DE3716039A1 - Gemischbildungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gemischbildungssystem für gemischverdichten­ de Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen.

Gemischbildungssysteme dieser Bauart, bei denen anstelle einer Drosselklappe eine eine Relativverstellung zwischen einem zentrisch in der Ansaugleitung gehal­ tenen Einsatzkörper und einer Venturianordnung herbeiführende Verstellvorrich­ tung vorgesehen ist, sind beispielsweise aus der DE-OS 19 11 546 und 33 38 283 bekannt. Bei diesen bekannten Systemen wird entweder der Einsatzkörper oder die Venturianordnung axial in Abhängigkeit von der Betätigung des Fahrpedals des Fahrzeugs so verstellt, daß der zwischen den beiden Teilen gebildete Strö­ mungsquerschnitt und damit der Luftmengendurchsatz in Abhängigkeit von der Leistung der Brennkraftmaschine verändert wird. Das die Relativverstellung aus­ führende Stellelement ersetzt also eine herkömmliche, den Luftmengendurchsatz steuernde Drosselklappe, wobei durch die im wesentlichen zentrische Anordnung des Einsatzkörpers und der Venturianordnung eine gleichmäßigere Strömungsbeaufschla­ gung der Ansaugleitung auch bei niedrigeren Lasten erreicht wird.

Bei kleinen Lasten der Brennkraftmaschine ergibt sich jedoch in Strömungsrichtung hinter dem den Luftmengendurchsatz steuernden Stellelement ein hoher Unter­ druck, der das Stellelement belastet, so daß dessen Verstellung in Abhängigkeit von der Betätigung des Fahrpedals erheblich erschwert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, ein Gemischbil­ dungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaf­ fen, bei dem die Verstellung des Stellelementes auch im Bereich niedriger Lasten im wesentlichen ohne größere Beeinträchtigung durch den sich in der Ansauglei­ tung bildenden Unterdruck erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1. Erfindungsgemäß wird also ein als Ausgleichskolben wirkender Stell­ kolben vorgesehen, der von dem in der Ansaugleitung sich ausbildenden Unterdruck beaufschlagt wird und zwar in einer Richtung, die der durch den Unterdruck an dem Stellelement ausgeübten Belastung entgegengerichtet ist. Dadurch wird eine Verstellung des Stellelements auch im Bereich niedriger Lasten einfach und ohne großen Kraftaufwand möglich.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteran­ sprüche angegeben.

In der Zeichnung sind jeweils anhand eines Querschnittes in den Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.

In den Zeichnungen sind dabei jeweils gleiche oder vergleichbare Bauteile mit den gleichen bzw. mit einem Strich versehenen Bezugszeichen angegeben worden. So bezeichnet 1 ein Gemischbildungssystem für gemischverdichtende Brennkraftma­ schinen insgesamt, das zur Zumessung von Kraftstoff in eine mit 2 bezeichnete Ansaugleitung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Mit 2 a ist ein an einen Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine 3 angeschlossener Ansaugleitungsstrang bezeichnet, der jeweils mit einem in einem Zylinderkopf 6 angeordneten und durch ein Einlaßventil 7 gesteuerten Einlaßkanal 8 jedes Zylinders der Brennkraftmaschine 3 in Verbindung steht. 4 bezeichnet einen Teil eines Zylinders der Brennkraftmaschine, in dem ein Kolben 5 in üblicher Weise auf- und abgleitet.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, ist auf dem Ansaugleitungsstrang 2 a ein Ansaugleitungsgehäuse 10 gehalten, das die insgesamt mit 9 bezeichnete Verstellvorrichtung zur Verstellung eines mit 12 a angedeuteten, den Luftmengen­ durchsatz steuernden Steuerquerschnittes enthält. Dieser Steuerquerschnitt 12 a ergibt sich dabei durch Relativverstellung zwischen einer in der Ansaugleitung 2 angeordneten Venturianordnung 11 und einem zentrisch in der Ansaugleitung, hier in einem in Strömungsrichtung vor der Venturianordnung liegenden Lufttrichter 12 gehaltenen Einsatzkörper 15. Oberhalb des Lufttrichters 12 ist im übrigen ein Luftfilter 13 mit einem Luftansaugtrichter 14 angeordnet.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung wird nun die Relativverstellung zwi­ schen dem Einsatzkörper 15 und der Venturianordnung 11 zur Veränderung des Steuerquerschnitts 12 a durch Axialverstellung des Einsatzkörpers 15 erreicht. Dazu ist dieser Einsatzkörper 15, der ein in Richtung auf die Venturianordnung 11 kegelförmig zulaufendes Einspritzventil 16 mit einer an dessen vorderen Stirn­ fläche vorgesehenen Abspritzöffnung enthält, über einen Tragarm 15 a an einem Stellkolben 17 befestigt, der in einer parallel zur Ansaugleitung 2 bzw. zum Luft­ trichter 12 angeordneten Zylinderbohrung 18 des Ansaugleitungsgehäuses 10 verstellbar gehalten ist. Zur Verstellung des Stellkolbens 17 können verschiedene Betätigungs­ mechanismen vorgesehen sein. In der Zeichnung wird ein solcher Betätigungsmechanis­ mus am Beispiel einer Kurvenscheibe 36 angedeutet, die über einen Seilzug 35 mit einem an einem Fahrpedal 32 befestigten Stellhebel 34 verbunden ist. Das Fahrpedal 32 ist dabei schwenkbar am Fahrzeugaufbau 33 befestigt und wird in herkömmlicher Weise von dem Fahrer des Fahrzeugs willkürlich zur Leistungs­ steuerung der Brennkraftmaschine betätigt. Die Fahrpedalbetätigung wird dann über das Zugseil 35 auf die Kurvenscheibe 36 übertragen, die ihrerseits die Ver­ stellung über eine Stellwelle 37 auf einen an einer Betätigungsscheibe 38 exzen­ trisch befestigten Betätigungsbolzen 39 übertragen, der in eine Ausnehmung 40 des Stellkolbens 17 mit zumindest seitlichem Spiel eingreift. Bei einer Verdre­ hung der Kurvenscheibe 36 durch Betätigung des Fahrpedals 32 wird also der Stellkolben 17 axial innerhalb der Zylinderbohrung 18 verstellt, wobei der Einsatzkörper 15 mitgenommen wird, wodurch der zwischen diesem bzw. dessen kegelförmigen Einspritzventil 16 und der Venturianordnung 11 gebildeten Luftsteuerquerschnitt 12 a verändert wird.

Die Einspritzung des Kraftstoffes durch das kegelförmige Einspritzventil 16 erfolgt im wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Stellung des Einsatzkörpers 15 immer etwa in die Mitte des engsten Querschnittes der Venturianordnung 11, wo im allgemeinen die größte Strömungsgeschwindigkeit der durch die Ansaug­ leitung 2 gesaugten Luft auftritt. Es ergibt sich also in jedem Fall eine günstige Aufbereitung des zugeführten Kraftstoffes unter weitgehender Vermeidung der Anlagerung des Kraftstoffes an die Wände der Ansaugleitung. Die Zumessung des Kraftstoffes erfolgt im übrigen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch eine hier nicht gezeigte, aber im Prinzip übliche Regel­ einrichtung.

Um nun zu verhindern, daß im Bereich niedriger Lasten der Brennkraftmaschine, wenn der Luftsteuerquerschnitt 12 a durch entsprechende Verstellung des Einsatz­ körpers 15 sehr klein und der sich in der Ansaugleitung 2 bildende Unterdruck sehr groß ist, dieser den Einsatzkörper 15 beaufschlagende Unterdruck eine Ver­ stellung des Einsatzkörpers zu größeren Steuerquerschnitten hin behindert, wird der Stellkolben 17 durch entsprechende Beaufschlagung mit dem sich in der Ansaug­ leitung 2 bildenden Unterdruck entlastet. Dazu wird ein Arbeitsraum 19, der der in der Fig. 1 der Zeichnung oben liegenden Stirnfläche 20 des Stellkolbens 17 zugeordnet ist über einen Anschluß 28 und eine Unterdruckleitung 29 mit einer Unterdruckentnahmestelle 30 in der Ansaugleitung 2 verbunden, so daß eine der Belastung des Einsatzkörpers 15 durch den Unterdruck der Ansaugleitung entgegen­ gerichtete Ausgleichskraft an dem Stellkolben 17 erzeugt wird.

An der gleichen Stirnfläche 20 des Stellkolbens 17 greift im übrigen eine Rück­ stellfeder 21 an, die in einer zylindrischen Ausnehmung 22 des Stellkolbens 17 gehalten ist. Mit 23 ist eine den Arbeitsraum 19 nach außen abdichtende Dichtung am Stellkolben 17 bezeichnet. Die der Stirnfläche 20 gegenüberliegende Stirnfläche 20 a des Stellkolbens 17 gleitet in einem Arbeitsraum 24 der Zylinderbohrung 18, die über eine Ausgleichsbohrung 31 mit dem unter atmosphärischem Druck stehenden Lufttrichter 12 verbunden ist. Durch diesen Raum 24 erstreckt sich ein Ansatz 25 des Stellkolbens 17 zur Durchführung einer Kraftstoffleitung 26, die über eine flexible Leitung 27 mit einer hier nicht gezeigten Kraftstoffpumpe zur Zulieferung des Kraftstoffes zu dem Einspritzventil 16 in Verbindung steht.

Mit 34 ist noch ein flexibles Kabel zur Strom- und Signalzuführung zu dem Einspritz­ ventil 16 vorgesehen.

Mit 42 ist schließlich noch eine Leerlauf-Luft-Regulierung für das Gemischbildungs­ system 1 zur Steuerung einer im Leerlauf den Steuerquerschnitt 12 a umgehenden, durch die Leitungen 41 und 43 geleiteten Bypaß-Luftmenge angedeutet.

Bei der Ausführung nach der Fig. 2 ist der Einsatzkörper 15′ mit dem kegelförmi­ gen Einspritzventil 16′ zentrisch und feststehend in dem Lufttrichter 12′ angeord­ net, in dem der Tragarm 15 a′ fest an dem Ansaugleitungsgehäuse 10′ gehalten ist. Durch den Tragarm 15 a′ führen eine Kraftstoffleitung 26′ und ein Stromkabel 44′ von dem Einspritzventil 16′ zum feststehenden Gehäuse.

Zur Verstellung des mit 12 a′ bezeichneten Luftsteuerquerschnitts ist hier die Venturianordnung 11′ axial verstellbar gehalten, indem der Betätigungsbolzen 39 der Betätigungsscheibe 38 in eine unmittelbar an der Venturianordnung 11′ angeord­ nete Ausnehmung 40′ eingreift. Zum Ausgleich der durch den in der Ansaugleitung 2 herrschenden Unterdruck erzeugten Belastung der Venturianordnung 11′ ist an dieser über einen hülsenförmigen Verbindungssteg 51 ein Stellkolben 17′ befestigt, der an seiner mit 20′ bezeichneten unten liegenden Stirnfläche von dem in der Ansaugleitung 2 gebildeten Unterdruck beaufschlagt wird. Dazu ist der dieser Stirnfläche 20′ zugeordnete Arbeitsraum 19′ über eine Verbindungsbohrung 50 mit der Ansaugleitung 2 verbunden.

Die der Stirnfläche 20′ entgegengesetzte Stirnfläche 20 a′ des ringförmigen Stell­ kolbens 17′ ist ebenso wie die mit 48 bezeichnete Stirnfläche der als Ringkolben ausgebildeten Venturianordnung 11′ mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt, in dem die diesen Stirnflächen zugeordneten Arbeitsräume 24′ und 46 über Verbin­ dungsleitungen 31′ und 47 mit der Atmosphärendruck führenden Luftleitung 41 verbunden sind. Diese Atmosphärendruck führende Luftleitung 41 ist im übrigen über die Leerlaufluft-Regulierung 42 mit einer zu der engsten Stelle der Venturianord­ nung 11′ führenden Umgehungsleitung 43′ zur Lieferung der Leerlauf-Luftmenge verbindbar.

In dem Arbeitsraum 46 ist im übrigen auch die Rückstellfeder 21′ angeordnet, die die Stirnfläche 48 der Venturianordnung 11′ belastet und sich auf einem an dem Ansaugleitungsgehäuse 10′ gehaltenen Zwischenring 45 abstützt.

Die Funktion und Wirkungsweise des in der Fig. 2 gezeigten Gemischbildungs­ systems entspricht im wesentlichen derjenigen der Ausführung nach Fig. 1. Der wesentliche Vorteil, der mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Gemischbil­ dungssystems erreicht wird, besteht darin, daß die bei niedrigen Lasten der Brenn­ kraftmaschine durch den in der Ansaugleitung dann herrschenden Unterdruck erzeugte Belastung des Stellelements der Verstellvorrichtung 9 im wesentlichen durch eine dieser Belastung entgegengerichtete Ausgleichskraft ausgeglichen wird, die durch Beaufschlagung einer Stirnfläche des die Verstellung des Stellelements bewirkenden Stellkolbens mit diesem Unterdruck erreicht wird. Durch entsprechende Bemessung der von diesem Unterdruck beaufschlagten Stirnflächen des Verstellkolbens kann dieser Kraftausgleich im wesentlichen vollständig erreicht werden, so daß die Verstellung des Stellelements in jeder Stellung des Fahrpedals gleich leicht erfolgt.

Claims (7)

1. Gemischbildungssystem für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen von Fahr­ zeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, mit einer Ansaugleitung, in der eine Venturianordnung und ein zentrisch angeordneter, eine mit einem Kraftstoffzumeßsystem verbundene Kraftstoffaustrittsöffnung aufweisender Einsatzkörper gehalten ist, und mit einer Verstellvorrichtung zur strömungs­ querschnittsverändernden Relativverstellung zwischen dem Einsatzkörper und der Venturianordnung, die mit einem zur Leistungsverstellung willkürlich betätig­ baren Fahrpedal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (9) einen Stellkolben (17) aufweist, der mit einem die Relativverstellung aus­ führenden Stellelement (15) verbunden ist, und entgegen einer Rückstellfeder (21) von einem in der Ansaugleitung (2) in Strömungsrichtung hinter der Venturi­ anordnung (11) herrschenden Unterdruck zum Ausgleich der von dem Unterdruck auf das Stellelement ausgeübten Belastung beaufschlagbar ist.

2. Gemischbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (15) ein in Richtung auf die Venturianordnung kegelförmig zu­ laufendes Einspritzventil aufweist.

3. Gemischbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (17) eine der von dem Unterdruck beaufschlagten Stirnfläche (20) entgegengerichtete Stirnfläche (20 a) aufweist, die in einem mit einer Atmos­ phärendruck führenden Stelle der Ansaugleitung (2, 12) verbundenen Arbeits­ raum (24) verstellbar ist.

4. Gemischbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stellkolben (15) in einem parallel zur Ansaugleitung in einem An­ saugleitungsgehäuse (10) angeordneten Zylinder (18) verstellbar ist.

5. Gemischbildungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (17′) als Ringkolben ausgebildet ist, der in einem konzentrisch zur Ansaugleitung (2, 12) angeordneten Zylinder (18′) des Ansaugleitungsgehäuses (10′) verstellbar ist.

6. Gemischbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellelement durch den Einsatzkörper (15) gebildet ist, der gegen­ über der feststehenden Venturianordnung (11) in der Ansaugleitung (2) axial verstellbar gehalten ist.

7. Gemischbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stellelement durch die Venturianordnung (11′) gebildet ist, die gegenüber dem feststehenden Einsatzkörper (15′) in der Ansaugleitung (2) axial verstellbar gehalten ist.