DE2730386A1

DE2730386A1 - Kraftstoff-einspritzanlage fuer fahrzeug-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2730386A1
Application number: DE19772730386
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1979-01-18
Also published as: GB1598538A; FR2396871A1; JPS5417423A; US4243002A

Description

A-DI MS' A JTO ΊΜΙΟΝ AKTIENGESELLSCHAFT, Heckarrrülrn/Württ.

f f-Ein:.;pritzanlage für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Kraftstoff-Einspritzanlage ist beispielsweise in der DT-AS 1 197 686 beschrieben. Der Bypasskanai hat die Aufgabe, bei geschlossener Drosselklappe die Leerlauf-Luftmenge durchströmen zu lassen und eine dieser Luftmenge proportionale Auslenkung des Meßorgans zu bewirken, um eine entsprechende Kraftstoffzumessung zu erreichen.

Sei derartigen Kraftstoff-Einspritzanlagen wird im Schiebebetrieb, bei den die Drosselklappe geschlossen ist, die Maschinendrehzahl jedoch höher als die Leerlaufdrshzahl, das Meßorgan im Saugrohr entsprechend der angesaugten Luftmenge unter Umständen um einen beträchtlichen Betrag ausgelenkt, was eine entsprechende Kraftstoffzumessung zur Folge hat, die zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt und den Schadstoffanteil im Abgas erhöht, lim diese unerwünschte Kraftstoffzumessung während des Schiebebetriebes zu vermeiden, ist es bekannt (DT-OS 2 12^;l ^bt>) , im Schiebebetrieb die Saugrohrabschnitte vor und hinter dem Meßorgan durch einen Bypass miteinander zu verbinden. Durch diesen bypass wirkt die im Schiebebetrieb angesaugte !,uftmenge nicht mehr auf das Meßorgan, so uaß dieses keine Au:lenkung erfährt und somit keine Kraftstoffzumessun^ eintritt. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß ein zusätzlicher ßypasskanal vorgesehen werden muß. Da das Meßorgan bereitr Druckunt«3rnchieden der r.rößenordnutig von 1/100 bar anspricht, muß dieser -iypasskana] , um ein Ansprechen des Meßorgan- im Scjhiebebe-

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trieb mit Sicherheit zu vermeiden, einen verhältnismäßig großen Querschnitt haben.

Bei einer anderen bekannten Einspritzanlage (DT-AS 2 019 886) ist sowohl ein das Meßorgan umgehender Bypasskanal als auch ein die Drosselklappe umgehender Bypasskanal vorgesehen, die miteinander in Verbindung stehen. In dem die Drosselklappe umgehenden Bypasskanal ist dabei ein vom Unterdruck im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe betätigbarer Schieber angeordnet, wodurch ein drehzahlabhängiger Einfluß auf die Steuerung des Mündungsquerschnittes des das Meßorgan umgehenden Bypasses erreicht werden soll. Im Schiebebetrieb, also bei hohem Saugrohrunterdruck, schließt dieser Schieber den Bypasskanai der Drosselklappe ab, so daß das Meßorgan keine Auslenkung erfährt. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß der Saugrohrunterdruck kein zuverlässiges Kriterium für den Schiebebetrieb ist, da er vom Zustand der Brennkraftmaschine abhängt, mit dem Saugrohrunterdruck in einem unteren Lastbereich übereinstimmen kann. Auch wird der Saugrohrunterdruck bei niedrigen Drehzahlen langsamer aufgebaut als bei hohen Drehzahlen, so daß der Übergang im Schiebebetrieb bei niedrigen Drehzahlen das Meßorgan noch eine zeitlang auslenker, wird und eine Kraftstoffzumessur.g vornimmt, bis der Un.erdrvck erreicht ist, bei dem der Schieber den Bypass schließt. Ein definierter Schaltpunkt für die Absperrung des Bypasskanals und damit für die Kraftstoffzumessung lä'it .Tich mit diener bekannten Einrichtung nicht erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff-Einspritzanlage der im überbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der eine Abschaltung des Kraftstoffes zuverlässig nur im Schiebebetrieb stattfindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Bypasskanal ein Ventil angeordnet ist, das den Bypasckanal bei geschlossener Drosselklappe und einer über der Leerlaufdrehzahl liegen-

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den Motordrehzahl absperrt. Durch diese Abhängigkeiten wird mit Sicherheit gewährleistet, daß die Kraftstoffzumessung nur im Schiebebetrieb des Fahrzeuges, und zwar sofort mit Einsetzen des Schiebebetriebes und unabhängig von dem Zustand der Brennkraftmaschine abgeschaltet wird.

Wenn diese Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine verwendet wird, die zum Antrieb eines Fahrzeuges mit Kupplung und Schaltgetriebe dient, kann es allerdings dann zu einer Fehlfunktion kommen, wenn die Drosselklappe bei ausgerückter Kupplung und/oder ausgerücktem Gang durch kurzzeitiges Niedertreten des Gaspedals geöffnet wird, so daß die Motordrehzahl erheblich über die Leerlaufdrehzahl ansteigt. Dann ist kurzzeitig der Fall gegeben, bei dem die Drosselklappe geschlossen ist und die Motordrehzahl über der Leerlaufdrehzahl liegt, so daß das Ventil im Bypass anspricht und die Kraftstoffzufuhr unbeabsichtigt unterbrochen wird. Um diese theoretisch mögliche Fehlbetätigung zu verhindern, kann das Ventil auch in Abhängigkeit von dem Zustand der Kupplung und des Schaltgetriebes derartig betätigbar sein, daß es den Bypanskanal nur absperrt, wenn auch die Kupplung eingerückt und ein Gang des Schaltgetriebes eingelegt ist. Mit diesem Vorschlag wird das Ventil nur dann betätigt, wenn alle Kriterien des Schiebebetriebs vorliegen, nämlich eingerückte Kupplung, eingerückter Gang, geschlossene Drosselklappe und über der Leerlaufdrehzahl liegende Maschinendrehzahl.

Das erfindungsgemäßc Ventil wird vorzugsweise elektrisch betätigt. Zu diesem Zweck int das Ventil ein Magnetventil oder ein über ein Magnetventil steuerbares Membranventil, und es sind ein erster, bei eingerückter Kupplung betätigter Schalter, ein zweiter, bei eingelegtem Gang betätigter Schalter, ein dritter, bei geschlossener Drosselklappe betätigter Schalter und ein vierter bei einem über der Leerlaufdrehzahl liegenden Motordrehzahl betätigter Schalter in einem Stromkreis vorgesehen, in dem das Magnetventil oder ein aen Stromkreis des Magnetventils steuerndes Relais angeordnet ist. Die Verwendung eines Membranventil!-, anstelle eines Magnetventils hat den

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Vorteil, daß bei einem Membranventil die Üffnungs- und Schließvorgänge nicht schlagartig, sondern etwas gedämpft vor sich gehen, so daß Schwingungen im Saugrohr vermieden werden.

Vorzugsweise wird das Membranventil durch das Magnetventil wahlweise mit einer Stelle des Saugrohres stromabwärts der Drosselklappe oder mit der Atmosphäre verbunden. Im Gegensatz zu den bekannten, in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck arbeitenden Schieber wird bei diesem erfindungsgemäßen Vorschlag der Saugrohrunterdruck nicht als Regelgröße verwendet, sondern lediglich als Betätigungsmittel für das Ventil.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeuges mit Kupplung und Schaltgetriebe im Prinzip dargestellt ist.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Saugrohr einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Fahrzeug-Brennkraftmaschine bezeichnet, das eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 2 und ein sich entsprechend der in Pfeilrichtung durchströmenden Luftmenge bewegendes Meßorgan 3 enthält. Das Meßorgan 3 ist als Stauplatte ausgebildet und in einem konischen Abschnitt 4 des Saugrohres 1 angeordnet. Die Stauplatte j5 ist mittels einer Welle 5 schwenkbar gelagert und wirkt auf den verschiebbaren Steuerkolben 6 eines Kraftstoff-Zumeßventils 7. Der Stcuerkolben 6 ist in einer zylindrischen Bohrung 8 angeordnet, in deren Wand eine der Anzahl der durch Pfeile angedeuteten Einspritzdüsen J entsprechende Anzahl von Steuerschlitzen 10 vorgesehen ist. Jedem Steuerschlitz lü ist ein Dleiehdruekventil 11 nachgeschaltet, da: zwei durch eine Membran 12 voneinander getrennte Kammern \'-j und lh aufweist. Jede Kammer 1J5 steht über einen Kanal Ib mit dem betreffenden Steuerschlitz 10 und über eine von dor ^r:emt>rar 12 gesteuerte '/en ti !öffnung lö mit einer Einspritzdüse 9 ir. Verbindung. Allen 'iLoichdruc'vventi len Il ist ein 'jiff ürenzdruck-üoge Iventi 1

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20 gemeinsam, das zwei durch eine Membran 21 voneinander getrennte Kammern 22 und 23 aufweist. Die Kammer 22 wird von einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffpumpe 24 mit Kraftstoff unter fiystemdruck beschickt, der durch ein Systemdruck-Halteventil 25 bestimmt wird. Die Kammer 22 steht außerdem über eine Leitung 26 und einen Kanal

27 mit einer Ringnut 28 im Steuerkolben 6 des Kraftstoff-Zumeßventils 7 in Verbindung. Die Zweite Kammer 23 des Differenzdruck-Regelventils 20 ist durch eine Leitung 29 mit den zv/eiten Kammern 14 aller Gleichdruckventile 11 verbunden. Der Druck in der Kammer 23, der den Differanzdruck am Zumeßventil 7 bestimmt, wird durch einen Ventilkörper 30 geregelt, der durch eine Feder 31 gegen die Membran 21 des Differenzdruck-Regelventils 20 gedrückt wird und eine mit der Kammer 23 in Verbindung stehende Bohrung 32 aufweist, die je nach der Stellung des Ventilkörpers 30 mehr oder weniger mit einer Ringnut 33 in der Wand der den Ventilkörper 30 aufnehmenden Bohrung 34 in Verbindung kommt. Die Ringnut 33 ist über einen Kanal 35 und eine Rücklaufleitung 36 mit dem Kraftstoffbehälter 37 in Verbindung. Die durch eine Schraube 38 einstellbare Vorspannung der Feder 31 bestimmt die Höhe des Differenzdrucks am Zumeßventil 7.

Der von der Kraftstoffpumpe 24 geförderte Kraftstoff gelangt durch die Leitung 39 in die erste Kammer 22 des Differenzdruck-Regelventils 20 und von dort durch die Leitung 26 und den Kanal 27 in die Ringnut

28 des Steuerkolbens 6. Der Steuerkolben 6 wird von der Stauplatte 3 entsprechend ihrer Auslenkung durch die das Saugrohr 1 durchströmende Luftmenge entgegen einer Rückstellkraft, die im Ausführungsbeispiel durch eine Feder 40 erzeugt wird, aus der dargestellten Ruhelage nach oben verschoben, wobei seine Steuerkante 41 die Steuerschlitze 10 proportional zur Auslenkung der Stauplatte 3 mehr oder weniger freigibt. Der Kraftstoff gelangt nun durch die Kanäle IS in die ersten Kammern I3 der (lleichdruc¹· ventile 11; von wo aus or durch die Ventilöi'fnungen 16 zu den zugehörigen Einspritzdüsen ·) strömt.

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Das Saugrohr 1 ist mit einer die Drosselklappe 2 umgehenden Bypassleitung 50 versehen, welche den stromaufwärts der Drosselklappe 2 liegenden oaugrohrabschnitt la mit dem stromabwärts der Drosselklappe 2 liegenden Saugrohrabschnitt Ib verbindet. Durch diesen Bypasskanal 50 kann die für den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine benötigte Leerlaufluftmenge bei geschlossener Drosselklappe 2 strömen, wobei diese Leerlauf .luftmenge eine Auslenkung der Stauklappe 3 bewirkt, die eine entsprechende Zumessung von Kraftstoff zu den Einspritzdüsen 9 durch das Kraftstoff-Zumeßventil 7 zur Folge hat. ^rm im Schiebebetrieb eine Absperrung der Kraftstoffzufuhr zu erreichen, ist in dem Bypasskanal 50 ein Absperrventil 51 vorgesehen, das im Schiebebetrieb den Bypasskanal 50 absperrt. Dadurch wird jede nennenswerte Luftströmung durch das Saugrohr 1 verhindert und eine Auslenkung der Stauklappe 3 vermieden. Das Absperrventil 51 ist im Ausführungsbeispiel als Membranventil ausgebildet, das eine Membran 52 aufweist, die einen Ijnterdruckraum 53 begrenzt und mit einem Ventilkörper 54 verbunden ist, der durch eine Feder 55 normalerweise von seinem Sitz abgehoben ist. Die·Kammer 53 wird im Schiebebetrieb durch eine Leitung 56 mit dem Saugrohrabschnitt Ib stromabwärts der Drosselklappe 2 verbunden und der dann in der Kammer 53 herrschende Unterdruck überwindet die Kraft der Feder und zieht den Ventiikörper '^K auf seinen Sitz, wodurch der Bypasckanal 50 abgesperrt ist. Die Leitung 56 wird von einem Dreiwege-Magnetventil 57 beherrscht, das in allen Betriebszuständen mit Ausnahme des Schiebebetriebes die dargestellte Stellung einnimmt, in welcher die rnterdruckkammer 53 mit einer in die Atmosphäre mündenden ßelüftungsleitung 58 verbunden ist, so daß das Absperrventil 51 in seiner dargestellten Offenstellung ist. Im Stromkreis 59 der Erregerwicklung des Magnetventil;- 57 ist ein Schalter 6ü eines Relais 61 angeordnet, der bei erregtem Heiais 61 den Stromkreis 59 schließt und dar. f'agnetventil 57 in die zweite Stellung bringt, in welcher die ιnterdruckkammer 53 über die Leitung 56 mit dem Saugrohrabschnitt Ib verbunden ist.

!rn Stromkreis 62 des Relais 6l sind vier Schalter 63, 6>\, 65 und 66 hintereinander geschaltet. Der Schalter 63 steht unter dem Einfluß

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eines symbolisch angedeuteten Drehzahlregler?: 67 und wird geschlossen, wenn die tfaschinendrehzahl über der Leerlaufdrehzahl liegt. Der Schalter 64 int mit derr. Gaspedal 68 oder einem vor. diesem zur Drosselklappe 2 führenden Gestänge verbunden, und ist geschlossen, wenn die Drosselklappe 2 geschlossen ist. Der Schalter 65 ist mit dem Kupplungspedal 69 oder einem anderen Teil der Kuppiungsbetätigung verbunden und er ist geschlossen, wenn sich die Kupplung im eingerückten Zustand befindet. Der Schalter 66 wird von dem Schaltgestänge JQ des Schaltgetriebes betätigt, und zwar derart, daiS er geöffnet ist, wenn sich das Schaltgetriebe in der Leerlauf stellung befindet, jedoch geschlossen wird, v/enn ein Gang eingerückt ist.

Die dargestellte !,age der Schalter 63 bis 66 entspricht dem Leerlaufzustand des Fahrzeugtriebwerkes. Die i-iOtordrehzahl entspricht der Leerlaufdrehzahl, so da3 der Schalter 63 geöffnet ist. Das Gaspedal 68 ist entlastet, so daß der Schalter 64 geschlossen ist. Das Kupplungspedal 69 ist nicht belastet, die Kupplung also eingerückt, so daß der Schalter 63 geschlossen ist. Das Getriebe befindet sich in seiner Leeriaufstellung, in welcher der Nocken 71 am Schaltgestänge 70 den Schalter 66 öffnet. Durch die offenen Schalter 63 und 66 ist der Stromkreis 62 des Relais 61 unterbrochen, der Schalter 60 ist daher geöffnet und die Wicklung des Magnetventils 57 stromlos, wodurch das Magnetventil mittels der Feder 71 in die dargestellte Lage gedrückt ist, in welcher die Unterdruckkammer 53 des Absperrventils 51 belüftet und die Unterdruckleitung 56 abgesperrt ist. Der Bypasskanal 50 ist also geöffnet und die Stauklappe 3 wird entsprechend dem Luftdurchsatz bei Leerlauf ausgelenkt, um eine entsprechende Kraftstoffmenge zuzumessen. Auch in jedem anderen Betriebszustand mit Ausnahme des Schiebebetriebes ist mindestens einer der Schalter 63 bis 66 geöffnet, so daß das Absperrventil 51 geöffnet ist. Im Schiebebetrieb dagegen liegt die Maschinendrehzahl über der Leerlaufdrehzahl, so daß der Schalter 63 geschlossen ist. Das Gaspedal 68 ist in Ruhe und damit der Schalter 64 geschlossen. Die Kupplung ist eingerückt und somit eier Schalter 6^uj geschlossen. Schließlich ist auch der Schalter 66 geschlossen, da

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ein Gang des Schaltgetriebes eingelegt ist und damit der Nocken 71 die Stange 73 des Schalters 66 freigibt und dieser unter der Wirkung der Feder '(h in seine Schließstellung gelangen kann. Im Schiebebetrieb ist also der Stromkreis 62 dec Relais 6l geschlossen, wodurch aer Schalter 6ΰ den Stromkreis 59 des Magnetventils 57 schließt und das Mangetventil entgegen der Wirkung der Feder in der Zeichnung nach links verschoben wird. In dieser Stellung ist die Unterdruckkammer 53 des Absperrventils 51 mit dem Saugrohrabschnitt Ib verbunden, wodurch der Ventilkörper 5^ auf seinen Sitz gezogen wird und den Bypasskanal 50 absperrt.

Selbstverständlich sind viele Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispieles möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In einer vereinfachten Ausführung können die Schalter 65 und 66 weggelassen werden, jedoch besteht dann die Möglichkeit einer Fehlbetätigung und eines unbeabsichtigten Absperrens der Kraftstoffzufuhr, wenn in der Leerlaufstellung des Schaltgetriebes oder bei ausgerückter Kupplung das Gaspedal 68 kurzzeitig niedergetreten wird, wodurch die Maschinendrehzahl über die Leerlaufdrehzahl erhöht wird, und dann wieder losgelassen wird. Dadurch wira der drehzahlabhängige Schalter 63 geschlossen und - da das Gaspedal 68 wieder in seine Ruhelage zurückgekehrt ist - der Stromkreis geschlossen, wodurch das Absperrventil 51 betätigt wird, bis die Maschin-ondrehzah] auf die Leerlaufdrehzahl abgesunken und der Schalter 63 wieder geöffnet ist.

Das Relais 61 mit dem Schalter 60 ist nur aus schaltungstechnischen Gründen vorgesehen. Grundsätzlich wäre es möglich, die Schalter bis 66 direkt in den Stromkreis 59 des Magnetventile 57 einzuschalten. Es wäre auch denkbar, anstelle des MembranventiLs 51 ein Magnetventil in den iiypasskanal 50 vorzusehen, in dessen Stromkreis die Schalter 63 bis 66 einzuschalten wären. Aufgrund des sanfteren Ansprechend eines Henibranventiles ist jedoch diesem don Vorzug zu geben.

- Patentansprüche -

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Claims

C-u te r. t a r. r; ρ r ii cj h e

.: c'rai'tccof i'-iiip..~,nr.ltzpr:laf-:G für r; eni he r.v erdichtende , frerricr'o^iir^v de ca 7ahrr.3U:-i-"rennrrra f'srcirchinen mit kontinuierlicher ii.lnrpr·.·; >zung in aas Saugrohr, das eine v/illküriioh betäLi-.baro r,roi:s'j..-klappe unc ptrorsaufwarti; ri3rseib2r. sin sich entsprechend der uurcjhströmenden !,ui'trner.ge ge^en eire Hiickstellkraft bev/er.ende.v i-'.eiaor~ar. enthält, dan den 3teuerkolben eine? Kraftcuoi'f-Zumeßventiis für die Zumesrsung einer der Luftmenge proportionalen Krafts-:offmen.^e zu einer oder mehreren Einspritzdüsen betätigt, v;obei ein die :;rccselklappe umgehender F3ypar>r>kanal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß in dein ßypasskana 1 (50) ein Ventil ^51) angeordnet int, dan den Bypasskanal (50) bei ^eschiüssener Drosnelklappe (2) und einer über der Leerlaufdrehzahl liegenden ;*otordrehzahl absperrt.

. Kraftctoff-Einr,pritzanlage nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Fahrzeuges mit Kupplung und Schaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (51) in Abhängigkeit von der; Zustand der Kupplung und des Schaltgetriebes derart betätigbar ist, daß es den Bypasskanal (50) nur dann absperrt, wenn auch die Kupplung eingerückt und ein Gang den Schaltgetrieben eingelegt ist.

· Kraftstoff-EJnnpritzaniage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (51) ein i-iagnctventil oder ein über ein Magnetventil (57) steuerbares Harnbranventil ist und daß ein erster bei eingerückter Kupplung betätigter Schalter (65), ein zweiter bei eingelegtem Jang betätigter Schalter (66), ein dritter bei -airchloi:- nener Drosselklappe betätigter Schalter (6'0 utia ein vierter bei einer über der Seer Lauf drehzahl liegenden t-'otordrehzahl betä'ci j"'^-'r Schalter (6j5) in einem Stromkreis (62) vorgesehen ist, in dem dun Magnetventil oder ein den Stromkreis (59) des Magnetventil ο iiu) steuerndes Holair; (6i ' angeordnet int.

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Kruftctoi'f-Einspri czanla^c nach Anspruch ~j>, dadurch gekennzeichnet, daß das ?'embrar.ventil (51) durcn das Magnetventil <3J} wahlweise mit einer Ste'id den Saugrohren (I': rstromabwärtc der Drosselklappe ''2 odor rriii aer Atmosphäre vorbindbar ist.

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