DE2437450A1

DE2437450A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2437450A1
Application number: DE2437450A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-08-03
Filing date: 1974-08-03
Publication date: 1976-02-12
Also published as: JPS5141126A; US3994273A

Description

30.7-1974- Kli/3w

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 1 Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Verteilereinheit und Zumeßventilen, die gemeinsam zum Ändern ihres Durchströmquerschnittes verstellbar die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestimmen, wobei die Zumessung bei insbesondere konstanter Druckdifferenz erfolgt, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventile je ein Ventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt ander-, bar ist und in der ersten Kammer der Ventile der stromabwärts des Zumeßventiles herrschende Druck des Kraftstoffes auf das nachgiebige Glied einwirkt und mindestens ein Ventil als Gleichdruckventil und mindestens ein Ventil als Differenzdrucksteuerventil ausgebildet ist, in dessen zweiter Kammer der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Zumeßventils herrscht und dessen erste Kammer mit der zweiten Kammer jedes Gleichdruckventils in Verbindung steht.

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Derartige Kraftstoffeinspritzanlagen haben den Zweck, mit der auf das Zumeßventil v/irkenden Stellgröße, die den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine entspricht, eine entsprechende Durchströmquerschnittsänderung zu erreichen und mit Hilfe eines möglichst konstanten Druckgefälles an diesem Durchströmquerschnitt auch eine entsprechend dem freien Querschnitt gleichbleibend genaue Kraftstoffzumessung zu erhalten, die unabhängig von den Drücken vor und nach dieser Zumeßstelle ist.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art wird der Kraftstoff für die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsam durch eine Steuerkante eines Steuerschiebers an verschiedenen Steuerschlitzen zugemessen. Die Zumessung erfolgt dabei bei konstant gehaltener, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen über ein Differenzdrucksteuerventil elektromagnetisch änderbarer Druckdifferenz, wofür ein relativ großer Bauaufwand erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, unter Berücksichtigung der Forderungen an eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage bei geringstem Bauaufwand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Systemdruck der Kraftstoffeinspritzanlage durch ein stromabwärts der ersten Kammer des Differenzdrucksteuerventils in einer Einspritzleitung angeordnetes Einspritzventil regelbar ist. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung öffnen die Einspritzventile stromabwärts der ersten Kammern der Gleichdruckventile bei einem geringeren Kraftstoffdruck in den Einspritzleitungen, als das Einspritzventil in der·Einspritzleitung stromabwärts der ersten Kammer des Differenzdrucksteuerventils.

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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Gleichdruckventil als Flachsitzventil mit einer Membran als nachgiebigem Glied ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Differenzdrucksteuerventil als Flachsitzventil mit einer Membran als nachgiebigem Glied ausgebildet ist, die in Schließrichtung von einer Feder mit flacher Charakteristik belastet wird.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Druckdifferenz am Zumeßventil in Abhängigkeit von Motorkenngrößen durch das Differnzdrucksteuerventil änderbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritzanlage.

Bei der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage sind ein Gehäuse 1, eine Zwischenplatte. 2 und ein Bodendeckel 3 durch Schrauben 4· axial zusammengespannt. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Zwischenplatte 2 ist eine Membran 5 eingespannt, die im Bereich von gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilten Axialbohrungen diese in Kammern teilend, als Membran von Membranventilen dient. Bei der dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage handelt es sich um eine solche für eine·Vierzylinderbrennkraftmaschine,

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also um vier Membranventile, von denen eines als Differenzdrucksteuerventil 6 und die anderen drei als Gleichdruckventile 7 ausgebildet sind. Bei Jedem dieser Ventile bildet die Membran mit einem festen Ventilsitz .8 ein Flachsitzventil. Die Ventilsitze 8 der Gleichdruckventile 7 werden von Ventilsitzträgern 9 aufgenommen, die in das Gehäuse 1 eingeschraubt sind und als Anschlußteile für die Einspritzleitungen 10 dienen, die zu den Einspritzventilen 11 führen. Die Membran 5 teilt einerseits eine erste Kammer 14- von· einer zweiten Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 und andererseits die ersten Kammern 16 von den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7· Von der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 führt ein Kanal 18 zu der zweiten Kammer 17 eines Gleichdruckventils 7· Die zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7 sind untereinander durch einen Ringkanal 19 verbunden. Der Bingkanal 19 mündet in eine Einspritzleitung 20, die zu einem Einspritzventil 21 führt.

Der von einer durch einen Elektromotor 22 angetriebenen Kraftstoffpumpe 23 aus einem Kraftstoffbehälter 24 geförderte Kraftstoff gelangt über eine Leitung 25 und ein Anschlußteil 26 in die zweite Kammer 15 ci.es Differenzdrucksteuerventils 6 und kann bei geöffnetem Differenzdrucksteuerventil 6 über den Ventilsitz 8 und eine Leitung 27 mehr oder weniger zum Kraftstoffbehälter 24 zurückfließen.

Eine in der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 angeordnete Schraubenfeder 28 belastet die Membran 5 in Schließrichtung, so daß das'Differenzdruckventil außer Betrieb geschlossen ist.

In einer Axialbohrung 30 der Verteilereinrichtung ist eine Laufbuchse 31 angeordnet. Diese Laufbuchse ist durch

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eine elastische Dichtbuchse 32, die aus Gummi bestehen kann, gegen Verschieben und Verdrehen gesichert, wozu die Dichtbuchse durch einen Stopfen 33 gegen eine zwischen dem Bodendeckel 3 und der Zwischenplatte 2 gelagerte Scheibe 34- axial zusammengepreßt wird. Hierdurch wird außerdem erreicht, daß kein Kraftstoff· zwischen der Laufbuchse einerseits und dem Gehäuse sowie der Zwischenplatte andererseits durchlecken kann.

In der Laufbuchse 31 gleitet axial gegen die Kraft einer Feder 35 verschiebbar ein Steuerschieber 36, der eine Ringnut 37 hat. Anstelle der Feder 35 könnte auch zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 36 Druckflüssigkeit dienen, die durch ein nicht dargestelltes hydraulisches Steuerdrucksystem gesteuert den Steuerschieber beaufschlagt. In der Laufbuchse 31 befinden sich Längsnuten 38, die durch exakt gleiche achsparallele Längsschlitze 39 (Steuerschlitze) oder Steuerbohrungen mit der Innenbohrung der Laufbuchse verbunden sind. Je nach Lage des Steuerschiebers 36 steuert somit die Ringnut 37 einen mehr oder weniger langen Abschnitt der Steuerschlitze 39 auf. In der Laufbuchse befinden sich außerdem Radialbohrungen 40, die eine ständige Verbindung zwischen der Ringnut 37 und einem im Bodendeckel angeordneten Ringkanal 41 herstellen. Der Ringkanal 41 ist durch einen Kanal 42 mit der zweiten Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 verbunden. Die Längsnuten 38 der Laufbuchse 31 sind über Kanäle 43 mit der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 bzw. den ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile 7 verbunden, wobei jedem Ventil eine Längsnut 38 mit ihrem Steuerschlitz 39 zugeordnet ist und die ersten Kammern 14 bzw. 16 voneinander getrennt sind.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

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Der von der Kraftstoffpumpe 23 geförderte Kraftstoff gelangt über die Leitung 25 und das Anschlußteil 26 in die zweite Kammer 15 des Differenzdrucksteuerventils 6 und strömt von dort über einen Kanal 42, einen Ringkanal 41 und Radialbohrungen 40 in die Ringnut 37 des Steuerschiebers 36. Der Steuerschieber 36 kann.z.B. von einem nicht dargestellten Luftmessorgan, das im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist, in axialer Richtung verschoben werden, so daß die Ringnut 37 die Steuerschlitze 39 mehr oder weniger öffnet, Von der Ringnut 37 strömt der Kraftstoff durch die Steuerschlitze 39 zugemessen in die Längsnuten 38 und von dort über die Kanäle 43 in die erste Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 bzw. die ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile 7- Die erste Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 ist über den Kanal 18 mit den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile verbunden, die untereinander durch den Ringkanal 19 in Verbindung stehen.

Membransteifigkeit und Kraft der Feder 28 des Differenzdrucksteuerventils 6 sind so ausgelegt, daß bei Änderung des vorgesehenen Druckgefälles zwischen der ersten Kammer 14 und der zweiten Kammer 15 sich der Durchströmquerschnitt zwischen Membran und Ventilsitz 8 so lange ändert, bis dieses Druckgefälle wieder erreicht ist. Bei dem dargestellten Flachsitzventil ist dieses in außerordentlich kurzer Zeit erreichbar, da schon bei geringem Hub der Membran der Durchströmquerschnitt stark geändert wird. Die Federkraft hingegen wird aufgrund dieses geringen Hubes nur gering geändert, so daß die Regelung sehr genau arbeiten kann, d.h. daß das Druckgefälle unabhängig von den strömenden Mengen nahezu konstant ist.

Die Kraftstoffdrosselung an den Steuerschlitzen 39 ist nahezu gleich, so daß in der ersten Kammer 14 des Differenz-

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drucksteuerventil 6 und den ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile ein annähernd gleicher Kraftstoffdruck herrscht, Durch die Verbindung der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 mit den zweiten Kammern 17 der Gleichdruckventile 7 herrscht dort ebenfalls im eingeregelten Zustand annähernd der gleiche Kraftstoffdruck wie in den ersten Kammern. Die Verwendung von Gleichdruckventilen bietet den Vorteil, daß für die gewünschte Druckdifferenz am Zumeßventil 37, 39 nur die Feder 28 des Differenzdrucksteuerventils abgestimmt werden.muß, während eine derartige Abstimmung an den einzelnen Gleichdruckventilen entfällt. Gegenüber bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art ergibt sicli der Vorteil, daß der gesonderte Steuerdruckkreislauf mit dem Steuerdruckventil entfällt. Erfindungsgemäß wird nun der Systemdruck der Kraftstoffeinspritzanlage durch das stromabwärts der ersten Kammer 14 des Differenzdrucksteuerventils 6 angeordnete Einspritzventil 21 geregelt. Hierfür sind"die Einspritzventile 11 stromabwärts der ersten Kammern 16 der Gleichdruckventile: 7. so eingestellt, daß sie bei einem geringeren Kraftstoffdruck in den Einspritzleitungen. 10 öffnen als das stromabwärts der ersten Kammer 14 des Differenzdruckventils 6 angeordnete Einspritzventil 21. Durch die Ausbildung des Einspritzventils 21 als Systemdruckventil ergibt sich der Vorteil, daß kein gesondertes Systemdruckventil erforderlich ist. So öffnet beispielsweise das Einspritzventil bei einem Kraftstoffdruck von 4,5 "bar. Bei einem Druckabfall von 0,1 bar an den Steuerschlitzen 3.9_-und einem Druckabfall von 1,2 "bar an den Ventilsitzen 8 der Gleichdruckventile 7 ergibt sich für die Einspritzventile 11 ein öffnungsdruck von ca. 3₅3-tar.

In Fig. 3 ist eine Möglichkeit dargestellt, um durch Änderung der Kraft der Feder 28 über eine Betätigung 45 am Differenzdrucksteuerventil 6 eine Änderung des Differenz-

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druckes am Zumeßventil 37 ₅ 39 zu erreichen. Eine derartige Änderung der Druckdifferenz am Zumeßventil kann erforderlich sein, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine anzupassen. Es ist daher zweckmäßig, eine derartige Differenzdruckänderung in Abhängigkeit von Motorkenngrößen vorzunehmen. Das bedeutet jedoch nicht, daß der Differenzdruck am Zumeßventil ständig geändert werden soll, sondern hierdurch soll nur der Differenzdruck auf einen anderen Wert geändert werden, um dann auf diesem Wert wieder konstant gehalten zu werden. Die Änderung der Kraft der Feder 28 im Differenzdrucksteuerventil 6 kann beispielsweise durch Beaufschlagung der Betätigung 4-5 durch ein nicht dargestelltes Elektromagnetsystem erfolgen. Die Regelung der Druckdifferenz am Zumeßventil kann z.B. durch den Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zweckmäßig sein. Hierfür ist eine nicht dargestellte sog. Sauerstoffsonde geeignet, die in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordnet ist und über eine elektronische Schaltung das Elektromagnetsystem steuert. Die am Differenzdrucksteuerventil 6 änderbare Druckdifferenz hat eine Änderung des Kraftstoffdruckes in den ersten und zweiten Kammern der Gleichdruckventile und damit eine Modifizierung der Druckdifferenz am Zumeßventil zur Folge.

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Claims

Ansprüche

1. .'Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Verteilereinheit und Zumeßventilen, die gemeinsam zum Ändern ihres Durchströmquerschnittes verstellbar die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge bestimmen, wobei die Zumessung bei insbesondere konstanter Druckdifferenz erfolgt, indem in den Kraftstoffstrom stromabwärts der Zumeßventile je ein Ventil eingeschaltet ist, welches jeweils von einem zwei Kammern trennenden nachgiebigen Glied im Durchströmquerschnitt ander- · bar ist und in der ersten Kammer der Ventile der stromabwärts des Zumeßventils herrschende Druck des Kraftstoffes auf das nachgiebige Glied einwirkt und mindestens ein Ventil als Gleichdruckventil und mindestens ein Ventil als Differenzdrucksteuerventil ausgebildet ist, in dessen zweiter Kammer der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Zumeßventils herrscht und dessen erste Kammer mit der zweiten Kammer jedes Gleichdruckventils in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruck der Kraftstoffeinspritzanlage durch ein stromabwärts der ersten Kammer (14-) des Differenzdrucksteuerventils ( 6) in einer Einspritzleitung. (20) angeordnetes Einspritzventil (21) regelbar ist. '

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2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzventile (ii) stromabwärts der ersten Kammern (16) der Gleichdruckventile ( 7) "bei einem geringeren Kraftstoff druck in den Einspritzleitungen (10) öffnen, als das Einspritzventil (21) in der Einspritzleitung (20) stromabwärts der ersten.Kammer (14-) des Differenzdrucksteuerventils (6 ).

3- Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichdruckventil (7) als
Flachsitzventil mit einer Membran (5) als nachgiebigem Glied ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdrucksteuerventil (6) als Flachsitzventil mit einer Membran (5) als
nachgiebigem Glied ausgebildet ist, die in Schließrichtung von einer Feder (28) mit flacher Charakteristik belastet wird.

5- Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz am Zumeßventil (37j 39) in Abhängigkeit von Motorkenngrößen durch das Differenzdrucksteuerventil (6). änderbar ist. ^ .

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