DE2351203A1

DE2351203A1 - Kraftstoffversorgungsanlage

Info

Publication number: DE2351203A1
Application number: DE19732351203
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1975-04-17
Also published as: FR2247619A2; GB1486433A; FR2247619B2

Description

23512Oj

H. t 7 8 3~ '

13. 9. 1973 Iih/Do

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsnrus t erhilf sanmeldung

Robert Bosch GrTbII, 7 Stuttgart 1

Kraft s

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffvcrsorgungsanlage für gemicchverdichtonde, frendgczündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftnenge proportionalen Kraftstoff menge verstellt, wobei die-Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt, wobei der Druck der Flüssig-

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keit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil , das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist und als Steuerelement eine Bimetal!feder dient, die mit einem unmittelbar nach, dem Start von einem

elektrischen Heizelement beheizten Wärmeleitbügel verbunden und gegenüber der Umgebung Wärmeisoliert befestigt ist, wobei die Bimetallfeder bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur gegen die Kraft einer Steuerfeder des Drucksteuerventils wirkt.

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck , für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um so den Kraftstoff möglichst vollständig zu verbrennen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kl einstmögliche κι Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Ibgasen zu vermeiden oder stark zu vermindern. Hierzu muß die Kraftstoffmenge den Erfordernissen jedes Betriebszustands der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden. Ss muß also die im Durchschnitt günstigste Proportionalität zwischen Luftmenge und Kraftstoff menge in Abhängigkeit vor: Kotorkenngrößen wie z. B. Temperatur und Abgaszusammensetzung änderbar sein.

Bei bekannten KraftstoffVersorgungsanlagen dieser Art wird die Kraftstoffmenge möglichst proportional der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge zugemessen, wobei das Verhältnis zwischen zugemessener Kraftstoffmenge und Luftinenge durch Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans in Abhängigkeit von Kotorkenngrößen änderbar ist. Die Varmlaufsteuerung und dir Λ — Regelung erfolgt dabei durch getrennte Drucksteuerventile.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff Versorgungsanlage der bekannten Art zu entwickeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an eine derartige Kraftstoffversorgungsanlage bei geringstem Bauaufwand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch.gelöst, daß der Steuerfeder eine zweite Feder parallelgeschaltet und die Vorspannung der zweiten Feder in Abhängigkeit von Mdtorkenngrößen änderbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der.Erfindung ist derart, daß die Vorspannung der zweiten Feder in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas mittels einer Abgasmeßsonde durch einen Elektromagneten änderbar ist und als Elektromagnet ein Hubmagnet dient, der durch einen oberen und einen unteren Schwellwert der Abgasmeßsonde getaktet gesteuert wird.

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

Bei der dargestellten Kraftstoffversorgungsanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 5 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt '4 und einen Verbindungsschlauch 5 in einen "Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern-einer Brennkraftmaschine. Das' Meßorgan ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt J des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante, am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten,- vor dem Meßorgan herrschenden Luftdruck der zwischen dem Meßorgan und der Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant

^bleibt· 50 9816/05 88" - 4 -

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Daß Meßorgan steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerve ntil 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 Fase 15 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 14- wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 dient.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einen Elektromotor 18 angetriebene .Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Leitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 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 im Gehäuse des Zumeß- und 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 einer Membran 29 durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut 2? mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die eine konstante Schlitzbreite aufweisen und 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 einzelnen 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 Kraftstoff— Versorgungsanlage offengehalten wird. Die je aus einer Kammer 28 und 32 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 27 und den Steuerschlitzen 30 bestehenden Öffnung, also unabhängig von der zu den Ein-

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spritzventilen 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 2 in den konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Meßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 e: zeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 21 eine Leitung 37 ab, die über eine Dämpfungsdrossel 38 in. einen Druckraum 39 mündet, in den der Steuerschieber 14- mit seiner Stirnfläche 15 ragt. In der Leitung 37 ist eine Vordrossel 40 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 21 zum Z-umeß- und Mengenteilerventil 10 von dem Steuerdruckkreislauf 37 > 41 eines Drucksteuerve ntiles 4-2 trennt. .

Stromabwärts der Vordrossel 4-0 zweigt von der Leitung 37 eine Leitung 41 zum Drucksteuerventil 4-2 ab, um dann von dort über eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 zu gelangen.'Durch das Drucksteuerventil 42 ist der Druck der als Rückstellkraft 'wirkenden Druckflüssigkeit temperaturabhängig und in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas steuerbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Plachsitzventil ausgebildet, mit einen festen Ventilsitz 57 und einer Membran 58, die in Schließrichtung des Ventils von einer ßteuerfeder 59 und einer zweiten Feder 63 belastet wird. Die Schließkraft der Steuerfeder 59 wird von einem Stift 60, der zwischen Membran 58 und Steuerfeder 59 und parallelgeschalteter zweiter Feder 63 eingespannt ist,

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übertragen. Der Stift 60 wird dabei von einem Auflager

61 an der Membran 58 und einem Federteller 62, auf dem sich die Steuerfeder 59 und die zweite Feder 63 abstützt, gehalten. Gegen den Federteller 62 wirkt eine Bimetallfeder 64, die an ihrem anderen Ende .mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßten Bolzen 65 verschraubt ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 65 und der Bimetallfeder 64 liegendes Isolierstück 66 ist die Bimetallfeder gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt. Parallel zu der Bimetallfeder 64 liegt ein Wärmeleitbügel 68, der an einem gemeinsamen Befestigungspunkt einen wärmeleitenden Kontakt mit der Bimetallfeder 64 hat.

Auf dem Wärmeleitbügel 68 ist ein elektrischer Heizkörper 69 aufgesetzt. Der eine Stro;.:anschluß 70 des elektrischen Heizkörpers 69 ist mit dem Pluspol verbunden, der andere Stromanschluß 72 ist über eine zusätzliche im Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 isoliert befestigte Bimetallfeder 73 und deren freies Ende 75 mit einem Massekontakt 76 am Gehäuse verbindbar.

Parallel dazu ist der Stromabschiuß 72 ständig mit dem Massekontakt· 76 über einen Vorwiderstand 74 verbunden, der durch die Bimetallfeder 73 überbrückbar ist.

Die zweite Feder 63 stützt sich-mit ihrem dem Federteller

62 gegenüberliegenden Ende an einem Federteller 77 ab, der in erregtem Zustand, eines Elektromagneten 78 von einem Anker 79 durch einen Druckstift 80 derart bewegbar ist, daß die Vorspannung der zweiten Feder 63 vergrößerbar ist. Der Elektromagnet 78 ist als Zugmagnet mit einer Spule ausgebildet und wird durch eine Abgasmeßsonde 82, die in der Abgasleitung 83 angeordnet ist, von einem oberen und einem unteren Schwellwert der Abgasmeßsonde über einen

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Schwellwertverstärker 84 getaktet gesteuert« Die Abgasmeßsonde 82 "besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 85, das aus einem Pestelekti-olyten, beispielsweise Zirkondioxyd durch Sinterung hergestellt ist. Das Röhrchen 85 ist "beiderseits mit mikroporösen Platinschichten "bedampft, die mit nicht dargestellten Kontakten versehen sind, die ein elektrisches Potential haben können. Das Röhrchen wird einerseits von der Außenluft "berührt, andererseits von den Abgasen des Kraftfahrzeuges. Der Pestelektrolyt ist bei höheren Temperaturen, wie sie im Abgaestrom vorherrschen, sauerstoffionezileitend. Wenn der Sauerstoffpartialdruck des Abgases vom Sauerstoffpartialdruck der Außenluft abweicht, dann tritt zwischen den "beiden Platinschichten bzw. zwischen den nicht dargestellten Anschlußklemmen eine Potential differenz auf, mit einem charakteristischen Verlauf, der der Luftzahl λ entspricht. Die Ausgangsspannung, der Ahgasmeßsonde ändert sich in dem näheren Bereich der Luftzahl λ ~ 1 sprungartig·. Bei λ > tritt nämlich im Abgas plötzlich unverbrannter Sauerstoff auf. Infolge der starken Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Abgasmeßsonde von der Luftzahl läßt sich die Abgasmeßsonde außerordentlich gut zur Steuerung der Kraftstoffversorgungsanlage verwenden. Die Sauerstoff-Sondenspannung ist im Bereich X < 1 groß, im Bereich X> 1 klein.

Die KraftstoffVersorgungsanlage 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 Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr 1 Luft an, durch die das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner JB^helage erfährt. Entsprechend der Auslenkung

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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 Kraftstoffnienge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-Luft-Varhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Kotors konstant sein. Es ist aber erforderlich je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, was duiOh Änderung der 'Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erfolgt. Hierfür ist in dem Steuerdruckkreis-lauf 37, 41 das Drucksteuerventil 42 angeordnet, das durch Beeinflussung des Steuerdruckes während der Warmlaufphase djr Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur temperaturabhängig die Gemischanreicherung beeinflußt. Die von dar Steuerfeder 59 und der zweiten Feder 63 auf die Membran 58 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 64 auf den Federteller 62 und damit ent.-

- gegen der Steuerfeder 59 und der zweiten Feder 63. Dadurch wird die auf die Membran 58 übertragene Kraft verringert. Unmittelbar nach dem' Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 69 eine Aufheizung der Bimetallfeder 64, was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder 64 übertragene Kraft auf den Federteller 62 verringert wird. Dies erfolgt in Zeitabhängigkeit entsprechend der Wärmemenge, die auf die Bimetallfeder 64 übertragen wird. Damit die Verringerung der von der Bimetallfeder 64 auf den Federteller 62 übertragenen Kraft in der Zeiteinheit möglichst linear entsprechend der Aufwärmiung der Brennkraftmaschine erzielt wird, ist der elektrische Heizkörper 69

■ nicht direkt mit der Bimetallfeder 64 verbunden, sondern sitzt auf einem Wärmeleitbügel 68, der die Wärme durch

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Wärmeleitung nur an der gemeinsamen Befestigungsstelle auf die Bimetallfeder 64 übertragen kann. Durch mehr oder, weniger starkes Abbiegen des Wärmeleitbügels kann der Warmestrahlungsantoil der auf die Biiaetallfeder 64 übergeht, variiert werden. Es kann hier auf vorteilhafte Weise eine Anpassung des Spannungs-Zeit-Verhaltens der Bimetallfeder' in der Warmlaufphase an das Aufwärmverhalten verschiedener Brennkraftmaschinen erfolgen. Die gewünschte Grundyorspannung wird dadurch erzielt, daß der Bolzen 65 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßt wird oder die Spannungscharakteristik der Steuerfeder 59 verändert wird.

Bei tiefen Starttemperaturen unter -0° G ist es erforderlich, die Aufwärmung der Bimetallfeder 64 zu verzögern. Dies geschieht über einen Vorwiderstand 74- in der Stromzuführungsleitung zum elektrischen Heizkörper 69. Bei normalen Starttemperaturen wird der Vorwiderstand 74- durch eine zusätzliche Birie tall feder 73 überbrückt, so daß der elektrische Ileizkörper 69 mit voller Energie betrieben wird. In der Zeichnung ist die Bimetallfeder 73 in der den Vorwiderstand 74- überbrückenden Stellung gezeichnet.

Der Steuerfeder 59 ist die in gleicher Richtung über den Stift 60 auf die Membran 58 wirkende zweite Feder 63 parallelgeschaltet. Die Vorspannung der zweiten Feder ist in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas dadurch änderbar,· daß sich die zweite Feder mit ihrem dem Federteller 62 abgewandten Ende an einem Federteller 77 abstützt, der durch einen Druckstift 80 vom Anker 79 des Elektromagneten 78 verschoben werden kann, wodurch die Vorspannung der zweiten Feder 73 und damit der Druck im Steuerdruckkreislauf 37» 4-1 änderbar ist. Die Steuerung des Elektromagneten 78 erfolgt getaktet durch die Abgäsmeßsonde 82 über den Schwellwertve.rstärker 84. Die Kraftstoff Versorgungsanlage ist bestrebt ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einer Luftzahl von Λ ■ annähernd 1 einzuregeln,

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da sich dieses Verhältnis als besonders günstig herausgestellt hat. Ist nun z. B. X größer als 1, so tritt im Abgas plötzlich unverbrannter Sauerstoff auf, die untere Schwellspannung der Abgasmeßsonde wird unterschritten und der Elektromagnet 78 stromlos. Dadurch wird die -zweite Feder 63 entspannt und der Druck im Drucksteuerkreislauf 37, 4-1 verringert, was gleichbedeutend ist mit einer Verringerung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 und einer vermehrten Kraftstoffzumessung. Wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu fett, also λ kleiner als 1, so übersteigt die Sondenspannung den oberen Schwellwert und die zweite Jeder 63 wird durch den Elektromagneten 78 stärker vorgespannt, was eine Erhöhung des Steuerdruckes im Steuerdruckki'eislauf 37? 4-1 und eine größere Rückstellkraft bzw. geringere zugemessene Kraftstoffmenge am Steuerschieber zur Folge hat.

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Claims

Ansprüche

./KraftstoffVersorgungsanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft "bewegt wird und dabei das "bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Mengenteilerventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Druckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt, wobei der Druck der Flüssigkeit durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuertes Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes, aufheizbares Steuerelement enthält, änderbar ist und als Steuerelement eine Bimetallfeder dient, die mit einem "unmittelbar nach dem Start von einem elektrischen Heizelement beheizten Viärmeleitbügel verbunden und gegenüber der Umgebung wärmeisoliert befestigt ist, wobei die Bimetallfeder bei !Temperaturen unterhalb der Motorbetriebs-

. temperatur gegen die Kraft einer. Steuerfeder des Druck-

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Steuerventils wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerfeder (59) eine zweite Feder (63) parallelgeschaltot und die Vorspannung der zweiten Feder (63) in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbar ist.
2. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der zweiten Feder (6J) in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas mittels einer Abgasmeßsonde (82) durch einen Elektromagneten (78) änderbar ist.
3. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromagnet (78) ein Hubmagnet dient.
4. KraftstoffVersorgunganlage nach Anspruch 3_r dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (78) durch einen oberen und einen unteren Schwellwert der Abgasmeßsonde (82) getaktet gesteuert wird. . .

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