DE2158093A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher einspritzung in das saugrohr - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage fuer gemischverdichtende, fremdgezuendete brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher einspritzung in das saugrohr

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Description

R. 539 Kh/Lm
18.11.1971
Anlage zur
Zusatzpatent- und Ann-el dune
Gebrauchsmusterhilf sJ™e±dung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Kraftstoffeinsr>ritzanlage für gemischterdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung
in das Saugrohr
Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 2 100 935-8)
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, freiadgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Messorgan sowie eine v/illkürlich 'betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Messorgan proportional
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der durchströmenden Luftmenge gegen eine an sich möglichst, konstante Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftnenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung gefördert einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt und der Druck der Flüssigkeit durch ein in den Druckflüssigkeitskreislauf geschaltetes Drucksteuerventil änderbar ist, dessen bewegliches Ventilglied entgegen der Kraft einer in ihrer Vorspannung änderbaren Feder durch ein temperaturabhängig arbeitendes- Steuerelement (Dehnstoffregler) betätigt wird, wobei am beweglichen Ventilglied unmittelbar nach dem Start.der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement angreift, nach Patent ... (Patentanmeldung P 2 100 935.8).
Bei dieser Kraftstoffeinspritzanlage erfolgt die Warmlaufanreicherung multiplikativ und ergibt damit bei Beschleunigungsphasen einen hohen Ausstoss schädlicher Bestandteile im Abgas der Brennkraftmaschine. Durch die neuen Abgasvorschriften werden die Anforderungen an die optimale Auslegung des Warmlaufes ausserordentlich verschärft. Erfahrungsgemäss sollte die Anreicherung stationär zwischen additiv und multiplikativ liegen, bei Beschleunigung sollte momentan zusätzlich angereichert werden, um die erhöhte Kondensation beim Abbau des Unterdruckes auszugleichen bis sich durch Wandbenetzung wieder die verminderte stationäre Menge einstellt, und mit steigender Drehzahl sollte die Anreicherung vermindert werden, da die Aufbereitung durch die höhere Luftgeschwind!gkeit verbessert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffeinspritzanlage nach der HauptPatentanmeldung so zu verbessern, dass während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bei Beschleunigung ein zu hoher Ausstosa an schädlichen Bestandteilen im Abgas der Brennkraftmaschine vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des V/armlaufes der Brennkraftmaschine die Vorspannung der Feder des Drucksteuerventiles zusätzlich abhängig vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe änderbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, dass als zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschin= durch ein Heizelement erwärmt wird und auf die durch ein Betätigungsglied und eine Druckdose der Saugrohrdruck wirkt. '
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Druck in der Druckleitung durch eine Drossel willkürlich drosselbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage, Fig. 2 ein Diagramm, das die Kraftstoffanreicherung in Abhängigkeit vom Kennfeld der Brennkraftmaschine darstellt. ,
Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage· strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Messorgan 2 in einem Konus 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4-
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und einen Verbindungsschlaueh. 5 in einen Saugrohrabschnitt 6 ■mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten.Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Messorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung, angeordnete Platte, die sich im Konus 3 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Messorgan ψ 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Messorgan 2 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Messorgan 2 und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.
Das Messorgan 2 steuert unmittelbar ein Zumess- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Messorgans 2 dient ein mit ihm verbundener Hebel 11, der um einen Drehpunkt 12 möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei . seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber ausgebildete bewegliche Ventilteil 14- des Zumessventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuer-Schiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft auf das Messorgan 2 dient.
Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Leitung 21 dem Zumessventil 10 zuführt. Von der Leitung 21 zweigt eine Leitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist.
Aus der Leitung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 26 im Gehäuse des Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt zu einer Ringnut 27 des Steuerschiebers 14- und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so dass die eine Seite
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einer Membran 29 durch, diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 überdeckt die Ringnut 27 mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer Kammer 32 führen, die durch die Membran 29 von der Kammer 28 getrennt ist. Aus den Kammern 32 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzel- nen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der' Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 34- bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 28 und gebildeten Membrandosen bewirken, dass unabhängig von der zwischen der Ringnut 27 und den Steuerschlitzen 30 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an dem Zumessventil 27, 30 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, dass der Verstellweg des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.
Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Messorgan in den Konus 3 des Saugrohres 1 bewegt, so dass der sich zwischen Messorgan und Konus ändernde Ringquersehnitt proportional zum Verstellweg des Messorgans 2 ist, wodurch eine lineare Abhängigkeit der Stellbewegung des Messorgans 2 und der Verschiebebewegung des Steuerschiebers 14 und dieser entsprechend eine proportionale Kraftstoffzumessung gewährleistet ist.
Die als konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 wirkende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 21 eine Leitung 37 ab, die in einen Druckraum mündet, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt. In der Leitung 37 ist eine Drossel 39 angeordnet,
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die den Versorgungskreislauf 21 zum Zumessventil 10 von dem , Steuerdruckkreislauf 57,40 eines Drucksteuerventiles 41 trennt. ·
Hinter der Drossel 59 zweigt von der Leitung 57 eine Leitung '40 zum Drucksteuerventil 41 ab, um dann von dort über eine Rücklauf leitung 42 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 zu gelangen. Durch das Drucksteuerventil ist der Druck der als P Rückstellkraft wirkenden Druckflüssigkeit während des Varmlaufes der Brennkraftmaschine temperaturabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 41 ist als Flachsitzventil mit einem festen Ventilsitz 45 und einer Membran 44 ausgebildet, die in Schliessrichtung des Ventils von einer Feder 45 belastet wird.
Der die Feder 45 aufnehmende Raum 46 ist ein Teil einer die Drosselklappe 7 im Saugrohr umgehenden Bypassleitung 48, 49, von der nur die Mündungen in das Saugrohr und in das Drucksteuerventil 41 dargestellt sind. In dem Raum 46 ist ebenfalls ein Kolbenschieber 50 angeordnet, der den Querschnitt der Bypassleitung 48, 49 steuert und- der ausserdem als Federteller der Feder 45 dient.
Die Verstellung des Kolbenschiebers 50 erfolgt durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) 52, das bei kalter Brennkraftmaschine die Feder 45 weniger zusammendrückt und den Bypass 48, 49 weiter öffnet als bei warmer Brennkraftmaschine. Somit strömt bei kalter Brennkraftmaschine mehr Druckflüssigkeit durch das Ventil 45, 44, wodurch der Druck des als Rückstellkraft wirkenden Kraftstoffes geringer und die eingespritzte Kraft stoff menge im Verhältnis zur Luftmenge grosser ist.
Das dem Kolbenschieber 50 gegenüberliegende Ende der Feder 45
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stützt sich auf einem Federteller 53 ab, der über ein Zwischenglied 54 auf die Membran 44- wirkt. Der Federteller 53 auf seiner der Feder abgewandten Seite eine Aussparung 55» in die das eine Ende einer Bimetallfeder 56 ragt, deren anderes Ende von einem Heizelement 57 umgeben ist, das zusammen mit der Bimetallfeder 56 ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement 56, 57 bildet. An der Bimetallfeder 56 greift ein Betätigungsglied 59 aXi^ ^-as m^ einer Membran 60 einer Druckdose 61 fest verbunden ist. Die Druckdose 61 ist durch eine Leitung 62, in der eine Drossel 63 vorgesehen ist, mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe 7. verbunden. In der gezeichneten Stellung vcr Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine liegt ein an der Bimetallfeder 56 befestigter Niet 6A- an dem Federteller 53 an.., . -
Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 38 erfolgt über eine Drossel 67, die als Dämpfung dient.
Die Kraftstoffeinspritzanlage wirkt folgendermassen:
;Bei laufender Brennkraftmaschine, wird durch die von dem Elektromotor 18 angetriebene Pumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 20 angesaugt und über die Leitung 21 dem Zumessventil 10 zugeführt. Gleichzeitig saugt di-e Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1 Luft an, durch, die das Messorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Messorgans 2 wird über den Hebel 11 auch der Steuerschieber 14- verschoben, der dabei einen grösseren Querschnitt der Steuerschlitze 30 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Messorgan 2 und Steuerschieber 14- ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Luft-
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Kraftstoff-Verhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraft stoff- Luftr-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, das durch Änderung der Rückstellkraft des Messorgans 2 erfolgt.
Eine Messgrösse für die Last der Brennkraftmaschine ist die Drosselklappenstellung, so dass die Rückstellkraft zweckmässig in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung durch ein nicht dargestelltes Drucksteuerventil geändert wird.,
Wenn man zunächst von dem zweiten temperaturabhängig arbeitenden Steuerelement 5&·> 57 absiöht, wird bei kalter Brennkraftmaschine durch den Dehnstoffregler 52 des Drucksteuerventils 41 eine Anreicherung von Kraftstoff im Kraftstoff-Luft-Gemisch erzielt, da der als Rückstellkraft auf das Messorgan 2 dienende Druck des Kraftstoffes im Druckraum J8 verringert wird. Der durch den Dehnstoffregler 52 verschobene Kolbenschieber 50 hält in diesem Betriebszustand die die Drosselklappe 7 umgehende Bypassleitung 48, 49 offen. Damit ist für die grosse Reibleistung beim Kaltstart der Brennkraftmaschine ein entsprechend höherer Gemischdurchsatζ gewährleistet.
Das auf die Kühlwassertemperatur ansprechende erste temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffregier) 52 beginnt erst verhältnismässig spät über die Feder 45 und die Erhöhung des Steuerdruckes auf den Steuerschieber 14 die Kraftstoffanreicherung zu verringern. Da aber bereits kurze Zeit nach dem Start die Zylinderwände infolge der vorangegangenen Zündungen vorgewärmt sind, und eine Kraftstoffkondensation durch die vorher kalten Zylinderwände immer mehr unterbleibt, ist es zweekmässig," nun die Kraftstoffanreicherung so weit zu verringern, dass ein sauberer Veiterlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Deshalb biegt sich die der Feder 45 entgegenwirken-
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de Bimetallfeder 56 nach Erreichen einer bestimmten Temperatur in die Aussparung 55 zurück, wodurch die ganze Federkraft 45 zur Steuerung der Rückstellkraft auf das Messorgan 2 und damit zur Verminderung der Anreicherung zur Verfugung steht. Der Feder 45 wirkt ausserdem eine vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 abhängige Kraft entgegen, indem an der Bimetallfeder 56 ein mit der Druckdose 61 verbundenes Betätigungsglied 59 angreift. Die Druckdose 61 ist durch eine Leitung 62 mit einer Drossel 6J so mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden, dass ab etwa 10 Drosselklappenöffnung dieser Druckeinfluss nahezu unwirksam wird. Mit fortschreitender Wegkrümmung der Bimetallfeder 56 durch die elektrische Erwärmung verliert der Saugrohrdruck ebenfalls an Einfluss, so dass bei ganz abgehobener Bimetallfeder die Kraft der Druckdose 61 nicht ausreicht, um die Bimetallfeder noch auf den Federteller 53 zu drücken.
Die Kraftstoffanreicherung während des Warmlaufes soll anhand der Fig. 2 näher erläutert werden. In der Fig. 2 ist die Kraft- - stoffanreicherung A über dem Motorkennfeld dargestellt, wobei Q die Kraftstoffmenge pro Hub und η die Drehzahl der Brennkraftmaschine bedeuten. Die gestrichelte Linie a stellt dabei die. bisherige multiplikative und drehzahlunabhärigige Anreicherung dar, die von der Federvorspannung 4-5 abhängt. Erfindungsgemäss soll die Anreicherung A bei Vollast auf die Hälfte vermindert werden, während sie im Leerlauf erhalten bleiben soll. Dazu wird die multiplikative Anreicherung zunächst entsprechend der strichpunktierten Linie b auf die Hälfte vermindert. Die Kraft der Druckdose 61 wird nun so ausgelegt, dass durch den im Leerlauf herrschenden Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 wieder die mit dem Punkt B gekennzeichnete bisherige Anreicherung erzielt wird. Da mit steigender Last der Saug-
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rohrdruck stromabwärts der Drosselklappe ebenfalls zunimmt, ergibt sich wie gewünscht die ausgezogene halb additive halb multiplikative Kennlinie c. "
Bei steigender Last findet im ersten Augenblick eine über die Linie c hinausgehende Anreicherung entsprechend der gestrichelten Linie a statt, da durch den bei Leerlauf und Teillast im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe herrschenden Unterdruck die Dose zunächst evakuiert ist und für das Auffüllen über die Drossel 63 eine gewisse Zeit benötigt. Nach dieser durch den Drosseldurchmesser oder das Dosenvolumen einstellbaren Zeit geht die Anreicherung wieder auf die Linie c zurück. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Laststeigerung momentan zusätzlich angereicht wird, um die erhöhte Kondensation beim Abbau des Unterdruckes auszugleichen, bis sich durch die Wandbenetzung wieder die verminderte stationäre Menge einstellt.
Die Drehzahl abhängigkeit wird durch den Abgriff des. Saugrohrdruckes bei etwa 10 Drosselklappenstellung, erreicht. Da ' durch diese Anordnung der Leitung 62 der Saugrohrdruckeinfluss bei grösseren ÖffnungswinkeIn der Drosselklappe zurückgeht, ergibt sich diese Wirkung nur in dem Bereich unterhalb der 10°-Kennlinie d des Kennfeldes. Da die 10°-Kennlinie d
bei höherer Drehzahl zu Null ausläuft, ergibt sich bei hohen Drehzahlen kein Druckeinfluss mehr, so dass dort die verminderte multiplikative Anreicherung entsprechend der Lini,e b' erfolgt. .= . ■.
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Claims (4)

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    Ansprüche .
    Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Messorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Messorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine an sich möglichst konstante Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei als Rückstellkraft Druckflüssigkeit dient, die kontinuierlich und unter an sich möglichst konstantem Druck durch eine Druckleitung .gefördert einen die Rückstellung bewirkenden Steuerschieber beaufschlagt und der Druck der Flüssigkeit durch ein in den Druckflüssigkeitskreislauf geschaltetes Drucksteuerventil änderbar isty dessen bewegliches Ventilglied entgegen der Kraft einer in ihrer Vorspannung änderbaren Feder durch ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement (Dehnstoffregler) betätigt wird, wobei am beweglichen Ventilglied unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für kurze Zeit ein zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement anreift, nach Patent ... (Patentanmeldung P 2 100 935.8),
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    Stuttgart
    dadurch gekennzeichnet, dass während des Warmlaufes-der Brennkraftmaschine die Vorspannung der Feder (45) des Drucksteuerventiles (41) zusätzlich abhängig vom Saugrohrdruck (62) stromabwärts der Drosselklappe (7) änderbar ist.
  2. 2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement eine Bimetallfeder (56) dient, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine durch ein Heizelement (57) erwärmt wird und auf die durch ein Betätigungsglied (59) und eine Druckdose (61) der Saugrohrdruck (62) wirkt.
  3. 3· Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Druckleitung (62) durch eine Drossel (63) willkürlich drosselbar ist.
  4. 4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängig arbeitende Steuerelement (Dehnstoffregler) (52) ein Schliessorgan (50) für einen die Drosselklappe (7) umgehenden Bypass (48, 49) betätigt und den Bypass (48, 49) nach Erreichen der normalen Arbeitstemperatur des Motors schliesst. , /,·.·
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    Leerseite
DE2158093A 1971-11-24 1971-11-24 Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr Expired DE2158093C3 (de)

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