DE3101421A1

DE3101421A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE3101421A1
Application number: DE19813101421
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. 7145 Markgröningen Wissmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-01-17
Filing date: 1981-01-17
Publication date: 1982-08-26

Description

310U21

κ. 8744

18.12.1980 EL·/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzanlage

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es hat sich gezeigt, daß während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch im stationären Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlich ärmer eingestellt werden kann, als beim plötzlichen Öffnen der Drosselklappe, also bei einem Beschleunigungsvorgang. Die Schadstoffemission und der Kraftstoffverbrauch können demnach während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine dadurch gesenkt werden, daß bei stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ein armes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingeregelt und beim plötzlichen Öffnen der Drosselklappe das Kraftstoff-Luft-Gemisch kurzzeitig angereichert wird. Bei einer bekannten Kraftstoff einspritzanlage dieser Art erfolgt eine Beschleunigungsanreicherung, wenn der Druck im Druckraum ein konstantes Vielfaches des in der Steuerdruckleitung herrschenden Kraftstoffdruckes beträgt. Die Steuerung ist so rein multiplikativ. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß auch noch eine Beschleunigungsanreicherung erfolgt, wenn der Motor bereits warm ist, wodurch eine ungewollte Erhö-

hung der Abgasemission und des Kraftstoffverbrauches eintritt .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Steuerung der Beschleunigungsanreicherung während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine multiplikativ mit einer zusätzlichen additiven Komponente erfolgt, wodurch sich ein gezieltes Steuerverhalten erreichen läßt, so daß eine ungewollte Beschleunigungsanreicherung bei warmer Brennkraftmaschine vermieden werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage möglich.

Zeichnung

Zwei 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 einer Vorrichtung zur Beschleunigungsanreicherung, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Beschleunigungsanreicherung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen

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Saugrohrabschnitt 1', in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt k und einen Verbindungsschlauch 5 in einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 3 des Saugrohres entsprechend der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt. 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 um einen Drehpunkt 12 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 13 das als Steuerschieber 1k ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 1U wird von Kraftstoff beaufschlagt, dessen Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt.

Die KraftstoffVersorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 1 9 ₅ die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 21 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Von der Kraftstoffversorgungsleitung 21
zweigt eine Leitung 22 ab, in die·ein Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet ist, über das Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen kann.

Aus der Kraftstoffversorgungsleitung 21 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 26 im Gehäuse des Zumeß- und Mengenteilerventils 10. Der Kanal 26 führt zu einer Ringnut 27
des Steuerschiebers Ik und weiterhin über verschiedene Ab-

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zweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Ventilmembran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 1H öffnet die Ringnut 27 mehr oder weniger Steuerschlitze 30, die durch Kanäle 31 zu je einer Kammer 32 führen, die durch die Ventilmembran 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 Ventilmembran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Ventilfeder 3^ 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 dem Zumeßventil 27, 30 weitgehend konstant bleibt.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 1k erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist und mit einem Druckraum 39 in Verbindung steht, in den der Steuerschieber 1k mit seiner Stirnfläche 15 ragt. Zwischen Druckraum 39 und Steuerdruckleitung 38 ist eine Dämpfungsdrossel kO vorgesehen.

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein Drucksteuerventil U2 angeordnet, über das Kraftstoff durch eine Rücklaufleitung k3 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann. Durch das dargestellte Drucksteuerventil k2 ist der Druck des die Rückstellkraft erzeugenden Kraftstoffes temperaturabhängig

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steuerbar. Das Drucksteuerventil h2 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Steuerdruckventilsitz kk und einer Steuerdruckventilmembran 1+5 _s die in Schließrichtung des Drucksteuerventils von einer Schließfeder U6 belastet ■wird. Die Schließkraft der Schließfeder 1+6 wird von einem Stift i+7, der über ein Auflager 1*8 und einen Federteller 1+9 zwischen die Steuerdruckventilmembran k5 und die Schließfeder k6 eingespannt ist, übertragen. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der Schließfeder U6 über den Federteller U9 eine Bimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem anderen Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventiles 1+2 eingepreßten Bolzen 51 verschraubt ist. Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.

Beispielsweise ist die Dämpfungsdrossel 1+0 in einem Membranteller 56 angeordnet, der mit einer an ihrem Umfang eingespannten Membran 58 mittig verbunden als bewegliches Ventilteil eines Entlastungsventils 57 dient. Der Membranteller 56 ist mit einer axialen Bohrung 59 versehen, an die sich die Dämpfungsdrossel 1+0 anschließt, so daß der Druckraum und die 'Steuerdruckleitung 38 ständig über die Dämpfungsdrossel 1+0 und die axiale Bohrung 59 in Verbindung stehen und arbeitet mit einem festen Ventilsitz 60 zusammen, über den in geöffnetem Zustand des Entlastungsventils 57 Kraftstoff aus dem Druckraum 39 in eine Entlastungskammer 61 strömen kann, die über eine Entlastungsleitung 62 mit dem Kraftstoffbehälter 20 verbunden ist. Die Membran 58 trennt die Entlastungskammer 61 von einer Steuerdruckkammer 63, die mit der Steuerdruckleitung 38 in Verbindung steht. In einer vom Druckraum 39 zum Ventilsitz 60 führenden Verbindungsbohrung 6k ist eine Feder 65 angeordnet, die sich andererseits am Membranteller 56 abstützt und das Entlastungsventil 57 in Öffnungsrichtung beaufschlagt.

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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 10 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 1U verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 30 freigibt.

Es ist erforderlich, je nach den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine das Kraftstoff-Luft-Gemisch reicher.oder ärmer zu halten, was durch Änderung der Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erfolgt. Hierfür ist in der Steuerdruckleitung 38 das Drucksteuerventil k2 angeordnet, das durch Absenkung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur temperaturabhängig die Gemischanreicherung beeinflußt. Die von dem Stift ^7 auf die Membran U 5 übertragene Schließkraft der Feder k6 bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die Bimetallfeder 50 auf den Federteller k9 entgegen der Schließfeder k6, wodurch die auf die Steuerdruckventilmembran k5 übertragene Schließkraft verringert wird. Unmittelbar nach dem Start erfolgt jedoch über den elektrischen Heizkörper 53 eine Aufheizung der Bimetallfeder 5O₃ was zur Folge hat, daß die von der Bimetallfeder 50 übertragene Kraft auf den Federteller k-9 verringert wird.

Um nun bei einer plötzlichen Beschleunigung der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase zu der in Abhängigkeit "von der angesaugten Luftmenge am Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zugemessenen Kraftstoffmenge eine Beschleunigungskraftstoffmenge zur Erlangung eines reicheren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erhalten, wird der Druck des Kraftstoffes im Druckraum 39 über das Entlastungsventil 57 begrenzt. Durch eine Begrenzung des Kraftstoffdruckes im Druckraum 39 verringert sich die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2, so daß bei gleichbleibender durchströmender Luftmenge am Meßorgan 2 eine schnellere Auslenkung und ein Überschwingen des Meßorgans und damit des Steuerschiebers 11+ erfolgt, wodurch eine größere Kraftstoffmenge am Zumeßventil 27, 30 zugemessen wird. Das unter normalen Betriebsbedingungen geschlossene Entlastungsventil 57 öffnet bei einer plötzlichen Beschleunigung infolge der plötzlichen Druckerhöhung im Druckraum 39, die auf der bei sich plötzlich öffnender Drosselklappe 7 erhöhten Stellkraft am Meßorgan 2 beruht und nicht schnell genug über die Dämpfungsdrossel U0 zur Steuerdruckleitung 38 hin abgebaut werden kann. Dabei wirkt auf die Membran 58 in Schließrichtung des Ventils der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 und in Öffnungsrichtung außerhalb des Ventilsitzes 60 der Druck in der Entlastungskammer 6], über den Ventilsitz 60 der Druck im Druckraum und die Feder 65· Erfindungsgemäß ist dabei das Entlastungsventil 57 so ausgebildet, daß es nur bei durch das Drucksteuerventil k2 während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine abgesenktem Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 öffnet. Wird nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 38 durch das Drucksteuerventil k2 wieder erhöht, so reicht das bei einer plötzlichen Beschleunigung an der Dämpfungsdrossel ^O auftretende Druckgefälle und die Kraft der Fe-

der 65 nicht aus, um das Entlastungsventil 57 zu öffnen und den Druckraum 39 über die Entlastungsleitung 62 zu entlasten. Die erfindungsgemäß ausgebildete Kraftstoffeinspritzanlage gewährleistet also eine automatische Beschleunigungsanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, wobei zu der rein multiplikativen Steuerung infolge der Kraftstoff druckkräf te eine additive Kraftkomponente durch die Feder 65 hinzukommt, wodurch eine stärkere Abregelung bei wärmerer Brennkraftmaschine erfolgt, als bei kalter. Beträgt z.B. das Flächenverhältnis von Membran 58 zu Ventilsitz 60 2,5 : 1 und entspricht die Kraft der Feder 65 z.B. 1,8 bar so ergibt sich für:

Motor kalt: Steuerdruck in Steuerdruckleitung 38 : 1,5 bar Öffnungsdruck am Entlastungsventil«^

2,5 . 1,5 bar - 1,8 bar = 1,95 bar

Motor wärmer: Steuerdruck in Steuerdruckleitung 38 : 3 bar Öffnungsdruck am Entlastungsventil 57 : 2,5 . 3 bar - 1,8 bar = 5,7 bar

Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Entlas.tungsventiles 57' sind die gegenüber dem Entlastungsventil 57 in Figur 1 gleichbleibenden und gleich wirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Entlastungsventil 57' weist anstelle der Membran 58 und des Membrantellers 56 nach dem ersten Ausführungsbeispiel als bewegliches Ventilteil einen Ventilkolben 68 auf, der in einer Führungsbohrung 69 axial verschiebbar gelagert ist und einerseits in der Steuerdruckkammer vom Kraftstoffdruck in der Steuerdruckleitung 38 und andererseits durch den Kraftstoffdruck in dem Druckraum 39 und die Kraft der Feder 65 in Öffnungsrichtung

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des Ventils "beaufschlagt wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, daß an dem dem Ventilsitz 60 zugewandten Ende des Ventilkorbens 68 ein Dichtring 70 zur Verbesserung der Dichtwirkung und der Lebensdauer des Ventiles vorgesehen ist. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann im Ventilkolben 68 die Dämpfungsdrossel kO und eine Bohrung 59 zur Verbindung der Druckbereiche beiderseits des Ventilkolbens 68 vorgesehen sein. An der dem Ventilsitz 60 zugewandten Seite des Ventilkolbens 68 greift die Feder 65 in Öffnungsrichtung des Ventils an. Die Wirkungsweise des Entlastungsventiles 57' nach Figur 2 entspricht der Wirkungsweise des Entlastungsventils 57 nach Figur 1, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigt.

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Leerseite

Claims

310H21

18.12.I98O Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH₅ TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

f1 ) Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einem 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 Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge entsprechenden Kraftstoffmenge verstellt und bei der die Rückstellkraft durch Kraftstoff erzeugt wird, der kontinuierlich unter konstantem, jedoch willkürlich änderbarem Druck durch eine Steuerdruckleitung gefördert einen die Rückstellkraft übertragenden und mit seiner einen Stirnfläche in einen Druckraum ragenden Steuerschieber beaufschlagt und dessen Druckänderung durch mindestens ein in Abhängigkeit von Motorkenngrößen steuerbares Drucksteuerventil, das ein temperaturabhängig arbeitendes Steuerelement enthält, erfolgt, wobei in Abhängigkeit vom Druckgefälle an einer zwischen Druckraum und Steuerdruckleitung angeordneten Dämpfungsdrossel ein Entlastungs-

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ventil steuerbar ist, durch das bei einer plötzlichen Beschleunigung während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine der Kraftstoffdruck im Druckraum über eine Entlastungsleitung begrenzbar ist und an dessen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden beweglichem Ventilteil einerseits in Schließrichtung der Kraftstoffdruck in der Steuerdruckleitung und andererseits an einem den Ventilsitz abdeckenden Bereich der Kraftstoffdruck im Druckraum und außerhalb des den Ventilsitz abdeckenden Bereiches der Druck in der Entlastungsleitung angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (56, 58; 68) in Öffnungsrichtung durch eine.Feder (65) beaufschlagt wird.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil eine an ihrem Umfang eingespannte Membran (58) mit einem im mittleren Bereich vorgesehenen Membranteller (56) dient, an dessen dem Ventilsitz (60) zugewandter Seite die Feder (65) angreift.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilteil ein axial verschiebbarer Ventilkolben (68) dient, an dessen dem Ventilsitz (60) zugewandter Seite die Feder (65) angreift.