DE2800613A1

DE2800613A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2800613A1
Application number: DE19782800613
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Fuessner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-01-07
Filing date: 1978-01-07
Publication date: 1979-07-12
Also published as: GB1581202A

Description

20.12.1977 Kh/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Kraftstoffeinspritzanlage Zusammenfassung

Es wird eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr vorgeschlagen, die zur Zumessung einer der angesaugten Luftmenge entsprechenden Kraftstoffmenge dient. Die Kraftstoffeinspritzanlage umfaßt ein im Saugrohr angeordnetes Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe, wobei das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt. Die Rückstellkraft auf das Meßorgan wird durch Druckflüssigkeit erzeugt, deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt. Das Drucksteuerventil weist ein bewegliches Ventilteil auf, an dem sich eine das Drucksteuerventil in Schließrichtung beaufschlagende Druckfeder abstützt, die andererseits an einem Speicherglied anliegt, wobei das Speicherglied auf seiner der Druckfeder abgewandten Seite über eine Drosselstelle durch die Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung beaufschlagbar und entgegen der Kraft

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der Druckfeder in einem Speicherraum verschiebbar ist. Das Speicherglied steuert gleichzeitig den Querschnitt eines die Saugrohrabschnitte stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe verbindenden Bypass. Hierdurch wird einerseits eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches beim Start der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand heraus und andererseits eine größere Gemischmenge gesteuert. Gleichzeitig dient der Speicher der Verminderung von HeißStartproblemen.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der zur Steuerung der Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch ein Drucksteuerventil der Druck der die Rückstellkraft auf das Meßorgan erzeugenden Druckflüssigkeit verringerbar ist. Dabei wird die Schließkraft des Drucksteuerventils durch eine mit einer elektrischen Heizwicklung versehene Bimetallfeder während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine kontinuierlich vergrößert, was eine Verringerung der Kraftstoffanreicherung zur Folge hat, bis die Anreicherung nach Ablauf der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine gleich Null ist. Zur Erhöhung der Gemischmenge während der Warmlaufphase ist zusätzlich in einen Bypass zur Drosselklappe ein Zusatzluftventil vorgesehen, das ein den Querschnitt des Bypass mehr oder weniger öffnendes, durch eine Bimetallfeder entgegen einer Rückstellkraft betätigbares bewegliches Ventilteil aufweist, wobei auf dieser Bimetallfeder ebenfalls eine elektrische Heizwicklung aufgebracht ist, um entsprechend der Verminderung der Anreicherung auch die Zusatzluft temperatur- und zeitabhängig zu vermindern. Weiterhin weist die bekannte Kraftstoffeinspritzanlage

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einen Kraftstoffspeicher in der Kraftstoffversorgungsleitung auf, um den Druckaufbau beim Start zu verzögern und eine Nullstellung des Mengenteiler-Steuerschiebers beim Start sicher
zustellen und nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in
der Anlage eine Druckspeicherung zu gewährleisten und damit
ein gutes Heißstartverhalten sicherzustellen.

Es sind somit zur Erzielung eines einwandfreien Startverhaltens der Brennkraftmaschine die drei getrennten Einzelaggregate Drucksteuerventil, Zusatzluftventil und Kraftstoffspeicher erforderlich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Steuerung der Kraftstoffanreicherung und
der Gemischmehrmenge während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine auf einfache Weise durch ein einzelnes Aggregat
ohne Verwendung eines temperaturabhängigen Elementes nur
durch hydraulische Mittel erfolgt, bei gleichzeitiger Druckspeicherung für einen sicheren Heißstart.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

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Beschreibung der Erfindung

Bei der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 und einen Verbindungsschlauch 5 in einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 3 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan 2 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Meßorgan 2 und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit ihm verbundener Hebel 11, der in einem Drehpunkt 12 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 zweigt eine Leitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist, das bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen läßt.

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Aus der Kraftstoffversorgungsleitung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 26 im Gehäuse des Zumeß- und Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt zu einer Ringnut 27 des Steuerschiebers 14 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut 27 mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer Kammer 32 führen, die durch die Membran 29 von der Kammer 28 getrennt ist. Aus den Kammern 32 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 34 bei nicht arbeitender Kraftstof feinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 28 und 32 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 27 und den Steuerschlitzen 30 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an den Zumeßventilen 27, 30 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proporitonal sind.

Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Meßorgan 2 in den konischen Abscnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Meßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt annähernd proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorungsleitung 21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist. Mit der Steuerdrcukleitung 38 ist über eine Dämpfungsdrossel 39 ein Druckraum 40 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt.

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In der Steuerdruckleitung 38 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet, über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann.

Das Drucksteuerventil 42 weist einen topfförmig ausgebildeten Gehäuseboden 44 und einen Gehäusedeckel 45 auf. Im Gehäusedeckel 45 ist ein fester Ventilsitz 46 vorgesehen, der mit einer als bewegliches Ventilglied ausgebildeten und zwischen Gehäuseboden und -deckel gespannten Membran 47 zusammenwirkt und über den die Druckflüssigkeit in die Rücklaufleitung 43 gelangen kann. Auf der dem Ventilsitz 46 abgewandten Seite der Membran 47 ist ein Federteller 48 angeordnet, an dem sich eine Druckfeder 49 abstützt. Die Druckfeder 49 liegt andererseits an einem Speicherkolben 50 an. Der Speicherkolben 50 wird in der zylinderförmigen Bohrung 51 des Gehäusebodens 44 geführt und unterteilt diese in Räume 52 und 53. Die Zeichnung zeigt den Speicherkolben 50 in der linken Darstellung in seiner Ausgangsstellung beim Kaltstart der Brennkraftmaschine. Dabei liegt der Speicherkolben 50 mit einem Ansatz 54 an der Stirnwand des Gehäusebodens 44 an. Die rechte Darstellung zeigt den Speicherkolben 50 in seiner Endstellung nach dem Ablauf der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, in der er beispielsweise an einem als Sprengring 55 ausgebildeten Anschlag anliegt. Der Speicherkolben 50 kann an seiner dem Raum 53 zugewandten Seite einen Bereich 57 geringeren Durchmessers haben, der mit der Bohrungswandung 51 zusammen einen Drosselspalt 58 bildet. In den Bereich des Drosselspaltes 58 mündet ein Kanal 59, der mit der Steuerdruckleitung 38 in Verbindung steht, so daß die Druckflüssigkeit aus der Steuerdruckleitung 38 über den Drosselspalt 58 in den Raum 53 gelagen und den Speicherkolben 50 entgegen der Kraft der Druckfeder 49 in Richtung zum Sprengring 55 hin verschieben kann. Um zu verhindern, daß Druckflüssigkeit

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über die Gleitfläche des Speicherkolbens 50 in den Raum 52 gelangt, ist in der Wandung des Speicherkolbens ein Dichtring 60 angeordnet.

In den Raum 52 mündet über eine Mündungsöffnung 62 eine Teilbypassleitung 63, die mit dem Saugrohrabschnitt 4 stromaufwärts der Drosselklappe 7 verbunden ist. über eine Teilbypassleitung 64 mit der Mündungsöffnung 65 kann der Raum 52 ebenfalls mit dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe in Verbindung stehen. Beim Start der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand heraus befindet sich der Speicherkolben 50 in seiner Ausgangsstellung, so daß über die Teilbypassleitung 63 und 64 Zusatzluft ungehindert an der geschlossenen Drosselklappe 7 vorbeiströmen kann. Nach Ablauf der Warmlaufphase hat die Druckflüssigkeit im Raum 53 den Speicherkolben 50 so weit entgegen der Kraft der Druckfeder 49 verschoben, daß durch den Speicherkolben zumindest eine der Mündungsöffnungen 62 oder 65 überdeckt wird, so daß die Zufuhr von Zusatzluft über den Bypass 63, 64 an der geschlossenen Drosselklappe 7 vorbei unterbrochen ist.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoff einspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 20 angesaugt und über die Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1 Luft an, durch die das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 2 wird über den Hebel 11 auch der Steuerschieber 14 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuer-

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schlitze 30 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und Steuerschieber 14 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erfolgt. Hierfür ist in der Steuerdruckleitung 38 das Drucksteuerventil 42 angeordnet, das durch Beeinflussung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur ein reicheres Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis steuert. Beim Start der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand heraus befindet sich der Speicherkolben 50 in der in der Zeichnung links dargestellten Stellung und die Druckfeder 49 ist relativ gering vorgespannt, so daß in der Steuerdruckleitung 38 durch das Drucksteuerventil 42 ein geringer Steuerdruck gesteuert wird, was eine relativ geringe Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 und das Meßorgan 2 zur Folge hat, so daß an den Steuerschlitzen 30 mehr Kraftstoff zugemessen wird und sich ein reicheres Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis ergibt. Unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine strömt aus der Steuerdruckleitung 38 über den Kanal 59 und den Drosselspalt 58 Kraftstoff in den Raum 53 des Drucksteuerventils 42, wodurch der Speicherkolben 50 kontinuierlich entgegen der Kraft der Druckfeder 49 in der Bohrung 51 verschoben wird, was eine Vergrößerung der Schließkraft des Drucksteuerventils 42 und damit ein Ansteigen des Kraftstoffdruckes in der Steuerdruckleitung 38 zur Folge hat, so daß die Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kontinuierlich auf den

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Faktor Null verringert wird. Die Zeitdauer der Kraftstoffanreicherung wird einerseits durch die Wahl des Drosselspaltquerschnittes 58 bestimmt, andererseits durch die temperaturabhängige Viskosität des Kraftstoffes. Der Speicherkolben 50 arbeitet somit in der erfindungsgemäßen Form als hydraulisches Zeitglied, das eine temperatur- und zeitabhängige Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erlaubt. Gleichzeitig mit der Steuerung der Kraftstoffanreicherung steuert der Speicherkolben 50 beim Start der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand heraus die Gemischmehrmenge durch Steuerung des Zusatzluftbypass 63, 64, den er nach Ablauf der Warmlaufphase, wenn der Speicherkolben am Sprengring 55 anliegt, sperrt.

Die Druckspeicherung im Raum 53 des Drucksteuerventils 42 verhindert zusätzlich, daß nach dem Abstellen der heißen Brennkraftmaschine beim neuerlichen Starten Schwierigkeiten entstehen, wenn durch nachträgliches höheres Aufheizen der Brennkraftmaschine mangels zugeführtem Kühlmittel (Kühlluft, Kühlwasser)

1 . ein Teil des in der Kraftstoffeinspritzanlage enthaltenen Kraftstoffes ausdampft und dies nach Abkühlung durch Volumenschwund zu Kraftstoffmangel beim Starten führt,

2. beim Abkühlen des Kraftstoffes durch den Volumenschwund der Druck in der geschlossenen Anlage abnimmt und in Abhängigkeit vom Druck arbeitende Organe wie beispielsweise das Kraftstoffzumeß- und Mengenteilerventil in eine Lage verstellt wird, in der ein zu fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch zugemessen wird, so daß der Motor beim Starten "Ersäuft" ,

3. eine Volumenverminderung durch stets vorhandene Leckagen verursacht worden ist.

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Claims

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Ansprüche

f1. Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksteuerventil (42) ein bewegliches Ventilteil (47) aufweist, an dem sich eine das Drucksteuerventil (42) in Schließrichtung beaufschlagende Druckfeder (49) abstützt, die andererseits an einem Speicherglied (50) anliegt, wobei das Speicherglied (50) auf seiner der Druckfeder (49) abgewandten Seite über eine Drosselstelle (58) durch die Druckflüssigkeit in der

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Steuerdruckleitung (38) beaufschlagbar und entgegen der Kraft der Druckfeder (49) in einem Speicherraum (53) verschiebbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (58) zwischen Steuerdruckleitung (38) und Speicherraum (53) durch einen Drosselspalt (58) zwischen dem Umfang des Speichergliedes (50) und der Wandung (51) des Speicherraumes (53) gebildet wird.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherglied (50) durch die Druckflüssigkeit der Steuerdruckleitung (38) derart verschiebbar ist, daß die Vorspannung der Druckfeder (49) vergrößert wird.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherglied (50) den Querschnitt eines die Saugrohrabschnitte (4, 6) stromaufwärts und stromabwärts der Drosselkappe (7) verbindenden Bypass (63, 64) mehr oder weniger öffnet. _t.

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