DE10115442A1 - Kraftstoffzufuhrvorrichtung und Brennkraftmaschine, in der sie montiert ist - Google Patents
Kraftstoffzufuhrvorrichtung und Brennkraftmaschine, in der sie montiert istInfo
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Abstract
Zerstäubungsluft, die in einen Zerstäubungsgasdurchlaß strömt, wird mit einem Kraftstoffsprühstrahl vermischt, um die Zerstäubung des Kraftstoffs zu fördern, ferner wird Trägerluft, die in einen Trägergasdurchlaß strömt, mit dem Kraftstoffsprühstrahl an einer weiter stromabseitigen Position vermischt, um den Kraftstoffsprühstrahl zu umgeben. Dadurch wird der zerstäubte Kraftstoffsprühstrahl zur stromabwärtigen Seite befördert, um ein Anhaften des Kraftstoffsprühstrahls an der Wandoberfläche zu verhindern. Das Startverhalten, der Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinigung einer Brennkraftmaschine werden verbessert.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzu
fuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
wie etwa eines Kraftfahrzeugs und auf eine Brennkraftma
schine, in der eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung montiert ist, und
insbesondere auf eine Technik, die das Start-Betriebsverhalten
einer Brennkraftmaschine verbessern und die Menge schädli
cher Substanzen, insbesondere HC, die von der Brennkraftma
schine emittiert werden, verringern kann.
Als ein Mittel zum Verbessern des Start-Betriebsverhaltens und
zum Verbessern des Kraftstoffverbrauchs sowie zur Verringe
rung schädlicher Substanzen, insbesondere HC, der Brenn
kraftmaschine ist es wirksam, den von einer Kraftstoffeinspritz
einrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahl zu zerstäuben
und die Menge des Kraftstoffs, der an einer inneren Oberfläche
des Einlaßrohrs anhaftet, zu verringern. Ferner kann durch
Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls eine Verbrennungssta
bilität erhalten werden.
Es ist bekannt, daß eine Hilfskraftstoffeinspritzeinrichtung, die
beim Starten einer Brennkraftmaschine verwendet wird, vorge
sehen wird, um der Brennkraftmaschine einen stark zerstäub
ten Kraftstoffsprühstrahl zuzuführen. In der Beschreibung und
den Zeichnungen von USP 5.482.023 ist ein Kaltstart-Kraft
stoffsteuersystem offenbart, das eine Kaltstart-Kraftstoffein
spritzeinrichtung, eine Heizeinrichtung und ein Leerlaufdreh
zahl-Steuerventil (im folgenden mit ISC-Ventil bezeichnet)
umfaßt.
In diesem System wird ein Teil der Luft vom ISC-Ventil (eine
erste Luftströmung) mit dem von der Kaltstart-Kraftstoffein
spritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff vermischt. Daher ist
eine Öffnung eines Luftströmungsdurchlasses vom ISC-Ventil
ringförmig ausgebildet, um einen Auslaßabschnitt der Kaltstart-
Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu umgeben. Der Kraftstoff von
der Kaltstart-Kraftstoffeinspritzeinrichtung tritt zusammen mit
der ersten Luftströmung direkt nach der Vermischung in eine
zylindrische Heizeinrichtung ein, die hinter der Kaltstart-Kraft
stoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist.
Andererseits ist in einem äußeren Umfang der Heizeinrichtung
ein Luftdurchlaß ausgebildet, der ermöglicht, daß ein Teil der
Luft vom ISC-Ventil hindurchströmt, wobei sich die durch
diesen Luftdurchlaß strömende Luft (eine zweite Luftströmung)
mit dem Kraftstoffsprühstrahl, der sich durch die Heizeinrich
tung selbst bewegt hat, am Auslaßabschnitt der Heizeinrichtung
vermischt. Die Verdampfung des von der Kaltstart-Kraftstoffein
spritzeinrichtung durch die Heizeinrichtung sich bewegenden
Kraftstoffs wird gefördert, ferner wird seine Verdampfung
gefördert, indem er mit der zweiten Luftströmung am Auslaßab
schnitt der Heizeinrichtung vermischt wird.
In dem herkömmlichen System ist eine Mischkammer zum
Vermischen des Kraftstoffs und der Luft in der zylindrischen
Heizeinrichtung ausgebildet, um eine Art Zerstäuber zu bilden,
der als den Auslaß einen Heizeinrichtungsauslaß besitzt, in dem
beginnend bei der Einlaßseite nacheinander die Kaltstart-
Kraftstoffeinspritzeinrichtung, der Mischpunkt des von der
Kaltstart-Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraft
stoffs mit der Luftströmung und die Mischkammer, die in der
Heizeinrichtung ausgebildet ist, angeordnet werden. Es ist
ersichtlich, daß der Zerstäuber ein Zerstäuber des Typs mit
Luftunterstützung ist, der die Energie der Luftströmung nutzt,
und außerdem ein Zerstäuber des Typs mit interner Vermi
schung ist, der eine Luft/Flüssigkeits-Vermischung durch
Vermischen des Kraftstoffs mit der Luft im Zerstäuber bewerk
stelligt.
In dem System ist der Kraftstoffsprühstrahl stets mit der In
nenwandoberfläche der Mischkammer, d. h. mit der Innen
wandoberfläche der Heizeinrichtung, in Kontakt, wenn der
Kraftstoff eingespritzt wird. Daher wird die Belastung der
Heizeinrichtung hinsichtlich der Zerstäubung des Kraftstoff
sprühstrahls groß, so daß die verbrauchte elektrische Leistung
ebenfalls ansteigt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff
zufuhrvorrichtung und eine Brennkraftmaschine, in der eine
Kraftstoffzufuhrvorrichtung montiert ist, zu schaffen, bei denen
die in einer Heizeinrichtung verbrauchte elektrische Leistung
zur Förderung der Zerstäubung eines von einer Flüssigkraft
stoff Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls
verringert ist oder bei denen die Heizeinrichtung in manchen
Fällen weggelassen ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Kraftstoffzufuhrvorrichtung und eine Brennkraftmaschine, in
der eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung montiert ist, zu schaffen,
bei denen die Zuverlässigkeit und die Dauerhaftigkeit einer
Heizeinrichtung durch Verringern der von ihr verbrauchten
elektrischen Energie verbessert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Kraftstoffzu
fuhrvorrichtung eine Kraftstoffzerstäubungsvorrichtung zum
Zerstäuben eines von einer Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrich
tung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls durch die Wirkung
eines Gases, wobei der zerstäubte Kraftstoffsprühstrahl strom
abseitig von einer Drosselklappe einem die Drosselklappe
aufweisenden Einlaßrohr zugeführt wird, wobei die Kraftstoff
zufuhrvorrichtung einen ersten Gasdurchlaß zum Einleiten von
Zerstäubungsgas, das auf den von einem Flüssigkraftstoff-
Einspritzloch der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten
Kraftstoffsprühstrahl wirkt, um die Zerstäubung des Kraftstoff
sprühstrahls zu fördern, wobei der erste Gasdurchlaß in die
Umgebung um das Flüssigkraftstoff-Einspritzloch mündet;
einen zweiten Gasdurchlaß zum Erzeugen eines Gasgemisches durch Einleiten eines Trägergases in den Kraftstoffsprühstrahl, damit es den Kraftstoffsprühstrahl, dessen Zerstäubung durch das Zerstäubungsgas gefördert wird, umgibt; und eine Heizein richtung, die so angeordnet ist, daß sie sich im Umfangsbereich eines Trägerdurchlasses des Gasgemisches befindet, umfaßt.
einen zweiten Gasdurchlaß zum Erzeugen eines Gasgemisches durch Einleiten eines Trägergases in den Kraftstoffsprühstrahl, damit es den Kraftstoffsprühstrahl, dessen Zerstäubung durch das Zerstäubungsgas gefördert wird, umgibt; und eine Heizein richtung, die so angeordnet ist, daß sie sich im Umfangsbereich eines Trägerdurchlasses des Gasgemisches befindet, umfaßt.
Da auf diese Weise das Zerstäubungsgas die Zerstäubung des
Kraftstoffsprühstrahls fördert und der Kraftstoffsprühstrahl,
dessen Zerstäubung gefördert wird, transportiert wird, indem er
durch das Trägergas umgeben wird, wird die Belastung der
Heizeinrichtung verringert und wird die Menge des Kraftstoffs,
der an der Wandoberfläche anhaftet, verringert.
Fig. 1 ist ein schematischer Blockschaltplan, der eine erste
Ausführungsform einer Brennkraftmaschine zeigt, in der eine
Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Kraft
stoffzufuhrvorrichtung zeigt, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3(b) ist eine Ansicht, die ein Trägergas-Verwirbelungsele
ment in der in Fig. 2 gezeigten Kraftstoffzuführvorrichtung bei
Betrachtung in Richtung der Luftströmung zeigt, während
Fig. 3(a) eine Querschnittsansicht ist, die das Trägergas-Verwir
belungselement in der Ebene der Linie A-A von Fig. 3(b) zeigt;
Fig. 4(a) ist eine Ansicht, die ein Zerstäubungsgas-Verwirbe
lungselement in der in Fig. 2 gezeigten Kraftstoffzufuhrvorrich
tung bei Betrachtung in Richtung der Luftströmung zeigt,
während Fig. 4(b) eine Querschnittsansicht ist, die das Träger
gas-Verwirbelungselement in der Ebene der Linie A-A von
Fig. 4(a) zeigt;
Fig. 5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem
Gas/Flüssigkeits-Durchflußmengenverhältnis und der durch
schnittlichen Tröpfchengröße des Kraftstoffsprühstrahls bei
konstantem Druck im Einlaßrohr zeigt;
Fig. 6 ist ein schematischer Blockschaltplan, der eine zweite
Ausführungsform einer Brennkraftmaschine zeigt, in der eine
Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine dritte Ausfüh
rungsform einer Brennkraftmaschine zeigt, in der eine Kraft
stoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist;
Fig. 8 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die in Fig. 7
gezeigte Kraftstoffzufuhrvorrichtung zeigt;
Fig. 9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zerstäu
berabschnitt der in Fig. 7 gezeigten Kraftstoffzufuhrvorrichtung
zeigt; und
Fig. 10(a), Fig. 10(b) und Fig. 10(c) sind Graphen, die Wirkungen
der Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls auf die Reinigung
des Abgases erläutern.
Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 eine erste
Ausführungsform einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung und einer
Brennkraftmaschine, in der eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung montiert ist, beschrieben.
Die erste Ausführungsform verwendet als Zerstäubungsgas zur
Förderung der Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls und
außerdem als Trägergas zum Transportieren des zerstäubten
Kraftstoffsprühstrahls Einlaßluft.
Fig. 1 ist ein schematischer Blockschaltplan, der die erste
Ausführungsform einer Brennkraftmaschine zeigt, in der eine
Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
montiert ist und die eine Brennkraftmaschine mit Zündung ist,
die unter Verwendung von Benzin als Kraftstoff betrieben wird.
Eine Brennkraftmaschine 1 umfaßt eine Brennkammer 54, die
eine Zündkerze 53 enthält, die zur Brennkammer 54 freiliegt;
ein Einlaßloch 55 zum Einleiten eines Gemisches aus Luft und
Kraftstoff in die Brennkammer 54; ein Einlaßventil 44 zum
Öffnen und Schließen des Einlaßlochs 55; ein Auslaßloch 59
zum Ausstoßen von Gas, nachdem es verbrannt worden ist; und
ein Auslaßventil 58 zum Öffnen und Schließen des Auslaßlochs
59.
Die Brennkraftmaschine 1 umfaßt ferner in einem Seitenab
schnitt der Brennkammer 54 einen Wassertemperatursensor 56
zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers, um einen
Betriebszustand zu erfassen, sowie in einem unteren Abschnitt
der Brennkammer 54 einen Drehzahlsensor (in der Figur nicht
gezeigt), wodurch ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine
1 erfaßt werden kann.
Ein Einlaßsystem zum Einlassen von Luft in die Brennkammer
54 umfaßt einen Luftreiniger 46; einen Luftdurchflußmengen
sensor 11; eine Drosselklappe 4 und einen Drosselsensor 52,
die eine Einlaßsteuereinheit bilden; und ein Einlaßrohr 5. Das
Einlaßrohr 5 enthält ein Einlaßsammelrohr 3 und einen Ein
laßkrümmer 47, der mit dem Einlaßloch 55 verbunden ist. Der
Einlaßkrümmer 47 ist ausgehend vom Einlaßsammelrohr 3 an
mehrere Zylinder verzweigt, Fig. 1 zeigt jedoch nur einen Zylin
derabschnitt.
Eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für die Brennkraftmaschine 1
in dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
umfaßt eine erste Kraftstoffzufuhrvorrichtung und eine zweite
Kraftstoffzufuhrvorrichtung. Die erste Kraftstoffzufuhrvorrich
tung ist aus einer ersten Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung
2 aufgebaut, die an einer Position vor jedem der Einlaßventile
44 der Zylinder und hinter dem Einlaßsammelrohr 3 angeord
net ist. Die erste Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 2 spritzt
Kraftstoff in den Bereich vor dem Einlaßventil 44, das in einem
Wandabschnitt des Einlaßkrümmers 47 angeordnet ist, um das
Einlaßloch 55 zu öffnen und zu schließen, ein.
Die zweite Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 ist im Einlaßsystem
vor dem Einlaßsammelrohr 3 angeordnet. Die zweite Kraftstoff
zufuhrvorrichtung 100 umfaßt ein Einlaßrohr 5, das eine
Drosselklappe 4 enthält; Einlaßumgehungsrohre 5a, 5b, die
vom Einlaßrohr 5 stromaufseitig von der Drosselklappe 4
abzweigen; ein ISC-Ventil 73, das in einem Mittelabschnitt des
Einlaßumgehungsrohrs 5b angeordnet ist; und eine zweite
Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9, die Kraftstoff gemein
sam in die Zylinder einspritzt.
Die Zerstäubung des von der zweiten Flüssigkraftstoff-Ein
spritzeinrichtung 9 eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls 6 wird
durch die Luft, die durch die Einlaßumgehungsrohre 5a, 5b
geschickt wird, gefördert, um ein Gasgemisch zu erzeugen, das
dem Einlaßsammelrohr 3 zugeführt wird. Die Einlaßumge
hungsrohre 5a, 5b können im stromaufseitigen Abschnitt zu
einem gemeinsamen Rohr ausgebildet sein und in einem mittle
ren Abschnitt (im stromabseitigen Abschnitt) aufgezweigt sein.
Die zweite Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 dient hauptsächlich
dazu, Kraftstoff im Aufwärm-Leerlaufbetrieb zuzuführen, wobei
die Menge des zugeführten Kraftstoffs durch die zweite Flüssig
kraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 gesteuert wird und die Menge
der Einlaßluft durch das ISC-Ventil 73 gesteuert wird.
Die erste Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 2 ist am Wand
abschnitt des Einlaßkrümmers 47 angeordnet und spritzt
Kraftstoff in Richtung zum Einlaßventil 44 ein. Die zweite
Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 wird während einer
vorgegebenen Zeitperiode im Aufwärmbetrieb der Brennkraft
maschine 1 betrieben. Jede der ersten und zweiten Flüssig
kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 2, 9 verwendet ein Einspritz
ventil des elektromagnetischen Typs und steuert die Menge des
eingespritzten Kraftstoffs durch die Zeitperioden, in denen ein
Ventil und eine Ventilplatte in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
geöffnet und geschlossen sind. Die Steuerung der Menge des
eingespritzten Kraftstoffs erfolgt durch eine Motorsteuereinheit
(im folgenden mit ECU bezeichnet) entsprechend dem Betriebs
zustand wie etwa der anhand eines Signals vom Sensor erfaßten
Einlaßluftmenge.
Weiterhin ist jede der ersten und zweiten Flüssigkraftstoff-
Einspritzeinrichtungen 2, 9 ein Kraftstoffeinspritzventil des Typs
mit einlaßseitiger Verwirbelung und umfaßt ein Element (Kraft
stoffverwirbelungselement) für die Beaufschlagung des Kraft
stoffs mit einer Verwirbelungskraft stromaufseitig von der
Ventilplatte und spritzt den Kraftstoff ein, während sie ihm eine
Verwirbelung aufprägt, wenn er sich durch das auf der Auslaß
seite der Ventilplatte angeordnete Flüssigkraftstoff Einspritzloch
bewegt. Dadurch wird ein kegelförmiger und ausgezeichnet
zerstäubter Kraftstoffsprühstrahl gebildet.
Die Menge der Einlaßluft, die der Brennkraftmaschine 1 zuge
führt wird, wird unter Verwendung des Luftdurchflußmengen
sensors 11, der Drosselklappe 4, des Drosselklappensensors 52,
des ISC-Ventils 73 und dergleichen genau gemessen. Die Dros
selklappe 4 ist ein Einlaßluft-Steuerelement zum Verändern der
Menge der in das Einlaßrohr 5 strömenden Luft, indem es im
Einlaßrohr 5 gedreht wird, um die auf den Querschnitt des
Einlaßrohrs 5 projizierte Luftströmungsfläche zu ändern.
Das Abgassystem umfaßt einen Abgaskrümmer 48, einen
Sauerstoffkonzentrationssensor 50 zum Messen der Sauerstoff
konzentration im Abgas; einen dreifachen katalytischen Umset
zer 51 zur Abgasreinigung; und einen (in der Figur nicht ge
zeigten) Schalldämpfer und dergleichen.
Der dreifache katalytische Umsetzer 51 reinigt mit hoher Reini
gungsrate NOx, CO und HC, die von der Brennkraftmaschine 1,
die in der Nähe des stöchiometrischen Luft-
/Kraftstoffverhältnisses betrieben wird, ausgestoßen werden.
Vor dem Starten der Brennkraftmaschine 1 beaufschlagt das
Kraftstoffzufuhrsystem den Kraftstoff (Benzin) 41 in einem
Kraftstofftank 40 unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe 42
mit Druck, um den Kraftstoff zur ersten Kraftstoffeinspritzein
richtung 2 und zur zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 mit
einem im voraus festgelegten Druck durch ein Filter 43 zu
pumpen. Der Kraftstoffdruck wird durch eine Druckeinstellein
richtung 45 eingestellt, so daß die Druckdifferenz zu einem
Druck im Einlaßrohr konstant wird. In der obenbeschriebenen
Konstruktion wird das Gasgemisch aus dem von den ersten und
zweiten Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtungen 2, 9 einge
spritzten Kraftstoff und der Einlaßluft 10 im Einlaßhub in die
Brennkammer 54 gesaugt und wird das angesaugte Gasgemisch
im Verdichtungshub komprimiert und anschließend durch die
Zündkerze 53 gezündet, um verbrannt zu werden. Das Abgas
26, das von der Brennkraftmaschine 1 im Ausstoßhub ausge
stoßen wird, wird aus dem Abgassystem zur Atmosphäre abge
geben.
Die Konstruktion der zweiten Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100
wird mit Bezug auf Fig. 2 im einzelnen beschrieben. Fig. 2 ist
eine vergrößerte Längsschnitt-Seitenansicht, die die Kraftstoff
zufuhrvorrichtung 100 zeigt.
Ein Ende des Einlaßumgehungsrohrs 5a ist mit einer Druckein
stellkammer 101a, verbunden, um die Einlaßluft 10a zur
Druckeinstellkammer 101a als Zerstäubungsluft zu liefern. Ein
Einlaßumgehungsrohr 5b besitzt an einer Position in der Mitte
des Einlaßumgehungsrohrs 5b das ISC-Ventil 73. Die Position
in der Mitte des Einlaßumgehungsrohrs 5b kann den Einlaßab
schnitt oder den Auslaßabschnitt umfassen, weshalb das ISC-
Ventil 73 beispielsweise zwischen dem Auslaßabschnitt (dem
Endabschnitt auf der Auslaßseite) des Einlaßumgehungsrohrs
5b und der Druckeinstellkammer 101b angeordnet sein kann.
Der Endabschnitt des Einlaßumgehungsrohrs 5b auf der Aus
laßseite ist mit der Druckeinstellkammer 101b verbunden (steht
mit dieser in Verbindung), um die Einlaßluft 10b zur Druckein
stellkammer 101b als Trägerluft zu liefern. Die Druckkammern
101a und 101b sind voneinander durch eine Trennwand 101c
getrennt.
Ein Zerstäubungsbasiselement 102 ist mit dem Auslaßabschnitt
der Druckkammern 101a und 101b verbunden. In dieser Aus
führungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Zer
stäubungsbasiselement 102 zylindrisch ausgebildet, wobei auf
der Auslaßseite eine zylindrische Mündung 17 und eine Heiz
einrichtung 70 miteinander verbunden sind, um in dem Zer
stäubungsbasiselement 102 eine Gasgemisch-Erzeugungskam
mer 140 zu bilden.
Das Zerstäubungsbasiselement 102 umfaßt einen Zerstäu
bungsgasdurchlaß 102a und einen Trägergasdurchlaß 102b,
wobei jede der Druckeinstellkammern 101a und 101b mit dem
Zerstäubungsgasdurchlaß 102a und mit dem Trägergasdurch
laß 102b in Verbindung steht.
In dem Zerstäubungsbasiselement umfaßt das Zerstäubungs
basiselement 102 ein Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Einpaßloch
102c, das mit der Einlaßseite der Gasgemisch-Erzeugungs
kammer 140 in Verbindung steht, wobei in das Kraftstof
feinspritzeinrichtungs-Einpaßloch 102c eine
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse 130 und eine
Einspritzeinrichtungshalterung 120 sowie die zweite Flüssig
kraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 konzentrisch so eingepaßt
sind, daß sie in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Der Zerstäubungsgasdurchlaß 102a steht mit einem Düsen
durchlaß 103 in Verbindung, der in der Gas/Flüssigkeitsver
mischungs-Einspritzdüse 130 angeordnet ist. Der Düsen
durchlaß 103 steht mit einem Zerstäubungsgasdurchlaß 7 eines
ringförmigen Spalts in Verbindung, der durch eine Innenwand
oberfläche (innere Umfangsfläche) 133 der
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse 130, eine Außen
wandoberfläche (eine äußere Umfangsfläche) 121 der Einspritz
einrichtungshalterung 120 und eine vordere Stirnfläche 24a
einer Flüssigkeitseinspritzdüse 24 der Flüssigkraftstoff-Ein
spritzeinrichtung 9 gebildet ist.
Die vordere Stirnfläche 24a der Flüssigkeitseinspritzdüse 24
besitzt ein (in der Figur nicht gezeigtes) Flüssigkraftstoff-Ein
spritzloch, wobei die Öffnung des Zerstäubungsgasdurchlasses
7 unter Verwendung der vorderen Stirnfläche 24a als Teil der
Durchlaßwand des Zerstäubungsgasdurchlasses 7 in die Nähe
des Kraftstoffeinspritzlochs der Flüssigkraftstoff-Einspritzein
richtung 9 gebracht wird, damit die Einlaßluft 10a für die
Zerstäubung wirksam auf den sich aufbauenden Endabschnitt
des Kraftstoffsprühstrahls 6, der von der Flüssigkraftstoff-
Einspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird, wirken kann.
Wie später beschrieben wird, wird dann, wenn der versprühte
Kraftstoff in der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 mit
einer Verwirbelungskraft beaufschlagt wird, der Radius der
Verwirbelung des Kraftstoffsprühstrahls 6 mit zunehmendem
Abstand von dem Kraftstoffeinspritzloch der Flüssigkraftstoff-
Einspritzeinrichtung 9 größer. Daher kann, da der Zerstäu
bungsgasdurchlaß 7 durch Annähern an das Kraftstoffein
spritzloch längs der vorderen Stirnfläche 24a der Flüssigkeits
einspritzdüse 24 der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9
geöffnet wird, die Länge des Zerstäubungsgasdurchlasses 7 in
radialer Richtung vergrößert werden, weshalb es vorteilhaft ist,
der Zerstäubungsluftströmung eine Richtungseigenschaft zu
verleihen.
Da ferner die Größe des Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Ein
spritzlochs 12 der Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse
130, die dem Zerstäubungsgasdurchlat 7 folgt, kleiner ausge
bildet werden kann, kann die Entwurfsfreiheit für die Abmes
sungen der Teile, die von dem Gas/Flüssigkeitsvermischungs-
Einspritzloch 12 verschieden sind, durch dessen verringerte
Größe erhöht werden.
Das Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 ist an einer
Position gebohrt, die der vorderen Stirnfläche 24a der Flüssig
kraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 in der Gas/Flüssigkeitsver
mischungs-Einspritzdüse 130 gegenüberliegt; wobei das strom
abseitige Ende des Zerstäubungsgasdurchlasses 7 mit der
Innenwandoberfläche (der inneren Umfangsfläche) einer zylin
drischen Führung 131, die sich zur Auslaßseite der
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse 130 durch das
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 von der Öff
nung erstreckt, in Verbindung steht.
Das Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 ist eine
Mündung mit dünner Kante, so daß die Länge des Abschnitts
des Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzlochs 12, der
parallel zur Strömungsrichtung des Kraftstoffsprühstrahls 6
und des Zerstäubungsgases 10a ist, die im
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 strömen, so
kurz wie möglich ausgebildet werden kann. Außerdem hat das
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 eine Form,
derart, daß die Querschnittsfläche des Durchlasses zur Auslaß
seite zunimmt, wobei das Loch 12 nach der Erweiterung mit der
Innenwandoberfläche (der inneren Umfangsfläche) 134 der
Führung 131 verbunden ist. Die Führung 131 ist derart ge
formt, daß sowohl die innere Umfangsfläche 134 als auch die
äußere Umfangsfläche 135 der Führung 131 zur Strömungs
richtung auf einer vorgegebenen Länge L parallel sind.
Der Trägergasdurchlaß 102b steht mit einem Trägergasdurch
laß 8 in Verbindung, der ein ringförmiger Spalt ist, der durch
die Innenwandoberfläche (eine innere Umfangsfläche) 150 des
Zerstäubungsbasiselements 102, einen Teil der Außenwand
oberfläche 132 der Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritz
düse 130 und die Außenwandoberfläche 135 der Führung 131
gebildet ist.
Der Zerstäubungsgasdurchlaß 102a und der Trägergasdurchlaß
102b sind auf der Einlaßseite der Mündung 17, die mit dem
Auslaßabschnitt des Zerstäubungsbasiselements 102 über die
ringförmigen Spalte des Zerstäubergasdurchlasses 7 bzw. des
Trägergasdurchlasses 8 verbunden ist, zusammengeführt. Die
Mündung 17 besitzt eine verjüngte Form, derart, daß die Quer
schnittsfläche des Durchlasses zur Auslaßseite abnimmt. Weiter
stromabwärts von der Mündung 17 ist die zylindrische Heizein
richtung 70, die den Durchlaß für den Kraftstoffsprühstrahl in
der zylindrischen Heizeinrichtung 70 bildet, mit der Mündung
17 verbunden. Die Heizeinrichtung 70 ist so beschaffen, daß
der Auslaß der Heizeinrichtung 70 mit dem Innenraum des
Einlaßsammelrohrs 3 in Verbindung steht.
Die obenbeschriebenen Teile bilden grundsätzlich den Kraft
stoffzerstäuber, der das Gasgemisch wirksam erzeugt und zur
Auslaßseite transportiert (liefert), indem er den Kraftstoffsprüh
strahl 6, der von der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9
eingespritzt wird, zerstäubt und Gas und Flüssigkeit mischt,
indem er die Zerstäubungsluft 10a, die Trägerluft 10b und die
Heizeinrichtung 70 nutzt.
Nun wird die Strömung der Einlaßluft 10 beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, entsteht im Einlaßrohr 5,
das das Einlaßsammelrohr 3 umfaßt, bei einer Drehung der
Brennkraftmaschine 1 ein vorgegebener Unterdruck. Die Ein
laßluft 10, die von außen durch den Unterdruck in das Einlaß
rohr 5 angesaugt wird, wird durch Schicken durch den Luftrei
niger 46 gefiltert, woraufhin die Menge der Einlaßluft 10 durch
den Luftdurchflußmengensensor 11 gemessen wird und die
Einlaßseite der Drosselklappe 4 erreicht. Bei einem Startbetrieb
oder während eines Leerlaufbetriebs strömt nahezu die gesamte
Einlaßluft 10 in die Einlaßumgebungsrohre 5a, 5b als Zerstäu
bungsluft 10a bzw. als Trägerluft 10b und erreicht das ISC-
Ventil 73.
Das ISC-Ventil 73 steuert die Durchflußmenge der Trägerluft
10b, die durch das Einlaßumgehungsrohr 5b strömt. Im Start
betrieb und während eines Leerlaufbetriebs der Brennkraftma
schine 1 wird die Durchflußmenge der erforderlichen Einlaßluft
10 durch das ISC-Ventil 73 gesteuert, da die Drosselklappe 4
geschlossen ist (sich im vollständig geschlossenen Zustand
befindet). Ferner ist die Durchflußmenge der Trägerluft 10b im
Vergleich zur Durchflußmenge der Zerstäubungsluft 10a sehr
groß und kann eine ausreichende Durchflußmenge der Einlaß
luft schaffen, die beim Startbetrieb und während eines Leer
laufbetriebs erforderlich ist. Daher kann der Leerlaufbetrieb der
Brennkraftmaschine 1 durch Steuern der Durchflußmenge der
Trägerluft 10b und ohne Steuern der Durchflußmenge der Zer
stäubungsluft 10a ausgeführt werden.
Ein Teil der Einlaßluft 10 strömt in die Brennkammer 54 als
Einlaßluft 10c, indem sie durch einen sehr schmalen Spalt
zwischen der Drosselklappe 4 und dem Einlaßrohr 5 entweicht,
selbst wenn sich die Drosselklappe 4 im vollständig geschlosse
nen Zustand befindet. Die Menge der Einlaßluft 10c ist jedoch
im Vergleich zur Menge der Zerstäubungsluft 10a und zur
Menge der Trägerluft 10b vernachlässigbar klein.
Obwohl jedes der Einlaßumgehungsrohre 5a und 5b in dieser
Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung vom
Einlaßrohr 5 abgezweigt ist, können diese Durchlässe zu einem
einzelnen Durchlaß zusammengefaßt sein und brauchen nicht
voneinander unabhängig und getrennt zu sein. In diesem Fall
ist die Trennwand 101c, die die Druckeinstellkammern 101a
und 101b trennt, weggelassen, so daß eine einzige Druckein
stellkammer gebildet wird. Dadurch stehen der Zerstäubungs
gasdurchlaß 102a und der Trägergasdurchlaß 102e mit dersel
ben Druckeinstellkammer in Verbindung. Ferner ist das ISC-
Ventil 73 in einem Abschnitt in der Mitte des einteiligen Einlaß
umgehungsrohrs angeordnet. Die Position in der Mitte des
Einlaßumgehungsrohrs kann den Einlaßabschnitt oder den
Auslaßabschnitt umfassen, weshalb beispielsweise das ISC-
Ventil 73 zwischen dem Auslaßabschnitt (dem stromabseitigen
Endabschnitt) des Einlaßumgehungsrohrs und der Druckein
stellkammer angeordnet sein kann.
In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
sind die Konstruktion der Einlaßumgehungsrohre 5a, 5b und
die Anbringungsposition des ISC-Ventils 73 so bestimmt, daß
der Druck, mit dem die Zerstäubungsluft 10a beim Startbetrieb
und während des Leerlaufbetriebs beaufschlagt wird, auf einem
im voraus festgelegten Druck gehalten werden kann. In dem
Fall, in dem die Einlaßumgehungsrohre 5a, 5b zu dem einzel
nen Umgehungsrohr zusammengefaßt sind, gibt es Fälle, in
denen die Trägerluft 10b und die Zerstäubungsluft 10a im
Normalzustand durch die Einlaßluft-Durchflußmengensteue
rung des ISC-Ventils 73 nicht zum Trägergasdurchlaß 8 und
zum Zerstäubungsgasdurchlaß 7 geliefert werden.
In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
wird zwar die Strömung der Trägerluft 10b durch das ISC-Ventil
73 gesteuert, die Zerstäubungsluft 10a kann jedoch unter
Normalbedingungen zugeführt werden, da die Zerstäubungsluft
10a nicht gesteuert wird. Daher wirkt die Zerstäubungsluft 10a
wirksam auf den Kraftstoffsprühstrahl ein, um die Zerstäu
bungsförderung zu stabilisieren.
Im folgenden wird die Strömung der Einlaßluft 10a stromabsei
tig vom ISC-Ventil 73 beschrieben.
Die Einlaßluft 10b, die durch das ISC-Ventil 73 gesteuert wird,
strömt in die Druckeinstellkammer 101b, die einen vorgegebe
nen Raum aufweist. Die Einlaßluft 10b, die in die Druckein
stellkammer 101b eintritt, strömt hauptsächlich in dem Träger
gasdurchlaß 102b als Trägerluft 10b, deren Aufgabe es ist, den
Kraftstoffsprühstrahl 6 stromabwärts zu transportieren. Das
Aufteilungsströmungsverhältnis (Unterteilungsströmungsver
hältnis) zwischen der Zerstäubungsluft 10a und der Trägerluft
10b ist durch das Verhältnis der Durchlaß-Querschnittsflächen
des Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzlochs 12, das in der
Gas/Flüssigkeits-Einspritzdüse 130 vorgesehen ist, und des
Trägergasdurchlasses 102b bestimmt.
In dem Fall, in dem die Einlaßumgehungsrohre 5a, 5b zu einem
einzigen Umgehungsrohr zusammengefaßt sind, strömt die
durch das ISC-Ventil 73 gesteuerte Einlaßluft in die einzige
Druckeinstellkammer, die einen vorgegebenen Rauminhalt hat,
und wird als Zerstäubungsluft 10a und als Trägerluft 10b auf
den Zerstäubungsgasdurchlaß 102a bzw. auf den Trägergas
durchlaß 102b aufgeteilt. Dabei ist das Aufteilungsströmungs
verhältnis zwischen der Zerstäubungsluft 10a und der Träger
luft 10b auch in diesem Fall durch das Verhältnis der Durch
laß-Querschnittsflächen des in der Gas/Flüssigkeits-Einspritz
düse 130 vorgesehenen Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Ein
spritzlochs 12 und des Trägergasdurchlasses 102b bestimmt.
Die Zerstäubungsluft 10a strömt in den Zerstäubungsgas
durchlaß 7 durch den Düsendurchlaß 103. Die Zerstäubungs
luft 10a, die in den Zerstäubungsgasdurchlaß 7 strömt, wird so
zugeführt (ausgestoßen), daß sie den gesamten Umfang des
anfänglichen Endabschnitts des Kraftstoffsprühstrahls 6 längs
der vorderen Stirnfläche 24a der Flüssigkeitseinspritzdüse 24
gleichmäßig umgibt, wie in Fig. 2 durch eine Pfeilmarkierung
gezeigt ist, und dann durch das Gas/Flüssigkeitsvermischungs-
Einspritzloch 10 bewegt wird, um in die Führung 131 im Aus
laßabschnitt der Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse
130 eingespritzt zu werden.
Der Kraftstoffsprühstrahl 6 wird in die Gemischerzeugungs
kammer 140 durch die Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Ein
spritzdüse 130 und durch die Form des
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzlochs 12 sowie durch
Zuführen der Zerstäubungsluft 10a mit einer geeigneten Ge
schwindigkeit und einer geeigneten Durchflußmenge, derart,
daß die Zerstäubungsluft 10a den gesamten Umfang des an
fänglichen Endabschnitts des Kraftstoffsprühstrahls 6 gleich
mäßig umgeben kann, effizient geliefert, ohne an dem
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 anzuhaften.
Dann bewegen sich die Zerstäubungsluft 10a und der Kraft
stoffsprühstrahl 6, die der Gasgemisch-Erzeugungskammer 140
zugeführt werden, durch die Führung 131 zur Mündung 17.
Während dieser Periode fördert die Zerstäubungsluft 10a die
Zerstäubung und die Gas/Flüssigkeits-Vermischung des Kraft
stoffsprühstrahls 6 durch Vermischung mit dem Kraftstoff
sprühstrahl 6.
Die Trägerluft 10b wird vom Trägergasdurchlaß 102b zum
Trägergasdurchlaß 8 des ringförmigen Spalts geliefert und dann
vom hinteren Ende des äußeren Umfangs der Führung 131 zur
Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 geliefert, woraufhin sie
zur Mündung 17 strömt, um den in bezug auf seine Zerstäu
bung geförderten Kraftstoffsprühstrahl 6 und die Zerstäu
bungsluft 10a an seinem äußeren Umfang zu umgeben.
Die Geschwindigkeit des Kraftstoffsprühstrahls 6 und der
Zerstäubungsluft 10a sowie der Trägerluft 10b, die während der
Kontraktion durch die Mündung 17 vermischt werden, wird
erhöht, weil die Querschnittsfläche der Mündung 17 in strom
abwärtiger Richtung abnimmt, wodurch die Einschnürungswir
kung und die Fähigkeit zum Transportieren des Kraftstoff
sprühstrahls 6 verbessert werden. Daher wird der Kraftstoff
sprühstrahl 6, dessen Zerstäubung und dessen
Gas/Flüssigkeits-Vermischung durch die Zerstäubungsluft 10a
gefördert werden, durch die Trägerluft 10b transportiert, um
von der Trägerluft 10b an seinem gesamten Umfang umgeben
zu werden. Daher kann die Menge des Kraftstoffs, der an den
Wandoberflächen in den verschiedenen Abschnitten anhaftet,
verringert werden und zur zylindrischen Heizeinrichtung 70
geliefert werden.
Im Kraftstoffsprühstrahl 6, dessen Zerstäubung und dessen
Vermischung gefördert worden ist, sind Tröpfchen mit großen
Abmessungen vorhanden. Die Tröpfchen mit großen Abmessun
gen tropfen herab und haften an der Wandoberfläche des
Einlaßrohrs an, ohne zusammen mit der Strömung der Einlaß
luft (der Zerstäubungsluft 10a und der Trägerluft 10b) zur
Brennkammer 24 transportiert zu werden. Mit anderen Worten,
die Tröpfchen mit großer Abmessung besitzen eine kurze Bewe
gungsstrecke. Als Gegenmaßnahme für dieses Problem wird
bewirkt, daß die Tröpfchen mit großen Abmessungen gegen die
Heizeinrichtung 70 stoßen oder sich durch die Heizeinrichtung
70 bewegen, um die Zerstäubung und die Verdampfung der
Tröpfchen mit großen Abmessungen zu fördern. Dadurch wird
der Anteil des Kraftstoffsprühstrahls, der an der Innenwand
oberfläche des Einlaßrohrs anhaftet, verringert.
Die Wirkung der Länge L der Führung 131 der
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse wird nun be
schrieben.
Der von der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 einge
spritzte Kraftstoffsprühstrahl 6 des Typs mit stromaufseitiger
Verwirbelung bildet einen kegelförmigen Sprühstrahl und
fördert die Zerstäubung in stromabwärtiger Richtung. Durch
Vergrößern der Länge L der Führung 131 kann der Auslaßab
schnitt der Trägerluft 10b (des Trägergasdurchlasses 8) in die
Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 an einen stromabseitigen
Abschnitt, in dem die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls 6
weiter gefördert wird, angenähert werden. Daher kann die
Trägerluft 10b der Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 mit
einer vorgegebenen Geschwindigkeit effizient zugeführt werden
und kann die Transportleistung des Kraftstoffsprühstrahls 6
erhöht werden, ferner kann der Kraftstoffsprühstrahl 6 weiter
stromabwärts transportiert werden.
Da ferner der Abstand zwischen dem Auslaßabschnitt der
Trägerluft 10b und der Gasgemisch-Erzeugungskammer 140
durch Verkürzen der Länge L der Führung 131 erhöht wird,
wird die Zuführgeschwindigkeit der Trägerluft 10b, die dem
Kraftstoffsprühstrahl 6 zugeführt wird, abgesenkt, wodurch die
Transportleistung des Kraftstoffsprühstrahls abgesenkt wird. Da
sich jedoch die Strömung der Trägerluft 10b dem
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 annähert, wird
die Mitziehwirkung der Zerstäubungsluft 10a und des Kraft
stoffsprühstrahls 6, die sich durch das
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12 bewegen, groß.
Da die Mitziehwirkung in der Weise wirkt, daß die Menge der
Zerstäubungsluft 10a erhöht wird, und der Flüssigkeitsfilmab
schnitt des Kraftstoffsprühstrahls 6 direkt nach der Einsprit
zung von der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 erweitert
wird, wird die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls 6 weiter
wirksam gefördert.
Vom Standpunkt der Förderung der Zerstäubung des Kraftstoff
sprühstrahls 6 ist es besser, die Länge L der Führung 131 zu
verkürzen, wobei die Länge L vorzugsweise den Wert null hat.
Da folglich die Bewegungsposition des Kraftstoffsprühstrahls 6
zur Heizeinrichtung 70 durch Festlegen der Länge L der Füh
rung 131 in Abhängigkeit vom Zweck einfach geändert werden
kann, können verschiedene Arten von Motoren einfach be
herrscht werden.
Beim Startbetrieb der Brennkraftmaschine 1 wird durch die
Heizeinrichtung 70 elektrischer Strom geschickt, wobei die
Zufuhr des elektrischen Stroms nach Verstreichen einer im
voraus festgelegten Zeit nach dem Beginn des Betriebs an
gehalten wird. Dadurch wird eine unnötige Zufuhr von elektri
schem Strom zur Heizeinrichtung 70 vermieden, um den Ver
brauch elektrischer Leistung zu verringern.
Da in dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfin
dung die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls 6 durch
Auftreffen der Zerstäubungsluft 10a auf dem Kraftstoffsprüh
strahl 6 gefördert wird, ist die Wärmeübertragung zwischen der
Einlaßluft und dem Kraftstoffsprühstrahl 6 verbessert. Da
ferner die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls 6 gefördert
worden ist, kann der größte Teil des Kraftstoffsprühstrahls 6
zusammen mit der Strömung im Einlaßrohr strömen, ohne
gegen die Heizeinrichtung 70 zu stoßen, um die Brennkammer
54 zu erreichen. Daher wird die Belastung der Heizeinrichtung
70 verringert und kann ein Verbrauch an elektrischer Leistung
unterdrückt werden. Der an die Heizeinrichtung 70 gelieferte
elektrische Strom kann verringert werden, weshalb die Zuver
lässigkeit und die Dauerhaftigkeit der Heizeinrichtung 70 und
der damit zusammenhängenden Teile verbessert werden kann.
Da gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
der Kraftstoffsprühstrahl 6, der in die Gasgemisch-Erzeugungs
kammer 140 eingespritzt wird, in bezug auf die Zerstäubung
und das zu verdampfende Gas/Flüssigkeits-Gemisch effizient
gefördert wird, kann der Anteil des Kraftstoffsprühstrahls 6, der
an den Wandoberflächen der Mündung 17 und der Heizein
richtung 70 anhaftet, verringert werden, so daß der Kraftstoff
sprühstrahl 6 dem Einlaßsammelrohr 3 effizient zugeführt
werden kann. Dann bewegt sich der dem Einlaßsammelrohr 3
zugeführte Kraftstoffsprühstrahl 6 durch den Innenraum des
Einlaßsammelrohrs 3 und wird in das stromabseitige Einlaß
rohr als Einlaßluft (Gasgemisch) 10f geliefert, die jeder der
Brennkammern 54 zugeführt werden soll.
Da der Kraftstoffsprühstrahl 6, dessen Zerstäubung und Ver
dampfung gefördert wird, der Brennkammer 54 zugeführt wird,
kann der Zündzeitpunkt der Zündkerze 53 im Vergleich zum
Normalzustand verzögert werden, wobei dennoch eine stabile
Verbrennung aufrechterhalten wird. Dadurch kann im Abgas
krümmer 48 ein Hochtemperatur-Abgas 26, das zu der Aus
dehnungsarbeit nicht beiträgt, erzeugt werden, wodurch der
dreifache katalytische Umsetzer 51 in kurzer Zeit erwärmt und
aktiviert werden kann. Das Abgas 26, das am Abgaskrümmer
48 ankommt, wird durch Entfernen schädlicher Substanzen wie
etwa HC usw., die bei der Verbrennung erzeugt werden, unter
Verwendung des aktivierten dreifachen katalytischen Umsetzers
51 gereinigt und dann durch den (nicht gezeigten) Schalldämp
fer nach außen abgegeben.
Die Installationsposition und die Form der Heizeinrichtung 70
sind nicht auf jene eingeschränkt, die in dieser Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, wobei auch eine
gitterförmige Heizeinrichtung stromabwärts vom Kraftstoff
sprühstrahl 6 angeordnet sein könnte. In diesem Fall ist es
möglich, nicht nur die Verdampfung der sehr großen Tröpfchen
zu fördern, die im Kraftstoffsprühstrahl 6 vorhanden sind,
sondern auch die Verdampfung des zerstäubten Kraftstoff
sprühstrahls 6 zu fördern. Eine Platten-Heizeinrichtung könnte
an einer Wandoberfläche an einer Position, an der sich der
Kraftstoffsprühstrahl 6 vorbeibewegt, angeordnet sein. Ferner
ist es möglich, die Zerstäubung, die Gas/Flüssigkeits-Vermi
schung und die Verdampfung des Kraftstoffsprühstrahls 6 zu
fördern, indem in den Einlaßumgehungsrohren 5a, 5b Heizein
richtungen 71a, 71b angeordnet werden, um die Zerstäu
bungsluft 10a und die Trägerluft 10b, die sich durch die Ein
laßumgehungsrohre 5a, 5b bewegen, zu erwärmen.
In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es in dem Fall, in dem die Leerlaufdrehzahl durch Steuern
des Öffnens und Schließens der Drosselklappe 4 gesteuert wird,
möglich, das System in der Weise zu konstruieren, daß die
Einlaßluft im Normalzustand durch die Umgehungsrohre 5a, 5b
zugeführt wird, ohne daß das ISC-Ventil 73 verwendet wird.
Bei Verwendung der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 des
Typs mit stromaufseitiger Verwirbelung wird der eingespritzte
Kraftstoff selbst in Drehung versetzt, um die Zerstäubung zu
fördern. Da folglich die Arbeit des Förderns der Zerstäubung
durch die Zerstäubungsluft 10a verringert werden kann, kann
die Menge der Zerstäubungsluft 10a um einen Betrag verringert
werden, der dieser verringerten Arbeit entspricht. Andererseits
kann die Menge der Trägerluft 10b um einen Betrag erhöht
werden, der der verringerten Arbeit entspricht, um die Trans
portleistung für den Kraftstoffsprühstrahl 6 zu erhöhen.
Ferner ist in dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung das Kraftstoffzerstäubungsmittel (Zerstäuber) in der
Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 vorgesehen und wird die
Zerstäubungsluft 10a mit dem Kraftstoffsprühstrahl 6 außer
halb der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 vermischt. Das
heißt, es kann gesagt werden, daß die Zerstäubungsluft 10a
einen Zerstäuber des Typs mit externer Vermischung bildet. Der
Auslaß des Flüssigkraftstoff-Einspritzlochs der Flüssigkraftstoff-
Einspritzeinrichtung 9 entspricht dem Auslaß des Zerstäubers.
Der Kraftstoffsprühstrahl 6, der vom Zerstäuber des Typs mit
externer Vermischung (von der Flüssigkraftstoff-Einspritzein
richtung 9) eingespritzt wird, wird hinsichtlich der Zerstäubung
und der Gas/Flüssigkeits-Vermischung unter einer durch die
umgebenden Durchlaßwände, beispielsweise das
Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzloch 12, die innere
Umfangsfläche 134 und die äußere Umfangsfläche 135 der
Führung 131, die innere Wandoberfläche 150 des Zerstäu
bungsbasiselements 102, die Mündung 17 und die innere
Wandoberfläche (die innere Umfangsfläche) der Heizeinrichtung
70, nicht eingeschränkten Bedingung gefördert. Das heißt, daß
der Kraftstoffsprühstrahl 6 hinsichtlich der Zerstäubung und
der Gas/Flüssigkeits-Vermischung unter der Bedingung eines
fehlenden Kontakts mit den umgebenden Durchlaßwänden
gefördert wird.
Der Zerstäuber des Typs mit externer Vermischung in dieser
Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann
durch konzentrische Einpassung der Flüssigkraftstoff-Ein
spritzeinrichtung 9 und der Einspritzventilhalterung 120 sowie
der Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritzdüse 130 in das
Zerstäubungsbasiselement 102 konstruiert werden, wodurch
die Produktivität verbessert wird.
Die Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9, der Zerstäubungs
gasdurchlaß 7, das Gas/Flüssigkeitsvermischungs-Einspritz
loch 12, der Trägergasdurchlaß 8, die innere Umfangsfläche 134
und die äußere Umfangsfläche 135 der Führung 131, die innere
Wandoberfläche 150 des Zerstäubungsbasiselements 102, die
Mündung 17 und die innere Wandoberfläche (die innere Um
fangsfläche) der Heizeinrichtung 70 sind auf einer koaxialen
Linie angeordnet.
Wie oben beschrieben worden ist, sind die Zerstäubungsmittel
der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 durch Vorsehen
eines Kraftstoffdurchlasses, der Geschwindigkeitskomponenten
in axialer Richtung (der Richtung der Mittelachse der Flüssig
kraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 oder der Richtung des einge
spritzten Sprühstrahls) und in tangentialer Richtung zum
eingespritzten Kraftstoffsprühstrahl 6 hinzufügt, gebildet. Die
Position der Durchlaßwandoberfläche, die den Kraftstoffsprüh
strahl 6 auf der Auslaßseite des Flüssigkraftstoff-Einspritzlochs
der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 umgibt, und der
Sprühstrahlwinkel des Kraftstoffsprühstrahls 6 sind so festge
legt, daß zwischen der Durchlaßwandoberfläche und dem
äußeren Umfang des Kraftstoffsprühstrahls 6 ein Spalt gebildet
werden kann. Die Durchlaßwandoberfläche ist beispielsweise
durch den stromabseitigen Abschnitt des
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzlochs 12 in der
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130, die innere Um
fangsfläche 134 in der Führung 131, die Innenwandoberfläche
159 des Zerstäubungsbasiselements 102, die Innenwandober
fläche der Mündung 17, die Innenwandoberfläche der Heizein
richtung 70 oder dergleichen gebildet.
Von einem anderen Gesichtspunkt aus ist der Querschnitt
(Durchmesser) des Durchlasses des Kraftstoffsprühstrahls 6 im
Bereich vom Auslaß (dem stromabseitigen Ende) des Zerstäu
bungsgasdurchlasses 7 zum Auslaß (dem stromabseitigen Ende)
des Trägergasdurchlasses 8 größer als der Querschnitt (Durch
messer) des Durchlasses des Kraftstoffsprühstrahls 6 im ring
förmigen Auslaßöffnungsabschnitt des Zerstäubungsgasdurch
lasses 7 ausgebildet. Andernfalls ist der Querschnitt (Durch
messer) des Durchlasses des Kraftstoffsprühstrahls 6 im Be
reich vom Auslaß (dem stromabseitigen Ende) des Zerstäu
bungsgasdurchlasses 7 zum Auslaß (dem stromabseitigen Ende)
des Trägergasdurchlasses 8 so ausgebildet, daß er sich zur
stromabwärtigen Seite erweitert.
Diese Bedingung kann als Bedingung angesehen werden, daß
außerhalb der äußeren Kante des Kraftstoffsprühstrahls 6 eine
Luftschicht gebildet wird. Diese Luftschicht ist eine Schicht mit
sehr dünner Sprühstrahldichte im Vergleich zu der Sprüh
strahldichte innerhalb der Kante, die als Außenkante des
Kraftstoffsprühstrahls 6 angesehen wird. Durch die Wirkungen
der Zerstäubungsluft 10a und der Trägerluft 10b kann der
Sprühstrahlwinkel des Kraftstoffsprühstrahls 6 in dem Fall, in
dem die Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 allein geprüft
wird, manchmal vollständig oder teilweise kleiner als der
Sprühstrahlwinkel sein. Wenn daher der Sprühstrahlwinkel
und das Loch und jede der Innenwandoberflächen wie oben
beschrieben festgelegt werden, sollten die Wirkungen der Zer
stäubungsluft 10a und der Trägerluft 10b berücksichtigt wer
den.
In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
ist im Trägergasdurchlaß 8 ein Trägergas-Verwirbelungselement
200, das die Trägerluft 10b mit einer Verwirbelung beauf
schlagt, angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Trägergas-
Verwirbelungselement 200 ist aus einem in zylindrischer Form
ausgebildeten Zylinderabschnitt 201 und aus mehreren Rippen
202, die einteilig mit dem Zylinderabschnitt 201 ausgebildet
sind, aufgebaut. Die Rippe 202 ist so ausgebildet, daß sie von
der inneren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 201 zur
Innenseite eine Höhe t besitzt, und in axialer Richtung längs der
inneren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 201 schrauben
linienförmig ausgebildet, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Außenwandoberfläche 135 der
Führung 131 der Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130
mit dem durch eine unterbrochene Linie 206 gezeigten Ab
schnitt in Kontakt, um durch die Außenwandoberfläche 135 der
Führung 131 und die Rippen 202 und die innere Umfangsfläche
204 des Zylinderabschnitts 201 den axial schraubenlinienförmi
gen Trägergasdurchlaß 203 zu bilden. Das Trägergas-Verwir
belungselement 200 ist durch Herstellen eines Kontakts zwi
schen der äußeren Umfangsfläche 205 und der Innenwand
oberfläche 150 des Zerstäubungsbasiselements 102 befestigt.
Die Anzahl der Rippen 202 kann lediglich eins sein, wenn die
Trägerluft 10b ausreichend mit der Verwirbelungskraft beauf
schlagt werden kann.
Die Trägerluft 10b, die in den Trägergasdurchlaß 203 strömt,
wird mit einer Verwirbelungskraft beaufschlagt, wenn sie sich
durch den Trägergasdurchlaß 203 bewegt. Die Trägerluft 10b
wird gedreht, um einen Wirbel zu bilden. Da der Kraftstoff
sprühstrahl 6 transportiert wird, während er durch die Träger
luft 10b, die mit einer Verwirbelung in der Gasgemisch-Erzeu
gungskammer 140 längs der Innenwandoberfläche des Zerstäu
bungsbasiselements 102 zugeführt wird, beschränkt wird, kann
der Kraftstoffsprühstrahl 6 auf den axialen Mittelabschnitt (den
Mittelabschnitt) des Durchlasses konzentriert werden, wodurch
die Menge des an der Mündung 17 und an der Innenwandober
fläche des Einlaßrohrs anhaftenden Kraftstoffs verringert
werden kann.
In dieser Ausführungsform ist im Zerstäubungsgasdurchlaß 7
ein Zerstäubungsgas-Verwirbelungselement 22, das die Zer
stäubungsluft 10a mit einer Verwirbelung beaufschlagt, ange
ordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Zerstäubungsgas-Verwir
belungselement 22 ist an der Oberfläche des Zerstäubungsgas
durchlasses 7 gegenüber der vorderen Stirnfläche 24a der
Flüssigkraftstoff-Einspritzdüse 24 der Flüssigkraftstoff-Ein
spritzeinrichtung 9 angeordnet. Die vordere Stirnfläche 24a ist
mit der Stirnfläche 221 des Zerstäubungsgas-Verwirbelungs
elements 22 in Kontakt. Durch das Zentrum des Zerstäubungs
gas-Verwirbelungselements 22 verläuft ein zylindrisches Loch
23, das den Kraftstoffsprühstrahl 6 und die Zerstäubungsluft
10a durchläßt.
Ferner sind in der Oberfläche 221 des Zerstäubungsgas-Verwir
belungselements 22 mehrere Nuten 251 ausgebildet, in denen
die Zerstäubungsluft 10a vom äußeren Umfangsabschnitt des
Zerstäubungsgas-Verwirbelungselements 22 zum Loch 23
strömt. Die Richtung jeder dieser Nuten 251 ist so orientiert,
daß sie in eine zur Mittelachse des Lochs 23 exzentrische
Richtung zeigt. In dieser Ausführungsform gemäß der vorliegen
den Erfindung sind vier Nuten 251 ausgebildet. Verwirbelungs
durchlässe 25 sind durch Herstellen eines Kontakts zwischen
der vorderen Stirnfläche 24a der Flüssigkeitseinspritzdüse 24
der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 und einem Teil
eines Abschnitts in der Nähe des Lochs 23 der Nuten 251
gebildet, so daß die Verwirbelungszerstäubungsluft 10a dem
Loch 23 zugeführt werden kann. Die in Fig. 4(a) gezeigte unter
brochene Linie gibt die räumliche Beziehung des Kontakts
zwischen dem Zerstäubungsgas-Verwirbelungselement 22 und
der vorderen Stirnfläche 24a der Flüssigkeitseinspritzdüse 24
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 an.
Die Zerstäubungsluft 10a bewegt sich vom Zerstäubungsgas
durchlaß 7 durch die Verwirbelungsdurchlässe 25, die durch
die Nuten 251 des Zerstäubungsgas-Verwirbelungselements 22
gebildet werden. Da die Zerstäubungsluft 10a mit dem Kraft
stoffsprühstrahl 6 zusammentrifft (sich mit diesem vermischt),
um den Kraftstoffsprühstrahl 6 exzentrisch mit einer Verwirbe
lung zu beaufschlagen, ist es möglich, die Förderung der Zer
stäubung und die Gas/Flüssigkeits-Vermischung des Kraftstoff
sprühstrahls 6 zu erhöhen.
In der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 des Typs mit
stromaufseitiger Verwirbelung, die Kraftstoff durch Beaufschla
gung des Kraftstoffs mit einer Verwirbelung einspritzt, wird der
Kraftstoffsprühstrahl 6 selbst verwirbelt eingespritzt. Um die
Förderung der Zerstäubung und die Gas/Flüssigkeits-Vermi
schung des verwirbelten Kraftstoffsprühstrahls 6 wie oben
beschrieben zu erhöhen, ist es günstiger, wenn die Zerstäu
bungsluft 10a mit dem Kraftstoffsprühstrahl 6 zusammentrifft,
als wenn die Zerstäubungsluft 10a in einer Richtung, die zur
Verwirbelungsrichtung des Kraftstoffsprühstrahls 6 entgegenge
setzt ist, verwirbelt, indem der Verwirbelungsdurchlaß 25 des
Zerstäubungsgas-Verwirbelungselements 22 so konstruiert
wird, daß die Zerstäubungsluft 10a, die in der zur Verwirbe
lungsrichtung des Kraftstoffsprühstrahls 6 entgegengesetzten
Richtung verwirbelt ist, eingespritzt wird.
Die Trägerluft 10b kann in das Einlaßsammelrohr 3 aus einer
Position und einer Richtung eingeblasen werden, die durch eine
Pfeilmarkierung 10b' oder durch eine Pfeilmarkierung 10b"
angegeben ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Um die Trägerluft 10b in
das Einlaßsammelrohr 3 wie durch den Pfeil 10b' gezeigt einzu
leiten, ist das Einlaßumgehungsrohr 5b mit der Seitenwand 3a
des Einlaßsammelrohrs 3 in der Richtung quer zur Durchlaß
wandoberfläche des Einlaßrohrs 5 zum Einlaßrohr 5 verbun
den.
Um andererseits die Trägerluft 10b in das Einlaßsammelrohr 3
wie durch den Pfeil 10b" einzuleiten, ist das Einlaßumgehungs
rohr 5b mit der Oberfläche 3b des Einlaßsammelrohrs 3 in
Einspritzrichtung des Kraftstoffsprühstrahls 6 gegenüber dem
Kraftstoffsprühstrahl 6 verbunden. Es ist nicht immer notwen
dig, daß die Trägerluft 10b', 10b" senkrecht oder parallel zum
Kraftstoffsprühstrahl 6 oder zur Oberfläche 3a, 3b des Einlaß
sammelrohrs 3 eingeleitet wird. Es genügt, daß das Einlaßum
gehungsrohr 5b mit dem Einlaßsammelrohr 3 in Verbindung
steht, um eine Vermischung des Kraftstoffsprühstrahls 6 unter
einem vorgegebenen Winkel unter Berücksichtigung des Trans
portwirkungsgrades des Kraftstoffsprühstrahls 6 zu erreichen.
Durch Zuführen der Trägerluft 10b', 10b" beginnend bei der
Vorderseite des Kraftstoffsprühstrahls 6, also entgegengesetzt
zum Kraftstoffsprühstrahl 6, oder aus einer entgegengesetzten
Richtung unter einem geeigneten Winkel kann die Relativge
schwindigkeit des Zusammenpralls zwischen dem Kraftstoff
sprühstrahl und der Trägerluft 10b', 10b" erhöht werden.
Dadurch kann die Trägerluft 10b', 10b" aktiv zur Förderung der
Zerstäubung und der Gas/Flüssigkeits-Vermischung des Kraft
stoffsprühstrahls verwendet werden. Ferner ist es durch Zufüh
ren der Trägerluft 10b', 10b" in das Einlaßsammelrohr 3 mög
lich, die Menge des an der Wandoberfläche des Einlaßsammel
rohrs 3 anhaftenden Kraftstoffsprühstrahls 6 zu verringern.
Die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Tröpfchengröße
des Kraftstoffsprühstrahls 6, der von der Kraftstoffzufuhrvor
richtung 100 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, und der
Menge der Zerstäubungsluft 10a wird im folgenden mit Bezug
auf Fig. 5 beschrieben.
Auf der Koordinate in dem Graphen ist die durchschnittliche
Tröpfchengröße des Kraftstoffsprühstrahls 6 aufgetragen, wobei
die durchschnittliche Tröpfchengröße ein Wert an einer Position
60 mm stromabwärts in Einspritzrichtung vom Flüssigkeitsein
spritzloch der Kraftstoffeinspritzdüse 9 ist. Auf der Abszisse ist
das volumetrische Gas/Flüssigkeits-Durchflußmengenverhält
nis (Qa/Ql), d. h. das volumetrische Durchflußmengenverhält
nis der Durchflußmenge (Qa) der Zerstäubungsluft 10a, die sich
durch das Gas/Flüssigkeits-Einspritzloch 12 bewegt, zu der
Durchflußmenge (Ql) des Kraftstoffsprühstrahls, der von der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird, aufgetragen.
Die durchgezogene Linie in dem Graphen gibt die Beziehung
zwischen der durchschnittlichen Tröpfchengröße und dem vo
lumetrischen Gas/Flüssigkeits-Durchflußmengenverhältnis
(Qa/Ql) bei einem Druck im Einlaßrohr während des Leerlauf
betriebs der Brennkraftmaschine 1 an.
Hierbei wird die Menge der Zerstäubungsluft 10a durch Ändern
der Fläche des Gas/Flüssigkeits-Mischungseinspritzlochs 12,
durch das sich die Zerstäubungsluft 10a bei einem konstanten
Druck im Einlaßrohr bewegt, gesteuert. Ferner wurde die
durchgezogene Linie in dem Graphen durch Konstanthalten der
Durchflußmenge des von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9
eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls und durch Ändern ledig
lich der Durchflußmenge der Zerstäubungsluft 10a erhalten.
Es können die Eigenschaften beobachtet werden, daß die
durchschnittliche Tröpfchengröße des Kraftstoffsprühstrahls 6
mit zunehmendem volumetrischen Gas/Flüssigkeits-Durch
flußmengenverhältnis, d. h. bei einer Zunahme der Durchfluß
menge der Zerstäubungsluft 10a, abnimmt, wobei die durch
schnittliche Tröpfchengröße dann innerhalb eines Durchfluß
mengenverhältnis-Bereichs (Qa/Ql = angenähert 700 bis 2000)
etwa 10 µm wird, und daß die durchschnittliche Tröpfchengröße
größer wird, wenn das Durchflußmengenverhältnis den Bereich
übersteigt. Die obenerwähnten Eigenschaften werden durch die
Geschwindigkeiten und die Durchflußmengen des Kraftstoff
sprühstrahls 6 und der Zerstäubungsluft 10a, die sich durch
das Gas/Flüssigkeits-Einspritzloch 12 bewegen, und außerdem
durch die räumliche Beziehung, in der der Kraftstoffsprühstrahl
6 und die Zerstäubungsluft 10a zugeführt werden, verursacht.
Anhand dieses Ergebnisses verwendet diese Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung den Bereich des volumetri
schen Gas/Flüssigkeits-Durchflußmengenverhältnisses von
1000, das durch die unterbrochene Linie eingekreist ist, wo die
durchschnittliche Tröpfchengröße am kleinsten ist und das
volumetrische Gas/Flüssigkeits-Durchflußmengenverhältnis so
klein wie möglich ist. Dadurch kann die Durchflußmenge der
Zerstäubungsluft 10a verringert werden, während die durch
schnittliche Tröpfchengröße des Kraftstoffsprühstrahls 6 auf
einem Wert von etwa 10 µm gehalten wird. Da deshalb die
Trägerluft 10b, die sich durch den Trägergasdurchlaß 8 bewegt,
weiter erhöht werden kann, kann die Transportleistung für den
Kraftstoffsprühstrahl 6 verbessert werden, weshalb die Menge
des an der Wandoberfläche des Einlaßrohrs anhaftenden Kraft
stoffs verringert werden kann.
Gemäß der Beschreibung von SAE99010792 "An Internally
Heated Tip Injector to Reduce HC Emissions During Cold-Start"
kann ein Kraftstoffsprühstrahl zu einer Brennkammer trans
portiert werden, indem er auf einer Gasströmung in einem
Einlaßrohr befördert wird, wenn die durchschnittliche Tröpf
chengröße etwa 20 µm beträgt. In dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die durchschnittliche
Tröpfchengröße weniger als etwa 20 µm, selbst wenn das
Durchflußmengenverhältnis Qa/Ql in einem Bereich von 250
bis 2750 liegt, wobei 30 bis 40% der Menge des Kraftstoff
sprühstrahls mit einer Tröpfchengröße von weniger als 20 µm
im Kraftstoffsprühstrahl zur Brennkammer transportiert wer
den können.
Daher kann die Menge des Kraftstoffs, die an der Wandoberflä
che des Einlaßrohrs anhaftet, ausreichend verringert werden.
Der Kraftstoffsprühstrahl, der nicht auf der Gasströmung des
Einlaßrohrs getragen wird, bewegt sich durch die Heizeinrich
tung 70 oder stößt mit der Heizeinrichtung 70 zusammen,
wodurch die Zerstäubung und die Verdampfung weiter gefördert
werden. Daher kann die Menge des Kraftstoffs, die an der
Wandoberfläche des Einlaßrohrs anhaftet, verringert werden.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungs
form verwendet als Zerstäubungsgas zur Förderung der Zer
stäubung des Kraftstoffsprühstrahls und außerdem als Träger
gas zum Transportieren des zerstäubten Kraftstoffsprühstrahls
ein Abgasrückführungsgas (AGR-Gas).
In der zweiten Ausführungsform wird dem Zerstäubungsgas
durchlaß 7 und dem Trägergasdurchlaß 8 AGR-Gas 27 als Teil
des Abgases 26, das von der Brennkraftmaschine 1 ausgesto
ßen wird, durch ein Abgasumgehungsrohr 30 als Zerstäubungs-
AGR-Gas 27a bzw. als Träger-AGR-Gas 27b zugeführt. Daher
steht eine Einlaßseite (ein stromaufseitiger Endabschnitt) des
Abgasumgehungsrohrs 30 mit dem Abgaskrümmer 48 in Ver
bindung und steht eine Auslaßseite (ein stromabseitiger Endab
schnitt) des Abgasumgehungsrohrs 30 mit dem Zerstäubungs
gasdurchlaß 7 und mit dem Trägergasdurchlaß 8 über das ISC-
Ventil 73 und die Druckeinstellkammer 101 in Verbindung.
Im folgenden wird die Gasströmung beschrieben. Das AGR-Gas
27, das einem Zerstäubungsgasdurchlaß 102a und einem
Trägergasdurchlaß 102b eines Zerstäubungsbasiselements 102
durch die Druckeinstellkammer 101 zugeführt werden soll,
strömt in einem Zustand, in dem es durch den Abgasdruck mit
Druck beaufschlagt ist. Das heißt, daß der Druck auf seiten des
Einlaßkrümmers 47 wegen des Betriebs der Brennkraftma
schine 1 ein Unterdruck wird und daß der Druck auf seiten des
Abgaskrümmers 48 ein Überdruck wird. Daher wird das mit
Druck beaufschlagte AGR-Gas 27 den beiden Gasdurchlässen
102a und 102b zugeführt.
Da die Konstruktionen der übrigen Teile wie etwa des Zerstäu
bungsgasdurchlasses 7, des Trägergasdurchlasses 8 usw. jenen
in der ersten Ausführungsform ähnlich sind, besitzen die ande
ren Teile die gleichen Bezugszeichen und wird eine überlap
pende Beschreibung hier weggelassen.
Das AGR-Gas 27 besitzt eine hohe Temperatur und einen hohen
Druck im Vergleich zu jenen der Einlaßluft, die von außen
angesaugt wird, da es sich um ein Gas direkt nach der
Verbrennung handelt. Die Wärme und der Druck des AGR-
Gases 27 wirken effektiv, um die Zerstäubung und die Ver
dampfung des Kraftstoffsprühstrahls 6, der von der zweiten
Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird, zu
fördern.
Obwohl in dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung die Steuerung der der Brennkraftmaschine 1 zuge
führten Einlaßluft 10 durch Steuern des Öffnens und Schlie
ßens der Drosselklappe 4 erfolgt, kann die Einlaßluft 10 auch
durch eine Konstruktion gesteuert werden, bei der die Einlaß
seite und die Auslaßseite der Drosselklappe 4 unter Verwen
dung eines Umgehungsrohrs verbunden sind und in dem
Umgehungsrohr ein ISC-Ventil angeordnet ist.
Obwohl ferner die Konstruktion in dieser Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung derart ist, daß das AGR-Gas
27 dem Zerstäubungsgasdurchlaß 7 und dem Trägergasdurch
laß 8 zugeführt wird, ist es möglich, eine Verrohrungskonstruk
tion zu verwenden, bei der das AGR-Gas 27 dem Trägergas
durchlaß 8 zugeführt wird und ein Teil der Einlaßluft 10 dem
Zerstäubungsgasdurchlaß 7 zugeführt wird oder bei der das
AGR-Gas 27 dem Zerstäubungsgasdurchlaß 7 zugeführt wird
und ein Teil der Einlaßluft 10 dem Trägergasdurchlaß 8 zuge
führt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
können die Zerstäubung und die Verdampfung des Kraftstoff
sprühstrahls 6 unter Verwendung des Hochtemperatur- und
Hochdruck-AGR-Gases 27 gefördert werden, weshalb die Bela
stung der Heizeinrichtung 70 weiter verringert werden kann.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 eine dritte Ausfüh
rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erschei
nungsbild der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 zeigt, die einen
Einlaßdurchlaßabschnitt und einen Einlaßdurchlaßabschnitt
303 enthält, der zwischen einem elektronisch gesteuerten
Drosselkörper 300, der die Drosselklappe 4 enthält, und dem
Einlaßsammelrohr 3, das sich auf der Einlaßseite des Einlaß
krümmers 47 befindet, angeordnet ist. Fig. 8 ist eine Quer
schnittsansicht, die den elektronisch gesteuerten Drosselkörper
300, die Einlaßdurchlaßabschnitte 303, das Einlaßsammelrohr
3 und den Einlaßkrümmer 47 in Fig. 7 zeigt und in der Nähe
der Mitte längs des Einlaßdurchlasses 5 und längs der Ebene
senkrecht zur Drosselklappenwelle 4a, die in dem elektronisch
gesteuerten Drosselklappenkörper 300 angeordnet ist, ge
schnitten ist.
Der Einlaßkrümmer 47 besitzt Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-
Anbringungsabschnitte 2a für die Anbringung der ersten Flüs
sigkraftstoff-Einspritzeinrichtungen 2, die den einzelnen Zylin
dern entsprechen.
Der Einlaßdurchlaß 5 und das Einlaßsammelrohr 3 in der
elektronisch gesteuerten Drosselklappe 4 stehen miteinander
durch den Einlaßdurchlaß 304 in dem Einlaßdurchlaßabschnitt
303 in Verbindung. Ferner ist die Kraftstoffzufuhrvorrichtung
100 mit dem Einlaßdurchlaß 304 des Einlaßdurchlaßabschnitts
303 verbunden und steht mit diesem in Verbindung, so daß das
gemischte Gas 10e, das durch den Kraftstoffsprühstrahl erzeugt
wird, der von der in der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 ange
ordneten zweiten Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 einge
spritzt wird, dem Einlaßdurchlaß 304 in dem Einlaßdurchlaß
abschnitt 303 zugeführt wird. Das Gasgemisch 10e, das dem
Einlaßdurchlaß 304 zugeführt wird, strömt auf der Auslaßseite
in das Einlaßsammelrohr 3 und bewegt sich dann durch den
Einlaßkrümmer 47, um jeder der Brennkammern als Gasge
misch 10f (aus der Ansaugluft und dem Kraftstoff) wirksam
zugeführt zu werden.
Obwohl die Struktur in der dritten Ausführungsform derart ist,
daß die Sprühstrahlrichtung des von der Kraftstoffeinspritzein
richtung 9 in der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 eingespritzten
Kraftstoffsprühstrahls nahezu senkrecht zur axialen Strö
mungsrichtung des Einlaßdurchlasses 5 in dem elektronisch
gesteuerten Drosselkörper 300 ist, ist es möglich, eine Struktur
zu verwenden, bei der die axiale Strömungsrichtung des Ein
laßdurchlasses 5 gleich der Sprühstrahlrichtung des von der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzten Kraftstoffsprüh
strahls ist.
Der elektronisch gesteuerte Drosselkörper 300 umfaßt die
Drosselklappe 4 für die Steuerung der gewünschten Einlaß
luftmenge, die einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine
1 entspricht. Das heißt, daß die Menge der Einlaßluft durch den
Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 gesteuert wird. Ferner um
faßt der elektronisch gesteuerte Drosselkörper 300 einen An
triebsmotor 301, der die Menge der Einlaßluft durch den Öff
nungsgrad der Drosselklappe 4 steuert; einen Antriebsmecha
nismus für die Übertragung von Leistung des Antriebsmotors
301 in einem eine Abdeckung 302 enthaltenden Drosselklap
penantriebsmechanismus-Abschnitt; und einen Drosselstel
lungssensor 52, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 4
erfaßt.
Das Einlaßumgehungsrohr 5c der Kraftstoffzufuhrvorrichtung
100 steht mit dem Einlaßdurchlaß 5 auf der Einlaßseite der
Drosselklappe 4 in der elektronisch gesteuerten Drosselklappe
300 durch den (nicht gezeigten) Umgehungsdurchlaß in Verbin
dung, um einen Teil der Einlaßluft 10 zum Einlaßumgehungs
rohr 5c zu liefern.
Vorzugsweise ist in dem Fall, in dem die Luftdurchflußmenge
genau gesteuert wird, oder in dem Fall, in dem eine Steuerung,
in der zum Einlaßumgehungsrohr keine Luft geleitet wird,
ausgeführt wird, in dem Umgehungsrohr, das zwischen dem
Einlaßdurchlaß 5 auf der Einlaßseite der Drosselklappe 4 und
dem Einlaßumgehungsrohr 5c eine Verbindung herstellt, ein
Luftsteuerventil für die Steuerung der Luftdurchflußmenge
vorgesehen.
Fig. 9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zerstäu
berabschnitt in der in Fig. 7 und in Fig. 8 gezeigten Kraftstoff
zufuhrvorrichtung 100 zeigt und längs der Sprühstrahlrichtung
des von der Flüssigkraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritz
ten Kraftstoffsprühstrahls 6 geschnitten ist.
Das Einlaßumgehungsrohr 5c steht mit der Druckeinstellkam
mer 101d in Verbindung, die in dem Zerstäubungsbasiselement
102d ausgebildet ist. Die Druckeinstellkammer 101d steht mit
der Innenwandoberfläche 150b des Zerstäubungsbasiselements
102d in Verbindung und steht mit dem Trägergasdurchlaß 8
des ringförmigen Spalts, der zwischen dem Teil der Innenwand
oberfläche 150b und der Außenwandoberfläche der
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130b ausgebildet ist, in
Verbindung. Ferner steht der Trägergasdurchlaß 8 mit der
Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 in dem stromabseitigen
Abschnitt des Zerstäubungsbasiselements 102d über einen
Trägergas-Meßelement 8a in Verbindung.
Weiterhin sind in die Seitenwandoberfläche der
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130b wenigstens eine
oder mehrere Öffnungsabschnitte des Düsendurchlasses 103
gebohrt, um eine Verbindung zwischen den inneren und äuße
ren Wandoberflächen der Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritz
düse 130b durch den Düsendurchlaß 103 herzustellen. Ferner
ist der Zerstäubungsgasdurchlaß 7 des ringförmigen Spalts
durch die Innenwandoberfläche der Gas/Flüssigkeitsgemisch-
Einspritzdüse 130b und durch den äußeren Umfangsabschnitt
der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 sowie durch die
vordere Stirnfläche der Flüssigkraftstoff-Einspritzdüse gebildet.
Der Zerstäubungsgasdurchlaß 7 steht mit dem
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzloch 12, das in Einspritz
richtung stromabseitig von der Flüssigkraftstoff-Einspritzein
richtung 9 angeordnet ist, in Verbindung, wobei das
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzloch 12 in die Gemisch-
Erzeugungskammer 140 auf der Auslaßseite des Zerstäubungs
basiselements 102c mündet.
Der stromabseitige Abschnitt der Gemisch-Erzeugungskammer
140 steht mit dem Einlaßdurchlaß 304 im Einlaßdurchlaßab
schnitt 303 stromabseitig von der Drosselklappe 4 in Verbin
dung.
In dem Heizeinrichtungsabschnitt 72, der einen Teil der äuße
ren Umfangswand der Gemischerzeugungskammer 140 bildet,
die stromabseitig vom Zerstäubungsbasiselement 102c der
Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 angeordnet ist, sind mehrere
plattenförmige Heizeinrichtungen (PTC-Heizeinrichtungen) 70a
mit zylindrischer Form längs der Innenwandoberfläche ange
ordnet, so daß sie die Außenkante des Kraftstoffsprühstrahls 6
umgeben. Ferner ist eine plattenförmige Heizeinrichtung 70b
unter einem vorgegebenen Winkel zur Sprühstrahlachsenrich
tung des Kraftstoffsprühstrahls 6 stromabseitig von der Gasge
misch-Erzeugungskammer 140 angeordnet. Das Gasgemisch
10e wird durch wirksames Verdampfen des Kraftstoffsprüh
strahls 6 unter Verwendung dieser Heizeinrichtungen gebildet,
so daß es in den Einlaßdurchlaß 304 stromabseitig von der
Drosselklappe 4 geführt wird.
Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung 100 wie oben beschrieben
bewirkt, daß die von der Einlaßluft 10 stromaufseitig von der
Drosselklappe 4 abgezweigte Einlaßluft 10d durch das (nicht
gezeigte) Umgehungsrohr in das Einlaßumgehungsrohr 5c und
dann in die Druckeinstellkammer 101d strömt. Danach wird ein
Teil der Einlaßluft 10d, die in die Druckeinstellkammer 101d
eingeleitet wird, als Trägerluft 10b zum Trägerluftdurchlaß 8
geführt, der durch einen Teil der Innenwandoberfläche 150b
des Zerstäubungsbasiselements 102d und die Außenwandober
fläche der Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130b kon
struiert ist, um der Gasgemisch-Erzeugungskammer 140b
zugeführt zu werden und den von der Flüssigkraftstoff-Ein
spritzeinrichtung 9 eingespritzten Kraftstoffsprühstrahl 6 zu
umgeben.
Andererseits wird die restliche Einlaßluft 10d, die in die Druck
einstellkammer 101d strömt, als Zerstäubungsluft 10a in den
Zerstäubungsgasdurchlaß 8 geführt, der durch die Innenwand
oberfläche der Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzdüse 130b
und den äußeren Umfangsabschnitt der vorderen Stirnfläche
der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 gebildet ist, und
wird nahezu vom gesamten Umfang dem Anfang des Endab
schnitts des Kraftstoffsprühstrahls 6 wirksam zugeführt, der
von der Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung 9 eingespritzt
wird, und anschließend dazu veranlaßt, sich durch das
Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzloch 12 zu bewegen, um der
Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 zugeführt zu werden, die
stromabseitig vom Gas/Flüssigkeitsgemisch-Einspritzloch 12
angeordnet ist.
Durch die Struktur und die Zerstäubungsluft 10a sowie die
Trägerluft 10b wird die Zerstäubung des Kraftstoffsprühstrahls
6, der von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird,
wirksam gefördert, ferner wird er wirksam transportiert. Da
weiterhin die Heizeinrichtungen 70a um den äußeren Umfang
des Kraftstoffsprühstrahls 6 zylindrisch angeordnet sind, wer
den die Zerstäubung und die Verdampfung der großen Tröpf
chen an der Außenseite des Kraftstoffsprühstrahls 6 wirksam
gefördert, wenn sich der Kraftstoffsprühstrahl 6 durch die
Gasgemisch-Erzeugungskammer 140 bewegt, außerdem kann
die Verdampfung der Tröpfchen, die große Tröpfchen umfassen,
die durch die Zerstäubungsluft 10a schwer zu zerstäuben und
durch die Trägerluft 10b schwer zu transportieren sind, durch
den Zusammenstoß mit den Heizeinrichtungen 70a gefördert
werden.
Darüber hinaus kann die Heizeinrichtung 70b, die in einem
vorgegebenen Winkel in Einspritzrichtung des von der Kraft
stoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzten Kraftstoffsprühstrahls
6 angeordnet ist, die Bewegungsrichtung des Kraftstoffsprüh
strahls 6 ändern, außerdem kann das Gasgemisch 10e, das aus
dem Kraftstoffsprühstrahl 6 erzeugt wird, dem Einlaßdurchlaß
304 stromabseitig von der Drosselklappe 4 wirksam zugeführt
werden. Dadurch kann der Kraftstoffsprühstrahl 6 durch den
Innenraum des Einlaßsammelrohrs 3 stromabseitig vom Ein
laßdurchlaß 304 wirksam zum Einlaßkrümmer 47 und ferner
zu jeder der Brennkammern (in der Figur nicht gezeigt) trans
portiert werden.
Die Wirkungen, die den obenbeschriebenen Ausführungsformen
gemeinsam sind, werden nun mit Bezug auf die Fig. 10(a),
Fig. 10(b) und Fig. 10(c) beschrieben.
In Fig. 10(a) gibt die Koordinate den Zündzeitpunkt an, während
die Abszisse die Tröpfchengröße des von der Kraftstoffzufuhr
vorrichtung 100 zugeführten Kraftstoffsprühstrahls angibt. In
Fig. 10(b) gibt die Koordinate die Katalysatortemperatur an,
während die Abszisse die Zeit angibt, wobei die dünne Linie die
Beziehung zwischen der Katalysatortemperatur und der Zeit
zeigt, wenn der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine normal
ist, und die dicke Linie die Beziehung zwischen der Katalysa
tortemperatur und der Zeit zeigt, wenn der Zündzeitpunkt der
Brennkraftmaschine verzögert ist. In Fig. 10(c) gibt die Koordi
nate die Gesamtmenge von ausgestoßenem HC an, während die
Abszisse die Zeit angibt, wobei die dünne Linie die Beziehung
zwischen der Gesamtmenge von ausgestoßenem HC und der
Zeit zeigt, wenn der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine
normal ist, und die dicke Linie die Beziehung zwischen der
Gesamtmenge von ausgestoßenem HC und der Zeit zeigt, wenn
der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine verzögert ist.
Die Einlaßluft 10a oder das AGR-Gas 27 wird durch Steuern
des ISC-Ventils 73 bei einem Kaltstart oder bei einem Start bei
Normaltemperatur gesteuert, wobei ein Teil der Zerstäubungs
luft 10a oder des Zerstäubungs-AGR-Gases 27a mit dem Kraft
stoffsprühstrahl 6 auf seinem gesamten Umfang zusammen
prallt, so daß sie sich einander gegenüber befinden.
Dadurch werden die Zerstäubung und die
Gas/Flüssigkeitsvermischung des Kraftstoffsprühstrahls 6
gefördert. Um dann ein Anhaften des Kraftstoffsprühstrahls 6
an der Innenwandoberfläche des Einlaßrohrs zu verhindern,
wird die Strömung des Trägergases 6 oder des Träger-AGR-
Gases 27b zum Transportieren des Kraftstoffsprühstrahls 6
gebildet, ferner sind die Heizeinrichtungen 70 im stromabseiti
gen Abschnitt angeordnet. Dadurch können die Zerstäubung
und die Vermischungsverdampfung sowie die Verdampfung
gefördert werden, um die Menge des an der Wandoberfläche
anhaftenden Kraftstoffsprühstrahls zu verringern.
Der Grund ist der folgende. Die Verdampfung des Kraftstoff
sprühstrahls 6 kann durch Zerstäuben des Kraftstoffsprüh
strahls 6 beschleunigt werden, weil die Oberfläche pro Ein
heitskraftstoffmasse erhöht ist, weiterhin wird die Eigenschaft
des Kraftstoffsprühstrahls 6, der Luftströmung im Einlaß
krümmer 47 zu folgen, verbessert, wobei eine Strömung für den
Transport des zerstäubten Kraftstoffsprühstrahls 6 gebildet
wird. Daher kann die Menge des an der Innenwandoberfläche
anhaftenden Kraftstoffs verringert werden. Weiterhin können
durch Verringern der Menge des an der Wandoberfläche anhaf
tenden Kraftstoffs das Startverhalten und der Kraftstoffver
brauch der Brennkraftmaschine 1 verbessert werden, zusätzlich
kann auch die Abgasreinigungsleistung verbessert werden.
Durch Fördern der Zerstäubung, der Gas/Flüssigkeitsver
mischung und der Verdampfung des Kraftstoffsprühstrahls 6,
der der Brennkraftmaschine 1 zugeführt werden soll, kann der
Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 1 unter Aufrechterhal
tung der Stabilität der Verbrennung verzögert werden, wie in
Fig. 10(a) gezeigt ist.
Durch Verzögern des Zündzeitpunkts im Vergleich zum Normal
zustand kann ein Hochtemperaturabgas, das zur Ausdeh
nungsarbeit nicht beiträgt, erzeugt werden, so daß die Tempe
ratur des dreifachen katalytischen Umsetzers 51 unter Verwen
dung des Hochtemperaturabgases in kurzer Zeit auf eine hohe
Temperatur erhöht werden kann, wie in Fig. 10(b) gezeigt ist. In
dem Graphen gibt die horizontale Strichlinie die Katalysatorak
tivierungstemperatur an, wobei die Katalysatortemperatur in
kurzer Zeit durch Erhitzen des Katalysators unter Verwendung
des Hochtemperaturabgases auf die Katalysatoraktivierungs
temperatur erhöht werden kann.
Durch Aktivierung des Katalysators des dreifachen katalyti
schen Umsetzers 51 in kurzer Zeit kann die Gesamtmenge von
ausgestoßenem HC im Startbetrieb der Brennkraftmaschine 1
im Vergleich zu dem Fall mit normalem Zündzeitpunkt wesent
lich verringert werden, wie in dem Graphen von Fig. 10(c)
gezeigt ist. Durch Erhitzen des dreifachen katalytischen Umset
zers in kurzer Zeit kann zusätzlich zu HC auch die Menge von
ausgestoßenem NOx und von CO verringert werden.
Wie oben beschrieben worden ist, kann durch Fördern der
Zerstäubung und der Gas/Flüssigkeits-Vermischung sowie der
Verdampfung des Kraftstoffsprühstrahls 6, der von der Kraft
stoffeinspritzeinrichtung 9 eingespritzt wird, die Menge des an
der Innenwandoberfläche des Einlaßrohrs anhaftenden Kraft
stoffs verringert werden, außerdem kann das Verhalten beim
Kaltstart und beim Start bei Normaltemperatur der Brenn
kraftmaschine verbessert werden, weiterhin kann der Kraft
stoffverbrauch verbessert werden, schließlich kann die Abgas
reinigungsleistung verbessert werden.
Obwohl in den obenbeschriebenen Ausführungsformen die
Konstruktion, die die Heizeinrichtung 70 verwendet, beschrie
ben ist, kann die vorliegende Erfindung auf eine Konstruktion
angewendet werden, in der die Heizeinrichtung 70 weggelassen
ist, falls die Zerstäubung, die Gas/Flüssigkeits-Vermischung
und die Verdampfung durch das Zerstäubungsgas und das
Trägergas ausreichend erfolgen.
Obwohl jede der obenbeschriebenen Ausführungsformen gemäß
der vorliegenden Erfindung anhand eines sogenannten Einlaß
einspritzmotors erläutert wird, der im Einlaßkrümmer 47 die
erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung 2 zum Einspritzen von
Kraftstoff in jeden der Zylinder aufweist, können die gleichen
Wirkungen auch durch Anwenden der vorliegenden Erfindung
auf eine Brennkraftmaschine des sogenannten Zylinderein
spritztyps (die Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinsprit
zung), in der Kraftstoff direkt in die Brennkammer eingespritzt
wird, erhalten werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Menge des an der
Wandoberfläche anhaftenden Kraftstoffs durch Fördern der
Zerstäubung und der Gas/Flüssigkeitsvermischung des von der
Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff
sprühstrahls verringert werden kann, können das Startverhal
ten und der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine ver
bessert werden, außerdem kann auch die Abgasreinigung
verbessert werden. Da weiterhin die Heizeinrichtung als Hilfs
vorrichtung verwendet wird, kann die Belastung der Heizein
richtung verringert werden, außerdem kann die von der Heiz
einrichtung verbrauchte elektrische Energie gesenkt werden,
alternativ kann die Heizeinrichtung in manchen Fällen wegge
lassen werden. Durch Verringern der von der Heizeinrichtung
verbrauchten elektrischen Energie kann ferner die Zuverlässig
keit und die Dauerhaftigkeit der Heizeinrichtung verbessert
werden.
Claims (10)
1. Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die eine Kraftstoffzerstäu
bungsvorrichtung umfaßt, die einen von einer Flüssigkraftstoff-
Einspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffsprühstrahl durch
die Wirkung eines Gases zerstäubt, wobei der zerstäubte Kraft
stoffsprühstrahl stromabseitig von einer Drosselklappe einem
Einlaßrohr, das die Drosselklappe enthält, zugeführt wird,
wobei
die Kraftstoffzufuhrvorrichtung umfaßt:
einen ersten Gasdurchlaß, der Zerstäubungsgas einleitet, das auf den von einem Flüssigkraftstoff-Einspritzloch der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff sprühstrahl wirkt, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprüh strahls zu fördern, wobei der erste Gasdurchlaß um das Flüs sigkraftstoff-Einspritzloch geöffnet ist;
einen zweiten Gasdurchlaß zum Erzeugen eines gemischten Gases durch Einleiten eines Trägergases zu dem Kraftstoffsprühstrahl in der Weise, daß es den Kraftstoffsprühstrahl umgibt, dessen Zerstäubung durch das Zerstäubungsgas gefördert wird; und
eine Heizeinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie sich im Umfangsbereich eines Trägerdurchlasses des gemischten Gases befindet.
die Kraftstoffzufuhrvorrichtung umfaßt:
einen ersten Gasdurchlaß, der Zerstäubungsgas einleitet, das auf den von einem Flüssigkraftstoff-Einspritzloch der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoff sprühstrahl wirkt, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprüh strahls zu fördern, wobei der erste Gasdurchlaß um das Flüs sigkraftstoff-Einspritzloch geöffnet ist;
einen zweiten Gasdurchlaß zum Erzeugen eines gemischten Gases durch Einleiten eines Trägergases zu dem Kraftstoffsprühstrahl in der Weise, daß es den Kraftstoffsprühstrahl umgibt, dessen Zerstäubung durch das Zerstäubungsgas gefördert wird; und
eine Heizeinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie sich im Umfangsbereich eines Trägerdurchlasses des gemischten Gases befindet.
2. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
eine durchschnittliche Tröpfchengröße des Kraftstoff
sprühstrahls kleiner als 20 µm ist.
3. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Kraftstoffzerstäubungsvorrichtung ein Verhältnis
Qa/Ql einer Menge von zerstäubtem Gas Qa zu einer Menge von
eingespritztem Kraftstoff Ql auf einen Wert im Bereich von 250
bis 2750 setzt.
4. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 3, wobei
die Flüssigkraftstoff-Einspritzeinrichtung in der Kraft
stoffzerstäubungsvorrichtung einen Kraftstoffdurchlaß enthält,
der dem eingespritzten Kraftstoff Geschwindigkeitskomponen
ten in axialer Richtung und in tangentialer Richtung verleiht.
5. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach Anspruch 4, wobei
der erste Gasdurchlaß so ausgebildet ist, daß ein Teil
einer Wand des ersten Gasdurchlasses durch eine vordere
Stirnfläche der Kraftstoffeinrichtung gebildet ist.
6. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 5, wobei
der erste Gasdurchlaß ein Gasdurchlaß ist, der sich ringförmig um eine durch die Mitte des Flüssigkraftstoff-Ein spritzlochs der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verlaufende Mit telachse öffnet, im wesentlichen in Richtung der Einspritzung des Kraftstoffsprühstrahls orientiert ist und eine Gasströmung zum Flüssigkraftstoff-Einspritzloch in einer Richtung quer zur Mittelachse zuläßt, und
der zweite Gasdurchlaß ein Gasdurchlaß ist, der eine ringförmige Öffnung besitzt, die in Richtung der Einspritzung der Kraftstoffsprühstrahls um die Mittelachse orientiert ist.
der erste Gasdurchlaß ein Gasdurchlaß ist, der sich ringförmig um eine durch die Mitte des Flüssigkraftstoff-Ein spritzlochs der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verlaufende Mit telachse öffnet, im wesentlichen in Richtung der Einspritzung des Kraftstoffsprühstrahls orientiert ist und eine Gasströmung zum Flüssigkraftstoff-Einspritzloch in einer Richtung quer zur Mittelachse zuläßt, und
der zweite Gasdurchlaß ein Gasdurchlaß ist, der eine ringförmige Öffnung besitzt, die in Richtung der Einspritzung der Kraftstoffsprühstrahls um die Mittelachse orientiert ist.
7. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 6, wobei
eine Durchflußmenge des durch den zweiten
Gasdurchlaß strömenden Trägergases größer als eine Durch
flußmenge des durch den ersten Gasdurchlaß strömenden
Zerstäubungsgases ist.
8. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 7, wobei
der erste Gasdurchlaß und der zweite Gasdurchlaß so
ausgebildet sind, daß Endabschnitte der Gasdurchlässe
stromaufseitig als ein gemeinsamer Gasdurchlaß konstruiert
sind, der stromaufseitig von der Drosselklappe vom Einlaßrohr
abzweigt, und der gemeinsame Gasdurchlaß stromabseitig in
zwei Durchlässe verzweigt.
9. Kraftstoffzufuhrvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 7, wobei
wenigstens ein stromaufseitiger Endabschnitt des
Gasdurchlasses zwischen dem ersten Gasdurchlaß und dem
zweiten Gasdurchlaß mit einem Abgasrohr einer Brennkraftma
schine verbunden ist.
10. Brennkraftmaschine, die eine Kraftstoffzufuhrvorrich
tung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003076795A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Hitachi, Ltd. | Cold start fuel control system |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002206445A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Hitachi Ltd | 内燃機関の燃料供給装置 |
DE10158872B4 (de) * | 2001-11-30 | 2006-03-16 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine |
US6820864B2 (en) * | 2002-01-15 | 2004-11-23 | Hitachi, Ltd. | Fuel vaporization promoting apparatus and fuel carburetion accelerator |
DE10232737B4 (de) * | 2002-07-19 | 2005-12-08 | Audi Ag | Kraftfahrzeugaggregat |
US6874467B2 (en) * | 2002-08-07 | 2005-04-05 | Hitachi, Ltd. | Fuel delivery system for an internal combustion engine |
JP3987400B2 (ja) * | 2002-09-06 | 2007-10-10 | 株式会社日立製作所 | 可変動弁装置を備えた内燃機関の燃料供給装置および方法 |
JP2004132241A (ja) * | 2002-10-10 | 2004-04-30 | Hitachi Ltd | 内燃機関の燃料供給装置 |
JP2004190515A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Hitachi Ltd | 燃料供給装置 |
US20040112344A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-06-17 | Wark Christopher G. | Temperature control for gas assisted fuel delivery |
US20050092288A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-05 | Barron Parks | Spider Jet for Intake Manifolds |
US20060081228A1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-20 | Borgwarner Inc. | Exhaust gas recirculation valve and poppet |
US7766251B2 (en) * | 2005-12-22 | 2010-08-03 | Delavan Inc | Fuel injection and mixing systems and methods of using the same |
FR2928703B1 (fr) * | 2008-03-11 | 2011-07-29 | Renault Sas | Moteur a combustion interne et procede d'injection |
US20110203560A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-25 | Wallace William K | Fuel conditioning vacuum module |
BR112020006081A2 (pt) * | 2017-09-29 | 2020-09-29 | Research Triangle Institute | motor de combustão interna como um reator químico para produzir gás de síntese a partir de alimentações de hidrocarboneto |
CN114352408A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 泉州市力丰机电科技有限公司 | 一种保护内燃机燃烧室与提高燃烧效率的方法及其装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2936426A1 (de) * | 1979-09-08 | 1981-04-02 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzventil |
JP2996525B2 (ja) * | 1991-03-20 | 2000-01-11 | 株式会社日立製作所 | 燃料噴射弁 |
DE4446242A1 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
US5598826A (en) * | 1994-12-27 | 1997-02-04 | Hitachi America, Ltd. | Cold start fuel control system for an internal combustion engine |
US5482023A (en) | 1994-12-27 | 1996-01-09 | Hitachi America, Ltd., Research And Development Division | Cold start fuel control system |
US6116516A (en) * | 1996-05-13 | 2000-09-12 | Universidad De Sevilla | Stabilized capillary microjet and devices and methods for producing same |
-
2001
- 2001-03-29 DE DE10115442A patent/DE10115442B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-29 US US09/819,639 patent/US6508236B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003076795A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Hitachi, Ltd. | Cold start fuel control system |
US6843238B2 (en) | 2002-03-08 | 2005-01-18 | Hitachi, Ltd. | Cold start fuel control system |
US6918383B2 (en) | 2002-03-08 | 2005-07-19 | Hitachi, Ltd. | Fuel control system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20010025628A1 (en) | 2001-10-04 |
DE10115442B4 (de) | 2006-04-20 |
US6508236B2 (en) | 2003-01-21 |
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