DE2543562C2

DE2543562C2 - Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2543562C2
Application number: DE2543562A
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7000 Stuttgart Holzbaur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1982-04-15
Also published as: FR2326579B1; GB1557582A; JPS5243033A; FR2326579A1; DE2543562A1; US4064843A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit einer Luftmeßeinrichtung, welche mindestens eine der Luftströmung im Saugrohr ausgesetzte und um eine Achse schwenkbare Klappe aufweist, deren entgegen einer Rückstellkraft durch die Luft bewirkte Verdrehung ein die Kraftstoffeinspritzmenge beeinflussendes Maß der strömenden Luftmenge ist, wobei die Klappe bezüglich ihrer angeströmten Fläche exzentrisch und in ihrer Ausgangsstellung den Strömungsquerschnitt sperrend gelagert ist, wobei die Klappe bei kleinen Luftmengen in eine Stellung schwenkt, in der sie mit der Strömungsquerschnittswandung zusammenwirkend nur an ihrem einen Ende einen Durchströmquerschnitt öffnet, und erst mit zunehmenden Luftmengen das andere Ende der Klappe mit der Slrömungsquerschnittswandung zusammenwirkend einen weiteren Durchströmquerschnitt öffnet, nach Patent 24 15 182.

Bekannte Anlagen (DEOS 20 51 584, DE-OS 20 53 132. DE-OS 21 35 824, US-PS 25 81 748) dieser Art, die mit einer Luftmeßklappe arbeiten, weisen einen Fehler in tier Luftmessung auf, der als Mittelwertfehler bezeichnet wird und darauf beruht, daß die Luftmeßklappe entsprechend einem Mittelwert der Luftpulsationen vom Motor her stärker ausgelenkt wird als es der tatsächlich angesaugten Luftmenge ohnu Pulsation entsprechen würde. Auch ist bei diesen bekannten Anlagen die Einsteuerung irgendwelcher Kenngrößen,

so die eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (λ) bewirken sollen, verhältnismäßig aufwendig.

Es ist ebenfalls eine nach dem Prinzip des Vergasers arbeitende Vorrichtung (DE-PS 4 92 370) bekannt, die als teilweise das Saugrohr du/chdringender Flügel ausgebildet ist, dessen Stellung von der angesaugten Luftmenge bestimmt wird und an dessen Oberfläche mit dem Kraftstoffreservoir verbundene Öffnungen vorgesehen sind, über die Kraftstoff aufgrund der Druckdifferenz zwischen Kraftstoffreservoir und Kraftstofföffnungen abgesaugt wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Kraftstoffversorgung (DE-GM 19 81 642) bekannt, bei der der Kraftstoff über eine am Drosselklappenende angeordnete Düse abgesaugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Kraftstoffeinspritzanlage weiter zu entwickeln, um'das Kraftstoff-Luft-Gemisch möglichst genau an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine anzupassen.

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 Kiappe durch mindestens einen Verbindungssteg geringen Strömungswiderstandes von der Schwenkachse getragen wird und aus ihrer den Strömungsquerschniti sperrenden Ausgangsstellung in eine nahezu parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Stellung im Strömungquerschnitt schwenkbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der ίτη Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

r i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verstellbarer Strömungsquerschnittswai.dung,

F i g. 2 ein die Auslenkung der Klappe in Abhängigkeit von der strömenden Luftmenge darstellendes Diagramm,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verstellung der Klappenebene gegenüber der Schwenkachse.

In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Saugrohrabschnitt 1 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, 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 Klappe 4 bis in die bei maximaler Luftmenge nahezu waagrechte dargestellte Position verschoben. In dieser Position 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 Verfugung 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 Durchslrömquerschnitt im Schwenkbereich der Klappe 4 verkleinert werden, damit die Klappe bei der gleichen Luftmenge einen größpren Ausschlag aufweist und damit über die Achse 6 eine größere Kraftstoffmengs zumeßbar ist Dies wird dadurch erreicht, daß die eine Wand 7 dieses Saugrohrabschnittes, die zwischen Klappe 4 und Drehachse 6 angeordnet 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 gestehen. 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 Verfugung. Wäre dies beispielsweise nur noch die Hälfte des vorher zur Verfugung stehenden Querschnittes, so würde pro Luftmenge die doppelte Kraftstoffmenge zugemessen werden. Statt der Wand 7 oder auch zusätzlich kann die Wand 9 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 F i g. 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.

In diesem Diagramm entspricht die Linie 1 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 doppelle 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 irgendeinen sonstigen durch Verstellen von Seitenwänden denkbaren Verlauf haben, 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 14 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.

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 Zumeßquerschniü steuern. Die Ringnut 20 ist hierfür an einer feststehenden Welle 22 angeordnet, auf der die 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 Haltesleg 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 Luftslrömungsrichtung.

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 am Träger 29 des Haltestegs 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 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 Luftsaugpulsationen 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 Abschnitt mit kleinerem Durchmesser eine Buchse 35 gelagert ist. Die Drehachse 34 ist wie beim vorigen Ausführungsbeispiel auf einer Achse 36 gelagert, mit der sie im Abschnitt 37 die Zumeßstelle bildet. An dem Verbindungssteg 38 zur Klappe 32 hin sind Rohre 39 angeordnet, die als

ίο Einspritzdüsen dienen. Die Klappe 32 ist an der Stelle 40 kippbar gelagert und an der Stelle 41 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 Lagerstelle 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 zwisehen Luftmenge und Schwenkbewegung zur Folge hat, wodurch sich wiederum das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis ändert.

Wie an den Beispielen ausgeführt, ist durch die erfindungsgernäße Ausgestaltung dieser Einspritzanla-

ge 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für insbesondere fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit einer Luftmeßeinrichtung, welche mindestens eine der Luftströmung im Saugrohr ausgesetzte und um eine Achse schwenkbare Klappe aufweist, deren entgegen einer Rückstellkraft durch die Luft bewirkte Verdrehung ein die Kraftstoffeinspritzmenge beeinflussendes Maß der strömenden Luftmenge ist, wobei die Klappe bezüglich ihrer angeströmten Fläche exzentrisch und in ihrer Ausgangsstellung den Strömungsquerschnitt sperrend gelagert ist, wobei die Klappe bei kleinen Luftmengen in eine Stellung schwenkt, in der sie mit der Strömungsquerschnittswandung zusammenwirkend nur an ihrem einen Ende einen Durchströmquerschnitt öffnet, und erst mit zunehmenden Luftmengen das andere Ende der Klappe mit der Strömungsquerschnittswandung zusammenwirkend einen weiteren Durchströmquerschnitt öffnet, nach Patent 24 15 182, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (4,12, 32) im Abstand und parallel zur Schwenkachse (6, 11, 34) angeordnet ist, so daß die durch die Klappe (4, 12, 32) im wesentlichen bestimmte Ebene parallel 'ind außerhalb der Achse (6, 11, 34) verläuft und daß die Klappe (4, 12, 32) durch mindestens einen Verbindungssteg (5, 24, 38) geringen Strömungswiderstandes von der Schwenkachse (6, 11,34) getragen wird und aus ihrer den Strömungsquerschnitt (1) sperrenden Ausgangsstellung in eine nahezu parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Stellung im Strömungsquerschnitt (1) schwenkbar ist.

2. Kraftstolfeinspritzanlagt nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Endabschnitt der Klappe (12) auf der in geöffnetem Zustand in Strömungsrichtung weisenden Seite aus einem in Strömlings- bzw. Auftriebsrichtung nachgiebigen federelastischen Material (28) besteht.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, 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 Auftriebsrichtung aufweist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Klappe (28) unter Vorspannung an einem zur Klappe (12) gehörigen Träger (29) befestigt ist, welcher mit dem Steg (24) verbunden ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (29) aus zwei Profilteilen besteht, zwischen denen der elastische Plattenteil (28) eingespannt ist, und daß in den Profilteilen ein Kraftstoffkanal (23) gebildet ist, der zu Kraftstoffaustritts-Düsen (23,26) führt.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Slrömungsquersehnittswandungen (7, 18), die mit den Enden der Klappe (4, 12) zusammenwirken, in Richtung zur Klappe (4, 12) verstellbar ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Ende der Klappe (4, 12) zugeordnete Strömungsquerschnittswandung (7, 18) um eine Achse (8, 19) schwenkbar ist, die bei Schließstellung der Klappe (4, 12) gegenüber dem zugeordneten Ende der Klappe (4,

12) liegt, so da3 beim Schwenken der Klappe (4, 12) eine multiplikative Änderung des Durchströmquerschnittes entsteht.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der durch die Klappe (32) bestimmten Ebene und einer Ebene durch ein Klappenende und die Klappenschwenkachse (34) änderbar isL

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der fes.stehenden Achse (36) eine erste über den Steg (38) mit der Klappe (32) verbundene Hülse (34) drehbar gelagert ist und auf dieser eine zweite Hülse (35) drehbar angeordnet ist, die über einen Gelenkhebel (42) zum Kippen der Klappe gegenüber dem Steg (38) an der Klappe (32) angreift.