DE2544791A1

DE2544791A1 - Luftmengen-messeinrichtung

Info

Publication number: DE2544791A1
Application number: DE19752544791
Authority: DE
Inventors: Hermann Hoelle; Peter Romann; Helmut Wolfinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1977-04-14
Also published as: DE2544791C2; US4149494A; FR2327419B2; JPS5246840A; FR2327419A2; GB1525538A; JPS6112205B2

Description

R. £S 99
26.9.1975 Kh/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldimg

ROBERT BOSCH GMBH, 7 S t u t t g a r t Luftmengen-Meßeinrichtung

Die Erfindung besieht sich auf eine Luftmengen-Meßeinrichtung, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einer Stauklappe, die einseitig gelagert ent- ■ gegen einer Rückstellkraft um eine quer zum Strömungsquerschnitt angeordnete Welle schwenkbar ist und der Welle ein Nocken aufgesetzt ist, mit dem eine die Rückstellkraft für die Stauklappe erzeugende Spiralfeder mit ihrem inneren Endabschnitt verbunden ist-und der äußere Endabschnitt der Spiralfeder in einer Ausnehmung eines an seinem Umfang mit einem Zahnkranz versehenen Federgehäuse befestigt ist, das gleichachsig zur Welle drehbar gelagert und nach Einstellung der Federvorspannung arretierbar ist.

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Bei bekannten Luftmengen-Meßeinrichtungen dieser Art erfolgt die Arretierung des aus Kunststoff gefertigten Federgehäuses durch Verklemmen des Federgehäuses mit Hilfe einer Schraube am Luftmessergehäuse. Dabei besteht die Gefahr, daß bei einer Benutzung im Kraftfahrzeug bei Temperaturwechseln diese Klemmung ihre Vorspannung verliert und sich bei den auftretenden Schüttelbeanspruchungen eine Änderung der Einstellung ergibt. Weiterhin ist zur Nachstellung der Vorspannung der Spiralfeder jeweils zunächst die Schraube und damit die Klemmung zu lösen und anschließend wieder anzuziehen. Hierdurch besteht die Gefahr, daß das Gewinde dieser Verschraubung beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftmengen-Meßeinrichtung der bekannten Art zu entwickeln, bei der eine unerwünschte Veränderung der Vorspannung der Spiralfeder während des Betriebes vermieden und eine leichte Nachstellbarkeit der Federvorspannung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Arretierung des Federgehäuses eine Arretierfeder-dient, die an ihrem einen Ende am Luftmessergehäuse befestigt ist und deren freies Ende derart verschränkt ist, daß es in den Zahnkranz des Federgehäuses parallel zu den Zahnflanken eingreift.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Arretierfeder aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt gebildet ist und das freie Ende der Arretierfeder zur axialen Lagefixierung des Federgehäuses über das Federgehäuse greift.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Arretierfeder eine Einspannschlaufe aufweist, die durch eine Einspannschraube in einer Nut eines Einspannansatzes des Luftmessergehäuses gehalten wird und symmetrisch zur Einspannstelle mit der Arretierfeder eine Haltefeder zur axialen Lagefixierung des Federgehäuses verbunden ist.

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Die 'erfindungsgemäße Ausgestaltung der Luftmengen-Meßeinrichtung hat den Vorteil, daß die eindeutige Fixierung des Federgehäuses durch Einrastung der Arretierfeder in den Zahnkranz des Federgehäuses auch bei Temperaturwechseln erhalten bleibt. Hinzu kommt noch die einfache Einstellung oder Nachstellung der Grundvorspannung der Spiralfeder durch einfaches Verdrehen des Federgehäuses um je einen Zahn des Zahnkranzes, ohne daß vorher die Einspannschraube gelöst und nach dem Einstellvorgang angezogen werden muß.

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

Fig. 1 eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Luftmengenmesser in ihrem Über- ' siehtsbild und in teilweise schematischer Darstellung,

Fig. 2 den Luftmengenmesser samt seiner pneumatischen Dämpfungseinrichtung in der Seitenansicht und teilweise in einem Schnitt II-II in Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3.

Die Luftmengen-Meßeinrichtung kann bei einer Kraftstoffeinspritzanlage Verwendung finden, zum Beispiel bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage zum Betrieb einer Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschine 10, die als wesentliche Bestandteile vier elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile 11, denen aus einem Verteiler 12 über je eine Rohrleitung 13 der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird, eine elektromotorisch angetriebene Kraftstofförderpum-

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pe 15, einen Druckregler 16, der den Kraftstoffdruck auf einen konstanten Wert regelt, sowie.eine im folgenden näher beschriebene elektronische Steuereinrichtung umfaßt, die durch einen mit der Nockenwelle 17 der Brennkraftmaschine gekuppelten Signalgeber l8 bei jeder Nockenwellenumdrehung zweimal ausgelöst wird und dann je einen rechteckförmigen, elektrischen Öffnungsimpuls S für die Einspritzventile 11 liefert. Die in der Zeichnung angedeutete zeitliche Dauer T..der Öffnungsimpulse bestimmt die Öffnungsdauer der Einspritzventile und demzufolge diejenige Kraftstoffmenge, welche während der jeweiligen Öffnungsdauer aus dem Innenraum der unter einem praktisch konstanten Kraftstoffdruck von 2 atü stehenden Einspritzventile 11 austritt. Die Magnetwicklungen 19 der Einspritzventile sind zu je einem Entkopplungswiderstand 20 in Reihe geschaltet und an eine gemeinsame Verstärkungs- und Leistungsstufe 21 angeschlossen, die wenigstens einen bei 22 angedeuteten Leistungstransistor enthält, welcher mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit den Entkopplungswiderständen 20 und den einseitig an Masse angeschlossenen Magnetwicklungen 19 angeordnet ist.

Bei gemischverdichtenden, mit Fremdzündung arbeitenden Brennkraftmaschinen der dargestellten Art wird durch die bei einem einzelnen Ansaughub in einen Zylinder gelangende Ansaugluftmenge diejenige Kraftstoffmenge festgelegt, die während des nachfolgenden Arbeitstaktes vollständig verbrannt werden kann. Für eine gute Ausnutzung der Brennkraftmaschine ist es außerdem notwendig, daß nach dem Arbeitstakt kein wesentlicher Luftüberschuß vorhanden ist. Um das gewünschte stöchiometrische Verhältnis zwischen Ansaugluft und Kraftstoff zu erzielen, ist im Ansaugrohr 25 der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung hinter deren Filter 26, jedoch vor ihrer mit einem Gaspedal verstellbaren Drosselklappe 28 ein Luftmengenmesser LM vorgesehen, der im wesentlichen aus einer Stauklappe 30 und einem veränderbaren Widerstand R besteht, dessen verstellbarer Abgriff 31 mit der Stauklappe gekuppelt ist. Der Luftmengenmesser LM arbeitet mit einer Transistorschalteinrichtung TS zu-

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sammen, welche an ihrem Ausgang die Steuerimpulse S für die Leistungsstufe 21 liefert.

Bei Drehzahlen, die niedriger als 2 000 U/min liegen und bei hoher Last weist der Ansaugluftstrom eine starke Pulsation auf. Dies kann dazu führen, daß die Stauklappe starke Schwingungen um eine Mittelstellung herum ausführt, welche dem tatsächlichen zeitlichen Mittelwert der Luftmenge ■ Q₁- nicht entspricht. Um eine derartige Fehlanpassung zu vermeiden, ist bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Luftmengenmessers eine pneumatische Dämpfungseinrichtung vorgesehen, welche einerseits ein überschwingen der Stauklappe 30 über ihre dem zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge entsprechende Stellung hinaus verhindert, andererseits jedoch die Stauklappe 30 rasch genug den jeweiligen Änderungen der Ansaugluftmenge folgen läßt.

Der Luftmengenmesser nach den Figuren 2 bis 5 hat ein aus Zinkdruckguß hergestelltes Gehäuse 41 mit einer zentralen Grundplatte 42, an v/eiche Seitenwände 43 und 44 angeformt sind, die im Zusammenhang mit einem eingesetzten Zinkdruckgußdeekel 45 einen Meßkanal 46 und eine Dämpfungskammer 62 bilden. Im Meßkanal 46 ist die Stauklappe 30 angeordnet, welche einstückig mit einem um etwa 100 in Strömungsrichtung versetzten Dämpfungsflügel 47 mit einer Nabe 48 verbunden ist. Um eine für die Genauigkeit der Luftmengenmessung reibungsarme und möglichst spielfreie Lagerung der Stauklappe 30 und ihres Dämpfungsflügels 47 zu erzielen und in allen Schwenkstellungen des Dämpfungsflügels eine gleiche Dämpfungswirkung an dem zwischen der freien Endkante des Dämpfungsflügels 47 gegenüber der als Zylindersektor ausgebildeten Kammerwand 50 herrschenden Luftspalt 49 zu erzielen, ist die Nabe einseitig mit Hilfe einer in ihr festsitzenden Welle 51 gelagert, welche in axialem Abstand voneinander

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zwei Kugellager 52 und 53 trägt. Die mit Rippen 54 bzw. 55 gegen die Stauklappe 30 und den 'Dämpfungsflügel 47 versteifte
Nabe 48 enthält auf etwa 2/3 ihrer axialen Länge einen Hohlraum, in welchen ein an die Grundplatte 42 angegossener Kragen 56 hineinsticht j welcher die beiden Außenringe der Kugellager 52 und 53 aufnimmt. Um die seitlichen Luftspalte des Dämpfungsflügels 47 gegenüber der Grundplatte 42 und dem Deckel 45 in der Größe von 0,2 bis 0,3 mm aufrechterhalten zu können, ist die Welle 51 mit Hilfe eines Sprengrings 57, der in eine nicht näher bezeichnete Nut eingreift und mit einer zwischen dem
Sprengring und dem Kugellagerinnenring des Kugellagers 53 eingelegten Federscheibe 58 axial spielfrei verspannt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der rechteckige Querschnitte aufweisende Meßkanal 46 als Teilstück der vom Filter 26 zu den. einzelnen Saugrohrstutzen der Zylinder führenden Saugleitung verwendet und hiersu mit einem vorderen,-angegossenen Flansch 60 mit dem vom Filter 26 kommenden Abschnitt 25 der Saugleitung verbunden werden kann. Ein rückwärtiger Anschlußflansch 6l ermöglicht die Verbindung des Meßkanals 46 mit dem die Drosselklappe 28 enthaltenden Saugrohrabschnitt. Im
Schwenkbereich der Stauklappe 30 ist die obere Begrenzungswand 44 des Meßkanals 46 so gestaltet, daß sich der Durchgangsquerschnitt für die Ansaugluft mit größer werdender, in Fig. 4 im Gegenuhrzeigersinne erfolgender Auslenkung der Stauklappe 30
exponentiell erweitert, was den Vorteil mit sich bringt, daß
innerhalb des Verstellbereiches der relative Anzeigefehler
konstant bleibt.

Die Schwenkbewegung der Stauklappe 30 und des DämpfungsflugeIs 47 erfolgt gegen die praktisch konstant bleibende Kraft einer Spiralfeder 65, die in einer zentralen Ausnehmung 66 eines aus Kunststoff gefertigten Federgehäuses 67 mit einem Niet 6Ά befestigt· ist. Der andere Endabschnit't 69 der Spiralfeder 65 ist in einen ebenfalls aus Kunststoff hergestellten Nocken 70 derart

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eingeformt j daß er aus diesem Nocken praktisch rechtwinklig austritt und daher an der Austrittstelle einen unverändert großen Hebelarm gegenüber der Drehachse der Welle 51 bildet, die mit ihrem freien Endabschnitt 71 über die Grundplatte 42 hinaus vorsteht und dort zwei einander gegenüberliegende Abflachungen 72 und 73 aufweist, welche den erforderlichen Formschluß mit dem Nocken 70 ergeben. Das Federgehäuse 67 trägt einen angeformten Zahnkranz 75. In diesen kann ein nicht dargestelltes, mit seinem Lagerzapfen in eine Bohrung 76 einsetzbares Zahnritzel eingreifen, mit welchem nach Fig. 5 das Federgehäuse 67 feinfühlig solange entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden kann, bis ein vorgeschriebener Wert der Federvorspannung erzielt ist. Zur Fixierung der Lage des Federgehäuses 67 und damit der Vorspannung der Spiralfeder 65 dient eine Arretierfeder 120, die mittels einer Einspannschraube 121 an ihrem einen Ende an dem Luftmessergehäuse befestigt ist und deren freies Ende 122 derart verschränkt ist, daß es in den Zahnkranz 75 des Federgehäuses 67 parallel zu den Zahnflanken eingreift. Die Arretierfeder 120 ist vorzugsweise aus Rundstahldraht gefertigt und weist eine Einspannschlaufe 123 auf, die durch die Einspannschraube 121 in einer Nut 124 eines Einspannansatzes 125 des Luftmessergehäuses gehalten wird. Zur Lagefixierung des Federgehäuses 6? gegenüber dem Luftmessergehäuse greift das freie Ende der Arretierfeder 120 über das Federgehäuse 67 und ist symmetrisch zur Einspannstelle 121, 123 die Arretierfeder 120 mit einer Haltefeder 126 verbunden, die ebenfalls über das Federgehäuse 67 greift. Ist zur Änderung der Vorspannung der Spiralfeder 65 ein Verdrehen des Federgehäuses 67 erforderlich, so wird mittels des oben beschriebenen Zahnritzels der Zahnkranz 75 jeweils um einen Zahn verdreht, wobei das "freie Ende 122 der Arretierfeder 120 jeweils in die entsprechende Zahnlücke einrastet,, ohne daß die Einspannschraube 123 gelöst werden muß.

Da die Genauigkeit des Luftmengenmessers außer von der Güte, der Lagerung und der hier erzielten geringen Hysterese im we-

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sentlichen von der Dauerstandfestigkeit und der Temperaturunabhängigkeit der Spiralfeder 65 beeinflußt wird, ist die Spiralfeder aus einer Nickel-Berrylium-Sonderlegierung hergestellt.

Neben dem Nocken 70 der Spiralfeder 65 sitzt auf dem freien Endabschnitt 71 der Welle 51 ein ebenfalls aus Kunststoff gepreßter Schleiferträger 78. An diesem ist ein Kunststoffbett 79 angespritzt, in welchem ein Ausgleichsgewicht 80 liegt, mit welchem das Meßsystem statisch ausgewuchtet ist. Auf dem Schleiferträger sitzt eine den Abgriff 31 des Potentiometers nach Pig. I bildende Schleiferfeder 8l, die doppelbogenförmig gestanzt ist und mit zwei Kontakten 82 und 83 auf einer kreisbogenförmigen Widerstands-Bahn 84 des Potentiometerplättchens 85 aufliegt. In Pig. 2 sind mit unterbrochenen Linien die Umrisse einer Zunge 86 angedeutet, die beim Ausstanzen der Schleiferfeder 8l angeschnitten wird und durch zweimaliges etwa rechtwinkliges Abbiegen die aus Fig. 3 besser erkennbare Gestalt erlangt hat. Am freien Ende dieser Zunge 86 sitzt ein Druckkontakt 87, der in Verlängerung der Drehachse der Welle 51 angeordnet ist und daher praktisch reibungsfrei die elektrische Verbindung von der Schleiferfeder 81 zu einem Kontaktarm 88 herstellt, der in einer Steckerzunge- 89 endigt. Diese Steckerzunge ist zusammen mit fünf weiteren Steckerzungen 90 bis 94 in eine Kunststofftülle 95 einvulkanisiert, in welche ein Kupp lungs stück zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse mit der Transistorschalteinrichtung TS eingeführt werden kann. Die in Fig. 2 am weitesten rechts dargestellte Kontakt zunge' 94 ist mit einer Kontaktfeder 96 verbunden, die mit einem an die Steckerzunge 93 angeschnittenen Gegenkontakt 97 zusammenarbeitet und von diesem abgehoben wird, wenn bei Stillstand der Brennkraftmaschine die Stauklappe 30 sich in ihrer Ruhestellung befindet. Dann hebt ein über dem Schleiferträger 78 angeordnetes Druckstück 98 mit seinem angeformten Arm 99 die Kontaktfeder 96 von ihrem Gegenkontakt 97 ab. Die Schleiferfeder 8l kann unabhängig von dem Druckstück 98

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in seiner Winkellage gegenüber der Stauklappe 30 in begrenzten Umfang verstellt und dann durch eine in den Schleiferträger 78 eingedrehte Schraube 101 festgelegt werden.

Damit das Meßsystem des Luftmengenmessers nicht beschädigt wird, wenn im Saugrohr der Brennkraftmaschine Rückzündungen auftreten, ist in der Stauklappe 30 ein Entlastungsventil angebracht, das aus einem Ventilteller 110, einer· Druckfeder 111 und einem Führungszapfen 112 besteht. Die Feder hält den Ventilteller 110 gegen den Rand zweier in der Stauklappe 30 vorgesehener Durchbrüche 113 und 114 gespannt, welche hierbei abgedeckt werden. Nur wenn bei Rückzündungen der Druck auf der Rückseite der Stauklappe einen beträchtlichen Wert erfährt, hebt der Ventilteller 110 von den Durchbrüchen 113 und Il4 ab, so daß ein Druckausgleich stattfinden kann.

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Leerseite

Claims

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Ans-prüche

Luffcmengen-Meßeinrichtung, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit einer Stauklappe, die einseitig gelagert entgegen einer Rückstellkraft um eine quer zum Strömungsquerschnitt angeordnete Welle schwenkbar ist und der Welle ein Nocken aufgesetzt ist, mit dem eine die Rückstellkraft für die Stauklappe erzeugende Spiralfeder mit ihrem inneren Endabschnitt verbunden ist und der äußere Endabschnitt der Spiralfeder in einer Ausnehmung eines an seinem Umfang mit einem Zahnkranz versehenen Federgehäuses befestigt ist, das gleichachsig zur Welle drehbar gelagert und nach Einstellung der Federvorspannung arretierbar ist, dadurch gekennzeichnet', daß zur Arretierung des Federgehäuses (67) eine Arretierfeder (120) dient, die an ihrem einen Ende (123) am Luftmessergehäuse (¹H) befestigt ist und deren freies Ende (122) derart verschränkt ist, daß es in den Zahnkranz (75) des Federgehäuses (67) parallel zu den Zahnflanken eingreift.

2. Luftmengen-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Arretierfeder (120) aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.

3. Luftmengen-Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das freie .Ende (122) der Arretierfeder (120) zur axia len Lagefixierung des Federgehäuses (67) über das Federgehäuse (67) greift.

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ORIGINAL INSPECTED

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h. Luftmengen-Meßeinrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierfeder (120) eine Einspannschlaufe (123) aufweist, die durch eine Einspannschraube (121) in einer Nut (124) eines Einspannansatzes (125) des Luftmessergehäuses (*11) gehalten wird.

5. Luftmengen-Meßeinrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zur Einspannstelle (121., 124_a 125) der Arretierfeder (120) eine Haltefeder (126) zur axialen Lagefixierung des Federgehäuses (67) verbunden ist.»/

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