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Kraftstoffeinspritzanlage
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage
bekannt, bei der aber der Nachteil auftritt, daß im Beschleunigungsfalle, wenn die
Zumeßventile plötzlich geöffnet werden, der Kraftstoffdruck in den Kammern der Regelventile
stromabwärts der Zumeßventile ansteigt, da der Druck in den mit der Steuerdruckleitung
verbundenen Kammern der Regelventile nicht schnell genug absinkt.
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Der Druckanstieg an den Zumeßventilen hat zur Folge, daß während des
Beschleunigungsvorganges die gewünschte erhöhte Kraftstoffmenge zur Anreicherung
des Kraftstoff-Luft-Gemisches nicht oder nur verzögert zugemessen werden kann.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den
Vorteil, daß während des Beschleunigungsvorganges ohne Verzögerung eine ausreichende
Anreicherung des Kraftstoff-LuSt-Gemisches erfolgt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage
möglich.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel
eines Absperrventiles, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Absperrventiles,
Figur 3 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines
Absperrventiles, Figur 4 Ansteuerungsmöglichkeiten eines als Absperrventil dienenden
Elektromagnetventils.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bei der in Figur 1 dargestellten
Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in einen
Saugrohrabschnitt 1, einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meßorgan
3 und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5
mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht
dargestellten
Zylindern einer gemischverdichtenden fremdgezündeten
Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete
Platte, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres beispielsweise nach einer
annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt,
wobei für eine konstante am Meßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten
vor dem Meßorgan 3 herrschenden Luftdruck der zwischen dem Meßorgan 3 und der Drosselklappe
6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.
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Das Meßorgan 3 steuert unmittelbar ein Zumeß- und Mengenteilerventil
7. Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 3 auf das Zumeß- und Mengenteilerventil
7 dient ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen gehäusefesten Drehpunkt 9
schwenkbar ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber
11 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 betätigt.
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Der beispielsweise von einer durch einen Elektromotor 13 angetriebenen
Kraftstoffpumpe 14 aus einem Kraftstoffbehälter 15 geförderte Kraftstoff gelangt
über eine Kraftstoffversorgungsleitung 16 und einen Kanal 17 in eine Ringnut 18
des Steuerschiebers 11. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die
Ringnut 18 mehr oder weniger Steuerschlitze 19, die durch Kanäle 20 zu je einer
Kammer 21 führen, die durch eine Membran 22 von einer Steuerkammer 23 getrennt ist,
wobei die Membran als bewegliches Teil je eines Regelventiles 24 dient. Aus den
Kammern 21 gelangt der Kraftstoff
über Einspritzkanäle 25 zu den
einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder
in'das Saugrohr münden. Die Regelventile 24 können als Differenzdruckventile mit
beispielsweise in den Kammern 21 angeordneten Druckfedern 12, wie dargestellt, oder
als Gleichdruckventile ohne Druckfedern, wie nicht dargestellt, ausgebildet sein.
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Von der Kraftstoffversorgungsleitung 16 zweigt eine Leitung 26 ab,
in die ein Druckbegrenzungsventil 27 geschaltet ist, über das Kraftstoff in den
Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen kann.
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Von der Kraftstoffversorgungsleitung 16 zweigt ebenfalls eine Steuerdruckleitung
32 ab, in der unter anderem in Reihe eine Steuerdrossel 33, die Steuerkammern 23
der Regelventile 24 und ein Elektromagnetventil 37 angeordnet sind, über das Kraftstoff
der Steuerdruckleitung 32 drucklos über eine Rücklaufleitung 38 zum Kraftstoffbehälter
15 zurückfließen kann.
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Das Elektromagnetventil 37 ist durch eine bekannte elektrische Steuereinrichtung
42 ansteuerbar, in die in elektrische Größen umgewandelte Betriebskenngrößen der
Brennkraftmaschine, beispielsweise durch Pfeile gekennzeichnet, die Abgaszusammensetzung
43 ermittelt beispielsweise durch eine sogenannte Sauerstoffsonde, die Lufttemperatur
44, ein einen Beschleunigungsvorgang kennzeichnendes Signal 45 oder die Drosselklappenstellung
46 eingebbar sind.
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Der Steuerschieber 11 ragt mit seiner dem Hebel 8 abgewandten
Stirnfläche
48 in einen Druckraum 49, der über eine Dämpfungsdrossel 50 und eine Leitung 51
mit der Kraftstoffversorgungsleitung 16 in Verbindung steht.
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Der Druck des Kraftstoffes im Druckraum 49 auf die Stirnfläche 48
des Steuerschiebers 11 erzeugt die Rückstellkraft auf das Meßorgan 3. Durch die
Dämpfungsdrossel 50 werden Pulsationen im Druckraum, hervorgerufen durch die auf
das Meßorgan 3 wirkenden Luftpulsationen gedämpft.
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Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage
ist folgende: Bei laufender Brennkraftmaschine wird über das Saugrohr 1, 4 und 5
Luft angesaugt, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage
erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 wird über den Hebel 8 auch
der Steuerschieber 11 des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 verschoben, der die zu
den Einspritzventilen strömende Kraftstoffmenge zumißt.
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Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch entsprechend den Betriebskenngrößen
der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Anderung der
Proportionalität zwischen angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge
in Abhängigkeit von diesen Betriebskenngrößen erforderlich. Die Anderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
kann in vorteilhafter Weise durch Anderung des Differenzdruckes am Zumeß- und Mengenteilerventil
7 bewirkt werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Anderung des
Differenzdruckes an
den Steuerschlitzen 19 der Zumeßventile 18,
19 durch die Druckaufteilung an der Steuerdrossel 33 und der eventuellen Drosselung
am Elektromagnetventil 37 mittels der durch das Elektromagnetventil 37 beeinflußbaren
strömenden Kraftstoffmenge. Die bei geöffnetem Elektromagnetventil 37 in der Steuerdruckleitung
32 fließende Kraftstoffmenge wird nur durch die Steuerdrossel 33 und die Drosselung
des Elektromagnetventiles 37 bestimmt, so daß die Druckdifferenz an der Steuerdrossel
33 und damit auch die Druckdifferenz an den Steuerschlitzen 19 der Zumeßventile
18, 19 am größten ist.
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Bei geöffnetem Elektromagnetventil 37 ergibt sich somit die größte
Anreicherungsrate, d.h. das reichste Kraftstoff-Luft-Gemisch, da bei gleichbleibender
angesaugte Luftmenge die größte Druckdifferenz an den Steuerschlitzen 19.der Zumeßventile
18, 19 die größte zugemessene Kraftstoffmenge ergibt. Das Elektromagnetventil 37
wird vorteilhafterweise sogenannt getaktet angesteuert, d.h. das Verhältnis von
öffnungsdauer zu Schließdauer des Elektromagnetventils 37 wird variiert.
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Wird nun die Brennkraftmaschine plötzlich beschleunigt, d.h. die Drosselklappe
6 plötzlich geöffnet, so ergibt sich am Meßorgan 3 eine erhöhte Stellkraft und der
Steuerschieber 11 wird in Richtung einer grösseren Überdeckung der Ringnut 18 mit
den Steuerschlitzen 19 verschoben.
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Die größere nun an den Steuerschlitzen 19 zugemessene Kraftstoffmenge
führt zu einem Druckanstieg in den Kammern 21 der Regelventile 24, da der gleichzeitig
erfolgte Druckanstieg in den Steuerkammern 23 der Regelventile 24 nicht schnell
genug abgebaut werden kann, sondern die Membranen 22 an einer stärkeren öffnung
der Einspritzkanäle 25 hindert. Der Druckanstieg in den Kammern 21 der Regelventile
24 hat jedoch zur Folge, daß an den Steuerschlitzen 19 die Druckdifferenz und die
zugemessene Kraftstoffmenge sinkt, so daß die Brennkraftmaschine nicht mit der im
Beschleunigungsfalle erforderlichen Kraftstoffmenge versorgt werden kann. Um das
zu verhindern ist es erforderlich, den Druck in der Steuerdruckleitung 32 und damit
in den Steuerkammern 23 der Regelventile 24 im Beschleunigungsfalle schnell abzusenken.
Um dies zu Erreichen, zweigt von der Steuerdruckleitung 32 stromaufwärts des Elektromagnetventiies
37 ein Bypass 53 ab, in dem ein Absperrventil angeordnet ist, das während des normalen
Betriebes der Brennkraftmaschine geschlossen und durch ein den Beschleunigungsvorgang
der Brennnkraftmaschine kennzeichnendes Signal so ansteuerbar ist, daß es während
des Beschleunigungsvorganges den Bypass 53 öffnet und damit die Steuerdruckleitung
32 zur Pumpensaugseite, beispielsweise zur Rücklaufleitung 38 hin entlastet.
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Durch das Abströmen von Kraftstoff aus der Steuerdruckleitung 32 über
den Bypass 53 während des Beschleunigungsvorganges ergibt sich eine Druckabsenkung
in den Steuerkammern 23 der Regelventile 24.
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Das in Figur 1 dargestellte Absperrventil 54 hat einen als bewegliches
Ventilteil dienenden Steuerkolben 55, der entgegen der Kraft einer Feder 56 in einer
Bohrung 57 gleitbar gelagert ist. Die der Feder 56 abgewandte Stirnfläche des Steuerkolbens
55 wird über eine Leitung 58 durch den Kraftstoffdruck im Druckraum 49 beaufschlagt,
in den die Stirnfläche 48 des Steuerschiebers 11 ragt. Während des normalen Betriebes
der Brennkraftmaschine wird der Steuerkolben 55 des Absperrventiles 54 durch die
Feder 56 in eine Stellung verschoben, in der der Bypass 53 geschlossen ist. Bei
einem Beschleunigungsvorgang wird durch das Luftmeßorgan 3 der Steuerschieber 11
des Zumeß- und Mengenteilerventiles 7 plötzlich in Richtung des Druckraumes 49 verschoben,
wobei sich ein starker Druckanstieg ergibt, da der aus dem Druckraum 49 zu verdrängende
Kraftstoff nicht schnell genug über die Dämpfungsdrossel 50 abströmen kann. Die
Feder 56 ist so ausgelegt, daß nur bei einem während des Beschleunigungsvorganges
auftretenden Druckanstieg im Druckraum 49 der über die Leitung 58 an dem Steuerkolben
55 angreifende Druck ausreicht, den Steuerkolben 55 entgegen der Federkraft 56 zu
verschieben, so daß eine Steuernut 59 des Steuerkolbens 55 den Bypass 53 öffnet
und Kraftstoff über den Bypass 53 aus der Steuerdruckleitung 32 abströmen kann,
wodurch der Druck in den Steuerkammern 23 der Regelventile 24 sinkt.
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In Figur 2 ist eine weitere Ausbildungsform eines Absperrventiles
60 dargestellt, dessen als bewegliches Ventilteil ausgebildete Membran 61 mit einem
Ventilteller
versehen ist, der mit einem festen Ventilsitz 64
zusammenwirkt, über den der Bypass 53 führt. In öffnungsrichtung des Absperrventiles
wirkt auf die Membran 61 eine Feder 62. Die Membran 61 begrenzt eine Kammer 63,
die mit der Leitung 58 zum Druckraum 49 verbunden ist und andererseits durch eine
Steuermembran 66 begrenzt wird. Auf der der Kammer 63 abgewandten Seite stützt sich
an der Steuermembran 66 eine Feder 65 ab. Die Funktion des Absperrventiles 60 nach
Figur 2 entspricht der Funktion des Absperrventiles 54 nach Figur 1, so daß das
Absperrventil 60 bei einem über die Leitung 58 in die Kammer 63 geleiteten Druckanstieg
während eines Beschleunigungsvorganges der Brennkraftmaschine öffnet und die Steuerdruckleitung
32 über den Bypass 53 entlastet werden kann.
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Bei der Kraftstoffeinspritzanlage nach Figur 3 mit einem Absperrventil
67 sind die gegenüber den Figuren 1 und 2 gleichbleibenden Teile durch gleiche Bezugszeichen
gekennzeichnet. Das Absperrventil 67 weist einen festen Ventilsitz 68, über den
der Bypass 53 geführt ist, und ein bewegliches Ventilteil 69 auf, das mit dem festen
Ventilsitz 68 zusammenwirkt.
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Das bewegliche Ventilteil 69 des Absperrventils 67 ist durch ein differenzierendes
Druckmeßglied 70 betätigbar, das eine als Membran 71 ausgebildete und mit dem beweglichen
Ventilteil 69 verbundene nachgiebige Wand aufweist, die eine erste Kammer 72 von
einer zweiten Kammer 73 trennt. Die zweite Kammer 73 steht über eine Luftleitung
74 mit dem Saugrohrabschnitt stromabwärts
der Drosselklappe 6
in Verbindung, während von der Luft leitung 74 eine Leitung 75 mit einer Abkopplungsdrossel
76 zur ersten Kammer 72 führt. In der ersten Kammer 72 ist ebenfalls eine die Membran
71 in Richtung des Schließens des Absperrventils 67 beaufschlagende Feder 77 angeordnet.
Bei einem plötzlichen Öffnen der Drosselklappe 6, also einem Beschleungigungsvorgang,
steigt der Druck stromabwärts der Drosselklappe 6 plötzlich an, so daß durch den
über die Luftleitung 74 vermittelten Luftdruckanstieg in der zweiten Kammer 73 des
Druckmeßgliedes 70 die Membran 71 und damit das bewegliche Ventilteil 69 entgegen
der Kraft der Feder 77 in öffnungsrichtung des Absperrventiles 67 verschoben und
damit der Bypass 53 geöffnet und die Steuerdruckleitung 32 entlastet wird. Erst,
wenn sich über die Abkopplungsdrossel 76 in der ersten Kammer 72 des Druckmeßgliedes
70 ebenfalls der erhöhte Druck aufgebaut hat, verschiebt die Membran 71 das bewegliche
Ventilteil 69 des Absperrventiles 67 wieder in Schließrichtung und der Bypass 53
wird gesperrt.
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Bei der Teildarstellung in Figur.4 ist nur das Saugrohr mit Luftmeßorgan
3 und Drosselklappe 6 dargestellt und ein als Absperrventil 80 in dem Bypass 53
angeordnetes Elektromagnetventil 80. Das Elektromagnetventil 80 ist durch ein elektronisches
Steuergerät 81 bekannter Bauart ansteuerbar, in das den Beschleunigungsvorgang der
Brennkraftmaschine kennzeichnende Signale eingebbar sind.
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So kann beispielsweise die Drosselklappe 6 oder das mit der Drosselklappe
6 verbundene Gestänge von einem Wegaufnehmer bzw. Winkelaufnehmer 82 abgetastet
werden,
dessen Signal im elektronischen Steuergerät 81 differenziert
und verstärkt wird. Eine weitere Möglichkeit zur Kennzeichnung des Beschleunigungsvorganges
besteht darin, die Bewegung des Luftmeßorgans 3 durch einen Wegaufnehmer 83 aufzunehmen,
dessen Signal wiederum im elektronischen Steuergerät 81 verarbeitet wird. Zur Kennzeichnung
des Beschleunigungsvorganges kann ebenfalls, wie bereits oben beschrieben, der Druckanstieg
im Druckraum 49 dienen, der über die Leitung 58 einem Druckschalter 84 zugeführt
wird, wobei das Signal des Druckschalters 84 dem elektronischen Steuergerät 81 zugeführt
wird. Ebenfalls kann, wie bereits oben beschrieben wurde, der Saugrohrdruck als
Kennzeichen für den Beschleunigungsvorgang dienen, indem man die Luftleitung 74
an einen Druckschalter 85 legt, dessen Signal dem elektronischen Steuergerät 81
eingebbar ist.
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Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen dazu, während eines
Beschleunigungsvorganges den Druck in der Steuerdruckleitung 32 und damit in den
Steuerkammern 23 zu senken, so daß durch die sich gleichzeitig ergebende Absenkung
des Druckes in den Kammern 21 für die Kraftstoffzumessung an den Steuerschlitzen
19 eine größere Druckdifferenz zur Verfügung steht, was eine größere zugemessene
Kraftstoffmenge zur-Folge.hat.
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Kraftstoffeinspritzanlage Zusammenfassung Es wird eine Kraftstoffeinspritzanlage
vorgeschlagen, die eine Verbesserung des Beschleunigungsverhaltens einer Brennkraftmaschine
bewirkt. Die Kraftstoffeinspritzanlage umfaßt durch ein Luftmeßorgan (3) betätigbare
Zumeßventile (7), an denen über Regelventile (24) eine Druckdifferenz konstant haltbar
und in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine änderbar ist.
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Hierfür liegen die Regelventile (24) an einer Steuerdruckleitung (32),
in der eine Steuerdrossel (33) und ein Elektromagnetventil (37) angeordnet sind.
Stromaufwärts des Elektromagnetventiles (37) zweigt von der Steuerdruckleitung (32)
ein Bypass (53) ab, in dem ein Absperrventil (54, 60, 67, 80) angeordnet und so
ansteuerbar ist, daß es während eines Beschleunigungsvorganges der Brennkraftmaschine
öffnet und die Steuerdruckleitung (32) entlastet wird. Hierdurch ergibt sich eine
Druckabsenkung in der Steuerdruckleitung (32), die eine Vergrößerung der Druckdifferenz
an den Zumeßventilen und damit eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur
Folge hat.