DE2810177A1

DE2810177A1 - Kraftstoff-zumess-ventil einer kraftstoff-einspritzanlage

Info

Publication number: DE2810177A1
Application number: DE19782810177
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1979-09-13
Also published as: IT7920633A0; FR2419401B1; DE2810177C2; IT1111207B; JPS54129230A; GB2016115A; GB2016115B; US4266571A; SE441028B; FR2419401A1; SE7901924L

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

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Claims

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ.

Kraftstoff-Zumeß-Ventil einer
Kraftstoff-Einspritzanlage

Patentansprüche

Q). 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.

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ORIGINAL 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.

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