DE2349631C2 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine 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 gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbarer Druckdifferenz erfolgt, indem das bewegliche Ventilglied eines die Druckdifferenz am Zumeßventil jeweils regelnden Differenzdruckventiles einerseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventiles und andererseits vom Druck in einem Steuerdruckkreislauf beaufschlagbar ist, in dessen Verbindun^sbereich ίο mit einem Kraftstoffversorgungskreislauf der Kraftstoffeinspritzanlage eine erste Drossel liegt

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch is zu schaffen, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftig"π Abgasen zu vermeiden. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen und die Proportionalität zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen geändert werden.

Die immer strenger werdenden Abgasbestimmungen machen eine sehr genaue Regelung der optimalen Kraftstoffeinspritznienge erforderlich. So benötigen z. B. die u. a. zur Abgasentgiftung verwendeten Katalysatoren zur praktisch vollständigen Umsetzung der μ schädlichen Anteile im Abgas zu unschädlichen Verbindungen ein Luftvfcrhäitnis von A nahe 1.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art (DE-OS 22 03 018, DE-AS 23 39 370) die Druckdifferenz am Zumeßventil über ein Diffcrenzdruckventii elektromagnetisch zu verändern, wofür jedoch ein zusätzliches Differenzdruckventil und damit ein relativ großer Bauaufwand erforderlich ist.

Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (US-PS 29 04 026) ist im Bereich der Verbindung ■to eines Stcucrdruckkreislaufes mit einem Versorgungskreislüuf ein Druckregler angeordnet, dem eine Drosselstcllc nachgeschaltct ist, an der normalerweise kein meßbarer Druckabfall erfolgt. Der Druck im Steuerdruckkreislauf wird dann nur durch den Druckregler bestimmt. Eine Änderung des Druckes im Steuerdruckkreislauf ist nur beim Start der Brennkraftmaschine elektromagnetisch kurzzeitig durch Erhöhung bzw. Verminderung der Schließkraft eines weiteren Druckreglers vorgesehen. DieAnordnung der den Steuerdruckkreislauf begrenzenden Druckregler bringt den Nachteil eines sehr großen Bauaufwandes mit sich, bei gleichzeitig zusätzlichen Fehlermöglichkeilen und damit unerwünschten Fehlern bei der Kraftzumessung.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzanlage (US-PS 29 85 160) sind zwar im Bereich der Verbindung des Steuerdruckkreislaufs mit dem Versorgungskrcislauf Drosscin vorgesehen, die aber lediglich zur Abkopplung dienen, denn der Druck im Steuerdruckkrcislauf wird durch einen Druckregler geregelt und ι« nicht durch die Druckdifferenz an diesen Drosseln, da der DrosselquersehniU dieser Drosseln theoretisch beliebig geändert werden kann, ohne daß im Steuerdruckkreislauf bei gleichbleibenden Federkräften im Druckregler eine Druckänderung erfolgt. Stromabwarts des Druckreglers ist ein Magnetventil angeordnet, das als Absperrventil bei abgestellter Brennkraftmaschine dient, um ein Ausströmen νοη Kraftstoff aus der Kraftstoffcinsprit/.anlage zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Krafistoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwikkeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage bei geringstem Bauaufwand für die hydraulischen und elektronischen Bauteile.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs angegebenen Ar? erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Steuerdruckkreislauf in Reihe eine zweite Drossel, ein Speicher, eine dritte Drossel und ein Magnetventil angeordnet sind.

Der Speicher, die dritte Drossel und das Magnetventil bilden einen hydraulischen integralregler. An den Speicher werden keine hohen Regeifunktionsanforderungen gestellt Der elektronische Schaltungsaufwand für das Magnetventil ist gering, da nur eine Schwarz-Weiß-Ansteuerung des Magnetventiles erfolgt Um bei dieser Ansteuerung abrupte Drucksprünge des Kraftstoffdruckes in dem Steuerdruckkreislauf zu vermeiden, die sich in gleicher Weise auf die Kraftstoffzumessung auswirken würden, erfolgt durch den Speicher und die dritte Drossel eine hydraulische Integration der Dru', känderung. Durch die unmittelbar stromaufwärts des Speichers angeordnete zweite Drossel ergibt sich der Vorteil einer größeren relativen Druckänderung zum durchschnittlich herrschenden Druck, so daß ein kleinerer Speicher gewählt werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage möglich.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage mit Gleichdruck-Differenzdruckventilen,

F i g. 3 ein drit.is Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage mit Gleichdruck-Differenzdruckventilen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1, das einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meüorgan 3 aufweist und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres 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 dem Meßorgan 3 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Meßorgan 3 und der Drosselklappe 6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

Das Meßorgan 3 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil 7. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber 11 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilervenlils 7 betätigt.

Der von einer durch einen Elektromotor 13 angetriebenen Kraftstoffpumpe 14 aus einem Kraftstoffbehälter 15 geförderte Kraftstoff gelangt über eine Leitung 16 und einen Kanal 17 in eine Ringnut 18 des Steuerschiebers 11. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 18 mehr oder weniger Steuerschlitze 19, die durch Kanäle 20 zu je einer Kammer 21 führen, die durch eine Membran 22 von einer Kammer 23 getrennt ist, wobei die Membran als bewegliches Ventilteil je eines als Differenzdruckventil 24 ausgebildeten Flachsitzventils dient und in Öffnungsrichtung von einer Feder 25 beaufschlagt wird. Aus der Kammer 21 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 26 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind Von der Leitung 16 zweigt eine Leitung 27 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 28 geschaltet ist das bei zu großem Systemdrück Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen läßt

Der Steuerschieber 1 ί wird auf seiner dem Hebel 8 gegenüberliegenden Stirnfläche durch Druckflüssigkeit beaufschlagt die als Rückstellkraft für da* Meßorgan 3 dient und über eine Leitung 29 mit einer Dämpfungsdrossel 30 auf den Steuerschieber wirkt

Von der Leitung 16 zweigt ebenfalls eine Leitung 32 ab, in der in Reihe eine erste Drossel 33, die Kammern 23 der Diffei enzdruckventüe 24, eine zweite Drossel 34, ein Speicher 35, eine dritte Drossel 36 und ein Magnetventil 37 angeordnet sind. Bei geöffnetem Magnetventil 37 kann der Kraftstoff des Steuerdruckkreislaufes 32 drucklos über eine Rücklaufleitung 38 zum Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen. Der Speicher 35 hat eine Speicherkammer 40, die durch eine Membran 41 von einer über eine öffnung 42 mit dem Atmosphärendruck verbundene Kammer 43 getrennt ist. In der Speicherkammer 40 ist ein fester Ventilsitz 44 angeordnet von dem die Membran vom Steuerdruck in der Speicherkammer 40 entgegen der Kraft einer Feder 45 abgehoben werden kann.

Die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Kraft-Stoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei I-afender Brennkraftmaschine wird über das Saugrohr 1,4 und 5 Luft angesaugt, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebel 8 auch der Steuerschieoer 11 des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 verschoben, der die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge zumißt. Die direkte Verbindung zwischen dem Meßorgan 3 und dem Steuerschieber U ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend ünear sind, was an sich angestrebt wird. Um das Kraffi'off-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu könner, ist eine Änderung der Proportionalität zwischen angesaugter Luftrnenge und zugemesserner Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, z. B. durch den Sauerstoffgehalt im Abgas durch eine sogenannte Sauerstoffsonde, die in der bo Abgasleitung dor Brennkraftmaschine angeordnet ist und über eine elektronische Schaltung ein Magnetventil betätigt, erforderlich. Die Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann einerseits dadurch erfolgen, daß die Rückstellkraft am Meßorgan 3 verändert wird oder b5 andererseits durch Ändeiung tier Druckdifferenz am Zjmeßventil 18, 19. Der Differenzdruck an den Differenzdruckvcntilen 24 kann in vorteilhafter Weise gemeinsam durch den Druck in dem Steucrdruckkreislauf

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Öffnungsrichtung nicht von einer zusätzlichen Federkraft belastet. Dies hat den Vorteil, daß bei der Montage des ZumeB- und Mengentcilerventils 7 eine genau abgestimmte Einstellung der einzelnen Federn entfällt. Die kleinste zugemessene Kraftstoffmenge läßt sich bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch begrenzen, daß die dritte Drossel 36 und das Magnetventil 37 ständig durch eine Leitung 47 mit einer vierten Drossel 48 umgangen werden. Der Steuerdruck der Speicherkammer 40 bleibt dann, entsprechend der Größe der vierten Drossel 48, stets kleiner als der Systemdruck.

Wie in F i g. 2 so sind auch in F i g. 3 die gegenüber der F i g. 1 gleichbleibenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der

15 F i g. 3 bietet den Vorteil, daß die kleinste zugemessene Kraftstoffmenge unabhängig vom Systemdruck ist. Hierfür wird die erste Drossel 33 und die zweite Drossel 34 von einem eingeprägten Mengenstrom durchflossen, kann. Mit sinkendem Sfcücrdrück in den Kammern. 23 der durch eine vierte Drossel bestimmt wird, an der

32 geregelt und geändert werden. Dazu ist im Steuerdruckkreislauf eine erste Drossel 33, die Kammern 23 der Differenzdruckventile 24, die zweite Drossel 34, der Speicher 35, die dritte Drossel 36 und das Magnetventil 37 in Reihe angeordnet. Das Magnetventil 37 wird von einer nicht dargestellten Sauerstoffsonde über eine elektronische Schaltung geöffnet, wenn an ihr eine bestimmte Schwellspannung unterschritten wird, was gleichbedeutend ist mit einer bestimmten Sauerstoffkonzentration im Abgas bzw. einem bestimmten mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch. Bei geöffnetem Magnetventil 37 strömt der Kraftstoff aus der Speicherkammer 40 des Speichers 35 über den festen Ventilsitz 44, die dritte Drossel 36 und das Magnetventil zum Kraftstoffbehälter 15 zurück. Der Steuerdruck in der Speicherkammer 40 sinkt, wodurch gleichzeitig mehr Kraftstoff über die erste Drossel 33 und die zweite Drossel 34 entsprechend der größeren Druckdifferenz fließen

der Differenzdruckventile 24 öffnet die Feder 25 das Differenzdruckventil mehr und eine größere Kraftstoffmenge kann aus den Kammern 21 über die Kanäle 26 zu den Einspritzventilen abfließen. Dadurch sinkt der Druck in den Kammern 21, was eine größere Druckdifferenz an den Zumcßventilen 18, 19 und damit eine größere zugemessene Kraftstoffmenge zur Folge hat.

Übersteigt die von der Sauerstoffsonde abgegebene Spannung einen bestimmten Schwellwert, der ein bestimmtes fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch darstellt, so wird das Magnetventil über die elektronische Schaltung geschlossen. Der durch die erste Drossel und die zweite Drossel fließende Kraftstoff strömt nun in die Speicherkammer 40, wodurch eine Drucksteigerung im Steuerdruckkreislauf 32 hervorgerufen wird. Der Druckanstieg in den Kammern 23 der Differenzdruckventile 24 führt zu einer geringeren über die Kanäle 26 zu den Eip.spritzventüen abfließender! Krafts'.offmcnge und damit zu einer Druckerhöhung in den Kammern 21, wodurch die Druckdifferenz an den Zumeßventilen 18, 19 verringert und eine geringere Kraftstoffmenge zugemessen wird, solange, bis die Sauerstoffsonde erneut das Signal zum öffnen des Magnetventiles gibt.

Der kleinste vom Speicher 35 im Steuerdruckkreislauf bei geschlossenem Speicher gehaltene Steuerdruck ist so gewählt, daß bei Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine keine Dampfblasen entstehen. Um am Arbeitspunkt des Reglers die gleiche Änderungsgeschwindigkeit der zugemessenen Kraftstoffmenge bei steigender und fallender Einspritzmenge zu erzielen, sind die Drosseln 33,34 und 36 so abgestimmt, daß bei einem bestimmten Steuerdruck in der Speicherkammer 40 am Arbeitspunkt und bei geöffnetem Magnetventil 37 durch die dritte Drossel 36 die doppelte Kraftstoffmenge strömt, wie durch die Drossel 33 und 34. Beim Erreichen des geringsten zulässigen Steuerdruckes in der Speicherkammer 40 unterbricht die Membran 41 den Kraftstoffrücklauf über den festen Ventilsitz 44. wodurch die maximal zugemessene Kraftstoffmenge am Zumeßventil 18, 19 begrenzt wird. Die kleinste zugemessene Kraftstoffmenge am Zumeßventil 18,19 ergibt sich bei geschlossenem Magnetventil 37 dann, wenn der Druck im Steuerdruckkreislauf 32 gleich dem Systemdruck ist Die Einspritzmenge wird dann durch die Vorspannung der Federn 25 der Differenzdruckventile 24 bestimmt.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach F i g. 2 sind die Differenzdruckventile 24 als Gleichdruckventile ausgebildet, d. g. die Differenzdruckventile werden in durch ein Druckregelventil 50 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Dabei ist die vierte Drossel 48 und das Druckregelventil 50 parallel im Steuerdruckkrcislauf 32 angeordnet. Das Drucksteuerventil 50 ist als Flachsitzvenlil mit einer eine Kammer 51 und eine Kammer 52 trennenden Membran 53 als bewegliches Ventilteil ausgebildet, wobei in der Kammer 51 ein fester Ventilsitz 54 und eine das Ventil in Öffnungsrichtung fc ^aufschlagende Feder 55 angeordnet sind. Die vierte Drossel 48 kann in der Membran 53 angeordnet sein und die Kammern 51 und 52 des Druckregelventiles 50 verbinden. Die Änderung des Mengenstromes an der ersten Drossel 33 und der zweiten Drossel 34 erfolgt dadurch, daß parallel zum Druckregelventil 50 bzw. zur vierten Drossel 48 eine dritte Drossel 36 und mit dieser

J5 in Reihe das Magnetventil 37 angeordnet ist. Bei geöffnetem Druckregelventil 5G kann der Kraftstoff über den festen Ventilsitz 54 und die Rücklaufleitung 38 zum Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen. In Fig.3 ist lediglich der Teil des Steuerdruckkreislaufes 32 dargestellt, der stromabwärts der Kammern 23 der Differenzdruckventile 24 in der Kraftstoffeinspritzanlage gemäß F i g. 2 angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemisch verdichtende 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 gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbarer Druckdifferenz erfolgt, indem das bewegliche Ventilglied eines die Druckdifferenz am Zumeßventil jeweils regelnden Differenzdruckventiles einerseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventiles und andererseits vom Druck in einem Steaerdruckkreislauf beaufschlagbar ist, in dessen Verbindungsbereich mit einem Kraftstoffversorgungskreislauf der Kraftstoffeinspritzanlage eine erste Drossel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerdruckkreislauf (32) in Reihe eine zweite Drossel (34), ein Speicher (35), eine dritte Drossel (36) und ein Magnetventil (37) angeordnet sind.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dritter Drossel (36) und Magnetventil (37) eine vierte Drossel (48) im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

3. KraftstoffeinspiItzanla^ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Speichers (35) im Steuerdruckkre: lauf (32) ein Druckregelventil (5C) angeordnet ist, zu dem die vierte Drossel (48) und die dritte Drossel (36) mit dem Magnetventil (37) parallel angeordnet sind.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Drossel (48) in der Membran (53) des als Flachsitzventil mit der Membran (53) als beweglichem Ventilteil ausgebildeten Druckregelventiles(50) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (37) von einer sogenannten in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsonde geöffnet wird, wenn ein bestimmtes mageres Kraftstotf-Luft-Gemisch unterschritten wird.

6. Kraftstoffspritzanlage nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (37) von einer sogenannten in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsonde geschlossen wird, wenn ein bestimmtes fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch überschritten wird.