DE2810177A1 - Kraftstoff-zumess-ventil einer kraftstoff-einspritzanlage - Google Patents
Kraftstoff-zumess-ventil einer kraftstoff-einspritzanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Zumeß-Ventil einer Kraftstoff-Einspritzanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Ein derartiges Kraftstoff-Zumeß-Ventil ist beispielsweise durch die DE-AS 19 34 703 bekannt geworden.
Bei einem Kraftstoff-Zumeß-Ventil der genannten Art, das eine genaue Zumessung des Kraftstoffes entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine ermöglichen soll, wird der zu diesem Zweck veränderliche Drosselquerschnitt durch relatives
Drehen des Steuerkolbens gegenüber dem Steuerzylinder dadurch erreicht, daß die schräge Steuerkante des Steuerkolbens an
einer rechteckigen Durchtrittsöffnung im Steuerzylinder vorbeigeführt wird. Bei der-Drehung des Steuerkolbens in Abhängigkeit von
der das Saugrohr durchströmenden Luftmenge verändert sich der Drosselquerschnitt bei dieser Ausführung entsprechend einer Sinuskurve.
Das hat zur Folge, daß zwischen dem kleinsten und größten Drosselquerschnitt bei Drehung des Steuerkolbens jeweils eine
Kraftstoffmenge zugemessen wird, die sich - ausgehend vom kleinsten Drosselquerschnitt - zunächst allmählich zunehmend und nach
etwa dem halben Weg des Steuerkolbens allmählich abnehmend' vergrößert.
Eine derart verlaufende Zumessung entspricht jedoch nicht in allen Betriebsbereichen der jeweils erforderlichen Kraftstoffmenge.
Die ab dem halben Weg des Steuerkolbens - also -ab halber Last bis Vollast - abnehmende bzw. abflachende Vergrößerung der
Kraftstoff-Zumessung führt beispielsweise zu einer relativen Verringerung der Kraftstoffmenge in diesem Betriebsbereich und somit
zu einer Abmagerung des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches. Ein weiterer Nachteil besteht bei der bekannten Ausführung
auch darin, daß die Anordnung nur einer einzigen mit der Steuerkante zusammenwirkenden Durchtrittsöffnung möglich ist,
über die der Kraftstoff auch bei Anordnung von mehreren Einspritzdüsen, in diesem Fall mittels eines Verteilers, zugemessen wird.
Bei der Verstopfung einer Einspritzdüse wird bei dieser Anordnung, die im allgemeinen durch diese Einspritzdüse abgegebene Kraftstoffmenge
durch die übrigen Einspritzdüsen abgespritzt, wodurch
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eine Erhöhung der Schadstoffante±le im Abgas eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoff-Zumeß-Ventil
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile vermieden werden
und das bei allen Betriebsbedingungen eine entsprechend genaue Zumessung des Kraftstoffes gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs
1 gelöst.
Bei der vorgeschlagenen Lösung, bei der die im Steuerkolben schraubenförmig verlaufende Nut im Gegensatz zu der bekannten
Ausführung keinen kurvenförmigen Verlauf nimmt, sondern eine gleichförmig· steigende Steuerkante bildet, welche mit der dreieckigen
Durchtrittsöffnung im Steuerzylinder zusammenwirkt, wird zwischen dem von dem Steuerkolben zurückgelegten Weg und dem dadurch
geänderten Drosselquerschnitt über den gesamten Bereich der möglichen Zumessung ein quadratisches Verhältnis, das heißt, bei
einem doppelten Weg des Steuerkolbens eine vierfache Vergrößerung oder Verkleinerung des Drosselquerschnittes erreicht. Dadurch erstreckt
sich die Kraftstoffzumessung vom unteren Lastbereich bis zur halben Last über einen wesentlich größeren zurückgelegten Weg
bzw. Schwenkwinkel des Steuerkolbens als im darüberliegenden oberen Lastbereich. D-iese Streckung bzw. Dehnung ermöglicht insbesondere
im untersten Lastbereich eine äußerst genaue, Kraftstoff-Zumessung
in Abstimmung zu der einströmenden Luftmenge, so daß eine genauere Gemischzusammensetzung erzielt werden kann, die
darüberhinaus eine Verminderung der Schadstoffanteile im Abgas mit sich bringt. Durch die Zusammenwirkung der schraubenförmigen
Nut und der dreieckigen Durchtrittsöffnung ist aber auch die Anordnung von mehreren Durchtrittsöffnungen möglich, über die unabhängig
voneinander Kraftstoff zugemessen und an jeweils eine Einspritzdüse gefördert werden kann. Ein weiterer Vorteil wird
dadurch erreicht, daß die schraubenförmige Nut verhältnismäßig einfach hergestellt werden kann.
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Bei einem Zumeßventil mit mehreren Abflußkanälen können aufgrund
der vorgeschlagenen Lösung im Steuerzylinder über den Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein, die entsprechend
der Steigung der schraubenförmigen Nut in Längsrichtung des Steuerzylinders versetzt zueinander angeordnet sind.
Es ist bei einem Zumeßventil mit mehreren Abflußkanälen aber auch möglich, daß die Durehtrittsöffnungen im Steuerzylinder
in Längsrichtung übereinander angeordnet sind und einen Abstand untereinander aufweisen, welcher gleich dem Abstand zwischen benachbarten
Gängen der schraubenförmigen Nut ist.
Die bzw. jede dreieckige Durchtrittsöffnung kann mit einer durch eine Spitze gelegten Symmetrieachse parallel zur Längsachse des
Steuerzylinders liegen, und die diese Spitze bildenden Seitenkanten können gekrümmt sein. Dadurch kann je nach Form der dreieckigen
Durchströmöffnung eine im Verhältnis zu der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge beliebige Kraftstoffmenge zugemessen
werden.
Die schraubenförmige Nut kann einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Nut beispielsweise von einem
Flach-, Trapez- oder Sägengewinde gebildet werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoff-Zumeß-Ventil mit
einem Steuerkolben und einem Steuerzylinder in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Abwicklung von beispielsweise vier über den Umfang des Steuerzylinders in Fig. 1 verteilte Durehtrittsöffnungen,
Fig. Z> einen Steuerkolben in einer zweiten Ausführungsform,
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Fig. 4 einen Steuerzylinder für den in Fig. 3 dargestellten
Steuerkolben,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel einer Durchtrittsöffnung
im vergrößerten Maßstab, und
Fig. 6 ein Diagramm, aus dem das Verhältnis des vom Steuerkolben eingestellten Winkels bzw. zurückgelegten Weges zu
dem dadurch geänderten Drosselquerschnitt hervorgeht.
In Fig. 1 ist ein Kraftstoff-Zumeß-Ventil dargestellt, das im wesentlichen
aus einem Steuerkolben 1 und einem Steuerzylinder 2 besteht, der in einem angedeuteten Gehäuse 3 dicht eingesetzt
ist. Der Steuerkolben 1 ist im Steuerzylinder 2 drehbar angeordnet und weist eine Steuerkante 4 auf, die von der Nutflanke einer
schraubenförmig verlaufenden Nut 5 mit einem viereckigen Querschnitt gebildet wird. Die Nut 5 steht über eine Ringnut 6 mit
einem Zuflußkanal J und über eine Ringnut 8 mit einem Rücklaufkanal
9 in Verbindung. Im Steuerzylinder 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
vier Durchtrittsöffnungen 10 mit einem dreieckigen Querschnitt angeordnet, die mit der Steuerkante 4 des Steuerkolbens
1 zusammenwirken und jeweils einen veränderlichen Drosselquerschnitt
bilden. Die Durchtrittsöffnungen 10 sind gleichmäßig über den Umfang des Steuerzylinders 2 verteilt und entsprechend
der Steigung der schraubenförmigen Nut 5 in Längsrichtung des SteuerZylinders 2 zueinander versetzt. An jede Durchtrittsöffnung
10 schließt sich ein Abflußkanal 11 an. *
Der zu drosselnde Kraftstoff wird durch eine nicht gezeigte Pumpe über den Zuflußkanal J und die Ringnut 6 in die Nut 5 des Steuerr
kolbens 1 gefördert. Entsprechend einer das Saugrohr einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine durchströmenden Luftmenge wird der
Steuerkolben 1 über den Betätigungszapfen 12 verdreht, wodurch von der Steuerkante 4 der Nut 5 und der Durchtrittsöffnung 10
ein mehr oder weniger großer Drosselquerschnitt freigegeben und eine entsprechende Kraftstoffmenge über den Abflußkanal 11 abgegeben
wird. Der überschüssige Kraftstoff fließt aus der Nut 5 über den Rücklaufkanal 9 in einen nicht gezeigten Vorratsbehälter
ab. 909837/0338
In Fig. 2 sind die vier gleichmäßig über den Umfang des Steuerzylinders
2 verteilten und entsprechend der Steigung der schraubenförmigen Nut 5 in Längsrichtung - in der Zeichnung nach oben versetzten
Durchtrittsöffnungen 10 (aus Fig. 1) in einer Abwicklung
gezeigt. Der Umfang U ist identisch mit dem Umfang des Steuerkolbens 1, wobei die Aufteilung T entsprechend der Anzahl von vier
Durchtrittsöffnungen 10 ein Viertel von U beträgt. Die Durchtrittsöffnungen
sind vorzugsweise so angeordnet, daß die durch die Spitze gelegte Symmetrieachse A der dreieckigen Durchtrittsöffnungen
etwa parallel zu der Längsachse des Steuerzylinders 2 verläuft. Es ist aber auch möglich, daß die Symmetrieachse rechtwinkelig
bzw. senkrecht zur Steuerkante 4 steht, wie dies gestrichelt angedeutet ist.
Durch diese Anordnung wird beim Drehen des Steuerkolbens 1 und Vorbeiführen der Steuerkante 4 an den vier Durchtrittsoffnungen
10 Jeweils der gleiche Drosselquerschnitt gebildet. Wenn die Kraftstoff-Einspritz-Anlage
der Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist, nimmt die Steuerkante des Steuerkolbens 1 die Stellung entlang der
strichpunktierten Linie 4a ein, während die Steuerkante bei Vollast etwa entlang der Linie 4b verläuft. In der gezeigten Stellung wird
von der Steuerkante 4 und den Durchtrittsoffnungen IO ein Drosselquerschnitt
gebildet, der einer Stellung im unteren Lastbereich entspricht und zur besseren Verdeutlichung schraffiert dargestellt
ist. Zwischen dem vom Steuerkolben 1 bei seiner Drehung zurückgelegten Weg und dem dadurch geänderten Drosselquerschnitt an der
Steuerkante 4 und der Durchtrittsöffnung 10 ergibt sich ein quadratisches Verhältnis, das darin besteht, daß bei einem doppelten
Weg des Steuerkolbens eine vierfache Vergrößerung oder Verkleinerung des Drosselquerschnittes erfolgt. Dadurch ist es möglich,
daß im untersten bis mittleren Lastbereich eine sehr genaue Zumessung
erreichbar ist, die dem jeweiligen Kraftstoffbedarf entspricht.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die gleichen
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Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden, jedoch mit einem Strich. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die schraubenförmige Nut 5' eine der Anzahl der Durchtrittsöffnungen
entsprechende Anzahl von Steigungen nach Art eines Flachgewindes aufweist. Für die Steuerung von beispielsweise vier Durchtrittsöffnungen
sind demnach vier in Längsrichtung übereinander angeordnete Steuerkanten V erforderlich.
Der in Fig. 4 gezeigte Steuerzylinder 2' nimmt in seiner Bohrung
den in Fig. 3 dargestellten Steuerkolben I1 auf. Die entsprechend
der Anzahl der Abflußkanäle 11' vorgesehenen vier Durchtrittsöffnungen
10' sind in Längsrichtung des Steuerzylinders 2' übereinander angeordnet und weisen einen Abstand untereinander auf, welcher
der Steigung S1 der schraubenförmigen Nut 5' des Steuerkolbens 1'
in Fig. 3 entspricht.
Fig. 5 zeigt eine dreieckige Durchtrittsöffnung 13, deren die Spitze bildenden Seitenkanten 14 nach innen zu gewölbt sind. Die
Wölbung der Seitenkanten 14 kann einen beliebigen Radius haben oder abweichend davon aber auch beliebig nach außen oder innen
gekrümmt sein und somit je nach Bedarf gemeinsam mit der Steuerkante des Steuerkolbens einen entsprechenden Drosselquerschnitt
freigeben. Die durch die Spitze der Durchtrittsöffnung 13 gelegte Symmetrieachse A verläuft auch bei diesem Ausführungsbeispiel
parallel zur Längsachse des Steuerzylinders.
Das Verhältnis der vom Zumeßventil zugemessenen Kraftstoffmenge an den Durchtrittsöffnungen ist aus dem Diagramm in Fig. 6 ersichtlich.
Hierbei ist mit Q die vom Drosselquerschnitt, der von der Steuerkante und der Durchtrittsöffnung gebildet wird, zugemessene
Kraftstoffmenge und mit W der vom Steuerkolben zurückgelegte Weg bzw. eingestellte Winkel bezeichnet. Die Linie II stellt
die von einer dreieckigen Durchtrittsöffnung 10 in einem quadratischen Verhältnis zugemessene Kraftstoffmenge dar, während die
gestrichelte Linie V die Kraftstoffmenge darstellt, die beispielsweise über eine Durchtrittsöffnung 13 zugemessen wird. Die sinus-
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förmige strichpunktierte Linie B zeigt die Kraftstoffmenge, die
bei demjenigen Zumeßventil zugemessen wird, das in der Beschreibungseinleitung
zum Stand der Technik genannt ist.
Die erfindungsgemaßen Kraftstoff-Zumeß-Ventile sind verhältnismäßig
einfach herstellbar und können aufgrund der vorgeschlagenen Ausführung verhältnismäßig klein ausgebildet sein. Sie haben
den weiteren Vorteil, daß sie unempfindlich gegen eventuelle im Kraftstoff vorkommende Schmutzteilchen sind und unabhängig von
Temperatur und Viskosität des Kraftstoffes arbeiten. Je nach Wahl der Steigung und Anzahl der schraubenförmigen Gänge kann ein
größerer oder kleinerer Verdrehbereich der Steuerkante gegenüber der Durchtrittsöffnung erreicht werden.
8. März 1978
N/SLP, Co/tk
N/SLP, Co/tk
909837/0339
Claims (5)
- AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ.Kraftstoff-Zumeß-Ventil einer
Kraftstoff-EinspritzanlagePatentansprücheQ). Kraftstoff-Zumeß-Ventil einer Kraftstoff-Einspritzanlage für eine gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit kontinuierlicher Einspritzung, das einen in einem Steuerzylinder angeordneten Steuerkolben aufweist, der zur Zumessung einer in einem bestimmten Verhältnis zu einer das Saugrohr der Brennkraftmaschine durchströmenden Luftmenge stehenden Kraftstoffmenge relativ zum Steuerzylinder drehbar ist und eine Steuerkante trägt, die zusammen mit mindestens einer im Steuerzylinder angeordneten und mit einem Abflußkanal in Verbindung stehenden Durchtrittsöffnung einen veränderlichen Drosselquerschnitt bildet, dadurch gekenn- --zei.ehnet , daß die Durchtrittsöffnung (10, 10', IjJ) im Steuerzylinder (2, 2') einen dreieckigen Querschnitt aufweist, und daß im Steuerkolben (1, 1') eine mit einem Zuflußkanal (7) in Verbindung stehende schraubenförmig verlaufende Nut (5, 5') angeordnet ist, die mit einer Nutflanke die Steuerkante (1K, 4') bildet. - 2. Kraftstoff-Zumeß-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerzylinder (1) über den Umfang verteile Durchtrittsöffnungen (10) vorgesehen sind, die entsprechend der Steigung (S) der schraubenförmigen Nut (5) in Längsrichtung des Steuerzylinders (2) versetzt zueinander angeordnet sind.909837/0338ORIGINAL INSPECTED
- 3· Kraftstoff-Zumeß-Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (10') im Steuerzylinder (21) in Längsrichtung übereinander angeordnet sind und einen Abstand (S) untereinander aufweisen, welcher gleich dem Abstand zwischen benachbarten Gängen der schraubenförmigen Nut (51) ist.
- 4. Kraftstoff-Zumeß-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede dreieckige Durchtrittsöffnung (10, 10', 13') mit einer durch eine Spitze gelegten Symmetrieachse (A) parallel zur Längsachse des Steueryzlinders (2, 2') liegt, und daß die diese Spitze bildenden Seitenkanten (14) gekrümmt sind.
- 5. Kraftstoff-Zumeß-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Nut (5, 5') einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweist.909837/0338
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