DE2929032A1 - Kraftstoffliefervorrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung - Google Patents

Kraftstoffliefervorrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung

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Yuzo Takeuchi
Junzo Uozumi
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Description

ID IS Patentanwälte:
IEDTKE - DÜHLING - l\lNNE D,p!.-lng. H.T.edtke
Gr\ DipL-Cheu G Buhling
RUPE - TELLMANN Dipi.-inn-R.Kipne
_ 5 _ Dipl.-Ing P. Grupe
2929032 Dipl.-Ing. B. Peilmann
Bavariaring4, Postfach 20 8000 München 2
Tel.: 0 89-53 96 53
Telex: 5-24 845 tipat
cable: Germaniapatent Münche
13. Juli 1979 H 9752/case A 3416Ü2 Toyota
Ai.san Industry Co., Ltd., OhLu-fjhi, Japan
Toyota Jidosha Ko^yo Kabushiki Kaisha Toyota-shi, Japan
Kraftstoffliefervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffliefervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, und zwar insbesondere auf eine Kraftstoffliefervorrichtung, die ein in einem Saugrohr stromauf eines Drosselventils angeordnetes Luftventil aufweist. Dieses Luftventil hat die Aufgabe, den Druck der Ansaugluft im Saugrohr auf einem bestimmten Wert bezüglich des atmosphärischen Umgebungsdruckes zu halten, damit der Durchfluß der durch das Saugrohr eingesaugten Luft proportional zum Ausmaß der Öffnung des Luftventils ist.
Bei einer solchen Kraftstoffliefervorrichtung wird der Kraftstoff mittels einer Kraftstoff-Dosiervorrichtung dosiert, die funktional mit dem Luftventil gekoppelt ist. Diese Dosiervorrichtung weist eine Dosieröffnung auf, deren üffnungsausmaß
Deutsche Bank (München) KIo ft1i61tl.'(l Difulnrr Bau« iMi.nrtmij KIo .TU-.H.M ΡοΜ-,ι hrck (Mrint Ί»·»ι KK. P "0-1.i P04
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entsprechend dem Öffnungsausmaß des Luftventils gesteuert wird. Der Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank zur Dosiervorrichtung gefördert und entsprechend dem Offnungsausmaß der Dosieröffnung in der Dosiervorrichtung dosiert. Sofern dabei die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung, insbesondere an der Dosieröffnung, konstant gehalten wird, wird der Kraftstoff proportional zum Öffnungsausmaß der Dosieröffnung dosiert. Da nun das Öffnungsausmaß der Dosieröffnung proportional zum Öffnungsausmaß des Luftventils ist, wird der Kraftstoff auch proportional zum Öffnungsausmaß des Luftventils dosiert.
Zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung dient ein Druckdifferenz-Konstantregelventil. Das Druckdifferenz-Konstantregelventil einer herkömmlichen Kraftstoffliefervorrichtung ist so angeordnet und ausgebildet, daß es die Kraftstoffströmung stromab der Dosiervorrichtung, d.h. den dosierten Kraftstoff, in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung unterschiedlich stark drosselt, damit auf diese Weise der Druck am Auslaß der Dosiervorrichtung gesteuert wird und dadurch die bestimmte Druckdifferenz aufrechtgehalten wird.
Diese herkömmliche Kraftstoffliefervorrichtung hat die folgenden Nachteile. Da die Dosiervorrichtung so ausgelegt ist, daß der gesamte der Brennkraftmaschine zuzuführende, dosierte Kraftstoff in Abhängigkeit von der Druckdifferenz gedrosselt wird, muß das herkömmliche Druckdifferenz-Konstantregelventil eine verhältnismäßig große Kapazität haben. In der Regel umfaßt das Druckdifferenz-Konstantregelventil eine Membran, die auf die Druckdifferenz anspricht, sowie eine der Membran gegenüber angeordnete Düse, wobei zwischen der Membran und der Düse ein Abstand bzw. Zwischenraum herrscht, durch den der Kraftstoff strömt, wobei die Strömung gedrosselt wird. Der Abstand wird durch Änderungen der Auslenkung der Membran in Ab-
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hängigkeit von Änderungen der Druckdifferenz verändert. Der dosierte Kraftstoff strömt durch die Düse zu einer Einspritzvorrichtung und wird von der Einspritzvorrichtung in das Saugrohr gespritzt bzw. abgegeben.
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Der Durchmesser der öffnung der Düse muß so groß bemessen sein, daß durch die Düse dosierter Kraftstoff mit dem maximal von der Brennkraftmaschine benötigten Durchfluß strömen kann. Wegen des verhältnismäßig großen Durchmessers der öffnung der Düse wird es schwierig, die Drosselung des dosierten Kraftstoffs genau durch Änderungen des Abstandes zwischen der Membran und der Düse zu steuern. Da der maximale Abstand zwischen der Düse und der Membran den maximalen Durchfluß des dosierten Kraftstoffs zulassen muß, muß der Abstand entsprechend den Änderungen des Durchflusses des dosierten Kraftstoffs zwischen seinem Maximalwert und seinem Minimalwert in einem weiten Bereich verändert werden können. Dies wiederum bedingt einen verhältnismäßig großen Hub der Membran zwischen ihrer dem maximalen Abstand zugeordneten Stellung und ihrer dem minimalen Abstand zugeordneten Stellung. Damit die Membran in einem weiten Bereich einwandfrei ausgelenkt werden kann, muß sie einen ausreichend großen Durchmesser haben.
Der verhältnismäßig große Durchmesser der Membran verbessert zwar die Genauigkeit der Steuerung, hat jedoch andererseits den Nachteil, daß eine verhältnismäßig große Ansprechverzögerung und gestörtes Obergangsverhalten auftreten. Außerdem kann übermäßig großer Hub der Membran zu dauernder Spannungsbeansoruchung der Membran führen, die die Genauigkeit der Steuerung verschlechtert und die Zuverlässigkeit verringert.
Um die benötigte Kapazität des Druckdifferenz-Konstantregelventils möglichst klein zu machen, ist bereits vorgeschlagen worden, mehrere Dosiervorrichtungen vorzusehen, denen jeweils ein eigenes Druckdifferenz-Konstantregelventil zugeordnet ist,
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wobei die Anzahl der Dosiervorrichtungen vorzugsweise der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht. Da die erhöhte Anzahl der Bauteile die Kosten der Brennkraftmaschine stark erhöht, ist dieser Vorschlag jedoch praktisch nicht brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffliefervorrichtung zu schaffen, bei der die Nachteile der herkömmlichen Kraftstoffliefervorrichtungen vermieden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Kraftstoffliefervorrichtung gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffliefervorrichtung wird fast der gesamte von der Dosiervorrichtung kommende, dosierte Kraftstoff direkt zur Einspritzvorrichtung geleitet, ohne daß dieser Kraftstoff durch den Spalt zwischen der Düse und der Membran strömt und dadurch gedrosselt wird. Vorzugsweise strömt der dosierte Kraftstoff im Nebenstrom am Druckdifferenz-Konstantregelventil vorbei, wobei lediglich ein Teil des dosierten Kraftstoffs in das Druckdifferenz-Konstantregelventil eingeleitet wird und diesem zu Steuerzwecken die Druckwerte des dosierten Kraftstoffs zuführt.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffliefervorrichtung umfaßt ein Saugrohr, ein im Saugrohr angeordnetes Drosselventil, ein im Saugrohr stromauf des Drosselventils angeordnetes Luftventil, eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung, die funktional mit dem Luftventil gekoppelt ist, eine Kraftstoffquelle, die die Dosiervorrichtung mit Kraftstoff unter bestimmtem Lieferdruck speist, einen Kraftstofftank, in dem der zu liefernde Kraftstoff gespeichert ist, ein Druckdifferenz-Konstantregelventil, das eine bestimmte Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung aufrechthält und eine Einspritzvorrichtung, die den von der Dosiervorrichtung dosierten Kraftstoff in einen Abschnitt des
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Saugrohres nahe dem Drosselventil abgibt, wobei das Druckdifferenz-Konstantregelventil ein Membranventil, das Änderungen der Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung feststellt und verstärkt, sowie eine Einrichtuncj zur variablen Drosselung des dosierten Kraftstoffs aufweist, die das Öffnungsausmaß der Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung in Abhängigkeit von Änderungen der Druckdifferenz ändert, die vom Membranventil festgestellt und verstärkt worden sind, so daß der Kraftstoff in der letzten Stufe, d.h. unmittelbar bevor der Kraftstoff aus der Einspritzvorrichtung austritt, durch den Strömungswiderstand einer Drosseleinrichtung gedrosselt wird und dadurch der Druck des dosierten Kraftstoffs gesteuert wird, wobei das Membranventil lediglich die Aufgabe hat, Änderungen bzw. Schwankungen der Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung festzustellen.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Membranventil eine erste Kammer, in die der dosierte Kraftstoff stromab der Dosiervorrichtung eingeleitet wird, sowie eine zweite Kammer aufweist, in die der Kraftstoff mit dem Lieferdruck von stromauf der Dosiervorrichtung eingeleitet wird. Zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer befindet sich eine Membran, die von einer Feder in Richtung zur zweiten Kammer gedrückt wird. In der zweiten Kammer ist eine Düse angeordnet, die an ihrem einen Ende eine der Membran zugewandte Eintrittsöffnung und an ihrem anderen Ende eine Ablaßöffnung aufweist. Der aus der Ablaßöffnung abgelassene Kraftstoff wird durch eine feste Drossel zum Kraftstofftank zurückgeleitet. Wenn sich die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung ändert, wird die Membran ausgelenkt, so daß sich der Abstand zwischen der Membran und dem einen Ende der Düse ändert, was wiederum eine Änderung des Kraftstoffdurchflusses von der Eintrittsöffnung zur Ablaßöffnung der Düse zur Folge hat. Dadurch ändert sich der KraftstofEdruck stromauf der festen Drossel stark.
Diese Änderung des Kraftstoffdruckes gelangt auf eine Strö-
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mungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung, die ihrerseits das offnungsausmaß der Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung so steuert, daß die Strömung des dosierten Kraftstoffs unterschiedlich gedrosselt wird, wodurch der Druck des dosierten Kraftstoffs gesteuert wird.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung in der Einspritzvorrichtung ausgebildet ist und eine Kammer für dosierten Kraftstoff, in die der dosierte Kraftstoff eingeleitet wird, eine Steuerkammer, in die der abgelassene Kraftstoff von stromauf der festen Drossel eingeleitet wird, einen bewegbaren Kolben, der die Kammer für dosierten Kraftstoff und die Steuerkammer voneinander trennt, sowie 5 eine Kolbenstange aufweist, die mit der Kraftstoffaustrittsöffnung zusammenwirkt und dadurch den dosierten Kraftstoff unterschiedlich stark drosselt. In der ersten Kammer und in der Steuerkammer ist jeweils eine Feder angeordnet, wobei die beiden Federn auf den Kolben in entgegengesetzten Richtungen wirken.
Das vorstehend beschriebene Membranventil und die Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung bilden zusammen ein hydraulisches Rückkopplungssystem.
Durch dieses erfindungsgemäße Rückkopplungssystem wird die Druckdifferenz an der Kraftstoff-Dosiervorrichtung genau auf dem vorgegebenen Wert gehalten, wobei die erforderliche Kapazität des Hembranventils gering ist, so daß sich kompakte Ausbildung der Kraftstoffliefervorrichtung ergibt.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Einspritzvorrichtung eine zylindrische
Austrittskammer mit einer in das Saugrohr mündenden Düsenöffnung und mehrere Austrittsöffnungen aufweist, die zusammen
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mit dem Ende der Kolbenstange variable Durchflußöffnungen bilden, wobei die Kraftstoff-Austrittsöffnungen tangential zur zylindrischen Austrittskammer in diese münden. Der dosierte Kraftstoff strömt daher durch die variablen Durchflußöffnungen tangential in die zylindrische Austrittskammer, wobei der Kraftstoff spiralig entlang der Innenwand der zylindrischen Austrittskammer strömt, so daß der dosierte Kraftstoff im Saugrohr fein zerstäubt wird, in das er durch die Düsenöffnung eintritt.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner eine Luft-Wirbelkammer vorgesehen sein, die so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die Düsenöffnung der zylindrischen Austrittskammer umgibt, so daß der aus der Düsenöffnung austretende dosierte Kraftstoff noch stärker verwirbelt wird und dadurch die Zerstäubung des Kraftstoffs verbessert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schema ti sehe Schnittdarstellung einer
erfindungsgemäßen Kraftstoffliefervorrichtung für eine Brennkraftmaschine;
Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß
II-II in Figur 1; und
Figur 3 eine ausschnittsweise Darstellung einer
abgewandelten Ausführungsform.
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Zunächst wird auf Figur 1 eingegangen, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffliefervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zeigt. Zur nicht dargestellten Brennkraftmaschine gehört ein Saugrohr 1, in das durch einen nicht dargestellten Luftfilter aufgrund der Saugwirkung der Brennkraftmaschine Luft eingesaugt wird. Im Saugrohr ist ein Drosselventil angeordnet, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Kolbenventil ausgebildet ist, jedoch auch als Drosselklappe ausgebildet sein kann. Das Drosselventil weist einen Kolben 4 auf, der durch eine öffnung 5a in der Wand des Saugrohres 1 hindurch in das Saugrohr 1 hineinragt. Der Kolben 4 ist relativ zum Saugrohr 1 verschiebbar und steht in Schließrichtung unter Vorspannung durch eine Feder 5, die in einem zylindrischen Gehäuse 4a angeordnet ist.
Fest mit dem Kolben 4 ist eine zu diesem koaxiale Kolbenstange 4b verbunden. Das (in Figur 1) linke Ende der Kolbenstange 4b ragt durch den Boden des zylindrischen Gehäuses 4a nach außen und ist mit einem nicht dargestellten Verbindungsgestänge verbunden, das wiederum mit einem nicht dargestellten Gaspedal verbunden ist, das vor dem Fahrersitz in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Stromauf des Drosselventils ist im Saugrohr 1 ein als Luftklappe ausgebildetes Luftventil 3 angeordnet. Der Kolben 4 des Drosselventils öffnet und schließt das Saugrohr 1 entsprechend der Stellung des Gaspedals und steuert dadurch die durch das Saugrohr 1 angesaugte Luftströmung. Das Luftventil wird in Abhängigkeit vom Durchfluß der Ansaugluft so gesteuert, daß es weiter öffnet, wenn der Durchfluß der Ansaugluft zunimmt. Dabei erfolgt die Steuerung in der Weise, daß der Druck in einer pneumatischen Kammer 6, die einerseits vom Luftventil 3 und andererseits vom Kolben 4 des Drosselventils begrenzt wird, bei gleichbleibendem Betrieb der Brennkraftmaschine konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck ist ein Rückkopplungsregelsystem vorgesehen. Dieses Rückkopplungsregelsystem ist so ausgebildet, daß es hydraulisch vom
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Druck des Kraftstoffs betätigt wird. Der aus einem Kraftstofftank 18 entnommene Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe 19 unter Druck gesetzt. Der Druck des Kraftstoffs wird mittels eines Druckreglers 21 geregelt. Der Kraftstoff, der dadurch einen bestimmten Druck hat, wird durch eine Druckleitung 20 zu einem Einlaß 33 eines Schaltventils 30 geleitet, das als Dreiwegventil ohne Schaltüberdeckung ausgebildet ist. Das Schaltventil 30 weist einen Ablaß 34 auf, der an eine Rückströmleitung 23 angeschlossen ist.
Die Rückströmleitung 23 steht direkt mit dem Kraftstofftank 18 in Verbindung. Der Druck in der Rückströmleitung ist daher praktisch gleich dem atmosphärischen Umgebungsdruck. Zwischen dem Einlaß 33 und dem Ablaß 34 ist ein Auslaß 35 ausgebildet, an den ein einfachwirkender Zylinder 41 angeschlossen ist. Zum einfachwirkenden Zylinder 41 gehört ein Kolben 40, der über ein Verbindungsgestänqe 4 3 mit einem Schwenkarm verbunden ist, mittels dessen die Luftklappe des Luftventils 3 verschwenkt werden kann. Eine Feder 44 beaufschlagt das Luftventil 3 in Öffnungsrichtung.
Das Schaltventil 30 ist ferner mit einer Druckkammer 48 versehen, in die unter Druck stehender Kraftstoff durch eine feste Drossel 49 über eine Leitung 20b eingeleitet wird, die von der Druckleitung 20 abzweigt. Die Druckkammer 48 dient als Druckregelkammer für ein Sauerstoffühler-Rückkopplunqssystem, das mittels eines nicht dargestellten, im Auspuffrohr der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffühlers Signale erzeugt und ein vom Sauerstoffühler angesteuertes Stellglied 404 einstellt, das die Rückströmung von der Druckkammer 48 zum Kraftstofftank 13 steuert, um auf diese Weise den Druck in der Druckkammer 48 einzustellen. Während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine erhöht das vom Sauerstoffühler angesteuerte Stellglied 404 die Rückströmung, damit der Druck in der Druckkammer 48 gesenkt wird. Wenn der Druck in der Druck-
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kammer 48 sinkt, wird ein Kolbenschieber 401 eines schnellen Leerlauf-Absperrventils 400, das mit der Druckkammer 48 durch eine Leitung 405 verbunden ist, von der Kraft einer Feder 403 verschoben. Der Kolbenschieber 401 bewegt sich dabei in eine Stellung, in der die Kraft der Feder 403 im Gleichgewicht mit der Kraft ist, die vom Druck in der Druckkammer 48 erzeugt wird, der auf die von der Feder 403 abgewandte Stirnfläche des Kolbenschiebers 401 wirkt. Während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine kann daher gesteuert Luft durch eine das Drosselventil umgehende Bypassleitung 407 und das Absperrventil 400 am Drosselventil vorbei direkt zur Brennkraftmaschine strömen, um günstiges Warmlaufverhalten der Brennkraftmaschine zu erreichen. Das vom Sauerstoffühler angesteuerte Stellglied 404 ist vorzugsweise als normalerweise offenes Magnetventil ausgebildet. Dieses schnelle Warm- und Leerlaufsystem wird hier nicht ausführlicher erläutert, da es für die Erfindung nicht von entscheidender Bedeutung ist.
Das linke Ende des Kolbenschiebers 31 des Schaltventils 30 liegt an einem Hebel 28 an, der an seinem oberen Ende an einem Lagerzapfen 27 angelenkt ist. An seinem unteren Ende ist der Hebel 28 mit einer Membran 26 eines Druckfühlers 26a verbunden, der den Druck der Ansaugluft feststellt. Die Membran 26 begrenzt eine Kammer 26d, die durch einen Kanal 26b mit der pneumatischen Kammer 6 im Saugrohr 1 verbunden ist. In der Kammer 26d ist eine Feder 26c angeordnet, die die Membran 26 normalerweise nach links in Figur 1 drückt.
Wenn der Unterdruck in der pneumatischen Kammer 6 zunimmt, wird die Membran 26 des Druckfühlers 26a entgegen der Kraft der Feder 26c ausgelenkt, so daß der Hebel 28 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Demzufolge drückt der Hebel 28 auf den Kolbenschieber 3 1 des Schaltventils 30, so daß der Kolbenschieber 31 nach rechts verschoben wird und der Auslaß 35 des Schaltventils 30 in Verbindung mit dem Ablaß 34 tritt. Dies
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hat zur Folge, daß der Druck im Zylinder 41 auf annähernd den Umgebungsdruck sinkt, so daß der Kolben 4 0 aufgrund der Kraft der Feder 44 im Zylinder 41 zurückgeschoben wird. Durch diese Bewegung des Kolbens 40 wird das Luftventil 3 weiter geöffnet, so daß mehr Luft in das Saugrohr 1 einströmen kann. Aufgrund dieser erhöhten Luftmenge sinkt der Unterdruck in der pneumatischen Kammer 6, so daß die Membran 26 des Druckfühlers 26a von der Kraft der Feder 26c wieder zurückgedrückt werden kann. Demzufolge wird der Hebel 28 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so daß er den Kolbenschieber 21 freigibt und dieser vom Druck in der Druckkammer 48 nach links in seine Normallage verschoben wird. Der Kolben 40 des Zylinders 41 wird daher in seiner neuen Stellung stabilisiert.
Wenn dagegen der Unterdruck in der pneumatischen Kammer 6 sinkt, schwenkt der Druckfühler 26a den Hebel 28 im Uhrzeigersinn, so daß der Kolbenschieber 31 aufgrund des Drucks in der Druckkammer 48 nach links verschoben wird und Kraftstoff unter Druck zum Zylinder 41 durchläßt. Demzufolge wird der Kolben 40 nach rechts verschoben, wobei er das Luftventil 3 weiter schließt, so daß der Unterdruck in der pneumatischen Kammer 6 zunimmt. Danach verschwenkt die Membran 26 den Hebel 28 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch der Kolbenschieber 31 des Schaltventils 30 in seine Normalstellung zurückgebracht wird.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise des Rückkopplungsregelsystems wird der Druck in der pneumatischen Kammer 6 im stationären Zustand konstant gehalten.
Das Luftventil 3 ist mittels eines Verbindungsgestänges mit einer Dosiervorrichtung 8a verbunden. Die Dosiervorrichtung 8a ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie den der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff so dosiert, daß der Durchfluß des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs proportional zum Durchfluß der Ansaugluft gehalten wird. Dies wird er-
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reicht, indem das Ausmaß der öffnung einer Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung proportional zum Durchfluß der Ansaugluft gehalten wird, wobei allerdings die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 8a konstant gehalten werden muß.
Im folgenden wird ausführlicher die Dosiervorrichtung 8a erläutert. Die Dosiervorrichtung 8a besteht im wesentlichen aus einem Dosierkolben 8, der über ein Verbindungsgestänge 7 mit dem Luftventil 3 verbunden ist, und einem Zylinder 9, in dem der Dosierkolben 8 verschiebbar sitzt. Der Dosierkolben 8 weist ein im Zylinder 9 angeordnetes, hohles zylindrisches Ende 10 auf. Dieses hohle zylindrische Ende 10 ist mit einem Schlitz 10a versehen, der mit einer Ringnut 12 im Zylinder 9 zusammenwirken kann. Die Ringnut 12 und der Schlitz 10a bilden zusammen eine Dosieröffnung. Im Zylinder 9 ist ein Einlaß 11 ausgebildet, der an eine Leitung 20a angeschlossen ist, die von der Druckleitung 20 abzweigt. Der durch den Einlaß 11 eingeleitete Kraftstoff strömt in das hohle Ende 10 des Dosierkolbens 8 zum Schlitz 10a. Während der Kraftstoff durch die Dosieröffnung strömt, deren Öffnungsausmaß durch die Überdeckung des Schlitzes 10a mit der Ringnut 12 bestimmt ist, wird der Kraftstoff dosiert. Als dosierter Kraftstoff strömt er danach in einen Kanal 13. Da der Dosierkolben über das Verbindungsgestänge 7 mit dem Ventil 3 verbunden ist, kann der Kraftstoff entsprechend der Stellung bzw. Bewegung des Luftventils 3 dosiert werden. Um den Kraftstoff proportional zum Ausmaß der öffnung des Luftventils zu dosieren, ist es notwendig, eine konstante Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 8a, d.h. zwischen dem Einlaß 11 und dem Kanal 13 für den dosierten Kraftstoff, aufrechtzuhalten. Zu diesem Zweck weist die Kraftstoffliefervorrichtung ein erfindungsgemäßes Druckdifferenz-Konstantregelventil auf, das im folgenden beschrieben wird.
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Das Druckdifferenz-Konstantregelventil besteht im wesentlichen aus einem Membranventil 14, das die Schwankungen der Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 3a feststellt und verstärkt, sowie einer Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung, die in einer Einspritzvorrichtung 337 angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie in Abhängigkeit von festgestellten und verstärkten Änderungen der Druckdifferenz den der Brennkraftmaschine zuzuführenden, dosierten Kraftstoff unterschiedlich drosselt.
Das Membranventil 14 umfaßt eine erste Kammer 147, die einen Einlaß 146 für den dosierten Kraftstoff aufweist. Der Einlaß 146 ist an den Kanal 13 für den dosierten Kraftstoff angeschlossen. Ferner gehört zum Membranventil 14 eine zweite Kammer 148, die einen Einlaß 149a aufweist, der über einen Kanal 149 an die Leitung 20a angeschlossen ist, so daß am Einlaß 149a Lieferkraftstoff, d.h. Kraftstoff mit dem vom Druckregler 21 geregelten Druck, vorliegt. Zwischen der ersten Kammer 147 und der zweiten Kammer 148 befindet sich eine Membran 51. Innerhalb der zweiten Kammer 148 ist eine Düse 331 angeordnet, die an ihrem der Mitte der Membran zugewandten Ende eine Eintrittsöffnung 351 und an ihrem anderen Ende eine Ablaßöffnung
352 aufweist. Die Ablaßöffnung 352 steht über eine Leitung in Verbindung mit dem Kraftstofftank 18, wobei in der Leitung 507 eine feste Drossel 506 angeordnet ist. Dies führt dazu, daß der aus der Ablaßöffnung 352 abgelassene Kraftstoff auf einen durch die feste Drossel 506 erzeugten Widerstand trifft. Der Druck des abgelassenen Kraftstoffs stromauf der festen Drossel 506 steigt daher an, wenn der Kraftstoffdurchfluß durch die Ablaßöffnung 352 zunimmt. Die Leitung 507 ist stromauf der festen Drossel 506 mit einem Ende einer Leitung
353 verbunden, die an ihrem anderen Ende an eine Steuerkammer 505 der Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung in der Einspritzvorrichtung 337 angeschlossen ist. In der ersten Kammer 147 des Membranventils 14 ist eine Feder 147a
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angeordnet, die die Membran 51 in Richtung zur zweiten Kammer 148 drückt.
Vom Kanal 13 für den dosierten Kraftstoff zweigt stromauf des Membranventils 14 ein Kanal 15 ab, der an eine Kammer 334 für dosierten Kraftstoff der Einspritzvorrichtung 337 mit der
Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung angeschlossen ist.
Zwischen der Steuerkammer 505 und der Kammer 334 der Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung, nämlich der Einspritzvorrichtung 337, befindet sich ein bewegbarer Kolben 335. Fest mit dem bewegbaren Kolben 335 ist eine Kolbenstange 336 verbunden. Die Kolbenstange 336 verläuft durch die Kanuner 334 für dosierten Kraftstoff und dann durch eine Bohrung 332, die im vorderen Abschnitt der Kammer 334 ausgebildet ist. Das Ende der Kolbenstange 336 ragt vor in eine Kraftstoff-Austrittskammer 338 der Einspritzvorrichtung 337. Die Austrittskammer 338 weist einen zylindrischen Wandabschnitt und im An- schluß an den zylindrischen Wandabschnitt einen konischen
Wandabschnitt auf. Durch den zylindrischen Wandabschnitt münden in die Austrittskammer 338 zvjei öffnungen 339 und 340,
die in Verbindung mit der Kammer 334 für dosierten Kraftstoff stehen. Wie Figur 2 zeigt, weisen die beiden öffnungen in Umfangsrichtung einen Abstand von 180° auf und sind diese beiden öffnungen tangential bezüglich des zylindrischen Wandabschnittes der Kammer 338 ausgerichtet. Der in die Austrittskammer 338 durch die öffnungen 339 und 340 eintretende dosierte Kraftstoff folgt daher einer spiraligen Strömungsbahn entlang dem zylindrischen Wandabschnitt. Der dosierte und wirbelnde Kraftstoff wird dann durch eine Düsenöffnung 344 in der
Nähe des Drosselventils in das Saugrohr 1 eingespritzt. Da der in das Saugrohr 1 eintretende dosierte Kraftstoff verwirbelt
ist, wird er fein zerstäubt. Dies heißt mit anderen Worten,
daß die Austrittskammer 338 eine Kraftstoff-Wirbelkammer bildet.
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Um die Düsenöffnung 344 herum ist eine Luft-Wirbelkammer 345 so angeordnet, daß ein Teil der durch das Saugrohr 1 strömenden Ansaugluft durch einen Lufteinlaß 92 in die Luft-Wirbelkammer 345 einströmt und eine Wirbelströmung erzeugt. Der verwirbelt aus der Austrittskammer 338 durch die Düsenöffnung 344 austretende Kraftstoff wird daher von einem in der Luft-Wirbelkammer 34 5 erzeugten Luftwirbel noch stärker verwirbelt, was die Zerstäubung zu feinsten Kraftstoffteilchen unterstützt.
Der Innendurchmesser des zylindrischen Wandabschnittes der Austrittskammer 338 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kolbenstange 336. Das freie Ende der Kolbenstange 336 ist so angeordnet, daß es mit den öffnungen 339 und 340 zusammenwirkt und variable Durchflußöffnungen bildet. In der Kammer 334 für dosierten Kraftstoff ist eine Feder 334a angeordnet, und in der Steuerkammer 505 ist eine Feder 503 angeordnet, wobei diese beiden Federn auf den Kolben 335 in entgegengesetzten Richtungen drücken.
Das vorstehend beschriebene Druckdifferenz-Konstantregelventil arbeitet in folgender Weise.
Wenn die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 8a, d.h. die Druckdifferenz zwischen dem Einlaß 11 und dem Kanal 13 für den dosierten Kraftstoff von einem vorgegebenen Wert abweicht, indem beispielsweise der Druck im Kanal 13 ansteigt, so daß die genannte Druckdifferenz sinkt, wird die Membran 51 des Membranventils 14 in Richtung zur zweiten Kammer 148 ausgelenkt, so daß der Abstand zwischen dem Ende der Düse 331 und der Membran 51 kleiner wird. Aufgrund des verringerten Abstandes wird die Kraftstoffströmung in die Eintrittsöffnung 351 gedrosselt, so daß der Durchfluß des Kraftstoffs, der durch die Ablaßöffnung 352 und die feste Drossel 506 in den Kraftstofftank 18 abgelassen wird, abnimmt, wodurch schlagartig der Druck in der Leitung 353 sinkt. Daher sinkt auch der Druck in der Steuer-
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kammer 505 der Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung schlagartig, so daß der Druck in der Kammer 334 für dosierten Kraftstoff vergleichsweise größer wird und eine Verschiebung des bewegbaren Kolbens 335 in Richtung zur Steuerkammer 505 bewirkt. Dadurch werden die öffnungen 339 und 340 weiter geöffnet, was dazu führt, daß die Kraftstoffströmung in die Austrittskammer 338 der Einspritzvorrichtung 337 auf einen geringeren Widerstand trifft. Aufgrund dieser schwächeren Drosselung sinkt der Druck im Kanal 13, wodurch der oben erwähnte Anstieg des Druckes in diesem Kanal ausgeglichen wird, so daß die vorgegebene Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung wieder hergestellt ist.
Wenn andererseits angenommen wird, daß der Druck im Kanal 13 verringert ist, wird die Membran 51 des Membranventils 14 zur ersten Kammer 147 ausgelenkt, so daß der Abstand zwischen der Membran und der Düse 331 zunimmt. Demzufolge steigt der Kraftstoffdurchfluß durch die Eintrittsöffnung 351 und die Ablaßöffnung 352 zum Kraftstofftank 18. Wegen der festen Drossel 506 bewirkt der erhöhte Kraftstoffdurchfluß einen schlagartigen Druckanstieg in der Leitung 353 und demzufolge in der Steuerkammer 505, so daß der bewegbare Kolben 335 in Richtung zur Kammer 334 für dosierten Kraftstoff verschoben wird. Dadurch wird das Öffnungsausmaß der öffnungen 339 und 340 verringert, so daß die Kraftstoffströmung aus der Kammer 334 zur Austrittskammer 338 stärker gedrosselt wird. Dies wiederum hat einen Anstieg des Druckes im Kanal 13 zur Folge, so daß die angenommene Verringerung in diesem Kanal kompensiert wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung dürfte klar geworden sein, daß das Membranventil 14 und die Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung in Form der Einspritzvorrichtung 337 zusammen ein Rückkopplungsregelsystem bilden.Daher wird die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung 8a genau auf einen bestimmten konstanten Wert geregelt, so daß es möglich
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ist, den Kraftstoff proportional zur Stellung des Luftventils 3 zu dosieren. Dabei ist jedoch der Durchmesser der Membran 51 des Membranventils 14 im Vergleich zum Durchmesser der Membranen herkömmlicher Druckdifferenz-Konstantregelventile wesentlich geringer. Ferner ist das übergangsverhalten beim Kraftstoffdosieren besser und außerdem treten Regelschwingungen praktisch nicht auf.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffliefervorrichtung ist für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung geeignet. Die Kraftstoffliefervorrichtung umfaßt eine Dosiervorrichtung, die funktional mit einem Luftventil gekoppelt ist, das in einem Saugrohr stromauf eines Drosselventils angeordnet ist, eine Kraftstoffquelle, die die Dosiervorrichtung mit Kraftstoff mit konstantem Lieferdruck versorgt, ein Druckdifferenz-Konstantregelventil, das eine bestimmte Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung aufrechthält, sowie eine Einspritzvorrichtung, die den dosierten Kraftstoff in der Nähe des Drosselventils in das Saugrohr einspritzt. Das Druckdifferenz-Konstantregelventil umfiißt ein Membranventil, das die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung feststellt und verstärkt, sowie eine Ströinungssteuereinrichtung mit variabler Durchfluß-Öffnung, die den Strömungswiderstand ändern kann, auf den der dosierte Kraftstoff trifft. Das Membranventil hat die Aufgabe, die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung festzustellen und zu verstärken, wogegen der Druck des dosierten Kraftstoffes von der Strömungssteuereinrichtung mit variabler Durchflußöffnung gesteuert wird, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz verstellt wird, die das Membranventil feststellt und verstärkt.
Vorstehend ist die Erfindung anhand einer bestimmten Ausführungsform erläutert worden. Es versteht sich, daß dadurch die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll. Vielmehr können zahlreiche Änderungen und Abwandlungen der beschriebenen Aus-
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führungsform vorgenonuiien werden, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise sind beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Kanäle 13 und 15 so angeordnet, daß fast der gesamte dosierte Kraftstoff das Membranventil 14 des Druckdifferenz-Konstantregelventils umgeht. Es ist jedoch auch möglich, das Membranventil so auszubilden, daß der dosierte Kraftstoff durch die erste Kammer 147 des Membranventils strömt, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.
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Claims (1)

  1. [ 1.ι Kraftstoffliefervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
    Kraftstoffeinspritzung, gekennzeichnet durch
    a) ein Saugrohr (1),
    b) ein im Saugrohr tmgeordnetes Drosselventil (4, 4a, 4b, 5),
    c) ein im Saugrohr stromauf des Drosselventils angeordnetes Luftventil (3),
    d) eine Kraftstoff-Dosiervorrichtung (3a), die funktional mit dem Luftventil gekoppelt ist,
    e) eine Kraftstoffquelle (19, 21), die die Dosiervorrichtung mit Kraftstoff unter bestimmtem Lieferdruck speist,
    f) einen Kraftstofftank (18),
    g) ein Druckdifferenz-Konstantregelventil (14, 336, 339, 340, 505), das eine bestimmte Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung aufrechthält, und
    h) eine Einspritzvorrichtung (237), die den von der Dosiervorrichtung dosierten Kraftstoff nahe dem Drosselventil in das Saugrohr abgibt,
    wobei das Druckdifferenz-Konstantregelventil ein Menibranventil (14), das die Druckdifferenz an der Dosiervorrichtung
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    Deutsche D-ink [München) Κΐο 5Μΐΐΐνη
    r ii.i.:k iMunrimnt Klo. :irl. /HiI-I F-V.li.f lift k (K'un hf tu kti F.7O-4.s-f"i-t
    ORIGINAL INSPECTED
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    feststellt und verstärkt, sowie eine in der Einspritzvorrichtung vorqesehene Strömunqssteuereinrichtunq (336, 339, 340, 505) mit variabler Durchflußöffnunq aufweist, die in Abhängigkeit von der vom Membranventil festgestellten und verstärkten Druckdifferenz eingestellt wird.
    Kraftstoffliefervorrichtunq nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Membranventil (14) eine erste Kammer (147), in die der dosierte Kraftstoff stromab der Dosiervorrichtung (3a) eingeleitet wird, eine zweite Kammer (148), in die Kraftstoff mit dem stromauf der Dosiervorrichtunq herrschenden Lieferdruck einqeleitet wird, eine Membran (51), die die erste und die zweite Kammer voneinander trennt, eine erste Feder (147a), die in der ersten Kammer angeordnet ist und die Membran in Richtung zur zweiten Kammer drückt, sowie eine Düse (331) aufweist, die in der zweiten Kammer angeordnet ist und an ihrem der Membran zugewandten Ende eine Eintrittsöffnung (351) sowie an ihrem anderen Ende eine Ablaßöffnung (352) aufweist, von der aus Kraftstoff durch eine feste Drossel (506) zum Kraftstofftank (18) zurückkehrt, und daß die Strömunqssteuereinrichtunq (336, 339, 340, 505) mit variabler Durchflußöffnung so ausqebildet ist, daß sie den Strömungswiderstand des dosierten Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem dosierten Kraftstoff und dem durch die Ablaßöffnung abgelassenen Kraftstoff stromauf der festen Drossel ändert und dadurch den Druck des dosierten Kraftstoffs steuert.
    Kraftstoffliefervorrichtunq nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungssteuereinrichtung (336, 339, 340, 505) mit variabler Durchflußöffnung aufweist eine Kammer (334) für dosierten Kraftstoff, in die der dosierte Kraftstoff eingeleitet wird, eine Steuerkammer (505), in die der durch die Ablaßöffnung (352) abgelassene Kraftstoff von stromauf der festen Drossel (506) eingeleitet
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    wird, einen bewegbaren Kolben (335), der diese beiden Kammern voneinander trennt, eine fest mit dem bewegbaren Kolben verbundene Kolbenstange (336), eine zweite Feder, die in der Kammer für dosierten Kraftstoff angeordnet ist und den bewegbaren Kolben in Richtung zur Steuerkammer zu drükken versucht, eine dritte Feder (503), die in der Steuerkammer angeordnet ist und den bewegbaren Kolben in Richtung zur Kammer für den dosierten Kraftstoff zu drücken versucht, sowie eine variable Durchflußöffnung (339, 340), die von der Kolbenstange verändert wird.
    4. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung
    (337) eine Kraftstoff-Austrittskammer (333) mit einer Dusenöffnung (344) aufweist, die in das Saugrohr (1) mündet, daß die Kraftstoff-Austrittskammer eine zylindrische Kammer mit einem Innendurchmesser ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kolbenstange (336) ist, und daß zumindest zwei Öffnungen (339, 340) tangential in die zylindrisehe Kanuner münden, wobei die variable Durchflußöffnung von der Kolbenstange und diesen öffnungen gebildet wird und wobei der dosierte Kraftstoff in die zylindrische Kammer durch die öffnungen tangential zur zylindrischen Kammer einströmt, so daß er in der zylindrischen Kammer wirbelt und der dosierte Kraftstoff verwirbelt in das Saugrohr (1) gesprüht und dabei zerstäubt wird.
    5. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zylindrische Kammer einen zylindrischen Wandabschnitt, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Kolbenstange (336) ist und in dem die öffnungen (339, 340) münden, sowie neben dem zylindrischen Wandabschnitt einen konischen Wandabschnitt aufweist, der sich in Richtung zur Düsenöffnung (344) verjüngt, die vom konischen Wandabschnitt ausgeht.
    0 3 l· 0 ? 3 / 0 b U 5
    6. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (339, 340) in Verbindung mit der Kammer (334) für dosierten Kraftstoff stehen.
    7. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere öffnungen (339, 340) vorgesehen sind.
    8. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei öffnungen (339, 340) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung um 180° versetzt sind.
    9. Kraftstoffliefervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Luft-Wirbelkammer (345), die die Düsenöffnung (344) umgibt, wobei mehrere Lufteinlässe (92) in die Luft-Wirbelkammer so münden, daß durch das Saugrohr (1) strömende Luft in die Luft-Wirbelkammer eintritt, in der die Luft wirbelnd strömt und dadurch die Zerstäubung des in das Saugrohr gesprühten dosierten Kraftstoffs unterstützt.
    10. Kraftstoffliefervorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 9 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der gesamte dosierte Kraftstoff von der Dosiervorrichtung (8a) aus durch das Membran-Ventil (14) zur Strömungssteuereinrichtung (336, 339, 340, 505) mit variabler Durchflußöffnung geleitet wird.
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