DE2425021A1

DE2425021A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2425021A1
Application number: DE19742425021
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Schwartz; Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1975-12-11
Also published as: GB1505415A; US3983856A; JPS50160620A; DE2425021C2; JPS5844865B2

Description

R.2099

23.4.1974 Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmus terhilfsanmeldung

ROBERT BOSCF GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffe!nspritzanlage

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 Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der

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die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, das als Plachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist.

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstigem Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kr iftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder stark zu vermindern. Hierzu muß die Kraftstoffmenge den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der,Brennkraftmaschine ent jprechend sehr genau zugemessen werden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art wird die Kraftstoffmenge möglichst proportional der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge zugemessen, wobei das Verhältnis zwischen zugemessener Kraftstoffmenge und Luftmenge durch Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans in Abhängigkeit von Motorkenngrößen durch ein Drucksteuerventil änderbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, das Kraftstoff-Luft-Gemisch beim plötzlichen Öffnen der Drosselklappe der Brennkraftmaschine kurzzeitig anzureichern und beim plötzLichen Schließen der Drosselklappe kurzzeitig zu verarmen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, bei der während Lastwechseln der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch kurzzeitig entsprechend angereichert oder verarmt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses bei

zwei" Lastwechseln das DrucksteuerventilYdurch eine Steuermembran getrennte Druckräume aufweist, von denen der erste Druekraum über eine Druckleitung mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe und der zweite Druekraum über eine Drosselbohrung mit dem ersten Druekraum verbunden und :m zweiten Druekraum eine die Steuermembran beaufschlagende Steuerfeder und im ersten Druekraum eine die Ventilmembran beaufschlagende Ventilfeder und zwischen Veitilmembran und Steuermenbran ein Verbindungselement angeordnet ist. '

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß parallel zur Drosselbohruug zwischen den beiden Druckräumen eine durch ein temperaturabhängig arbeitendes Element steuerbare Ausgleichsbohrung angeordnet lEt und als temperaturabhängig arbeitendes Element eine Steuerbimetallfeder dient, die nach Beendigung !er Warmlaufphase die Ausgleichsbohrung öffnet.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur die Schließkraft auf die Ventilmembran durch eine elektrisch aufheizbare Ventilbimetallfeder verringerbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung , ist die Drosselbohrung in der Steuermembran angeordnet.

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

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Bei der dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilriehtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt und einen Verbindungsschlauch 5 in einen 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 im konischen Abschnitt 3 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Punktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge beuegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 2 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Meßorgan 2 und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteil.erventil 10. Zur übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient .ein mit ihm verbundener Hebel 11, der in einem Drehpunkt 12 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 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.

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 Kraftstoffversorgungsleitung 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 Ik und weiterhin über verschfedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. 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 getrenrt ist. Aus den Kammern 32 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylindar im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitsventiles, das durch eine Feder 3¹J bei nicht arbeitender Kraft stoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kamn.er 28 und 32 gebildeten Membrandosei bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 27 und den Steuerschlitzen T>0 bestehenden überdeckung, also unabhängig von der zu den Einsjritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an den Zumeßventilen 27,30 weitgehend 'constant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers .14 und die zugemessene Kraftstoffm3nge proportional sind.

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 Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine Leitung 36 ab,

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die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 38 ist über eine Dämpfungsdrossel 39 ein Druckraum ¹IO verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt.

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein 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 temperaturabhängig und in Abhängigkeit von Lastwechseln änderbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Plachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsi-tz 44 und einer Ventilmembran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventiles unter anderem von einer Feder 46 belastet wird. Die Ventilfeder 46 wirkt über einen Ventilstift 47, der zwischen einem mit der Ventilmembran 45 verbundenen Auflager 48 und einem Fecerteller 49 angeordnet ist, auf die Ventilmembran. Bei Temperati ren unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der durch den Ventilstift 47 übertragenen Schließkraft auf das Drucksteuerventil eine Ventilbimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem einen Ende während der Warmlaufphase am Federteller 49 anliegt und deren anderes Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßten Bolzen 51 verschraubt ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 51 und der Ventilbimetallfeder 50 liegendes Isolierstück 52 ist die Ventilbimetallfeder weitgehend gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt. Auf der Ventilbimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.

Ein erster Druckraum 55 des Drucksteuerventiles 42 ist über eine Druckleitung 56 mit dem Saugrohrdruck des Saugrohrabschnittes 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden und

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durch eine Steuermembran 57 von einem zweiten Druckraum getrennt. Der erste Druckraum 55 und der zweite Druckraum stehen ständig über eine Drosselbohrung 59 in Verbindung. Die Drosselbohrung 59 kann auch, wie nicht dargestellt, in der Steuermembran 57 angeordnet sein. Parallel zur Drosselbohrung 59 ist eine Ausgleichsbohrung 60 vorgesehen, die durch ein temperatur- oder zeitabhängig arbeitendes Element steuerbar ist. Als temperaturabhängig arbeitendes Element kann z.B. eine Steuerbimetallfeder 61 dienen, die nach Beendigung der Warmlaufphase die Ausgleichsbohrung 6O öffnet. Die Steuerbimetallfeder 61 kann dabei über den direkten Wärmekontakt mit der Brennkraftmaschine oöer durch ein elektrische:; Heizelement erwärmt werden. Das der Äusgleichsbohrung 60 abgewandte Ende der Steuerb!metallfeder "61 ist mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßten Bolzen 62 verbunden.

Im zweiten Druckraum 58 ist eine die Steuermembran 57 beaufschlagende Steuerfeder 63 angeordnet. Die der Steuerfeder 63 abgewandte Seite der Steuermembrar. 57 trägt ein Auflager 64, auf dem sich mit seinem einen Ence ein Übertragungsstift 65 abstützt, dessen anderes Ende an dem Federteller 49 angreift.

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

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Steuerschlitze 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 hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbeding uigen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 arfolgt. Hierfür ist in cer Steuerdruckleitung 38 das Drucksteuerventil 42 angeordnet, das durch Beeinflussung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreicher der Betriebstemperatur temperaturabhängig und bei Lastwechseln das Kraftstoff-Luft-Gemischverhiltnis beeinflußt. Die vcn dem Ventilstift 47 auf die Ventilmembr.m 45 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei 'Temperaturen unterhalb dir. Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Ventilbimetallfeder 50 auf den Federteller 49 entgegen der Kraft der Ventilfeder 46 und der durch den ü jertragungsstift 65 auf den Federteller 49 übertragenen Kraft, wodurch die auf die Ventilmembran 45 übertragene Schließkraft verringert wird'. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 53 eine Aufheizung der Ventilbimetallfeder 50, was zur Folge hat, daß die von der Ventilbimetallfeder 50 übertragene Kraft auf den Federteller 49 verringert wird. Die gewünschte Grundvorspannung der Ventilbimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßt wird.

Um nun bei einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine zu der in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge am Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugemessenen Kraftstoffmenge eine Beschleunigungskraftstoffmenge zur Erlangung eines

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reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erhalten, wird erfindungsgemäß der Druck der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung verringert. Durch eine Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 38 verringert sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, so daß bei gleichbleibender durchströmender Luftmenge am Meßorgan 2 eine stärkere Auslenkung des Meßorgans und damit des Steuerschiebers lH erfolgt, wodurch eine größere Kraftstoffmenge am Zumeßventil 27j30 zugemessen wird.

Die Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 38 erfolgt dadurch, daß bei einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine der Saugrohrdruck in deir Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 ansteigt, wodurch sich an der Steuermenbran 57 eine Druckdifferenz ergibt, die zu einer Verringerung der Kraft der Steuerfeder 63 auf den Übertragungsstift 65 und damit der Schließkraft auf die Ventilmdmbran ^5 führt. Die Beschleunigungsanreicherung wird zeitlich begrenzt durch die Wahl des Querschnittes der Drosselbohrung 59> durch die ein Druckausgleich zwischen dem ersten Druckraum 55 und dem zweiten Druckraum 58 erfolgen kanr. Als weiterer die Anreicherungszeit bestimmender Paktor dient aas Volumen des zweiten Druckraumes 5". Der Zeitfaktor ist auch dadurch, änderbar, daß parallel zur Drosselbohrung 59 eine Ausgleichsbohrung 60 angeordnet ist, die-von einer Steuerbimetallfeder 6l nach Beendigung der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine geöffnet wird.

Sinkt bei einer Verzögerung der Brennkraftmaschine der Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7» so ergibt sich an der Steuermembran 57 eine Druckdifferenz, die zu einer Vergrößerung der Schließkraft auf die Ventilmembran ^l\5 führt, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 ansteigt und an den Zumeßventilen 27,30 eine geringere Kraftstoffmenge zugemessen wird. Hierdurch wird solange das Kraftstoff-Luft-

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Gemisch verarmt, bis zwischen dem ersten Druckraum 55 und dem zweiten Druckraum 58 über die Drosselbohrung 59 bzw. die Ausgleichsbohrung 60 wieder ein Druckausgleich erfolgt ist.

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Claims

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1.) 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 Kraftstoffversorgungsleiti ng angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Krafstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, das als Flachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses bei Lastwechseln das Drucksteuerventil (42) zwei durch eine Steuermembran(57) getrennte Druckräume (55,58) aufweist, von denen der erste Druckraum (55) über eine Druckleitung (56) mit dem Saugrohr (6) stromabwärts der Drosselklappe (7) und der zweite Druckraum (58) über eine Drosselbohrung (59) mit dem ersten Druckraum (55) verbunden und im zweiten Druckraum (58) eine die Steuermembran (57)

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beaufschlagende Steuerfeder (63) und im ersten Druckraum (55) eine die Ventilmembran.(45) beaufschlagende Ventilfeder (46) und zwischen Ventilmembran (45) und Steuermembran (57) ein Verbindungselement (47,49,65) angeordnet ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drosselbohrung (59) zwischen der beiden Druckräumen (55>5δ) eine durch ein.temperaturabhängig arbeitendes Element (61) steuerbare Ausgleichsbohrung (60) angeordnet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängig arbeitendes Element eine Steuerbimetallfeder (6.1) dient, die nach Beendigung der V/armlauf phase die Ausgleichsbohrung (60) öffnet.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur die Schließkraft auf die Ventilmembran (45) durch eine elektrisch aufheizbare Ventilbimetallfeder (50) verringerbar ist. .

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (59) in der Steuermembran (57) angeordnet ist. ..

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