DE2754373A1 - Einspritzbrennkraftmaschine mit einem die kraftstoffmenge in abhaengigkeit von der menge der zugefuehrten verbrennungsluft einstellenden steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige Einspritzbrennkraftmaschinen mit mit Luftmengemessung arbeitenden Steuerungen für die einzuspritzende Kraftstoffmenge sind bekannt (z.B. Motore mit K-Jetronic-Einspritzung). Bei solchen Antriebsmaschinen wurde beobachtet, daß der Motor beim Betätigen des Anlassers zwar sofort anspringt, dann aber nach kurzem Hochlauf stehenbleibt. Ein erneutes Anlaufen des Motores kann unter Umständen erst nach längerer Anlasserbetätigung erreicht werden. Dieser Nachteil ist aufgrund der zu der Erfindung führenden Untersuchungen wie folgt erklärbar:

Beim Starten des kalten Motores werden Kraftstoff und Luft im erforderlichen Mischungsverhältnis von der unabhängig von den normalen Einspritzventilen in Abhängigkeit von Warmlaufbedingungen gesteuerten Kaltstarteinrichtung geliefert, so daß das sofortige Anlaufen des Motores sichergestellt ist. Durch Undichtigkeiten und/oder temperaturbedingter Volumenkontraktion des Kraftstoffes in dem an sich geschlossenen Kraftstoffleitungssystem kann der Kraftstoffdruck dieses Systemes vor dem Kaltstart jedoch auf so niedrige Werte abgefallen sein, daß beim Übergang vom Betrieb der Kaltstarteinrichtung auf den Betrieb der normalen Einspritzventile der Kraftstoffsystemdruck noch nicht auf den Öffnungsdruck der Einspritzventile gebracht ist, so daß der Motor wieder ausgeht. Diese Verzögerung im Ansprechen der Einspritzventile kann noch dadurch verstärkt sein, daß auch der Kraftstoffsteuerdruck infolge ungenügenden Systemdruckes nicht seinen für die Kaltstartstellung des Steuerventiles erforderlichen Wert beim Starten des kalten Motores aufweist, wodurch das an sich geschlossene Kraftstoffleitungssystem durch das dann nicht in seiner Startstellung stehende Steuerventil nach den Einspritzventilen hin geöffnet ist.

Schließlich kann der Motor beim Kaltstart auch durch Überfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zum Stehen kommen. Denn bei sehr tiefen Außentemperaturen ist infolge Undichtigkeiten und temperaturbedingter Volumenkontraktion der Kraftstoffsteuerdruck sehr niedrig und das Steuerventil infolge des temperaturabhängig geringeren Bewegungsspieles seines Stellgliedes in der korrespondierenden Ventilführung sowie der erhöhten Viskosität des Kraftstoffes schwergängig. Ist nun das Steuerventil bei ungenügendem Kraftstoffsteuerdruck infolge Volumenkontraktion des Kraftstoffes im geschlossenen Kraftstoffleitungssystem durch Atmosphärendruck aus der Kaltstartstellung in eine die Kraftstoffzufuhr zu sehr freigebende falsche Regelstellung gebracht, wird dem Motor beim Start ein zu fettes Gemisch zugeführt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, bei einer Einspritzbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sicherzustellen, daß die Maschine nach Betätigen des Anlassers innerhalb kürzester Zeit durchläuft.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der Einspritzbrennkraftmaschine nach der Erfindung ist über die Druckausgleichsvorrichtung zwangsläufig in dem geschlossenen Kraftstoffleitungssystem ein Bedarfswert des Systemdruckes sichergestellt, durch den sowohl das Steuerventil nach dem Abstellen der Maschine auch bis zu einem späteren Kaltstart in seiner Startstellung gehalten als auch ein schneller Aufbau des Systemdruckes auf bzw. über den Öffnungsdruck der Einspritzventile gewährleistet wird.

Als Hilfsdruckquelle könnte z.B. ein mit einem anderen Druckmittel als Kraftstoff - z.B. mit Luftdruck - arbeitender Druckspeicher dienen, wobei dann druckübertragende bekannte Trennkolben zwischen das Kraftstoffleitungssystem und das Druckluftleitungssystem eingeschaltet sind. Solche auch nach dem Abstellen der Einspritzbrennkraftmaschine wirksamen Hilfsdruckspeicher sind in Kraftfahrzeugen oftmals bereits vorhanden, z.B. zur Betätigung von Zentralverriegelungen.

Die Betätigung der Druckausgleichsvorrichtung bei der Einspritzbrennkraftmaschine nach der Erfindung kann mechanisch (z.B. Federkraft), elektrisch (z.B. Elektromagnet) oder pneumatisch (z.B. Unterdruckdose) erfolgen.

Zum Ausgleich von Druckverlusten infolge Undichtigkeiten im Leitungssystem oder Kraftstoffverdunstung ist es bei Einspritzbrennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bekannt, das den Systemdruck haltende Kraftstoffleitungssystem zur Versorgung der Einspritzventile an einen Kraftstoffdruckspeicher anzuschließen. Wegen des beschränkten Speichervolumens des letzteren und wegen der infolge nichtzuvermeidender Fertigungstoleranzen sich ergebenden Undichtigkeiten vermag ein derartiger Kraftstoffdruckspeicher nur über eine relativ kurze Zeitspanne - z.B. von etwa zwei Stunden bei einem bestimmten Serienmotor - die auftretenden Druckverluste auszugleichen. D.h., bei einem Kaltstart ist das Arbeitsvermögen des Speichers erschöpft. Um nun einen verzögerten Druckaufbau durch die Aufladung des Speichers in dem an sich geschlossenen Kraftstoffleitungssystem beim Kaltstart zu vermeiden, ist die Anordnung nach Patentanspruch 2 getroffen.

Bei den Kraftstoffanlagen von Fahrzeugen ist in üblicher Weise Vorsorge getroffen, daß der Druck in den kraftstofführenden Teilen der Anlage auf Atmosphärendruck gehalten ist, um Beschädigungen der Anlage infolge auftretender Druckdifferenzen zu vermeiden und temperaturabhängige Volumenveränderungen des Kraftstoffes zu ermöglichen.

Wenn ein dem Atmosphärendruck etwa entsprechender Wert des Kraftstoffsteuerdruckes ausreicht, um das Steuerventil in seine Startstellung zu bringen, ist es bei der Einspritzbrennkraftmaschine nach der Erfindung vorteilhaft, die Anordnung nach Patentanspruch 3 zu treffen.

Zur Vermeidung besonderer druckübertragender Trennmittel zwischen dem den Systemdruck haltenden Kraftstoffleitungssystem und dem Kraftstoffaggregat ist es vorteilhaft, bei der Einspritzbrennkraftmaschine nach der Erfindung die Ausgestaltung nach Patentanspruch 4 vorzunehmen.

Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist in vorteilhafter Weise die die Höhe des Systemdruckes abtastende Meßvorrichtung in ein den Druckausgleich herbeiführendes Ventil durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 5 integriert.

Bei Kraftfahrzeugen ist der Kraftstofftank unter Atmosphärendruck gehalten, meistens jedoch an einer von der Einspritzbrennkraftmaschine relativ weit entfernten Stelle angeordnet. Um für die Druckausgleichsvorrichtung kurze Leitungswege zu erhalten, ist es bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung vorteilhaft, die Anordnung nach Patentanspruch 6 vorzusehen.

Wie eine Einspritzbrennkraftmaschine nach der Erfindung beispielsweise im einzelnen ausgebildet sein kann, ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten, mit

V-Jetronic-Benzineinspritzung arbeitenden V-8-Motores beschrieben.

Im V-Raum 1 des V-8-Motores 2 ist ein Luftansaugsammelrohr 3 angeordnet, das über einen Lufteinlaß 4 mit gefilterter atmosphärischer Verbrennungsluft versorgt wird. Die Verbrennungsluft tritt vom Lufteinlaß 4 aus über einen zentralen Luftansaugstutzen 5, der von einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 gesteuert ist, in das Luftansaugsammelrohr 3 ein. An Stellen stromab zur Drosselklappe 6 sind vom Luftansaugsammelrohr 3 gekrümmte Einzelsaugrohre 7 abgezweigt, die jeweils zu einem von einem Einlaßventil 8 gesteuerten Ansaugkanal 9 eines Zylinders 10 geführt sind. In den Ansaugkanal 9 wird Kraftstoff von einem bei Normalbedingungen arbeitenden Einspritzventil 11 eingespritzt, das über eine Einspritzleitung 12 von einem Kraftstoffmengenteiler 13 gespeist wird. Im Kraftstoffmengenteiler 13 arbeitet ein die zeitliche Kraftstoffmenge der Einspritzleitung 12 einstellender Steuerschieber 14, der von einer die zeitliche Menge der in den Luftansaugstutzen 5 eintretenden Verbrennungsluft messenden Stauscheibe 15 über ein Hebelgestänge 16 betätigt wird. Der Steuerschieber 14 bewirkt dabei eine Änderung des Durchflußquerschnittes einer im Kraftstoffmengenteiler 13 vorgesehenen Kraftstoffverbindung 17 zwischen einem mit der Einspritzleitung 12 verbundenen Kraftstoffaustritt 18 und einem mit einer Kraftstoffdruckleitung 19 verbundenen Kraftstoffeintritt 20 am Kraftstoffmengenteiler 13.

Für den Kaltstart des Motores 2 ist ein elektromagnetisch betätigtes Kaltstarteinspritzventil 21 vorgesehen, das in Abhängigkeit von Warmlaufbedingungen die Einzelsaugrohre 7 mit Kraftstoff versorgt. Das Kaltstarteinspritzventil 21 wird über eine Einspritzleitung 22 versorgt, die an einen zugehörigen Kraftstoffaustritt 23 des Kraftstoffmengenteilers 13 angeschlossen ist. Der Kraftstoffaustritt 23 steht in offener Verbindung mit dem Kraftstoffeintritt 20. Der von dem Kaltstarteinspritzventil 21 eingespritzte Kraftstoff erhält die Verbrennungsluft über ein unter Umgehung der Drosselklappe 6 an das Ansaugluftleitungssystem 3, 7 angeschlossenes Leerlaufluft-Leitungssystem 24, das durch ein in Abhängigkeit von Warmlaufbedingungen arbeitendes Zusatzluft-Steuerventil 25 gesteuert wird.

Im Kraftstoffmengenteiler 13 ist weiterhin ein mit dem Kraftstoffeintritt 20 in offener Verbindung stehender Kraftstoffdruckkanal 26 vorgesehen, von dem über eine Drossel 27 ein Kraftstoffsteuerdruckkanal 28 abgezweigt ist, der über eine weitere Drossel 29 an eine Kraftstoffsteuerdruckkammer 30 angeschlossen ist. Die dem Hebelgestänge 16 entgegengesetzte Stirnfläche des Steuerschiebers 14 wird ständig vom Druck der Kammer 30 beaufschlagt, so daß am Steuerschieber eine der Stauscheibe 15 entgegenarbeitende Steuerdruckkraft resultiert, die den Steuerschieber in seine gezeichnete; die Kraftstoffverbindung 17 absperrende Startstellung bringt, wenn der Motor 2 abgestellt wird.

Die Kraftstoffdruckleitung 19, in der von einem auf den Kraftstoffdruckkanal 26 arbeitendes Druckregelventil 31 ein konstanter Systemdruck einstellbar ist, verbindet den Kraftstoffmengenteiler 13 mit der Druckseite einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffdruckpumpe 32, die Kraftstoff über eine Kraftstoffansaugleitung 33 aus einem Kraftstofftank 34 ansaugt. Der Druck im Tank 34 wird über eine Druckausgleichsvorrichtung 35 mindestens auf Atmosphärendruck gehalten. Von dem Druckregelventil 31 geht eine Kraftstoffrücklaufleitung 36 ab, die zum Kraftstofftank 34 führt und damit ebenfalls unter etwas Atmosphärendruck steht.

Da der Steuerschieber 14 bei gegen Null gehender Motordrehzahl in seine Startstellung gebracht ist, bildet die Kraftstoffdruckleitung 19 nach dem Abstellen des Motores ein das Systemdruck haltendes geschlossenes Kraftstoffleitungssystem, in dem Druckverluste infolge Undichtigkeiten oder Kraftstoffverdunstung über eine gewisse Zeitspanne von einem Kraftstoffdruckspeicher 37 ausgeglichen werden, der über eine eine Drossel 38 enthaltende Kraftstoffzweigleitung 39 von der Kraftstoffdruckleitung 19 abgezweigt ist. Zur Reinigung des einzuspritzenden Kraftstoffes ist in die Kraftstoffdruckleitung 19 ein Kraftstoffilter 40 eingeschaltet. Der zwischen Kraftstoffpumpe 32 und Kraftstoffilter 40 liegende Abschnitt der Kraftstoffdruckleitung 19 ist über eine Kraftstoffdruckausgleichsleitung 41 mit der Kraftstoffrücklaufleitung 36 verbunden. In die Kraftstoffdruckausgleichsleitung 41 ist ein Rückschlagventil 42 eingeschaltet, das einen gegen eine Feder 43 mit einem kegelförmigen Ventilsitz 44 zusammenarbeitenden Schließkegel 45 aufweist, der eine Ringdichtung 46 trägt. Am Schließkegel 45 sind zwei gegensinnige, etwa gleich große und durch den Durchmesser 47 der Ringdichtung 46 in ihrer druckbeaufschlagten Fläche festgelegte Kraftstoffdruckflächen wirksam, von denen die vom Systemdruck der Kraftstoffdruckleitung 19 beaufschlagte Druckfläche gegen die Feder 43 im Schließsinn arbeitet. Durch diese Ventilauslegung ist sichergestellt, daß die Feder 43 den Schließkegel 45 zwangsläufig öffnet, wenn der Systemdruck der Kraftstoffdruckleitung 19 auf den Druck der Kraftstoffrücklaufleitung 36 - also auf etwa Atmosphärendruck - abgefallen ist. Infolgedessen kann in der Kraftstoffdruckleitung 19 keine Volumenkontraktion des Kraftstoffes eintreten, wenn sich der Kraftstoffdruckspeicher 37 nach dem Abstellen des Motores 2 entladen hat und sich der Kraftstoff infolge tiefer Außentemperaturen stark abkühlt. Die für die Startstellung wirksame Kraftstoffsteuerdruckfläche am Steuerschieber 14 ist so ausgelegt, daß ein Systemdruck etwa in Höhe des Atmosphärendruckes im Kraftstoffdruckkanal 26 ausreicht, um über die Drosseln 27 und 29 den erforderlichen Kraftstoffsteuerdruck in der Kammer 30 aufzubauen, der an der Steuerdruckfläche die für die Startstellung benötigte Stellkraft bildet.

Die derart von der Kraftstoffdruckausgleichsvorrichtung 41, 42 zwangsläufig bewirkte Sicherung der Startstellung des Steuerschiebers 14 ist für den Kaltstart besonders wichtig, weil hierbei die unter Normalbedingungen arbeitenden Einspritzventile 11 abgeschaltet sein müssen, um weder die Funktion der Kaltstarteinrichtung 21, 24, 25 noch den schnellen Aufbau des Systemdruckes durch die Pumpe 32 auf den erforderlichen Betriebswert stören zu können. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, daß beim Aufbau des Systemdruckes die Verzögerungswirkung des Kraftstoffdruckspeichers 37 durch seine Abtrennung von der Kraftstoffdruckleitung 19 mittels einer Drossel 38 eliminiert ist. Denn durch das durch die Erfindung erreichte störungsfreie Arbeiten der Kaltstarteinrichtung 21, 24, 25 ist ein schnelles Hochfahren des Motores sichergestellt, so daß am Steuerschieber 14 ohne Verzögerung ein hoher Systemdruck für die Betriebsbereitschaft der normalen Einspritzventile 11 zur Verfügung stehen muß, um ein Aussetzen des Motores wegen schlechten Überganges vom Betrieb der Kaltstarteinrichtung auf den Betrieb der normalen Einspritzventile zu vermeiden.

Claims (6)

1. Einspritzbrennkraftmaschine mit wenigstens einem unter normalen Betriebsbedingungen arbeitenden Einspritzventil und mit einer in der Kaltstartphase das erforderliche Kaltstartgemisch liefernden Kaltstarteinrichtung sowie mit einem die dem Einspritzventil zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der zugeführten Menge der Verbrennungsluft einstellenden Steuerventil, das in Abhängigkeit von einem vom Systemdruck eines bei gegen Null gehender Maschinendrehzahl geschlossenen Kraftstoffleitungssystemes abgeleiteten Kraftstoffsteuerdruckes in eine Startstellung bringbar ist, in der die Kraftstoffzufuhr zum Einspritzventil unterbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffleitungssystem (Kraftstoffdruckleitung 19) durch eine in Abhängigkeit vom Systemdruck arbeitende Druckausgleichsvorrichtung (41, 42) zwangsläufig unter den Druck einer Hilfsdruckquelle (Kraftstofftank 34) setzbar ist, wenn der Systemdruck unter einen zulässigen Wert abgefallen ist.

2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der das den Systemdruck haltende Kraftstoffleitungssystem an einen Kraftstoffdruckspeicher zum Ausgleich von Druckverlusten infolge Undichtigkeiten im Leitungssystem und dgl. angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruckspeicher (37) von dem Kraftstoffleitungssystem (Kraftstoffdruckleitung 19) mittels einer gedrosselten kraftstofführenden Verbindung (38, 39) abgezweigt ist.

3. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsdruckquelle ein zwangsläufig zumindest unter Atmosphärendruck stehendes Kraftstoffaggregat (Kraftstofftank 34) der übrigen Kraftstoffanlage dient.

4. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Druckausgleichsvorrichtung (41, 42) eine Kraftstoffverbindung (Kraftstoffdruckausgleichsleitung 41) zwischen dem Kraftstoffaggregat (Kraftstofftank 34) und dem den Systemdruck haltenden Kraftstoffleitungssystem (Kraftstoffdruckleitung 19) herstellbar ist.

5. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in eine das den Systemdruck haltende Kraftstoffleitungssystem (Kraftstoffdruckleitung 19) mit dem Kraftstoffaggregat (Kraftstofftank 34) verbindende Kraftstoffdruckausgleichsleitung (41) ein zum Kraftstoffleitungssystem (Kraftstoffdruckleitung 19) öffnendes und entgegen dem Systemdruck federbelastetes Rückschlagventil (42) eingeschaltet ist.

6. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffdruckausgleichsleitung (41) über eine Kraftstoffrücklaufleitung (36) an das Kraftstoffaggregat (Kraftstofftank 34) angeschlossen ist.