DE2444598C2 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

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 das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch einen Steuerdruckkreislauf gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden und mit seiner einen Stirnfläche in einen über eine Dämpfungsdrossel mit dem Steuerdruckkreislauf in Verbindung stehenden Druckraum ragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement enthält, erfolgt.

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 höchst möglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder stark zu vermindern. Hierzu muß die Kraftstoffmenge den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art (DE-OS 21 58 093) 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 durch ein Drucksteuerventil änderbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlich ärmer eingestellt werden kann, als beim plötzlichen Öffnen der Drosselklappe. Die Schadstoffemission und der Kraftstoffverbrauch können demnach während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine dadurch gesenkt werden, daß bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ein armes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingeregelt und beim plötzlichen öffnen der Drosselklappe das Kraftstoff-Luft-Gemisch kurzzeitig angereichert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwikkeln, die es gestattet, während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bei einer Beschleunigung das Kraftstoff-Luft-Gemisch für eine bestimmte Zeit anzureichern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von Druckgefälle zwischen Druckraum und Steuerdruckkreislauf ein Entlastungsventil, das zwischen dem Druckraum und einer Entlastungsleitung liegt, steuerbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung öffnet das Entlastungsventil nur bei einer plötzlichen Beschleunigung während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und dabei durch das Drucksteuerventil abgesenktem Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf, wodurch der Druckraum kurzzeitig zur Entlastungsleitung entlastbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das bewegliche Ventilteil des Entlastungsventils von einer biegeweichen Membran steuerbar ist, die einerseits vom Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf und andererseits vom Atmosphärendruck und über das einen kleineren Durchmesser als die Membran aufweisende Ventilteil vom Steuerdruck im Druckraum beaufschlagbar ist

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß das bewegliche Ventilteil als an seinem einen Ende fest mit der Membran verbundener Kolbenschieber ausgebildet ist, der mit einer die Dämpfungsdrossel enthaltenden und den Steuerdruckkreislauf und den Diuckraum verbindenden axialen Bohrung und an dem der Membran abgewandten Ende mit einem elastischen Dichtring versehen ist

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

Bei der in der Zeichnung dargestellten K.-aftstoffein-Spritzanlage 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 einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 3 des Saugrohres nach jo 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 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 in einem Drehpunkt 12 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch sine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 so 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 Ringnut 27 des Steuerschiebers 14 und weiterhin über W verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut Ά7 mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer f> 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 Einspriizventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventils, das durch eine Feder 34 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten 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 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 2 in den konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Meßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt porportional zum Verstellweg des Meßorgans 2 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist und in einen Druckraum 39 mündet in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt. Die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 39 erfolgt über eine Dämpfungsdrossel 40.

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet, über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann. Durch das dargestellte Drucksteuerventil 42 ist der Druck der die Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit temperaturabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer Membran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventils von einer Feder 46 belastet wird. Die Schließkraft der Feder 46 wird von einem Stift 47, der über ein Auflager 48 und einen Federteller 49 zwischen die Membran 45 und die Feder 46 eingespannt ist, übertragen. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der Feder 46 über den Federteller 49 eine Bimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem anderen Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßten Bolzen 51 verschraubt ist. Durch ein zwischen dem Bolzen 51 und der Bimetallfeder 50 liegendes Isolierstück 52 ist die Bimetallfeder weitgehend gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt. Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.

Erfindungsgemäß ist die Dämpfungsdrossel 40 in einem Kolbenschieber 56 angeordnet, der als bewegliches Ventilteil eines Entlastungsventils 57 dient und an seinem einen Ende von einer biegeweichen Membran 58 geführt wird. Der Kolbenschieber 56 ist mit einer axialen Bohrung 59 versehen, an die sich die Dämpfungsdrossel 40 anschließt, so daß der Druckraum und die Steuerdruckleitung 38 ständig über die Dämpfungsdrossel 40 und die axiale Bohrung 59 in Verbindung stehen. Das der Membran 58 abgewandte Ende des Kolbenschiebers 56 ist mit einem Dichtring 60 versehen. Der Kolbenschieber 56 arbeitet mit einer Entlastungsbohrung 61 zusammen, über die in geöffnetem Zustand des Entlastungsventils 57 Druckflüssigkeit in den Kraftstoffbehälter 20 zurückströmen kann. Die Membran 58 trennt einen Raum 62, in dem der Steuerdruck der Steuerdruckleitung 38 wirkt, von einem

Raum 63, der über eine Ausgleichsbohrung 64 mit der Entlastungsbohrung 61 in Verbindung steht.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von ■-> dem Elektromotor 18 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 ι ο 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 ι ■> 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 2» würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das r> Meßorgan 2 erfolgt Hierfür ist in dem Steuerdruckkreislauf 38 das Drucksteuerventil 42 angeordnet, das durch Absenkung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur temperatu- so rabhängig die Gemischanreicherung beeinflußt. Die von dem Stift 47 auf die Membran 45 übertragene Schließkraft der Feder 46 bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf den Federteller 49 entgegen der Feder 46, wodurch die auf die Membran 45 übertragene Schließkraft verringert wird. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 53 eine Aufheizung der Bimetallfeder 50, was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder 50 übertragene Kraft auf den Federteller 49 verringert wird. Die gewünschte Grundvorspannung der Bimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßt wird.

Um nun bei einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase zu der in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge am Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugemessenen Kraftstoffmenge eine Beschleunigungskraftstoffmenge zur Erlangung eines reicheren Kraftstoff-Luft Gemisches zu erhalten, wird erfindungsgemäß der Druck der Druckflüssigkeit im Druckraum 39 kurzzeitig über das Entlastungsventil 57 verringert. Durch eine Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit im Druckraum 39 verringert sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, so daß bei gleichbleibender durchströmender Luftmenge am Meßorgan 2 eine stärkere Auslenkung des Meßorgans und damit des Steuerschiebers 14 erfolgt, wodurch eine größere Kraftstoffmenge am Zumeßventil 27, 30 zugemessen wird. Das Entlastungsventil 57 öffnet bei einer plötzlichen Beschleunigung infolge der plötzlichen Druckerhöhung im Druckraum 39, die auf der bei sich plötzlich öffnender Drosselklappe 7 erhöhten Stellkraft am Meßorgan 2 beruht und nicht schnell genug über die Dämpfungsdrossel 40 zur Steuerdruckleitung 38 hin abgebaut werden kann. Dabei wirkt auf die den Kolbenschieber 56 steuernde Membran 58 in Schließrichtung des Ventils der Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf 38 und in Öffnungsrichtung der Atmosphärendruck in dem Raum 63 und der Druck im Druckraum 39 über den einen kleineren Durchmesser als die Membran aufweisenden Kolbenschieber 56. Erfindungsgemäß ist dabei das Entlastungsventil 57 so ausgebildet, daß es nur bei durch das Drucksteuerventil 42 während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine abgesenktem Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf 38 öffnet. Wird nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine der Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf 38 durch das Drucksteuerventil 42 wieder erhöht, so reicht das bei einer plötzlichen Beschleunigung an der Dämpfungsdrossel 40 auftretende Druckgefälle nicht aus, um das Entlastungsventil 57 zu öffnen und den Druckraum 39 über die Entlastungsbohrung 61 zu entlasten. Die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffeinspritzanlage gewährleistet also eine automatische Beschleunigungsanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine. Der Dichtring 60 besteht aus elastischem Material, z. B. Gummi oder Kunststoff, wodurch Beschädigungen von Ventilsitz und Ventilglied im Betrieb vermieden und eine gute Dichtwirkung gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. 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 das bewegliche Teil eines in der ι ο Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch einen Steuerdruckkreislauf gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden und mit seiner einen Stirnfläche in einen über eine Dämpfungsdrossel mit dem Steuerdruckkreislauf in Verbindung stehenden Druckraum ragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement enthält,erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Druckgefälle zwischen Druckraum (39) und Steuerdruckkreislauf (38) ein Entlastungsventil (57), das zwischen dem Druckraum (39) und einer Entlastungsleitung (61) liegt, steuerbar ist. 3»

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil

(57) nur bei einer plötzlichen Beschleunigung während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und dabei durch das Drucksteuerventil (42) J5 abgesenktem Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf (38) öffnet, wodurch der Druckraum (39) kurzzeitig zur Entlastungsleitung (61) entlastbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2", dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventil- w teil (56) des Entlastungsventils (57) von einer biegeweichen Membran (58) steuerbar ist, die einerseits vom Steuerdruck im Steuerdruckkreislauf (38) und andererseits vom Atmosphärendruck (63) und über das einen kleineren Durchmesser als die Membran (58) aufweisende Ventilteil (56) vom Steuerdruck im Druckraum (39) beaufschlagbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilteil als an seinem einen Ende fest mit der Membran >o

(58) verbundener Kolbenschieber (56) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (56) mit einer die Dämpfungsdrossel (40) enthaltenden und den Steuerdruckkreislauf (38) und den Druckraum (39) verbindenden axialen Bohrung (59) versehen ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Membran (58) ^M1 abgewandte Ende des Kolbenschiebers (56) mit einem elastischen Dichtring (60) versehen ist.