DE102009003100A1 - Brennkraftmaschine mit kompakter Einspritzvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Saugrohr (5), eine kompakte Einspritzvorrichtung (12) mit einem Injektor, einer Kraftstoffpumpe und einem Luftsteller, eine im Saugrohr (5) angeordnete Drosselklappe (13), welche das Saugrohr in einen ersten Bereich (21) in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe und einen zweiten Bereich (22) in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe trennt, wobei die Einspritzvorrichtung (12) direkt an einem Außenumfang des Saugrohrs (5) an einer Position angeordnet ist, an welcher die Drosselklappe (13) im Saugrohr (5) angeordnet ist, und wobei eine Luftzuführung zur Einspritzvorrichtung (12) am ersten Bereich (21) durch eine erste Öffnung (15) im Saugrohr unmittelbar in die Einspritzvorrichtung erfolgt und eine Luftabführung von der Einspritzvorrichtung (12) zum zweiten Bereich (22) des Saugrohrs durch eine zweite Öffnung (16) im Saugrohr (5) unmittelbar in das Saugrohr (5) erfolgt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer kompakten Einspritzvorrichtung und insbesondere einem reduzierten Leitungsbedarf von Leitungen für eine Luftzuführung und eine Luftabführung.
  • Einspritzvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere aus Kosten- und Bauraumgründen erfordern Kleinbrennkraftmaschinen, welche nur einen oder nur zwei Zylinder und einen kleinen Hubraum aufweisen, eigenständige Lösungen. Einsatzgebiete derartiger Kleinbrennkraftmaschinen sind beispielsweise Zweiräder oder Dreiräder oder Rasenmäher oder Stromaggregate usw. Bekannte Einspritzvorrichtungen umfassen üblicherweise in einem Tank eine Kraftstoffpumpe mit einem Druckregler, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck in eine Leitung, z. B. ein Rail o. ä., fördert. Am Ende der Leitung ist ein Injektor angeordnet, welcher, gesteuert durch eine Steuereinrichtung, Kraftstoff in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum einspritzt. Derartige Einspritzeinrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und insbesondere teuer, so dass sie Kleinbrennkraftmaschinen ebenfalls sehr teuer machen.
  • Aus der EP 1 340 906 B1 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit elektronischer Steuerung bekannt, bei der ein Injektor nahe einem Pumpenkolben angeordnet ist. Ferner ist hierbei ein Vordruckventil zum Ausüben eines Vordrucks auf den Kraftstoff in einer Anfangsphase eines Druckhubes des Kolbens in der Rückleitung des Kraftstoffs zum Tank vorgesehen. Das Vordruckventil evakuiert dabei einen Teil des in einer Druckkammer befindlichen Kraftstoffs in die Rückleitung. Hierdurch kann insbesondere die Bildung von Dampfblasen im Injektor reduziert werden. Allerdings ist der Aufbau relativ kompliziert und die Vorrichtung nimmt einen großen Bauraum ein.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie sehr kurze Leitungslängen für eine Luftzuführung und eine Luftabführung hat. Ein Luftbypass ist dabei durch eine kompakte Einspritzvorrichtung geführt, um eine Leerlaufluftzumessung auszuführen. Die kompakte Einspritzvorrichtung umfasst dabei einen Injektor, eine Kraftstoffpumpe und einen Luftsteller, welche in die Einspritzvorrichtung integriert sind. Erfindungsgemäß wird somit ein durch die Einspritzvorrichtung geführter Luftbypass über eine Drosselklappe bereitgestellt. Die kompakte Einspritzvorrichtung ist dabei an einem Außenumfang des Saugrohrs der Brennkraftmaschine an einer Position angeordnet, an der im Saugrohr die Drosselklappe angeordnet ist. Somit kann ein Bypass über die Einspritzvorrichtung zur Überbrückung der Drosselklappe ermöglicht werden. Eine Luftzuführung von einem ersten Bereich des Saugrohrs in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe wird durch eine erste Öffnung im Saugrohr unmittelbar in die Einspritzvorrichtung geführt. Eine Luftabführung von der Einspritzvorrichtung wird zu einem zweiten Bereich des Saugrohrs in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe durch eine zweite Öffnung unmittelbar in das Saugrohr geführt. Hierdurch müssen keine langen Leitungslängen für die Luftzuführung bzw. Luftabführung bereitgestellt werden, sondern die Luft kann direkt aus dem Saugrohr in die Einspritzvorrichtung und von der Einspritzvorrichtung in das Saugrohr zurückströmen. Die Einspritzvorrichtung ist dabei direkt an einem äußeren Umfang des Saugrohrs befestigt.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung im Saugrohr größer als ein Durchmesser der Drosselklappe. Dadurch wird sichergestellt, dass ein ausreichender Abstand von einer Position, an welcher ein Schwenkpunkt der Drosselklappe im Saugrohr vorgesehen ist, erhalten wird. Es sei ferner angemerkt, dass beispielsweise bei einer ovalförmigen Drosselklappe als größter Durchmesser ein größter Abstand einer Geraden durch die Drehachse der Drosselklappe zum Außenumfang der Drosselklappe definiert ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Saugrohr eine dritte Öffnung, an welcher der Injektor der kompakten Einspritzvorrichtung angeordnet ist. Der Injektor spritzt dabei Kraftstoff durch die dritte Öffnung direkt in das Saugrohr ein. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Einspritzvorrichtung. Weiter bevorzugt ist die dritte Öffnung dabei unmittelbar benachbart zur zweiten Öffnung angeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass bei einer Einspritzung beispielsweise auch der Luftbypass über die erste und zweite Öffnung geöffnet wird, um eine verbesserte Verwirbelung im Bereich des Sprays der Einspritzung durch einen Luftaustritt aus der zweiten Öffnung zu erreichen. Bevorzugt ist dabei die dritte Öffnung in Strömungsrichtung durch das Saugrohr nach der zweiten Öffnung angeordnet. Dies verbessert zusätzlich noch die Durchmischung von Luft und Kraftstoff.
  • Vorzugsweise spritzt die Einspritzvorrichtung direkt in die zweite Öffnung ein. Dadurch kann auf eine separate Einspritzöffnung im Saugrohr verzichtet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und zweite Öffnung auf einer Geraden parallel zu einer Mittelachse des Saugrohrs angeordnet.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine wird vorzugsweise bei Kleinbrennkraftmaschinen mit genau einem oder genau zwei Zylindern verwendet. Einsatzgebiete sind hierbei beispielsweise motorisierte Zweiräder oder Rasenmäher oder stationäre Stromerzeugungsaggregate.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Saugrohrabschnitts der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Brennkraftmaschine 1 dieses Ausführungsbeispiels eine Ein-Zylinder-Maschine mit einem Tank 2, einem Saugrohr 5, einem Brennraum 6 und einem Kolben 7. Am Brennraum 6 ist ein Einlassventil 8 und ein Auslassventil 10 sowie eine Zündkerze 9 angeordnet. Im Saugrohr 5 ist ferner eine Drosselklappe 13 angeordnet, welche in bekannter Weise um eine Achse schwenkbar ist, um den Saugrohrquerschnitt vollständig zu öffnen oder zu verschließen. Der Pfeil 11 gibt dabei eine Strömungsrichtung durch das Saugrohr an.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine kompakte Einspritzvorrichtung 12, in welche ein Injektor, eine Kraftstoffpumpe und ein Luftsteller integriert sind. Die Einspritzvorrichtung 12 ist ein kompaktes und kleinbauendes Bauteil und ist an einer Außenseite des Saugrohrs 5 direkt auf dem Saugrohr 5 angeordnet (vgl. 1 und 2). Wie aus 2 ersichtlich ist, sind im Saugrohr 5 eine erste Öffnung 15, eine zweite Öffnung 16 und eine dritte Öffnung 17 ausgebildet. Die erste Öffnung 15 ist eine Lufteinlassöffnung, die zweite Öffnung 16 ist eine Luftauslassöffnung und die dritte Öffnung 17 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in das Saugrohr. In 2 ist mit dem Bezugszeichen 18 ein Spray von eingespritztem Kraftstoff angedeutet. Durch die kompakte Einspritzvorrichtung 12 ist somit ein Luftbypass 14 geführt, welcher die erste Öffnung 15 mit der zweiten Öffnung 16 verbindet. Der in die Einspritzvorrichtung 12 integrierte Luftsteller gibt dabei den Luftbypass 14 frei bzw. verschließt diesen oder ermöglicht eine nur teilweise Öffnung. Weiterhin ist in 2 ein in Strömungsrichtung 11 vor der Drosselklappe 13 liegender erster Bereich 21 und ein in Strömungsrichtung 11 nach der Drosselklappe 13 liegender zweiter Bereich 22 eingezeichnet.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, kann somit Luft aus dem ersten Bereich 21 über die erste Öffnung 15 in den Luftbypass 14 strömen und bei geöffnetem Luftsteller weiter zur zweiten Öffnung 16 und von dort in den zweiten Bereich 22 des Saugrohrs strömen. Hierdurch wird ein in die Einspritzvorrichtung 12 integrierter Bypass für Luft bereitgestellt, über welchen Luft vom ersten Bereich 21 zum zweiten Bereich 22 auch bei geschlossener Drosselklappe 13 strömen kann. Dies ist beispielsweise in einer Leerlaufstellung der Fall. Die zweite Öffnung 16 ist dabei unmittelbar benachbart zur dritten Öffnung 17, in welche Kraftstoff eingespritzt wird, angeordnet, wobei die zweite Öffnung 16 in Strömungsrichtung vor der dritten Öffnung 17 liegt. Hierdurch kann eine zusätzliche Vermischung von Luft und Kraftstoff bei Verwendung des Bypass 14 und einer Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr erreicht werden.
  • Alternativ kann der Injektor der Einspritzvorrichtung auch direkt in die zweite Öffnung 16 einspritzen, so dass auf eine zusätzliche Öffnung zur Kraftstoffeinspritzung verzichtet werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist somit einen einfachen und kompakten Aufbau auf und kann insbesondere auf separate Luftzuleitungs- bzw. Luftableitungsleitungen verzichten. Hierzu ist die Einspritzvorrichtung 12 unmittelbar auf dem Saugrohr 5 angeordnet, wobei die Position auf dem Saugrohr derart ist, dass sie im Wesentlichen einer Position der Drosselklappe 13 entspricht. Somit kann der Bypass 14 durch die Einspritzvorrichtung 12 und unter Umgehung der Drosselklappe 13 bereitgestellt werden. Die drei Öffnungen 15, 16, 17 liegen dabei vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden, welche parallel zu einer Mittelachse X-X des Saugrohrs 5 ist.
  • Als Aktuator für die Kraftstoffpumpe und den Luftsteller wird dabei vorzugsweise ein gemeinsamer elektromagnetischer Aktuator verwendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1340906 B1 [0003]

Claims (7)

  1. Brennkraftmaschine, umfassend: – ein Saugrohr (5), – eine kompakte Einspritzvorrichtung (12) mit einem Injektor, einer Kraftstoffpumpe und einem Luftsteller, – eine im Saugrohr (5) angeordnete Drosselklappe (13), welche das Saugrohr in einen ersten Bereich (21) in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe und einen zweiten Bereich (22) in Strömungsrichtung nach der Drosselklappe trennt, – wobei die Einspritzvorrichtung (12) direkt an einem Außenumfang des Saugrohrs (5) an einer Position angeordnet ist, an welcher die Drosselklappe (13) im Saugrohr (5) angeordnet ist, und – wobei eine Luftzuführung zur Einspritzvorrichtung (12) am ersten Bereich (21) durch eine erste Öffnung (15) im Saugrohr unmittelbar in die Einspritzvorrichtung erfolgt und eine Luftabführung von der Einspritzvorrichtung (12) zum zweiten Bereich (22) des Saugrohrs durch eine zweite Öffnung (16) im Saugrohr (5) unmittelbar in das Saugrohr (5) erfolgt.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) zwischen der ersten Öffnung (15) und der zweiten Öffnung (16) größer ist als ein Durchmesser der Drosselklappe (13).
  3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (8) eine dritte Öffnung (17) umfasst, an welcher direkt der Injektor der Einspritzvorrichtung (12) angeordnet ist, um Kraftstoff durch die dritte Öffnung (17) in das Saugrohr (5) einzuspritzen.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Öffnung (17) unmittelbar benachbart zur zweiten Öffnung (16) angeordnet ist.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Öffnung (17) in Strömungsrichtung (11) nach der zweiten Öffnung (16) angeordnet ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor der Einspritzvorrichtung (12) direkt in die zweite Öffnung einspritzt.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Öffnung (15, 16) auf einer Geraden parallel zu einer Mittelachse (X-X) des Saugrohrs (5) angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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