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Kraftstoffeinspritzanlage
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage
bekannt, bei der ein Federspeicher zum Ausgleich der Volumenänderung bei sinkenden
Temperaturen und durch aus dem System auslenkenden Kraftstoff vorgesehen ist. Dabei
ergibt sich jedoch der Nachteil, daß bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage
das bewegliche Speicherelement nach relativ kurzer Zeit an seinem Endanschlag anliegt
und ein weiterer Ausgleich schwindenden Fluidvolumens infolge von Temperaturschwankungen
nicht mehr möglich ist, so daß es in der Kraftstoffeinspritzanlage zu Unterdrücken
kommen
kann, durch die der Steuerschieber des Zumeß-und Mengenteilerventiles in eine Stellung
verschoben wird, in der das Zumeß- und Mengenteilerventil völlig geöffnet ist, so
daß bei einem Start der Brennkraftmaschine die volle Kraftstoffmenge zugemessen
und in das Saugrohr gespritzt wird und sich Startschwierigkeiten ergeben.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß nach dem Abstellen der Kraftstoffeinspritzanlage die Ausbildung von Unterdrücken
in der Kraftstoffeinspritzanlage und damit die Verschiebung des Steuerschiebers
in eine unerwünschte Stellung verhindert wird.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzanlage
möglich. Besonders vorteilhaft ist die gemeinsame Anordnung eines Entlastungsventiles
und eines Rückschlagventiles in einem Ventilgehäuse, das stromabwärts des Entlastungsventils
und des Rückschlagventils eine Dämpfungskammer aufweist, die einerseits durch ein
nachgiebiges Glied begrenzt wird.
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Ebenfalls vorteilhaft ist die Anordnung des Rückschlagventiles innerhalb
des Entlastungsventiles.
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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 einer erfindungsgemäßen Ventil-Baugruppe,
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ventil-Baugruppe, Figur 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel einer Ventil-Baugruppe.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bei der in Figur 1 dargestellten
Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen
Saugrohrabschnitt 1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet
ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren
Drosselklappe 5 zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über Saugrohrabschnitte 7
zu einem oder mehreren Zylindern 8 einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
Das Luftmeßorgan 3 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die
sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres beispielsweise nach einer annähernd
linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für
eine konstante am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten
vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Luftmeßorgan 3 und
der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan
3 steuert ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Stellbewegung
des Luftmeßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel 11, der gemeinsam
mit
einem Korrekturhebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung
das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß-und Mengenteilerventils
10 betätigt. An einer Gemischregulierschraube 15 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch
einstellen. Die dem Schwenkhebel 11 abgewandte Stirnfläche 16 des Steuerschiebers
14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 16 die
Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt.
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Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe
19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über eine Ventil-Baugruppe
55, einen Kraftstoffspeicher 21, einen Kraftstoffilter 22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung
23 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Ein Systemdruckregler 24 hält den
Systemdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage konstant.
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Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über verschiedene Abzweigungen
zu Kammern 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer
Membran 27 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls
mit einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 14 in Verbindung. Je nach Stellung des
Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut mehr oder weniger Steuerschlitze 29, die zu
je einer Kammer 30 führen, die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist.
Aus den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen
Einspritzventilen 34, die in der Nähe der Motorzylinder 8 im Saugrohrabschnitt 7
angeordnet sind. Die Membran 27 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles,
das durch eine Feder 35 bei nicht arbeitender
Kraftstoffeinspritzanlage
offen gehalten wird.
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Die je aus einer Kammer 26 und 30 gebildeten Membrandosen bewirken,
daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 28 und den Steuerschlitzen 29 bestehenden
überdekkung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen 34 strömenden Kraftstoffmenge
das Druckgefälle an den Zumeßventilen 28, 29 weitgehend konstant bleibt. Damit ist
gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge
proportional sind.
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Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 11 wird das Luftmeßorgan
3 in den konischen Abschnitt 2 bewegt, so daß der sich zwischen Luftmeßorgan und
Konus ändernde Ringquerschnitt beispielsweise annähernd proportional zum Verstellweg
des Luftmeßorgans 3 ist.
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Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende
Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung
23 eine Steuerdruckleitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von der Kraftstoffversorgungsleitung
23 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 36 ist über eine Dämpfungsdrossel 38
ein Druckraum 39 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche
16 ragt.
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In der Steuerdruckleitung 36 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet,
über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter
20 gelangen kann. Durch das dargestellte Drucksteuerventil 42 ist der Druck der
die Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine
nach einer Temperatur- und Zeitfunktion änderbar.
Das Drucksteuerventil
42 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer
Membran 45, die in Schließrichtung des Ventils von einer Feder 46 belastet wird.
Die Feder 46 wirkt über einen Federteller 47 und einen Übertragungsstift 48 auf
die Membran 45. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der
Federkraft 46 eine Bimetallfeder 49 entgegen, auf der ein elektrischer Heizkörper
50 angeordnet ist, dessen Aufheizung nach dem Start zu einer Verminderung der Kraft
der Bimetallfeder 49 auf die Feder 46 führt, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung
36 ansteigt.
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Beim Abstellen der Kraftstoffeinspritzanlage wird der Volumenschwund
in den Kraftstoffleitungen für relativ kurze Zeit durch den Kraftstoffspeicher 21
ausgeglichen.
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Danach liegt das bewegliche Speicherelement des Kraftstoffspeichers
21 an seinem Endanschlag an, so daß bei einer weiteren Volumenverminderung des Kraftstoffes
in den Kraftstoffleitungen infolge sinkender Temperaturen der Kraftstoffspeicher
wirkungslos bleibt. Ohne ein in der im folgenden näher beschriebene Ventil-Baugruppe
55 enthaltenes Entlastungsventil würde durch die weitere Volumenverminderung des
sich in der Kraftstoffeinspritzanlage befindlichen Kraftstoffes bei sinkenden Temperaturen
der Steuerschieber 14 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 in den Druckraum 39
gesaugt, also in eine Stellung, in der die Ringnut 28 die Steuerschlitze 29 öffnet.
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Das hätte zur Folge, daß bei einem Start der Brennkraftmaschine zunächst
so lange an den Steuerschlitzen 29 eine zu große Kraftstoffmenge zugemessen wird,
bis sich in der Steuerdruckleitung 36 der erforderliche Steuerdruck aufgebaut hat
und den Steuerschieber 14 in seine richtige
Stellung verschiebt.
Zur Vermeidung der sich hieraus ergebenden Startschwierigkeiten ist in der in Figur
2 dargestellten Ventil-Baugruppe 55, die in der Kraftstoffversorgungsleitung 23
stromabwärts der Elektrokraftstoffpumpe 19 angeordnet ist, ein Entlastungsventil
56 vorgesehen, dessen bewegliches Ventilteil 57 in öffnungsrichtung durch den Druck
des von der Kraftstoffpumpe 19 geförderten Kraft stoffes und eine Druckfeder 58
und in Schließrichtung durch den Kraftstoffdruck stromabwärts des Entlastungsventils
56 beaufschlagbar ist. Die Ventil-Baugruppe 55 ist mit einem Einlaßstutzen 59 versehen,
der mit der Pumpendruckseite verbunden ist. Der Einlaßstutzen besitzt ein Ventilträgerteil
60, das vorteilhafterweise in das Innere eines topfförmig ausgebildeten Gehäuseunterteiles
61 der Ventil-Baugruppe 55 ragt. Der über den Einlaßstutzen 59 von der Kraftstoffpumpe
geförderte Kraftstoff gelangt über einen im Inneren des Ventilträgerteiles 60 vorgesehenen
kegelförmigen und als fester Ventilsitz dienenden kegelförmigen Abschnitt 62 und
eine Ventilbohrung 63 in eine Dämpfungskammer 64 zwischen dem Umfang des Ventilträgerteiles
60 und dem Gehäuseunterteil 61.
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In der Ventilbohrung 63 ist ein als bewegliches Ventilteil 57 ausgebildeter
Ventilkolben 57 des Entlastungsventils 56 angeordnet, der der Strömung entgegengerichtet
einen vorzugsweise elastischen Dichtabschnitt 65 aufweist, der in Schließstellung
des Ventilkolbens 57 an dem im Inneren des Ventilträgerteils 60 ausgebildeten konischen
Ventilsitz 62 anliegt und eine Kraftstoffströmung um den Ventilkolben 57 herum verhindert.
Die öffnungsbewegung des Ventilkolbens 57 wird durch einen stromabwärts des Ventilkolbens
57 im Ventilträgerteil 60 gelagerten Anschlagring 66 begrenzt. Im Inneren des Ventilkolbens
57 des Entlastungsventils 56 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechend
Figur 2 ein Rückschlagventil 68 angeordnet, das ein mit einem festen Ventilsitz
69 zusammenarbeitendes und in Strömungsrichtung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder
70 öffnendes bewegliches Ventilteil 71 aufweist. Die Dämpfungskammer 64 wird durch
eine nachgiebige Wand, insbesondere eine Dämpfungsmembran 73 begrenzt, die an ihrem
Umfang in eine Faltung 74 zwischen den Rändern des Gehäuseunterteils 61 und des
ebenfalls topfförmig ausgebildeten Gehäuseoberteils 75 gespannt ist. Im Gehäuseoberteil
75 ist eine Dämpfungsfeder 76 angeordnet, die sich einerseits am Gehäuseoberteil
75 und andererseits an einem Federteller 77 an der Dämpfungsmembran 73 abstützt.
Die Bewegung der Dämpfungsmembran in Richtung des Gehäuseoberteils 75 kann durch
einen vorzugsweise als Schraube ausgebildeten und im Gehäuseoberteil gelagerten
Anschlag 78 begrenzt werden. Aus der Dämpfungskammer 64 strömt der Kraftstoff über
einen Auslaßstutzen 79 wieder in die Kraftstoffversorgungsleitung 23.
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Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Ventil-Baugruppe
55 sind die gleichbleibenden Teile gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel nach
Figur 2 durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel
nach Figur 3 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1
lediglich dadurch, daß das Rückschlagventil 68 nicht innerhalb des Ventilkolbens
57 des Entlastungsventils 56 angeordnet ist, sondern innerhalb einer Bypaßleitung
81 zum Entlastungsventil 56 innerhalb des Ventilträgerteiles 60.
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Bei dem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der
Hub der Dämpfungsmembran 73 in dem Gehäuseoberteil
75 dadurch
begrenzt, daß mit der Membran ein Anschlagkörper 82 verbunden ist, der bei dem maximal
zulässigen Hub am Boden 83 des Gehäuseoberteils 75 anliegt.
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Die Funktion der Ventil-Baugruppe 55 entsprechend den Ausführungsbeispielen
nach den Figuren 2 und 3 ist folgende: Bei abgestellter Brennkraftmaschine und damit
sich außer Betrieb befindlicher Kraftstoffeinspritzanlage hat sich der Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffeinspritzanlage nach einiger Zeit auf den Atmosphärendruck abgebaut.
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Die Druckfeder 58 hat dabei den Ventilkolben 57 zum Anschlagring 66
hin verschoben, so daß das Entlastungsventil 56 geöffnet ist. Das Rückschlagventil
68 wird durch die Rückstellfeder 70 geschlossen gehalten. Die Dämpfungsmembran 73
liegt, durch die Dämpfungsfeder 76 belastet, an der in Strömungsrichtung weisenden
Stirnfläche des Ventilträgerteiles 60 an. Beim Start der Elektrokraftstoffpumpe
19 wird über den Einlaßstutzen 59 Kraftstoff gefördert, der über das geöffnete Entlastungsventil
56 und das sich öffnende Rückschlagventil 68 in die Dämpfungskammer 64 und von dort
über den Auslaßstutzen 79 in die Kraftstoffversorgungsleitung 23 gelangt. Dabei
hebt die Dämpfungsmembran 73 von dem Ventilträgerteil 60 ab und dämpft (glättet)
die von der Elektrokraftstoffpumpe 19 dem Kraftstoff übermittelten Druckschwingungen.
Beim Abstellen der Elektrokraftstoffpumpe 19 fällt der Kraftstoffdruck stromaufwärts
von Entlastungsventil 56 und Rückschlagventil 68 ab und das Rückschlagventil 68
und das Entlastungsventil 56 schließen. Der Kraftstoffspeicher 21 hält nun in der
Kraftstoffeinspritzanlage für eine bestimmte Zeit einen-Kraftstoffüberdwuck aufrecht,
bis durch Leckagen
in der Kraftstoffeinspritzanlage der Druck so
weit abgesunken ist, daß nur noch ein kleiner Überdruck, insbesondere 0,2 bis 0,3
bar herrscht. Die Druckfeder 58 des Entlastungsventils 56 ist so ausgelegt, daß
sie bei einem kleinen Überdruck des Kraftstoffes stromabwärts des Ventilkolbens
57, insbesondere 0,2 bis 0,3 bar den Ventilkolben 57 in öffnungsrichtung des Entlastungsventils
56 verschiebt, so daß nun bei einer weiteren Volumenverringerung innerhalb der Kraftstoffeinspritzanlage
über das geöffnete Entlastungsventil 56 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter nachgesaugt
werden kann und damit verhindert wird, daß in der Kraftstoffeinspritzanlage ein
Unterdruck entsteht und der Steuerschieber 14 des Zumeß- und Mengenteilerventils
10 in eine unerwünschte Stellung verschoben wird.