DE2422520C2

DE2422520C2 - Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2422520C2
Application number: DE19742422520
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Stumpp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-09
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE2422520A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffsprit?- anlage 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 einen ah beweglicher Teil dienenden Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der das Meßorgan durch einen Bypass umgehbar ist, in dem ein in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe ansteuerbares Elektromagnetventil angeordnet ist. in dessen Stromkreis ein durch eine den Saugrohrdruck zu schaffen; um eine voltständige Verbrennung des Kraftstoffes zu ermöglichen und dadurch bei höchstmöglicher Leistung der Brennkraftmaschine bzw. kleinstmöglichem Kraftstoffverbrauch die Entstehung von giftigen Abgasen zu vermeiden oder mindestens stark zu vermindern. Die Kraftstoffmenge muß daher den Erfordernissen jedes Betriebrzustandes der Brennkraftmaschine entsprechend sehr genau zugemessen und die Proportionalität zwischen üiftmenge und Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der. Betriebskenngrößen, wie z. B. Drehzahl Last Temperatur und Abgaszusammensetzung geändert wenden.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art kommt es im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine, wenn sich die Drosselklappe in Leerlaufstellung befindet jedoch die Motordrehzahl größer als die Leerlaufdrehzahl ist zu einer geringen Auslenkung des Meßorgans und damit zu einer unerwünschten, wenn auch geringen Kraftstoffzumessung am Zumeßventil. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, im Schiebebetrieb das Meßorgan durch einen Bypass zu umgehen, wodurch dieses seine Ausgangslage einnimmt und durch den Steuerschieber am Zumeß- und Mengenteilerventil kein Kraftstoff zugemessen wird. Es wird ebenfalls angestrebt die elektrischen Anlagen der Brennkraftmaschine im Stillstand abzuschalten. Als Kennzeichen für den Stillstand der Brennkraftmaschine kann beispielsweise das sich ja seiner Ausgangslage befindliche Meßorgan dienen. Im Schiebebetrieb ist es jedoch trotz sich in Ausgangslage befindlichem Meßorgan erwünscht, die Warmlaufeinrichtung und die Kraftstoffpumpe nicht abzuschalten, um zu vermeiden, daß beim Wiedereinsatz infolge einer ungenauen Einspritzmenge das Fahrverhalten schlecht und die Schadstoffemission hoch ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, bei der während des Schiebebetriebes die Kraftstoffzumessung unterbrechbar ist. derart weiter zuentwickeln, daß die Kraftstoffversorgung während des Schiebebetriebes aufrecht erhaiten wird, dagegen bei Stillstand der Brennkraftmaschine unterbrochen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Meßorgan in seiner Ausgangslage einen elektrischen Kontakt und damit bei geschlossenem Zündschalter einen Sicherheitsstromkreis schließt, in dem ein Elektromagnet angeordnet ist. der in erregtem Zustand einen Sicherheitsschalter im Versorgungsstromkreis öffnet und der Sicherheitsstromkreis während des SchiebeOetriebes durch einen ersten Schalter unterbrechbar ist, der von der fühlenden Druckmeßdose betätigt wird, die gleichzeitig im Schiebebetrieb den zweiten Schalter und damit den Stromkreis des blektromagnetventils im Bypass schließt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an den Versorgungsstromkreis eine Warmlaufeinrichtung angeschlossen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß das Elektromagnetventil vom

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unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe fühlende

Druckmeßdose betätigter zweiter Schalter liegt und das 60 Saugrohrdruck stromabwärts des Meßorgans offenbar

den Bypass während des Schiebebetnebes öffnet und mit einer durch einen Elektromotor angetriebenen

Kraftstoffpumpe, dessen Versorgungsstromkreis mittels

eines Zündschalters von der Fahrzeugbatterie trennbar ist.

Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art haben den Zweck, für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen Saugrohrabschnitt 1, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Abschnitt 3 angeordnet

ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt 4 und einen Verbindungsschlauch 5 in einen Saugrohrabschnitt 6 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe 7 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich in dem konischen Abschnitt 3 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante a-n Meßorgan 2 angreifende Rüskstellkraft sowie einen konstanten vor dem Meßorgan herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Meßorgan 2 und de»· Drosselklappe 7 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt

Das Meßorgan 2 steuen 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 14 ausgebildete bewegliche Veniilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. Die der Nase 13 abgewandte Stirnfläche 15 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 15 die Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 erzeugt.

Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 18 angetriebene Kraftstoffpumpe 19. 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, das bei zu großem Systemdruck Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter 20 zurückfließen läßt

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 14 und weiterhin über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 28, so daß die eine Seite einer Membran 29 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt - ird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut 27 mehr oder weniger Steuerschlitze 30. die durch Kanäle 31 zn je einer Kammer 32 führen, die durch die Membran 29 von der Kammer 28 getrennt ist. Aus den Kammern 32 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, «Jie in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 29 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 34 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage Jffen 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 den Zumeßventilen 27, 30 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 14 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Bei einer Schwenkbewegung des Hebels 11 wird das Meßorgan 2 in den konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 bewegt, so daß der sich zwischen Meßorgan und konischem Abschnitt ändernde Ringquerschnitt proportional zum Verstellweg des Meßor-(ans 2 ist.

Als Druckflüssigkeit zur Erzeugung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 dient Kraftstoff. Hierfür

zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 21 eine Leitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von einer Steuerdruckleitung 38 getrennt ist Mit der Steuerdnickieitung 38 ist über eine Dämpfungsdrosse! 39 ein Druckraum 40 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche 15 ragt

In der Steuerdruckleitung 38 ist ein ak Warmlaufeinrichtung dienendes 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 temperaturabhängig steuerbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als Rachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer Membran 45, die in Schließrichtung des Drucksteuerventiles von einer Feder 46 belastet wird. Die Schließkraft der Feder 46 wird von einem Stift 47, der über ein Auflager 48 und einen Federteller 49 zwischen die Membran 45 und die Feder 46 eingespannt ist übertragen. Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperntur wirkt der Feder 46 über den Federteller 49 eine Rimetallfeder 50 entgegen, die an ihrem anderen Ende mit einem in das Gehäuse des Drucksteuerventils 42 eingepreßten Bolzen 51 verschraubt ist. Durch ein zwischen lern Bolzen 51 und der Bimetallfeder 50 liegendes Isolierstück Sz ist die Bimetallfeder weitgehend gegen Wärmeverlust durch Wärmeleitung an das Gehäuse des Drucksteuerventiles geschützt Auf der Bimetallfeder 50 ist ein elektrischer Heizkörper 53 aufgesetzt.

Stromaufwärts des Meßorgans 2 zweigt von dem Saugrohrabschnitt 1 ein Bypass 60 ab, der stromabwärts des Meßorgans wieder in den Saugrohrabschnitt 4 mündet In den Bypass 60 ist ein Elektromagnetventil 61 geschaltet, das sich im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine bei erregter Wicklung in Offenstellung befindet Das bewegliche Ventilteil 62 des Elektromagnetventils 61 wird bei ausgeschalteter Zündung von einer Feder 63 in Schließstellung gehalten. Der von der Fahrzeugbatterie 64 gespeiste Stromkreis 65 des Elektromagnetventils 61 kann durch einen Zündschalter 66 o^Her durch einen in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 7 betätigbaren zweiten Schalter 67 unterbrochen werden. Der zweite Schalter 67 wird dabei durch einen Stift 68 betitigt, der mit einer Membran 69 einer Druckme^dose 70 fest verbunden ist. Eine Kammer 71 der Druckmeßdose 70 ist dabei über eine Leitung 72 mit dem Saugrohrabschnitt 6 unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe 7 verbunden, so daß in der Kammer 71 der Saugrohrdnick unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe 7 herrscht.

In der Ausgangslage des Meßorgans 2 im konischen Abschnitt 3 des Saugrohres 1 berührt der Hebel 11 mi: einem Kontakt 75 eine in das Saugrohr ragende schmale KontaKtieder 76. die über ein Isolationsstück 77 in der Wand des Saugrohres vor dem Meßorgan befestig* ist. In dieser Stellung wird das Meßorgan 2 bei fehlender Luftströmung und in allen Fahrzeuglagen von der Rückstellkraft gehalten. Von der Kontaktfeder 76 führt ein Sicherheitsstrornkreis 78 zu einem Elektromagneten (Relais) 79, der von einer Feder 80 in Schließrichtung beaufschlagt wird. Der Sicherheitsstrornkreis 78 kann von einem ersten Schalter 81 durch die Druckmeßdose 70 über den Stift 68 unterbrochen werden. Der Elektromagnet 79 öffnet in erregtem Zustand einen Sicherheitsschalter P2 und unterbricht damit einen Versorgungsstromkreis 83, in dem die Warmlaufeinrichtung 42 und der Elektromotor 18 der Kraftstoffpumpe

19 angeordnet ist.

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 14 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 30 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und Steuerschieber 14 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge, sofern die Kennlinien dieser beiden Organe hinreichend linear sind, was an sich angestrebt wird. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis würde dann über den ganzen Betriebsbereich der λ> Brennkraftmaschine konstant sein. Es ist aber 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 sind in der -'"> Steuerdruckleitung 38 Drucksteuerventile angeordnet, von denen beispielsweise das Drucksteuerventil 42 dargestellt ist. das durch Beeinflussung des Druckes der Druckflüssigkeit während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebs- jo temperatur tenperaturabhängig die Gemischanreicherung beeinflußt. Die von dem Stift 47 auf die Membran 45 übertragene Schließkraft der Feder 46 bestimmt den Steuerdruck. Bei Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wirkt jedoch die i> Bimetallfeder SO auf den Federteller 49 entgegen c¹
Feder 46. wodurch die auf die Membran 45 übertrage . Schüeßkrafi verringert wird. Uniuitteibsr nach dem Start erfolgt jedoch über der. elektrischen Heizkörper 53 eine Aufheizung der Bimetallfeder 50, was zur Folge ■"> hat. daß die von der Bimetallfeder 50 übertragene Kraft auf den Federteller 49 verringert wird Die gewünschte Grundvorspannung der Bimetallfeder 50 kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen 51 verschieden tief in das Gehäuse des Drucksteuerventils 42 eingepreßt wird.

Das in dem Bypass 60 angeordnete Elektromagnetventil 61 ist in erregtem Zustand während des Schiebebetriebes der Brennkraftmaschine geöffnet, so daß von der Brennkraftmaschine Luft durch den Bypasi 60 angesaugt werden kann, ohne das Meßorgan 2 zu beeinflussen. Dadurch wird erreicht, daß das Meßorgan 2 in diesem Betriebezustand keine Auslenkung erfährt, d. h. die Steuerschlitze 30 werden vom Steuerschieber 14 verschlossen, es erfolgt also keine Kraftstoffzumessung. Das Elektromagnetventil 61 ist in dem Stromkreis 65 angeordnet, der einen nur während des Schiebebetriebes geschlossenen und von der Druckmeßdose 70 betätigten zweiten Schalter 67 enthält. Während des Schiebebetriebes der Brennkraftmaschine und bei geschlossenem Zündschalter 66 ist also der Stromkreis 65 von der Fahrzeugbatterie 64 zum Elektromagnetventil 61 geschlossen und das Elektromagnetventil öffnet den Bypass 60. im Schiebebetrieb, also bei geschlossenem zweiten Schalter 67 wird gleichzeitig von der Druckmeßdose 70 der erste Schalter 81 geöffnet und damit der Sicherheitsstromkreis 78 unterbrochen, wodurch der Sicherheitsschalter 82 von der Feder 80 geschlossen gehalten wird und die Warmlaufeinrichtung 42 und der Elektromotor 18 weiterhin an der Battenespannung liegen. Hierdurch wird verhindert, daß während des Schiebebetriebes die Kraftstoffpumpe und die Warmlaufeinrichtung abgeschaltet werden und bei deren Wiedereinsatz infolge der ungenauen Einspritzmenge das Fahrverhalten verschlechtert und die Schadstoffemission erhöht wird. Bei Betriebszustand den außerhalb des Schiebebetriebes wird der erste Schalter il durch eine Feder 73 der Druckmeßdose 70 in Schließstellung gehalten. Wird die Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb betrieben, so öffnet die Druckmeßdose 70 den ersten Schalter 81 und schließt gleichzeitig den zweiten Schalter 67, wodurch das Elektromagnetventil 61 den Bypass 60 öffnet und das Meßorgan 2 in seine Ausgangslage zurückkehrt. Beim Start der Brennkraftmaschine wird der Zündschalter 66 geschlossen und das Meßorgan durch die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmcnge a«s seiner Ausgangslage ausgelenkt, wodurch der Sicherheitsstromkreis 78 zwischen dem Kontakt 75 und der Kontaktfeder 76 unterbrochen wird und somit das Relais 79 infolge der Federkraft 80 den Sicherheitsschalter 82 des Versorgungsstromkreises 83 schließt.

Jas in nicht erregtem Zustand von der Feder 63 in Schließstellung gehaltene Elektromagnetventil 61 dient gleichzeitig als Sicherheitsventil bei Saugrohrexplosioner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunger

Claims

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Patentansprach:

IO

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Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr, in dem ein Meßorgan sowie eine wfllkürfich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind und das Meßorgan entsprechend der durchströmenden Luftmenge gegen eine Rückstellkraft bewegt wird und dabei einen als bewegliches Teil dienenden Steuerschieber eines in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer der Luftmenge proportionalen Kraftstoffmenge verstellt und bei der das Meßorgan durch einen Bypass umgehbar ist, in dem ein in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe ansteuerbares Elektromagnetventil angeordnet ist, in dessen Stromkreis ein durch eine den Saugrohrdruck unmittelbar stromabwärts der Drosselklappe fühlende DruckmeBdose betätigter zweiter Schalter liegt und Has den Bypass während des Schiebebetnebes öffnet und mit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Kraftstoffpumpe, dessen Versorgungsstromkreis mittels eines Zündschalters von der Fahrzeugbatterie trennbar ist dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (2) in seiner Ausgangslage einen elektrischen Kontakt (75, 76) und damit bei geschlüsseltem Zündschalter (66) einen Sicherheitsstromkreis (78) schließt in dem ein Elektromagnet (79) angeordnet ist der in erregtem Zustand einen Sicherheitsschalter (82) im Versorgungsstromkreis (83) öffnet und der Sicherheitsstromkreis t/8) währed des Schiebebetnebes durch einen ersten Schalt» (81) ur «erbrechbar ist der von der Druckmeßdose (K) betätigt wird, die gleichzeitig im Schiebebetrieb den zwt. en Schalter (67) und damit den Stromkreis (65) des Elektromagnetventils (61) im Bypass (60) schließt.