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DE2203507A1 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage

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Publication number
DE2203507A1
DE2203507A1 DE19722203507 DE2203507A DE2203507A1 DE 2203507 A1 DE2203507 A1 DE 2203507A1 DE 19722203507 DE19722203507 DE 19722203507 DE 2203507 A DE2203507 A DE 2203507A DE 2203507 A1 DE2203507 A1 DE 2203507A1
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DE
Germany
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valve
fuel
injection system
fuel injection
moving coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722203507
Other languages
English (en)
Inventor
Heinrich Dipl-Phys Dr Knapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19691960146 external-priority patent/DE1960146C/de
Priority to DE19691960146 priority Critical patent/DE1960146C/de
Priority to US92345A priority patent/US3703888A/en
Priority to GB56431/70A priority patent/GB1283860A/en
Priority to FR7042755A priority patent/FR2072531A5/fr
Priority to AT1077170A priority patent/AT307809B/de
Priority to NL7017465A priority patent/NL7017465A/xx
Priority to SE16194/70A priority patent/SE362119B/xx
Priority to BE759679A priority patent/BE759679A/fr
Priority to ES386028A priority patent/ES386028A1/es
Priority to JP45106247A priority patent/JPS4946671B1/ja
Priority claimed from DE19712133434 external-priority patent/DE2133434C3/de
Priority to DE19722203507 priority patent/DE2203507A1/de
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Priority to US00322382A priority patent/US3796200A/en
Priority to GB383173A priority patent/GB1411051A/en
Priority to JP1091873A priority patent/JPS5732208B2/ja
Priority to FR7302882A priority patent/FR2169349A2/fr
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Description

R. 695
19-1.1972 Kh/Dr
Anlage zur
Zusatz-Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
' ROBERT EOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Kraftstoffeinspritzanlage
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 33 i|34)
Die Erfindung bezieht sich auf eine 'Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Meßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, wobei das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine normalerweise konstante, jedoch in Abhängigkeit von. Motorkenngrößen änderbare Rückstellkraft ausgelenkt wird und das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die Zumessung einer zur Luftmenge in einem gewünschten Verhältnis stehenden Kraftstoffmenge betätigt, wobei die Änderung der Rückstellkraft durch einen Elektromagneten
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erfolgt, dessen magnetische Feldstärke und damit die Federvorspannung eines den Flüssigkeitsdruck der als Rückstellkraft dienenden Druckflüssigkeit bestimmenden Druckregelventils insbesondere in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mittels einer Sauerstoffsonde -'-änderbar ist, nach Patentanmeldung P 21 33
Brennkraftmaschinen enthalten in ihrem Abgas u. a. Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte oder teilverbrannte Kohlenwasserstoffe, die zu einer beträchtlichen Verunreinigung der Luft führen. Um diese schädlichen Anteile der Abgase in unschädliche Verbindungen überführen zu können, leitet man u.a. die Abgase oberhalb deren Reaktionstemperatur über Katalysatoren. Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß das Abgas eine Zusammensetzung aufweist, die praktisch eine vollständige Umsetzung zu den unschädlichen Verbindungen ermöglicht, d.h. das Verhältnis Luft zu Brennstoff muß nahezu stöchiometrisch sein, was einem Luftverhältnis von 2-nahe 1 entspricht.
Bei der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzanlage kann die als Rückstellkraft dienende Druckflüssigkeit in Abhängigkeit vom Sauerstoffanteil im Abgas der Brennkraftmaschine dadurch beeinflußt werden, daß der Anker des Elektromagneten auf die als bewegliches Teil des Druckregelventiles dienende Membran wirkt. Die magnetische Hysterese des Ankerwerkstoffes wird durch Verwendung nickelhaltigen Eisens klein gehalten. Die noch verbleibende Hysterese des Weicheisens ergibt jedoch auch bei sehr gutem Material eine Hysterese in der Rückmeldung, die au Abweichungen vom Optimalpunkt oder zu Regelschwingungen wegen nicht sofort erfaßter Abweichungen führen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kraftstoffeinspritzanlage nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß die geforderte sehr hohe Rückmeldegenauigkeit erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Elektromagnet des Druckregelventiles ein Permanentmagnet mit einem Tauchspulanker dient.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Tauchspulanker des Elektromagneten reibungsfrei an einer Blattfeder (Spinne) aufgehängt ist und die als bewegliches Ventilteil ausgebildete Membran des Druckregelventils über eine Blattfeder durch den Tauchspulanker beaufsehlagbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Kraftstoffeinspritzanlage,
Pig. 2 eine Schaltung, mit der der Steuerstrom des Druckregelventiles in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration geregelt wird. : ' -
Bei der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in einen Saugrohrabschnitt I, in dem ein Meßorgan 2 in einem konischen Teil 3 angeordnet ist, und weiterhin durch einen Verbindungsschlauch 4 und einen Saugrohrabschnitt 5 zu einem oder mehreren nicht dargestellten Zylindern einer Brennkraftmaschine. Das Meßorgan 2 ist eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte, die sich in dem konischen Teil 3 des Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Meßorgan 2 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten
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vor dem Meßorgan 2 herrschenden Luftdruck, der zwischen Meßorgan 2 und Drosselklappe 6 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt.
Das Meßorgan 2 steuert unmittelbar ein Mengenteiler- und Zumeßventil 7· Zur Übertragung der Verstellbewegung des Meßorgans 2 dient ein mit. ihm verbundener Hebel 8, der um einen Drehpunkt 9 möglichst reibungsfrei gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung mit einer Nase 10 das als Steuerschieber 11 ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeßventils 7 betätigt. Eine Stirnfläche 12 des Steuerschiebers 11 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, die als Rückstellkraft auf das Meßorgan 2 dient.
Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine von einem Elektromotor 15 angetriebene Kraftstoffpumpe l6, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 17 ansaugt und über eine
\tung 18 dem Zumeßveiitil zuführt. Von der Leitung l8 zweigt eine Leitung 19 ab, in die ein Druckbegrenzungsventil 20 geschaltet ist.
Aus der Leitung l8 gelangt der Kraftstoff in einen Kanal 21 im Gehäuse des Mengenteiler- und Zumeßventiles 7· Der Kanal 21 führt zu einer Ringnut 22 des Steuerschiebers 11 und weiter über verschiedene Abzweigungen zu Kammern 23, so daß die eine Seite einer Me.~::ran 2k durch diesen Kraftstoffdruck beaufschlagt ivird. Je nach Stellung des Steuerschiebers 11 überdeckt die Ringnut 22 mehr oder weniger Steuerschlitze 25, die durch Kanäle 26 zu je einer Kammer führen, die die Membran 2k von den Kammer 23 trennt. Aus den Kammern 27 gelangt der Kraftstoff üb.er Kanäle 28 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die Membran 2k dient al? ewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 29 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinsprit:
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anlage offengehalten wird. Die je aus einer Kammer 23 und gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 22 und den Steuerschlitzen 25 bestehenden überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge, das Druckgefälle an dem Zumeßventil 22, 25 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 11 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.
Die als konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 11 wirkende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Leitung 18 eine Leitung 32 ab, die in einen Kanal 35 mündet, der mit einem Druckraum 33 in Verbindung steht, in den der Steuerschieber mit seiner Stirnfläche 12 ragt. In der Leitung 32 ist eine Drossel 34 angeordnet, die den Versorgungskreislauf 18 des Mengenteiler- und Zumeßventiles 7 von dem Steuerdruckkreislauf 32, 35 trennt. Der Kraftstoff gelangt über den Kanal 35 zum Druckregelventil 36> um dann von dort über eine Rücklaufleitung 37 drucklos zum Kraftstoffbehälter 17 zurückzufließen. Das Druckregelventil 36 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einer Metallmembran 24 als bewegliches Ventilteil. Die zwischen den Grundkörper 38 und das Gehäuse 39 gespannte Membran 24 bestimmt zusammen mit einem im Grundkörper 38 angeordneten festen Ventilsitz 40 in Offenstellung den Durchströmquerschnitt des Druckregelventiles. Es genügt schon eine geringe Bewegung der Membran 24, um den vollen Ventilquerschnitt als Ringquerschnitt zu öffnen, wodurch der überströmende Kraftstoff durch die Rücklaufleitung 37 drucklos zum Kraftstoffbehälter I7 gelangen kann. Die Membran 24 ist über Pfannen 43 und 44 und eine Stelze 45 durch eine als Spinne ausgebildete Blattfeder 46 belastet, die so vorgespannt ist, daß sie in Schließrichtung des Ventils wirkt. Mit der'Blattfeder 46 ist ein Tauchspulanker 47 fest verbunden. Der Tauchspulanker 47 besitzt eine
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Drahtspule 48. Um den Tauchspulanker 47 herum ist ein ringförmiger Weicheisenkern 49 angeordnet, an dem sich in axialer Richtung ein ebenfalls ringförmiger Permanentmagnet 50 anschließt. An den Permanentmagneten 50 schließt sich eine Weicheisenplatte 51 mit einem Kern 52 an, der in das Innere des Tauchspulankers 47 hineinragt.
Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage ist folgende:
Bei laufender Brennkraftmaschine wird durch die von dem Elektromotor 15 angetriebene Pumpe 16 Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 17 angesaugt und über die Leitung 18 dem Mengenteiler- und Zumeßventil 7 zugeführt. Gleichzeitig saugt die Brennkraftmaschine über das Saugrohr Luft an, durch die das Meßorgan 2 eine gewisse Auslenkung aus seiner Ruhelage erfährt. Entsprechend der Auslenkung des Meßorgans 2 wird über den Hebel 8 auch der Steuerschieber 11 verschoben, der dabei einen größeren Querschnitt der Steuerschlitze 25 freigibt. Die direkte Verbindung zwischen Meßorgan 2 und dem Steuerschieber 11 ergibt ein konstantes Verhältnis von Luftmenge und zugemessener Kraftstoffmenge.
Um das Kraftstoff-Luft-Gemisch je nach dem Abschnitt des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine reicher oder ärmer halten zu können, ist eine Änderung der an sich konstanten Rückstellkraft des Meßorgans 2 in Abhängigkeit von Motorkenngrößen erforderlich. Dies erfolgt dadurch, daß die Motorkenngrößen entweder elektronisch gemessen oder nach Umwandlung in elektrische Größen durch ein elektrisches Steuergerät gewandelt werden und als entsprechende Stromstärken die magnetische Feldstärke der Drahtspule 48 ändern, so daß der Tauchspulanker 47 mehr oder weniger der Vorspannung
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der Blattfeder 46 entgegenwirkt. Da das Druckregelventil zur Drucksteuerung der Rückstellkraft nur einen minimalen Weg benötigt, kann die Magnetkraft, d.h. der Steuerstrom unmittelbar in Druck umgesetzt werden. Durch die Aufhängung des Tauchspulankers 47 an der Blattfeder 46 und die Ausgestaltung des Druckregelventiles als Flachsitzventil arbeitet das Druckregelventil mechanisch völlig reibungsfrei und durch Verwendung des Tauchspulmagnet systems hysteresefrei.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann es vorteilhaft sein, das Druckregelventil 36 in das Mengenteiler- und Zumeßventil 7 zu integrieren, unter gleichzeitiger Benutzung der Membran 24 als bewegliches Ventilteil. Das Druckregelventil kann jedoch auch getrennt von dem Mengenteiler- und Zumeßventil 7 angeordnet sein.
Das Kraftstoffeinspritzsystem kann durch entsprechende Ausgestaltung des konischen Teiles 3 für ein bestimmtes Luftverhältnis X ausgelegt werden. Vorzugsweise wird der konische Teil für ein Luftverhältnis von X annähernd 1,05 ausgelegt, während die Nachführung des Luftverhältnisses auf λ- = l mit Hilfe einer in Fig. 2 dargestellten Sauerstoffsonde 60 erfolgt. Dac Kraftstoff-Luft-Gemisch wird also ausgehend von der armen Seite angereichert. Fig. 2 zeigt die zur Nachregelung erforderliche Schaltung. In einer Wand 595 die einen Raum 6l, durch den das Abgas der. Brennkraftmaschine strömt, von einem Raum 62, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht, trennt, ist die Sauerstof;"sonde 60 so angeordnet, daß das auf einem ionenleitenden Festelektrolyten 63 aufgetragene elektrisch leitende Kontaktierungsmaterial 64, 65 auf der einen Seite 64 mit dem Ab<;as der Brennkraft-' maschine, also der Kammer 6l und auf der anderen Seite 65 mit der Atmosphäre, also der Kammer 62 in Verbindung steht.
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Der Pestelektrolyt 63 kann aus stabilisiertem Zirkondioxid, Thoriumdioxid oder Mullit, einem feuerfesten in hohem Maße temperaturbeständigen Aluminiumsiliciumoxid als Sauerstoff ionenleiter bestehen. Das Kontaktierungsmaterial 64, 65 ist sehr dünn aufgetragen und porös, d.h. gasdurchlässig und kann z.B. aus Platin, aus hochtemperaturteständigen, elektrisch leitenden Hartstoffen von der Art des Wolframcarbids oder aus temperaturbeständigen, elektrisch leitenden 1 Oxiden von der Art Trieisentetroxid bestehen. Zwischen dem mit dem Abgas in Berührung stehenden Kontaktierungsmaterial 64 und dem mit der Atmosphäre in Berührung stehenden Kontaktierungsmaterial 65 stellt sich ein bestimmtes vom Sauerstoffgehalt des Abgases abhängiges Potential ein, das mit einem Referenzpotential, das durch einen entsprechend hochohmigen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 66, 67 gebildet wird, mittels eines Operationsverstärkers 68 verglichen wird. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 68 liegt an der Basis eines als Emitterfolger geschalteten Transistors 69 und bestimmt somit den Steuerstrom der Drahtspule 48 des Druckregelventils 36. Um bei Vollast der Brennkraftmaschine das höchste Drehmoment zu erhalten, betätigt die Drosselklappe 6 kurz vor Erreichen ihrer Offenstellung einen Schalter 70, dem ein Widerstand 71 vorgeschaltet ist. Dadurch ergibt sich ein höherer Steuerstrom an der Drahtspule 48, was zu einer Verringerung der Rückstellkraft auf den Steuerschieber 11 und damit einer Vergrößerung der zugemessenen Kraftstoffmenge führt.. Das sich einstellende Luftverhältnis liegt dabei bei X annähernd 0,9·
Um Unsicherheiten durch Temperaturschwankungen bei Verwendung der Atmosphäre als Sauerstoffbezugssystem zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, ein gasdicht abgeschlossenes Sauerstöffbezugssystem zu benutzen, das sich in seiner Zusammensetzung nicht ändern kann. Als Sauerstoffbezugssystem
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kommen verschiedene Metall- Metalloxid-Gemische oder Gemische zweier Oxide eines Metalls in zwei Wertigkeitsstufen in Betracht, wie z.B. die Systeme Ni/NiO, Cu/CUgO u. a. m., viobei die beiden Komponenten jevfeils im stöchiometrischen Verhältnis 1 : 1 vorliegen.
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Claims (3)

  1. Robert Bosch GmbH R. 695 Kh/Dr
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    Ansprüche
    ι 1.J Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdiehtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, in deren Saugrohr ein Meßorgan und eine willkürlich betätigbare Drosselklappe hintereinander angeordnet sind, wobei das Meßorgan proportional der durchströmenden Luftmenge gegen eine normalerweise konstante, jedoch in Abhängigkeit von Motorkenngrößen änderbare Rückstellkraft ausgelenkt wird und das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils für die
    ■ Zumessung einer zur Luftmenge in einem gewünschten Verhältnis stehenden Kraftstoffmenge betätigt, wobei die Änderung der Rückstellkraft durch einen Elektromagneten erfolgt, dessen magnetische Feldstärke und damit die Feder-Vorspannung eines den Flüssigkeitsdruck der als Rückstell-
    ■ kraft dienenden Druckflüssigkeit bestimmenden Druckregelventils insbesondere in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine mittels einer Sauerstoffsonde änderbar ist, nach Patentanmeldung P 21 33 ^34, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromagnet des Druckregelventils (36) ein Permanentmagnet (50) mit einem Tauchspulanker (^7, ^8) dient.
    «*<N«. Kapsel
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    Robert Bosch GmbH R. 695 Kh/Dr
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  2. 2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchspulanker (47, 48) des Elektromagneten reibungsfrei an einer Blattfeder (Spinne) (46) aufgehängt ist.
  3. 3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als beweglichesVentilteil ausgebildete Membran (24) des Druckregelventils (36) über
    eine Blattfeder (45) durch den Tauchspulanker (47, 48) beaufschlagbar ist.,.
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DE19722203507 1969-12-01 1972-01-26 Kraftstoffeinspritzanlage Pending DE2203507A1 (de)

Priority Applications (15)

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DE19691960146 DE1960146C (de) 1969-12-01 Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden fremdge zündeten Brennkraftmaschinen
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