DE2835710A1

DE2835710A1 - Kraftstoffversorgungsanlage

Info

Publication number: DE2835710A1
Application number: DE19782835710
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing Grad Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-16
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1980-02-28
Also published as: JPS5529091A; US4227503A

Description

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488?
R.

4.8.1978 Kh/Ht

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO S t u t t g art

KraftstoffVersorgungsanlage Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoff Versorgungsanlage bekannt, bei der aber Ungenauigkeiten des den Druck der Druckflüssigkeit steuernden Drucksteuerventils zu unerwünschten Änderungen der Rückstellkraft führen. Weiterhin ist bekannt, ein Drucksteuerventil in der Kraftstoff-•versorgungsleitung vorzusehen, an dem einerseits der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Kraftstoffzumeßventils und andererseits der Luftdruck stromaufwärts des Luftmeßorgans herrscht und dan zugemessenen Kraftstoff stromabwärts des Kraftstoffzumeßventils Luft unter dem Druck der Luftansaugleitung stromaufwärts des Luftmeßorgans zuzuführen.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgeraäße Kraftstoffversorgungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Ungenauigkeiten des Drucksteuerventils kompensiert werden.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Besehreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch eine KraftstoffVersorgungsanlage entlang der Linie I-I in Figur 2, Figur 2 eine Draufsicht auf die KraftstoffVersorgungsanlage.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in Figur 1 dargestellten KraftstoffVersorgungsanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in eine Luftansaugleitung I₃ die einen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten, als Stauklappe 3 ausgebildeten Luftmeßorgan aufweist und weiterhin durch einen Abschnitt U mit einer willkürlieh betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer gemischverdichtenden fremdge^ündeten Brennkraftmaschine. Das als Stauklappe 3 ausgebildete Luftmeßorgan bewegt sich in dem entsprechend angepaßten Ab-

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schnitt 2 der Luftansaugleitung 1 nach einer annähernd linearen Funktion der durch die Luftansaugleitung strömenden Luftmenge, wobei für einen konstanten vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luftdruck der zwischen Luftmeßorgan und Drosselklappe 5 herrschende Druck im wesentlichen ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 ist um eine quer zur Luftansauglei-. tung angeordnete feste Lagerachse 7 verdrehbar gelagert und mit einer Dämpfungsklappe 8 versehen. Die Dämpfungsklappe 8 taucht bei einer Öffnungsbewegung des Luftmeßorgans 3 in einen Dämpfungsabschnitt 9 der Luftansaugleitung ein. Die durch die Dämpfungsklappe 8 und den Dämpfungsabschnitt 9 gebildete Kammer 10 steht über einen kleinen Spalt 11 zwischen der Stirnfläche der Dämpfungsklappe 8 und der Wandung des Dämpfungsabschnittes 9 mit der Luftansaugleitung stromabwärts des Luftmeßorgans 3 in Verbindung. Durch die Dämpfungsklappe 8 wird erreicht, daß die durch die Saughübe hervorgerufenen Saugrohrdrucks chwingungen praktisch keinen Einfluß auf die Winkelstellung des Luftmeßorgans 3 haben.

Wie in Figur 2 dargestellt, erfolgt die KraftstoffVersorgung durch eine von einem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe I¹I, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 15 ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 16 einer Kraftstoffkammer 17 eines Drucksteuerventiles 18 zuführt. Aus der Kraftstoffkammer 17 gelangt der Kraftstoff über einen Leitungsabschnitt 19 in einen Raum 20, der durch die Stirnfläche der Lagerachse 7 und die Führungsbohrung 21 der Lagerachse gebildet wird. Der Raum 20 steht über eine in Figur 2 gestrichelt dargestellte Bohrung 22 mit einer in die Lagerachse 7 eingearbeiteten Steuernut 23 in Verbindung. Luftmeßorgan 3 und Dämpfungsklappe 8 sind an einer Lagernabe 2H an-

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geordnet, die mit einer auf der Lagerachse 7 drehbaren Buchse

25 fest verbunden ist. In der Buchse 25 ist ein Steuerschlitz

26 eingearbeitet, der in eine Nut 27 der Buchse 25 mündet. Der Steuerschlitz 26 arbeitet mit einer Steuerkante 28 zusammen, die durch die von der Lagerachse gebildete Begrenzungsfläehe der Steuernut 23 gebildet wird. Durch die Steuerkante 28 wird der Steuerschlitz 26 je nach der Stellung des Luftmeßorgans 3 mehr oder weniger geöffnet, so daß der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge eine in einem bestimmten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen werden kann. Steuerkante 28 und Steuerschlitz 26 bilden ein in der Lagerachse 7 des Luftmeßorgans 3 angeordnetes Kraftstoffzumeßventil 29. Über die Nut 27 gelangt der zugemessene Kraftstoff in einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Leitungsabschnitt 3O_a der mit seinem kleineren Querschnitt in eine in der Achse des Luftmeßorgans 3 angeordnete Einspritzleitung 33 mündet, die an der Stirnfläche des Luftmeßorgans. 3 über eine Einspritzdüse J)H in den Spalt 35 höchster Luft geschwindigkeit zwischen der Stirnfläche und der Wandung der Luftansaugleitung 2 mündet. Die Nut 27 steht über eine Luftöffnung 36 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 in Verbindung, so daß stromabwärts der Kraftstoffzumeßstelle als Gegendruck der Saugrohrdruck stromaufwärts des Luftmeßorgans herrscht. Die Einspritzleitung 33 kann auch, wie nicht dargestellt ist, mit mehreren in der Stirnfläche des Luftmeßorgans 3 angeordneten Einspritzdüsen 34 in Verbindung stehen. Als Einspritzdüse 34 kann auch ein sieh nahezu über die ganze Breite der Stirnfläche des Luftmeßorgans 3 erstreckender Einspritzspalt dienen. Weiterhin könnte die Einspritzdüse 3¹J, wie nicht dargestellt ist, durch ein Einspritzventil ersetzt werden.

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κ. 4 88 7

Die Zumessung des Kraftstoffes am Kraftstoffzumeßventil 29 erfolgt bei im wesentlichen'konstanter Druckdifferenz. Hierfür steht eine durch eine als nachgiebiges Glied dienende Membran 39 von der Kraftstoffkammer 17 des Drucksteuerventiles 18 getrennte Luftkammer 38 über eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 37 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 in Verbindung, so daß in der Luftkammer 38 der gleiche Druck herrscht, wie stromabwärts des Steuerschlitzes 26. Das Drucksteuerventil 18 wird in Schließrichtung durch eine Feder 40 beaufschlagt, die in der Luftkammer 38 angeordnet ist.

Das Drucksteuerventil l8 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit der Membran 39 als beweglichem Ventilteil und einem festen Ventilsitz ^3, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung iJ4 gelangen kann, die in den Kraftstoffbehälter 15 mündet.

Wie in Figur 1 dargestellt, steht die Nut 27 mit einer Luftöffnung 36 in Verbindung, die in die Luftansaugleitung 1 stromaufwärts des Meßorgans 3 mündet. Das Anlegen des Saugrohrdruckes stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 über die Luftöffnung 36 als Gegendruck an der Zumeßstelle hat neben dem Vorteil einer Voraufbereitung des zugemessenen Kraftstoffes mit Luft die weiteren Vorteile, daß einerseits mit einer offenen Einspritzdüse gearbeitet und andererseits die Regelung eines konstanten Differenzdruckes an der Zumeßstelle vereinfacht werden kann.

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Die Auslenkung des Luftmeßorgans 3 erfolgt entgegen einer durch Druckflüssigkeit erzeugten Rückstellkraft. Hierfür zweig-t von der Kraftstoffversorgungsleitung 16, 19 eine Druckleitung 50 ab, die in eine Kraftstoffkammer 51 eines Steuergliedes 52 mündet. Die Kraftstoffkammer 51 des Steuergliedes 52 ist durch eine als nachgiebiges Glied dienende Membran 53 von einer Luftkammer 5^ getrennt, die über eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 55 mit dem Saugrohrabschnitt stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 in Verbindung steht. An der Membran 53 ist eine Betätigungsstange 56 befestigt, die an einem mit der Buchse 25 des Luftmeßorgans 3 verbundenen Hebel 57 angreift. Das durch das Steuerglied erzeugte Rückstellmoment wirkt dem am Luftmeßorgan 3 angreifenden Öffnungsmoment entgegen.- Die/Rückstellkraft auf das luftmeßqrgan 3 kann in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine verändert werden. Hierfür kann beispielsweise ein Elektromagnetventil 4l dienen, das in einer Luftleitung 42 zwischen der Luftkammer 5^ und dem Luftansaugleitungsabschnitt 4 angeordnet ist oder eine von Betriebskenngrößen abhängige Zusatzkraft F₂ kann beispielsweise am Hebel 57 angreifen. Das Elektromagnetventil ^l kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Signal einer in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsonde gesteuert werden, so daß der Luftdruck in der Luftkammer 5^ mehr oder weniger beeinflußbar ist.

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Folgende mathematischen Zusammenhänge ergeben sich:

Für die angesaugte Luftmenge Q^ ergibt sich bei einer durch das Luftmeßorgan 3 geöffneten Luftfläche A-^₅ einem Druck P₁ in der Luftansaugleitung 1 stromaufwärts des Luftmeßorgans und einem Druck p₂ in dem Abschnitt 2 der Luftansaugleitung.

Q_L -- A_L IZp₁ - P₂

Für die am Kraftstoffzumeßventil 29 zugemessene Kraftstoffmenge Q₇, gilt für eine Kraftstoff zumeßf lache A„ und einen Kraftstoffdruck p...

^QK ^{= A}K

Für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, das der Luftzahl Lambda entspricht, gilt dann

Q_L/Q_K = k -^(P₁ - P₂) / (P₃ - P₁)' (1)

₃
mit k als Faktor.

Die öffnende Kraft F.. auf das Luftmeßorgan bestimmt sich zu

₀ = A_p

mit A„ als senkrechte Projektion der Luftmeßorganfläche 3 zur Luftströmungsrichtung. Ft
Luftmeßorgan 3 gilt dann

Luftströmungsrichtung. Für das öffnende Moment M.. auf das

^Mö = ^Pö " ¹O

mit 1.. als wirksamem Hebelarm für die öffnende Kraft F..,

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- JBr- " R. ■ ·■*·-; O■ :■

Pur das dem öffnenden Moment M.. entgegenwirkende schließende Moment M gilt

^Ms ^{= A}s * ⁽P₃ - Pl^} ' ¹S

mit A als Fläche der Membran 53 und 1 als wirksame Länge

S S

des Hebels 57.

Im Gleichgewichtsfall ist das öffnende Moment M.. = M , woraus sich

P₁- P₂ = (P₃ - P₁) A₈ · l_s/A_p * I₀ ergibt. (2)

Setzt man die Gleichung (2) in die Gleichung (1) ein, so ergibt sich

W= V^AK ⁷^s ' V^AF '¹O.

Das bedeutet, daß die Luftzahl Lambda völlig unabhängig vom Kraftstoffdruck ist, also nur durch die geometrischen Größen festgelegt wird und an das Drucksteuerventil 18 keine Genauigkeitsforderungen gestellt werden müssen.

Es kann vorteilhaft sein, nicht die ganze Rückstellkraft hydraulisch aufzubringen, sondern einen geringen Teil durch eine Korrekturfeder 59» die an der Buchse 25 angreift und mit ihrem anderen Ende mit einem gehäusefesten Ansatz 60 verbunden ist. Die Anordnung der weichen Korrekturfeder 59 ermöglicht geometrische Toleranzen, z. B. des Kraftstoffzumeßschlitzes 26 auszugleichen.

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-χ- R. 4 BP

Die Wirkungsweise der Kraftstoffversorgungsanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 15 angesaugt und über die Leitung 16 dem Kraftstoffzumeßventil 29 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über die Luftansaugleitung 1 Luft an, durch die das Luftmeßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Luftmeßorgans 3 öffnet sich mehr oder weniger der Steuerschlitz 26 gegenüber der Steuerkante 28. Die direkte Steuerung des Kraftstoff zumeßventiles durch das Luftmeßorgan 3 ergibt ein jeweils konstantes Verhältnis von angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge. Die Zumessung erfolgt bei durch das Drucksteuerventil 18 jeweils im wesentlichen konstant gehaltener Druckdifferenz. Die Einspritzung des zugemessenen Kraftstoffes erfolgt über die Einspritzdüse 3^ an der Stirnfläche des Luftmeßorgans 3 in den Spalt 35 zwischen der Stirnfläche des Luftmeßorgans 3 und der Wandung des Abschnittes 2j also an der Stelle höchster Strömungsgeschwindigkeit, um ein möglichst homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erreichen.

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Claims

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Ansprüche

TlD Kraftstoffversorgungsanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer Luftansaugleitung, in der ein Luftmeßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Luftmeßorgan 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 entsprechenden Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter im wesentlichen konstantem Druck ein die Rückstellkraft bevrirkendes und mit dem Luftmeßorgan in Wirkverbindung stehendes Steuerglied beaufschlagt und deren Druck durch mindestens ein Drucksteuerventil steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rückstellkraft bewirkende Steuerglied (52) und das Drucksteuerventil (18) je eine von einer Kraftstoffkammer (17, 51) durch ein nachgiebiges Glied (39* 53) getrennte Luftkammer (38, 54) aufweisen und in jeder Kraftstoffkammer

_ p —

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ORIGINAL

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(17, 51) der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Kraftstoffzumeßventils (29) und in jeder Luftkammer (38, 5*0 der Druck in der Luftansaugleitung (1) stromaufwärts des Luftmeßorgans (3) herrscht, der ebenfalls stromabwärts des Kraftstoffzumeßventils (29) wirkt und daß am nachgiebigen Glied (39) des Drucksteuerventils (18) mindestens eine Kraft, insbesondere eine Federkraft (40), in Schließrichtung des Drucksteuerventils (18) angreift.

2. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Rückstellkraft bewirkendes Steuerglied (52) eine Membrandose mit einer Membran (53) als nachgiebiges Glied dient, die an das Luftmeßorgan (3) gekoppelt ist.

3. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftmeßorgan (3) insbesondere um eine Lagerachse (7) schwenkbar ausgebildet ist und das Steuerglied (52) über ein Hebelgestänge (56, 57) an der Lagerachse (7) angreift.

4. KraftstoffVersorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der durch Druckflüssigkeit erzeugten Rückstellkraft ein geringer Anteil der Rückstellkraft durch eine weiche Feder (59) erzeugt wird.

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ORfGfNAL INSPECTED

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5- KraftstoffVersorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuerglied (52) bewirkte Rückstellkraft durch eine von Betriebskenngrös sen der Brennkraftmaschine abhängige Zusatzkraft (F ) beeinflußbar ist.

6. KraftstoffVersorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (5^) des Steuergliedes (52) über eine Luftleitung (^2) mit dem Luftansaugleitungsabsehnitt (U) stromabwärts des Luftmeßorgans (3) verbunden und der Querschnitt der Luftleitung (42) durch ein in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine steuerbares Elektromagnetventil (¹Il) beeinfluß bar ist.

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ORIGINAL INSPECTED