DE2515195C2

DE2515195C2 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2515195C2
Application number: DE2515195A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-04-08
Filing date: 1975-04-08
Publication date: 1981-11-19
Also published as: IT1058879B; JPS614973B2; BR7602066A; FR2307136A1; US4134379A; JPS51123426A; DE2515195A1; GB1537103A; SE7601850L; FR2307136B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit mindestens einer Einspritzstelle in der Luftansaugleitung, in der 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, das in der Lagerachse des als Stauklappe ausgebildeten Meßorgans angeordnet 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. kleinsimögiichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasbestandteilen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmsnge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Bekannt ist ein Vergaser (CH-PS 3 03 564) mit einem Luftmeßorgan, in dessen Lagerachse ein Zumeßventil vorgesehen ist, stromabwärts dessen der Kraftstoff

is unmittelbar in das Saugrohr gelangt Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß mangels eines Differenzdruckventils Änderungen des Kraftstoffdruckes oder des Saugrohrdruckes zu unterschiedlichen Druckdifferenzen an der ZumeßsteUe und damit zu unerwünschten Änderungen der zugemessenen Kraftstoffmenge führen.

Bei ebenfalls bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art (DE-AS 22 03 018) wird die das Saugrohr durchströmende Luftmenge von einem Meßorgan erfaßt, proportional zur Luftmenge unter Zwischenschaltung eines Differenzdruckventils mit elektromagnetischem Eingriff die Kraftstoffmenge für jeden Motorzylinder getrennt zugemessen und jeweils unmittelbar durch Einspritzventile in der Nähe jedes Motorzylinders in das Saugrohr eingespritzt Eine derartige Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzanlage ist sehr aufwendig.

Weiterhin bekannt ist es, bei einem Vergaser (DE-PS 4 92 370) über eine Seitenfläche einer Meßklappe

Kraftstoff abzusaugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art mit wesentlich geringerem Bauaufwand und verbesserter Genlischaufbereitung zu entwickeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an eine derartige Kraftstoff einspritzanlage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemSß dadurch gelöst, daß an der Zumeßstelle die Druckdifferenz durch ein gleichzeitig den Systemdruck regelndes Differenzdruckventil konstanthaltbar ist und der zugemessenen Kraftstoffmenge stromabwärts des Zumeßventils vor dem Einspritzen in die Luftansaugleitung über eine mit der Luftansaugleitung stromaufwärts des Meßorgans in Verbindung stehende Luftöffnung Luft zuführbar ist.

so Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die Einspritzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches über die Stirnfläche des Meßorgans in den Spalt zwischen Stirnfläche und Wandung der Luftansaugleitung erfolgt und zur Einspritzung mindestens eine

Einspritzdüse dient.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Differenzdruckventil als Flachsitzventil mit einer Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildet und die Membran wird einerseits vom Kraftstoffdruck stromaufwärts und andererseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventils und einer Feder beaufschlagt, deren Federkraft in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine änderbar sein kann.

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

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzan-

lage entlang der Linie I-I in F i g. 2,
Fi g. 2 eine Draufsicht auf die Kraftstoff einspritzanla-

F i g. 3 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der linie IH-III in F ig. 2, s

F i g. 4 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie IV-IV in F i g. 2.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in eine Luftansaugleitung 1, die einen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten, als Stauklappe 3 ausgebildeten Meßorgan aufweist und weiterhin durch einen Abschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe S zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das als Stauklap- is pe 3 ausgebildete Meßorgan bewegt sich in dem entsprechend angepaßten Abschnitt 2 der Luftansaugleitung 1 nach einer annähernd linearen Funktion der dmch die Luftansaugleitung strömenden Luftmenge, wobei für einen konstanten vor der Stauklappe 3 herrschenden Luftdruck der zwischen Stauklappe und Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt Die Stauklappe 3 ist um eine quer zur Luftansaugleitung angeordnete feste Lagerachse 7 drehbar gelagert und mit einer Dämpfungsklappe 8 versehen. Die Dämpfungsklappe 8 taucht bei einer Öffnungsbewegung der Stauklappe 3 in einen Dämpfungsabschnitt 9 der Luftansaugleitung ein. Die durch die Dämpfungsklappe 8 und den Dämpfungsabschnitt 9 gebildete Kammer 10 steht über einen kleinen Spalt 11 zwischen der Stirnfläche der Dämpfungsklappe 8 und der Wandung des Dämpfungsabschnitts 9 mit der Luftansaugleitung stromabwärts der Stauklappe 3 in Verbindung. Durch die Dämpfungsklappe 8 wird erreicht, daß die durch die Saughübe hervorgerufenen Saugrohrdruckschwingungen praktisch keinen Einfluß auf die Winkelstellung der Stauklappe 3 haben.

Wie in F i g. 2 dargestellt, erfolgt die Kraftstoffversorgung durch eine von einem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe 14, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 15 ansaugt und über eine Leitung 16 einer Kammer 17 eines Differenzdruckventils 18 zugeführt Aus der Kammer 17 gelang? der Kraftstoff über eine Leitung 19 in einen Raum 20, der durch die Stirnfläche der Lagerachse 7 und die Führungsbohrung 21 der Lagerachse gebildet wird. Der Raum 20 steht über eine in F i g. 2 gestrichelt dargestellte Bohrung 22 mit einer in die Lagerachse 7 eingearbeiteten Nut 23 in Verbindung. Stauklappe 3 und Dämpfungsklappe 8 sind an einem Trägerkörper 24 angeordnet, der mit einer auf so der Lagerachse 7 drehbaren Buchse 25 fest verbunden ist. In der Buchse 25 ist ein Steuerschlitz 26 eingearbeitet der in eine Ringnut 27 mündet Der Steuerschlitz 26 arbeitet mit einer Steuerkante 28 (F i g. 3) zusammen, die durch die von der Lagerachse gebildete Begrenzungsfläche der Nut 23 gebildet wird. Durch die Steuerkante 28 wird der Steuerschlitz 26 je nach der Stellung der Stauklappe 3 mehr oder weniger geöffnet, so daß der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen werden kann. Steuerkante 28 und Steuerschlitz 26 bilden ein in der Lagerachse 7 der Stauklappe 3 angeordnetes Zumeßventil 29. Aus der Ringnut 27 gelangt der zugemessene Kraftstoff über eine Nut 30 und eine öffnung 31 in der Buchse 25 in eine Ringnut 32 der Lagerachse 7. Die Ringnut 32 steht mit einer in der Achse der Stauklappe 3 angeordneten Leitung 33 in Verbindung, die an der Stirnseite der Stauklappen 3 über eine Einspritzdüse 34 in den Spalt 35 zwischen der Stirnfläche und der Wandung des Abschnitts 2 der Luftansaugleitung mündet Die Leitung

33 kann auch, wie nicht dargestellt ist mit mehreren in der Stirnfläche der Stauklappe 3 angeordneten Einspritzdüsen 34 in Verbindung stehen. Als Einspritzdüsen

34 kann auch ein sich nahezu über die ganze Breite der Stirnfläche der Stauklappe 3 erstreckender Einspritzspalt dienen. Weiterhin könnte die Einspritzdüse 34. wie nicht dargestellt ist durch ein Einspritzventil ersetzt werden.

Die Zumessung des Kraftstoffes am Zumeßventil 23 erfolgt bei konstanter Druckdifferenz. Hierfür steht die Ringnut 32 über eine Bohrung 36 und eine Leitung 37 mit einer Kammer 38 des Differenzdruckventils 18 in Verbindung, die durch eine Membran 39 von der Kammer 17 getrennt ist Das Differenzdruckventil 18 wird in Schließrichtung durch eine Feder 40 beaufschlagt die in der Kammer 38 angeordnet ist Die Federkraft der Feder 40 kann in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine verändert werden. Hierfür kann beispielsweise ein Elektromagnet 41 dienen, der über einen Betätigungsstift 42 an der Feder 40 angreift, oder eine von Betriebskenngrößen abhängige Zusatzkraft kann parallel zur Feder 40 direkt auf die Membran 39 wirken. Die Magnetkraft kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Motortemperatur oder vom Signal einer in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsonde veränderbar sein. Die Steuerung der Federkraft könnte auch durch eine an der Feder 40 angreifende Bimetallfeder in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine erfolgen. Das Differenzdruckventil 18 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit der Membran 39 als beweglichem Ventilteil und einem festen Ventilsitz 43, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 44 gelangen kann, die in den Kraftstoffbehälter 15 mündet Das Differenzdruckventil dient gleichzeitig als Systemdruckventil.

Die Auslenkung der Stauklappe 3 erfolgt entgegen der Kraft einer Spiralfeder 47, die an ihrem einen Fnde mit der Buchse 25 und an ihrem anderen Ende mit einem Anschlag an der Luftansaugleitung verbunden ist. Die Grundeinstellung des Zumeßventils 29 läßt sich durch Verdrehen der Lagerachse 7 über einen Verstellhebe! 48 und eine Verstellschraube 49, die sich auf einem gehäusefesten Anschlag 50 abstützt, verändern.

Ein wesentlicher Teil der Erfindung besteht darin, daß der zugemessene Kraftstoff vor dem Einspritzen in die Luftansaugleitung mit Luft versetzt wird. Hierfür steht, wie in F i g. 4 dargestellt, die Ringnut 32 über eine Nut 52 und eine Ringnut 53 mit einer Luftöffnung 54 in Verbindung, die in die Luftansaugleitung 1 stromaufwärts der Stauklappe 3 mündet Die Ringnut 53 ist dabei vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie die Nut 52 nur dann überdeckt, wenn die Brennkraftmaschine mindestens mit Leerlaufdrehzahl betrieben bzw. die Einspritzdüse 34 durch einen engen Spalt 35 abgedeckt wird. Hierdurch wird verhindert, daß es während des Startens der Brennkraftmaschine zu einem nicht zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisch kommt Das Versetzen der zugemessenen Kraftstoffmenge mit Luft vor dem Einspritzen in die Luftansaugleitung hat den Vorteil einer besseren Gemischaufbereitung.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe 14

Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 15 angesaugt und über die Leitung 16 dem Zumeßventil 29 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über die Luftansaugleitung 1 Luft an, durch die die Stauklappe 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung der Stauklappe 3 öffnet sich mehr oder weniger der Steuerschlitz 26 gegenüber der Steuerkante 28. Die direkte Steuerung des Zumeßventils 29 durch die Stauklappe 3 ergibt ein konstantes Verhältnis von angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge. Die Zumessung erfolgt bei durch das Differenzdruckventil 18 jeweils konstant gehaltener Druckdifferenz, wobei sich zur Anpassung an die verschiedenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine die Federkraft der Feder 40 und damit die Druckdifferenz verändern läßt. Die Einspritzung des zugemessenen < ftstoffes erfolgt über die Einspritzdüse 34 an der Stir., .ache der Stauklappe 3 in den Spalt 35 zwischen der Stirnfläche der Stauklappe 3 und der Wandung des Abschnitts 2, also an der Stelle höchster Strömungsgeschwindigkeit, um ein möglichst homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erreichen. Die Kontur der der Stirnfläche des Meßorgans gegenüberliegenden Wandung des Abschnitts 2 kann an das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis angepaßt werden.

Die Kraftstoffeinspritzanlage bietet den Vorteil, daß durch die Anordnung des Zumeßventils 29 in der

ίο Lagerachse 7 eine kompakte Ausbildung der Kraftstoffeinspritzanlage möglich ist und infolge der Einspritzung über die Stirnfläche des Meßorgans 3 einerseits die Kraftstoffleitungen kurzgehalten werden können und andererseits eine sehr gute Gemischaufbereitung erzielt

is wird. Eine Verbesserung der Gemischaufbereitung ergibt sich durch das Versetzen der zugemessenen Kraftstoffmenge mit Luft vor dem Einspritzen in die Luftansaugleitung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit mindestens einer Einspritzstelle in der Luftansaugleitung, in der 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, das in der Lagerachse des als Stauklappe ausgebildeten Meßorgans angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zumeßstelle (26, 28) die Druckdifferenz durch ein gleichzeitig den Systemdruck regelndes Differenzdruckventil (18) konstanbialtbar ist und der zugemessenen Kraftstoffmenge stromabwärts des Zumeßventils (29) vor dem Einspritzen in die Luftansaugleitung über eine mit der Luftansaugleitung (1) stromaufwärts des Meßorgans (3) in Verbindung stehende Luftströmung (54) Luft zuführbar ist

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftöffnung (54) beim Start der Brennkraftmaschine geschlossen ist

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung des Kraftstoff-Luftgemisches über die Stirnfläche des Meßorgans (3) in den Spalt (35) zwischen Stirnfläche und Wandung der Luftansaugleitung erfolgt

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspritzung mindestens eine Einspritzdüse (34) dient

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspritzung ein Einspritzventil dient

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckventil (18) als Flachsitzventil mit einer Membran (39) als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist und die Membran (39) einerseits vom Kraftstoffdruck stromaufwärts und andererseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventils (29) und einer Feder (40) beaufschlagt wird.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft (40) in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschinen änderbar ist.