DE2742797C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits eine Kraftstoffeinspritz­ anlage bekannt (DE-AS 12 90 009), bei der der mittels einer Kraft­ stoffpumpe geförderte Kraftstoff an einer einzigen Kraftstoffzumeß­ stelle zugemessen und nachfolgend mittels eines Verteilers auf ein­ zelne Kraftstoffleitungen verteilt wird, von denen jede in eine bis zu diesem Punkt zur Luftführung dienende Transportleitung mündet, die stromaufwärts mit einer Luftquelle verbunden ist. Jede der Transportleitungen mündet in je eine einem der Zylinder der Brenn­ kraftmaschine zugeordnete Luftansaugleitung. Dabei ergibt sich nicht nur der Nachteil, daß die Kraftstoffpumpe einen relativ hohen Kraft­ stoffdruck erzeugen muß, um den Kraftstoff über die langen Kraft­ stoffleitungen zu transportieren, sondern es ergeben sich auch rela­ tiv lange Kraftstoff-Transportzeiten von der Kraftstoffzumeßstelle zu den Einspritzstellen, und eine Voraufbereitung des Kraftstoffes mit Luft in jeder der Transportleitungen während des sehr kurzen verbleibenden Strömungsweges ist sehr gering. Die der einzigen Kraftstoffzumeßstelle nachfolgende Verteilung des Kraftstoffes auf die einzelnen Zylinder führt zu einer unerwünschten Ungleichvertei­ lung. Außerdem erfordert der relativ hohe Kraftstoffdruck eine teure Kraftstoffpumpe.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzanlage (DE-PS 9 00 631) wird der Kraftstoff ebenfalls an einer einzigen Kraftstoff­ zumeßstelle zugemessen und einer Kammer zugeführt, die Teil einer Transportleitung ist und in der stromaufwärts eine Luftpumpe liegt. Stromabwärts der Kammer wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels ei­ nes rotierenden Verteilers intermittierend auf zu den einzelnen Zy­ linderluftansaugleitungen führende einzelne Transportleitungen ver­ teilt. Hierdurch läßt sich keine genaue Gemischverteilung auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine erreichen.

Eine weitere bekannte Kraftstoffeinspritzanlage (DE-AS 12 43 917) weist stromabwärts einer Schwimmerkammer eine einzige Kraftstoffzu­ meßstelle auf, stromabwärts welcher eine Pumpe und ein Verteiler vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffnieder­ druckeinspritzanlage zu schaffen, bei der eine genaue Kraftstoffzu­ messung, kurze Kraftstoff-Transportzeiten von den Kraftstoffzumeß­ stellen zu den Einspritzstellen und eine sehr gute Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Hauptanspruches gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß an der Kraftstoffzumeßstelle die Druckdifferenz durch ein Differenzdruckventil konstant haltbar ist, dessen bewegliches Ven­ tilteil einerseits vom Kraftstoffdruck stromaufwärts der Kraftstoff­ zumeßstelle und andererseits vom Luftdruck in der Transportleitung an der Kraftstoffzumeßstelle beaufschlagt wird, so daß die Kraft­ stoffzumessung unabhängig von Luftansaugleitungsdruckschwankungen ist.

Vorteilhaft ist ebenfalls, daß der Luftdruck in der Transportleitung stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstelle in einem konstanten Ver­ hältnis zum Luftansaugleitungsdruck stromabwärts der Drosselklappe gehalten wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Saugseite der Luftpumpe mit der Luftansaugleitung stromabwärts der Drosselklappe in Verbindung steht, so daß auch die zum Transport durch die Transportleitung be­ nutzte Luft durch das Luftmeßorgan gemessen wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung nä­ her erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine beispielsweise Ausgestal­ tung eines Luftmeßorgans in der Luftansaugleitung einer Brenn­ kraftmaschine,

Fig. 2 eine erste schematische Darstellung ei­ ner Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 3 und 4 eine Anordnung von Luftmeßorgan, Kraftstoffzumeß- und Mengenteilerventil und den Transportleitungen an der Luftansaugleitung,

Fig. 5 eine zweite Ausführung der Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 6 eine dritte Ausführung der Kraftstoffeinspritzanlage.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 strömt die angesaugte Verbrennungsluft stromabwärts eines nicht dargestellten Luftfilters in Pfeilrichtung in ei­ nen Luftansaugleitungsabschnitt 1, an den sich ein Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten, als Stauklappe 3 ausgebildeten Luftmeßorgan anschließt und weiterhin durch einen Abschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 und von dort zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern ei­ ner Brennkraftmaschine. Das als Stauklappe ausgebildete Luft­ meßorgan 3 bewegt sich in dem entsprechend angepaßten Abschnitt 2 der Luftansaugleitung nach einer annähernd linearen Funktion der durch die Luftansaugleitung strömenden Luftmenge, wobei für einen konstanten vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luft­ druck der zwischen Luftmeßorgan und Drosselklappe 5 herrschen­ de Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 ist mit einer in den Luftansaugleitungswandungen gelagerten und die Luftansaugleitung quer durchdringenden Lagerwelle 7 fest ver­ bunden und mit einer Dämpfungsklappe 8 versehen. Die Dämpfungs­ klappe 8 taucht bei einer Öffnungsbewegung des Luftmeßorgans 3 in einen Dämpfungsabschnitt 9 der Luftansaugleitung ein. Die durch die Dämpfungsklappe 8 und den Dämpfungsabschnitt 9 ge­ bildete Kammer 10 steht über einen kleinen Spalt 11 zwischen der Stirnfläche der Dämpfungsklappe 8 und der Wandung des Dämp­ fungsabschnittes 9 mit der Luftansaugleitung stromabwärts des Luftmeßorgans 3 in Verbindung. Durch die Dämpfungsklappe wird erreicht, daß die durch die Saughübe hervorgerufenen Saugrohr­ druckschwingungen praktisch keinen Einfluß auf die Winkelstel­ lung des Luftmeßorgans haben.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, strömt die Verbrennungsluft stromabwärts der Drosselklappe 5 in eine Sammelansaugleitung 13 und von dort über einzelne getrennte Luftansaugleitungsab­ schnitte 14 zu den einzelnen Zylindern 15 der Brennkraftma­ schine.

Durch die Lagerwelle 7 des Luftmeßorgans 3 kann entweder direkt oder über eine Kupplung das bewegliche Teil eines gestrichelt dargestellten Kraftstoffzumeßventils 17 betätigt werden. So ragt beispielsweise bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die La­ gerwelle 7 aus der Luftansaugleitung heraus und ist in einer Buchse 18 im Innern des Gehäuses des Kraftstoffzumeßventils 17 drehbar gelagert. In die Lagerwelle 7 sind Steuernuten 19 ein­ gearbeitet, die je eine Steuerkante 20 aufweisen, die je nach Drehstellung der Lagerwelle 7 jeweils einen in der Buchse 18 vorgesehenen radialen Steuerschlitz 21 mehr oder weniger öffnen. Die Kraftstoffversorgung des Kraftstoffzumeßventils 17 erfolgt durch eine von einem Elektromotor 22 angetriebene Kraftstoffpum­ pe 23, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 24 ansaugt und über eine Kraftstoffleitung 25 der Steuernut 19 innerhalb des Kraftstoffzumeßventils 17 zuführt. Stromabwärts der Kraft­ stoffzumeßstelle 19, 20, 21 gelangt der zugemessene Kraftstoff in eine Transportleitung 27, die in den Luftansaugleitungsab­ schnitt 14 in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils 28 jedes Zy­ linders 15 mündet. Stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstelle 19, 20, 21 steht die Transportleitung 27 mit einer Kammer 29 eines Beschleunigungsanreicherungsgebers 30 in Verbindung, die ein Be­ lüftungsventil 31 aufweist. Das Belüftungsventil 31 kann beispiels­ weise durch eine als bewegliches Ventilteil ausgebildete Kugel 32 gebildet werden, die mit einem festen Ventilsitz 33 zusammen­ arbeitet und die bei Öffnung des Ventils in einem Käfig 34 geführt wird, so daß Luft von einer Luftquelle über das Innere der Kammer 29 in die Transportleitung 27 gelangen kann. Als Luftquelle kann beispielsweise die Atmosphärenluft oder der Luftansaugleitungsabschnitt 1 zwischen Luftfilter und Luftmeß­ organ 3 dienen. Die Kammer 29 des Beschleunigungsanreicherungs­ gebers 30 ist durch ein bewegliches Glied, insbesondere eine Membran 35 von einer weiteren Kammer 36 getrennt, in der eine die Membran 35 beaufschlagende Druckfeder 37 angeordnet ist und die mit dem Luftansaugleitungsabschnitt 13 stromabwärts der Drosselklappe 5 über eine Unterdruckleitung 38 in Verbin­ dung steht. Die Zumessung des Kraftstoffes am Kraftstoffzumeß­ ventil 17 erfolgt bei konstanter Druckdifferenz. Hierfür steht eine durch eine Membran 39 von einer Kammer 40 getrennte Kam­ mer 41 eines Differenzdruckventils 42 über eine Leitung 43 mit der Steuernut 19 und die Kammer 41 über eine Leitung 44 mit der Transportleitung 27 stromaufwärts der Kraftstoffzumeß­ stelle 19, 20, 21 in Verbindung, so daß in der Kammer 41 der gleiche Druck herrscht, wie stromabwärts des Steuerschlitzes 21. Das Differenzdruckventil 42 wird in Schließrichtung durch eine Feder 45 beaufschlagt, die in der Kammer 41 angeordnet ist. Die Kraft der Feder 45 kann in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine verändert werden. Die Membran 39 dient als bewegliches Ventil­ teil des als Flachsitzventil ausgebildeten Differenzdruckven­ tils 42 und arbeitet mit einem festen Ventilsitz 46 zusammen, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 47 gelangen kann, die in den Kraftstoffbehälter 24 mündet.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 beschriebenen Kraftstoffein­ spritzanlage ist folgende. Entsprechend der angesaugten Luft­ menge wird das Luftmeßorgan 3 entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder ausgelenkt, wodurch sich die Lagerwelle 7 gegenüber der Buchse 18 des Kraftstoffzumeßven­ tils 17 verdreht und die Steuerkante 20 der Steuernut 19 ei­ nen entsprechenden Abschnitt des Steuerschlitzes 21 öffnet, so daß eine der angesaugten Luftmenge proportionale Kraft­ stoffmenge zugemessen werden kann. Um nun den mit möglichst niederem Druck geförderten und an der Kraftstoffzumeßstelle 19, 20, 21 zugemessenen Kraftstoff möglichst schnell zur Kraft­ stoffeinspritzstelle in der Luftansaugleitung 14 zu befördern und gleichzeitig die Kraftstoffaufbereitung zu verbessern, ge­ langt der zugemessene Kraftstoff stromabwärts der Kraftstoff­ zumeßstelle in die Transportleitung 27, in der infolge der an beiden Enden der Transportleitung herrschenden Druckdifferenz eine stetige Strömung in Richtung zum Luftansaugleitungsab­ schnitt 14 herrscht. Der zugemessene Kraftstoff wird in der Transportleitung 27 durch diesen Luftstrom mitgerissen und über eine Einspritzdüse 48 in den Luftansaugleitungsabschnitt 14 ein­ gespritzt. Hierdurch erfolgt eine gute Voraufbereitung des zuge­ messenen Kraftstoffes mit Luft. Schwankungen des Druckes in der Luftansaugleitung haben durch die Anordnung des Differenzdruck­ ventils 42 am Kraftstoffzumeßventil 17 keinen Einfluß auf die Kraftstoffzumessung. Um sicher zu stellen, daß auch bei einem Beschleunigungsvorgang, bei dem durch das Öffnen der Drossel­ klappe 5 der Druck in den Luftansaugleitungsabschnitten 13 und 14 ansteigt, noch eine sichere Einspritzung des Kraftstoffes über die Einspritzdüse 48 erfolgt, ist der Beschleunigungsanrei­ cherungsgeber 30 vorgesehen, dessen Membran 35 bei einem plötz­ lichen Druckanstieg in der Sammelansaugleitung 13 eine Pumpbe­ wegung in Richtung einer Verkleinerung der Kammer 29 ausführt, so daß die Kugel 32 des Belüftungsventils 31 auf den Ventilsitz 33 gepreßt wird und kurzzeitig eine Druckerhöhung in der Kammer 29 und damit in der Transportleitung 27 auftritt und eine aus­ reichend große Druckdifferenz zum Transport des zugemessenen Kraftstoffes über die Transportleitung 27 in den Luftansauglei­ tungsabschnitt 14 zur Verfügung steht. Die Kugel 32 des Belüf­ tungsventils 31 ist vorteilhafterweise als Kunststoffkugel von geringem Eigengewicht ausgeführt, so daß der Druckabfall am Be­ lüftungsventil möglichst klein gegenüber dem Druckabfall am Luftmeßorgan und der Ventilquerschnitt möglichst groß gegenüber einem im Leerlauf an der Drosselklappe vorbeiführendem Leerlauf­ bypass ist.

In den Fig. 3 und 4 ist die Anordnung des Luftmeßorgans 3, des Kraftstoffzumeßventils 17 und der Transportleitungen 27 an der Luftansaugleitung 1 bzw. an der Brennkraftmaschine dar­ gestellt. Zur Verbesserung des Transportes der zugemessenen Kraftstoffmenge kann es ebenfalls zweckmäßig sein, der Trans­ portleitung 27 jeweils ein stetiges Gefälle zur Einspritzstelle hin zu geben.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage sind die gegenüber den bisherigen Figuren gleich gebliebenen Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zur Sicherstellung einer stets gleichbleibenden Druckdifferenz an der Transportleitung von ca. 0,5 bar steht die Transportleitung 27 nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 5 stromauf­ wärts der Kraftstoffzumeßstelle 19, 20, 21 mit einer Luftpumpe 50 als Luftquelle und einer ersten Kammer 51 eines Luftdifferenz­ druckventils 52 in Verbindung. Die Kammer 51 weist einen Ven­ tilsitz 53 auf, der durch eine die erste Kammer 51 von einer zweiten Kammer 54 trennende Membran 55 gesteuert wird. In der zweiten Kammer 54 ist eine die Membran 55 in Schließrichtung des Luftdifferenzdruckventils 52 beaufschlagende Feder 56 angeordnet. Die Kammer 54 steht über eine Unterdruckleitung 57 mit dem Sammelansaugleitungsabschnitt 13 stromabwärts der Drosselklappe 5 in Verbindung. Über den festen Ventilsitz 53 des Luftdifferenzdruckventils 52 kann bei zu großem Differenz­ druck Luft in die Atmosphäre entweichen. Durch Anordnung ei­ ner Drosselstelle 60 an der Einspritzdüse 48 kann eine weitere Verbesserung der Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzielt werden. Die Verwendung einer Luftpumpe 50 als Luftquelle bietet den Vorteil, daß auch im Vollastzustand der Brennkraft­ maschine in der Transportleitung 27 ein ausreichendes Druckge­ fälle zum Transport des zugemessenen Kraftstoffes zur Verfügung steht.

In der Fig. 6 sind ebenfalls die gegenüber den bisherigen Figuren gleichbleibenden Teile mit gleichbleibenden Bezugs­ zeichen gekennzeichnet. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Aus­ führungsbeispiel dient ebenfalls eine Luftpumpe 50 als Luft­ quelle, deren Druckseite an die Transportleitung 27 stromauf­ wärts der Kraftstoffzumeßstelle 19, 20, 21 angeschlossen ist. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 jedoch die Saugseite der Luftpumpe 50 über die Unterdruckleitung 57 an die Sammelan­ saugleitung 13 stromabwärts der Drosselklappe 5 angeschlos­ sen und die Leerlaufluftmenge wird durch einen in seinem Quer­ schnitt durch eine Schraube 58 änderbaren Bypass 59 bestimmt. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß die ganze, der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge durch das Luft­ meßorgan gemessen wird und keine das Luftmeßorgan umgehende Luftmenge der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die Luft­ pumpe arbeitet bei diesem Ausführungsbeispiel von einem ver­ änderlichen Saugrohrdruck aus, was aber auf die Kraftstoff­ zumessung wegen der Anordnung des Differenzdruckventils 42 am Kraftstoffzumeßventil 17 keinen Einfluß hat.

Ein Druckbegrenzungsventil 61 über der Luftpumpe 50 sorgt da­ für, daß der erzeugte Luftdruck in der Transportleitung nicht zu groß wird, falls die Luftpumpe motorangetrieben ist.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in die Luftansaugleitung, in der ein Meßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rück­ stellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Kraftstoffzumeßventils für die Zumes­ sung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei der zugemessene Kraftstoff stromabwärts der Kraftstoffzumeß­ stelle in bis zu diesem Punkt zur Luftführung dienende Transportlei­ tungen gelangt, die unmittelbar stromaufwärts jedes Zylindereinlaß­ ventils der Brennkraftmaschine in jede der Luftansaugleitungen mün­ den und andererseits mit einer Luftquelle verbunden sind und die Kraftstoffleitung stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstelle mit einer Kraftstoffpumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffzumeßventil (17) je eine jedem Zylinder (15) der Brenn­ kraftmaschine gesondert zugeordnete Kraftstoffzumeßstelle (19, 20, 21) umfaßt, die unmittelbar in die jedem Zylinder (15) gesondert zu­ geordnete Transportleitung (27) mündet und die Transportleitungen (27) stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstellen (19, 20, 21) an der Druckseite einer als Luftquelle dienenden Luftpumpe (50) liegen.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Transportleitung stromaufwärts der Kraftstoffzumeß­ stelle (17; 19, 20, 21) mit einer ersten Kammer (51) eines Luftdif­ ferenzdruckventils (52) verbunden ist und die erste Kammer (51) des Luftdifferenzdruckventils (52) einen Ventilsitz (53) aufweist, der durch ein die erste Kammer (51) von einer zweiten Kammer (54) tren­ nendes bewegliches Glied (55) gesteuert wird und die zweite Kammer (54) eine das bewegliche Glied (55) beaufschlagende Druckfeder (56) aufweist und mit dem Luftansaugleitungsabschnitt (13, 14) strom­ abwärts der Drosselklappe (5) in Verbindung steht.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugseite der Luftpumpe (50) mit der Luftansaugleitung (13, 14) stromabwärts der Drosselklappe (5) in Verbindung steht.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz an der Kraftstoffzumeß­ stelle (17; 19, 20, 21) durch ein Differenzdruckventil (42) konstant­ haltbar ist, dessen bewegliches Ventilteil (39) einerseits vom Kraft­ stoffdruck stromaufwärts der Kraftstoffzumeßstelle (17; 19, 20, 21) und andererseits vom Luftdruck in der Transportleitung (27) an der Kraftstoffzumeßstelle (17; 19, 20, 21) beaufschlagt wird.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportleitungen (27) so angeordnet sind, daß sie ein stetiges Gefälle zur Luftansaugleitung (14) hin aufweisen.