DE2543562A1

DE2543562A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer insbesondere fremdgezuendete brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2543562A1
Application number: DE19752543562
Authority: DE
Inventors: Siegfried Holzbaur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-04-07
Also published as: DE2543562C2; FR2326579B1; US4064843A; FR2326579A1; JPS5243033A; GB1557582A

Description

R. 2 S .ϊ 6
1.9-1975 Su/Do

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftma s chinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Luftmeßeinrichtung, welche eine der Luftströmung im Saugrohr ausgesetzte und um eine Achse schwenkbare Klappe aufweist, deren entgegen einer Rückstellkraft durch die Luft bewirkte Verdrehung ein Maß der strömenden Luftmenge ist und bei der die Klappe bei kleinen Luftmengen nach dem. Widerstandsklappenprinzip in Abhängigkeit von dem vor und nach der Klappe herrschenden Druck ausgelenkt wird und mit allmählichem Übergang bei größeren Luftmengen mit mindestens einer Teilfläche auch nach dem Tragflächenprinzip arbeitet, für das die entsprechende Fläche auf beiden Seiten umströmt einen von der vorbeiströmenden

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Luftmenge abhängigen Auftrieb und damit ein Luftkraftmoment bezüglich der Achse erhält.

Bekannte Einspritzanlagen, die mit einer Luftmeßklappe arbeiten, weisen einen Fehler in der Luftmessung auf, der als Mittelwertfehler bezeichnet wird und darauf beruht, daß die Luftmeßklappe entsprechend einem Mittelwert der Luft- ■ pulsationen vom Motor her stärker ausgelenkt wird als es der tatsächlich angesaugten Luftmenge ohne Pulsation entsprechen würde. Auch ist bei diesen bekannten Anlagen die Einsteuerung irgendwelcher Kenngrößen, die eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (λ) bewirken sollen, verhältnismäßig aufwendig. Ein nahezu entscheidendes Problem bei all diesen Anlagen besteht in der Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. ' '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Kraftstoffeinspritzanlage weiter zu entwickeln, um

• bei einem Minimum an Kosten eine Verringerung des Mittelwertfehlers eine einfache Exngriffsmöglxchkext in die λ -Steuerung und eine wesentliche Verbesserung der Kraftstoff-Luft-Gemischaufbereitung zu erhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klappe im Abstand und parallel zur Schwenkachse angeordnet ist, so daß die durch die Klappe im wesentlichen bestimmte Ebene parallel" und außerhalb der Achse verläuft und daß die Klappe durch .mindestens einen Verbindungssteg möglichst geringen Strömungswiderstandes von der Schwenkachse getragen wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung.ist der zwischen Klappe und Saugrohr gebildete, mit zunehmender Luft-

• menge sich vergrößernde Durchgangsquerschnitt durch Verschieben von mindestens einer der .den parallel zur· Schwenkachse verlaufenden Klappenstirnkanten gegenüberliegenden Saugrohrwände änderbar.

Drei Ausführungsbeispiele des-Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:- '

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Pig. 1 das erste Ausführungsbeispiel mit Änderbarkeit der Saugrohrwand,

Fig. 2 ein die Punktion erläuterndes Diagramm, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit Dämpfungsklappe

und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit Relativverstellmöglichkeit zwischen Klappe und Drehachse.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Saugrohrabschnitt Ί ein Luftmeßorgan 2 und eine Drosselklappe 3 in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Das Luftmeßorgan 2 besteht aus einer Klappe 4, die von der vom Motor angesaugten Luft angeströmt bzw. umströmt wird und die durch einen Steg 5 mit einer Drehachse 6 verbunden ist. Der Verdrehwinkel der Drehachse 6 dient als Größe für die Kraftstoffzumessung. Die Kraftstoffeinspritzung kann dann entweder an einer Stelle in der Nähe der Zumessung z.B. an der Luftmeßklappe j in das Saugrohr erfolgen oder unmittelbar vor den Einlaßventilen am Motor.

Während die Klappe 4 in der gestrichelt dargestellten Ausgangslage entsprechend der gestrichelt dargestellten Stellung der Drosselklappe 3 den gesamten Durchströmquerschnitt des Saugrohres einnimmt.und somit als Prallplatte nach dem Widerstandsklappenprinzip arbeitet, wird mit zunehmender Luftmenge die einerseits durch die Stellung der Drosselklappe, andererseits durch die Motordrehzahl bestimmt wird, die Platte 4 bis in die bei maximaler Luftme'nge nahezu waagrechte dargestellte Position verschoben. In dieser Ppsition wirkt die Klappe 4 nach dem Auftriebsprinzip voll als Tragflügel. Die Luft umströmt hierbei beide Seiten der Klappe -4, wobei der Steg 5 möglichst aerodynamisch ausgebildet ist, um der Luft nur ein Minimum an Widerstand entgegenzusetzen.

Die Auslenkung der Klappe 4 und damit die zugemessene Kraftstoffmenge hängt auch davon ab, welcher Querschnitt zwischen Klappe und Saugrohrwand der durchströmenden Luft zur Verfügung

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steht. Das Saugrohr ist hier so gestaltet, daß sich der Durchströmquerschnitt mit der Schwenkbewegung linear ändert, d.h., daß die Kraftstoffmenge mit der durchströmenden Luftmenge linear zunimmt. Um beispielsweise zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches einer bestimmten Luftmenge eine größere Kraftstoffmenge zuzumessen, muß der Durchströmquerschnitt im Schwenkbereich der Klappe 4 verkleinert werden, damit die Klappe bei der gleichen Luftmenge einen größeren Ausschlag aufweist und damit über die Achse 6 eine größere Kraftstoffmenge zumeßbar ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die eine Wand 7 dieses Saugrohrabschnittes die zwischen Klappe 4 und Drehachse 6 angeorndet ist, in Richtung Klappe verschoben wird. Hierzu kann diese Wand in zwei um je eine Achse 8 schwenkbare Abschnitte 7a und 7b geteilt sein, sie kann jedoch auch aus einem dann entsprechend um eine Achse schwenkbaren Stück bestehen. Nimmt beispielsweise die Wand 7 die· gestrichelt dargestellte Lage ein, so steht für die durchströmende Luftmenge lediglich noch der Querschnitt zwischen Klappe 4 und der der Wand 7 gegenüberliegenden Wand 9 im Saugrohr 1 zur Verfügung. Wäre dies beispielsweise nur noch die Hälfte des vorher zur Verfügung stehenden Querschnittes, so würde pro Luftmenge die doppelte Kraftstoffmenge zugemessen werden. Statt der Wand 7 oder auch zusätzlich kann die Wand entsprechend verstellbar ausgebildet sein. Die Verstellung über die Achsen 8 kann in Abhängigkeit vom Luftdruck, von der Motortemperatur oder auch von sonstigen Motorkenngrößen, wie dem Giftanteil im Abgas, abhängen.

Bei dem in Pig^ 2 dargestellten Diagramm ist über der Abszisse die das Saugrohrstück 1 passierende Luftmenge cbm/Stunde und über der Ordinate der bei der entsprechenden Schwenkbewegung der Luftmeßklappe sich ergebende Drehwinkel an der Achse in Winkelgrad aufgetragen. Der Drehwinkel entspricht in etwa linear der zuzumessenden Kraftstoffmenge.

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In diesem Diagramm entspricht die Linie I dem Normalbetrieb der einem linearen Gesetz zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge entspricht. Die Kurve II entspricht einer Änderung der Saugrohrseitenwand, wodurch eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt. Gemäß dem Beispiel wird bei 100 cbm /Stunde Luftmenge die Drehachse um 43 Winkelgrad verdreht. Wird hingegen die Kanalwand nach innen gezogen, entsprechend Kurve II, so wird die Achse um 86 Winkelgrade verdreht, d.h. es wird die doppelte Kraftstoffmenge zugemessen. Eine derart extreme Verstellung ist normalerweise nur beim Warmlauf erforderlich. Der gesamte Bereich zwischen den Kurven I und II kann jedoch für eine entsprechende Kraftstoff-Luft-Gemischanpassung verwendet werden. Die Kennlinie II kann auch als Gerade ausgebildet sein, so daß zur Grundmenge eine multiplikative Anreicherung erfolgt, sie kann jedoch auch irgendeine sonstige durch Verstellen von Seitenwänden denkbaren Verlauf haben, der für eine Anpassung des Kraftstoff-Luft-Gemisches λ in Abhängigkeit von der vom Motor angesaugten Luftmenge' .

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Drehachse 11 der Klappe 12 eine Dämpfungsklappe 13 angeordnet, die mit wenig Spiel in einem Gehäuseabschnitt 14 des Saugrohrabschnittes 15 geführt ist, in welchem sich die Luftmeßklappe 12 und die Drosselklappe 16 befinden. Die Bewegung der Luftmeßklappe 12 wird durch diese Klappe 13 gedämpft, da bei der Bewegung der Dämpfungsklappe 13 aus dem Raum 17 zwischen Dämpfungsklappe 13 und Gehäuse Ik Luft gepreßt bzw. bei der umgekehrten Bewegung in diesen Raum 17 Luft hereingesogen wird, und' zwar über die Führungsspalte zwischen dem Gehäuse 14 und den Stirnkanten der Klappe 13·

Eine Änderung des Querschnittes zwischen Luftmeßklappe 12 und Saugrohrwand wird durch eine, Klappe 18 erreicht, die über einen Hebel 19 verstellbar ist und durch die das Kraftstoff-Luft-Gemisch wie durch die Wand 7 im ersten Ausführungsbeispiel änderbar ist.

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Die Kraftstoffzumessung erfolgt durch überschneiden von Ringnuten 20,21, die eine nicht weiter ersichtlich, definierte Breite haben und je nach überdeckung einen linear vom Drehwinkel abhängigen Zumeßquerschnitt steuern. Die Ringnut 20 ist hierfür dann einer feststehenden Welle 22 angeordnet, auf der diex Drehachse 11 gelagert ist und die Ringnut 21 ist in der Innenbohrung der Drehachse 11 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes an der Luftmeßklappe 12. Der Kraftstoff wird hierfür von der Zumeßstelle 20,21 über einen Kanal 23 der in einem Haltesteg 24 angeordnet ist, zu Einspritzdüsen 25 und 26 geleitet. In der dargestellten äußersten Schwenklage der Klappe 12 spritzt die Düse 25 entgegen der, die Düse 26 in Luftströmungsrichtung.

Die Schwenkbewegung der Luftklappe 12 erfolgt entgegen einer nicht dargestellten Rückstellkraft, beispielsweise einer Spiralfeder, welche an der Drehachse 11 angreifen kann.

Als eigentliche Luftklappe dient eine federnde dünne Platte 28, beispielsweise aus Federstahlblech, die bei 29 am Haltesteg 24 eingespannt ist, gegebenenfalls unter Vorspannung. Die· Kanten 30 dieser Platte sind abgeknickt, wodurch ein stärkerer Einfluß auf die Luftströmung -gewonnen wird. Auf diese geknickten Teile 30 der Klappe 12 spritzen die Düsen 25 und 26, so daß der Kraftstoff entsprechend der Stirnkante der Klappe weit auseinandergezogen und fein verteilt filmartig in die Strömungsluft übergeht. Dadurch, daß diese Platte 28 aus federelastischem Material ist, wird der Mittelwertfehler teilweise korrigiert. Jedesmal wenn, vom Motor her die Luftsaug-' pulsationen kommen, gibt die Platte nach und vermindert damit den eingangs beschriebenen Meßfehler.·

In Fig. 4 ist eine Luftmeßklappe 32 mit Dämpfungsklappe 33 sowie Drehachse 34 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Diese Drehachse 34 ist als Stufenachse ausgebildet, auf deren

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Abschnitt mit kleinerem Durchmesser eine Buchse 35 gelagert ist. Die Drehachse 34 ist wie beim vorigen Ausführungsbeispiel auf einer Welle 36 gelagert, mit der sie bei 37 die Zumeßstelle bildet. An dem Verbindungssteg 38 zur Klappe 32 hin sind Rohre 39^,angeordnet, die als Einspritzdüsen dienen. Die Klappe 32 ist an der Stelle 40 kippbar gelagert und bei 4l über eine Stange 42 und einen Hebel 43 mit der Buchse 35 kinematisch verbunden. Sobald die Buchse 35 auf der Drehachse 34 verdreht wird, wird die Klappe 32 um die Lager.stelle 40 relativ zum Steg 38 geschwenkt. Die Buchse 35 ist über Hebel 44 und 45 zwischen denen eine Druckdose 46 angeordnet ist, relativ zur Drehachse 34 verdrehbar. Es wird also in Abhängigkeit vom Luftdruck über die Druckdose 46 die Klappe" 32 relativ zu ihrer Drehachse 34 verstellt, was eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Folge hat. Je nach Lage der Klappe 32 zur Drehachse 34 ändert sich die an dieser Klappe durch die Luftströmung angreifende Auftriebskraft, was eine entsprechende Änderung der Relativbewegung zwischen Luftmenge und Schwenkbewegung zur Folge hat, wodurch sich wiederum das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis ändert.

Wie an den Beispielen ausgeführt, ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung dieser Einspritzanlage nicht nur eine Reihe von Änderungen des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses möglich, sondern es ist bei besonders preisgünstiger Ausführung eine gute Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches möglich, sowie das bisher nicht gelöste Problem einer Verringerung des Mittelwertfehlers.

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Claims

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Luftmeßeinrichtung, welche eine der Luftströmung im Saugrohr ausgesetzte und um eine Achse schwenkbare Klappe aufweist, 'deren entgegen einer Rückstellkraft durch die Luft bewirkte Verdrehung ein Maß der strömenden Luftmenge ist, wobei die Klappe bei kleinen Luftmengen nach dem Widerstandklappenprinzip in Abhängigkeit von dem vor und nach der Klappe herrschenden Druck ausgelenkt wird und mit allmählichem Übergang bei größeren Luftmengen mit mindestens einer Teilfläche auch nach dem Tragflächenprinzip arbeitet, für das die entsprechende Fläche auf beiden Seiten umströmt einen von .der vorbeiströmenden Luftmenge abhängigen Auftrieb und damit ein Luftkraftmoment bezüglich der Achse erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (4,12,32) im Abstand und parallel zur Schwenkachse (6,12,34) angeordnet ist, so daß die durch die Klappe im wesentlichen bestimmte Ebene parallel und außerhalb der Achse verläuft und daß die Klappe durch mindestens einen Verbindungssteg (5,23 ₃ 38) möglichst geringen Strömungswiderstarides· von der Schwenkachse getragen wird.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (23,38) mindestens eine Längsbohrung (23) aufweist, über die der Kraftstoff von der Schwenkachse (11a35) mindestens einer an der Klappe (12,32) angeordneten Düse (25,26,39) zugeführt wird.

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3· Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klappe (12,32) mindestens zwei in entgegengesetzte Richtung spritzende Düsen (25,26,39) angeordnet sind, von denen bei geöffneter Klappe eine entgegen und eine in Luftströmungsrichtung gerichtet ist.

4·. Kraftstoffeinspritzanlage- nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (25,26) gegenüber der Plattenstirnkante (30) zurückgesetzt ist und daß vorzugsweise der Kraftstoffstrahl zur Auffächerung diese Kante (30) trifft.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schwenkachse (11, 35) eine in einen die drei Stirnflächen der Klappe (12,32) begrenzende Wände (14) aufweisende Raum (IT) tauchende Dämpfungsklappe (13,33) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Endabschnitt der Klappe (12) auf der in geöffnetem Zustand in Strömungsrichtung weisenden Seite aus einem in Strömungs- bzw. Auftriebsrichtung nachgiebigem federelastischen Material (28) besteht.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (12) für einen zusätzlichen Auftrieb und Luftwiderstand an seinem elastischen'Endbereich (30) einen Knick parallel zur Schwenkachse (11) und entgegen der Auf-' triebsrichtung aufweist.

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8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6 oder 7*, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Plattenteil (28) insbesondere unter Vorspannung an einem zur Klappe (12) gehörigen Träger (29) befestigt ist, welcher mit dem Steg (24) verbunden ist.

•9. Kraft st off einspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (29) aus zwei'Profilteilen besteht, zwischen denen der elastische Plattenteil (28) eingespannt ist, und der Kraftstoffkanal (24) gebildet wird und die für den Kraftstoffaustritt vorzugsweise Schlitzdüsen bilden.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Klappe (4,12) und Saugrohr (1) gebildete mit zunehmender Luftmenge sich vergrößernde Durchgangsquerschnitt durch Verschieben von mindestens einer der den parallel zur Schwenkachse (11) verlaufenden Klappenstirnkanten gegenüberliegenden Saugrohrwände (7,18) änderbar ist.

11. Kraft stoff einspritzanlage nach Anspruch 10., dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohrwand (7,18) um eine Achse (8,19) schwenkbar ist, die bei Ausgangslage der Klappe (4,12) gegenüber deren Stirnkante (30) im Saugrohr (1,15) gelagert ist, so daß bei Schwenken der Klappe (4,12) eine multiplikative Änderung des Durchströmquerschnittes entsteht.

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12. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche_s dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) relativ zur Schwenkachse (34) verstellbar ist.

13· KraftStoffeinspritzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (34) mehrteilig ausgebildet ist, in der Art, daß um eine feststehende Achse (36) zwei hülsenförmige relativ zueinander verdrehbare Drehachsen (34,35) angeordnet sind, von denen die eine mit dem Steg (38) verbunden ist und die andere mittels eines Gelenkhebels (41,42,43) mit der auf dem Steg (38) kippbar gelagerten Klappe (32).

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