DE3002458A1

DE3002458A1 - Zumess- und mengenteilerventil

Info

Publication number: DE3002458A1
Application number: DE19803002458
Authority: DE
Inventors: Peter 7257 Ditzingen Stiefel; Dipl.-Ing. Michael 7016 Gerlingen Wissmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1981-07-30
Also published as: JPS56110561A; US4364362A

Description

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21.12.1979 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH₅ 7OOO Stuttgart Zumeß- und Mengenteilerventil Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Zumeß- und Mengenteilerventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Zumeß- und Mengenteilerventil bekannt, bei dem aber infolge des Spieles zwischen dem Steuerschieber und der Schlitzbuchse eine ständige radiale Lageänderung des Steuerschiebers erfolgt, wodurch sich die an den einzelnen Steuerschlitzen zugemessenen Kraftstoffmengen in unerwünschter Weise ändern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Zumeß- und Mengenteilerventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zumindest über einen Teil der Verschiebebewegung des Steuerschiebers eine genaue Lage des Steuerschiebers gegenüber der Schlitzbuchse aufrechterhalten wird, so daß Ungenauigkeiten der an den einzelnen Steuerschlitzen zugemessenen Kraftstoffmengen untereinander vermieden werden.

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Durch die in den Untei-^nsprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Zumeß- und Mengenteilerventiles möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Zumeß- und Mengenteilerventil., Figur 2 eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Zumeß- und Mengenteilerventils in Teildarstellung, Figur 3 eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Zumeß- und Mengenteilerventils in Teildarstellung_s Figur 4 eine dritte erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Zumeß- und Mengenteilerventils in Teildarstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen Saugrohrabschnitt 1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 mit.einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über Saugrohrabschnitte 7 zu einem oder mehreren Zylindern 8 einer Brennkraftmaschine. Das Luftmeßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr

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strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luftdruck,- der zwischen dem Luftmeßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 steuert ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur übertragung der Stellbewegung des Luftmeßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel 11, der gemeinsam mit einem Korrekturhebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß-. und Mengenteilerventils 10 betätigt. An einer Gemischregulierschraube 15 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellen. Die dem Schwenkhebel 11 abgewandte Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 16 die Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über einen Kraftstoffspeicher 21, einen Kraftstoffilter 22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung 23 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt.

Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über verschiedene Abzweigungen zu Kammsrn 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer Membran 27 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls mit einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 14 in Verbindung. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet eine die Ringnut 28 einerseits begrenzende Steuer-

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kante 31 mehr oder weniger Steuerschlitze 29, die zu je einer Kammer 30 führen., die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist. Aus den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen Einspritzventilen 3-U, die in der Nähe der Motorzylinder 8 im Saugrohrabschnitt 7 angeordnet sind. Die Membran 27 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 35 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 26 und 30 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der an den Zumeßstellen 28, 29, 31 zugemessenen und zu den Einspritzventilen 34 strömenden Kraftstoffmenge das' Druckgefälle an den Zumeßstellen 28, 29, 31 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstell-"weg des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 11 wird das Luftmeßorgan 3 in den konischen Abschnitt 2 bewegt, so daß der sich zwischen Luftmeßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt annähernd proportional zum Verstellweg des Luftmeßorganes 3 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 eine Steuerdruckleitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 36 ist über eine Dämpfungsdrosselöffnung 38 ein im Ventilgehäuse 32 vorgesehener Druckraum 39 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche l6 ragt.

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in der Steuerdruckleitung 36 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet, über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann. Durch das dargestellte Drucksteuerventil 42 ist der Druck der die Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine nach einer Temperatur- und Zeitfunktion änderbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Steuerventilsitz 44 und'einer Membran 45, die in Schließrichtung des Ventils von einer Feder 46 belastet wird. Die Feder 46 wirkt über einen Federteller.47 und einen Übertragungsstift 48 auf die Membran 45. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der Federkraft 46 eine Bimetallfeder 49 entgegen, auf der ein elektrischer Heizkörper 50 angeordnet ist, dessen Aufheizung nach dem Start zu einer Verminderung der Kraft der Bimetallfeder 49 auf die Feder 46 führt, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung ansteigt.

Von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 zweigt eine Leitung 53 ab, in der ein Systemdruckventil 54 angeordnet ist, durch das stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstellen 28, 29, 31 ein konstanter Kraftstoffdruck (Systemdruck) aufrechterhalten wird. Das beispielsweise in der Zeichnung dargestellte Systemdruckventil 54 weist einen Regelkolben 55 auf, der vom Kraftstoffdruck in der Leitung 53 entgegen der Kraft einer Regelfeder 56 verschoben werden kann, so daß über eine Regelkante 57 Kraftstoff aus der Leitung 53 in die Rücklaufleitung 43 strömen und zum Kraftstoffbehäl-ter 20 zurückfliessen kann. Durch den öffnenden Regelkolben 55 kann gleichzeitig ein Absperrventil 58 geöffnet

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werden, das unmittelbo.- stromabwärts des Drucksteuerventil 42 in der Rücklaufleitung 43 angeordnet ist. Hierfür greift der öffnende Regelkolben 55 bei arbeitender Brennkraftmaschine an einem Betätigungsstift 59 an, der das bewegliche Ventilteil 60 entgegen der Kraft einer Absperrfeder 6l in Öffnungsrichtung verschiebt. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt, so erfolgt durch die Elektrokraftstoffpumpe 19 keine Kraftstofförderung mehr, und das Systemdruckventil 54 schließt. Gleichzeitig verschiebt die an dem Betätigungsstift 59 angreifende Absperrfeder 6l das bewegliche Ventilteil 60 des Absperrventils 58 in Schließstellung, so daß ein Auslecken von Kraftstoff aus der Steuerdruckleitung 3β über das Drucksteuerventil 42 unterbunden wird und die Kraftstoffeinspritzanlage für einen erneuten Start der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff gefüllt bleibt.

In den Figuren 2 bis 4 sind Ausschnitte aus Zumeß- und Mengenteilerventilen in anderem Maßstab und detallierter dargestellt. Wie in Figur 2 dargestellt ist, gleitet der Steuerschieber 14 in einer Schlitzbuchse 65_S in der die Steuerschlitze 29 vorgesehen sind und die im Ventilgehäuse 32 geführt ist. Die Schlitzbuchse 65 weist Kanäle 66 auf, die über Kanäle 64 im Ventilgehäuse 32 mit den in Figur 1 dargestellten Kammern 26 in Verbindung stehen. Der Steuerschieber gleitet in einer Gleitbohrung 67 der Schlitzbuchse 65 mit Spiel, um eine leichtgängige Verschiebebewegung des Steuerschieber zu gewährleisten, über diesem Spiel zwischen der Gleitbohrung 67 und dem Umfang des Steuerschieberkopfes 68_s der zwischen der Stirnfläche l6 und der Steuerkante 31 gebildet ist_s

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herrscht ein Druckgefälle, wobei an der Steuerkante 31 der Systemdruck p_c und an der Stirnfläche 16 der geringere Steuerdruck p_s. herrscht, wie in dem rechten Druckverlaufsdiagramm der Figur 2 dargestellt ist. Da dieses Druckgefälle symmetrisch über den gesamten Umfang des Steuerschieberkopfes 68 verläuft, ist der Steuerschieber Ik in radialer Richtung im wesentlichen kräftefrei geführt. Störungen dieser symmetrischen Druckverteilung führen jedoch zu einem Undefinierten seitlichen Anliegen des Steuerschiebers lh in der Gleitbohrung 67, so daß es zu unerwünschten Zumeßungenauigkeiten an den Steuerschlitzen 29 kommen kann, die sich insbesondere bei geringen an den Steuerschlitzen 29 zugemessenen Kraftstoffmengen bemerkbar machen. Erfindungsgemäß soll nun das Druckgefälle am Umfang des Steuerschieberkopfes 68 derart beeinflußt werden, daß der Steuerschieberkopf zumindest während eines Teiles der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 14 definiert an einer Seite der Schlitzbuchse 65 anliegt. Dies erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach der Figur 2 dadurch, daß mit dem Kanal 64 ein Längskanal 69 verbunden ist, der mit einer die Schlitzbuchse 65 durchdringenden öffnung 70 in Verbindung steht, die in Höhe der Steuerschlitze 29 zwischen zwei Steuerschlitzen vorgesehen ist, so daß der in dem Kanal 6*1 herrschende Systemdruck p„ über die öffnung 70 einerseits am Umfang des Steuerschieberkopfes 68 angreifen kann. Wie in dem links dargestellten Druckdrgramm der Figur 2 gezeigt ist, ergibt sich somit ein Druckgefälle mit einem veränderten Verlauf, da an der Oberkante der Öffnung 70 bereits der Systemdruck p<, herrscht und somit die auf der Seite der öffnung 70 auf den Steuerschieberkopf 68 wirkende Druckkraft größer ist und den Steuerschieberkopf 68 auf der

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der öffnung 70 abgewählten Seite der Gleitbohrung 67 zum Anliegen bringt. Diese definierte einseitige Anlage des Steuerschieberkopfes 68 in der Gleitbohrung 67 gewährleistet eine gleichmäßige Zumeßgenauigkeit an allen Steuerschlitzen 29· Die axiale Lage der öffnung 70 kann dabei so gewählt sein, daß die öffnung 70 schon nach einer .bestimmten Öffnungsbewegung des Steuerschiebers 14 in den Druckraum 39 hinein durch die Steuerkante 31 überdeckt wird, so daß sich über dem Umfang des Steuerschieberkopfes 68 wieder ein Druekgefälle ergibt, das symmetrisch ausgebildet ist und der Steuerschieberkopf 68 nicht mehr einseitig an der Gleitbohrung 67 anliegt.

In Figur 3 ist teilweise die Schlitzbuchse 65 dargestellt, in deren Gleitbohrung 67 gestrichelt der Steuerschieberkopf 68 eingezeichnet ist. In der Wandung der Gleitbohrung 67 ist zwischen zwei Steuerschlitzen 29 eine Längsnut 73 vorgesehen, deren dein Druckraum 39 zugewandtes Endes 74 so lange zum Druckraum 39 hin geöffnet ist, wie der Steuerschieberkopf 68 die Steuerschlitze 29 ganz überdeckt, also schließt. Das der Steuerkante J>1 zugewandte Ende 75 der Längsnut 73 geht in eine Quernut 76 über, die in Schließstellung des Ventils ganz von dem Steuerschieberkopf überdeckt wird und erst bei einer kleinen Öffnungsbewegung des Steuerschieberkopfes 68 in den Druckraum 39 hinein durch die Steuerkante 31 zur Systemdruckseite Pg hin geöffnet werden soll, wobei gleichzeitig die Stirnfläche l6 das obere.Ende 74 der Längsnut 73 überdecken und somit gegenüber dem Druckraum 39 abschließen soll. Hierdurch ist gewährleistet, daß bis zum Erreichen einer kleinen Öffnungsbewegung über die

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Längsnut 73 in der Quernut 76 der Steuerdruck p_s- herrscht, so daß auf der Seite der Längsnut 73 der Gleitbohrung 67 eine geringere Druckkraft auf den Steuerschieberkopf 68 herrscht und der Steuerschieberkopf 68 demzufolge so lange einseitig bei einer Öffnungsbewegung an dieser Seite anliegt, bis die Steuerkante. 31 die Quernut 76 zur Systemdruckseite p„ öffnet.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Steuerschieberkopf 68 eine zum Umfang hin offene Längsnut 79 vorgesehen, die von der Stirnfläche 16 des Steuerschieberkopfes 68 ausgehend bis oberhalb der Steuerkante 31 verläuft. Hierdurch wird ebenfalls der Druckabfall am Umfang des Steuerschieberkopfes 68 derart beeinflußt, daß die Druckkraft im Bereich der Längsnut 79 geringer ist und der Steuerschieberkopf im Bereich der Längsnut 79 an der Gleitbohrung 67 anliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, den Steuerschieber 14 gegen Verdrehen zu fixieren, damit nicht unter ungünstigen Umständen die Längsnut 79 mit einem der Steuerschlitze 29 zur (Jberdeckung kommt.

Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß in dem Druckraum 39 eine Schraubenfeder 80 angeordnet ist, die sich einerseits auf der Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14 abstützt und andererseits am Boden 81 einer topfförmig ausgebildeten Dämpfungshülse 82, wobei der Boden 81 den Druckraum 39 auf seiner der Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14 abgewandten Seite begrenzt. Die Dämpfungshülse 82 ist in eine entsprechende öffnung 83 des des Ventilgehäuses 32 eingesetzt und gegen Verdrehen ge-

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sichert befestigt. Im Boden 81 der Dämpfungshülse 82 ist die Dämpfungsdrosselöffnung 38 vorgesehen. Das dem Boden 81 der Dämpfungshülse 82 zugewandte Pederende 84 der Schraubenfeder 80 ist gegenüber der Federwicklung abgebogen. Dieses Pederende 84 ist am Boden 8l befestigt_s vorzugsweise durch Verschweißen oder Verlöten. Das dem Steuerschieber 14 zugewandte Pederende 85 der Schraubenfeder 80 ist ebenfalls von der Pederwicklung abgebogen, und zwar vorzugsweise derart, daß es parallel zur Steuerschieberachse verläuft und in eine entsprechend ausgebildete öffnung 86 des Steuerschiebers 14 ragt, die exzentrisch und parallel verlaufend zur Steuerschieberachse vorgesehen ist. Die Ausbildung und Anordnung der Schraubenfeder 80 verhindert somit ein Verdrehen des Steuerschiebers l4.

Die Schraubenfeder 80 ist vorzugsweise weich ausgebildet, mit einer flachen Federkennlinie und ihre auf den Steuerschieber Ik ausgeübte Federkraft ist im Vergleich zu der durch den Druck im Druckraum 39 ausgeübten Kraft auf dem Steuerschieber 14 sehr klein. Bei nicht arbeitender Brennkraftmaschine, wenn nach längerer Zeit der Druck in den Leitungen und Aggregaten der Kraftstoffeinspritzanlage auf einen möglichen Druck, der um den geodätischen Druckunterschied zwischen Kraftstoffbehälter 20 und'Druckraum 39 kleiner sein kann, als der Atmosphärendruck, abgesunken ist, ist die Federkraft der Schraubenfeder 80 jedoch ausreichend groß, um den Steuerschieber 14 in seine Ausgangsstellung zu verschieben, in der die Steuerschlitze 29 geschlossen sind.

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Anstelle der Längsnut 79 könnte von der Stirnfläche 16 des Steuerschieberkopfes 68 auch ein Kanal ausgehen, der in nicht dargestellter Weise an einer Stelle oberhalb der Steuerkante 31 am Umfang des Steuerschieberkopfes 68 endet, so daß an dieser Stelle der Steuerdruck P_st herrscht und der Steuerschieberkopf 68 an dieser Seite der Gleitbohrung 67 anliegt.

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Ansprüche

Zumeß- und Mengenteilerventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem eine Steuerkante aufweisenden Steuerschieber und wenigstens zwei in einer Schlitzbuchse ausgebildeten Steuerschlitzen, die bei einer Relativbewegung zwichen Steuerschieber und Schlitzbuchse durch die Steuerkante mehr oder weniger geöffnet werden, wobei an der Steuerkante der Kraftstoff mit einem durch ein Systemdruckventil geregelten Systemdruck angreift, während eine der Steuerkante benachbarte Stirnfläche des Steuerschiebers durch Kraftstoff mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird, der geringer als der Systemdruck ist und durch mindestens ein Steuerdruckventil gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle am Umfang des zwischen Steuerkante (3D und Stirnfläche (l6) gebildeten Steuerschieberkopfes (68) derart beeinflußbar ist, daß der Steuerschieberkopf (68) zumindest während eines Teiles der Verschiebebewegung einseitig an der Schlitzbuchse (65) anliegt.

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2. Zumeß- und Mengenteilerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Steuerschlitzen (29) in der Schlitzbuchse (65) in Höhe der Steuerschlitze (29) eine die Schlitzbuchse (65) durchdringende öffnung (70) vorgesehen ist, die mit Kraftstoff unter Systemdruck (P_s) in Verbindung steht.
3· Zumeß- und Mengenteilerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Gleitbohrung (67) der Schlitzbuchse (65), in der der Steuerschieber (14) gleitet, zwischen zwei Steuerschlitzen (29) eine Längsnut (73) vorgesehen ist, deren der Stirnfläche (16) des Steuerschiebers (14) zugewandtes Ende (74) bei kleinen Öffnungsbewegungen des Steuerschiebers (14) mit Kraftstoff von Steuerdruck (P_st) beaufschlagt wird und deren der Steuerkante (3D zugewandtes unteres Ende (75) in eine Quernut (76) übergeht, die bei kleinen Öffnungsbewegungen des Steuerschiebers (14) von der Steuerkante (31) überdeckt wird, während bei einer darüber hinausgehenden Öffnungsbewegung die Steuerkante (31) die Quernut (76) zur Kraftstoff-Systemdruckseite (p„) hin öffnet und die Stirnfläche (16) das obere Ende (74) der Längsnut (73) überdeckt.
4. Zumeß- und Mengenteilerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (14) verdrehfixiert

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ist und einen Kanal (79) aufweist, der von der Stirnfläche (16) des Steuerschiebers (14) ausgeht und am Umfang des Steuerschiebers (14) oberhalb der Steuerkante (31) mündet.

5· Zumeß- und Mengenteilerventxl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (14) eine zum Umfang hin offene Längsnut (79) aufweist, die von der Stirnfläche (16) ausgehend bis oberhalb der Steuerkante (3D verläuft.

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