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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage
bekannt, bei der aber durch die ständige Beeinflussung des Drucksteuerventiles durch
den Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe eine unerwünschte ständige Anderung
des Steuerdruckes erfolgt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß nur bei Vollast der Steuerdruck durch das Drucksteuerventil änderbar ist, während
in allen anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine die Einflüsse des sich
ändernden Saugrohrdruckes auf das Drucksteuerventil kompensiert werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage
möglich.
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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 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage
strömt die Verbrennungsluft zunächst durch einen nicht dargestellten
Luftfilter
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 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.
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Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit
ihm verbundener Hebel 11, der n 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.
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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 Nengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt
zu einer Ringnut 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.
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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.
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Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles,
das durch eine Feder 34 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage 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 proportional
sind.
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Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Meßorgan 2 in den
konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Meßorgan
und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2
ist.
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Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende
Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung
21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung
38
getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 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.
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Durch das dargestellte Drucksteuerventil 42 ist der Druck der die
Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit temperatur-und zeitabhängig und in Abhängigkeit
vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 änderbar. Das Drucksteuerventil
42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer
Ventilmembran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventiles unter anderem von
einer Ventilfeder 46 belastet wird. Die Ventilfeder 46 wirkt über einen Ventilstift
47, der zwischen einem mit der Ventilmembran 45 verbundenen Auflager 48 und einem
Federteller 49 angeordnet ist, auf die Ventilmembran. Bei Temperaturen unterhalb
der Motorbetriebstemperatur wirkt der durch den Ventilstift 47 übertragenen Schließkraft
auf das Drucksteuerventil eine Bimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem einen Ende
zu Beginn der Warmlaufphase am Federteller 49 anliegt und deren anderes Ende mit
einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßten Bolzen 51 verschraubt
ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 51 und der Bimetallfeder 50 liegendes Isolierstück
52 ist die Bimetallfeder weitgehend gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das
Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt. Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer
Heizkörper 53 aufgesetzt, dessen elektrischer Stromkreis mit dem Start der Brennkraftmaschine
eingeschaltet wird.
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Ein erster Druckraum 55 des Drucksteuerventiles 42 ist über eine Druckleitung
56 mit dem Saugrohrdruck des Saugrohrabschnittes
6 stromabwärts
der Drosselklappe 7 verbunden und durch eine Steuermembran 57 von einem zweiten
Druckraum 58 getrennt. Der zweite Druckraum 58 steht über eine öffnung 59 mit der
Atmosphäre in Verbindung. Parallel zur Ventilfeder 46 ist im ersten Druckraum 55
eine Ausgleichsfeder 60 angeordnet, die sich mit ihrer einen Seite an einem gehäusefesten
Anschlag 62 und mit der gegenüberliegenden Seite über einen weiteren Federteller
61 an der Steuermembran 57 abstützt. Die Bewegung der Steuermembran 57 kann begrenzt
werden einerseits durch die Kraft der Ausgleichs feder 60 und andererseits durch
Anliegen der Steuermembran an einem Anschlag 63, der beispielsweise als Schraube
ausgebildet willkürlich einstellbar sein kann.
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Im Druckraum 58 ist eine sich an der Steuermembran 57 abstützende
Steuerfeder 65 angeordnet.
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Der zweite Druckruam 58 kann auch anstatt mit der Atmosphäre über
eine gestrichelt dargestellte Leitung 64 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromabwärts
eines nicht dargestellten Luftfilters verbunden sein. Hierdurch wird der Druckabfall
am Luftfilter nicht miterfaßt, so daß mit einer kleineren Druckdifferenz an der
Steuermembran 57 gearbeitet werden kann und Störungen durch Verschmutzung des Luftfilters
vermieden werden.
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Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage 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 Steuerschlitze 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 ueber den ganzen Betriebsbereich des Motors 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 temperatur- und
zeitabhängig und bei Vollast das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis beeinflußt. Die
von dem Ventilstift 47 auf die Ventilmembran 45 übertragene Schließkraft bestimmt
den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine
wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf den Federteller 49 entgegen der Kraft der
Ventilfeder 46 und der Steuerfeder 65, wodurch die auf die Ventilmembran 45 übertragene
Schließkraft verringert wird.
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Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper
53 eine Aufheizung der Bimetallfeder 50, was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder
50 übertragene Kraft auf den Federteller 9 verringert wird. Die gewünschte Grundvorspannung
der Bimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daR der Bolzen 51 verschieden
tief in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßt wird.
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Um nun bei mit Vollast betriebener Brennkraftmaschine zu der in Abhängigkeit
von der angesaugten Luftmenge am Zumeß-und Mengenteilerventil 10 zugemessenen Kraftstoffmenge
eine zusätzliche Kraftstoffmenge zur Erlangung eines reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches
zu erhalten, wird der Druck der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung verringert.
Durch eine Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung
38 verringert sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, so daß eine stärkere Aus
lenkung des Meßorgans und damit des Steuerschiebers 14 erfolgt, wodurch eine größere
Kraftstoffmenge am Zumeßventil 27, 30 zugemessen wird.
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Die Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung
38 erfolgt dadurch, daß bei in Vollaststellung stehender Drosselklappe 7 der Saugrohrdruck
in dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 ansteigt, wodurch sich
an der Steuermembran 57 eine Druckdifferenz ergibt, die der Kraft der Steuerfeder
65 entgegenwirkt und damit zu einer Verringerung der Schließkraft auf die Ventilmembran
45 führt. Die Steuermembran 57 liegt bei Vollast an dem zweiten Anschlag 63 an.
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Sinkt bei einer in Teillaststellung stehenden Drosselklappe der Saugrohrdruck
stromabwärts der Drosselklappe 7, so ergibt sich an der Steuermembran 57 eine Druckdifferenz,
die zu einer Vergrößerung der Schließkraft auf die Ventilmembran 45 führt, wodurch
der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 ansteigt und an den Zumeßventilen 27,
30 eine geringere Kraftstoffmenge zugemessen wird. Hierdurch ergibt sich im Teillastgebiet
ein ärmeres Kraftstoff-Luft-Gemisch, als im Vollastgebiet.
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Änderungen des Druckes in dem Druckraum 55 beeinflussen unerwünscht
auch direkt die Schließkraft der Ventilmembran 45 gegegenüber dem Ventilsitz 44.
Zum Ausgleich dieser unerwünschten Druckbeeinflussung durch die Ventilmembran 45
ist die Ausgleichsfeder 60 zwischen dem Anschlag 62 und der Steuermembran 57 im
Druckraum 55 angeordnet.