DE3248258A1

DE3248258A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE3248258A1
Application number: DE19823248258
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Jäggle; Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 7141 Schwieberdingen Maisch; Klaus-Jürgen 7151 Affalterbach Peters; Rudolf 7257 Ditzingen Schütz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1984-06-28
Also published as: GB8334227D0; FR2538455A1; GB2132700A; US4515128A; JPH0432952B2; GB2132700B; FR2538455B1; JPS59134374A

Description

H. 1825k

2. -.2. ; 90 2 Kh/Wi

ROBERT BOSCH G-MBH, TOGO Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraft stoffeinspr it zanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraft stoffeinspritzanlage bekannt, bei der das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch-Änderung des Differenzdruckes an Kraftstoff zumeßvent ilen mittels eines elektrofluidischen Wandlers änderbar ist, wodurch jedoch eine Gemischregelung nur in einem begrenzten Bereich möglich ist.

Vorteile der Erfindung ■ . - -

Die erfindungsgemäße Kraft stoffeinspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch über einen sehr großen Bereich regelbar ist, mit Luftzahlen Lambda von ca. 0,^ bis 1,6.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen·der im Hauptanspruch 'angegebenen Kraft stoff einspr it zanlage 12OgIiOh- Besonders vorteilhaft ist es, durch die Abkoppeldrossel den Druck su verringern', bei dem der zweite

BAD ORIGINAL

R. 18251*

elektrofluidische Wandler arbeiten muß und diesen Druck durch das Druckregelventil**mengenuna.bhän.gig zu machen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich-"-nung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. ·

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel· einer Kraftstoffeinspritzanlage ist mit 1 ein Zumeß- und Mengenteilerventil dargestellt, wobei jedem Zylinder einer nichtdargestellüen gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine ein Zumeßventil zugeordnet ist, an dem eine zur von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge in einem bestimmten Verhältnis stehende Kraftstoffmenge zugemessen wird. Die- beispielsweise dargestellte Kraftstoffeinspritzanlage.weist vier Zumeßventile auf, veη denen zwei dargestellt sind, und ist somit für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine bestimmt. Der Querschnitt der Zumeßventile ist beispielsweise gemeinsam durch einen St euer schieber - 2 in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine änderbar, beispielsweise in bekannter Weise in Abhängigkeit "von der durch .die Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge. Die Zumeßventile liegen in einer Kraftstoffversorgungsleitung 3, in die von einer durch einen Elektromotor h- angetriebenen Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstoffbehälter 6 Kraftstoff gefördert wird. Tn der Kraf ts eof f versorgungsleitung- 3 ist ein Druckbegrenzungsventil ? angeordnet, das den in der Kraftstoffversorgungsleitung 3 herrschenden Kraf t stoff druck' begrenz", und bei Überschreiten Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 6 zurückfließen läßt.

BAD ORIGINAL

R.

Stromabwärts jedes Zumeßventiles ist eine Leitung 11 vorgesehen, über die der zugemessene Kraftstoff in eine Regelkammer 12 eines jedem Zumeßventil gesondert zugeordneten Regelvent-iles 13 gelangt. Die Regelkammer 12 des Regelventiles 13 ist durch ein beispielsweise als Membran 14 ausgebildetes bewegliches Ventilteil· von einer Steuerkammer 15 des Regelventiles 13 getrennt. Die Membran 14 des Regelventiles 13 arbeitet mit einem in der Regelkammer 12 vorgesehenen festen Ventilsitz 16 zusammen, über den der zugemessene Kraftstoff aus der Regelkammer 12 zu"den einzelnen Einspritzventilen 10, von denen nur eines dargestellt ist, im Saugrohr der Brennkraftmaschine strömen kann. In der Regelkammer 12 kann eine Differenzdruckfeder 13 angeordnet sein, die die Membran 1h in Öffnungsrichtung des Regelventiles 13 beaufschlagt. In der Steuerkammer 15 kann ebenfalls eine Schließfeder 17 angeordnet sein, deren Federkraft größer als die der Differenzdruckfeder 18 ist, so daß bei abgestellter Brennkraftmaschine die Membran 1k am Ventilsitz 16 gehalten wird und bei einem Start keine Hubbewegung in Richtung auf den Ventilsitζ . 16 ausführt.

7on der Kraft stoffversorgungsleitung 3 zweigt eine Leitung 19 at> 5 <iie über einen ersten elektrof luidischen Wandler in Düse-Prallolatte-Bauart 20 in eine Differenzdruck-Steuerleitung 21 mündet. Stromabwärts des ersten elektrofluidischen Wandlers 20 sind in der Differenzdruck-Steuerleitung 21 die Steuerkammern 15 der Regelventile 13 und stromabwärts der Steuerkammern 15 ist eine erste Drossel 23 angeordnet. Über die erste Drossel 23 kann Kraftstoff aus der . Differenzdruck-Steuerleitung 21 in eine Abströmleitung 24 strömen. Der erste elektrofluidische Wandler in Düse-Prallplatte-Bauart ist an sich bekannt und soll deshalb hier nur kurz in Funktion und Wirkungsweise beschrieben werden. Ter erste elektrofluidische Wandler 20 enthält eine Wippe

-. BAD ORIGINAL

R.

26, die beispielsweise elektromagnetisch mitt.els Spulen 27, 23 ait einem veränderlichen Auslenkmbment beaufschlagt wird, so daß 'sie um eine Drehachse 29 eine gewisse Auslenkung erfährt. Die Leitung 19 mündet an einer Düse 30 im ersten '■ elektrofluidischen Wandler 20 gegenüber einer an der Wippe 2d angebrachten Prallplatte 31. Bei einem konstanten, an der Wippe 26 angreifenden Auslenkmoment wird somit zwischen Düse 30 und Prallplatte 31 ein Druckabfall erzeugt, der so groß ist, daß sich eine von dem Auslenkmoment abhängige konstante. Druckdifferenz zwischen dem Kraft stoffdruck in der Leitung 19 und dem Kraft stoffdruck in der Differenzdruck-Steuerleitung 21 einstellt. Die Ansteuerung des ersten, elektrofluidisehen Wandlers".. 20 erfolgt über ein elektronisches Steuergerät 32 in Abhängigkeit von entsprechend eingegebenen Betriebskenngrößen'der Brennkraftmaschine wie Drehzahl 33, Drosselklappenstellung 3U, Temperatur 35, Abgaszusammensetzung ( Sauer stoff sonde ) 36 und anderen.. Die Ansteuerung des ersten elektrofluidischen Wandlers 20 durch das elektronische Steuergerät 32 kann dabei analog Oder getaktet erfolgen. Bei nicht erreg-tem Zustand des ersteh elektrof luidischen Wandlers 20 . kann" durch·, geeignete Feder-kräfte oder Permanentmagneten 37 an der Wippe 2o ein Grundmoment erzeugt werden,-das so ausgelegt 'ist, .daß sich eine Druckdifferenz einstellt, die auch beim Ausfallen der elektrischen Ansteuerung einen iTotlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet. " " ....

3eim Vorliegen von den Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine kennzeichnenden Steuersignalen, z.3. Drehzahl oberhalb Leerlaufdrehzahl und Drosselklappe geschlossen, ist der erste elektrofiuidische Wandler 20 derart erregbar, o.a.Z ϊ·η der Di ff er enzdruck-S.t euer leitung 21 der Kraft stoff druck so weit ansteigt, daß die Regelventile 13 schließen und damit eine Kraftstoffeinspritzung über lie Einspritzventile 10 unterbunden wird.

■•■ÖAb^ÜRIGINÄL

- </'- ? - R. 1825U

Las ^ruckbegrensungsventil 9 weist eine Systemdruekkammer 4C auf, die mit der Kr aft stoffversorgungsleitung 3 in "Verbindung steht und durch eine Ventilmembran 4 1 von einer Federkammer ^2 getrennt ist, die rn.it der Atmosphäre in Verbindung steht und in der eine Systemdruckfeder 43 angeordnet ist, die in Schlieiärichtung des Ventils die Ventilnembran 4i beaufschlagt. In die Systemdruckkainmer 40 ragt ein' Ventilsitz 44, der mit der Ventilmembran hi zusammenwirkt und an einer Axiallagerstelle 45 axial verschiebbar - gelagert ist. Das der Ventilmembran 4 1 abgewandte Ende des Ventilsitzes ragt andererseits aus der Axiallager stelle 45 heraus, in einen Sammelraum 46 und ist als Ventilteiler ü-7 ausgebildet. Der Ventilteller 47 öffnet oder schließt einen Dichtsitz 48, der als Gummiring ausgebildet sein kann, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 49 und von dort auf die Saugseite der Kraftstoffpumpe 5, z.3. den Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen kann. An dem Ventilteller h'J stützt sich eine Schließdruckfeder 50 ab, die den Ventilteller 47 in Offnungsrichtung beaufschlagt und bestrebt ist, den Ventilsitz 44 entgegen der über die Ventilmembran M-I auf den Ventilsitz 44 wirkenden Kraft zu verschieben. In der Axiallager stelle 45 des Ventilsitzes 44 zwischen der Systemdruckkammer Uo und dem Sammelraum 4b ist ein Drossel- ' spalt 51 vorgesehen. In den Sammelraum 4b münden alle Kraft stoffleitungen, beispielsweise die Abströmleitung 24, über die Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 6 zurückströmen soll. So ist in dem Ventilsitz 44 ein Kanal 52 vorgesehen, über den bei vom Ventilsitz 44 abgehobener Ventilmembran 41 Kraftstoff in den -Sammelraum 46 strömen kann. Der von Kraftstoff beaufschlagte Querschnitt des Ventiltellers 47 ist geringer, als der Ventilmembranquerschnitt 41, und der elastische Dichtsitz 48 hat in etwa den gleichen Querschnitt wie der Ventilteller hf.

BAD ORIGINAL

R. 1825U

Die Punktion des Druckbegrenzungsventils 9 ist folgende: Bei stillstehender Brennkraftmaschine sitz-t der Ventilteller U7 auf dem Dichtsita U8 auf und verschließt die Rückströmleitung kg, während die Ventilmembran Ui den Ventilsitz UU verschließt. Beim Starten der Brennkraftmaschine fördert die Kraftstoffpumpe 5 Kraftstoff in die Kraftstoffversorgungsleitung 3 und damit auch in die Systemdruckkammer 40 des Druckbegrenzungsventils ■ 9· - Steigt dieser Druck über einen bestimmten öffnungsdruck, bei dem die Kraftstoffdruckkraft auf die Ventilmembran Uiund die Federkraft der Schließdruckfeder 50 größer ist, als die Federkraft der ■ Systemdruckfeder U3 und die Kraftstoffdruckkraft auf den Ventilteller Uj, so hebt der Ventilteller Uj von dem Dichtsitz U8 ab, und der Vent ils it ζ " UU verschiebt sich in Richtung zur Ventilmembran Ui. Diese Verschiebebewegung wird begrenzt durch einen Anschlag 53, an dem der Ventilteller U7 zum Anliegen kommt. Wird nun ein nur .noch durch die Federkraft der Systemdruckfeder U3 bestimmter Kraftstoffdruck (Systemdruck) erreicht, so hebt die Ventilmembran Ui von dem Ventilsitz UU -ab und Kraftstoff kann über den Kanal 52 in den Sammelraum U6 und von.dort in die Rückströmleitung U9 abströmen. Beim Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. der Unterbrechung der Kraftstofförderung durch die Kraftstoffpumpe 5 verschließt die Ventilmembran Ul den Ventilsitz U4. Pie Federkräfte der Sy3temdruckfeder'U3 und der Se liließdr uc.kfeder 50 und die von Kraftstoff beaufschlagten Querschnitte der Ventilmembran U1 und des Ventiltellers U7 sind so aufeinander abgestimmt, daß nun zunächst weiterhin über den Drosselspalt 51 Kraftstoff in den Sammelraum Uo und aus dem Sammelraum U6 über den Dichtsitz U8 in die Rückströmleitung Up abströmen kann, bis der Kraf-stoffdruck in ier Kraftstoffeinspritzanlage geringer ist, als der zur ■ Öffnung der Sinspritzventile 10 erforderliche Kraftstoffdruck. Erst unterhalb des zur 'Öffnung" der Sinspritzventile

■'*■■;■; BAD ORIGINAL

- / -Ϋ R. 182-51*

ΐ: erforderlichen Kraft stoff druckes wird ier Ventilteller ^T so weit entgegen der Kraft der Schließdruckfeder 5^ verschoben, daß er auf dem Dichtsitz 48 die Rückströmieitung ^9 absperrend zum Aufliegen kommt. Durch den im Sammelraum ^o herrschenden Kraftstoffdruck wird nun der Ventilteller *7 susätzlich auf den Dicht sitz kQ gepre2;..Hierdurch wird ein Auslecken von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzanlage verhindert, so daß bei einem erneuten Start der Brennkraftmaschine die Kraft stoffeinspritzanlage in kürzester Zeit einsatzfähig ist. Wird nun die Brennkraftmaschine erneut gestartet, so ist der erforderliche öffnungsdruck, bei dem der Ventilteller ^T von dem Dichtsitz ^8 abhebt größer, als der zum Schließen erforderliche Druck, da am Ventilteller kj im geschlossenen Zustand kein Kräfteausgleich der vom Kraft stoffdruck im Sammelraum ^6 bewirkten Druckkräfte erfolgt. Ein gegenüber dem Schließdruck erhöhter Öffnungsdruck ist jedoch erwünscht, um ein sicheres Schliessen zu gewährleisten, auch wenn nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine durch Erwärmung des eingeschlossenen Kraftstoffes der Kraft stoffdruck in der Kraft stoffeinspritzanlage ansteigt.

Das Zumeß- und Mengenteilerventil 1 weist eine Zumeßhülse 55 auf, in der in einer Gleitbohrung 56 isr Steuerschieber axial verschiebbar gelagert ist.. Der Steuerschieber 2 hat eine Steuernut 57, die einerseits durch eine Steuerkante begrenzt wird. 3ei einer Verschiebebewegung nach oben öffnet die Steuerkante 58 mehr oder weniger Steueröffnungen 59, beispielsweise St euerschlitze, über die Kraft stoff.züge-messen in die Leitungen 11 abströmen kann. Die Steuerkante 58 des Steuerschiebers 2 bildet zusammen mit .je einer Steueröffnung 59 je ein Zumeßventil, von denen die beiden in der leiohenebene liegenden dargestellt, sind, während die beiden anderen nicht in. der Zeichenebene liegend um 90 zu

BAD ORIGINAL

- ßy- - Ίθ - R. 1825 it

den beiden dargestellten Sumeßventilen versetzt sind. An der 3et ät igungs sei.te. des Steuerschiebers 2 kann an einem .Betätigungsende 60 beispielsweise in bekannter Weise ein nicht dargestelltes Luftmeßorgan angreifen und den Steuerschieber 2 in Abhängigkeit von der' von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge -verschieben. Am' Übergang zum Betäti·- gungsende 60 mit geringerem Querschnitt wird ein Absatz 61 gebildet. Das 3etät igungsende _;60 umgreift . eine radiale Wandung 62.und scnließt somit die Gleitbohrung 56 nach unten'ab.. An der radialen Wandung 62 ist ein elastischer Dichtring angeordnet, auf dem der Absatz 61 ".in Ruhestellung des Steuerschiebers 2 zum Anliegen kommt und somit nach außen hin' abdichtet. In Arbeitsstellung des Steuerschiebers 2'-wird zwischen dem Absatz 6 1. und der radialen Wandung 62.ein 'Leckraum 6U gebildet, der den aus der -Steuernut 57 über den Außenum.fang des Steuerschiebers 2" leckenden Kraftstoff auffängt und-von dem eine Leckleitung 65 zum Sammelraum J 6 des Druckbegr enzungsvent ils 9- führt. Die _: der auf das Betätigungsende' 60 wirkenden Betätigungskraft entgegenwirkende Rückstellkraft auf den Steuerschieber 2 wird durch Kraftstoff erzeugt. Hierfür ragt der Steuerschieber 2 mit einer Stirnfläche 70, die an dem dem Betätigungsende 60 abgewandten Ende des Steuerschiebers '2 ausgebildet ist, in' einen Druckraum 69, der über eine Dampf ungsdrossel- 68 mit. einer Rückstellkraftdruck-Steuerleitung 71 verbunden ist. Die Ruckstellkraftdruck-Steuerleitung 71 wird einerseits durch eine zweite Drossel 72 begrenzt, über die Kraftstoff aus der Rückstellkraftdruck-Steuerleitung 71 abströmen kann, beispielsweise in die .Abströmleitung 2U. Andererseits wird die Rückstellkraft-Steuerleitung 71 durch einen zweiten elektrofluidischen Wandler 74. in Düse-Prallplatt.e-Bauart begrenzt, dessen den Eingang bildende ' Düse 30 über -sine Leitung 75 an einer Zwischenleitung 76 liegt..Der zweite alektrofluidische Wandler 7^a ist in "seinem Aufbau und sei-

BAD ORIGINAL

_ j/L 4 η ^ η. 1825^

ner Wirkungsweise gleich dem ersten elektrofiuiiischen Wandler 21, so iaS sich eine erneute Beschreibung erübrigt. Die Ansteuerung des zweiten eiektrof luidischen Wandlers T-+ kann durch ein elektronisches Steuergerät 77 erfolgen, dem die 3etriebskenngrö3en-33, 3^₅ 35s 36 eingebbar sind. Anstelle durch das elektronische Steuergerät 77 kann der zweite elektrofiuidische Wandler ~k auch durch das elektronische Steuergerät 32 angesteuert werden. Die Zwischenleitung To liegt über eine Abkoppeldrossel 78 an der Kraft stoffversorgungsleitung 3. Durch die Abkoppeldrossei 73 erfolgt eine g-ewünschte Drückabsenkung in der Zwischenleitung 76, so daß am zweiten elektrof luidi'sc hen Wandler 7^ mit einem geringeren Druck gearbeitet werden kann. Der Druck in der .Zwischenleitung 76 ist durch ein Druckregelventil 79 meng.enunabhängig regelbar. Der über das Druckregelventil 79 abströmende Kraftstoff kann mittels einer Leitung 80 zur Abströialeitung 2k geführt werden.

Die Steuerung des Differenzdruckes an den Zumeßventiien 58, 59 mittels des ersten elektrofluidischen Wandlers 2Ό und der· Rückstellkraft auf den Steuerschieber 2 durch Beeinflussung des Kraftstoffdruckes in der Rücksteilkraftdruck-Steuerleitung 71 mittels des zweiten elektrofluidischen Wandlers 7^ ermöglicht eine Änderung Ties Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem sehr großen Bereich von ca. X = 0,4 bis '1,6.

BAD ORIGINAL

'/IZ.

- Leerseite

Claims

3. 1825U

2.12. -'932 Kh/Wl

ROBERT 30SCH" GM3H, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

[ 1J Kraft stoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit in einer Kraft stoffversorgungsleitung angeordneten Zumeßventilen zur Zumessung einer zur von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge in einem'bestimmten Verhältnis stehenden Kraft stoffmenge, wofür ein Steuerschieber vorgesehen ist, der Zumeßöffnungen entgegen einer Rückstellkraft mehr oder weniger öffnet und mit seinem einen Ende in einen Druckraum ragt, der mit einer Rückstellkraftdruck-Steuerleitung und über diese mit der Kraft stoffversorgungsleitung in Verbindung steht und die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine änderbarer Druckdifferenz erfolgt, indem das 'bewegliche Ventilteil· eines stromabwärts jedes Zumeßventiles angeordneten und die Druckdifferenz am Zumeßventil jeweils regelnden Regelveniiles einerseits vom Kraft stoffdruck stromabwärts des jeweiligen Zumeßventiles und andererseits vom Druck in einer Differenzdruck-Steuerleitung beaufschlagbar ist, die einerseits durch ein Differenzdruck-Steuerventil und andererseits durch eine erste Drossel begrenzt wird und als Differenzdruck-Steuerventil, das die Differenzdruck-Steuerleitung von der Kraft stoffversorgungsleitung trennt, ein erster elektrofluidischer Wandler in Düse-Prallplatte-Bau-, art dient, der in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft stoffdruck in der Rückstelikraftdruck-3teuerleitung (71) durch einen in Abhängigkeit von 3etriebs-

BAD ORIGINAL

- 2 - .R. 1825U

kenngrößen der Brennkraftmaschine ansteuerbaren zweiten elekurofluidischen Wandler (Jh) in Düse-Prallplatte-Bauart änderbar ist, der stromaufwärts einer die Rüekstellkraftdruck-Steuerleitung (71) andererseits begrenzenden zweiten Drossel (72). angeordnet ist.

2. Kraft stoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (30) des zweiten elektrofluidischen Wandlers (lh) an einer Zwischenleitung (76) liegt, die einer seits. über eine Abkoppeldrossei■(73) mit der Kraft stoffversorgungsleitung (3) in Verbindung steht. -

3. Kr aft stoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenleitung (76.) andererseits durch ein Druckregelventil (79) begrenzt wird. <·,

BAD ORIGINAL