DE2520322C3 - Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen - 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 Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessiing einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die, kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert, einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beauf-"> schlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, nach Patent 21 00 935.8, wobei das Drucksteuerventil als Flachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet isl und zwei durch eine Steuermembran getrennte Räume aufweist, von denen der erste über eine Druckleitung mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe verbunden ist und der zweite mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist, und eine die Ventilmembran beaufschlagende Ventilfeder sowie eine Steuerfeder vorgesehen sind.

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. 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 00 935) wird die Kraftsloffmenge 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 Motorkenngrößen durch ein Druckventil änderbar ist.

Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei Vollast gegenüber dem Kraftstoff-Luft-Gemisch bei Teillast anzureichern.
So erfolgt bei der bekannten Kraftstoffeinspritzanla-

ge bereits eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in Abhängigkeit von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine, indem über einen Raumnocken, der in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und dem Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe betätigt wird, die Schließkraft des Drucksteuerventils geändert wird.

Bei einer anderen Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art (in der Schonfrist nach § 2 Satz 2 PatG veröffentlichte DE-OS 23 27 295) ist bereits vorgeschla-

5(i gen worden, einer auf die Ventilmembran wirkenden Ventilfeder eines Drucksteuerventils eine Steuerfeder parallel zu schalten, die zwischen Ventilmembran und einer Steuermembran zur Anpassung des Kraftstoff-Luft-Gemisches an die geodätische Höhe auf die Differenz zwischen einem festen Referenzdruck und dem Atmosphärendruck anspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwikkeln, bei der das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei Vollast mit

wi einfachen Mitteln angereichert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventilfeder sich an der Raumwand abstützend im ersten Raum angeordnet ist und daß die Sleuerfeder, ebenfalls im ersten Raum angeordnet, auf die Vcntil-

n') membran wirkt und sich an der Steuermembran abstützt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dient als Referenzdruck im zweiten Raum der Atmosphären-

druck oder der Druck im Saugrohrabschnitt stromabwärts eines Luftfilters.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Bewegung der Steuermembran durch Anschläge begrenzbar ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur die Schließkraft auf die Ventiimembran durch eine elektrisch aufheizbare Bimetallfeder verringerbar ist, was an sich bereits bekannt ist (DE-OS 21 00 935).

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

Bei der dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft zunächst durch einen nicht dargestellten Luftfilter in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem koiiischen Abschnitt 3 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 und einen Verbin dungsschlauch 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 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 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 iu einer Ringnut des Steuerschiebers 14 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 14 öffnet die Ringnut 27 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 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 ι 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 zugemesseiυ ne 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 erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel ι- 20 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 38 ist über eine Dämpfungsdrosse! 39 ein Druckraum 40 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt.

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 und in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 änderbar Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer Ventilmembran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventils unter anderem von einer Ventilfeder 46 belastet wird. Die Ventilfeder 46 wirkt über einen Ventilstift 47, der zwischen einem mit der Ventilmembran 45 verbundenen Auflager 48 und einem Federteller 49 angeordnet ist, auf die Ventilmembran. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der durch den Ventilstift 47 übertragenen Schließkraft auf das Drucksteuerventil die Kraft einer Bimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem einen Ende während der Warmlaufphase am Federteller 49 anliegt und deren anderes Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventils 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 Drucksteuerventils geschützt. Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.

Ein erster Druckraum 55 des Drucksteuerventils 42 ist über eine Druckübertragungsleitung 56 mit dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden und durch eine Steuermembran 57 von einem zweiten Druckraum 58 getrennt. Der zweite Druckraum 58 steht über eine Öffnung 59 mit der Atmosphäre in Verbindung. Parallel zur Ventilfeder 46 ist im ersten Druckraum 55 eine Steuerfeder 60 angeordnet, die sich mit ihrer einen Seite an dem Federteller 49 und mit der gegenüberliegenden Seite über einen weiteren Federteller 61 an der Steuermembran 57 abstützt. Die Bewegung der Steuermembran 57 kann begrenzt werden einerseits durch Anliegen des Fedei tellers 61 an einem ersten Anschlug 62 und andererseits durch Anliegen der Steuermembran an einem zweiten Anschlag 63, der beispielsweise als Schraube ausgebildet willkürlich einstellbar sein kann.

Der zweite Druckraum "58 kanir auch anstatt mit der Atmosphäre über eine gestrichelt dargestellte Leitung 64 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromabwärts eines nicht dargestellten Luftfilters verbunden sein. Hierdurch wird der Druckabfall am Luftfilter nicht miterfaßi, so daß mit einer kleineren Druckdifferenz an der SieuermtMTibr.iri 57 gearbeitet werden kann und Störungen durch Verschmutzung des Luftfilters vermieden werden

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehäiter 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-Gemischverhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich des Motors konstant sein. Es ist aber erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis reicher oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erfolgt. Hierfür ist in der Steuerdruckleitung 38 das Drucksteuerventil 42 angeordnet, das durch Beeinflussung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur temperaturabhängig und bei Vollast das Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnis beeinflußt. Die von dem Ventilstift 47 auf die Ventilmembran 45 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf den Federteller 49 entgegen der Kraft der Ventilfeder 46 und der

Sieuerleder 60, wodurch die auf die Ventilmembran 45 übertragene Schüeßkran verringert wird. Unmittelbar nacn dsm Start er^folgi jedoch über den elektrischer; Heizkörper 53 eine Aufhc''.Mi>g 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 Bimetalifeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventils 42 eingepaßt wird.

Um nun bei mit Vollast betriebener Brennkraftma schinc zu der in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge am Zumeß- und Mengenteilerventil ID zugemessenen Kraftstoffmenge eine zusätzliche Kraftstoffmenge zur Erlangung eines reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erhalten, wird der Druck der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung verringert Durch eine Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 38 verringert sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, so daß eine stärkere Auslenkung des Meßorgans und damit des Steuerschiebers 14 erfolgt, wodurch eine größere Kraftstoffmenge am Zumcßventil 27,30 zugemessen wird.

Die Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 38 erfolgt dadurch, daß bei ir Vollaststellung stehender Drosselklappe 7 der Saug rohrdruck in dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärt! der Drosselklappe 7 ansteigt, wodurch sich an dei Sieuermembran 57 eine Druckdifferenz ergibt, die zi einer Verringerung der Kraft der Steuerfeder 60 auf der Ventilstift 47 und damit der Schließkraft auf die Ventilmembran 45 führt. Die Steuermembran 57 lieg bei Vollast an dem zweiten Anschlag 63 an.

Sinkt bei einer in Teiilaststellung stehender Drossel klappe der Saugrohrdruck stromabwärts der Drossel klappe 7, so ergibt sich an der Steuermembran 57 eine Druckdifferenz, die zu einer Vergrößerung der Schließ kraft auf die Ventilmembran 45 führt, wodurch dei Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 ansteigt unc an den Zumeßventilen 27, 30 eine geringere Kraftstoff menge zugemessen wird. Hierdurch ergibt sich irr Teillastgebiet ein ärmeres Kraftstoff-Luft-Gemisch al> im Vollastgebiet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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 Kraftstoffversorgungsleitung 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 eine Steuerdruckleitung gefördert, einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, nach Patent 21 00 935.8, wobei das Drucksteuerventil als Flachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist und zwei durch eine Steuermembran getrennte Räume aufweist, von denen der erste über eine Druckleitung mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe verbunden ist und der zweite mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist, und eine die Ventilmembran beaufschlagende Ventilfeder sowie eine Steuerfeder vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (46) sich an der Raumwand abstützend im ersten Raum (55) angeordnet ist und daß die Steuerfeder (60), ebenfalls im ersten Raum (55) angeordnet, auf die Ventilmembran (45) wirkt und sich an der Steuermembran (57) abstützt.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzdruck im zweiten Druckraum (58) der Atmosphärendruck dient.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzdruck im zweiten Druckraum (58) der Druck im Saugrohrabschnitt (t) stromabwärts eines Luftfilters dient.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Steuermembran (57) durch Anschläge (62, 63) begrenzbar ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur die Schließkraft auf die Ventilmembran (45) durch eine elektrisch aufheizbare Bimetallfeder (50) verringerbar ist.