DE2904976A1

DE2904976A1 - Kraftstoff-einspritzanlage

Info

Publication number: DE2904976A1
Application number: DE19792904976
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-08-21
Also published as: US4359990A; GB2042073A; SE8000859L; GB2042073B; JPS55107064A; SE440683B; FR2448631A1

Description

- 3 Kraftstoff-EinSpritzanlage

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 26 44 05^ ist ein Differenzdruck-Regelventil bekannt, bei dem die Feder, die die Höhe des Differenzdruckes im Zumeßventil bestimmt, über den Ventilkörper auf die Membran wirkt. Diese Feder kann den Ventilkörper innerhalb der Bohrung verkanten, was zu unerwünschten erhöhten Reibungen führt, welche unzulässige Differenzdruckschwankungen zur Folge haben und die Genauigkeit der Kraftstoff-Zuteilung beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritzanlage der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei der die Reibung des Ventilkörpers so weit wie möglich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung, bei der die Feder mit der größeren Federkraft im Gegensatz zu dem bekannten Differenzdruck-Regelventil unmittelbar an der Membran anliegt, und nicht über den Ventilkörper auf die Membran wirkt, wird die Reibung zwischen dem Ventilkörper und der diesen aufnehmenden Bohrung so weit herabgesetzt, daß eine einwandfreie Funktion des Differenzdruck-Regelventiles erreicht wird. Die Federkraft der zusätzlich wirkenden Anlagefeder, die den Ventilkörper in ständiger Anlage an der Membran hält, ist dagegen so gering, daß der Ventilkörper nicht verkantet und nicht gegen die Innenwand seiner Bohrung gedrückt wird und dadurch auch keine die Beweglichkeit des Ventilkörpers beeinträchtigende Reibung hervorgerufen werden kann.

Um eine dem jeweiligen Betriebszustand angepaßte Kraftstoffzumessung zu erreichen, kann die Spannung der auf den Ventilkörper

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wirkenden Anlagefeder und damit der Differenzdruck in Abhängigkeit vom Lastzustand der Brennkraftmaschine und/oder in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung verändert werden. Dabei kann an der Anlagefeder eine auf den Lastzustand ansprechende Einrichtung anliegen, die bei Vollast in einem die Spannung der Anlagefeder erhöhenden Sinne verstellbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Einrichtung von einer Membrandose gebildet sein, die über eine Unterdruckleitung mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine stromabwärts der Drosselklappe verbunden ist.

Um die Spannung der Anlagefeder in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung ändern zu können, kann an der Anlagefeder aber auch eine Einrichtung anliegen, die bei Wahrnehmung von Abgaswerten mit Lambda kleiner als 1 in einem die Spannung der Anlagefeder vermindernden Sinne und bei Wahrnehmung von Abgaswerten mit Lambda größer als 1 in einem die Spannung der Anlagefeder vergrößerndem Sinne verstellbar ist, wodurch die Kraftstoffzumessung vermindert oder erhöht wird. Die Einrichtung kann beispielsweise von einem Hubmagneten gebildet sein, der an eine auf bekannte Weise in der Abgasleitung angeordneten Lambdasonde (Sauerstoff-Sonde) angeschlossen ist. Bei einem Wert von Lambda >1 liegt ein Luftüberschuß und bei Lambda<1. ein Luftmangel vor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Kraftstoff-Einspritzanlage mit einem erfindungsgemäßen Differenzdruck-Regelventil in schematischer Darstellung in einer ersten Ausführungsform, und

Fig. 2 eine Kraftstoff-Einspritzanlage ähnlich Fig. 1 mit einem Differenzdruck-Regelventil in einer zweiten Ausführungsform.

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ORfGiNAL INSPECTED

In dem ±n Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit 1 ein Saugrohr einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine dargestellt, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 2 und ein sich entsprechend der in Pfeilrichtung durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan 3 enthält. Das Meßorgan 3 ist als Stauplatte ausgebildet und in einem konischen Abschnitt k des Saugrohres 1 angeordnet. Die Stauplatte 3 ist bei 5 schwenkbar gelagert und wirkt auf den verschiebbaren Steuerkolben 6 eines Kraftstoff-Zumeßventils 7· Der Steuerkolben 6 ist in einer zylindrischen Bohrung 8 angeordnet, in deren Wand eine der Anzahl der durch Pfeile angedeuteten Einspritzdüsen 9 entsprechende Anzahl von Steuerschlitzen 10 vorgesehen ist. Jedem Steuerschlitz 10 ist ein Membranventil 11 nachgeschaltet, das zwei durch eine Membran*· 12 voneinander getrennte Kammern 13 und Ik aufweist. Jede Kammer 13 steht über einen Kanal 15 mit dem Steuerschlitz 10 und über eine von der Membran 12 gesteuerte Ventilöffnung 16 mit der Einspritzdüse 9 in Verbindung.

Das zur Kraftstoff-Einspritzanlage gehörende Differenzdruck-Regelventil 17 weist zwei durch eine Membran 18 voneinander getrennte Kammern 19 und 20 auf. Die Kammer 19 wird über eine Leitung 21 von einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffpumpe 22 mit Kraftstoff unter Systemdruck beschickt, der durch ein Systemdruck-Halteventil 23 bestimmt wird. Unmittelbar nach der Kraftstoffpumpe 22 ist in der Leitung 21 ein Kraftstoffspeicher 2k angeordnet. Die Kammer 19 steht außerdem über eine Leitung 25 und einen Kanal 26 mit einer Ringnut 27 im Steuerkolben 6 des Kraftstoff-Zumeßventiles 7 in Verbindung. Die Kammer 20 ist mit der Kammer 19 über einen Bypaßkanal 28 mit einer Drosselstelle 29 sowie durch einen Verbindungskanal 30 und eine Federkammer 31 über eine Leitung 32 mit den zweiten Kammern Ik aller Membranventile 11 verbunden.

Die Membran 18 wird auf ihrer der ersten Kammer 20 zugewandten Seite von zwei Federn unterschiedlicher Federkraft beaufschlagt, wobei die Feder 33 mit größerer Federkraft von etwa 6,6 kp sich

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-G-

direkt auf der Membran l8 abstützt. Die zweite als Anlagefeder 34 dienende Feder mit geringerer Federkraft von etwa 0,5 kp liegt auf ihrer in der Zeichnung unteren Seite über einen die erste Kammer 20 durchdringenden, in einer Bohrung 35 verschiebbaren Ventilkörper 36 an der Membran l8 an, wobei zwischen dem Ventilkörper 36 und der Membran l8 zur Verschleißminderung eine Kunststoff anlageplatte 36a angeordnet ist. Auf der anderen Seite der Anlagefeder 34 liegt eine von einer Membrandose 37 gebildete und auf den Lastzustand der Brennkraftmaschine ansprechende Einrichtung an. Die Membrandose 37 weist eine von einer Druckfeder 38 beaufschlagte Membran 39 auf, die einerseits über eine Einstellschraube 40 und einen im Gehäuse der Membrandose 37 verschiebbaren Verstellbolzen 4l mit der Feder 3^ zusammenwirkt und andererseits einen Unterdruckraum 42 begrenzt. Der Unterdruckraum 42 ist über eine Leitung 43 stromabwärts der Drosselklappe 2 an das Saugrohr 1 angeschlossen.

Auf ihrer der zweiten Kammer 19 zugewandten Seite stützt sich auf der Membran l8 eine Feder 44 mit einer Federkraft von etwa 0,9 kp ab, die über einen die zweite Kammer I9 durchdringenden Verstellstift 45 an einer Einrichtung zur Kaltstartanreicherung anliegt. Die Einrichtung zur Kaltstartanreicherung besteht im wesentlichen aus einem Thermoelement 46, das über einen Tellerring 47 in einer in einem Gehäuse 48 verstellbaren Gewindebüchse 49 aufgenommen ist. Am Thermoelement 46 ist ein zusätzliches Heizelement 50, wie z. B. ein PTC-Element, angebracht, welches zu seiner Aufheizung über den Kontakt 51 mit elektrischem Strom versorgt werden kann. Der Tellerring 47 ist innerhalb der Gewindebüchse 49 entgegen der Federkraft einer Druckfeder 52 verschiebbar gelagert, so daß sich das bei Erwärmung verstellte Thermoelement 46 auch nach unten ausdehnen· kann. Auf dem zwischen dem Thermoelement 46 und der Feder 44 angeordneten Verstellstift 45 ist auf einem Gewinde ein verstellbarer Federteller 53 vorgesehen, der bei verstelltem Thermoelement 46 etwa 4,5 mm nach oben gedrückt und an die Wand zur Anlage gebracht wird, welche die Kammer 19 begrenzt. In dieser Stellung weist auch die Feder 44 eine Federkraft von etwa 4,G kp auf, wodurch ein Differenzdruck von etwa 0,l8 - 0,45 bar eingestellt wird. Durch die Anordnung

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ORIGINAL INSPECTED

und Wirkung der Federn 33 und ^k einerseits und der Federn kk und 5^ andererseits wird der Ventilkörper 36 weitgehend von solchen Federkräften entlastet, die seine Beweglichkeit beeinträchtigen können. Das Differenzdruckventil bildet gemeinsam mit der auf den Lastzustand ansprechenden Einrichtung und der Einrichtung für die Kaltstartanreicherung eine kompakte Baueinheit.

Der Druck in der ersten Kammer 20, der den Differenzdruck am Zumeßventil 7 bestimmt, wird durch die auf den Lastzustand der Brennkraftmaschine ansprechende Einrichtung und die Einrichtung für die Kaltstartanreicherung gesteuert, welche beidseitig gegen die Membran l8 wirken und den Durchströmquerschnitt am Ventilkörper 36 mehr oder weniger freigeben und somit die Druckdifferenz zwischen den Kammern 19 und 20 ändern. Zu diesem Zweck weist der Ventilkörper 36 eine über einen Kanal 55 mit der Kammer 20 verbundene Steueröffnung 56 auf, die mit einer Ablauföffnung 57 zusammenwirkt, welche in der Wand der Bohrung 35 angeordnet und über einen Rücklaufkanal 58 mit einer in den Kraftstoffbehälter 59 mündenden Rücklaufleitung 60 verbunden ist. Mit der Einstellschraube kO und dem verstellbaren Federteller 53 können Federtoleranzen ausgeglichen und die Spannung der gegenseitig wirksamen Federn derart eingestellt werden, daß die gewünschte Höhe des Differenzdruckes am Zumeßventil erreicht wird.

In dem Rücklaufkanal 58 ist ein Absperrventil 6l angeordnet, das einen Ventilkörper 62 aufweist, der im Ruhezustand von einer Feder 63 dicht gegen einen Ventilsitz 6k gedrückt wird. Ein mit dem Ventilkörper 62 verbundener Ventilschaft 65 ist an einer Membran 66 befestigt, die eine über die Leitung 21 vom Systemdruck beaufschlagte Kammer 67 und eine mit dem Rücklaufkanal 58 verbundene Kammer 68 begrenzt. Im Betriebszustand wirkt der Systemdruck gegen die Membran 66, so daß das Absperrventil 6l geöffnet und die Rücklaufleitung freigegeben ist. Durch das Absperrventil 6l wird der Druck im Differenzdruck-Regelventil I7 auch nach

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längerer Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine aufrechterhalten, so daß eine Dampfblasenbildung unterbleibt. Durch diese Maßnahme ist die Kraftstoff-Einspritzanlage mit dem Differenzdruck-Regelventil 17 stets betriebsbereit.

Wie ersichtlich, ist das Absperrventil 6l in das Gehäuse des Differenzdruck-Regelventils 17 integriert und seine Membran ist mit der Membran 18 des Differenzdruck-Regelventils einstückig. Dadurch ist kein zusätzlicher Raumaufwand für. .das Absperrventil erforderlich.

Der von der Kraftstoffpumpe 22 geförderte Kraftstoff gelangt durch die Leitung 21 sowohl in die zweite Kammer 19 des Differenzdruck-Regelventiles 17 als auch durch die Leitung 25 und den Kanal 26 in die Ringnut 27 des Steuerkolbens 6. Der Steuerkolben 6 wird von der Stauplatte 3 entsprechend ihrer Auslenkung durch die das Saugrohr 1 durchströmende Luftmenge entgegen einer Gegenkraft, die im Ausführungsbeispiel von einer Feder 69 erzeugt wird, aus der dargestellten Ruhelage nach oben verschoben, wobei seine Steuerkante 70 die Steuerschlitze 10 proportional zur Auslenkung der Stauplatte 3 mehr oder weniger freigibt. Der Kraftstoff gelangt somit durch die Kanäle 15 in die ersten Kammern 13 der Membranventile 11, von wo aus er durch die Ventilöffnungen l6 zu den zugehörigen Einspritzdüsen 9 strömt.

Um zu erreichen, daß die den Einspritzdüsen 9 zugeführte Kraftstoffmenge dem jeweiligen Betriebszustand entspricht, wird die Höhe des Differenzdruckes in Abhängigkeit des Lastzustandes und des Temperaturzustandes der Brennkraftmaschine über die Membrandose 37 und über das Thermoelement k6 bestimmt, welche die Vorspannung der auf die Membran l8 drückenden Federn 33 und 3^t sowie kk und 5^ verändern. Wird die Drosselklappe 2 beispielsweise aus der gezeigten Stellung heraus geöffnet, tritt eine Verminderung der Unterdruckwirkung in dem Unterdruckraum k2 ein, so daß die Druckfeder 38 über

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die Feder 3^ stärker auf den Ventilkörper 36 drückt und diesen in einem öffnenden Sinne betätigt, wodurch eine Kraftstoffanreicherung erfolgt. Eine Kraftstoffanreicherung beim Warmlaufen der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart wird dadurch erreicht, daß der Stift 46a des Thermoelements 46 wie gezeigt eingezogen ist und somit die Vorspannung der Feder kk verringert wird. Dadurch wird der Ventilkörper 36 ebenfalls in einem öffnenden Sinne betätigt. Je nach Betriebszustand ergeben sich natürlich Zwischenstellungen unter dem Einfluß der beiden Betriebsparameter, die eine entsprechende Kraftstoff -Zumessung ergeben.

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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind für gleiche and gleichartige Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist anstelle der Membrandose 37 ein Hubmagnet 71 vorgesehen. Der Hubmagnet 7I₅ der über ein Gewinde verbteilbar in einem Gehäuse 72 angeordnet ist und direkt auf die Feder Jk wirkt, weist einen Kontakt 73 auf, der an eine Lambdasonde in einer nicht gezeigten Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Wenn die Lambdasonde bei Betrieb der Brennkraftmaschine eine Abgaszusammensetzung mit Luftüberschuß (/V^l) wahrnimmt, wird der Hubmagnet 71 in einem die Spannung der Feder Jk erhöhenden Sinne beeinflußt, wodurch der Ventilkörper 36 in einem öffnenden Sinne betätigt wird und somit eine Kraftstoffanreicherung erfolgt. Nimmt die Lambdasonde dagegen eine Abgaszusammensetzung mit Luftmengel (/ζ,^Ι) wahr, so wird der Hubmagnet 7I in einem die Spannung der Feder ^k verminderndem Sinne beeinflußt, wodurch der Ventilkörper 36 in einem schliessenden Sinne betätigt wird.

Selbstverständlich sind viele Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können die genannten Betriebsparameter und weitere hier nicht aufgeführte Betriebsparameter auf andere bekannte, hier nicht genannte Art wahrgenommen und abgegriffen werden und über bekannte Verstellelemente, wie z. B. elektrische oder hydraulische Stellmotoren, die auf der Zeichnung von oben oder unten auf den Ventilkörper 36 wirken, zur Regelung des Differenzdruckes eingesetzt werden.

N/GLP, Co/tk
7. Februar 1979

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Leerseite

Claims

290A976

157/79

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ.

Kraftstoff-Einspritzanlage

Patentansprüche

( i. kraft stoff -Einspritzanlag.e für gemi schver dicht ende , fremdgezündete Brennkraftmaschine mit kontinuierlicher Einspritzung und mit einem Saugrohr, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe und ein Luftmengen-Meßorgan enthält, das ein Kraftstoff-Zumeßventil betätigt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch durch Betriebsparameter änderbarer Druckdifferenz erfolgt, die durch ein Differenzdruck-Regelventil einstellbar ist, das zwei durch eine Membran voneinander getrennte Kammern aufweist, von denen die erste Kammer über einen von der Membran in einer Bohrung verschiebbaren Ventilkörper mit einer Rücklaufleitung in Verbindung steht, während die zweite Kammer vom Druck vor dem Zumeßventil beaufschlagt ist, wobei die Höhe des konstanten Differenzdruckes unter anderem durch die Kraft einer die Membran beaufschlagenden, dem Druck in der zweiten Kammer entgegenwirkenden Feder bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran (18) beaufschlagende Federkraft durch zwei Federn (33? 3^) unterschiedlicher Federkraft bestimmt ist, von denen sich die eine Feder (33) mit größerer Federkraft direkt auf der Membran (l8) abstützt, während durch die zweite als Anlagefeder (3^) dienende Feder mit geringerer Federkraft der Ventilkörper (36) in Anlage an die Membran (l8) gebracht ist.
2. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Anlagefeder (3^) in Abhängigkeit vom Lastzustand der Brennkraftmaschine veränderbar ist.

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3. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch :1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Spannung der Anlagefeder (3*0 in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung veränderbar ist.
k. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anlagefeder (3^) eine auf den Lastzustand ansprechende Einrichtung-anliegt, die bei Vollast in einem die Spannung der Anlagefeder (3^) erhöhenden Sinne verstellbar ist.
5. Kraftstoff-Einspritzanlage nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung von einer Membrandose (37) gebildet ist, die über eine Unterdruckleitung (^3) mit dem Saugrohr (1) der Brennkraftmaschine stromabwärts der Drosselklappe (2) verbunden ist.
6. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß an der Anlagefeder (3^) eine auf die Abgaszusammensetzung ansprechende Einrichtung anliegt, die bei Wahrnehmung von Abgaswerten mit Lambda kleiner als 1 in einem die Spannung der Anlagefeder (3^) verminderndem Sinne und bei Wahrnehmung von Abgaswerten mit Lambda größer als 1 in einem die Spannung der Anlagefeder (3^) vergrößerndem Sinne verstellbar ist.
7. Kraftstoff-Einspritzanlage nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung von einem Hubmagneten (71) gebildet ist, der an ein.e auf bekannte Weise in der Abgasleitung angeordnete Lambdasonde angeschlossen ist.

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