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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
die insbesondere die Zufuhr von Kraftstoff zu allen Zylindern einer Brennkraftmaschine
durch ein einziges elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil steuert.
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Während des Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbetrieb einer Brennkraftmaschine
muss zur Erzielung einer grösseren Motorausgangsleistung die Brennkraftmaschine
mit einem grösseren Kraftstoffdurchsatz als beim normalen Betrieb beliefert werden.
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Zur Ausführung einer derartigen Steuerung der Kraftstoff zufuhr wurde
eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine sogenannte elektronisch
gesteuerte Einpunkt-Kraftstoffeinspritzvorrichtung, vorgeschlagen, bei der die Kraftstoffzufuhr
zu allen Zylindern der Brennkraftmaschine durch ein einziges elektromagnetisch betätigtes
Kraftstoffeinspritzventil gesteuert wird.
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Bei dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird die Kraftstoffeinspritzmenge
des Kraftstoffeinspritzventils erhöht gemäss einem Signal aus einem Sensor, etwa
einem Luftstrommesser, Drosselsensor, Motordrehzahlsensor oder dgl., der den Hochgeschwindigkeits-
oder Schwerlastbetrieb der Brennkraftmaschine ermittelt.
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Diese Brennstoffeinspritzvorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass
das einzige elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzventil einen weiten Bereich
der Kraftstoffeinspritzmenge umfassen muss, der von einer extrem kleinen Menge für
den Leerlauf der Brennkraftmaschine bis zur grossen Menge des Hochgeschwindigkeits-
oder Schwerlastbetriebs der Brennkraftmaschine
reicht. Somit muss
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung über einem weiten Bereich der Kraftstoffeinspritzmenge
vorschriftsmässig arbeiten. Zur Erfüllung dieser Forderung muss ein teures und grosses
elektromagnetisch betätigtes Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer elektronisch gesteuerten
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die die Durchsatzmenge der Kraftstofflieferung genau
über einem weiten Bereich steuern kann, der eine extrem kleine Durchsatzmenge für
den Leerlauf der Brennkraftmaschine und auch eine grosse Durchsatzmenge für den
Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbetrieb der Brennkraftmaschine umfasst, ohne
dass dabei ein teures und grosses elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil
verwendet wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand
des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäss ist somit eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung
vorgesehen mit einem elektromagnetisch betätigten Kraftstoffeinspritzventil, das
in den Einlaskanal einer Brennkraftmaschine mündet, mit einem Kraftstoffdruckregler,
der den Druck des zum Kraftstoffeinspritzventil gelieferten Kraftstoffs regelt,
mit einem Kraftstoffkanal, der vom Rücklaufkanal des Kraftstoffdruckreglers abgezweigt
ist, mit einer Anreicherungsdüse, die mit dem Kraftstoffkanal in Verbindung steht
und in den Venturiabschnitt des Einlasskanals mündet, und mit einer Einrichtung,
die den Kraftstoffkanal öffnet, wenn der Wert des Luftstroms im Venturiabschnitt
grösser als ein gegebener eingestellter Wert geworden ist, wodurch der Kraftstoff
durch die Anreicherungsdüse geliefert wird, wenn die Brennkraftmaschine bei hoher
Drehzahl oder mit hoher Belastung arbeitet.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektronisch
gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt eines wesentlichen Teils einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 einen Schnitt eines
wesentlichen Teils einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Gemäss Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung
(im folgenden nur als Kraftstoffeinspritzvorrichtung bezeichnet) mit einem an der
stromauf gelegenen Seite eines Ansaugrohrs gelegenen Teil verbunden.
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Das Gehäuse 1 hat einen Einlasskanal 2, in dem ein Drosselventil 3
angeordnet ist. Eine elektromagnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzdüse 4 mündet
in die Wand des Gehäuses 1 an der stromab gelegenen Seite des Drosselventils 3.
Eine Anreicherungsdüse 6 mündet in einen Venturiabschnitt 5 des Einlasskanals 2.
Die Anreicherungsdüse 6 ist mit einer Anreicherungsluftdüse 7 und einem Rohr 8 verbunden.
Die Verbindung zwischen dem Rohr 8 und der Anreicherungsdüse 6 erfolgt über einen
Kraftstoffkanal 9, der im Gehäuse 1 ausgebildet ist. Der Kraftstoffkanal 9 hat einen
senkrechten und einen waagerechten Teil, die über eine Öffnung 11 miteinander in
Verbindung stehen. Der senkrechte Teil des Kraftstoffkanals 9 nimmt eine Rückschlagkugel
10 und eine Schraubenfeder 12 auf, die die Rückschlagkugel 10 in Berührung mit der
Mündung der Öffnung 11 drückt.
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Die Beaufschlagungskraft der Feder 12 kann durch eine Einstellschraube
26 eingestellt werden. Ein mit dem Kraftstoffeinspritzventil 4 verbundener Kraftstoffkanal
13 und ein mit dem Rohr 8
verbundener Kraftstoffkanal 14 stehen
mit einem an sich bekannten Kraftstoffdruckregler 15 in Verbindung. Der Kraftstoffdruckregler
15 kann den Druck des Kraftstoffs regeln, der von einer Kraftstoffpumpe 16 in ein
Rohr 17 und über ein Rohr 18 und den Kraftstoffkanal 13 zur Kraftstoffeinspritzdüse
4 geliefert wird. Der Kraftstoffkanal 14 zweigt von einer Rücklaufleitung 21 ab,
die das Rohr 19 mit einem Kraftstofftank 20 verbindet und dem vom Kraftstoffdruckregler
15 gelieferten Kraftstoff ein Hindurchströmen ermöglicht. Die zum Kraftstofftank
20 führende Rücklaufleitung 21 ist ziemlich lang und hat daher einen beträchtlichen
Strömungswiderstand, der auch eine Belieferung des Rohrs 8 mit dem aus dem Rohr
19 stammenden Kraftstoff ermöglicht.
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Der Kraftstoffdruckregler 15 hat eine von einer Schraubenfeder 22
abgestützte Membran 23, die in und ausser Berührung mit einem über der Membran 23
befindlichen Sitz 24 durchgebogen werden kann. Wenn der Druck des im Kraftstoffdruckregler
15 strömenden Kraftstoffs innerhalb eines gegebenen Bereichs abfällt, berührt die
Membran 23 den Sitz 24 zum Schliessen einer in diesem ausgebildeten Öffnung. Wenn
jedoch der Druck in dem durch das Rohr 17 gelieferten Kraftstoff über ein gegebenes
Niveau erhöht wird, wird die Membran 23 durch den Kraftstoffdruck gegen die Schraubenfeder
22 vom Sitz 24 weggedrückt, wodurch ein Teil des Kraftstoffs durch das Rohr 19 zum
Kraftstofftank 20 abgelassen wird. Die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 22
ist durch eine Einstellschraube 25 einstellbar, die am Boden des Kraftstoffdruckreglers
15 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist der Betriebsdruck des Kraftstoffdruckreglers
15, d. h. der Druck des zur Kraftstoffeinspritzdüse 4 gelieferten Kraftstoffs, durch
die Einstellschraube 25 fein steuerbar.
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Im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird das Kraftstoffeinspritzventil
durch einen Steuerimpuls derart gesteuert, dass es den Kraftstoff mit dem geregelten
Druck in einer Durchsatzmenge einspritzt, die dem Strömungsdurchsatz der
Einlassluft
entspricht. Wenn die Drehzahl oder die Belastung der Brennkraftmaschine erhöht wird,
wird das Arbeitsverhältnis oder die öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzvefltils
erhöht.
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Wenn die Drehzahl oder die Belastung der Brennkraftmaschine über einen
Punkt erhöht wird, der dem maximalen Arbeitsverhältnis oder der maximalen steuerbaren
Offnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils 4 entspricht, wird die Rückschlagkugel
10 bewegt und öffnet die Öffnung 11, wodurch die Zufuhr des Kraftstoffs über den
Kraftstoffkanal 9 auch über die Anreicherungsdüse 6 erfolgt. Im einzelnen wird das
Vakuum, das entsprechend der Erhöhung des Einlassluftdurchsatzes im Venturiabschnitt
5 aufgebaut wird, auch auf die Anreicherungsdüse 6 übertragen. Dieses Vakuum zieht
unter Uberwindung der Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 12 die Rückschlagkugel
10 nach oben, wodurch die öffnung 11 geöffnet wird. Somit kann die Drehzahl oder
die Belastung der Brennkraftmaschine, bei der die Lieferung von Kraftstoff durch
die Anreicherungsdüse erfolgt, dadurch eingestellt werden, dass die Beaufschlagungskraft
der Schraubenfeder 12 durch die Einstellschraube 26 eingestellt wird.
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Bei der elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach
dieser Ausführungsform steht somit der Kraftstoffkanal 14, der von der Rücklaufleitung
21 für den vom Kraftstoffdruckregler gelieferten Kraftstoff abgezweigt ist, über
den Kraftstoffkanal 9 mit der Anreicherungsdüse 6 in Verbindung, die in den Venturiteil
5 des Einlasskanals mündet. Der Kraftstoffkanal 9 hat einen senkrechten Teil, der
eine Rückschlagkugel 10 aufnimmt, die durch die Schraubenfeder 12 in Berührung mit
der Öffnung 11 vorgespannt wird. Wenn die Drehzahl oder die Belastung der Brennkraftmaschine
erhöht wird, wird die Rückschlagkugel 10 unter Uberwindung der Beaufschlagungskraft
der Schraubenfeder 12 von der Öffnung wegbewegt, wodurch die Zufuhr von Kraftstoff
auch durch die Anreicherungsdüse freigegeben wird.
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Diese Anordnung ermöglicht selbstverständlich die Festlegung
einer
oberen Grenze der öffnungszeit des Kraftstoffeinspritzventils bei einem praktisch
annehmbaren und vernünftigen Niveau und die Steuerung der Zufuhrmenge des Kraftstoffs
auf einem weiten Bereich unter Anwendung eines verhältnismässig weniger teuren elektromagnetisch
betätigten Kraftstoffeinspritzventils.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines wesentlichen Teils einer elektronisch
gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung, wobei dieselben Bezugszeichen dieselben Teile oder Elemente wie in Fig.
1 bezeichnen. Bei der Ausführungsform von Fig. 2 steht ein am Venturiabschnitt 5
im Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehenes Rohr 27 mit einer Vakuumkammer
29 eines Membranventils 28 in Verbindung. Das Membranventil 28 hat eine Membran
30, die an ihrem Mittelteil eine Stange 31 trAgt, an deren Ende ein Ventilglied
32 befestigt ist. Das Ventilglied 32 liegt der im Kraftstoffkanal 9 vorgesehenen
Öffnung 11 gegenüber. Der Kraftstoffkanal 9 steht über das Rohr 8 mit dem Kraftstoffkanal
14 in Verbindung und nimmt den überschüssigen Kraftstoff auf, der vom Druckregler
15 (in Fig. 2 nicht gezeigt) abgelassen wird.
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Wenn im Betrieb die Geschwindigkeit oder die Belastung eines Kraftfahrzeugs
mit dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtung erhöht wird, wird das im Venturiabschnitt
5 erzeugte Vakuum über ein Rohr 27 und eine Leitung 27' zur Vakuumkammer 29 des
Membranventils 28 übertragen. Dieses Vakuum zieht die Membran 30 an und drückt die
Schraubenfeder 23 zusammen. Folglich wird das an der Stange 31 der Membran 30 befestigte
Ventilglied 32 von der Öffnung 11 des Kraftstoffkanals 9 wegbewegt und ermöglicht
eine Kraftstoffzufuhr zur Anreicherungsdüse 6. Das Niveau der Drehzahl oder Belastung,
bei der das Ventilglied 32 öffnet, ist durch Einstellen der Federkraft einer Feder
33 einstellbar.
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Bei der elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung
dieser
Ausführungsform ist der Kraftstoffkanal 14 von der Rücklaufleitung 21 abgezweigt
zur Lieferung des vom nichtgezeigten Kraftstoffdruckreglers 15 abgelassenen tberschüssigen
Kraftstoffs und steht über den Kraftstoffkanal 9 in Verbindung mit der in den Venturiabschnitt
5 mündenden Anreicherungsdüse 6.
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Der Kraftstoffkanal 9 hat eine Öffnung 11, gegen die das an der Stange
31 befestigte Ventilglied 32 wirkt. Die Vakuumkammer 29 steht über das Rohr 27 im
Venturiabschnitt 5 und über die Leitung 27' in Verbindung mit dem Venturiabschnitt
5 des Einlasskanals 2. Wenn daher die Einlassluft mit einem grossen Strömungsdurchsatz
durch den Venturiabschnitt 5 strömt, wird das im Venturiabschnitt 5 erzeugte Vakuum
auf die Vakuumkammer 29 übertragen und zieht die Membran 30 an, wodurch das Ventilglied
32 von der Öffnung 11 weg bewegt und der Kraftstoffkanal 9 geöffnet wird. So kann
während des Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbetriebs der Brennkraftmaschine
der Kraftstoff auch durch die Anreicherungsdüse 6 geliefert werden.
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Daher kann'eine im wesentlichen der Ausführungsform von Fig. 1 gleiche
Wirkung erzielt werden.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt eines wesentlichen Teils einer elektronisch
gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung, bei der zur Bezeichnung dieselben Teile oder Elemente dieselben Bezugszeichen
wie in Fig. 1 verwendet werden.
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Gemäss Fig. 3 befindet sich ein mit einem Tauchkolben 36 eines Elektromagnets
35 verbundenes Ventilglied 34 gegenüber einer Öffnung 11 in einem Kraftstoffkanal
9, der mit einer Anreicherungsdüse 6 und einem Rohr 8 in einem Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung
in Verbindung steht. Der Tauchkolben 36 ist von einer Spule 37 umgeben, die über
eine Klemme 38 mit einer Steuerschaltung verbunden ist, während die andere Klemme
der Spule 37 an Masse gelegt ist.
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Die Steuerschaltung kann durch ein Signal von einem Sensor
betrieben
werden, der den Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbetrieb der Brennkraftmaschine
ermittelt. Der Sensor gibt ein Signal ab, das den Elektromagnet 35 erregt, wodurch
das Ventilglied 34 von der Öffnung 11 wegbewegt wird. Daher wird der Kraftstoff
im Kraftstoffkanal 9 durch das zur Anreicherungsdüse 6 übertragene Vakuum eingeführt
und zur Brennkraftmaschine geliefert, deren Ausgangsleistung erhöht wird.
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Bei der elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser
Ausführungsform wird somit das Ventilglied 34 durch einen Elektromagnet betätigt,
der seinerseits vom Ausgang einer Steuerschaltung in Abhängigkeit von einem geeigneten
Sensor gelieferten Signal erregt wird, das die Motordrehzahl oder das Einlassvakuum
wiedergibt. Folglich wird wie bei Fig. 1 die Kraftstoff liefermenge bei höherer
Drehzahl oder Belastung der Brennkraftmaschine erhöht.
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Somit wird bei den elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
der oben beschriebenen Ausführungsformen die Kraftstoffliefermenge erhöht, wenn
die Strömungsmenge der Einlassluft im Einlasskanal oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine
über ein gegebenes Niveau erhöht wird.
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Die Erfindung schafft somit eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
die die Kraftstoffliefermenge über einem weiten Bereich steuern kann ohne Anwendung
von teuren und grossen elektromagnetisch betätigten Kraftstoffeinspritzventilen.
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