DE2547645A1

DE2547645A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2547645A1
Application number: DE19752547645
Authority: DE
Inventors: Alfred Graessle; Klaus-Juergen Peters; Thomas Wilfert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1975-10-24
Publication date: 1977-05-05
Also published as: DE2547645B2; SE7611694L; FR2328848A1; US4132211A; GB1537533A; BR7607072A; DE2547645C3; JPS5253140A

Description

R. 2S 31

6.10.1975 Kh/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH-, 7 S t u t t g art

Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Luftmeßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Luftmeßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft, bewegt wird und dabei einen als bewegliches Teil ausgebildeten Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Zumeß- und Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoff menge verstellt. '

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- g. - 2 ? 3 f

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Br.ennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen stark zu vermindern. Hierzu muß die Kraftstoffmenge den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brenn- · kraftmaschine entsprechend 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 Luftmeßorgans in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine durch mindestens ein Drucksteuerventil änderbar ist.

Um bei geringeren Betriebstemperaturen als ca. + 20 C den sicheren Starb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, weisen diese bekannten -Kraftstoffeinspritzanlagen eine Startanlage auf, die im wesentlichen aus einem elektromagnetischen Startventil, das mit dem Startvorgang eingeschaltet wird und einem Thermozeitsehalter, der die öffnungsdauer des Magnetventils zeitlich begrenzt bzw. bei höherer Temperatur ganz unterbindet, besteht. Das Elektrostartventil spritzt den zusätzlichen Kraftstoff in das Sarome!saugrohr: Der Thermozeitsehalter schließt oder öffnet den Stromkreis des Elektrostartventils in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Beim Start unterhalb ca. + 20 C erfolgt die Unterbrechung des Stromkreises entsprechend der Erwärmung eines elektrisch beheizten Bimetalls.

Eine derartige Kaltstartanlage erfordert nicht nur einan zusätzlichen Aufwand durch das· zusätzlich benötigte Elektro-

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startventil und den Thermozeitschalter, sondern sie bringt auch durch das Einspritzen in" das Sammelsaugrohr eine schlechte Gleichverteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf die einzelnen Zylinder mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,- eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, die bei geringerem Bauaufwand ohne Verwendung der oben beschriebenen Kaltstartanlage einen sicheren Kaltstart der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steuerschieber des Zumeß- und Mengenteilerventils bei gerin- ■ geren Starttemperaturen als ca. + 20⁰C durch eine Bimetallfeder temperaturabhängig in eine öffnungsstellung des Zumeßuhd Mengenteilerventils verschiebbar und die Bimetallfeder durch ein elektrisches Startheizelement, dessen Stromkreis mittels des Zünd- und des Startschalters der Brennkraftmaschine geschlossen wird, erwärmbar und hierdurch in Richtung vom Steuerschieber weg bewegbar ist.

Erfindungsgemäß wird somit beim Starten der Brennkraftmaschine unterhalb ca. +20⁰C durch die Bimetallfeder am Zumeß- und Mengenteilerventil eine von der Starttemperatur abhängige Kr aft stoff menge vorgegeben., die über die unmittelbar vor den Einlaßventilen der einzelnen Zylinder angeordneten Kraftstoffeinspritzventile in das Saugrohr eingespritzt wird. Hierdurch ist eine bessere Kraftstoffgleichverteilung auf die einzelnen Zylinder möglich, als bei Verwendung eines Startventiles. Vorteilhaft ist ebenfalls die entsprechend der Erwärmung des elektrischen Startheizelementes verringerbare Startkraftstoffmenge, da. schon nach wenigen Zündungen der Brennkraftmaschine die Zylinderwände bei praktisch noch gleichbleibender Kühlwassertemperatur bereits soweit vorgewärmt sind, daß sich die Kraftstoff kondensation an den Zylinderwänden vermindert. Somit er-

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folgt bereits unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine eine Verminderung der giftigen. Abgasbestandteile.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin_s daß auf der Bimetallfeder ein elektrisches Halteheizelement angeordnet ist, dessen Stromkreis durch den Zündschalter der Brennkraftmaschine geschlossen wird und das so ausgelegt ist, daß es sich langsamer erwärmt, als das elektrische Startheizelement und daß das feste Ende der Bimetallfeder m:'t dem Schwenkhebel des Luftmeßorgans verbunden ist und das freie Ende der Bimetallfeder an einem Korr'ekturhebel des Luftmeßorgans angreift, durch den der Steuerschieber des Zumeß- und Mengenteilerventils betätigbar ist.

Diese Anordnung ermöglicht auch nach dem eigentlichen Startvorgang eine gewisse Nachstartanreicherung, wodurch ein sicherer Selbstlauf und eine gute Gasannahme direkt nach dem Start gewährleistet ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das feste Ende der Bimetallfeder· mit dem Gehäuse des Luftmeßorgans verbunden und das freie EnIe der Bimetallfeder greift an dem Schwenkhebel des Luftmeßorgans an.

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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Bimetallfeder als zweiarmiger Hebel ausgebildet um einen gehäusefesten Drehpunkt schwenkbar gelagert ist, an dessen einem Arm ein Startelektromagnet angreift und auf dessem anderem Arm das elektrische Startheiselement angeordnet ist und daß der Stromkreis des Startelektromagneten durch den Zünd- und den Startschalter schließbar ist und bei erregtem · Startelektromagneten der dem Startelektromagneten abgewandte Arm der Bimetailfeder über de.n Schwenkhebel des Luftmeßorgans den Steuerschieber temperaturabhängig in eine Öffnungsstellung des Zumeß- und Mengenteilerventils verschiebt.

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Nach einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als elektrisches Heizelement eine Heizwicklung.

Nach einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als elektrisches Heizelement ein PTC-Widerstand.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung -sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage mit Kaltstartsteuerung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage mit Kaltstartsteuerung.

Bei der in Fig. l dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen Saugrohrabschnitt 1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über Saugrohrabschnitte 7 zu einem oder mehreren Zylindern 8. einer Brennkraftmaschine. Das Luftmeßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine Konstante am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Luftmeßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 steuert'ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur übertragung der Stellbewegung des Luftmeßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel'11, der.gemeinsam mit einem Korrektur-.« hebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist und bei seiner

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Schwenkbewegung das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. An einer Gemischregulierschraube 15 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellen. Die dem Schwenkhebel 11 abgewandte Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14
wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die
Stirnfläche 16 die Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über einen Kraftstoffspeicher 21, einen Kraftstoffbehälter 22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung 23 dem Zu-. meß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Ein Systemdruckregler 24 hält den Systemdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage konstant. .

Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer Membran 27 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls mit
einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 14 in Verbindung. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut 28 mehr oder weniger Steuerschlitze 29, die zu je einer Kammer 30 führen,
die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist. Aus
den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen Einspritzventilen 34, die in der Nähe der Motorzylinder 8 im Saugrohrabschnitt 7 angeordnet sind. Die Membran 27 dient als bewegliches Teil eines Plachsitzventiles, das durch eine Feder 35 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 26 und 30 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der -zwischen der Ringnut 28 und den Steuerschlitzen 29 bestehenden
überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen 34 strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an den Zumeßventilen 28, 29 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährlei-

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stet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers l4 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Bei einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 11 wird das Luftmeßorgan 3 in den ko.nsichen Abschnitt 2 bewegt, so daß der sich zwischen Luftmeßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt annähernd proportional zum Verstellweg des Luftmeßorganes 3 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 eine Steuerdruckleitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 36 ist über eine Dämpfungsdrossel 38 ein Druckraum 39 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche l6 ragt. . . . ·

In der Steuerdruckleitung 36 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 während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine nach einer Temperatur- und Zeitfunktion änderbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsits 44 und einer Membran 45, die in Schließrichtung des Ventils von einer Feder 46 belastet wird. Die Feder 46 wirkt über einen Federteller 47 und einen Übertragungsstift 48 auf die Membran 45· Bei Temperaturen unterhalb der 'Motorbetriebstemperatur wirkt der Federkraft 46 eine Bimetallfeder 49 entgegen, auf der ein elektrischer Heiskörper 50 angeordnet ist, dessen Aufheizung nach dem Start su einer Verminderung der Kraft der Bimetallfeder 49 auf die Feder 46 führt.'

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Ζην Steuerung einer Kaltstartkraftstoffmenge bei geringeren Starttemperaturen als ca. + 20 ° C dient eine Bimetallfeder 53, deren festes Ende 54 mittels einer Schraubenverbindung 55 mit dem Schwenkhebel 11 des Luftmeßorgans 3 verbunden ist und deren freies Ende 56 durch eine Öffnung 57 des Schwenkhebels 11 greift und über die Gemischregulierschraube 15 an dem Korrekturhebel 12 angreift, durch den der Steuerschieber 14 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigbar ist. Die" Bimetallfeder 53 verschiebt also in Abhängigkeit von der Starttemperatur den Korrekturhebel 12 und somit den Steuerschieber 14 gegenüber dem Schwenkhebel 11 des Luftmeßorganes 3. Bei Temperaturen über +20⁰C hat sich die Bimetallfeder 53 so weit in Richtung vom Steuerschieber weggebogen, d?ß sie an der dem Korrekturhebel 12 abgewandten Wandung 63 der öffnung 57 des Schwenkhebels 11 zum Anliegen kommt. Um beim Start der Brennkraftmaschine bereits eine Verringerung der Startkraftstoffmenge zu erzielen, ist auf der Bimetallfeder 53 ein elektrisches Startheizelement 59 angeordnet, dessen Stromkreis von dem Zündschalter 60 und dem Startschalter· 6l geschlossen wird. Das sich erwärmende elektrische Startheizelement 59 führt zu einem Verbiegen der Bimetallfeder 53 in Richtung einer Verringerung der durch den Steuerschieber 14 gesteuerten Kraftstoffmenge. Auf der Bimetallfeder 53 ist neben dem elektrischen Startheizelement 59 ein elektrisches Halteheizelement 62 angeordnet, dessen Stromkreis durch den Zündschalter 60 geschlossen wird und das dazu dient, nach Abschluß des Startvorganges bei abgeschaltetem Startheizelement 59 die Bimetallfeder 53 an der Wandung 63 der Öffnung 57 des Schwenkhebels 11 zu halten. Das elektrische Halteheizelement 62 ist dabei so ausgelegt, daß es sich wesentlich langsamer erwärmt, als das elektrische Startheizelement 59· Als elektrische Heiselemente 59, 62 können beispielsweise Heizwieklungen, PTC-Widerstände oder ähnliche dienen.

Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die Bimetellfeder 53 mit ihrem festen Ende 5^ mit dem

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Gehäuse des Luftmeßorgans 3 verbunden sein und das freie Ende 56 zur Erzielung einer Startmenge am Steuerschieber Ik direkt an dem Schwenkhebel 11 angreifen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die gegenüber Fig. 1 gleichbleibenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 2 ist mit 66 eine Bimetallfeder bezeichnet, die als zweiarmiger Hebel ausgebildet an einem gehäusefesten Drehpunkt 67 gelagert ist und an deren einem Arm 68 ein Startelektromagnet 69 angreift und auf deren anderem Arm 70 das elektrische Startheizelement 59 angeordnet ist. Der Stromkreis des Startelektromagneten 69 und des elektrischen Startheizelements -59 ist durch den Zündschalter 60 und den. Start-

schalter 6l schließbar. Bei erregtem Startelektromagneten 69 greift über einen Betätigungsstift 71 der Arm 70 der Bimetallfeder 66 an dem Schwenkhebel 11 des Luftmeßorgans an und verschiebt über den Schwenkhebel 11 temperaturabhängig den Steuerschieber 14 des Zumeß- und Mengenteilerventils in Öffnungsstellung. Wird nach Abschluß des StartVorganges der Startschalter 61 geöffnet, so wird der Stromkreis des Startelektromagneten 69 unterbrochen und die Bimetallfeder 66 gelangt außer Eingriff mit dem Schwenkhebel 11· des Luftmeßorgans 3. Die Rückstellung kann durch eine Feder 72 erfolgen.

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Claims

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Ansprüche

(1.J Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Luftmeßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Luftmeßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei einen als bewegliches Teil ausgebildeten Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Zumeß- und Mengenteilerventi.ls für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (14) des Zumeß- und Mengenteilerventils (10) bei geringeren Starttemperaturen als ca. +20⁰C durch eine Bimetallfeder (53, 66) temperaturabhängig in eine Öffnungsstellung des Zumeß- und Mengenteilerventils (10) verschiebbar und die Bimetallfeder · (53j 66) durch ein elektrisches Startheizelement (59), dessen Stromkreis mittels des Zünd- (60) und des Startschalters (61) der Brennkraftmaschine geschlossen wird, erwärmbar und hierdurch in Richtung vom Steuerschieber (14) weg bewegbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bimetallfeder (53) ein elektrisches Halteheizelement (62) angeordnet ist, dessen Stromkreis

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durch den Zündschalter (60) der Brennkraftmaschine geschlossen wird und das so ausgelegt ist_s daß es sich langsamer erwärmt, als das elektrische Startheiselement (59)·
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Ende (54) der Bimetallfeder (53) mit dem Schwenkhebel (11) des Luftmeßorgans (3) verbunden ist und das freie Ende (56) der Bimetallfeder (53) an einem Korrekturhebel (12) des Luftmeßorgans (3) angreift, durch den der Steuerschieber (14) des Zumeß- und Mengenteilerventils (10) betätigbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Ende (54) der'Bimetallfeder (53) mit dem Gehäuse des Luftmeßorgans (3) verbunden ist und das freie Ende (56) der Bimetallfeder (53) an dem Schwenkhebel (11) des Luftmeßorgans (3) angreift.
5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallfeder (66) als zweiarmiger Hebel ausgebildet um einen gehäusefesten Drehpunkt (67) schwenkbar gelagert ist, an dessen einem Arm (68) ein Startelektromagnet (69) angreift und auf dessen anderem Arm (70) das elektrische Startheizelement-(59) angeordnet ist.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis des Startelektromagneten (69)

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durch den Zünd- (60) und den Startschalter (6l) schließbar ist und bei erregtem Startelektromagneten (69) der dem Startelektromagneten (69) abgewandte Arm (70) der Bimetallfeder (66) über den Schwenkhebel (11) des Luftmeßorgans (3) den Steuerschieber (14) temperaturabhängig in eine Öffnungsstellung des Zumeß- und Mengenteilerventils (10) verschiebt.
7. Kraftstoffexnspritzanlage nach Anspruch 1, 2 oder 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Heizelement (59 ₃ 62) eine Heizwicklung dient,
8. Kraftstoffexnspritzanlage nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Heizelement (59, 62) ein PTC-Widerstand dient. ,.

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