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Technisches Gebiet
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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.
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Technischer Hintergrund
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auf
diese Weise kann der Leckkraftstoff bei zufriedenstellenden Verbrennungszuständen in
dem gesamten Lastbereich des Motors verbrannt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform
der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Steuerblockdiagramm der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung;
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3 eine
Schnittansicht der Einspritzdüse in
der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung;
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4A und 4B Darstellungen
zur Erläuterung
der Betätigung
des Leckleitungsventils in Abhängigkeit
von der Motorlast;
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5A und 5B Darstellungen
zur Erläuterung
der Betätigung
des Leckleitungsventils in Abhängigkeit
vom Druck in der Leckleitung;
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6 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Betätigung
des Leckleitungsventils in Abhängigkeit von
der Motorlast und dem Druck in der Leckleitung;
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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.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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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.
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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.
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Bezugszeichen 7 ist
der Ansaug-Sammelverteiler des Motors 100 und 6 ist
die Ansaugluftleitung, welche mit dem Ansaugverteiler 7 verbunden ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
nächstes
wird die Arbeitsweise bzw. der Betrieb der Leckkraftstoff-Sammelvorrichtung
unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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Somit
kann der Leckkraftstoff bei zufriedenstellenden Verbrennungszuständen über dem
gesamten Lastbereich des Motorbetriebs verbrannt werden.
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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.
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Industrielle Anwendbarkeit
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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.
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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.
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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.
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Auf
diese Weise kann der Leckkraftstoff unter zufriedenstellenden Verbrennungszuständen im gesamten
Lastbereich des Motors verbrannt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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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.
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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.