DE1934705B2 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem eine willkürlich betätigbare Drosselklappe sowie ein Drosselorgan in Reihe geschaltet sind, von denen letzteres durch rien vor und hinter ihm im Saugrohr herrschenden Druck betätigt wird und ein in der Kraftstoffzuleitung angeordnetes mit konstantem Druckgefälle arbeitendes Zumeßventil steuert, mit einer Kraftstoffdüse, in der der Kraftstoff mit Luft aus dem Saugrohr mittels zweier hintereinander angeordneter Düsen aufbereitet wird.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art {siehe deutsche Patentschrift 12 43 917) wird durch das Drosselorgan die Drosselnadel des Zumeßventils verschoben, deren Kontur derart ausgebildet ist, daß jedem Wert der durchgesetzten Luftmenge ein bestimmter Wert der Kraftstoffmenge entspricht. Hierbei kann der Öffnungsquerschnitt des Drosselorgans proportional dem Öffnungsquerschnitt des Zumeßventils sein. Die Gestaltung der Kontur einer Drosselna del ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. Insbesondere sind der Einjustierung von Drosselnadef und Drosselbohrung des Zumeßventils zu der Drosselorganstellung sowie der Änderung des Kraftstoffluftgemisches bei Warmlauf- oder Startmengenanreicherung verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt.

Die Luft zur Aufbereitung des Kraftstoffs wird bei dieser bekannten Einspritzanlage entweder im Saugrohr in Strömungsrichtung vor den Drosselgliedern abgenommen, so daß diese auch an der Verbrennung beteiligte Luftmenge durch das Drosselorgan nicht gemessen wird und entsprechend bei der Zumessung des Kraftstoffs nicht berücksichtigt werden kann, oder die Luft wird stromab der Drosselglieder abgenommen. wofür dann jedoch eine Luftpumpe erforderlich ist. da der Druck bzw. das Gewicht der Luft im Saugrohrabschniit stromab der Drosselglieder, nämlich an dieser Abzapfstelle und auch an der Einspritzstelle annähernd gleich ist.

Auch läßt es sich bei derartigen Kraftstoffeinspritzdüsen, die, um eine günstige Zumessung zu den einzelnen Moiorzylindern zu erreichen, in der Nähe der Saugventile des Motors angeordnet sind, nicht vermeiden, daß während des Schiebebetriebs, bei dem die stromaufwärts im Saugrohr angeordnete Drosselklappe geschlossen ist, durch den starken Unterdruck im Saugrohr über die Einspritzdüse Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung gesogen wird, der dann in die Motorzylinder gelangt. Das hierbei entstehende Kraftstoffgemisch ist meist nicht brennbar, was zu giftigen Abgasen führt oder es ist brennbar und führt zu stoßartigem Lauf des Motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art ohne die beschriebenen Nachteile zu entwickeln, bei der insbesondere die Aufbereitungsluft ohne Luftpumpe zugeführt werden kann und die trotzdem an der Einspritzstelle einen Überdruck gegenüber dem Saugrohrdruck aufweist, damit eine ausreichende Aufbereitung des Kraftstoffes möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender, z.T. bekannter bzw. vorgeschlagener Merkmale gelöst

a) das Zumeßventil hat einen Steuerschieber mit schräger Steuerkante, der durch das Drosselorgan verdrehbar ist und dabei einen von der Drehlage abhängigen freien Querschnitt für den Kraftstoff durchfluß freigibt und außerdem zur Absperrung des Kraftstoffdurchflusses axial verschiebbar ist;

b) bei dem Kraftstoffeinspritzventil wird der Kraftstoff mittels einer Flüssigkeitsdüse durch einen

Luftzwischenraum und danach durch eine mit der Flüssigkeitsdüse fluchtende Zwischendüse eingespritzt und die Luft dem Luftzwischenraum zugeführt (an sich bekannt, siehe US-Patentschrift 33 30 541 und DT-AS 11 91 177);

c) die dem Kraftstoffeinspritzv₂ntil zugeführte Luft wird dem Saugrohr zwischen Drosselklappe und Drosselorgan entnommen (siehe älteres Patent 20 08 851);

d) in dem Kraftstoffeinspritzventil ist ein Schließergar, für die bei Normalbetrieb offene Flüssigkeitsdüse angeordnet, welches durch in der Steuerlei tung zugeführten Kraftstoff gegen eine Rückstellkraft in Schließrichtung betätigbar ist (vgl. Schließorgan gemäß DT-AS 11 97 686);

e) bei abgesperrtem Kraftstoffdurchflußquerschnitt des Zumeßventils verbindet der Steuerschieber die Kraftstoffzuleitung mit der bei Normalbetrieb entlasteten Steuerleitung des K. aftstoffeinspritzventils.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuerschieber des Zumeßventils elektromagnetisch verschiebbar.

Eine besondere Aufbereitung des zugeführten Kraftstoffes wird dadurch erreicht, daß in dem Einspritzventil stromaufwärts der Flüssigkeitsdüse eine Wirbelkammer mit tangential einmündenden Kraftstoffzulaufkanälen angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Durch ein Saugrohr 1 strömt Verbrennungsluft an einem Drosselorgan 2 und an einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 3 vorbei zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Drosselorgan 2 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, ein quer zur Strömungsrichtung verschiebbarer Kolben sein; es kann jedoch auch eine um eine Achse schwenkbare Klappe oder eine in Strömungsrichtung bewegbare Prallplatte sein. In jedem Fall bewegt sich das Drosselorgan 2 im Saugrohr 1 nach einem bestimmten Gesetz, welches annähernd eine lineare Funktion der Luftmenge im Saugrohr 1 ist, wobei der zwischen Drosselorgan 2 und Drosselklappe 3 herrschende Druck nahezu konstant bleibt unter der Voraussetzung eines konstanten Drucks vor dem Drosselorgan 2.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt das zylindrische Drosselorgan 2 durch eine quer zum Saugrohr 1 liegende Bohrung 4 in der Wandung des Saugrohres 1 in dieses hinein. Das Drosselorgan 2 ist mit einem Kolben 5 verbunden, dessen Durchmesser größer als der des Drosselorgans 2 ist und welcher in einem Zylinder 6 verschiebbar ist. Der Kolben 5 wird nach außen durch den in dem Abschnitt la des Saugrohrs zwischen Drosselorgan 2 und Drosselklappe 3 herrschenden Unterdruck entgegen einer Rückstellkraft beispielsweise einer Feder 9 gezogen. Der Unterdruck wird durch einen Kanal 8 übertragen. Das in dem Zylinder 6 durch das Drosselorgan 2 und die 6~ benachbarte Stirnringfläche des Kolbens 5 abgegrenzte ringförmige Volumen steht durch einen Kanal 7 entweder mit dem Außenraum oder wie dargestellt mit dem Lufteinlaß Ic/des S?ugrohres 1 in Verbindung. Als Antrieb kann statt des Kolbens 5 auch eine Membran oder ein sonstiges gleichwertiges Mittel dienen. Inwieweit die Verstellbewegung des Drosselorgans 2 eine lineare Funktion der Luftmenge ist, hängt von der Kenngröße der Feder 9 sowie von den Reibveriusten zwischen den gleitenden Teilen ab. Mit dem Drosselorgan 2 ist axial verschiebbar eine mit Zähnen versehene Stange 10 verbunden. Die Zähne greifen in ein Ritzel 12, das an einem Steuerschieber 11 angeordnet ist, welcher das bewegliche Teil des Kraftstoffzumeßventils bildet Jeder Axialstellung des Drosselorgans 2 entspricht also eine bestimmte Drehsteüung des Steuerschiebers 11 des Kraftstoffzumeßventils.

In die Mantelfläche des Steuerschiebers U ist eine Ringnut 14 gearbeitet, deren eine axiale Begrenzungsfläche als schräge Steuerkante 14' ausgebildet ist, die den Zumeßquerschnitt einer vorzugsweise rechteckigen Längsnut 15 steuert Eine Kraftstoffpumpe 16, die durch einen Elektromotor 17 angetrieben wird, saugt den Kraftstoff aus einem Behälter 18 an und fördert ihn über eine Leitung 19 in die Ringnut 14. Von der Leitung 19 zweigt eine Rücklaufleitung 20 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil (Druckhalteventil) 21 geschaltet ist.

Aus der Ringnut 14 strömt der Kraftstoff durch den Zumeßdrosselquerschnitt 22 in die Nut 15 und von dort in eine Bohrung 23, die zu einem membranbetätigten Schiebervemii 24 führt, über das das Druckgefälle an der Zumeßdrossel 22 konstant gehalten wird. Eine Ringnut 25 des Ventils 24. in die die Bohrung 23 mündet, wird von dem Steuerschieber 26 des Schieberventils 24, der durch eine Membran 27 betätigt wird, mehr oder weniger zu einer in der Mantelfläche des Steuerschiebers angeordneten Ringnut 28 hin geöffnet, die mit einer zu der oder den Einspritzventilen 34 führenden Leitung 29 verbunden ist.

Die Räume beiderseits der Membran 27 sind hydraulisch durch Leitungen mit Stellen vor bzw. nach der Zumeßdrossel 22 verbunden. Der in Schlicßrichtung des Schieberventils 24. also in Richtung Druckerhöhung wirkende Raum 27' ist über eine Leitung 30 mit der Leitung 19 verbunden, der in öffnungsrichturig wirkende Raum 27" ist über eine Leitung 31 mit der Leitung 23 verbunden. Wenn sich der Druck vor der Zumeßdrossel 22 oder nach der Zumeßdrossel in der Leitung 29 ändert und damit das Druckgefällc an der Zumeßdrossel 22 geändert wird, wird durch die Membran 27 der Steuerschieber 26 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 33 so lange verschoben, bis aufgrund der Drosselwirkung des Schieberventils 24 das frühere Druckgefälle an der Zumeßdrossel 22 wieder hergestellt ist. Dieses Druckgefälle wird im wesentlichen durch die Steifigkeit der Membran 27 und die Kraft der Feder 33 bestimmt. Das Druckgefälle ist also unabhängig von der durch die Kraftstoffleitung 29 strömenden Menge konstant. Der Steuerschieber 11 ist entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 35 axial verschiebbar, die ihn gegen einen im Gehäuse verstellbaren Anschlag 36 drückt. Dieser Anschlag 36 wird zur Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches willkürlich oder durch entsprechende Vorrichtungen verdreht, wodurch sich das Verhältnis der Öffnungsquerschnitte von Drosselorgan 2 und Zumeßdrossel 22 ändert. D>es erfolgt bei der Voreinstellung des Öffnungsquerschnittverhältnisses jedoch auch beim Starten bzw. Warmlaufen des Motors, wenn ein fetteres Kraftstoff-Luft-Gemisch erforderlich ist.

Um das dem Anschlag 36 abgewandte Ende des Steuerschiebers 11 ist ein Elektromagnet 37 angeordnet, bei dessen Erregung der Steuerschieber axial entgegen der Kraft der Rückstellfeder 35 verschoben wird. Hierdurch wird die Ringnut 14 von der Nut 15 getrennt, so daß der Kraftstoffstrom zu den Einspritzventilen

unterbrochen ist. Dies ist insbesondere im Schiebebetrieb erforderlich, urn zu vermeiden, daß die Giftanteile in den Abgasen über ein bestimmtes Maß zunehmen bzw. der Motor ruckartig läuft.

Jedes Einspritzventil 34 - nur eines ist dargestellt ist mit einem Schließglied 38 ausgestattet, das während des Schiebebetriebs hydraulisch entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 39 verschoben, die Spritzöffnung 40 einer Flüssigkeitsdüse schließt. Hierdurch wird verhindert, daß während des Schiebebetriebs aus den Kraftstoffleitungen 29 Kraftstoff gesogen wird, was ebenfalls zu den vorgenannten Nachteilen führen würde. Zur hydraulischen Steuerung des Schließgliedes 38 dient eine Leitung 41, die in eine auf der Mantelfläche des Steuerschiebers 11 angeordnete Ringnut 42 mündet. Diese Ringnut 42 ist über einen Kanal 43. in dem ein Druckhalteventil 44 angeordnet ist, mit dem die Feder 35 aufnehmenden Raum verbunden. Das Druckhalteventil 44 hat lediglich die Aufgabe zu verhindern, daß die in den Leitungen und Kanälen 41 bis 43 befindliche Flüssigkeit ausläuft; es kann jedoch nicht verhindern, daß das Schließglied 38 des Einspritzventils 34 in der gezeichneten Schaltstellung des Steuerschiebers 11 durch die Feder 39 in seine gezeichnete Ausgangslage gleiten kann.

Sobald durch den Elektromagneten 37 der Steuerschieber 11 verschoben und dadurch die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen gesperrt wird, wird die Ringnut 14 des Steuerschiebers 11 mit der Leitung 4i verbunden, wodurch der von der Pumpe 16 geförderte Kraftstoff unter dem durch das Druckhalteventil 21 bestimmten Druck auf das Schließglied 38 wirksam wird, so daß dieses entgegen der Kraft der Feder 39 zur Schließung der Spritzöffnung 40 verschoben wird. Hierdurch ist erreicht, daß mit Schließen der Kraftstoffzuführleitung auch die Spritzöffnung 40 geschlossen wird.

j Aus der Leitung 29 gelangt der zugefuhrte Kraftstoff im Einspritzventil über einen im Düsenkörper verlaufenden Kanal 49 und durch tangential in eine Wirbelkammer 50 einmündende Bohrungen 49' in diese Kammer und von dort mit einem entsprechenden to Wirbel durch die Flüssigkeitsdüse 40 in einen Luft/wischenraum 51. und dann über eine Zwischendüse 52 in das Saugrohr der Brennkraftmaschine.

In den Luftzwischenraum 51 münden Luftkanäle 53. die im Düsenkörper angeordnet sind und von denen nur einer in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Luftkanäle 53 sind über eine Leitung 54 mit dem zwischen den beiden Drosselgliedern liegenden Saugrohrabschnitt la verbunden. In diesem Saugrohrabschnitt la herrscht ein größerer relativer Druck als in dem Saugrohrabschnitt. μ in den die E^:nspritzdüse 34 mündet, so daß die Luft unter Druck aus der Leitung 54 bzw. den Kanälen 53 in den Luftzwischenraum 51 der Düse eintritt, was für eine gute Aufbereitung von vorteil ist. Außerdem wird diese der Aufbereitung dienende Luft an einer Stelle des Saugrohres abgenommen, die stromab des Drosselorgans 2 liegt, so daß auch diese Luftmenge bei der Zumessung des Kraftstoffes berücksichtigt wird.

In den Leitungen 29, 41 und 54 sind Verteiler 56, 57 und 58 angeordnet, die jeweils so viele Abzweigleitungen haben, wie Einspritzventile zu der Einspritzanlage gehören, von denen wie beschrieben nur eines dargestellt ist.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit S kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem eine willkürlich betätigbare Drosselklappe sowie ein Drosselorgan in Reihe geschaltet sind, von denen letzteres durch den vor und hinter ihm im Saugrohr herrschenden Druck betätigt wird und ein in der Kraftstoffzuleitung angeordnetes mit konstantem Druckgefälle arbeitendes Zumeßventil steuert, mit einer Kraftstoffdüse, in der der Kraftstoff mit Luft aus dem Saugrohr mittels zweier hintereinander angeordnete.* Düsen aufbereitet wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) das Zumeßventil (14,15) hat einen Steuerschie ber (11) mit schräger Steuerkante (14'), der durch das Drosselorgan (2) verdrehbar ist und dabei einen von der Drehlage abhängigen freien Querschnitt für den Kraftstoffdurchfluß freigibt und außerdem zur Absperrung des Kraftstoffdurchflusses axial verschiebbar ist;

b) bei dem Kraftstoffeinspritzventi! (34) wird der Kraftstoff mittels einer Flüssigkeitsdüse (40) durch einen Luftzwischenraum (51) und danach durch eine mit der Flüssigkeitsdüse fluchtende Zwischendüse (52) eingespritzt und die Luft dem Luftzwischenraum zugeführt;

c) die dem Kraftstoffeinspmzventil (34) zugeführte Luft wird dem Saugrohr (1) zwischen Drosselklappe (3) und Drosselorgan (2) entnommen;

d) in dem Kraftstoffeinspritzventil (34) ist ein Schließorgan (50) für die bei Normalbetrieb offene Flüssigkeitsdüse (40) angeordnet, welches durch in einer Steuerleitung (41) zugeführten Kraftstoff gegen eine Rückstellkraft (39) in Schließrichtung betätigbar ist;

e) bei abgesperrtem Kraftstoffdurchflußquerschnitt des Zumeßventils (14, 15) verbindet der Steuerschieber (11) die Kraftstoffzuleitung (19) mit der bei Normalbetrieb entlasteten Steuerleitung (41) des Kraftstoffeinspritzventils (34).

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (11) des Zumeßventils (14, 15) elektromagnetisch (37) verschiebbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff dem Zumeßventil (14,15) von einer elektrisch angetriebenen Pumpe (16) unter konstantem Druck zugeführt wird.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einspritzventil (34) stromaufwärts der Flüssigkeitsdüse (40) eine Wirbelkammer (50) mit tangential einmündenden Kraftstoffzulaufkanälen (49') angeordnet ist.