DE2607366A1

DE2607366A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2607366A1
Application number: DE19762607366
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing Grad Ripper; Wolf Ing Grad Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1976-02-24
Publication date: 1977-09-01
Also published as: FR2342403B2; JPS52102932A; GB1569900A; US4147146A; FR2342403A2

Description

R.3030 260V3B6

28.1.1976 Kh/Ht ά

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmus terhilfsanraeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemisehverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit insoesondere 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 Zumsssung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, das in der Lagerachse des Meßorgans angeordnet ist und an dem die Druckdifferenz durch ein Differenzdruckventil konstanthaltbar ist, das als Flachsitzventil mit einer Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die einerseits vom Kraftstoffdruck stromaufwärts und andererseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventils und einer Feder beaufschlagt wird.

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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 Abgasbestandteilen zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art greift zur Erzielung eines reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine an dem Differenzdruckventil eine Bimetallfeder an,, durch die der Differenzdruck während der Warmlaufphase erhöht wird. Da bereits kurze Zeit nach dem Start der Brennkraftmaschine die Zylinderwände infolge der vorangegangenen Zündungen vorgewärmt- sind und eine Kraftstoffkondensation durch die vorher kalten Zylinderwände immer mehr unterbleibt, ist es zur Kraftstoffersparnis und zur Verringerung der giftigen Abgasbestandteile zweckmäßig, danach die Kraftstoffanreicherung soweit zu verringern, daß ein sauberer Weiterlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kraftstoffeinsprit zanlage der bekannten Art zu entwickeln, bei der eine bessere Anpassung an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine während des Warmlaufes gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erhöhung des Differenzdruckes während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Membran in Schließrichtung des Differenzdruckventiles durch die Kraft einer ersten und einer zweigten Bimetallfeder beaufschlagbar ist und die erste Bimetall-

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feder nach Erreichen einer vorbestimmten Betriebstemperatur und die zweite Birneballfeder nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine außer Eingriff mit der Membran gelangt.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie I-I in Fig· 2,

Fig. 2 .:ae Draufsicht auf die Kraftstoffeinspritzanlage mit der erfindungsgemäßen Steuerung des Dif'f erenzdruckventiles,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie III-III in Fig. ²>

Fig. k einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

Bei der in Fig. 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 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das als Stauklappe 3 ausgebildete Meßorgan bewegt sich in dem entsprechend angepaßten Abschnitt 2 der Luftansaugleitung 1 nach einer annähernd linearen Funktion der durch die Luftansaugleitung strömenden Luftmenge, wobei für einen konstanten vor dem Meßorgan 3 herrschenden Luftdruck der zwischen Meßorgan und Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 3 ist um eine quer zur Luftansaugleitung angeordnete feste Lagerachse 7 drehbar gelagert und mit einer Dämpfungs-

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5.

klappe 8 versehen. Die Dämpfungsklappe 8 taucht bei einer Öffnungsbewegung des Meßorgans 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 Dämpfungsabschnittes 9 niit der Luftansaugleitung stromabwärts des Meßorgans 3 in Verbindung. Durch die Dämpfungsklappe 8 wird erreicht, daß die durch die Saughübe hervorgerufenen Saugrohrdruckschwingungen praktisch keinen Einfluß auf die Winkelstellung des Meßorgans 3 haben.

Wie in Fig. 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 Kaiimer 17 eines Differenzdruckventiles 18 zuführt. Aus der Kammer 17 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 19 in einen Raum 2O₃ der durch die Stirnfläche der Lagerachse 7 und die Führungsbohrung 21 der Lagerachse gebildet wird. Der Raum 20 steht über eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Bohrung 22 mit einer in die Lagerachse 7 eingearbeiteten Nut 23 in Verbindung. Meßorgan 3 und Dämpfungsklappe 8 sind an einem Trägerkörper 24 angeordnet, der mit einer auf 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 (Fig. 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 des Meßorgans 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 des Meßorgans 3 angeordnetes Zumeßventil 29. Aus der Ringnut 27 gelangt der zugemessene Kraftstoff über eine Nut 30 und eine Öffnung 31 in der

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Buchse 25 in eine Ringnut 32 der Lagerachse 7· Die Ringnut 32 steht mit einer in der Achse des Meßorgans 3 angeordnete Leitung 33 in Verbindung, die an der Stirnseite des Meßorgans 3 über eine Einspritzdüse 34 in den Spalt 35 höchster Luftgeschwindigkeit zwischen der Stirnfläche und der Wandung der Luftansaugleitung 2 mündet. Die Leitung 33 steht über eine Luftöffnung 54 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stracmaufwärts des Meßergans 3 in Verbindung, so daß stromabwärts der Kraftstoff zumeßs teile als Gegendruck der Saugrohrdruck stromaufx\^rärts des Meßorgans herrscht. Die Leitung 33 kann auch, wie nicht dargestellt ist, mit mehreren in der Stirnfläche des Meßorgans 3 angeordneten Einspritzdüsen 34 in Verbindung stehen. Als Einspritzdüse 34 kann auch ein sich nahezu über die ganze Breite der Stirnfläche des Meßorgans 3 erstreckender Einspritzspalt dienen. Weiterhin könnte die Einspritzdüse 34, wie nicht dargestellt ist, durch ein Einspritzventil ersetzt werden.

Die Zumessung des Kraftstoffes am Zumeßventil 29 erfolgt bei konstanter Druckdifferenz. Hierfür steht eine durch eine Membran 39 von der Kammer 17 des Differenzdruckventiles 18 getrennte Kammer 38 über eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 36 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Meßorgans 3 in Verbindung, so daß in der Kammer 38 der gleiche Druck herrscht, wie stromabwärts des Steuerschlitzes 26. Das Differenzdruckventil 18 wird in Schließrichtung durch eine Feder beaufschlagt, die in der Kammer 38 angeordnet ist.

Das Anlegen des Saugrohrdruckes stromaufwärts des Meßorgans 3 über die Luftöffnung 54 als Gegendruck an der Zumeßstelle hat neben dem Vorteil einer Voraufbereitung des zugemessenen Kraftstoffes mit Luft die weiteren Vorteile, daß einerseits mit einer offenen Einspritzdüse gearbeitet und andererseits die Regelung eines konstanten Differenzdruckes an der Zumeßstelle vereinfacht werden kann.

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Die Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine erfolgt durch Erhöhung des Differenzdruckes an der Zumeßstelle 26, 28. Hierfür wird die Membran 39 in Schließrichtung des Differenzdruckventxles 18 mehr oder weniger von einer ersten Bimetallfeder 41 und einer zweiten Bimetallfeder 42 in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine über einen Betätigungsstift 37 beaufschlagt.

Das Differenzdruckventil 18 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit der Membran 39 als beweglichem Ventilteil und einen festen Ventilsitz 43, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 44 gelangen kann, die in den Kraftstoffbehälter 15 mündet. Das Differenzdruckventil dient gleichzeitig als Sy-* stemdruckventi1,

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

Wie in Fig. 4 dargestellt,- steht die Ringnut 32 über eine Nut 52 und eine Ringnut 53 mit einer Luftöffnung 54 in Verbindung, die in die Luftansaugleitung 1 stromaufwärts des Meßorgans 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 Brenkkraftmaschine zu einem nicht zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisch kommt.

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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 das jfleßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 öffnet sich mehr oder weniger der Steuerschlitz 26 gegenüber der Steuerkante 28. Die direkte Steuerung des Zumeßventiles durch das Meßorgan 3 ergibt ein konstantes Verhältnis von angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge. Die Zumessung erfolgt bei durch das Differenzdruckventil 18 jeweils konstant gehaltener Druckdifferenz, wobei zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Schließkraft auf die Membran 39 und damit die Druckdifferenz in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine durch die erste Bimetallfeder 4l und die zweite Bimetallfeder 42 erhöhbar ist. Die erfindungsgemäße Anordnung· zweier Bimetallfedern 4l, 42 zur Warmlaufsteuerung bietet den Vorteil, daß der Verlauf der Gemischanreicherung während der Warmlaufphase an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine angepaßt werden kann. So kann beispielsweise die erste Bimetallfeder 4l so ausgebildet sein, daß sie nur bei Temperaturen unterhalb einer vorbestimmten Temperatur von ca. 15 ° C gleichzeitig mit der zweiten Bimetallfeder 42 die Membran 39 in Schließrichtung des Dxfferenzdruckventiles l8 beaufschlagt, während bei Temperaturen oberhalb ca. 15 ° C die erste Bimetallfeder 4l außer Eingriff mit der Membran 39 gelangt und die Gemischanreicherung bis zum Ende der Warmlaufphase nur noch durch die zweite Bimetallfeder 42 bestimmt wird. Hierdurch kann erreicht werden, daß bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine unterhalb ca. 15 ° C zunächst ein sehr fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingeregelt und danach der Anreicherungsfaktor relativ schnell verringert wird, da die Zylinderwände

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infolge der vorausgegangenen Zündungen schon soweit vorgewärmt sind, daß eine Kraftstoffkondensation an den vorher kalten ZyTinäerwänden immer mehr unterbleibt, bis ab ca. 15 ° C bis zum Ende der Warmlaufphase die Gemischanreicherung nur noch durch die zweite Bimetallfeder 42 bestimmt wird.

Die Einspritzung des zugemessenen Kraftstoffes erfolgt über die Einspritzdüse 34 an der Stirnfläche des Meßorgans 3 in den Spalt 35 zwischen der Stirnfläche des Meßorgans 3 und der Wandung des Abschnittes 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 Abschnittes 2 kann an das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis angepaßt werden. Die Anordnung des Zumeßventiles 29 in der'Lagerachse 7 ergibt sich der Vorteil einer kompakten Ausbildung der Kraftstoffeinspritzanlage und infolge der Einspritzung über die Stirnfläche des Meßorgans 3 kurze Kraftstoffleitungen und eine sehr gute Gemischaufbereitung.

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Claims

Patentanspruch (

ν '

Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit insbesondere 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 Me3-organs angeordnet ist und an dem die Druckdifferenz.durch ein Differenzdruckventil konstanthaltbar ist, das als Flachsitzventil mit einer Membran °.ls beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die einerseits .vom Kraftstoffdruck stromaufwärts und andererseits vom Kraftstoffdruck stromabwärts des Zumeßventiles und einer Feder beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Difierenzdruckes während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Membran |39) in Schließrichtung des Differenzdruckventiles (18)durch die Kraft einer ersten (4l) und einer zweiten Bimetallfeder (42) beaufschlagbar ist und die erste Bimetallfeder (4l) nach Erreichen einer vorbestimmten Betriebstemperatur und die zweite Bimetallfeder (42) nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
außer Eingriff mit der Membran (39) gelangt.)"'¹

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