DE2738992C2

DE2738992C2 - Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung von Kraftstoff

Info

Publication number: DE2738992C2
Application number: DE2738992A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dipl.-Ing. Dr. Emmenthal; Otto Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Schäfer; Rudolf-Helmut 3330 Helmstedt Strozyk; Wolfgang 3300 Braunschweig Wehling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1982-03-25
Also published as: DE2738992A1; US4368714A; JPS5453129U

Description

to Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung dieser Bauart ist aus derGB-PS 8 54 568 bekannt. Diese Einspritzeinrichtung weist ein Luftventil auf, das die Verbindung zwischen der Luftentnahmestelle an der engsten Stelle des Saugrohres und der Luftkammer durch Drosselung steuert und das nach seinem Schließen einen höheren Unterdruck in der Kammer verursachen soll. Dieser höhere Unterdruck kann dabei im wesentlichen nur durch die Saugwirkung der Förderpumpe erzielt werden, wodurch die Kraftstoffzumessung entscheidend von der Qualität und dem Betriebszustand der Fördei pumpe abhängt.

Bei den Ausführungen nach den französischen Patentschriften 13 61 806,9 94 978 und 12 7 7 391 geht es im weserülichen darum, bei einer herkömmlichen Vergassranordnung die sich beim plötzlichen Schließen der Drosselklappe ergebenden Unzuträglichkeiten durch Verdampfung der an den Saugrohrwänden niedergeschlagenen Kraftstoffmengen zu vermeiden. Dort wird deshalb für eine gewisse Zeit nach dem Schließen der Drosselklappe noch eine Zusatzluft zuführende Öffnung offengehalten.

Aus der DE-OS 26 40 941 und der US-PS 38 61 366 sind Vorrichtungen zur Steuerung von Emulgierluft durch eine Zusatzluftöffnung bei Vergaseranlagen bekannt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart zu schaffen, die eine dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine optimal angepaßte und aufbereitete Kraftstoffmenge liefert. Insbesondere sollen einfache Möglichkeiten zur Korrektur der Kraftstoffzumessung gegeben sein.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, durch Veränderung des Querschnitts der in den Luftführungskanal einmündenden Düsenöffnung den sich einstellenden Druck im Luftführungskanal und damit das Luftverhältnis λ zu korrigieren. Als den

'5 Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierende Größe könnte dabei nicht nur der Saugrohrunterdruck, sondern beispielsweise auch das durch an sich bekannte Geber, beispielsweise durch sogenannte λ-Sonden gemessene Luftverhältnis verwendet werden.

M) Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden niiher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in teils schematischer

h> Darstellungsweise in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgeniälJe kraftstoff-Kinspritzeinrichuing und

f- i g. 2 eine alternative Ausführung einer Einzelheit

aus der Fig. 1.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 eine Ansaugleitung einer mehrzylindrigen, gemischverdichtenden Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, bezeichnet, in dem vor eir.er willkürlich verstellbaren Drosselklappe 3 eine Venturianordnung 2 und vor dieser eine Starterdrosselklappe 4 angeordnet sind. Im engsten Querschnitt der Venturianordnung 2 zweigt ein Luftführungskanal 5 ab, in dem zur Korrektur des sich einstellenden Druckes eine Zusatzluft zuführende Düsenüffnung 6 vorgesehen ist, die mit der Atmosphäre verbunden ist und deren Querschnitt durch eine pneumatisch oder mechanisch gesteuerte Verstellvorrichtung 7 in Abhängigkeit von den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisierenden Größen, z. B. dem Saugrohrunterdruck, verstellbar ist.

Mit 8 ist insgesamt eine Kraftstoffzumeßvorrichtung bezeichnet, die den Kraftstoff in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine in den Luftführungskanal 5 zumißt Der Kraftstoff wird dann zusammen mit Luft durch eine hinter einer Querschnittsverengung 19 angeordnete Förderpumpe 9 über eine Leitung 22 und einen Verteiler 31 in Einspritzleitungen 32 gefördert Diese Einspritzleitungen 32 münden, wie hier nicht weiter dargestellt ist, in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnete Ansaugrohre, in die das von der Förderpumpe 9 geförderte, unter Druck stehende Kraftstoff-Luft-Gemisch kontinuierlich vor die Einspritzventile eingespritzt wird. Die Förderpumpe 9 ist nun so ausgelegt, daß sie jederzeit, d. h. auch bei Höchstleistung der Brennkraftmaschine, wenn die größtmögliche Menge an Kraftstoff in den Luftführungskanal 5 zugemessen wird, ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft fördert. Erst diese Auslegung stellt sicher, daß der s5 Kraftstoff schon bei seiner Förderung eine wirkungsvolle Aufbereitung erfährt.

Die Kraftstoffzumeßvorrichtung 8 ist bei dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nach Art eines herkömmlichen Vergasers ausgebildet und besitzt ein Hauptzuführungsrohr 10, das mit einer Schwimmerkammer 17 verbunden ist, in der von einem Schwimmer 16, der ein eine Kraftstoffversorgungsleitung 15 verschließendes Nadelventil 14 betätigt, ein Kraftstoffspiegel 17a auf konstantem Niveau gehalten wird. Der Kraftstoff tritt in das Hauptzuführungsrohr 10 durch eine unterhalb des Kraftstoffspiegels 17a der Schwimmerkammer 17 liegende Hauptdüse 11 ein, während über eine Luftkorrekturdüse 12 und ein Mischrohr 13 Luft aus dem Raum oberhalb des Kraftstoffspiegels 17a in das Hauptzuführungsrohr 10 zugeführt wird. Zur Belüftung der Schwimmerkammer 17 ist diese über eine Belüftungsleitung 18 mit einer Stelle der Ansaugleitung 1 verbunden, die vor der Starterdrosselklappe 4 liegt. Die über das Hauptzuführungsrohr 10 zugeführte Kraftstoffmenge wird also im wesentlichen von dem in dem Luftführungskanal 5 anstehenden Unterdruck bestimmt, der wiederum im wesentlichen dem Druck an der engsten Stelle der Venturianordnung 2 entspricht und von dem Luftdurchsatz durch die Ansaugleitung 1 wi und somit von der Leisiung der Brennkraftmaschine abhängig ist.

Da der Querschnitt des Luftführungskanals 5 im Verhältnis zum SaugleitungsanschluL! 20 der f orderpumpe 9 viel größer ist, um Rückwirkungen von <v> Volumenstromsehwankungen der f-örderpumpc 9 auf den Druck im Luftführungskanal 5 und damit au! den Kraftstoffaustriit der KraftsloIfzumeUvorrichuing 8 nach Möglichkeit klein zu halten, ist die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Luftführungskanal 5 relativ gering. Dies würde zu einer sehr langen Transportzeit des Kraftstoffes von der Zumessung in den Luüführungskanal 5 bis zur Einspritzung in die Sauprohre der Brennkraftmaschine führen, was einen störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine vor allem bei instationären Betriebszuständen erheblich erschwert bzw. unmöglich macht. Uni nun ein gutes dynamisches Fahrverhalten einer mit einer derartigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschine sicherzustellen, sind die Kraftstoffaustrittsöffnungen der Kraftstoffzumeßvorrichtung 8 im wesentlichen auf die Saugleitung 20 der Förderpumpe 9 ausgerichtet.

Auf diese Weise wird der Austrittsimpuls der aus den Kraftstoffzuführungsrohren austretenden Kraftstoffströmung zur Verkürzung der Kraftstofftransportzeit im Luftführungskanal 5 ausgenutzt und damit die Ansprechzeit der Einspritzeinrichtung wesentlich verbessert.

So sind das Hiuptzuführungsrohr 10 ebenso wie ein mit einer nicht gezeigten Beschleunigungspumpe verbundenes Einspritzrohr 21, das bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine zusätzlichen Kraftstoff in den Luftführungskanal 5 einspritzt, an dem in den Luftführungskanal 5 hineinragenden Ende hakenförmig gekrümmt und auf den engsten Querschnitt der Querschnittsverengung 19 des Luftführungskanal 5 ausgerichtet. Abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführung kann das Einspritzrohr 21 jedoch auch hinter der Förderpumpe 9 in die Druckleitung 22 einmünden.

Die Kraftstoffzumeßvorrichtung 8 weist neben dem Hauptzuführungsrohr 10 und dem Beschleunigungseinspritzrohr 21 auch noch eine in den Luftführungskanai 5 einmündende Kraftstoffzuführungsbohrung 45 für den Leerlauf und den Übergangsbereich auf. Diese ist mit einem zweiten Luftführungskanal 44 verbunden, dessen Querschnitt ebenfalls aus Gründen der Vermeidung von Rückwirkungen der Förderpumpe 9 auf die Kraftstoffzumessung wesentlich größer als die Kraftstoffzuführungsbohrung 45 ist. Der zweite Luftführungskanal 44 ist an einer Stelle 46 der Ansaugleitung 1 angeschlossen, die zwischen der Starterdrosselklappe 4 und der Venturianordnung 2 liegt. Auf diese Weise steht in dem zweiten Luftführungskanal 44 bei betriebswarmem Zustand der Brennkraftmaschine, wenn die Starterdrosselklappe 4 vollständig geöffnet ist, nahezu atmosphärischer Druck an, während beim Kaltstart und im Warmlauf der Brennkraftmaschine dort infolge der üblicherweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine erfolgenden Schließung der Starterdrosselklappe 4 Unterdruck herrscht.

In den zweiten Luftführungskanal 44 münden zwei Kraftstoffzuführungsbohrungen 37 und 42 ein, deren Querschnitte durch einen verstellbaren Kegelstift 38 bzw. durch eine Einstellschraube 43 veränderbar sind, so daß der Austritt des Kraftstoffes aus der unter einem konstanten Vordruck stehenden Kraftstoffleitung 35 veränderbar ist. Dabei dient die Kraftstoffzuführungsbohrung 37 zur Kraftstoffanreicherung in Übergangsbereiehen, während die Kraftstoffbohrung 42 die Leerlauf-Knftstoffrnenge zumißt. I'm dabei für den Übergangs bereich eine dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßte Kraftstoffmenge zu erreichen, kann die Verstellung des kegelstiftes 38 entgegen einer Rückstellfeder von einem Hebel 41 gesteuert werden.

der von einem an der Drosselklappenwelle 39 befestigten Nocken 40 mit einer entsprechend ausgebildeten Form betätigt wird. Anstelle dieser drosselklappenabhängigen Verstellung könnte auch eine Unterdruckbetätigung des Kegelstiftes 38 vorgesehen sein. wozu alternativ eine Unterdruckdose 47 angedeutet ist. die mit einer Übergangsbohrung 4C im Schwenkwinkelbereich der Drosselklappe 3 verbunden ist.

Der konstante Vordruck der Kraftstoffleitung 35. die durch ein pneumatisches oder elektromagnetisches Absperrventil 36 verschlossen werden kann, kann beispielsweise durch eine entsprechend hochgelegene /weite Schwimmerkammer 33 (Fallhöhe h\ bzw. fo) zur Verfügung gestellt werden, in der ein Schwimmer 34 einen Kraftstoffspiegel 33a konstant hält.

in der F i g. 2 ist noch eine Möglichkeit für eine Steuerung des Kaltstart- und Warmlaufverhaltens gezeigt. Dazu ist dort der zweite Luftführungskanal 44 nicht direkt mit dem Ansaugleitungsanschluß 46 verbunden, sondern zweigt von einer die Drosselklappe umgehenden Bypassluftleitung ab, die zwischen der Stelle 46 des Ansaugleitungsanschlusses und einem hinter der Drosselklappe 3 an der Ansaugleitung 1 angeordneten zweiten Anschluß 50 vorgesehen ist. Diese Bypassleitung kann durch einen in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine gesteuerten Schieber 51 geöffnet oder geschlossen werden. Der Schieber 51 ist während des Kaltstarts und beim Warmlauf geöffnet, so daß der Brennkraftmaschine in diesem Betriebszustand genügend Zusatzluft zur Verbrennung zugeführt wird. Gleichzeitig sinkt in dem zweiten Luftführungskanal 44 der Druck, so daß die aus den Kraftstoffzuführungsbohrungen 37 und 42 austretenden Kraftstoffmengen erhöht werden. Nach Beendigung des Warmlaufs schließt der Schieber 51 den Bypasskanal. so daß der zweite Luftführungskanal 44 wie bei der Ausführung nach der F i g. 1 direkt mit dem •Xnsaugieitungsanschluß 46 verbunden ist und im wesentlichen unter atmosphärischem Druck steht.

Mit 24 ist in der F ig. 1 ein Windkessel bezeichnet, der gegebenenfalls zur Dämpfung von Pulsationen der Förderpumpe 9 auf ihrer Druckseite über eine Leitung 23 angeschlossen ist. Dieser Windkessel besitzt einen

■-, durch eine Feder 26 belasteten Kolben 25, der ein in Abhängigkeil von dem Förderdruck der Förderpumpe 9 veränderliches Dänipfnngsvolumen 27 einstellt. Um zu verhindern, daß bei kleinen Lasten tier Brennkraftmaschine bzw. kleinen zugemessenen Kriiltstoffmenüen

ίο der Transportweg durch Vergrößerung des Dümpfungsvolumens des Windkessels verlängert wird, ist die Feder

26 des Windkessels 24 so eingestellt, AM das Volumen

27 während '-oleher Betriebs/usuinde praktisch null ist. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Fördcr-

|-, druck der Förderpumpe 9 mit größer werdendem kranstoffanieii in dem Fördei'volumen ansicigi und damit ein für Steuerungszwecke geeignetes Signal abgibt. Frst bei höheren Teillasten der Brennkraftmaschine, wenn die in der KraftstoffzumelJvorrichtung 8

'u zugemessene Kraltstoffmenge und damit auch der Förderdruck der Förderpumpe 9 in der Druckleituni.' 22 ansteigt, wird das Dämpfungsvolumen 27 des Windkessels erhöhi. wodurch die insbesondere hei hohen Lasten und hi men Drehzahlen der Brennkraftmaschine stören-

.·<·-, den Pulsationen der Förderpumpe 9 «usgcglichen werden können. Neben dem Windkessel 24 auf der Druckseite der Förderpumpe 9 können ahnliche Windkessel 30 auch auf der Saugseite der Pumpe, beispielsweise über eine Leitung 29 im Bereich der

in Querschnittsverengung 19 oder über eine Leitung 28 vor der Kraftssoffzumcßvorriehlung 8, angeschlossen sein.

Mit 49 ist in der Fig. 1 eine Heizvorrichtung, beispielsweise eine elektrisch betiM-l^ne Heizvorrich-

j5 tung, angedejtet. die hinter dem Hauptkraftstoffzuführungsrohr 10 zur Erwärmung und besseren Aufbereitung des geförderten Kraftstoff-Luft-Gemisches, insbesondere beim Kaltstart und Warmlauf der Brennkraftmaschine, vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine mit einem von der engsten Stelle einer in der Ansaugleitung eingeschalteten festen Ventilanordnung vor einer willkürlich verstellbaren Drosselklappe abzweigenden Luftführungskanal, einer diesem Kraftstoff in Abhängigkeit von dem in diesem Luftführungskanal herrschenden Unterdruck zuführenden Kraftstoffzumeßvorrichtung und mit einer hinter einer Querschnittsverengung des Kanals angeordneten Förderpumpe, die auch bei Höchstleistung zur Förderung einer mit Luft vermischten Kraftstoffmenge ausgelegt ist, und wobei die Kraftstoffzumeßvorrichtung Kraftstoffaustrittsöffnungen aufweist, die auf die den Förderpumpeneinlaß bildende Querscl.nittsverengung des Luftführungskanals ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungskanal (5) eine mit der Atmosphäre verbundene. Zusatzluft zuführende Düsenöffnung (6) aufweist, deren Querschnitt durch eine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine steuerbare Verstellvorrichtung (7) veränderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Luftführungskanal (5) vor und/oder hinter der Förderpumpe (9) ein Windkessel (24, 30) angeschlossen ist, der einen in einem Zylinder entgegen einer Rückstellfeder (26) verschiebbaren Kolben (25) aufweist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumeßvorrichtung (8) neben einem direkt in den Luftführungskanal (5) hineinragenden Haupt-Kraftstoffzuführungsrohr (10) und einem Beschleunigungs-Kraftstoffzuführungsrohr (21) einen in den Luftführungskanal einmündenden zweiten Luftführungskanal (44, 45) aufweist, dem Kraftstoff über eine erste feste Drosselbohrung (42) für den Leerhuf und über eine zweite mittels eines verstellbaren Kegelstiftes (38) veränderliche Drosselbohrung (37) für den Übergangsbereich aus einer unter konstantem Druck stehenden Kraftstoffleitung (35) zuführbar ist.

4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftführungskanal (44) von der Ansaugleitung (1) an einer Stelle zwischen der Venturianordnung (2) und einer dieser vorgeschalteten Starterdrosselklappe (4) abzweigt.

5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftführungskanal (44) von dem ersten Luftführungskanal (5) an einer Stelle vor der Kraftstoffzumeßvorrichtung (8) abzweigt.

6. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Kegelstiftes (38) der veränderlichen Drosselbohrung (37) pneumatisch in Abhängigkeit von dem Druck an einer in der Nähe der Drosselklappe (3) angeordneten Übergangsbohrung (48) mittels einer Unterdruckdose (47) steuerbar ist.

7. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Kegelstiftes (38) der veränderlichen Drossclbohrung (37) mitteis eines mit der Drosselklappe (3) verbundenen Noekentriebes(40,41) steuerbar ist.

H. Einspritzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftführungskanal

(44) von einem die Venturianordnung (2) und die Drosselklappe (3) umgehenden Bypasskanai (46,50) abzweigt, in dem ein in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine gesteuertes Absperrventil (51) angeordnet ist.