DE2348859A1

DE2348859A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2348859A1
Application number: DE19732348859
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1975-04-10
Also published as: SE7412127L; FR2246745A1; US3919992A; BR7408011D0

Description

1'/ 5 T

12.9.1973 Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinsprit zanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine 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 entsprechend der durchströmenden Luftmenge über ein Arbeifesglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die bei konstanter Druckdifferenz erfolgende Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt,

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wobei die Rückstellkraft auf das Meßorgan durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die das Arbeitsglied mindestens mittelbar beaufschlagt.

Kraftstoffeinspr.itzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um eine möglichst vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu erreichen und dadurch bei höchst möglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinst möglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder zumindest stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art wird die das Saugrohr durchströmende Luftmenge von einem Meßorgan erfaßt, proportional dieser Luftmenge die Kraftstoffmenge zugemessen und unmittelbar durch Einspritzventile in der Nähe jedes Motorzylinders in das Saugrohr eingespritzt. Die Proportionalität zwischen der Luftmenge und der zugemessenen Kraftstoffmenge kann dabei in Abhängigkeit von den Motorkenngrößen wie Drehzahl, Last und Temperatur geändert werden, indem die am Meßorgan angreifende Rückstellkraft verändert wird. Hierzu wirkt am Meßorgan als Rückstellkraft der Druck eines Druckflüssigkeitskreislaufes, der vom Systemkreislauf der Kraftstoffeinspritzanlage abgekoppelt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art mit wesentlich geringerem Bauaufwand zu entwickeln, die den Anforderungen in bezug auf

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möglichst geringe Anteile giftiger Bestandteile im Abgas genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck der Druckflüssigkeit durch Änderung des Kraftstoffdruckes stromabwärts des Zumeßventiles beeinflußbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Druckflüssigkeit Kraftstoff dient, dessen Druck durch den Systemdruck stromabwärts des Zumeßventils bestimmt ist und der Systemdruck durch ein Ventil änderbar ist, dessen in Schließrichtung wirkende Federkraft während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine mittels einer beheizbaren Bimetallfeder verringerbar ist und die Kraftstoffeinspritzung durch ein unmittelbar ' stromabwärts der Drosselklappe angeordnetes Einspritzventil * erfolgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist,daß das Ventil und die Bimetallfeder im Einspritzventil angeordnet sind und einer die Ventilnadel des Einspritzventiles in Schließstellung haltenden ersten Feder eine zweite Feder entgegenwirkt, wobei die Vorspannung der zweiten Feder über einen Verstellkolben durch die beheizbare Bimetallfeder änderbar und der Verstellkolben zwischen zwei seine Endlagen bestimmenden Anschlägen verschiebbar ist und der am Verstellkolben'durchleckende Kraftstoff über einen Kanal stromabwärts der Drosselklappe in das Saugrohr einführbar ist.

Nach einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient das Einspritzventil gleichzeitig als Ventil zur Änderung des Kraftstoffdruckes stromabwärts des Zumeßventiles und ist der Kraftstoff am Einspritzventil elektrisch aufheizbar.

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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Ventil zur Änderung des Kraftstoffdruckes stromabwärts des Zumeßventiles als Flachsitzventil mit einer Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildet und in Schließrichtung von einer Feder beaufschlagbar ist und die Kraft der Feder des Systemdruckventils auf die Membran durch die Bimetallfeder verringerbar ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführunß;sbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage.

Bei der Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 1 strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch ein Luftfiltergehäuse 1, einen Konus 2, in dem ein Meßorgan 3 angeordnet ist und einen Saugrohrabschnitt ¹J mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer· Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im Konus 2 nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie,einen konstanten vor demMeßorgan 3 herrschenden Luftdruck, der zwischen Meßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

Das Meßorgan 3 steuert direkt ein Zumeßventil 6. Die Verstellbewegung des Meßorgans 3 wird durch einen mit ihm verbundenen Hebel 7, der um einen Drehpunkt 8 schwenkbar ist, über eine Rolle 9 auf den Steuerschieber 10 des Zumeßventils 6 übertragen. Auf die der Rolle 9 abgewandte Stirnfläche 11 des Steuerschiebers 10 wirkt der Kraftstoffdruck und erzeugt somit die Rückstellkraft auf das Meßorgan 3·

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Die Kraftstoffversorgung erfolgt über eine Kraftstoffpumpe 13, die durch einen Elektromotor Ik angetrieben, den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 15 ansaugt und über eine Leitung 16 dem Zumeßventil 6 zuführt. Aus der Leitung l6 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 17 im Gehäuse des Zumeßventils 6. Der Kanal 17 führt zu einer Ringnut l8 des Steuerschiebers 10 und weiterhin über einen Kanal 19 zu einer Kammer 20, so daß die eine Seite einer Membran 21 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 10 öffnet die Ringnut l8 mehr oder weniger einen Steuerschlitz 22, der durch einen Kanal 23 zu einer Kammer 2k führt, die durch die Membran 21 von der Kammer 20 getrennt ist. Aus der Kammer 2h gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 25 zu einem Einspritzventil 26, das unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe 5 am Saugrohr k angeordnet ist. Die Membran 21 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 27 über einen mit einer Kugel 28 verbundenen Federteller 29 in Schließrichtung beaufschlagt wird. Die Kugel 28 wird dabei von einem Sicherungsblech 30 geführt. Die Vorspannung der Feder 27 kann durch eine Schraube 31 geändert werden. Der über einen Ventilsitz 32 abströmende Kraftstoff gelangt über eine Leitung 33 zurück zum Kraftstoffbehälter 15.

Die aus der Kammer 20 und 2k gebildete Membrandose bewirkt, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 18 und dem Steuerschlitz 22 bestehenden überdeckung also unabhängig von der zu dem Einspritzventil 26 strömenden Kraftstoffmenge die Druckdifferenz am Zumeßventil 6 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 10 und die zugemessene .Kraftstoff menge, bei gleichbleibender Breite des Steuerschlitzes 22, proportional sind.

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Bei der Schwenkbewegung des Hebels 7 wird das Meßorgan 3 in den Konus 2 bewegt, so daß der sich zwischen Platte und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 3 ist. Somit wird der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge stets eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen.

Die die Rückstellkraft auf den Steuerschieber 10 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 16 eine Leitung 35 ab, die in einen Raum 36 mündet, in den der Steuerschieber 10 mit seiner dem Hebel 7 abgewandten Stirnfläche 11 ragt. Die Druckbeaufschlagung des Raumes 36 erfolgt dabei über eine Dämpfungsdrossel 37.

Der zugemessene Kraftstoff gelangt aus der Kammer 24' des Differenzdruckventiles über die Leitung 25 in einen Raum des Einspritzventiles 26. In den Raum ¹IO ragt eine Ventilnadel ¹Jl mit ihrem dem Saugrohr abgewandten Ende und wird von einer ersten Feder 42 in Schließrichtung gehalten, der über einen Federteller 43 eine zweite Feder 44 entgegenwirkt Mit ihrem der Düsennadel abgewandten Ende stützt sich die zweite Feder 44 an einem Verstellkolben 45 ab, der in einer Bohrung 46 verschiebbar gelagert ist. Der Verstellkolben hat an seinem der zweiten Feder 44 abgewandten Ende einen Bund 47, der als Anschlag dient, indem im unbeheizten Zustand einer Bimetallfeder 48 der Verstellkolben 45 mit seinem Bund 47 gegen eine Stirnfläche *I9 einer Buchse 50 gedrückt wird. Die Bimetallfeder 48 ist an ihrem dem Verstellkolben 45 abgewandten Ende durch eine Schraube 51 fest mit einem Gehäuse 52 verbunden und von einem elektrischen Heizelement 53 umgeben. Das elektrische Heizelement 53 ist so ausgelegt, daß nach dem Ablauf der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Bimetallfeder ihre

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Federkraft auf den Verstellkolben ^5 derart vermindert, daß sie sich vom Verstellkolben wegbewegt und zum Anliegen an eine als Anschlag ausgebildete Schraube 5^ gelangt. Der Verstellkolben Jj5 folgt der Bewegung der Bimetallfeder 48, indem die zweite Feder Μ und der auf diesen wirkende Kraftstoffdruck den Verstellkolben gegen die an dem Anschlag 5^ anliegende Bimetallfeder drückt. Der zwischen dem Verstellkolben k5 und der Buchse 50 durchleckende Kraftstoff wird durch eine Leitung 55 im Gehäuse 52 einem Ringkanal 56 zugeführt, der unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe in das Saugrohr mündet.

Die Ventilnadel ist von einem elektrischen Heizelement 57 umgeben, so daß der Kraftstoff vor dem Einspritzen in das Saugrohr erwärmt werden kann.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 14 angetriebene Kraftstoffpumpe 13 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 15 angesaugt und über die Leitung 16 dem Zumeßventil 6 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1, 2, 4 Luft an, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebel 7 auch der Steuerschieber 10 des Zumeßventils verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt des Steuerschlitzes 22 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 3 und dem Steuerschieber 10 ergibt.ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge.

Die am Zumeßventil 6 zugemessene Kraftstoffmenge wird über eine Leitung 25 dem Einspritzventil 26 zugeführt, das unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe 5 am Saugrohr angeordnet ist und den Kraftstoff kontinuierlich in das Saugrohr

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einspritzt. Das Einspritzventil 26 bestimmt gleichzeitig den Druck des Kraftstoffes stromabwärts und stromaufwärts des Zumeßventiles β in der Kraftstoffeinspritzanlage.

Der von der Kraftstoffpumpe 13 geförderte Kraftstoff gelangt von der Leitung 16 ebenfalls in eine Leitung 35 _s die über die Dämpfungsdrossel 37 in den Raum 36 mündet, in den der Steuerschieber 10 mit seiner Stirnfläche 11 ragt. Damit erzeugt der Kraftstoffdruck stromaufwärts des Zumeßventils eine konstante Rückstellkraft auf das Meßorgan 3.

Um während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch anreichern zu können, ist es erforderlich, die Rückstellkraft auf das Meßorgan und damit den Kraftstoffdruck stromaufwärts des Zumeßventiles zu verringern. Hierfür wirkt der die Ventilnadel 41 in Schließrichtung haltenden ersten Feder M2 eine zweite Feder 44 entgegen, deren Vorspannung während des Warmlaufes dadurch erhöht ist, daß der Verstellkolben 45 von der Bimetallfeder 48 mit seinem Bund auf die Stirnfläche 49 der Buchse 50 gedrückt wird.

Die Erhöhung der Vorspannung der zweiten Feder 44 bedeutet gleichzeitig eine Verringerung des Öffnungsdruckes des Einspritzventiles 26 und eine entsprechende Verringerung des Kraftstoffdruckes in der Kraftstoffeinspritzanlage. Hierdurch wird die Rückstellkraft auf den Steuerschieber 10 und damit auf das Meßorgan 3 ebenfalls verringert, so daß eine stärkere Auslenkung des Meßorgans bei gleicher Ansaugluftmenge erfolgt und eine größere Kraftstoffmenge zugemessen wird. Das an der Bimetallfeder 48 angeordnete elektrische Heizelement 53 ist so ausgelegt, daß mit dem

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Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Bimetallfeder sich in Richtung auf den Anschlag 5H gebogen hat, so daß sich die zweite Feder HH entspannen kann, indem sie,unterstützt vom Kraftstoffdruck,den Verstellkolben 45 in Richtung auf den Anschlag 5H verschiebt. Die Verringerung der Vorspannung der zweiten Feder MH hat zur Folge, daß das Einspritzventil 26 erst bei einem höheren Kraftstoffdruck öffnet, sich also der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage und damit die Rückstellkraft auf das Meßorgan erhöhen.

In Fig. 2 sind die entsprechend der Fig. 1 gleichen Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. An dem Zumeßventil 6 wird durch das Differenzdruckventil 20,21,2^,32 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten, wobei in Schließrichtung auf das Differenzdruckventil eine Feder 27 wirkt und der Kraftstoff über die Leitung 25 in eine Kammer 63 des Einspritzventiles 26 gelangen kann. Aus der Kammer 63 kann der Kraftstoff über einen Ventilsitz 6¹I, der durch eine Membran 65 verschließbar ist, in einen Raum 66 gelangen, in dem eine die Ventilnadel Hl in Schließstellung haltende Feder 67 angeordnet ist. Das durch die Membran 65 und den Ventilsitz SH gebildete Ventil ist über eine mit einem Federteller 68 verbundene Kugel 69, die von einem Sicherungsblech 70 geführt wird, durch eine Feder in Schließrichtung beaufschlagbar. Die Feder 71 stützt sich an ihrem dem Federteller 68 abgewandten Ende -an einer Schraube 72 ab und kann durch diese in ihrer Vorspannung geändert werden. Während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine wird die Kraft der Feder 71 auf die Membran 65. dadurch verringert, daß die Bimetallfeder 48 am Federteller 68 angreift und der Kraft der Feder 71 entgegenwirkt. Ist die Warmlaufphase abgeschlossen, so hat sich die elektrisch beheizte Bimetallfeder HQ in Richtung auf die Membran 65

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gebogen und ist so außer Eingriff mit dem Federteller 68 gelangt, so daß die volle Federkraft der Feder 71 auf die Membran 65 wirken kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 bedeutet die Verringerung der Kraft der Feder 71 auf die Membran 65 eine Senkung des Kraftstoffdruckes in der Kraftstoffeinspritzanlage, wodurch während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine die Rückstellkraft auf das Meßorgan 3 verringert und eine größere Kraftstoffmenge zugemessen wird.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 bietet durch die Vereinigung von Warmlaufventil und Ventil zur Änderung des Kraftstoffdruckes in der Kraftstoffeinspritzanlage im Einspritzventil den Vorteil, daß ein gesondertes Warmlaufventil und ein gesondertes Systemdruckventil entfallen. Für die Regelung der Rückstellkraft auf das Meßorgan ist ebenfalls kein zusätzlicher Druckkreislauf erforderlich, da hierfür der Systemdruck stromaufwärts des Zumeßventiles dient, wobei mit einfachen Mitteln während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine eine Absenkung des Systemdruckes und damit eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgen kann.

Die Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung nach Fig. 2 bietet demgegenüber den Vorteil geringerer Qualitätsanforderungen an das Einspritzventil, wobei jedoch die vorteilhafte Zusammenfassung von Warmlaufventil und Ventil zur Änderung des Kraftstoffdruckes im Einspritzventil erhalten bleibt.

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Claims

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Ansprüche

L^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 entsprechend der durchströmenden Luftmenge über ein Arbeitsglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für di-e bei konstanter Druckdifferenz erfolgende Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Rückstellkraft auf das Meßorgan durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die das Arbeitsglied mindestens mittelbar beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß .der Druck der Druckflüssigkeit durch Änderung des Kraftstoffdruckes stromabwärts des Zumeßventils (6) beeinflußbar ist.

'^Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckflüssigkeit Kraftstoff dient, dessen Druck durch den Systemdruck stromabwärts des Zumeßventils (5) bestimmt ist.

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3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruck stromaufwärts des Zumeßventiles ((J) durch ein "Ventil (26; 63, 6*1, 65) änderbar ist, dessen in Schließrichtung wirkende Federkraft (42,· 71) während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine mittels einer beheizbaren Bimetallfeder (48) verringerbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzung durch ein unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe (5) angeordnetes Einspritzventil (26) erfolgt.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26 ;63,64,65) und die Bimetallfeder (48) im Einspritzventil (26) angeordnet sind.

6. Kraft Stoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer die Ventilnadel (4l) des Einspritzventils (26) in Schließstellung haltenden ersten Feder (42) eine zweite Feder (44) entgegenwirkt.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der zweiten Feder (44) über einen Verstellkdben (45) durch die beheizbare Bimetallfeder (48) änderbar ist.

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8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (45) zwischen zwei seine Endlagen bestimmenden Anschlägen (47,5¹I) verschiebbar ist.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der am Verstellkolben (45) durchleckende Kraftstoff über einen Kanal (55,56) stromabwärts der Drosselklappe (5) in das Saugrohr (4) einführbar ist.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventil gleichzeitig als Ventil zur Änderung des Kraftstoffdruckes stromabwärts des Zumeßventiles (6) dient.

11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff am Einspritzventil (26) elektrisch aufheizbar ist.

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (63,64,65) zur Änderung des Kraftstoff druckes stromabwärts des Zumeßventiles (6) als Plachsitzventil mit einer Membran (65) als beweglichem Ventilteil ausgebildet und in Schließrichtung von einer Feder (71) beaufschlagbar ist*

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13· Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die Kraft der Feder (71) des Ventils (63, 64,65) auf die Membran (65) durch die Bimetallfeder (48) verringerbar ist._N

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