DE2544800A1

DE2544800A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2544800A1
Application number: DE19752544800
Authority: DE
Inventors: Hermann Grieshaber; Gerhard Dipl Ing Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1977-04-21
Also published as: GB1503880A; US4090486A; JPS5246229A; FR2327405A1

Description

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1.9-1975 Kh/Do

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage

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 Zurnesßung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird-,

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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, das als Flachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist.

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. kleinstmöglicheir 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 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 Motor- _ kenngrößen durch ein Drucksteuerventil änderbar ist.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, bei. der das Kraftstoff-Luft-Gemisch bei Vollast mit einfachen Mitteln angereichert werden kann.

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Diese Aufgabe wird erfindungogemäß dadurch gelöst, daß zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Vollast das Drucksteuerventil zwei durch eine Steuermembran getrennte Druckräume aufweist, von denen der erste Druckraum über eine Druckleitung mit dem Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe und der erste Druckraum über eine Drosselöffnung und der zweite Druckraum über eine Druckleitung mit einem Federraum verbunden ist, der über eine Druckleitung mit dem Saugrohr zwischen Meßorgan und Drosselklappe in Verbindung steht und im ersten Druckraum eine die Steuermembran beaufschlagende Steuerfeder und im Federraum eine die Ventilmembran beaufschlagende Ventilfeder und zwischen Ventilmembran und Steuermembran ein übertragungsstift angeordnet ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragt der Übertragungsstift durch die Drosselöffnung in den ersten Druckraum.

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 Ventilmembran durch eine elektrisch aufheizbare Bimetallfeder verringerbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der 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 konischen Abschnitt 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 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 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,

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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 1-8 angetriebene Kraftstoffpumpe 19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Kraftstoff-, versorgungsleitung 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 Ringnutrdes Steuerschiebers Ik und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraft stoffdruck 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

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Flachsitzventiles, 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 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 Konus ändernde Ringquerannähernd
sehnitfproportional 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 Abkcpplungsdrosse.l 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 seiner Stirnfläche 15 ragt.

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet, über das die Druckflüssigkeit durch eine Rüeklaufleitung 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 Druckabfall an der Drosselklappe 7 änderbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz und einer Ventilmembran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventiles unter anderem von einer Ventilfeder 46 belastet wird. Die Ventilfeder 46 wirkt über einen .Federteller

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und einen mit diesem verbundenen Übertragungsstift 48, der sich an einem Auflager 49 abstützt, auf die Ventilmembran 45. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der durch den Übertragungsstift 48 übertragenenen Schließkraft auf das Drucksteuerventil eine Bimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem einen Ende während der Warmlaufphase am Federteller 47 anliegt und deren anderes 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.

Die Ventilmembran 45 trennt einen Steuerdruckraum 54 von einem Federraum 55, der über eine Druckleitung 56 mit dem Saugrohr 4,5 zwischen Meßorgan 2 und Drosselklappe 7 verbunden ist. Der in dem Federraum 55 angeordnete Übertragungsstift ragt mit seinem der Ventilmembran 45 abgewandten Ende durch eine Drosselöffnung 57 in einen ersten Druckraum 58. Die Drosselöffnung 57 ist in der den Federraum 55 begrenzenden Wandung des Drucksteuerventils 42 angeordnet und hat einen Durchmesser, der eine berührungslose Bewegung des Übertragungsstiftes 48 erlaubt. Im ersten Druckraum 58 stützt sich der Übertragungsstift 48 über einen Federteller 59 an einer Steuerfeder 60 ab, deren Federkraft durch die Stellung einer Steuermembran 6l bestimmt wird, die den ersten Druckraum 58 von einem zweiten Druckraum 62 trennt, der über eine Druckleitung mit dem Federraum 55 und somit mit dem Saugrohr zwischen Meßorgan 2 und Drosselklappe 7 verbunden ist. Der erste Druckraum 58 steht einerseits über eine Druckleitung 64 mit dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 und andererseits über, die Drosselöffnung 57 mit dem Federraum in Verbindung. Der Durchmesser der Drosselöffnung 57 ist dabei so klein gehalten, daß sich die Leerlaufdrehzahl aus-

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reichend niedrig einstellen läßt. Die Bewegung der Steuermembran 6l kann begrenzt werden einerseits durch Anliegen eines Anschlagringes 65 an der Begrenzungswand 66 des ersten Druckraumes 58 und andererseits durch Anliegen der Steuermembran an einem Anschlag 67» der beispielsweise als Schraube ausgebildet willkürlich einstell bar sein-kann.

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2 0 7 2 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 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-Luftj-Gemischverhältnis beeinflußt. Die von dem übertragungs-^ auf "die Ventilmembran 45 übertragene Schließkraft bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf den Federteller 47 entgegen der Kraft der Ventilfeder 46 und der Steuerfeder 60, wodurch'die auf die Ventilmembran 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 47 verringert wird. Die gewünschte Grundvorspannung der

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Bimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 42 eingepreßt wird.

Um nun bei mit Vollast betriebener Brennkraftmaschine zu der in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmenge am Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugemessenen Kraftstoffmenge eine zusätzliche Kraftstoffmenge zur Erlangung eines reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erhalten, wird erfindungsgemäß der Druck der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung verringert. Durch eine Verrringerung 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 Zumeßventil 27,30 zugemessen wird. ·

Die Verringerung des Druckes der Druckflüssigkeit in der Steuerdruckleitung 38 erfolgt dadurch, daß bei in Vollaststellung stehender Drosselklappe 7 der Saugrohrdruck in dem Saugrohrabschnitt 6 stromabwärts der Drosselklappe 7 ansteigt, wodurch sich an"der Steuermembran 61 eine Druckdifferenz ergibt, die zu einer Verringerung der Kraft der Steuerfeder

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60 auf den übertragungs-z-^und. damit der Schließkraft auf die Ventilmembran 45 führt. Die Steuermembran 61 liegt bei Vollast an dem Anschlag 67 an.

Sinkt bei einer in Teillaststellung stehender Drosselklappe der Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7, so ergibt sich an der Steuermembran 61 eine Druckdifferenz, die zu einer Vergrößerung"»der Schließkraft auf die Ventilmembran führt,wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 ansteigt und an den Zumeßventilen 27,30 eine geringere Kraftstoff menge zugemessen wird. Hierdurch ergibt sich im Teillastgebiet ein ärmeres Kraftstoff-Luft-Gemisch als im Vollastgebiet.

" 10" + der Kraft der Steuerfeder 60 und somit

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Claims

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Ansprüche

fl.JKraftstoffeinspritzanlage 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 Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Druckflüssigkeit erzeugt wird, die kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änder-• barem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden Steuerschieber beaufschlagt und deren Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil erfolgt, das als Plachsitzventil mit einer Ventilmembran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Vollast das Drucksteuerventil (42) zwei durch eine Steuermembran (6l) getrennte Druckräume (58,62) aufweist, von denen der erste Druckraum (58) über eine Druckleitung (64) mit dem Saugrohr (6) stromabwärts der Drosselklappe(7) und der erste Druckraum (58) über eine Drosselöffnung (57) und der zweite Druckraum (62) über eine Druckleitung (63) mit einem Federraum (55) verbunden ist, der über eine Druckleitung (56) mit dem Saugrohr (4,5) zwischen Meßorgan (2) und Drosselklappe (7) in Verbindung steht und im ersten Druckraum (58)

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eine die Steuermembran (6l) beaufschlagende Steuerfeder (60) und .im Federraum (55) eine die Ventilmembran (45) beaufschlagende Ventilfeder (46) und zwischen Ventilmembran (45) und Steuermembran (6l) ein Übertragungsstift (48) angeordnet ist.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsstift (48) durch die Drosselöffnung (57) in den ersten Druckraum (58) ragt."
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Steuermembran (61) durch Anschläge (65,67) begrenzbar ist. ·
4. 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.