DE10393764T5 - Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Eine Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche so aufgebaut ist, dass der aus der Kraftstoff-Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder des Motors durch Spalte bzw. Zwischenräume, wie dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. der Einspritzdüse ausgetretene bzw. entwichene Leckkraftstoff über den Leckkanal in der Einspritzdüse in einer Lecköl-Sammelleitung gesammelt wird, wobei die Lecköl-Sammelleitung mit dem Ansaugluftkanal des Motors verbunden ist, und ein Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil zum Öffnen oder Schließen der Lecköl-Sammelleitung in der Lecköl-Sammelleitung vorgesehen ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Sammeln des aus dem Kraftstoff-Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors durch Spalte bzw. Zwischenräume wie dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. der Kraftstoff-Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder ausgetretenem Kraftstoff über den Leckkanal in der Kraftstoff-Einspritzdüse in einer Lecköl-Sammelleitung. Die Vorrichtung ist insbesondere anwendbar auf einen Verbrennungsmotor, der einen Kraftstoff mit niedrigem Siedepunkt wie DME (Dimethyl-Ether), LPG (verflüssigtes Petroleumgas), etc. verwendet.
  • Technischer Hintergrund
  • In einem Dieselmotor, bei dem der Kraftstoff mit niedrigem Siedepunkt wie DME (Dimethyl-Ether), LPG (verflüssigtes Petroleumgas), etc., welches mit Druck beaufschlagt und in einen flüssigen Zustand gebracht ist, von der Einspritzdüse in den Zylinder eingespritzt wird, wird der Kraftstoff in dem Kraftstoff-Zuführsystem zum Zuführen des Kraftstoffes zu der Einspritzdüse und in das Kraftstoff-Einspritzsystem mit Druck beaufschlagt, weil der Kraftstoff im flüssigen Zustand in den Zylinder eingespritzt werden muss.
  • Daher nimmt bei dem Kraftstoff-Einspritzsystem eines solchen Dieselmotors die Menge an Leckkraftstoff, welcher in einem flüssigen Zustand unter Druck und geringer Viskosität zum oberen Teil der Kraftstoff-Einspritzdüse durch Spalte bzw. Zwischenräume wie dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. austritt bzw. leckt oder entweicht, zu, so dass sich Leckkraftstoff für die Verwendung bei der Verbrennung ansammelt. Wird der Leckkraftstoff aber in die Atmosphäre freigesetzt, verringert sich die thermische Effizienz bzw. der thermische Wirkungsgrad des Motors.
  • Allgemein wird der aus der Einspritzdüse ausgetretene Kraftstoff für das bzw. in dem Kraftstoff-Zuführsystem gesammelt, um gemäß der Beschreibung in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 9-112732 wiederverwendet zu werden.
  • Bei einem Dieselmotor, welcher Kraftstoff mit niedrigem Siedepunkt verwendet, ist es jedoch denkbar, weil der Kraftstoff in dem Kraftstoff-Zuführsystem mit Druck beaufschlagt ist, den Leckkraftstoff dem Ansaugluft-Zuführkanal zuzuführen, um dadurch verdampft und zusammen mit der Frischluft (Ansaugluft des Motors) in den Zylinder als Luft-Kraftstoffgemisch zugeführt zu werden, anstatt den Leckkraftstoff von der Einspritzdüse in das Kraftstoff-Zuführsystem zurückzuführen, wie das bei einem Dieselmotor der Fall ist, welcher Leicht- oder Schweröl gemäß der Beschreibung in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 9-112732 verwendet.
  • Wenn der Leckkraftstoff von der Einspritzdüse in den Luftzuführkanal eingeleitet wird, um mit der als Ansaugluft dem Motor zuzuführenden Frischluft vermischt zu werden, ist das Gemisch ein extrem mageres Gemisch aus Leckkraftstoff und Frischluft und es kann im Zylinder sehr wahrscheinlich eine unvollständige Verbrennung mit unverbrannten Kraftstoffresten auftreten.
  • Insbesondere bei einem Niedriglastbereich mit verminderten Einspritzmengen an Brennstoff in den Zylinder ist die Verbrennungsumgebung im Zylinder derart, dass die unvollständige Verbrennung des mageren Gemisches mit dem Leckkraftstoff sehr wahrscheinlich auftritt und aufgrund der unvollständigen Verbrennung des Leckkraftstoffes der Kraftstoffverbrauch ansteigt und gleichzeitig eine Verschlechterung der Abgasemissionen aufgrund der Erzeugung schädlicher Substanzen wie CO (Kohlenmonoxid) und HC (Kohlenwasserstoffe) hervorgerufen wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, angesichts der Probleme im Stand der Technik, eine Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, durch die der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission verbessert werden kann, indem der Verbrennungszustand des mageren Gemisches aus Frischluft und von der Einspritzdüse ausgetretenem Kraftstoff in einem guten Zustand über dem gesamten Betriebsbereich des Motors, insbesondere bei einem Verbrennungsmotor, welcher Kraftstoff mit niedrigen Siedepunkt verwendet, eingehalten wird.
  • Zur Lösung der vorstehenden Probleme stellt die vorliegende Erfindung ein System zum Sammeln des Leckkraftstoffes eines Verbrennungsmotors bereit, welches so aufgebaut ist, dass der aus der Kraftstoff-Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder des Motors durch Spalte bzw. Zwischenräume, wie dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. der Einspritzdüse ausgetretene bzw. entwichene Leckkraftstoff über den Leckkanal in der Einspritzdüse in einer Lecköl-Sammelleitung gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lecköl-Sammelleitung mit dem Ansaugluftkanal des Motors verbunden ist, und ein Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil zum Öffnen oder Schließen der Lecköl-Sammelleitung in der Lecköl-Sammelleitung vorgesehen ist.
  • Die Vorrichtung ist so aufgebaut, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, der für die Drehzahl vorbestimmt wurde, und dieses dann geschlossen ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  • Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung mit einem Motorlast-Detektor zum Erfassen der Last des Motors, einem Motordrehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors, und einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit versehen ist, welche(r) basierend auf dem erfassten Wert der Motorlast, der von dem Motorlast-Detektor geliefert wird, und dem erfassten Wert der Drehzahl, der von dem Motordrehzahl-Detektor geliefert wird, eine solche Steuerung durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, der für die Drehzahl vorbestimmt wurde, und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung so aufgebaut ist, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt und dasselbe geschlossen ist bzw. wird, wenn der Druck in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem Leckleitungsdruck-Detektor zum Erfassen des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung und mit einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit versehen, welche(r) basierend auf dem erfassten Wert des Drucks, der von dem Leckleitungsdruck-Detektor geliefert wird, eine Steuerung durchführt, so dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung so aufgebaut ist, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, welcher für die Drehzahl vorbestimmt ist, und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt, und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Motorlast und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert des Drucks.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem Motorlast-Detektor zum Erfassen der Last des Motors, einem Motordrehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors, einem Leckleitungsdruck-Detektor zum Erfassen des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung und einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit versehen, welche(r) basierend auf dem erfassten Wert der Motorlast, der von dem Motorlast-Detektor geliefert wird, dem erfassten Wert der Drehzahl, der von dem Motordrehzahl-Detektor geliefert wird, und dem erfassten Wert des Drucks, der von dem Leckleitungsdruck-Detektor geliefert wird, eine solche Steuerung durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, welcher für die Drehzahl vorbestimmt ist, und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt oder wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Last und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung den vorbestimmten Wert des Drucks übersteigt, und die Steuerung so durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Last und gleichzeitig der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert des Drucks.
  • Wird also bei einem Dieselmotor der Kraftstoff mit einer niedrigen Siedetemperatur wie DME (Dimethyl-Ether), LPG (verflüssigtes Petroleumgas) etc., der mit Druck beaufschlagt und in einen flüssigen Zustand bei geringer Viskosität gebracht ist, der Einspritzdüse zugeführt und von dieser in den Zylinder eingespritzt, nimmt die Kraftstoffleckage von dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. der Einspritzdüse zum oberen Teil der Einspritzpumpe zu.
  • Erfindungsgemäß wird jedoch der von der Einspritzdüse ausgetretene bzw. entwichene Kraftstoff über eine Lecköl-Sammelleitung dem Ansaugluftkanal zugeführt und ein Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil wird so gesteuert, dass es die Leckleitung öffnet oder schließt, und das Ventil wird geöffnet, wenn der Motor in einem Hochlastbereich betrieben wird, so dass der Leckkraftstoff in den Ansaugluftkanal eingeführt wird, um mit der Ansaugluft vermischt und dem Zylinder des Motors zugeführt zu werden, wodurch der Leckkraftstoff in dem Zylinder zufriedenstellend verbrannt werden kann, ohne dass unverbrannter Kraftstoff zurückbleibt.
  • Andererseits ist dann, wenn der Motor in einem Niedriglastbereich betrieben wird, die Menge an Leckkraftstoff gering und das Vorgemisch desselben mit der Ansaugluft sehr mager, so dass eine vollständige Verbrennung des Leckkraftstoffs schwierig ist. Daher kann durch Schließen des Leckleitungsventils zum Unterbrechen der Einleitung des Leckkraftstoffs in den Ansaugluftkanal die Zunahme des Kraftstoffverbrauchs und die Verschlechterung der Abgasemissionen umgangen werden.
  • Ferner kann durch Schließen des Leckleitungsventils, bis der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert erreicht, um den Leckkraftstoff in der Lecköl-Sammelleitung zu speichern, und durch Öffnen des Ventils, wenn der Druck den vorbestimmten Wert erreicht, um den Leckkraftstoff mit höherem Druck in den Ansaugkanal einzuleiten, ein dichteres Kraftstoff-/Luft-Vorgemisch in den Zylinder als Ansaugluft des Motors zugeführt werden und es kann eine zufriedenstellende Verbrennung bei geringeren unverbrannten Kraftstoffresten verwirklicht werden.
  • Daher kann durch Öffnen des Ventils zum Einleiten des Leckkraftstoffs in den Ansaugluftkanal des Motors, wenn der Motor in einem Bereich hoher Last arbeitet, der in den Zylinder eingeleitete Leckkraftstoff in dem mit Ansaugluft vermischten Zustand in dem Zylinder zufriedenstellend verbrannt werden, ohne dass unverbrannter Kraftstoff zurückbleibt, und durch Schließen des Ventils, um den Leckkraftstoff in der Lecköl-Sammelleitung zu speichern, bis der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen bestimmten Wert erreicht, und durch Öffnen des Ventils, wenn der Druck diesen bestimmten Wert erreicht, um den Leckkraftstoff mit erhöhtem Druck von der Lecköl-Sammelleitung in den Luftansaugkanal einzuleiten, wo er mit der Ansaugluft vermischt wird, wenn der Motor in einem Niedriglastbereich arbeitet, ein dichteres Kraftstoff-/Luftgemisch in den Zylinder überführt werden und eine gute Verbrennung mit geringeren unverbrannten Kraftstoffresten kann selbst bei diesem Niedriglastbereich ermöglicht werden.
  • Auf diese Weise kann der Leckkraftstoff bei zufriedenstellenden Verbrennungszuständen in dem gesamten Lastbereich des Motors verbrannt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Steuerblockdiagramm der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung;
  • 3 eine Schnittansicht der Einspritzdüse in der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung;
  • 4A und 4B Darstellungen zur Erläuterung der Betätigung des Leckleitungsventils in Abhängigkeit von der Motorlast;
  • 5A und 5B Darstellungen zur Erläuterung der Betätigung des Leckleitungsventils in Abhängigkeit vom Druck in der Leckleitung;
  • 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Betätigung des Leckleitungsventils in Abhängigkeit von der Motorlast und dem Druck in der Leckleitung;
  • 7 eine Grafik, die in (A), (B) bzw. (C) den Kraftstoffverbrauch, HC-Emissionen und CO-Emissionen über der Motorlast zeigt, jeweils wenn das Sammeln von Leckkraftstoff erfolgt oder nicht erfolgt.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, wenn nicht ausdrücklich angegeben, Abmessungen, Materialien, Relativpositionen und so weiter der Bestandteile der Ausführungsformen nur als erläuternd verstanden werden sollen und nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß 1, welche die Gesamtkonfiguration der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bezeichnet Bezugszeichen 100 ein Motor (Dieselmotor), 2 Kraftstoff-Einspritzdüsen (später noch detailliert beschrieben), welche an jedem der Zylinder des Motors 100 angebracht sind, 1 eine Kraftstoff-Einspritzpumpe, welche Kraftstoff komprimiert und zu jeder der Einspritzdüsen 2 über jeweils eine Kraftstoff-Einspritzleitung 3 schickt, und 4 eine Kraftstoff-Zuführleitung zum Zuführen von Kraftstoff von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstofftank zur Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 mittels einer ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoff-Förderpumpe.
  • Bezugszeichen 7 ist der Ansaug-Sammelverteiler des Motors 100 und 6 ist die Ansaugluftleitung, welche mit dem Ansaugverteiler 7 verbunden ist.
  • In der Ausführungsform wird als Kraftstoff für den Motor 100 Lecköl-Sammelleitungskraftstoff wie DME (Dimethyl-Ether), LPG (verflüssigtes Petroleumgas) etc., verwendet. Die vorliegende Erfindung kann aber auch angewendet werden, wenn Leicht- oder Schweröl als Kraftstoff verwendet wird.
  • Der Aufbau der Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 ist der gleiche wie der einer herkömmlichen Reihen-Einspritzpumpe (in-line, jerk fuel injection pump) und die detaillierte Erläuterung derselben wird hier weggelassen.
  • Das Bezugszeichen 5 ist eine Lecköl-Sammelleitung (Leckleitung), welche den Leckkraftstoffkanal- bzw. -durchgang 28 und den Leckkraftstoffverbinder 29 der Einspritzdüse 2 gemäß 3 mit der Ansaugluftleitung 6 verbindet. Das Bezugszeichen 8 ist ein Leckleitungsventil, das an der Lecköl-Sammelleitung 5 zum Öffnen oder Schließen des Durchgangs in der Lecköl-Sammelleitung verbunden ist, wobei das Ventil aus einem elektromagnetischen Ventil aufgebaut ist, welches zum Steuern bzw. Regulieren der Strömungsrate fähig ist.
  • Das Bezugszeichen 10 ist ein Leckleitungsdruck-Detektor zum Erfassen des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung 5, 11 ist ein Motorlast-Detektor zum Erfassen der Last (Motorausgang) des Motors 100, 12 ist ein Motordrehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors 100, und 9 ist ein Kontroller bzw. eine Steuereinheit, der bzw. die später noch beschrieben wird und dem bzw. der der Druck in der Lecköl-Sammelleitung 5, welcher durch den Leckleitungsdruck-Detektor 10 erfasst wurde, die durch den Motorlast-Detektor 11 erfasste Motorlast und die durch den Motordrehzahl-Detektor 12 erfasste Motordrehzahl zugeführt wird. Das Steuersignal des Kontrollers 9 wird über eine Steuerleitung 9a an das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil 8 geschickt.
  • Gemäß 3, die Details der Einspritzdüse 2 zeigt, ist Bezugszeichen 21 ein Düsenkörper, 24 ein Düsenchip bzw. ein Düsen-Spritzzapfen (nozzle chip), der an einem Ende des Düsenkörpers 21 mittels einer auf den Düsenkörper 21 aufgeschraubten Düsenmutter 30 angebracht ist, und 25 eine von mehreren Düsenöffnungen, die in den Endteil des Düsen-Spritzzapfens 24 gebohrt sind. Bezugszeichen 26 ist ein ringförmiger Kraftstoffpool bzw. Kraftstoff-Sammelbereich, der in dem Spritzzapfen 24 ausgebildet ist, und 29a, 29b und 29c bezeichnen jeweils einen in dem Düsenkörper 21 und dem Düsen-Spritzzapfen 24 vorgesehenen Kraftstoffkanal. Bezugszeichen 32 ist ein Kraftstoff-Einlassverbinder mit einem Filter 32a, der darin aufgenommen ist, wobei der Verbinder in den Düsenkörper 21 an dessen oberem Teil eingeschraubt ist. Unter Druck von der Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 über die Kraftstoff-Einspritzleitung 3 zugeführter Kraftstoff wird über die Kraftstoffkanäle 29a, 29b und 29c in den Kraftstoffpool bzw. -Sammelbereich 26 eingeführt.
  • Das Bezugszeichen 23 ist ein Nadelventil, das in dem Düsen-Spritzzapfen 24 für eine wechselseitige Gleitbewegung aufgenommen ist, wobei der Kraftstoffpool 26 gemäß dem Zurückziehen oder Aufsetzen der Spitze des Nadelventils 23 von bzw. auf dem in dem Düsen-Spritzzapfen 24 geformten (Ventil)Sitz mit den Einspritzlöchern 25 verbunden oder getrennt wird.
  • Bezugszeichen 27 ist eine Nadelventilfeder, die in dem Nadelventilfederraum 27a des Düsenkörpers 21 aufgenommen ist und 31 ist ein unterer Federrückhalter, der zwischen dem oberen Ende des Nadelventils 23 und der unteren Endfläche der Nadelventilfeder 27 vorgesehen ist. 22 ist ein oberer Federrückhalter zum Haltern der Nadelventilfeder 27 an der oberen Endfläche derselben. Der Öffnungsdruck des Nadelventils 23 wird durch die Federkraft der Nadelventilfeder 27 bestimmt.
  • Bezugszeichen 28 ist ein Leckkraftstoffdurchgang bzw. -kanal, der durch den Mittelteil des oberen Federrückhalters 22 verläuft, um den Nadelventilfederraum 27a mit dem Leckkraftstoffverbinder 29 zu verbinden.
  • Als nächstes wird die Arbeitsweise bzw. der Betrieb der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben.
  • Der erfasste Wert der (Ausgangs-)Last des Motors 100, der durch den Motorlast-Detektor 11 erfasst wurde, wird dem Last-Vergleichsabschnitt 92 des Kontrollers 9 eingespeist und der erfasste wert der Drehzahl des Motors 100, der von dem Motordrehzahl-Detektor 12 erfasst wurde, wird dem Drehzahl-Vergleichsabschnitt 94 des Kontrollers 9 eingespeist.
  • Andererseits wird der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung 5, welcher durch den Leckleitungsdruck-Detektor 10 erfasst wurde, dem Leckdruck-Vergleichsabschnitt 96 des Kontrollers 9 eingespeist.
  • Das Bezugszeichen 91 ist ein Umschaltlast-Einstellabschnitt, in dem eine Leckleitungsventil-Umschaltlast L0 eingestellt bzw. vorgegeben wird, welche den unteren Grenzwert der Motorlast darstellt, wenn der in der Lecköl-Sammelleitung 5 gespeicherte Leckkraftstoff in die Ansaugleitung 6 zugeführt wird, wobei die Umschaltlast L0 des geöffneten Leckleitungsventils in Beziehung gesetzt ist zu der Umschaltdrehzahl, die in dem Umschaltdrehzahl-Einstellabschnitt 93 des Kontrollers 9 eingestellt ist.
  • Genauer gesagt wird die Umschaltlast L0, welche als eine Funktion der Motordrehzahl gemäß 4A definiert ist, in dem Umschaltlast-Einstellabschnitt 91 und dem Umschaltdrehzahl-Einstellabschnitt 93 eingestellt bzw. vorgegeben. Wenn der Motor in dem Hochlastbereich über der Umschaltlast L0 arbeitet, wird das Leckleitungsventil 8 geöffnet und wenn der Motor in dem Niedriglastbereich unter der Umschaltlast L0 arbeitet, wird das Leckleitungsventil 8 geschlossen, wobei sich die Umschaltlast L0 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändert.
  • Bezugszeichen 95 ist der Umschalt-Leckdruck-Einstellabschnitt des Kontrollers 9, in dem der Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0 eingestellt bzw. vorgegeben wird, über welchem das Leckleitungsventil 8 geöffnet wird und der in der Lecköl-Sammelleitung 5 gespeicherte Leckkraftstoff der Ansaugluftleitung 6 zugeführt wird.
  • In dem Last-Vergleichsabschnitt 92 wird der durch den Motorlast-Detektor 11 erfasste Wert der Motorlast mit der in dem Umschaltlast-Einstellabschnitt 91 eingestellten Leckleitungsventil-Umschaltlast L0 verglichen, und in dem Drehzahl-Vergleichsabschnitt 94 wird der durch den Motordrehzahl-Detektor 12 erfasste Wert der Motordrehzahl mit dem in dem Umschaltdrehzahl-Einstellabschnitt 93 eingestellten bzw. vorgegebenen Umschaltdrehzahlwert verglichen und diese Ergebnisse des Vergleichs werden an den Betriebszustand/Ventilöffnungs-Berechnungsabschnitt 97 des Kontrollers 9 ausgegeben.
  • In dem Leckdruck-Vergleichsabschnitt 96 wird der von dem Leckleitungsdruck-Detektor 10 erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung mit dem Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0, der in dem Umschaltdruck-Einstellabschnitt 95 eingestellt bzw. vorgegeben ist, verglichen und das Ergebnis des Vergleichs wird an den Berechnungsabschnitt 98 für 1eckleitungsdruckbezogene Ventilöffnungen des Kontrollers 9 ausgegeben.
  • Der Berechnungsabschnitt 97 für betriebszustandsbezogene Ventilöffnungen gibt ein Signal zum Öffnen des Leckleitungsventils 8 basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs des erfassten Werts der Motorlast mit der Leckleitungsventil-Umschaltlast L0 in dem Last-Vergleichsabschnitt 92 und dem Ergebnis des Vergleichs der erfassten Motordrehzahl mit der Leckleitungs-Öffnungs-/Schließ-Umschaltdrehzahl in dem Drehzahl-Vergleichsabschnitt 94 an den Ventil-Öffnungs-/Schließ-Steuerabschnitt des Kontrollers 9 aus, wenn die erfasste Motorlast höher ist als die Leckleitungsventil-Umschaltlast L0, d. h., wenn die Motorlast in dem Bereich des geöffneten Leckleitungsventils gemäß 4A ist.
  • Wenn die erfasste Motorlast niedriger ist als die Leckleitungsventil-Umschaltlast L0, d. h., wenn der Druck in dem Bereich des geschlossenen Leckleitungsventils in 4A ist, gibt der Berechnungsabschnitt 97 für betriebszustandsbezogene Ventilöffnungen ein Signal zum Schließen des Leckleitungsventils 8 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 aus.
  • Andererseits gibt der Berechnungsabschnitt 98 für 1eckleitungsdruckbezogene Ventilöffnungen ein Signal zum Öffnen des Leckleitungsventils 8 basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs des erfassten Werts des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung mit dem Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0 in dem Leckdruck-Vergleichsabschnitt 96 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 aus, wenn der erfasste Druck in der Lecköl-Sammelleitung höher ist als der Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0, d. h., wenn der Druck in dem Bereich des geöffneten Leckleitungsventils gemäß 5A ist.
  • Wenn der erfasste Druck in der Lecköl-Sammelleitung niedriger ist als der Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0, d. h., wenn der Druck in dem Bereich des geschlossenen Leckleitungsventils gemäß 5A ist, gibt der Berechnungsabschnitt 98 für leckdruckbezogene Ventilöffnungen ein Signal zum Schließen des Leckleitungsventils 8 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 aus.
  • Wenn die erfasste Motorlast höher ist als die Leckleitungsventil-Umschaltlast L0 (wenn die erfasste Last im Bereich des geöffneten Ventils in 4A ist) und das Ausgangssignal von dem Berechnungsabschnitt 97 für betriebszustandsbezogene Ventilöffnungen zum Öffnen des Leckleitungsventils 8 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 eingegeben wird, erlaubt der Ventil-Steuerabschnitt 99 ein Öffnen des Leckleitungsventils 8 unabhängig von dem Ergebnis des Vergleichs des erfassten Werts des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung mit dem Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0.
  • Wenn die erfasste Motorlast niedriger ist als die Leckleitungsventil-Umschaltlast L0 (wenn die erfasste Last in dem Bereich des geschlossenen Ventils in 4A ist) und das Ausgangssignal, welches von dem Berechnungsabschnitt 97 für betriebszustandsbezogene Ventilöffnungen zum Schließen des Leckleitungsventils 8 ausgegeben ist, dem Ventil-Steuerabschnitt 99 eingegeben wird, erlaubt der Ventil-Steuerabschnitt 99 das Schließen des Leckleitungsventils 8.
  • Wenn der erfasste Druck in der Lecköl-Sammelleitung höher ist als der Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0 (wenn die erfasste Last in dem Bereich des geöffneten Ventils in 5A ist) und das Ausgangssignal von dem Berechnungsabschnitt 97 für leckdruckbezogene Ventilöffnungen zum Öffnen des Leckleitungsventils 8 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 eingegeben ist, erlaubt der Ventil- Steuerabschnitt 99 das Öffnen des Leckleitungsventils 8, selbst wenn die erfasste Motorlast niedriger ist als die Leckleitungsventil-Umschaltlast L0.
  • Wenn der erfasste Druck in der Lecköl-Sammelleitung niedriger ist als der Leckleitungsventil-Umschaltdruck P0 (wenn der erfasste Druck in dem Bereich des geschlossenen Ventils in 5A ist) und das von dem Berechnungsabschnitt 98 für leckdruckbezogene Ventilöffnungen ausgegebene Ausgangssignal zum Schließen des Leckleitungsventils 8 an den Ventil-Steuerabschnitt 99 eingegeben wird, erlaubt der Ventil-Steuerabschnitt 99 das Schließen des Leckleitungsventils 8.
  • 4B zeigt die Betätigung des Leckleitungsventils 8 zum Öffnen/Schließen, wenn sich nur die Motorlast mit der Zeit ändert. 5B zeigt die Betätigung des Leckleitungsventils 8 zum Öffnen/Schließen, wenn sich nur der Druck in der Leckleitung mit der Zeit ändert und 6 zeigt die Betätigung des Leckleitungsventils 8 zum Öffnen/Schließen, wenn sich sowohl die Motorlast als auch der Druck in der Leckleitung mit der Zeit ändern.
  • In 7 sind jeweils in (A), (B) und (C) Kraftstoffverbrauch HC (Kohlenwasserstoff)-Emission und CO (Kohlenmonoxid) gegenüber der Motorlast aufgetragen, wenn der Leckkraftstoff der Ansaugleitung 6 zurückgeführt wird (mit A bezeichnet) und wenn der Leckkraftstoff nach außen freigesetzt wird (mit B bezeichnet).
  • Aus der Grafik von 7(A) ist erkennbar, dass der Kraftstoffverbrauch durch Rückführen des Leckkraftstoffes zur Ansaugleitung 6 verbessert werden kann. Wenn der Leckkraftstoff zur Ansaugluftleitung 6 zurückgeführt wird, steigen die HC- und CO-Emissionen im niedrigen Motorlastbereich, aber dieser Anstieg an HC- und CO-Emissionen kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch Schließen des Leckleitungsventils 8 auf ein Minimum gesenkt werden.
  • Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Bereich hoher Last, welcher die Last L0, die in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl bestimmt wird, der Leckkraftstoff der Ansaugluftleitung 6 zugeführt werden, um mit der Ansaugluft, welche in den Zylinder des Motors 100 zuzuführen ist, vermischt zu werden und der in den Zylinder eingeleitete Leckkraftstoff kann in dem Zylinder ohne unverbrannte Kraftstoffrückstände verbrannt werden.
  • In dem Bereich niedriger Last wird das Leckleitungsventil 8 geschlossen, bis der Druck in der Lecköl-Sammelleitung 5 den Druck P0 erreicht; übersteigt der Druck in der Lecköl-Sammelleitung 5 den Druck P0, wird das Leckleitungsventil 8 geöffnet und der hinsichtlich seines Drucks in der Lecköl-Sammelleitung 5 erhöhte Leckkraftstoff wird in die Ansaugluft in der Ansaugluftleitung 6 eingeleitet, um mit der Ansaugluft zur Bildung eines dichten Gemischs vermischt zu werden, welches in den Zylinder zugeführt wird und eine zufriedenstellende Verbrennung mit geringeren unverbrannten Kraftstoffresten kann selbst bei einem Niedriglastbereich des Motorbetriebs verwirklicht werden.
  • Somit kann der Leckkraftstoff bei zufriedenstellenden Verbrennungszuständen über dem gesamten Lastbereich des Motorbetriebs verbrannt werden.
  • Außerdem kann der Öffnungs-/Schließ-Umschaltpunkt des Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventils 8 auf den vorbestimmten Punkt basierend auf der Motorlast oder dem Druck in der Leckleitung eingestellt werden, anstelle eines Steuerns des Öffnens und Schließens des Ventils 8 basierend auf dem erfassten Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung, der Motorlast und der Motordrehzahl.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird gemäß der Erfindung ein Öffnungs-/Schließventil in der Leckleitung zum Sammeln des Leckkraftstoffes vorgesehen, das Ventil wird geöffnet, wenn der Motor in dem Bereich hoher Last arbeitet, um den Leckkraftstoff in den Ansaugluftkanal des Motors einzuleiten, wodurch der Leckkraftstoff mit der Ansaugluft in dem Ansaugluftkanal vermischt und dem Zylinder des Motors zugeführt wird, so dass der in den Zylinder zugeführte Leckkraftstoff in dem Zylinder gut und ohne unverbrannte Kraftstoffrückstände verbrannt werden kann. Wenn der Motor in dem Bereich niedriger Last arbeitet, wird das Ventil geschlossen, um die Zufuhr des Leckkraftstoffs zum Ansaugkanal zu unterbrechen, wodurch der Anstieg des Kraftstoffverbrauchs und die Verschlechterung der Abgasemission umgangen werden kann.
  • Durch Schließen des Ventils, um den Leckkraftstoff in der Lecköl-Sammelleitung zu speichern, bis der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen bestimmten Wert erreicht und durch Öffnen des Ventils, wenn der Druck diesen bestimmten Wert erreicht, um den hinsichtlich seines Drucks erhöhten Leckkraftstoff in der Lecköl-Sammelleitung in den Ansaugluftkanal zuzuführen, um ihn mit der Ansaugluft zu vermischen, kann ein dichteres Kraftstoff-/Luftgemisch an den Zylinder überführt werden und eine gute Verbrennung bei geringeren unverbrannten Kraftstoffresten kann selbst in dem Bereich niedriger Last verwirklicht werden.
  • Wenn der Motor in dem Bereich hoher Last arbeitet, kann daher der in dem mit Ansaugluft vermischtem Zustand in den Zylinder überführte Leckkraftstoff dort zufriedenstellend ohne unverbrannte Kraftstoffreste verbrannt werden, indem das Ventil geöffnet wird, um den Leckkraftstoff in den Ansaugluftkanal des Motors einzuleiten. Arbeitet der Motor in dem Bereich niedriger Last, wird ein dichteres Kraftstoff-/Luftgemisch in den Zylinder gefördert und eine gute Verbrennung bei geringeren unverbrannten Kraftstoffresten kann auch bei diesem Bereich niedriger Last durch Schließen des Ventils erzielt werden, indem der Leckkraftstoff in der Lecköl-Sammelleitung gespeichert wird, bis der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen bestimmten Wert erreicht und indem das Ventil geöffnet wird, wenn der Druck diesen bestimmten Wert erreicht, um den Leckkraftstoff mit höherem Druck von der Lecköl-Sammelleitung in den Ansaugluftkanal einzuleiten, wo er mit der Ansaugluft vermischt wird.
  • Auf diese Weise kann der Leckkraftstoff unter zufriedenstellenden Verbrennungszuständen im gesamten Lastbereich des Motors verbrannt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird eine Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor im Vorschlag gebracht, welche Kraftstoff aus einer Lecköl-Sammelleitung nutzt, wodurch eine Verbesserung hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemission erzielt werden kann, indem der Verbrennungszustand des mit Frischluft vermischten Leckkraftstoffs im Zylinder entsprechend den Motorbetriebszuständen verbessert wird.
  • Die Lecköl-Sammelleitung ist mit der Ansaugluftleitung des Motors verbunden und ein Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil ist in der Lecköl-Sammelleitung zum Öffnen oder Schließen der Leckleitung vorgesehen und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil wird geöffnet, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, der für die Drehzahl vorbestimmt ist, und das Ventil wird geschlossen, wenn die Motorlast bei der Drehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.

Claims (7)

  1. Eine Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche so aufgebaut ist, dass der aus der Kraftstoff-Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder des Motors durch Spalte bzw. Zwischenräume, wie dem Umfangsspalt des Nadelventils etc. der Einspritzdüse ausgetretene bzw. entwichene Leckkraftstoff über den Leckkanal in der Einspritzdüse in einer Lecköl-Sammelleitung gesammelt wird, wobei die Lecköl-Sammelleitung mit dem Ansaugluftkanal des Motors verbunden ist, und ein Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil zum Öffnen oder Schließen der Lecköl-Sammelleitung in der Lecköl-Sammelleitung vorgesehen ist.
  2. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, der für die Drehzahl vorbestimmt wurde, und dieses dann geschlossen ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  3. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, mit einem Motorlast-Detektor zum Erfassen der Last des Motors, einem Motordrehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors, und einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit, welche (r) basierend auf dem erfassten Wert der Motorlast, der von dem Motorlast-Detektor geliefert wird, und dem erfassten Wert der Drehzahl, der von dem Motordrehzahl-Detektor geliefert wird, eine solche Steuerung durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, der für die Drehzahl vorbestimmt wurde, und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  4. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt und dasselbe geschlossen ist bzw. wird, wenn der Druck in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  5. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, mit einem Leckleitungsdruck-Detektor zum Erfassen des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung und einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit, welche(r) basierend auf dem erfassten Wert des Drucks, der von dem Leckleitungsdruck-Detektor geliefert wird, eine Steuerung durchführt, so dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert.
  6. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, welcher für die Drehzahl vorbestimmt ist, und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt, und das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Motorlast und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert des Drucks.
  7. Die Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, mit einem Motorlast-Detektor zum Erfassen der Last des Motors, einem Motordrehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors, einem Leckleitungsdruck-Detektor zum Erfassen des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung und einem Kontroller bzw. einer Steuereinheit, welche(r) basierend auf dem erfassten Wert der Motorlast, der von dem Motorlast-Detektor geliefert wird, dem erfassten Wert der Drehzahl, der von dem Motordrehzahl-Detektor geliefert wird, und dem erfassten Wert des Drucks, der von dem Leckleitungsdruck-Detektor geliefert wird, eine solche Steuerung durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geöffnet ist bzw. wird, wenn die Motorlast bei einer Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt, welcher für die Drehzahl vorbestimmt ist, und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt oder wenn die Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Last und gleichzeitig der Druck in der Lecköl-Sammelleitung den vorbestimmten Wert des Drucks übersteigt, und die Steuerung so durchführt, dass das Leckleitungs-Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist bzw. wird, wenn der erfasste Wert der Motorlast bei der Motordrehzahl gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Last und gleichzeitig der erfasste Wert des Drucks in der Lecköl-Sammelleitung gleich oder niedriger ist als der vorbestimmte Wert des Drucks.
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