DE2607367A1

DE2607367A1 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2607367A1
Application number: DE19762607367
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ing Grad Ripper; Wolf Ing Grad Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1976-02-24
Publication date: 1977-09-15
Also published as: JPS52102931A; GB1578052A; US4105000A; FR2342404A1; FR2342404B3

Description

R. 3079

28.1.1976 Kh/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit insbesondere einer üinspritzstelle in der Luftansaugleitung, in der 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 proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, das in der Lagerachse des Meßorgans angeordnet ist.

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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 höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasbestandteilen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen werden.

Um einen sicheren Start und Weiterlauf der Brennkraftmaschine nach dem Start zu gewährleisten, ist es erforderlich, der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen ihrer Betriebstemperatur ein reicheres Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzuführen, als nach Abschluß der Warmlaufphase bei betriebswarmer Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Krafts tOT?feinspritzanlage der bekannten Art zu entwickeln, bei der eine bessere Anpassung an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine während des Warmlaufes gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von der Stellung des Meßorgans ein Zusatzkraftstoffventil betätigbar ist und der am Zusatzkraftstoffventil zugemessene Kraftstoff während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine über ein stromabwärts des Zusatzkraftstoffventils angeordnetes, temperaturabhängig gesteuertes Druckregelventil gemeinsam mit der am Zumeßventil zugemessenen Kraftstoffmenge in die Luftansaugleitung eingespritzt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Zusatzkraftstoffventil durch eine Zusatzsteuerkante der Lagerachse gebildet wird, die· mit einem Zusatzsteuerschlitz zusammenarbeitet, der in einer gegenüber der Lagerachse ent-

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sprechend der Auslenkung des Meßorgans verdrehbaren Buchse angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß das temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil als Flachsitzventil mit einer Membran als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist, die mit einem festen Ventilsitz in einer Ventilkammer zusammenarbeitet, in der der Kraftstoffdruck stromabwärts des Zusatzkraftstoffventils herrscht und eine die Membran in Öffnungsrichtung des Druckregelventiles beaufschlagende Druckfeder angeordnet ist, wobei die Membran in Schließrichtung des Druckregelventils durch die Kraft einer Bimetallfeder beaufschlagt wird.

Nach einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch die Bimetallfeder geschlossen.'

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kraftstoffeinsprit zanlage,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. i| einen Ausschnitt der Kraftstoffeinspritzanlage entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage

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strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in eine Luftansaugleitung 1, die einen Abschnitt 2 mit einem darin angeordneten, als Stauklappe 3 ausgebildeten Meßorgan aufweist und weiterhin durch einen Abschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das als Stauklappe 3 ausgebildete Meßorgan bewegt sich in dem entsprechend angepaßten Abschnitt 2 der Luftansaugleitung 1 nach einer annähernd linearen Funktion·der durch die Luftansaugleitung strömenden Luftmenge, wobei für einen konstanten vor dem Meßorgan 3 herrschenden Luftdruck der zwischen Meßorgan und Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Meßorgan 3 ist um eine quer zur Luftansaugleitung angeordnete feste Lagerachse 7 drehbar gelagert und mit einer Dämpfungsklappe 8 versehen. Die Dämpfungsklappe 8 taucht bei einer Öffnungsbewegung des Meßorgans 3 in einen Dämpfungsabschnitt 9 der Luftansaugleitung ein. Die durch die Dämpfungsklappe 8 und den Dämpfungsabschnitt 9 gebildete Kammer 10 steht über einen kleinen Spalt 11 zwischen der Stirnfläche der Dämpfungsklappe 8 und der Wandung des Dämpfungsabschnittes 9 mit der Luftansaugleitung stiomabwärts des Meßorgans 3 in Verbindung. Durch die Dämpfungsklappe 8 wird erreicht, daß die durch die Saughübe hervorgerufenen Saugrohrdruckschwxngungen praktisch keinen Einfluß auf die Winkelstellung des Meßorgans 3 haben.

Wie in Fig. 2 dargestellt, erfolgt die KraftstoffVersorgung durch eine von einem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe 14, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 15 ansaugt und über eine Leitung 16 einer Kammer 17 eines Differenzdruckventiles 18 zuführt. Aus der Kammer 17 gelangt der Kraftstoff über eine Leitung 19 in einen Raum 20, der durch die Stirnfläche der Lagerachse 7 und die Führungsbohrung 21 der Lagerachse gebildet wird. Der Raum 20 steht über eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Bohrung 22 mit einer in die Lagerachse 7 eingearbeiteten Nut 23 in Verbindung. Meßorgan 3 und Dämpfungsklappe 8 sind an einem Trägerkörper 24 ange-

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ordnet, der mit einer auf der Lagerachse 7 drehbaren Buchse

25 fest verbunden ist. In der Buchse 25 ist ein Steuerschlitz

26 eingearbeitet, der in eine Ringnut 27 mündet. Der Steuerschlitz 26 arbeitet mit einer Steuerkante 28 (Fig. 3) zusammen, die durch die von der Lagerachse gebildete Begrenzungsfläche der Nut 23 gebildet wird. Durch die Steuerkante 28 wird der Steuerschlitz 26 je nach der Stellung des Meßorgans 3 mehr oder weniger geöffnet, so daß der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge eine proportionale Kraftstoffmenge zugemessen werden kann. Steuerkante 28 und Steuerschlitz 26 bilden ein in der Lagerachse 7 des Meßorgans 3 angeordnetes Zumeßventil 29. Aus der Ringnut 27 gelangt der zugemessene Kraftstoff über eine Nut 30 und eine öffnung 31 in der Buchse 25 in eine Ringnut 32 der Lagerachse 7· Die Ringnut 32 s Lieht mit einer in der Achse des Meßorgans 3 angeordnete Leitung 33 in Verbindung, die an der Stirnseite des Meßorgans 3 über eine Einspritzdüse 34 in den Spalt 35 höchster Luftgeschwindigkeit zwischen der Stirnfläche und der Wandung der Luftansaugleitung 2 mündet. Die Leitung 33 steht über eine Luftöffnung 36 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärt des Meßorgans 5 in Verbindung, so daß stromabwärts der Kraftstoffzumeßstelle als Gegendruck der Saugrohrdruck stromaufwärts des Meßorgans herrscht. Die Leitung 33 kann auch, wie nicht dargestellt ist, mit mehreren in der Stirnfläche des Meßorgans 3 angeordneten Einspritzdüsen J>k in Verbindung stehen. Als Einspritzdüse 34 kann auch ein sich nahezu über die ganze Breite der Stirnfläche des Meßorgans·3 erstreckender Einspritzspalt dienen. Weiterhin könnte die Einspritzdüse 34, wie nicht dargestellt ist, durch ein Einspritzventil ersetzt werden.

Die Zumessung des Kraftstoffes am Zumeßventil 29 erfolgt bei konstanter Druckdifferenz. Hierfür steht eine durch eine Membran 39 von der Kammer 17 des Differenzdruckventiles 18 getrennte Kammer 38 über eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 37 mit dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Meßorgans 3 in Verbindung, so daß in der Kammer 38 der gleiche Druck

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herrscht, wie stromabwärts des Steuerschlitzes 26» Das Differenzdruckventil 18 wird in Schließrichtung durch eine Feder beaufschlagt, die in der Kammer 38 angeordnet ist. Die Federkraft der Feder 40 kann in Abhängigkeit von Betriebskenngrössen der Brennkraftmaschine verändert werden. Hierfür kann beispielsweise ein Elektromagnet 4l dienen, der über einen Betätigungsstift 42 an der Feder 40 angreift, oder eine von Betriebskenngrößen abhängige Zusatzkraft kann parallel zur Feder 40 direkt auf die Membran 39 wirken. Die Magnetkraft kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Signal einer in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsonde veränderbar sein.

Das Differenzdruckventil l8 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit der Membran 39 alt, beweglichem Ventilteil und einem festen Ventilsitz 43, über den Kraftstoff in eine Rückströmleitung 44 gelangen kann, die in den Kraftstoffbehälter Ip mündet. Das Differenzdruckventil dient gleichzeitig als Systemdruckventil.

Die Auslenkung des Meßorgans 3 erfolgt entgegen der Kraft einer Spiralfeder 47» die an ihrem einen Ende mit der Buchse 25 und an ihrem anderen Ende mit einem Anschlag an der Luftansaugleitung verbunden ist. Die Grundeinstellung des Zumeßventiles 29 läßt sich durch Verdrehen der Lagerachse verändern.

Wie in Fig. 1 dargestellt, steht die Leitung 33 mit einer Luftöffnung 36 in Verbindung, die in die Luftansaugleitung 1 stromaufwärts des Meßorgans 3 mündet.

Das Anlegen des Saugrohrdruckes stromaufwärts des Meßorgans 3 über die Luftöffnung 36 als Gegendruck an der Zumeßsteile hat neben dem Vorteil einer Voraufbereitung des¹ zugemessenen Kraftstoffes mit Luft die weiteren Vorteile, daß einerseits mit einer offenen Einspritzdüse gearbeitet und andererseits

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die Regelung eines konstanten Differenzdruckes an der Zumeßstelle vereinfacht werden kann.

Die Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daÄ an einem Zusatzkraftstoffventil 52 in Abhängigkeit von der Stellung des Meßorgans 3 eine Zusatzkraftstoffmenge zugemessen und diese Zusatzkraftstoffmenge während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine über ein stromabwärts des ZusatzkraftstoffVentils 52 angeordnetes, temperaturabhängig gesteuertes Druckregelventil 53 gemeinsam mit der am Zumeßventil 29 zugemessenen Kraftstoffmenge über die Einspritzdüse 3H in die Luftansaugleitung eingespritzt wird. Das Zusatzkraftstoffventil 52 ist vorteilhafterweise in der Lagerachse 7 angeordnet. Hierfür ist die Nut 23 des Zumeß^entiles 29 durch eine Bohrung 5-4 mit einer in die Lagerachse 7 eingearbeiteten Zusatznut 55 verbunden, die eine durch die von aer Lagerachse gebildete Begrenzungsfläche der Zusatznut 55 gebildete Zusatzsteuerkante 56 aufweist. Die Zusatzsteuerkante 56 arbeitet mit einem in die Buchse 26 eingearbeiteten Zusatzstuerschlitz 57 zusammen, der in eine Längsnut 58 der Buchse 25 mündet. Durch die Zusatzsteuerkante 56 wird der Zusatzsteuerschlitz 57 je nach Stellung des Meßorgans 3 mehr oder weniger geöffnet. Aus der Längsnut 58 gelangt der am Zusatzkraftstoffventil 52 zugemessene Zusatzkraftstoff über eine Bohrung 59 in der Buchse 25 und eine Längsnut 60 in der Lagerachse 7 in einer Ventilkammer 6l eines temperaturabhängig gesteuerten Druckregelventiles 62. Das temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil 62 ist als Plachsitzventil mit einer Membran 63 als beweglichem Ventilteil ausgebildet, die mit einem als fester Ventilsitz Sk ausgebildeten Ansatz der Lagerachse 7 in der Ventilkammer 6l zusammenarbeitet, in der der Kraftstoffdruck stromabwärts des Zusatzkraftstoffventils 52 herrscht und eine die Membran 63 in Öffnungsrichtung des Druckregelventils 62 beaufschlagende

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Druckfeder 65 angeordnet ist. In Schließrichtung des Druckregelventiles 62 wird die Membran 63 durch die Kraft einer Bimetallfeder 66 beaufschlagt, wobei die Bimetallfeder 66 so ausgelegt ist, daß ihre Schließkraft auf die Membran 63 während der Warmlaufphase beispielsweise bei -2O°C Starttemperatur der Brennkraftmaschine sehr gering ist, so daß über das Druckregelventil 62 eine große an dem Zusatzkraftstoffventil 52 zugemessene Zusatzkraftstoffmenge zu der Einspritzdüse 3*1 strömen kann, während sich mit steigenden Betriebstemperaturen die Schließkraft der Bimetallfeder 66 auf die Membran 63 erhöht und somit die Zusatzkraftstoffmenge verringert wird, bis nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine das Druckregelventil 62 durch die Kraft der Bimetallfeder 66 über die Membran 63 vollständig geschlossen wird. Die über den festen Ventilsitz 64 des Druckregelventiles 62 abströmende Zusatzkraftstoffmenge gelangt über eine axiale Bohrung 67 in der Lagerachse 7 und eine radiale Bohrung 68 in die Ringnut 32 der Lagerachse 7j von der sie gemeinsam mit der am Zumeßventil 29 zugemessenen Kraftstoffmenge während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine über die Einspritzdüse 34 in den Spalt 35 zwischen der Stirnfläche des Meßorgans 3 und der Wandung der Luftansaugleitung 2 eingespritzt wird.

Die Wirkungsweise der KraftStoffeinspritzanlage ist folgende:

Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 13 angetriebene Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 15 angesaugt und über die Leitung l6 dem Zumeßventil 29 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über die Luftansaugleitung 1 Luft an, durch die das Meßorgan 3 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 3 öffnet sich mehr oder weniger der Steuerschlitz 26 gegenüber der Steuerkante 28. Die direkte Steuerung des Zumeßventiles durch das Meßorgan 3 ergibt ein konstantes Verhältnis von angesaugter Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge. Die Zumessung er-

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folgt bei durch das Differenzdruckventil 18 jeweils konstant gehaltener Druckdifferenz, wobei sich zur Anpassung an die verschiedenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine die Federkraft der Feder 40 und damit die Druckdifferenz verändern läßt. Die Einspritzung des zugemessenen Kraftstoffes erfolgt über die Einspritzdüse 34 en der Stirnfläche des Meßorgans 3 in den Spalt 15 zwischen der Stirnfläche des Meßorgans 3 und der Wandung des Abschnittes 2, also an der Stelle höchster Strömungsgeschwindigkeit, um ein möglichst homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erreichen. Die Kontur der der Stirnfläche des Meßorgans gegenüberliegenden Wandung des Abschnittes 2 kann an das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis angepaßt werden.

Erfindungsgemäß wird während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches an dem ebenfalls in der Lagerachse 7 angeordneten Zusatzkraftstoffventil 52 in Abhängickeit von der Stellung des Meßorgans 3 eine Zusatzkraftstoffmenge zugemessen, die über das stromabwärts angeordnete, temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil 62 gemeinsam mit der am Zumeßvent"¹'! 29 zugemessenen Kraftstoffmenge durch die Einspritzdüse 34 in die Luftansaugleitung eingespritzt wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß zur Warmlaufanreicherung auf eine Systemdruckanhebung innerhalb der Kraftstoffeinspritzanlage verzichtet werden kann. Außerdem ergibt sich aus der Anordnung des Zumeßventiles 29 und des Zusatzkraftstoffventiles 52 in der Lagerachse 7 der Vorteil einer kompakten Ausbildung der Kraftstoffeinspritzanlage, und infolge der Einspritzung über die Stirnfläche des Meßorgans 3 ergeben sich kurze Kraftstoffleitungen und eine sehr gute Gemischaufbereitung.

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Claims

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen, mit insbesondere einer Einspritzstelle in der Luftansaugleitung in der 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 Ventiles für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt, das in der Lagerachse des Keßorgans angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Stellung des Meßorgans (3) ein Zusatzkraftstoffventil (52) betätigbar ist und der am Zusatzkraftstoffventil (52) zugemessene Kraftstoff während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine über ein stromabwärts des Zusatzkraftstoff ventils (52) angeordnetes, temperaturabhängig gesteuertes Druckregelventil (62) gemeinsam mit der am Zumeßventil (29) zugemessenen Kraftstoffmenge in die Luftansaugleitung eingespritzt wird.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzkraftstoffventil (52) durch eine Zusatzsteuerkante (56) der Lagerachse (7) gebildet wird, die mit einem Zusatzsteuerschlitz (57) zusammenarbeitet, der in einer gegenüber der Lagerachse (7) entsprechend der Auslenkung des Meßorgans (3) verdrehbaren Buchse (25) angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet j daß das temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil (62) als Flachsitzventil mit einer Membran (63) als beweglichem Ventilteil ausgebildet ist₃ die mit einem festen Ventilsitz (64) in einer Ventilkammer (6l) zusammenarbeitet, in der der Kraftstoffdruck stromabwärts des Zusatzkraftstoffventils (52) herrscht und eine die Membran (63) in Öffnungsrichtung des Druckregelventils (62) beaufschlagende Druckfeder (65) angeordnet ist, wobei die Membran (63) in Schließrichtung des Druckregelventils (62) durch die Kraft einer Bimetallfeder (66) beaufschlagt wird.

l\. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängig gesteuerte Druckregelventil (62) nach Abschluß der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch die Bimetallfeder (66) geschlossen wird. ·,/·

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