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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Fördereinrichtung für den Kraftstoff und einem Einblaseventil zum Entnehmen von verdichtetem Gas aus dem Zylinder und zum Einblasen des Gases und des von einer Pumpe geförderten Kraftstoffes in den Zylinder, wobei das Einblaseventil einen ventilseitigen Raum zur Speicherung des Gases aufweist, dessen Ventil den Gasaustausch zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Raum steuert.
Bekanntlich wird zur Erzielung eines möglichst hohen thermischen Wirkungsgrades und möglichst geringer Schadstoffemission bei Brennkraftmaschinen, vorzugsweise bei solchen mit Fremdzündung, angestrebt, die Verbrennung des Kraftstoffes so rasch und vollständig wie möglich Im Bereich des oberen Kolbentotpunktes zu bewerkstelligen. Bei Kraftstoffeinspntzung in den Brennraum oder Ansaugen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches bei äusserer Gemischbildung werden diese Ziele nie ganz zufriedenstellend erreicht, weil die Verbrennung infolge mangelnder Zeit für die Gemischbildung beeinträchtigt ist. Es muss daher auch der Zündzeitpunkt entsprechend welt vor dem oberen Totpunkt angesetzt werden.
Vorteile ergeben sich, wenn man zu einer äusseren Gemischbildung bei höheren Temperaturen ubergeht und diese jeweils schon während des der Zündung des jeweiligen Luft-KraftstoffGemisches vorausgehenden Arbeitszyklus bewerkstelligt und das Gemisch dann beim folgenden Arbeitszyklus In den Brennraum einbläst. Dabei wird verdichtetes Gas während eines Arbeitszyklus entnommen, zwischengespeichert und im darauffolgenden Arbeitszyklus zusammen mit dem Kraftstoff eingeblasen.
Aus der DE 1 751 524 B ist eine Einrichtung bekanntgeworden, mit weicher das Einbringen des Kraftstoffes über ein für alle Zylinder einer Brennkraftmaschine gemeinsam vorgesehenes Drehventil erreicht wird. Dieses Drehventil, bestehend aus einem scheibenförmigen Rotor, einer dünnen scheibenförmigen Verteilerplatte und einem pilzförmigen Steuerschieber, ist zusammen mit einer Zentrifugalpumpe, die mit dem Rotor auf einer gemeinsamen Welle sitzt, in einem Gehäuse untergebracht. Die Welle und somit die Pumpe und der Rotor drehen sich bel Viertakt-Motoren mit Nockenwellendrehzahl. Im Rotor selbst ist ein In radialer Richtung verlaufender Dosierraum angeordnet, der auf seiner der Verteilerplatte zugewandten Steuerfläche mehrere Steueröffnungen aufweist.
Der Rotor weist zusätzlich eine in axialer Richtung verlaufende Speicheröffnung auf, durch die die Speicherung von aus den Zylinderräumen über eine Einblasleitung entnommener Druckluft steuerbar ist. Durch diese Massnahme wird dem jeweiligen Zylinderraum im Verlaufe des Verdichtungshubes unter Druck stehende Luft entnommen, die als Druckluftquelle zum Einblasen des Brennstoffes in den jeweiligen Zylinderraum verwendet wird.
Nachteilig bei dieser Einrichtung ist insbesondere deren komplizierter Aufbau, sowie die Tatsache, dass eine zentrale Dosler- und Steuereinheit für alle Zylinder eines Mehrzylinder-Motors verwendet wird Daraus ergeben sich lange Einblase- bzw. Entnahmeleitungen, die in der Entnahmephase zu Verschmutzungen neigen und bel denen sich in der Einblasephase Kraftstoff aus dem Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Wänden abscheiden kann, woraus sich kaum zu beherrschende Fehler In der Kraftstoffdosierung ergeben.
Zusätzlich bewirkt die zum Zylinder offene Einblaseleitung einerseits ein Rückschlagen von Abgas in die Einblaseleitung in der Expansionsphase des Motors, andererseits ein nachfolgendes Ausströmen von kraftstoffhältigem Gas in den Zylinder während der Ladungswechselphase, wodurch es zwangsläufig zu erhöhten Kohlenwasserstoffemissionen kommen muss.
Die zeitliche Steuerung der Elnblasung bzw. Entnahme ist durch die mit Nockenwellen- bzw.
Kurbelwellendrehzahl rotierende Welle der Steuer- und Dosiereinrichtung gegeben Eine Anpassung, beispielsweise des Etnbtasebeginns an die Erfordernisse des Motors zur Reduktion von Verbrauch und schädlichen Emissionen Ist damit nicht möglich.
Das Kraftstoff-Dosiersystem nach der bekannten Einrichtung arbeitet mit einer Dosierkammer, die wechselweise bzw. hintereinander mit Kraftstoffdruck (welcher hier niednger ist als der Luftdruck in der Einblase- bzw Entnahmeleitung) und Luftdruck beaufschlagt wird. Um den Kraftstoff gegen den höheren Luftdruck in der Dosierkammer in diese einbringen zu können, muss die
Dosierkammer vorerst über eine Leitung in das Saugrohr entlüftet werden. Dieser Entlüftung- vorgang stellt einen thermodynamischen Verlust dar, da vom Motor angesaugte Luft komprimiert, entnommen, und wieder in das Saugrohr zurückgeleitet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Einbnngung von Kraftstoff In
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den Brennraum einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, mit welcher die angeführten Nachteile vermieden werden können und insbesondere eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine, sowie eine Verringerung deren Schadstoffemission bei einfacherer und wirkungsvollerer Steuerung erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Einblaseventil zusätzlich zum ventilseitigen Raum, in welchen Kraftstoff durch die Pumpe über ein Rückschlagventil einspritzbar ist, einen ventilabgewandten Raum aufweist, dass das Ventil in Richtung Brennraum der Brennkraftmaschine öffnet und über einen den ventilabgewandten Raum begrenzenden Kolben betätig- bar ist, sowie dass der ventilseitige Raum über das Rückschlagventil mit dem ventilabgewandten Raum in Verbindung steht, in weichen die Pumpe Kraftstoff fördert, wobei der den ventilabgewandten Raum begrenzende Kolben durch den von der Pumpe im ventilabgewandten Raum aufgebauten Kraftstoffdruck betätigt wird.
Dabei wird eine kleine Menge, insbesondere 2 bis 6 cm3 des verdichteten heissen Gases in einem zeitlich steuerbaren Schritt über ein in den Brennraum öffnendes Ventil entnommen, in einem Ventilraum des Ventils gespeichert und Kraftstoff direkt in den Gasspeicher des Einblaseventils eingespritzt. Nach Einspritzen von Kraftstoff in das heisse Gas erfolgt das Einblasen des gespeicherten Kraftstoff-Gasgemisches durch das in den Brennraum öffnende Ventil.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung ist eine sehr einfache Ausführung gegeben, bei welcher einerseits das Einblaseventil gleichzeitig auch als Gasentnahmeventil fungiert und der ventilseitige Raum als Gasspeicher dient. Die hydraulische Betätigung des Einblaseventils bietet den Vorteil grösserer Betätigungskräfte, variabler Offnungsgeschwindigkeit und grösserer Ventilhübe, im Vergleich zu einer direkten Betätigung mittels Elektromagnet, Kipphebel oder Nocken.
Durch das direkt in den Zylinder öffnende Ventil gelangt das zu entnehmende Gas, ohne lange kalte Leitungen passieren zu müssen, direkt in den vorzugsweise wärmeisolierten Gasspeicher, wo durch die erhöhte Temperatur die Kohlebildung hintangehalten werden kann.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist vor allem für eine Späteinblasung im letzten Viertel bis letzten Sechstel des dem Zündbeginn vorausgehenden Motorzyklus ausgelegt.
Mit der erfindungsgemässen Einrichtung ist es weiters möglich, dass durch eine Kraftstoffpumpe zuerst das Einblasen des im vorangegangenen Zyklus gebildeten Kraftstoff-Gasgemisches bewerkstelligt wird und sodann mit einem höheren Kraftstoffdruck das Einspritzen des Kraftstoffes in das gespeicherte heisse Gas erfolgt
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die dargestellte Ausführungsvariante eines Systems mit Kolbenpumpe und konstantem Nadelhub zeigt ein an den Brennraum 3 einer weiter nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossenes Einblaseventil 2, dessen dem Ventil 16 zugewandter Raum 18 gleichzeitig als Gasspeicher 4 dient. Vorteilhafterweise entfällt hier ein Entnahmeventil und der Kraftstoff wird direkt in den Gasspeicher 4 des Einblaseventils 2 eingespritzt. Die Gasentnahme aus dem Brennraum 3 erfolgt durch das Einblaseventil 2 selbst, indem dieses eine entsprechend lange Zeit nach Beendigung des Einblasevorganges offengehalten wird. Das Einblaseventil 2 besteht aus einem Gehäuse 13, in welchem das durch die Feder 15 in Schliessrichtung belastete Antriebsorgan (Kolben 14) axial gleitbar gelagert ist.
Die Feder kann auch entfallen, wenn bei entsprechender Auslegung der wirksamen Flächen des Kolbens und des Ventils der im Gasspeicher herrschende Gasdruck das Ventil selbsttätig schliesst. Das in den Brennraum 3 öffnende Ventil 16 ist durch den Schaft 17 mit dem Kolben 14 verbunden. Der ventilabgewandte Raum 20 oberhalb des Kolbens 14 steht über eine Verbindungsleitung 37, welche ein Rückschlagventil 32 aufweist und in die Druckleitung 35 einmündet, mit dem Gasspeicher 4 in Verbindung.
Die über die Druckleitung 35 mit dem Raum 20 des Einblaseventils 2 verbundene Druck- erzeugungseinheit, eine Kolbenpumpe 5, besitzt einen im Pumpenzylinder 22 gleitbar angeord- neten Pumpenkolben 23, der von einer Feder 24 gegen den ihn antreibenden Nocken 25 belastet ist. Der Nocken 25 bzw. dessen Nockenwelle 26 wird von der Brennkraftmaschine in bekannter
Weise angetrieben. Der über die Leitung 29 aus dem Kraftstofftank 28 angesaugte Kraftstoff gelangt über ein Rückschlagventil 31 in den Pumpenzylinder 22.
Bei der dargestellten Ausführung wird das Einblaseventil 2 durch die mit Motorkurbetwellen- drehzahl bzw. Nockenwellendrehzahl angetriebene Kraftstoffpumpe 5 zu einem durch die Position des Einspritznockens 25 gegebenen feststehenden Einspntzzeitpunkt geöffnet. Das im Raum 18
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bzw. Gasspeicher 4 des Einblaseventils 2 voraufbereitete Gas-Kraftstoffgemisch strömt in den Brennraum 3. In weiterer Folge bewegt sich ein im Pumpenzylinder angeordneter Ausweichkolben 50 entgegen seiner Feder 51 bis gegen den mittels Nocken 55 und Hebel 56 einstellbaren Hubanschlag 52 Diese Bewegungsabfolge Ist durch entsprechende Auslegung der Feder 15 und 51 gegeben.
Erst ab diesem Zeitpunkt steigt der Druck im Kraftstoffsystem weiter soweit an, dass das Rückschlagventil 32 öffnet und Kraftstoff in den Raum 18 des Einblaseventils 2 eingespritzt wird Es wird nur soviel Kraftstoff eingespritzt, wie dem nach dem Anliegen des Ausweichkolbens 50 an seinem Anschlag 52 noch vorhandenen Resthubvolumen des Pumpenkolbens 32 entspricht. Damit ist eine Mengenregelung gegeben, die theoretisch unabhängig von der Motordrehzahl funktioniert, in der Praxis aber durch nicht beschriebene Zusatzmassnahmen dem jeweiligen Motor angepasst werden kann. Der Raum 53 über dem Ausweichkolben 50 ist durch eine Leckölleitung 54 mit dem Kraftstofftank 28 verbunden.
Das Einblaseventil 2 bleibt über den Zustand des Druckausgleiches zwischen Brennraum 3 und Gasraum 18 des Einblaseventils 2 hinaus offen. Durch den Druckanstieg im Brennraum 3 während der Verdichtung und teilweise auch der beginnenden Verbrennung beginnt in der Folge Gas aus dem Brennraum 3 in das Einblaseventil 2 zu strömen und dieses "aufzuladen". Durch entsprechende Form des Einspritznockens 25 wird in weiterer Folge das Einblaseventil 2 durch das Zurückgehen des Pumpenkolbens 23 und des Ausweichkolbens 50 geschlossen und damit die Gasentnahme beendet.