DE2758065A1

DE2758065A1 - Kraftstoff-einspritz-anlage

Info

Publication number: DE2758065A1
Application number: DE19772758065
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1977-12-24
Publication date: 1979-07-05
Also published as: JPS54101025A; FR2412707A1; GB2012865B; US4227502A; GB2012865A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Anlage dieser Art (DE-OS 2} 49 688) ist so aufgebaut, daß das Differenzdruck-Regelventil mit seiner ersten Kammer mit einem in der Rücklaufleitung angeordneten zusätzlichen Drucksteuerventil sowie mit einem weiteren an der zweiten Kammer angeschlossenen System-Druckventil verbunden ist. Das Drucksteuerventil weist einen Stellmotor auf und hat die Aufgabe, in Abhängigkeit von Motorkenngrößen den Druck des durchströmenden Kraftstoffes zu regeln. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, daß das Differenzdruckventil und Drucksteuerventil verhältnismäßig viel Raum einnimmt, aufwendig in der Herstellung ist und durch die unabhängig voneinander wirkenden Ventile Zumeßfehler eintreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritz-Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Differenzdruckventil raumsparend aufgebaut ist und das eine sichere Arbeitsweise gewährleistet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran des Differenzdruck-Regelventils auf beiden Seiten von Federn beaufschlagt ist, deren Spannung in Abhängigkeit von Betriebsparametern veränderbar ist. Durch die vorgeschlagene Lösung wird ein Differenzdruck-Regelventil mit einer einfachen und kompakten Bauweise gebildet, das einen geringen Raumbedarf aufweist und im Gegensatz zu der bekannten Ausführung die Funktion von Differenzdruckventil und Drucksteuerventil in sich vereint. Außerdem können mehrere, die Kraftstoff-Zumessung beeinflussende Betriebskenngrößen direkt auf das Differenzdruck-Regelventil einwirken.

Auf die Federn kann eine Einrichtung zur Vollastanreicherung, eine Einrichtung zur Kaltstartanreicherung und eine auf den Luftdruck ansprechende Einrichtung eingreifen, welche die Spannung der Federn derart verändern, daß das von der Membran gesteuerte Ventil bei Vollast und bei Kaltlauf im öffnenden Sinne und bei sinkendem Luftdruck im schließenden Sinne beaufschlagt ist. Dadurch kann ein

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Differenzdruck: hergestellt werden, der eine dem jeweiligen Betriebszustand angepaßte Kraftstoff-Zumessung zur Folge hat.

Die übertragung der Federspannung auf die Membran kann dadurch erfolgen, daß sich die der ersten Kammer zugeordnete Feder über einen die erste Kammer durchdringenden Bolzen an der Membran abstützt, und daß sich die der zweiten Kammer zugeordnete Feder über einen die zweite Kammer durchdringenden Bolzen an der Membran abstützt.

Die Einrichtung zur Vollastanreicherung kann an der der ersten
Kammer zugeordneten Feder anliegen und in Abhängigkeit der Drosselklappenstellung bei Vollast in einem die Spannung der Feder erhöhenden Sinne verstellbar sein. Durch die Erhöhung der Federspannung kann eine Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern und somit eine höhere Kraftstoff-Zumessung erreicht werden.

Die Einrichtung zur Kaltstartanreicherung kann über einen Federteller an der der zweiten Kammer zugeordneten Feder anliegen und durch ein auf die Maschinentemperatur ansprechendes Verstellelement bei Kaltlauf in einem die Spannung der Feder verringernden Sinne verstellbar sein. Durch die geringere Spannung dieser Feder kann ebenfalls eine Erhöhung der Druckdifferenz und somit eine höhere Kraftstoff-Zumessung eintreten. Die Maschinentemperatur kann beispielsweise durch Messung der Kühlflüssigkeitstemperatur und/oder der Brennraumtemperatur festgestellt werden.

Die auf den Luftdruck ansprechende Einrichtung kann zwischen dem Federteller und dem die zweite Kammer durchdringenden Bolzen angeordnet sein und aus einer bei niedrigem Luftdruck die Spannung
zwischen dem Federteller und dem Bolzen erhöhenden Barometerdose mit einer sich an dieser abstützenden Druckfeder bestehen. Durch diese Anordnung kann eine Verringerung der Druckdifferenz zwischen beiden Kammern und somit eine geringere Kraftstoff-Zumessung erreicht werden. Bei einer Verbindung der auf den Luftdruck ansprechenden Einrichtung mit dem Saugrohr kann der im Saugrohr
herrschende Luftdruck direkt auf die Barometerdose wirken und
somit die entsprechende Kraftstoffzumessung eingestellt werden.

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Das Ventil des Differenzdruck-Regelventils kann von einer im Bolzen der ersten Kammer angeordneten, mit der ersten Kammer im geöffnetem Zustand des Ventils über einen Kanal verbundenen Steueröffnung und einer mit dieser zusammenwirkenden, in der Wand der den Bolzen aufnehmenden Bohrung angeordneten, mit der Rücklaufleitung verbundenen Ablauföffnung gebildet sein.

Um eine si^^b" a Abdichtung des Ventils zu erreichen, und ein Durchsickern des in der ersten Kammer befindlichen Kraftstoffes zu verhindern, kann die Membran auf ihrer der ersten Kammer zugewandten Seite eine den Bolzen umgebende, im geschlossenen Zustand des Ventils an der Kammerwand anliegende, elastomere Dichtlippe aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Kraftstoff-Einspritz-Anlage mit einem erfindungsgemäßen Differenzdruck-Regelventil schematisch dargestellt ist.

Es ist mit 1 ein Saugrohr einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine dargestellt, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 2 und ein sich entsprechend der in Pfeilrichtung durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan 3 enthält. Das Meßorgan 3 ist als Stauplatte ausgebildet und in einem konischen Abschnitt 4 des Saugrohres angeordnet. Die Stauplatte 3 ist bei 5 schwenkbar gelagert und wirkt auf den verschiebbaren Steuerkolben 6 eines Kraftstoffzumeßventils 7· Der Steuerkolben 6 ist in einer zylindrischen Bohrung 8 angeordnet, in deren Wand eine der Anzahl der durch Pfeile angedeuteten Einspritzdüsen 9 entsprechende Anzahl von Steuerschlitzen 10 vorgesehen ist. Jedem Steuerschlitz 10 ist ein Membranventil 11 nachgeschaltet, das zwei durch eine Membran voneinander getrennte Kammern IJ> und 14 aufweist. Jede Kammer Ij5 steht über einen Kanal 15 mit dem Steuerschlitz 10 und über eine von der Membran 12 gesteuerte Ventilöffnung 16 mit der Einspritzdüse 9 in Verbindung.

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Das zur Kraftstoff-Einspritzanlage gehörende Differenzdruck-Regelventil 20 weist zwei durch eine Membran 21 voneinander getrennte Kammern 22 und 23 auf. Die Kammer 22 wird über eine Leitung 17 von einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffpumpe 18 mit Kraftstoff unter Systemdruck beschickt, der durch ein Systemdruckhalteventil

19 bestimmt wird. Von der Leitung 17 zweigt eine Leitung 26 ab, die über einen Kanal 27 mit einer Ringnut 28 im Steuerkolben 6 des Kraftstoff- Zumeßventils 7 in Verbindung steht. Außerdem zweigt von der Leitung 17 eine Leitung 30 ab, die über eine Drosselstelle 31 und eine Leitung 29 mit der Kammer 23 des Differenzdruck-Regelventils

20 sowie über eine Leitung 32 mit den zweiten Kammern 14 aller Membranventile 11 verbunden ist.

Die Membran 21 wird von einer Seite über einen die erste Kammer durchdringenden Bolzen 33 von einer Feder 3^ und von der anderen Seite über einen die zweite Kammer 22 durchdringenden Bolzen 35 von einer Feder 36 beaufschlagt. Selbstverständlich sind die Federn 34 und 36 so bemessen, daß der Kraftstoffdruck nicht in der Lage ist, die Membran 21 zu bewegen. An der Feder 3^ liegt eine Einrichtung zur Vollastanreicherung an, die im wesentlichen aus einem Nocken 38, der über ein strichpunktiert angedeutetes Gestänge in Abhängigkeit der Stellung der Drosselklappe 2 verstellbar ist, und einen Ubertragungshebel 39 mit einer Einstellschraube 40 besteht. An der Feder 36 liegt eine Einrichtung 41 zur Kaltstartanreicherung an, die im wesentlichen aus einem Thermoelement 42 und einem zwischen diesem und der Feder 36 angeordneten und im Gehäuse 43 bis zu einer Anlagefläche 44 verschiebbar aufgenommenen Federteller 45 besteht. Das Thermoelement 42 ist in einer über die Anschlüsse 46 und 47 von Kühlflüssigkeit durchströmten Kammer 48 angeordnet und kann sich, wenn der Federteller 45 bei einer Erwärmung des Thermoelementes bei 44 zur Anlage gekommen ist, über eine Feder 49 weiter ausdehnen. Am Thermoelement 42 ist außerdem ein Heizelement 50 angebracht, welches zur Aufheizung über den Kontakt 51 mit elektrischen Strom versorgt werden kann. Zwischen dem Federteller 45 und dem Bolzen 35 ist eine auf den Luftdruck ansprechende Einrichtung 52 angeordnet, die aus einer Barometerdose 53 und einer zwischenliegenden Druckfeder 54 besteht. Das Differenzdruck-Regelventil 20 bildet gemeinsam mit

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der Einrichtung 37 zur Vollastanreicherung sowie der Einrichtung 41 zur Kaltstartanreicherung und der auf den Luftdruck ansprchenden Einrichtung 52 eine kompakte Baueinheit.

Der Druck in der Kammer 23, der den Differenzdruck am Zumeßventil 7 bestimmt, wird durch die drei Einrichtungen 37, 41 und 52 gesteuert, die beidseitig gegen die Membran 21 drücken und das Ventil 63 des Differenzdruck-Regelventils 20 mehr oder weniger freigeben. Das Ventil 63 wird von einer im Bolzen 33 angeordneten, über einen Kanal 54 mit der Kammer 23 verbundenen Steueröffnung 55 und einer mit dieser zusammenwirkenden Ablauföffnung 56 gebildet, die in der Wand der den Bolzen 35 aufnehmenden Bohrung 57 angeordnet und mit einer in den Kraftstoffbehälter 58 mündenden Rücklaufleitung 59 verbunden ist. Durch die Einstellschraube 40 kann die Vorspannung der Feder 34 sowie die Spannung der Feder 36 und der Feder 54 derart eingestellt werden, daß die Höhe des Differenzdruckes im Zumeßventil 7 wie gewünscht erreicht wird.

Der von der Kraftstoffpumpe 18 geförderte Kraftstoff gelangt durch die Leitung I7 sowohl in die Kammer 22 des Differenzdruck-Regelventils 20 als auch durch die Leitung 26 und den Kanal 27 in die Ringnut 28 des Steuerkolbens 6, während ein Teilstrom des Kraftstoffes durch die Leitung 30 und die Drosselstelle 3I sowohl über die Leitung 32 in die Kammern 14 jedes Membranventils 11 gelangt als auch über die Leitung 29 in die Kammer 23 strömt. Der Steuerkolben wird von der Stauplatte 3 entsprechend ihrer Auslenkung durch die das Saugrohr 1 durchströmenden Luftmenge entgegen einer Gegenkraft, die im AusfUhrungsbeispiel von einer Feder 60 erzeugt wird, aus der dargestellten Ruhelage nach oben verschoben, wobei seine Steuerkante 61 die Steuerschlitze 10 proportional zur Auslenkung der Stauplatte 3 mehr oder weniger freigibt. Der Kraftstoff gelangt somit durch die Kanäle 15 in die ersten Kammern I3 der Membranventile 11, von wo aus er durch die Ventilöffnungen 16 zu de zugehörigen Einspritzdüsen 9 strömt.

Um zu erreichen, daß die den Einspritzdüsen 9 zugeführte Kraftstoffmenge dem jeweiligen Betriebszustand entspricht, wird die Höhe des

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Differenzdruckes in Abhängigkeit der drei Einrichtungen 37, 41 und 52 bestimmt, welche die Vorspannung der auf die Membran 21 drückenden Federn 34, 36 und 54 verändern. Eine Verdrehung des Nockens 38 in Abhängigkeit der Stellung der Drosselklappe 2 führt beispielsweise zu einer Erhöhung der Vorspannung der Feder 3^ und in einem das Ventil 63 öffnenden Sinne und somit zu einer Kraftstoffanreicherung bei Vollast. Eine Kraftstoffanreicherung bei Kaltlauf der Brennkraftmaschine wird dadurch erreicht, daß der Stift 42a des Themoelementes 42 entgegen der Darstellung eingezogen ist und die Vorspannung der Feder 36 verringert wird. Dadurch wird das Ventil 63 über den Bolzen 35 und die Membran 21 ebenfalls in einem öffnendem Sinne betätigt. Eine bei sinkendem Luftdruck vermindernde Kraftstoffzuteilung tritt dadurch ein, daß sich die Barometerdose 53 ausdehnt und über die Feder 54 die Spannung zwischen dem Federteller 45 und dem Bolzen 35 erhöht wird, wodurch das Ventil 63 über den Bolzen 35 in einem schließendem Sinne betätigt wird. Je nach Betriebszustand ergeben sich natürlich Zwischenstellungen unter dem Einfluß der verschiedenen Betriebsparameter, die infolge der erfindungsgemäßen Anordnung eine entsprechende Kraftstoffzumessung ergeben.

Damit beim Abstellen der Brennkraftmaschine vermieden wird, daß Kraftstoff aus der Kammer 23 über das Ventil 63 abfließen kann, weist die Membran 21 auf ihrer der Kammer 23 zugewandten Seite eine Dichtlippe 62 auf, die den Bolzen 33 umgibt und im geschlossenen Zustand an der gegenüberliegenden Kammerwand dichtend anliegt.

Selbstverständlich sind viele Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispieles möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der Nocken 38 kann beispielsweise eine solche Form haben, die es ermöglicht, daß einer Kraftstoffanreicherung bei Vollast eine Kraftstoffabmagerung folgt, die Feder 34 also in einem deren Spannung vermindernden und das Ventil 63 im schließenden Sinne beaufschlagt wird. Außerdem ist es möglich, daß die vorgeschlagene und dargestellte Baueinheit des Differenzdruck-Regelventiles 20 mit den Einrichtungen 37* 41 und 52 unmittelbar am Saugrohr 1 angeordnet ist, wodurch die Drosselklappe 2 mit dem Nocken 38 direkt

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gekoppelt werden kann. In diesem Fall kann auch eine direkte Verbindung zwischen dem Innenraum des Gehäuses 43 mit der Barometerdose 53 und dem Saugrohr 1 hergestellt werden, so daß z.B. bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine die Kraftstoffzuteilung entsprechend dem im Saugrohr herrschenden Luftdruck angepaßt wird. Bei einer nicht aufgeladenen Brennkraftmaschine kann über diese Verbindung eine evtl. auftretende Verschmutzung und Verstopfung des Luftfi"¹ .. _ keine nachteilige Auswirkung auf die Kraftstoffzuteilung haben, da die Barometerdose 53 die dadurch verursachten Druckunterschiede ausgleicht, die an das Zumeßventll 7 übertragen werden. Eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels besteht beispielsweise auch darin, daß das Thermoelement 42 als ein auf die Maschinentemperatur ansprechendes Verstellelement durch einen elektrischen oder hydraulischen Stellmotor ersetzt wird, der über bekannte Mittel in Abhängigkeit der Brennraumtemperatur verstellbar ist.

23.12.1977
Co/tk

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Claims

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/VKirtt. Kraftstoff-Einspritz-Anlage

Patentansprüche

Kraftstoff-Einspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit kontinuierlicher Einspritzung und mit einem Saugrohr, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe sowie ein sich entsprechend der durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan enthält, das ein Kraftstoff-Zumeßventil für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge betätigt, wobei zur Konstanthaltung der Druckdifferenz über das Zumeßventil ein Membranventil mit zwei durch eine Membran voneinander getrennte Kammern sowie ein ebenfalls zwei durch eine Membran getrennte Kammern aufweisendes Differenzdruck-Regelventil vorgesehen ist, wobei die erste Kammer des Membranventlies vom Druck hinter dem Zumeßventil beaufschlagt ist und über eine von der Membran gesteuerte Ventilöffnung mit der Einspritzdüse in Verbindung steht, während die zweite Kammer mit der ersten Kammer des Differenzdruck-Regelventiles in Verbindung steht, die Ihrerseits über ein von der Membran des Differenzdruck-Regelventils gesteuertes federbelastetes Ventil mit einer Rücklaufieltung in Verbindung steht, während die zweite Kammer des Differenzdruck-Regelventiles vom Druck vor dem Zumeßventil beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) des Differenzdruck-Regelventiles (20) auf beiden Seiten von Federn (34, 36, 54) beaufschlagt ist, deren Spannung in Abhängigkeit von Betriebsparametern veränderbar ist.

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2. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Federn (34, 36, 54) eine Einrichtung (37) zur Vollastanreicherung, eine Einrichtung (41) zur Kaltstartanreicherung und eine auf den Luftdruck ansprechende Einrichtung (52) eingreifen, welche die Spannung der Federn (34, 36, 54) derart verändern, daß das von der Membran (21) gesteuerte Ventil (63) bei Vollast und bei Kaltstart im öffnenden Sinne und bei sinkend^'· ftdruck im schließenden Sinne beaufschlagt ist.
3. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die der ersten Kammer (23) zugeordnete Feder (34) über einen die erste Kammer (23) durchdringenden Bolzen (33) an der Membran (21) abstützt, und daß sich die der zweiten Kammer (22) zugeordnete Feder (36) über einen die zweite Kammer (22) durchdringenden Bolzen (35) an der Membran (21) abstützt.
4. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (37) zur Vollastanreicherung an der der ersten Kammer (23) zugeordneten Feder (34) anliegt und in Abhängigkeit der Stellung der Drosselklapp« (2) bei Vollast in einem die Spannung der Feder (34) erhöhenden Sinne verstellbar ist.
5. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41) zur Kaltstartanreicherung über einen Federteller (45) an der der zweiten Kammer (22) zugeordneten Feder (36) anliegt und durch ein auf die Maschinentemperatur ansprechendes Verstellelement (42) bei Kaltlauf in einem die Spannung der Feder (36) verringernden Sinne verstellbar ist.
6. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Luftdruck ansprechende Einrichtung (52) zwischen dem Federteller (45) und dem die

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zweite Kammer (22) durchdringenden Bolzen (35) angeordnet ist und aus einer bei niedrigem Luftdruck die Spannung zwischen dem Federteller (45) und dem Bolzen (35) erhöhenden Barometerdose (53) mit einer sich an dieser abstützenden Druckfeder (54) besteht,
7. Kraftstoff-Einsprltz-Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (63) des Differenzdruck-Regelventiles (20) von einer im Bolzen (33) eier ersten kammer (23) angeordneten, mit der ersten Kammer (23) im geöffneten Zustand des Ventils (63) über einen Kanal (54) verbundenen Steueröffnung (55) und einer mit dieser zusammenwirkenden, in der Wand der den Bolzen (33) aufnehmenden Bohrung (57) angeordneten, mit der Rücklaufleitung (59) verbundenen Ablauföffnung (56) gebildet ist.
8. Kraftstoff-Einspritz-Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) auf ihrer der ersten Kammer (23) zugewandten Seite eine den Bolzen (33) umgebende, im geschlossenen Zustand des Ventils (63) an der Kammerwand anliegende, elastomere Dichtlippe (62) aufweist.

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