gehause des Drucksteuerventils 42 eingepreßten
Bolzen 51 verschraubt ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 51 und der Bimetallfeder
50 liegendes Isolierstfick 52 ist die Bimetallfeder vreitgehend gegen Wärmeverlust
durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt.
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Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.
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StromaufwSrts des Meßorgans 2 zweigt von dem Saugrohrabschnitt 1 ein
Bypass 60 ab, der stromabwärts des Meßorgans wieder, in den Saugrohrabschnitt 4
mündet. In den Bypass 60 ist ein Elektromagnetventil 61 geschaltet, das sich im
Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine bei erregter Wicklung in Offenstellung befindet.
Das bewegliche Ventilteil 62 des Elektromagnetventils 51 wird bei ausgeschalteter
Zündung von einer Feder 63 in Schließstellung gehalten. Der von der Fahrzeugbatterie
64 gespeiste Stromkreis 65 des Elektromagnetventils 61 kann durch einen Zündschalter
66 oder durch einen in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe
7 Petätigbaren zweiten Schalter 67 unterbrochen werden. Der -zweite Schalter 67
wird dabei durch einen Stift 68 betätigt, der mit einer Membran 69 einer Druckmeßdose
70 fest verbunden ist. Eine Kammer 71 der Druckmeßdose 70 ist dabei über eine Leitung
72 mit dem Saugrohrabschnitt 6 unmittelbar stromabwärts der Dro:;selklappe 7 verbunden,
so daß in der Kammer 71 der Saugroilrdruck unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe
7 herrscht.
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In der Ausgangslage des Meßorgans 2. im konischen Abschnitt 3 des
Saugrohres 1 berührt der Hebel 11 mit einem Kontakt 75 eine in das Saugrohr ragende
schmale Kontaktfeder 76, die über ein Isolationsstück 77 in der Wand des Saugrohres
vor dem Meßorgan befestigt ist. In dieser Stellung wird das Meßorgan 2 bei fehlender
Luft strömung und in allen Fahrzeuglagen von der Rückstellkraft gehalten. Von der
Kontaktfeder 76 führt ein Sicherheitsstromkreis 78 zu einem Elektromagneten (Relais)
79, der von einer Feder 80 in Schließrichtung beaufschlagt wird.
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Der Sicherheitsstromkres 78 kann von einem ersten Schalter 81 durch
die Druckmeßdose 70 über den Stift 68 unterbrochen werden. Der Elektromagnet 79
öffnet in erregtem Zustand einen Sicherheitsschalter 82 und unterbricht damit einen
Versorgungsstromkreis 83, in dem die Warmlaufeinrichtung 42 und der Elektromotor
18 der Kraftstoffpump.e 19 angeordnet ist.
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-Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende: Bei
laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 18 angetriebene
Kraftstoffpumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 20 angesaugt und über die
Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugeführt.
Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1 Luft an, durch die
das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend
der Auslenkung des Meßorgans 2 wird über den Hebel 11 auch der Steuerschieber 14
verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuersclitze 30 freigibt.
Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und Steuerschieber 14 ergibt ein konstantes
Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien
dieser beiden Organe hinreichenl linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-Lut-Verhältnis
würde dann über den ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine konstant sein.
E; 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 2 erfolgt. Hier-.
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für sind in der Steuerdruckleitung 38 Drucksteuerventile angeordnet,-von
denen beispielsweise das Drucksteuerventil 42 dargestellt ist, das durch Beeinflussung
des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
bis zum, Erreichen der Betriebstemperatur temperaturabhängig die Gemischanreicherung
beeinflußt. Die von dem Stift 47 auf die Membran 45 übertragene Schließkraft der
Feder 46 bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperasur
der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf.den Federteller 49
entgegen der Feder 46, wodurch die auf die Membran 45 übertragene Schließkraft verringert
wird. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper
53 eine Aufheizung der Bimetallfeder 50, was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder
50 übertragene Kraft auf den Federteller 49 verringert wird. Die gewünschte Grundvorspannung
der Bimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden
tief
in das Gehäuse des Drucksteuerventils 42 eingepreßt wird.
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Das in dem Bypass 60 angeordnete Elektromagnetventil 61 ist in erregtem
Zustand während des Schiebebetriebes der Brennkraftmaschine geöffnet, so daß von
der Brennkraftmaschine Luft durch den Bypass 60 angesaugt werden kann, ohne das
Meßorgan 2 zu beeinflussen. Dadurch wird erreicht, daß das Meßorgan 2 in diesem
Betriebszustand keine Auslenkung verfährt, d.h. die Steuerschlitze 30 werden vom
Steuerschieber 14 verschlossen, es erfolgt also keine Kraftstoffzumessung. Das Elektromagnetventil
61 ist in dem Stromkreis 65 angeordnet, der einen nur während des Schiebebetriebes
geschlossenen und von der Druckmeßdose 70 betätigten zweiten Schalter 67 enthält.
Währen: des Schiebebetriebes der Brennkraftmaschine und bei geschlossenem Zündschalter
66 ist also'der Stromkreis 65 von der Fahrzeugbatterie 64. zum Elektromagnetventil
61 geschlossen und das Elektromagnetventil öffnet den Bypass 60. Im Schiebebetrieb
also bei geschlossenem zweiten Schalter 67 wird gleichzeitig; von der Druckmeßdose
70 der erste Schalter 81 geöffnet und damit der Sicherheitsstromkreis 78 unterbrochen,
wodurch der Sicherheitsschalter 82 von der Feder 80 geschlossen gehalten wird und
die Warmlaufeinrichtung 42 und der Elektromotor 18 weiterhin an der Batteriespannung
liegen. Hierdurch wird verhindert, daß während des Schiebebetriebes die Kraftstoffpumpe
und die Warmlaufeinrichtung abgeschaltet werden und bei deren Wiedereinsatz infolge
der ungenauen Einspritzmenge das Fahrverhalten verschlechtert und die Schadstoffemission
erhöht wird. Bei Betriebszuständen außerhalb des Schiebebetriebes wird der erste
Schalter 81 durch eine Feder 73 der Druckmeßdose 70 in Schließstellung gehalten.
Wird die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb betrieben, so öffnet die Druckmeßdose
70 den ersten Schalter 81 und schließt gleichzeitig den zweiten Schalter 67, wodurch
das Elektromagnetventil 61
-den Bypass 60 öffnet und das Meßorgan
2 in seine Ausganfflslage zurückkehrt. Beim Start der Brennkraftmaschine wird der
Zündschalter 66 geschlossen und das Meßorgan durch die von der Brennkraftmaschine
angesaugte Luftmenge aus seiner Ausgangslage ausgelenkt, wodurch der Sicherheitsstromkreis
78 zwischen dem Kontakt 75 und der Kontaktfeder 76 unterbrochen wird und somit das
Relais 79 infolge der Federkraft 80 den Sicherheitsschalter 82 des Versorgungsstromkreises
83 schließt.
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Das in dient erregtem Zustand von der Feder 63 in Schließstellung
gehaltene Elektromagnetventil 61 dient gleichzeitig als Sicherheitsventil bei Saugrohrexplosionen.