DE2423110A1

DE2423110A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2423110A1
Application number: DE19742423110
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert; Walter Dipl Ing Dr Passera; Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2271401B1; FR2271401A1; GB1506499A; JPS50158721A

Description

R.2072

2.4,1974 Kh/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraft stoffeinsprit 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 gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei einen als bewegliches Teil dienenden Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der- Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die

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kontinuierlich durch eine von der Kraftstoffversorgungsleitung durch eine Abkopplungsdrossel getrennte Steuerdruckleitung gefördert den die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druck durch mindestens ein in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine steuerbares Elektromagnetventil änderbar ist.

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen und die Proportionalität zwischen Luftmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen, wie z.B. Drehzahl, Last, Temperatur und Abgaszusammensetzung, geändert werden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzianlagen dieser Art wird die Kraftstoffmenge möglichst proportional der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge zugemessen, wobei das Verhältnis zwischen zugemessener Kraftstoffmenge und Luftmenge durch Änderung der Rückstellkraft des Meßorgans in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine durch ein elektromagnetisch betätigtes Druckregelventil änderbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, bei der mit geringst möglichem Aufwand in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine die Rückstellkraft auf

das Meßorgan änderbar ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Elektromagnetventil getaktet über ein elektronisches Steuergerät während.der Warmlaufphase von einem temperaturfühlenden Geber und nach Abschluß der Warmlaufphase .getaktet von einer den Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine ermittelnden Abgasmeßsonde oder in Abhängigkeit von einer anderen Betriebskenngröße ansteuerbar ist. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Elektromagnetventil mit konstanter Frequenz und sich ändernde." Öffnungszeit ansteuerbar.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Elektronagnetventil mit konstanter Öffnungszeit und sich ändernder Frequenz ansteuerbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung :.st das Elektromagnetventil durch die Zündimpulse mit der Hotor.frequenz oder einem Mehrfachen der Motorfrequenz und sich ändernder Öffnungszeit ansteuerbar.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Elektromagnetventil in erregtem Zustand vorzugsweise geöffnet und als Flachsitzventil mit einer Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die gleichzeitig als Anker dient und in Schließrichtung von einer Gegenfeder beaufschlagt wird und daß 'die obere Grenze des Steuerdruckes in der Steuerdruckleitung durch den Systemdruck und die untere Grenze durch die Kraft der Gegenfeder bestimmt ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß in der Steuerdruckleitung stromabwärts des Elektromagnet ventile s eine Drossel angeordnet ist und daß die

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obere Grenze des Steuerdruckes durch den Systemdruck und die untere Grenze durch die Drossel bestimmt ist.

Nach einer weiterhin vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Elektromagnetventil im Sinne eines Baukastensystemes an das Zumeß- und Mengenteilergehäuse montierbar.

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

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage, Fig..2 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf von Ventilerregerstrom, Steuerdruck und mittlerem

Steuerdruck darstellt,
Fig. 3 ein an das Zumeß - und Mengenteilergehäuse montiertes Elektromagnetventil.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 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 einar Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich in dem konischen Abschnitt 3 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 2 und der-Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.

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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 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber l4 ausgebildete bewegliche Yentilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers I¹I wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt.

Die Kraftstoffversorßung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 .ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 zweigt eine Leitung 22 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist, das bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen läßt.

Aus der Kraftstoffversorgungsleitung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 26 im Gehäuse des Zumeß- und Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt zu einer Ring- , nut 27 des Steuerschiebers I¹I und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers I¹I öffnet die Ringnut 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 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 3¹* bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage

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aufgehalten wird. Die je aus einer Kammer 28 und 32 gebildeten Membrandosenbewirken, 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 den Zumeßventilen 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 konischem Abschnitt ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist.

Als Druckflüssigkeit zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 dient Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraft stoff ver3orgungsleit mg 21 eine Leitung 36 ab," die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 38 ist über eine Dämpfungsdrossel 39 ein Druckraum 40 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit 3einer Stirnfläche 15 ragt".

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein Elektromagnetventil

42 angeordnet, das als Plachsitzyentil mit einer Membra'n

43 als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die gleichzeitig als Anker dient und von einer Gegenfeder

.44 in Richtung auf einen festen Ventilsitz 45 beaufschlagt wird, der als Kern des Elektromagnetventiles 42 dient. Der bei geöffnetem Elektromagnetventil 42 zwischen dem festen Ventilsitz 45 und der Membran 43 durchströmende Kraftstoff kann über eine Rückströmleitung 48 zum Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen.

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Der Steuerstrom wird der Spule ^9 des Elektromagnetventils k2 über einen Stecker 50 zugeführt, der über eine Steuerleitung 51 mit einem elektronischen Steuergerät 52 verbunden ist. Dem elektronischen Steuergerät werden in Spannungen umgewandelte Meßwerte der Betriebskenngrößen

zugeführt. So ist das elektronische Steuergerät über eine Leitung 53 mit einem temperaturfühlenden Geber-, der beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand enthalten kann, und über eine Leitung 5¹* mit einer Abgasmeßsonde 55 verbunden, die in der Abgasleitung 56 der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor l8 angetriebene Kraftstoffpumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 20 angesaugt und über die Kraftstoffversorgungsleitung 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 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 Kraftstoff-Luft-Verhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das

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Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erfolgt. Hierfür ist in der Steuerdruckleitung 38 ein Elektromagnetventil 42 angeordnet. Das Elektromagnetventil 42 ist während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine über das elektronisch« Steuergerät von einem nicht dargestellten temperaturfühlenden Geber ansteuerbar. Ist die Warmlaufphase abgeschlossen, so erfolgt die Steuerung des Elektromagnetventils 42 durch die Abgasmeßsonde 55» die in der Abgasleitung 56 angeordnet ist. Die Abgasmeßsonde 55 liefert eine Spannung, die vom Sauerstoffgehalt im Abga.? der Brennkraftmaschine abhängig ist. übersteigt die Sondenspannung einen bestimmten Schwellwert, so liefert das elektronische Steuergerät 52 keinen Steuerstrom I (Fig.2), so daß das Elektromagnetventil 42 geschlossen ist und der Steuerdruck bis auf den Wert des Systemdruckes ansteigt, was gleichbedeutend mit einer großen Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 ist. Dieser Betriebszustand ist durch ein zu fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch gekennzeichnet. Sinkt nun die Sondenspannung unter den Schwellwert, so liefert das elektronische Steuergerät 52 einen Steuerstrom I und das Elektromagnetventil 42 öffnet. Der Steuerdruck kann nun bis auf einen durch die Kraft der Gegenfeder 44 gekennzeichneten Druck abfallen, wodurch sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 verringert. Dieser Betriebszustand ist durch ein zu mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch gekennzeichnet. In Fig. 2 ist der Verlauf des Steuerstromes I, des'Steuerdruckes ρ und des mittleren Steuerdruckes ρ über der Zeit t dargestellt. Nach einer bestimmten Zeit t. ist die Warmlaufphase abgeschlossen und die Ansteuerung des Elektromagnetventiles erfolgt nur noch durch die Abgasmeßsonde. Die strichpunktierte Linie a zeigt den Verlauf des Sollwertes des mittleren Steuerdruckes ρ und die ausgezogene Linie b den tatsächlichen Verlauf des mittleren Steuerdruckes ρ , der um den Sollwert a •pendelt.

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Die Ansteuerung des Elektromagnetventiles 42 erfolgt zweckmäßigerweise mit konstanter Frequenz und sich in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ändernder öffnungs- bzw. Schließzeit des Elektromagnetventils. . .

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des Elektromagnetventils %2 mit konstanter öffnungs- bzw. Schließzeit und sich in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen ändernder Frequenz. Eine derartige Ansteuerung des Elektronagnetventiles bietet den Vorteil, daß das elektronische Steuergerät 52 wesentlich einfacher und damit billiger ausgeführt werden kann.

Natfh einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist das Elektromagnetventil 42 mit der Motorfrequenz (Gaswechselfrequenz) oder einem Mehrfachen der Motorfrequenz und sich in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine ändernder öffnungs- bzw. Schließzeit ansteuerbar. Hierbei kann die Motorfrequenz relativ einfach z.B. durch die Zündimpulse an den Zündkontakten abgenommen werden. Eine derartige Ausführung bietet den Vorteil der selbsttätigen Anpassung der Regelfreq.uenz an die durch den Gaswechselvorgang bestimmten Motortotzeiten· in Kombination mit den Betriebskenngrößen.

Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann stromabwärts des Elektromagnetventils eine Drossel angeordnet sein, durch die die untere Grenze des Steuerdruckes bestimmt ist. ■ .

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann das Elektromagnetventil k2 awch in vorteilhaftem Meise im Sinne eines Baukastensystems an das 1ϊμ®&- nnü Msngentsilervejntilgehäuse 10

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Claims

Ansprüche

llJKraftstoffeinspritzanlage 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 gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei einen als bewegliches Teil dienenden Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitunj; angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich durch eine von der Kraftstoffversorgungs-· leitung durch eine Abkopplungsdro'ssel getrennte Steuerdruckleitung gefördert den die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druck

durch mindestens ein in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine steuerbares Elektromagnetventil änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil (^2) getaktet über ein elektronisches Steuergerät (52) während der Warmlaufphase von einem temperaturfühlenden Geber und nach Abschluß der Warmlaufphase getaktet , von einer den Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine ermittelnden Abgasmeß.sonde(55) oder in Abhängigkeit von. einer anderen Betriebskenngröße ansteuerbar ist.

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2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil (42) mit konstanter Frequenz und sich ändernder Öffnungszeit ansteuerbar ist.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil (42) mit konstanter Öffnungszeit und sich ändernder Frequenz ansteuerbar ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil (42) durch die Zündimpulse mit der Motorfrequenz oder einem Mehrfachen der'Motorfrequenz ur;d sich ändernder Öffnungszeit ansteuerbar ist.
5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnet7 ventil (42) in erregtem Zustand vorzugsweise geöffnet und als Flachsitzventil mit einer Membran (43) als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die gleichzeitig als Anker dient und in Schließrichtung von einer Gegenfeder (44) beaufschlagt wird.
6·. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze des Steuerdruckes

. . in der Steuerdruckleitung (38) durch den Systemdruck und die untere Grenze durch die Kraft der Gegenfeder

(44) bestimmt ist. ' -12-

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7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerdruckleitung (38) stromabwärts des Elektromagnetventile eine Drossel angeordnet ist.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch-7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze des Steuerdruckes durch den Systemdruck und die untere Grenze durch die Drossel, bestimmt ist·
9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß las Elektromagnetventil (42) im Sinne eines Baukastensystems an das Zumeß- und Mengenteilergehäuse (10) montierbar ist.

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