DE2349616A1

DE2349616A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2349616A1
Application number: DE19732349616
Authority: DE
Inventors: Wilfried Sautter; Volkhard Stein; Gerhard Dipl Ing Stumpp; Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1975-04-24
Also published as: JPS5061520A; FR2246737A1; BR7408178D0; GB1485410A; JPS59163136U; JPS6111469Y2; US4018200A; AT332171B; SE7412403L; FR2246737B1; DE2349616B2; SE391779B; ATA787674A

Description

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4. 9. 1973 Kh/Do

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsannel&ung

Rollert Bosch GEbH, 7 Stuttgart 1

Kraft stoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Keßorgan sowie eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Heßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten "Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Plotorkenngrößen änderbarer Druckdifferenz erfolgt.

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Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu schaffen, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen und dadurch bei höchst möglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinst möglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Eetriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend rehr genau zugemessen und die Proportionalität zwischen Luf tmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Kotorkenngrößen wie z.B. Drehzahl, Last und Temperatur geändert werden.

Es ist bereits bekannt bei Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art, die Druckdifferenz an Zumeßventil über ein Differenzdruckventil elektromagnetisch zu verändern. Die immer strenger werdenden Abgasbestinmuuger. machen eine sehr genaue Regelung der optimalen Kraftstoff einspritzmenge erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, unter Berücksichtigung der genannten Forderungen an. eine derartige Kraftstoffeinspritzanlage bei geringstem Eauaufwand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckdifferenz am Zumeßventil durch Änderung der Druckdifferenz an einer ersten Drossel in einem Steuerdruckkreislauf änderbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Druckdifferenz an der ersten Drossel

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durch ein im Steuerdruckkreislauf angeordnetes Magnetventil änderbar ist und die erste Drossel zwischen Versoi'gungskreislauf und Steuerdruckkreislauf angeordnet ist, wobei stromabwärts der ersten Drossel eine Kammer eines Gleichdruckvcntiles sowie eine zweite Drossel und das Magnetventil in Reihe angeordnet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß eine dritte Drossel 'parallel zum Magnetventil und stromabwärts des Magnetventils ein Druckregelventil im Steuerdruckkreislauf angeordnet sind.

Eine andere vorteilha-fte Ausgestaltung der Erfindung ist, ö-aß stromabwärts der Kammer des Gleichdruckventiles eine zweite Drossel und dieser parallel eine dritte Drossel mit dem Magnetventil angeordnet ist.

Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß stromabwärts der Kammer des Gleichdruckventiles im Steuerdruckkreislauf zu einer zweiten Drossel ein Druckregclventil und eine- dritte Drossel mit dem Magnetventil parallel und die dritte Drossel und das Magnetventil in Stromrichtung in Reihe angeordnet sind.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Drossel in der Membran des als I'lachsitzventil mit der Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildeten Druckregelventiles angeordnet.

Eine v/eitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß stromabwärts des Druckregelventils ein Überdruckventil angeordnet ist.

Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß stromabwärts der ersten Drossel eine

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Kammer eines Differenzdruckventils, eine zweite Drossel und das Magnetventil in Reihe und parallel zum Magnetventil eine dritte Drossel angeordnet und das Differenzdruckventil als' Flachsitzventil mit einer die Kammer von einer Kammer trennenden Membran ausgebildet ist, wobei die Membran durch eine in der Kammer angeordnete Feder in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt wird.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausfüiirungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzanlage.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in ein Saugrohr 1 , das einen konischen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten Meßorgen 3 aufweist und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 6 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich im konischen Abschnitt 2 des Saus-, rohres 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 Meßorgen 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 dirnt ein mit ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 schwenkbar, möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Hase 10 das als Steuerschieber 11 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 7 betätigt.

Der von einer durch einen Elektromotor 13 angetriebenen Kraftstoffpumpe 14 aus einem Kraftstoffbehälter 15 geförderte Kraftstoff-gelangt über eine Leitung 16 und einen Kanal 17 in eine Ringnut 18 des Steuerschiebers 11. Je nach der Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut mehr oder weniger Steuerschlitze _o19, die durch Kanäle zu je einer Kammer 21 führen, die durch eine Membran 22 von einer Kammer 23 getrennt ist, wobei die Membran als bewegliches Teil je eines als Gleichdruckventil 24- ausgebildeten Flachsitzventils dient. Aus den Kammern 21 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 25 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind.

Von der Leitung 16 zweigt eine Leitung 26 ab, in die ein ' Druckbegrenzungsventil 27 geschaltet ist, das-bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 15 zurückfließen läßt.

Der Steuerschieber 11 wird auf seiner dem Hebel 8 gegenüberliegenden Stirnfläche durch Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft für das Keßorgan 3 dient und über eine Leitung 29 mit einer Dämpfungsdrossel 30 auf den Steuerschieber wirkt.

Von der Leitung 16 zweigt ebenfalls eine Leitung 32 ab,, in der in Reihe eine erste Drossel 33» die. Kammern 23 der

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Gleichdruckventile 24, eine zweite Drossel 3^- und ein Magnetventil 35 angeordnet sind. Parallel zum Magnetventil 35 ist in einer Leitung 36 eine dritte Drossel 37 angeordnet, durch die der Kraftstoff des Steuerdruckkreislaufes 32 drucklos über die Rücklaufleitung 38 zum Kraftstoffbehälter ' zurückfließen kann.

Die Wirkungsweise der in Pig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende;

Bei laufender Brennkraftmaschine wird über das Saugrohr 1, 4 und 5 Luft angesaugt, durch die das Keßorgan 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 Mengcnteilerventils 7 verschoben, der die zu den Einspritzventilen strömende Kraftstoffnienge zumißt. Die direkte Verbindung zwischen dem Meßorgan 3 und den Steuerschieber 11 ergibt ©in konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoff menge.

Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach den Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der Proportionalität zwischen angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Motorkenngrößen erforderlich. Die Änderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann einerseits dadurch erfolgen, daß die Rückstellkraft am Meßorgan 3 verändert wird oder andererseits durch Änderung der Druckdifferenz am Zumeßventil 18, 19- Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Motorzylindern ist es vorteilhaft, im Zumeß- und Mengenteilerventil 7 die Ventile 24 als Gleichdruckventile auszubilden. Der Differenzdruck an den Zumeßventilen 18, 19 kann in vorteilhafter Weise gemeinsam durch den Druck in dem Steuerdruckkreislauf 32 geregelt und geändert werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Änderung des Differenzdruckes an den Zumeßventilen 18, 19 durch Änderung des Differenzdruckes an der

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ersten Drossel 33> indem die durch die erste Drossel strömende Flüssigkeitsmenge veränderbar ist. Die Mengenänderung an der ersten Drossel 33' läßt sich dadurch erreichen, daß ihr eine zweite Drossel 34- und ein Magnetventil 35 rait einer zu diesem parallelen dritten Drossel 37 im Steuerdruckkreislauf 32 nachgeschaltet ist. Bei geschlossenem Magnetventil wird die durch die erste Drossel 33 fließende Kraftstoffmenge durch die Drosseln 33? 3^- und 37 "bestimmt. Die bei geöffnetem Magnetventil 35 im Steuerdruckkreislauf fließende Kraftstoffmenge wird nur noch durch die Drosseln 33 und 3^ bestimmt, was eine geringere Drosselung und eine erhöhte Druckdifferenz an der ersten Drossel 33 zur Fdge hat, weshalb auch die Druckdifferenz an den Zumeßventilen 18, 19 erhöht wird. Die Änderung des Differenzdruckes an der ersten Drossel 33 läßt sich durch die Variation des Verhältnisses von Öffnungsdauer zu Schlicßdauer des Magnetventils 35 erreichen. Dabei ergibt sich für ein dauernd geschlossenes Magnetventil eine geringe Druckdifferenz und ein armes Kraftstoff-Luft-Gemisch, während für ein dauernd geöffnetes Magnetventil· 35 die Druckdifferenz am größten und das Kräftstoff-Luft-Gemisch am reichsten ist.

Eine eventuell notwendige Dämpfung der Drucksprünge ließe sich durch einen nicht dargestellten Speicher im Steuerdruckkreislauf erreichen.

Als weiteres nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung könnte stromabwärts der Gleichdruckventile 24 im Steuerdruckkreislauf 32 eine zweite Drossel angeordnet sein, zu der parallel eine dritte Drossel und das Magnetventil angeordnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel hätte jedoch gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eventuell den Kachteil, daß die dritte Drossel einen relativ geringen Querschnitt haben müßte und dr.mit verschmutzungsanfälliger wäre.

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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach. !ig. 2 sind die gegenüber der Pig. 1 gleichbleibenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Beim ersten Ausführungsbeispiel findet die Druckaufteilung zwischen dem Systemdruck und dem Atmosphärendruck im Kraftstoffbehälter 15 i^ Steuerdruckkreislauf statt. Beim Abschalten der Brennkraftmaschine wird der Systemdruck nicht mehr von der Kraftstoffpumpe 14 aufrechterhalten und somit über die offenen Drosseln 33, 34-, 37 auf den Atmosphärendruck abgebaut. Es ist nun wünschenswert, den Systemdruck auch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine auf einem bestimmten Niveau zu halten. Gleichfalls soll bei laufender Brennkraftmaschine die Druckaufteilung über die Drosseln 33» 34, 37 zwischen den Systemdruck und diesem festgelegten Druckwert erfolgen. In Pig. 2 ist deshalb in der Rücklaufleitung 38 ein Druckregelventil 40 angeordnet, das als Flachsitzventil mit einer Membran 41 als beweglichem Ventilteil und einem festen Ventilsitz 42 ausgebildet ist, über den der Kraftstoff drucklos zum Kraftstoffbehälter zurückfließen kann. Auf die dem Ventilsitz 42 abgewandte Seite der Membran 41 wirkt über einen Federteller 43 eine Feder 44 in Schließrichtung des Druckregelventiles 40.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen können Ungenauigkeiten in der Druckaufteilung dadurch auftreten, daß die einzelnen Drosseln in verschiedenen Montageblöcken untergebracht und über Leitungen miteinander verbunden sind, wodurch unerwünschte zusätzliche Drosselungen auftreten können. Gleichfalls können Änderungen des Systemdrucks __ zu Ungenauigkeiten führen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 werden derartige Nachteile vermieden. Dabei wird die erste Drossel 33 von einem eingeprägten Mengenstrom durchflossen, der durch eine zweite Drossel 46 bestimmt wird, an der durch ein Druckregelventil 47 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Dabei ist die zweite

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Drossel 46 und das Druckregelventil 47 par'allel im Steuerdruckkreislauf 32 angeordnet. Das Drucksteuerventil 47 ist als Flachsitzventil mit einer eine Kammer 48 und eine Kammer 49 trennenden Membran 50 als beweglichem Ventilteil ausgebildet, wobei in der Kammer 49 ein fester Ventilsitz 51 und eine das Ventil in Öffnungsrichtung beaufschlagende Feder 52 angeordnet sind. Die zweite Drossel 46 ist vorteilhaftere/eise in der Membran 50 angeordnet und verbindet die Kammern 48 und 49 des Druckregelventiles 47. Die Änderung des Mengenstromes an der ersten Drossel 33 erfolgt dadurch, daß parallel zum Druckregelventil 47 bzw. zur zweiten Drossel 46 eine dritte Drossel 53 und mit dieser in Reihe das Magnetventil 54 angeordnet ist. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine wird das Absinken des Systemdruckes auf den Atmosphärendruck dadurch verhindert, daß dem Druckregelventil 47 in der Rücklaufleitung 38 ein Überdruckventil 55 nachgeschaltet ist, das ein bestimmtes Druckniveau in der Kraftstoffeinspritzanlage aufrechterhält.

Eine stetige Änderung der Druckdifferenz an der ersten Drossel 33 könnte z.B. dadurch err.ielt v/erden, daß anstelle des festeingestellten Druckregelventiles 40 bzw. 47 in I'ig. 2 bzw. in Fig. 3 ein in seiner Vorspannung veränderbares Druckregelventil verwendet würde.

Das Magnetventil 35» 54-erhält seine Steuerimpulse dadurch, daß die Motorkenngrößen entweder elektronisch gemessen oder nach Umwandlung in elektrische Größen durch ein elektrisches Steuergerät die Öffnungsdauer beeinflussen. So kann z. 'B. die Steuerung durch den Sauerstoffgehalt im Abgas erfolgen, wobei eine sogenannte Sauerstoffsonde in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine, angeordnet ist.

Wenn es erforderlich ist, z.B. bei V-Motoreh etwa aufgrund ungleichförmiger Luftverteiiung, kann die Regelung des

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Kraftstoff-Luft-Gemisches auch für einzelne Zylinder bzw. Zylindergruppen entsprechend dem Gegenstand der Erfindung gesondert erfolgen.

Eine weitere, jedoch nicht dargestellte, Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Gleichdruckventile 24- durch Differenzdruckventile ersetzt werden, die als Flachsitzventile mit einer die beiden Kammern 21 und 23 trennenden Membran 22 ausgebildet sind, wobei die Membran 22 durch eine in der Kammer 21 angeordnete Feder in Öffnungs richtung -des Ventils beaufschlagt wird.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Schwankungen im Versorgungskreislauf wesentlich geringer die Druckdifferenz an den Zumeßventilen 18, 19 beeinflussen und beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das Druckregelventil 40 und die Drossel 37 entfallen können.

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Claims

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Ansprüche

Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das 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 Zumessiing einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, wobei die Zumessung bei konstanter, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbarer Druckdifferenz erfolg, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz am Zumeßventil (18, 19) durch Änderung der Druckdifferenz an einer ersten Drossel (33) iⁿ einem Steuerdruckkreislauf (32) änderbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz an der ersten Drossel (33) durch ein im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnetes Hagnetventil (35) -änderbar ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drossel (33) zwischen Ver-

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sorgungskreislauf (16) und Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Drossel (33) eine Kammer (23) eines Gleichdruckventiles (24) im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Drossel (34-) und das Magnetventil (35) stromabwärts der Kammer (23) des Gleichdruckventiles (24) im Steuerdruckkreislauf (32) in Reihe angeordnet sind und daß eine dritte Drossel (37) parallel zum Magnetventil (35) im Steuerdruckkreislauf (32) angeordnet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerdruckkreislauf (32) stromabwärts des Magnetventils (35) ei*¹ Druckregelventil (40) angeordnet ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Kammer (23) des Gleich-

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druckventiles (24) eine zweite Drossel und dieser parallel eine dritte Drossel mit dem Magnetventil angeordnet ist.

. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch ¹T, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Kammer (23) des Gleichdruckventiles (24-) im Steuerdruckkreislauf (32) zu einer zweiten Drossel (46) ein Druckregelventil (47) und eine dritte Drossel (53) mit dem Magnetventil (54) parallel angeordnet sind.

. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drossel (53) und das Magnetventil (54) in Stromrichtung in Reihe angeordnet sind.

. Kraftstoffeinspribzanlage nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drossel (46) in der Membran (50) des als Flachsitzventil ausgebildeten Druckregelventils (47) angeordnet ist.

. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Drucksteuerventils , (47) ein Überdruckventil (55) angeordnet ist.

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Drossel (33) eine

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Kammer (23) eines Differenzdruckventiles, eine zweite Drossel (34) und das Magnetventil (35) in Reihe angeordnet sind..

.13. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 12_J dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckventil als I'lachsitzventil· mit einer die Kammer (23) von einer Kammer (21) trennenden Membran (22) ausgebildet ist, wobei die Membran (22) durch eine in der Kammer (21) angeordnete leder in Öffnungsrichtung des Ventils beaufschlagt wird., .

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Leersei