DE112017002134T5

DE112017002134T5 - Niedrigdruck-kraftstoff- und luftladungsbildungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112017002134T5
Application number: DE112017002134.0T
Authority: DE
Inventors: Gary J. Burns; Andreas D.M. Dixon; Eric G. Zbytowski; Albert L. Sayers; Justin T. Dolane; David L. Speirs; William E. Galka; Duried F. Rabban; Bradley J. Roche
Original assignee: Walbro LLC
Current assignee: Walbro Cass City Us LLC
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20230087858A1; US11073122B2; SE543232C2; US20210317809A1; WO2017185017A1; US11536235B2; CN113202657A; SE1851293A1; CN109072818B; US20190120193A1; US11927164B2; CN109072818A

Abstract

In zumindest einigen Umsetzungen umfasst eine Drosselkörperanordnung für einen Verbrennungsmotor einen Drosselkörper mit einer Druckkammer, in der eine Zufuhrmenge an Kraftstoff aufgenommen wird, und eine Drosselbohrung mit einem Einlass, durch den Luft aufgenommen wird, ein von dem Drosselkörper getragenes Drosselventil mit einem relativ zu der Drosselbohrung beweglichen Ventilkopf, um Fluidfluss durch die Drosselbohrung zu steuern, und ein von dem Drosselkörper getragenes Dosierventil. Das Dosierventil kann ein Ventilelement aufweisen, das beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der Kraftstoff aus der Druckkammer in die Drosselbohrung strömen kann, und einer geschlossenen Position, in der Kraftstoff daran gehindert oder im Wesentlichen daran gehindert wird, durch das Dosierventil in die Drosselbohrung zu strömen.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 21. April 2016 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung mit den Seriennummer 62/325,489 sowie der am 30. März 2017 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/479,103, deren gesamte Inhalte hierin durch Bezugnahme in ihren Gesamtheiten aufgenommen sind.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kraftstoff- und Luftladungsbildungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND
Viele Motoren verwenden ein Drosselventil, um den Luftstrom zu dem Motor entsprechend einer Anforderung an den Motor zu steuern oder zu drosseln. Derartige Drosselventile können beispielsweise in Drosselkörpern von Einspritzmotorsystemen eingesetzt werden. Viele derartige Drosselventile umfassen einen Ventilkopf, der von einem Schaft getragen wird, der gedreht wird, um die Ausrichtung des Ventilkopfes in Bezug auf den Fluidfluss in einem Durchgang zu ändern und die Strömungsrate des Fluids in und durch den Durchgang zu verändern. In einigen Anwendungen wird das Drosselventil gedreht zwischen einer Leerlaufposition, die mit einem Niedergeschwindigkeits- und Niedriglast-Motorbetrieb in Zusammenhang steht, und einer weit geöffneten oder vollständig geöffneten Position, die mit einem Hochgeschwindigkeits- und/oder Hochlast-Motorbetrieb in Zusammenhang steht. Kraftstoff kann aus einem Hochdruck-Kraftstoffinjektor (z.B. Kraftstoffdruck von 35 Psi oder mehr) zum Mischen mit Luft bereitgestellt werden, um den Motor mit einem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemisch zu versorgen. Der Hochdruck-Kraftstoffinjektor kann von dem Drosselkörper getragen werden oder stromabwärts von diesem angeordnet sein.
ZUSAMMENFASSUNG
In zumindest einigen Umsetzungen umfasst eine Drosselkörperanordnung für einen Verbrennungsmotor einen Drosselkörper mit einer Druckkammer, in der eine Zufuhrmenge an Kraftstoff aufgenommen wird, und eine Drosselbohrung mit einem Einlass, durch den Luft aufgenommen wird, ein von dem Drosselkörper getragenes Drosselventil mit einem relativ zu der Drosselbohrung beweglichen Ventilkopf, um Fluidfluss durch die Drosselbohrung zu steuern, und ein von dem Drosselkörper getragenes Dosierventil. Das Dosierventil kann ein Ventilelement aufweisen, das beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der Kraftstoff aus der Druckkammer in die Drosselbohrung strömen kann, und einer geschlossenen Position, in der Kraftstoff daran gehindert oder im Wesentlich daran gehindert wird, durch das Dosierventil in die Drosselbohrung zu strömen.
In einigen Umsetzungen ist innerhalb der Drosselbohrung eine Verstärkungs-Venturi-Düse vorgesehen, um einen Teil der Luft aufzunehmen, die durch die Drosselbohrung strömt, und wobei Kraftstoff in die Verstärkungs-Venturi-Düse strömt, wenn das Dosierventil geöffnet ist. In einigen Umsetzungen umfasst das Drosselventil eine Drosselventilwelle bzw. einen -schaft, der von einem elektrisch angetriebenen Stellglied zur Drehung angetrieben wird, und wobei ein Drosselpositionssensor zumindest teilweise von dem Schaft zur Drehung mit dem Schaft getragen wird. In einigen Umsetzungen ist auch ein Steuermodul vorgesehen, das eine Leiterplatte mit einer Steuerung umfasst, die das Stellglied steuert, und wobei sich mindestens einer von einem Antriebsschaft des Stellglieds oder des Drosselventilschafts oder einem Koppler zwischen dem Antriebsschaft und dem Drosselventilschaft durch die Leiterplatte erstreckt. Das Stellglied kann an dem Steuermodul angebracht oder von diesem getragen werden. Ein Koppler kann zwischen einem Antriebsschaft des Stellglieds und dem Drosselventilschaft vorgesehen sein, um eine Drehbewegung von dem Antriebsschaft auf den Drosselventilschaft zu übertragen, und der Koppler kann reibschlüssig in den Drosselkörper eingreifen.
In einigen Umsetzungen ist ein zweites Dosierventil vorgesehen und ein Dosierventil sorgt für den Kraftstofffluss in die Drosselbohrung bei einer Schwellenwert-Kraftstoffflussrate oder darunter und das andere Dosierventil ermöglicht den Kraftstofffluss in die Drosselbohrung bei Kraftstoffflussraten oberhalb des Schwellenwerts.
In einigen Umsetzungen liegt die Druckkammer bei oder innerhalb von 10% des Atmosphärendrucks, wenn der Motor in Betrieb ist. In einigen Umsetzungen liegt die Druckkammer bei einem überatmosphärischen Druck von 6 Psi oder weniger, wenn der Motor in Betrieb ist.
In einigen Umsetzungen umfasst die Drosselkörperanordnung ein Steuermodul, das eine Leiterplatte mit einer Steuerung aufweist, und das Dosierventil wird elektrisch betätigt und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert, und das Dosierventil wird von dem Modul getragen. In einigen Umsetzungen umfasst das Drosselventil einen Drosselventilschaft, der von einem elektrisch angetriebenen Stellglied zur Drehung angetrieben wird, und das Stellglied wird von dem Modul getragen und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert. Ein Drucksensor kann von dem Modul getragen werden und einen Ausgang umfassen, der mit der Steuerung kommuniziert.
In zumindest einigen Umsetzungen umfasst eine Drosselkörperanordnung für einen Verbrennungsmotor einen Drosselkörper mit einer Druckkammer, in der eine Zufuhrmenge an Kraftstoff aufgenommen wird, eine Drosselbohrung mit einem Einlass, durch den Luft aufgenommen wird, ein von dem Drosselkörper getragenes Drosselventil mit einem relativ zu der Drosselbohrung beweglichen Ventilkopf, um Fluidfluss durch die Drosselbohrung zu steuern, ein von dem Drosselkörper getragenes Steuermodul mit einer Leiterplatte und einer Steuerung sowie ein mit dem Drosselventil gekoppeltes Stellglied zum Bewegen des Drosselventils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. Das Stellglied kann von dem Modul getragen und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert werden.
In einigen Umsetzungen umfasst die Anordnung ein vom Drosselkörper getragenes Dosierventil mit einem Ventilelement, das beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der Kraftstoff aus der Druckkammer in die Drosselbohrung strömen kann, und einer geschlossenen Position, in der Kraftstoff daran gehindert oder im Wesentlich daran gehindert wird, durch das Dosierventil in die Drosselbohrung zu strömen, und das Dosierventil wird elektrisch betätigt und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert. In einigen Umsetzungen ist das Dosierventil direkt mit dem Modul gekoppelt. In einigen Umsetzungen umfasst das Modul ein Gehäuse und das Dosierventil wird zumindest teilweise von dem Gehäuse getragen.
Figurenliste
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und der besten Betriebsweise wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen dargelegt, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Drosselkörpers zeigt;
2 eine weitere perspektivische Ansicht des Drosselkörpers ist;
3 eine Schnittdarstellung des Drosselkörpers zeigt, die ein elektrisch betätigtes Drosselventil und einen Drosselventilpositionssensor zeigt;
4 eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht des Drosselkörpers ist, die eine Druckkammer und ein Dampfauslassventil veranschaulicht;
5 eine Schnittdarstellung des Drosselkörpers zeigt, die ein Dosierventil und eine Verstärkungs-Venturi-Düse veranschaulicht;
6 eine vergrößerte, fragmentarische Schnittdarstellung einer Druckkammer und eines Dampfauslassventils ist;
7 eine Schnittansicht eines Teils des Drosselkörpers zeigt, die ein Dosierventil, eine Verstärkungs-Venturi-Düse und eine Druckkammer veranschaulicht;
8 eine fragmentarische Schnittansicht eines Teils eines Drosselkörpers mit zwei Dosierventilen ist;
9 eine Schnittansicht des Drosselkörpers aus 8 zeigt;
10 eine perspektivische Ansicht eines Drosselkörpers mit zwei Dosierventilen und Kühldurchgängen ist;
11 eine weitere perspektivische Ansicht des Drosselkörpers aus 10 zeigt;
12 eine Schnittdarstellung eines Drosselkörpers mit verzweigten Kraftstoffzufuhrdurchgängen aus einer Druckkammer zum Versorgen von zwei Dosierventilen ist;
13 eine Schnittansicht eines Drosselkörpers mit einem Luftansaugdurchgang zeigt;
14 eine Schnittdarstellung eines Drosselkörpers mit einem Kraftstoffdruckregler ist;
15 eine Schnittdarstellung eines Drosselkörpers zeigt, die einen Druckregler und eine Druckkammer darstellt;
16 eine Schnittansicht eines Druckreglers ist, der getrennt von einem Drosselkörper angeordnet sein kann;
17 eine Schnittansicht eines Teils eines Drosselkörpers mit einem alternativen Druckregler zeigt;
18 eine Schnittansicht eines alternativen Druckreglers ist, der mit einem Drosselkörper des in den 14-17 dargestellten Typs verwendet werden kann;
19 eine fragmentarische Schnittansicht eines Drosselkörpers zeigt, umfassend einen Luftansaugdurchgang, in dem Kraftstoff bereitgestellt wird;
20 eine fragmentarische Schnittansicht eines Drosselkörpers ist, umfassend ein elektrisch betätigtes Drosselventil;
21 eine fragmentarische Schnittansicht eines Drosselkörpers zeigt, umfassend ein elektrisch betätigtes Drosselventil und ein variables Widerstandselement, wie beispielsweise ein Potentiometer;
22 eine Draufsicht auf ein Steuermodul ist, umfassend ein Stellglied, das auf einer Leiterplatte oder einem Gehäuse des Moduls angebracht ist, und mit einer abgenommenen Abdeckung, um interne Komponenten zu veranschaulichen;
23 eine perspektivische Ansicht des in 22 dargestellten Steuermoduls zeigt;
24 eine perspektivische Frontansicht eines Steuermoduls ist;
25 eine rückseitige perspektivische Ansicht eines Steuermoduls mit abgenommener Abdeckung zeigt, um bestimmte interne Komponenten zu veranschaulichen;
26 eine perspektivische Ansicht einer Ladungsbildungsvorrichtung mit unter anderem einer Kraftstoffpumpe und einem elektrisch angetriebenen Dosierventil ist, wobei ein Gehäuse der Vorrichtung zur Veranschaulichung interner Merkmale transparent dargestellt ist;
27 eine Schnittansicht der in 26 dargestellten Vorrichtung zeigt;
28 eine fragmentarische Schnittansicht der in den 26 und 27 dargestellten Vorrichtung ist, um einen Druckregler darzustellen; und
29 eine perspektivische Schnittansicht einer Ladungsbildungsvorrichtung wie in den 26-28 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter näherer Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulichen die 1 und 2 eine Ladungsbildungsvorrichtung 10, die einem Verbrennungsmotor 12 (schematisch dargestellt in 4) ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführt, um den Betrieb des Motors zu unterstützen. Die Ladungsbildungsvorrichtung 10 kann an einem Zwei- oder Viertakt-Verbrennungsmotor angewendet werden und umfasst eine Drosselkörperanordnung 10, aus der Luft und Kraftstoff zur Abgabe an den Motor abgeleitet werden.
Die Anordnung 10 umfasst einen Drosselkörper 18, der eine Drosselbohrung 20 mit einem Einlass 22, durch den Luft in die Drosselbohrung 20 aufgenommen wird, und einen Auslass 24 aufweist, der mit dem Motor verbunden ist oder anderweitig mit ihm kommuniziert (z.B. ein Ansaugkrümmer 26 desselben). Der Einlass 22 kann, wenn gewünscht, Luft von einem Luftfilter (nicht abgebildet) aufnehmen, und diese Luft kann mit Kraftstoff gemischt werden, der von einem Kraftstoffdosierventil 28 bereitgestellt wird, das von dem Drosselkörper 18 getragen oder mit ihm verbunden ist. Der Ansaugkrümmer 26 steht im Allgemeinen in Verbindung mit einer Brennkammer oder einem Kolbenzylinder des Motors während aufeinanderfolgender Zeitabschnitte eines Kolbenzyklus. Bei einer Viertakt-Motoranwendung, wie abgebildet, kann das Fluid durch ein Einlassventil und direkt in den Kolbenzylinder strömen. Alternativ strömt bei einer Zweitakt-Motoranwendung in der Regel Luft durch das Kurbelgehäuse (nicht abgebildet), bevor sie in den Brennkammerteil des Kolbenzylinders eintritt, durch eine Öffnung in der Zylinderwand, die durch den sich hin und her bewegenden Kolben des Hubmotors intermittierend geöffnet wird.
Die Drosselbohrung 20 kann jede gewünschte Form aufweisen, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) einen Zylinder mit konstantem Durchmesser oder eine Venturi-Form (5), wobei der Einlass 22 zu einem verjüngten konvergierenden Bereich 30 führt, der zu einem Hals 32 mit reduziertem Durchmesser führt, der wiederum zu einem verjüngten divergierenden Bereich 34 führt, der zu dem Auslass 24 führt. Der konvergierende Bereich 30 kann die Geschwindigkeit der in den Hals 32 strömenden Luft erhöhen und einen Druckabfall im Bereich des Halses 32 erzeugen oder erhöhen. In zumindest einigen Umsetzungen kann sich eine sekundäre Venturi-Düse, gelegentlich auch Verstärkungs-Venturi-Düse 36 genannt, innerhalb der Drosselbohrung 20 befinden, unabhängig davon, ob die Drosselbohrung 20 eine Venturi-Form aufweist oder nicht. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann jede gewünschte Form aufweisen und weist, wie in den 4 und 5 dargestellt, einen konvergierenden Einlassbereich 38 auf, der zu einem Zwischenhals 40 mit reduziertem Durchmesser führt, der zu einem divergierenden Auslass 42 führt. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann mit dem Drosselkörper 18 innerhalb der Drosselbohrung 20 gekoppelt werden, und in einigen Umsetzungen kann der Drosselkörper aus einem geeigneten Metall gegossen sein und die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann als Teil des Drosselkörpers gebildet werden, mit anderen Worten aus dem gleichen Stück Material, das als ein Merkmal des Drosselkörpers gegossen wurde, wenn der Rest des Drosselkörpers ausgebildet ist. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann auch ein Einsatz sein, der in jeder geeigneten Weise mit dem Drosselkörper 18 gekoppelt werden kann, nachdem der Drosselkörper ausgebildet ist. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 eine Wand 44, die einen inneren Durchgang 46 definiert, der sowohl an seinem Einlass 38 als auch an seinem Auslass 42 zu der Drosselbohrung 20 offen ist. Ein Teil der Luft, die durch den Drosselkörper 18 strömt, strömt in und durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36, die die Geschwindigkeit dieser Luft erhöht und ihren Druck verringert. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann eine Mittelachse 48 aufweisen, die im Allgemeinen parallel zu einer Mittelachse 50 der Drosselbohrung 20 und radial versetzt zu dieser sein kann, oder die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann in jeder anderen geeigneten Weise ausgerichtet sein.
Bezugnehmend auf 1-5 wird die Luftströmungsrate durch die Drosselbohrung 20 und in den Motor durch ein Drosselventil 52 gesteuert. In zumindest einigen Umsetzungen umfasst das Drosselventil 52 einen Kopf 54, der eine flache Platte umfassen kann, die in der Drosselbohrung 20 angeordnet und mit einem sich drehenden Drosselventilschaft 56 gekoppelt ist. Der Schaft 56 erstreckt sich durch eine Schaftbohrung 58, die sich mit der Drosselbohrung 20 überschneidet und im Allgemeinen rechtwinklig zu dieser Drosselbohrung 20 stehen kann. Das Drosselventil 52 kann von einem Stellglied 60 zwischen einer Leerlaufposition, in der der Kopf 54 den Luftstrom durch die Drosselbohrung 20 im Wesentlich blockiert, und einer vollständig oder weit geöffneten Position angetrieben oder bewegt werden, in der der Kopf 54 die geringste Einschränkung des Luftstroms durch die Drosselbohrung 20 bietet. In einem Beispiel kann das Stellglied 60 ein elektrisch angetriebener Motor 62 (3 und 7) sein, der mit dem Drosselventilschaft 56 gekoppelt ist, um den Schaft zu drehen und somit den Ventilkopf innerhalb der Drosselbohrung 20 zu drehen. In einem anderen Beispiel kann das Stellglied 60 ein mechanisches Gestänge beinhalten, wie beispielsweise einen Hebel 64, der an dem Drosselventilschaft 56 befestigt ist, mit dem ein Bowdenzug verbunden werden kann, um den Schaft 56 manuell und wie gewünscht zu drehen.
Das Kraftstoffdosierventil 28 (7) kann aufweisen einen Einlass 66, an den Kraftstoff abgegeben wird, ein Ventilelement 68 (z.B. einen Ventilkopf), das die Kraftstoffflussrate steuert, und einen Auslass 70 stromabwärts von dem Ventilelement 68. Um die Betätigung und Bewegung des Ventilelements 68 zu steuern, kann das Kraftstoffdosierventil 28 ein elektrisch angetriebenes Stellglied 72 wie beispielsweise (aber nicht beschränkt auf) ein Solenoid umfassen oder diesem zugeordnet sein. Unter anderem kann das Solenoid 72 ein Außengehäuse 74 beinhalten, das in einem Hohlraum 76 in dem Drosselkörper 18 aufgenommen ist, eine Spule 78, die um einen Spulenkörper 80 gewickelt ist, der in dem Gehäuse 74 aufgenommen ist, einen elektrischen Verbinder 82, der so angeordnet ist, dass er mit einer Energiequelle gekoppelt werden kann, um die Spule 78 selektiv mit Energie zu versorgen, und einen Anker 84, der verschiebbar in dem Spulenkörper 80 aufgenommen ist, um zwischen vorgeschobener und eingefahrener Position hin und her zu wechseln. Das Ventilelement kann von dem Anker 84 getragen oder anderweitig von diesem bewegt werden, relativ zu einem Ventilsitz 86, der innerhalb des Solenoids 72 und/oder des Drosselkörpers 18 definiert sein kann. Wenn sich der Anker 84 in seiner eingefahrenen Position befindet, wird das Ventilelement 68 entfernt oder von dem Ventilsitz 86 beabstandet und der Kraftstoff kann durch den Ventilsitz strömen. Wenn sich der Anker 84 in seiner ausgefahrenen Position befindet, kann das Ventilelement 68 gegen den Ventilsitz 86 geschlossen werden oder auf diesem aufliegen, um den Kraftstofffluss durch den Ventilsitz zu hemmen oder zu verhindern. Das Solenoid 72 kann wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 14/896,764 beschrieben konstruiert sein. Der Einlass 68 kann mittig oder im Allgemeinen koaxial zu dem Ventilsitz 86 angeordnet sein, und der Auslass 70 kann radial nach außen von dem Einlass beabstandet und im Allgemeinen radial nach außen ausgerichtet sein. Natürlich können stattdessen auch andere Dosierventile, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, verschiedene Solenoidventile oder handelsübliche Kraftstoffinjektoren, in einer bestimmten Anwendung verwendet werden, wenn gewünscht.
In dem gezeigten Beispiel ist der Ventilsitz 86 innerhalb des Hohlraums 76 des Drosselkörpers 18 definiert und kann durch ein Merkmal des Drosselkörpers oder durch eine in den Drosselkörper eingesetzte und von diesem getragene Komponente definiert sein. Ebenfalls in dem gezeigten Beispiel wird der Ventilsitz 86 durch eine Dosierdüse 88 definiert, die von dem Drosselkörper 18 getragen wird. Die Düse 88 kann ein separater Körper sein, der in den Hohlraum 76 eingepresst oder anderweitig installiert ist und einen Durchgang oder eine Mündung 90 aufweist, durch die Kraftstoff an dem Einlass 66 zu dem Dosierventil 28 strömt, bevor er den Ventilsitz 86 und das Ventilelement 68 erreicht. Der Strömungsbereich der Durchlässe stromabwärts von der Düse 88 kann größer sein als der minimale Strömungsbereich der Düse, so dass die Düse die maximale Begrenzung des Kraftstoffflusses durch das Dosierventil 28 bietet. Anstelle oder zusätzlich zu der Düse 88 kann in den Drosselkörper 18 ein Durchgang geeigneter Größe gebohrt oder anderweitig ausgebildet werden, um eine maximale Begrenzung des Kraftstoffflusses durch das Dosierventil 28 zu definieren. Die Verwendung einer Düse 88 kann die Verwendung einer gängigen Drosselkörperkonstruktion bei mehreren Motoren oder in verschiedenen Motoranwendungen erleichtern, wobei unterschiedliche Kraftstoffflussraten erforderlich sein können. Um die unterschiedlichen Flussraten zu erzielen, können verschiedene Düsen mit Mündungen mit unterschiedlichen wirksamen Strömungsbereichen in die Drosselkörper eingesetzt werden, während der Rest des Drosselkörpers derselbe sein kann. Außerdem können in dem Drosselkörper 18 zusätzlich zu oder anstelle der Verwendung einer Düse 88 Durchgänge mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet werden, um Ähnliches zu erreichen.
Kraftstoff, der durch den Ventilsitz 86 strömt (z.B. wenn das Ventilelement 68 durch Einziehen des Ankers 84 von dem Ventilsitz entfernt wird), strömt zu dem Dosierventilauslass 70 zur Abgabe in die Drosselbohrung 20. In zumindest einigen Umsetzungen wird Kraftstoff, der durch den Auslass 70 strömt, in die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 geleitet, wenn eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 in der Drosselbohrung 20 vorgesehen ist. In Umsetzungen, bei denen die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 von dem Auslass 70 beabstandet ist, kann sich eine Auslassröhre 92 (5) von einem Durchgang oder einem Anschluss, der zumindest einen Teil des Auslasses 70 definiert, und durch eine Öffnung 94 in der Wand 44 der Verstärkungs-Venturi-Düse erstrecken, um mit dem Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse zu kommunizieren. Die Röhre 92 kann sich in den Hals 40 der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 erstrecken und mit dieser verbunden sein, wobei ein negatives oder unteratmosphärisches Drucksignal von größter Stärke sein kann und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 die größte sein kann. Natürlich kann sich die Röhre 92 nach Wunsch in einen anderen Bereich der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 öffnen. Des Weiteren kann sich die Röhre 92 durch die Wand 44 erstrecken, so dass ein Ende der Röhre in den Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse ragt, oder die Röhre kann sich durch den Durchgang der Verstärkungs-Venturi-Düse erstrecken, so dass ein Ende der Röhre die gegenüberliegende Wand der Verstärkungs-Venturi-Düse schneidet und Löcher, Schlitze oder andere Merkmale aufweist, durch die Kraftstoff in den Durchgang 46 der Verstärkungs-Venturi-Düse strömen kann, oder das Ende der Röhre kann innerhalb der Öffnung 94 und versenkt oder beabstandet von dem Durchgang sein (d. h. nicht in den Durchgang ragend).
Dem Dosierventileinlass 66 kann von einer Kraftstoffquelle Kraftstoff zugeführt werden, und wenn das Ventilelement 68 nicht an dem Ventilsitz 86 geschlossen ist, kann Kraftstoff durch den Ventilsitz und den Dosierventilauslass 70 und zu der Drosselbohrung 20 strömen, um mit der dort durchströmenden Luft vermischt und als Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Motor abgegeben zu werden. Die Kraftstoffquelle kann dem Dosierventil 28 Kraftstoff mit einem gewünschten Druck zuführen. In zumindest einigen Umsetzungen kann der Druck Umgebungsdruck oder ein leicht überatmosphärischer Druck bis zu beispielsweise 6 Psi über dem Umgebungsdruck sein.
Um dem Dosierventileinlass 66 Kraftstoff zuzuführen, kann der Drosselkörper 18 eine Druckkammer 100 (4, 6 und 7) umfassen, in der Kraftstoff von einer Kraftstoff-Zufuhr, wie beispielsweise einem Kraftstofftank, erhalten wird. Der Drosselkörper 18 kann einen Kraftstoffeinlass 104 umfassen, der zu der Druckkammer 100 führt. In einem System, in dem der Kraftstoffdruck im Allgemeinen Atmosphärendruck aufweist, kann der Kraftstofffluss unter der Schwerkraft in die Druckkammer 100 geleitet werden. In zumindest einigen Umsetzungen kann die Kraftstoffdruckkammer durch eine Lüftung 102 und eine Ventilanordnung 106 auf oder nahe dem Atmosphärendruck gehalten werden. Die Ventilanordnung 106 kann ein Ventil 108 umfassen und kann einen Ventilsitz 110 umfassen oder diesem zugeordnet sein, so dass das Ventil 108 selektiv mit dem Ventilsitz 110 in Eingriff bringbar ist, um den Fluidfluss durch den Ventilsitz zu hemmen oder zu verhindern, wie im Folgenden näher beschrieben wird. Das Ventil 108 kann mit einem Stellglied 112 gekoppelt werden, das das Ventil 108 relativ zu dem Ventilsitz 110 bewegt, wie im Folgenden näher erläutert wird. Die Lüftung 102 kann mit dem Motoransaugkrümmer oder an anderer Stelle nach Wunsch verbunden werden, solange der gewünschte Druck in der Druckkammer 100 bei Verwendung erreicht wird. Das Kraftstoff-Niveau in der Druckkammer 100 liefert eine Druckhöhe oder einen Druck des Kraftstoffs, der das Dosierventil 28 durchströmen kann, wenn das Dosierventil geöffnet ist.
Um ein gewünschtes Kraftstoff-Niveau in der Druckkammer 100 aufrechtzuerhalten, wird das Ventil 108 relativ zu dem Ventilsitz 110 durch das Stellglied 112 (z.B. ein Schwimmer im dargestellten Beispiel) bewegt, das in der Druckkammer aufgenommen wird und auf das Kraftstoff-Niveau in der Druckkammer reagiert. Der Schwimmer 112 kann im Kraftstoff schwimmfähig und schwenkbar mit dem Drosselkörper 118 gekoppelt sein und das Ventil 108 kann mit dem Schwimmer 112 zur Bewegung verbunden sein, wenn sich der Schwimmer als Reaktion auf Änderungen des Kraftstoff-Niveaus innerhalb der Druckkammer 100 bewegt. Wenn in der Druckkammer 100 ein gewünschtes maximales Kraftstoff-Niveau vorhanden ist, wurde der Schwimmer 112 in eine Position in der Druckkammer bewegt, in der das Ventil 108 in Eingriff mit dem Ventilsitz 110 steht und gegen diesen geschlossen ist, der den Kraftstoffeinlass 104 schließt und einen weiteren Kraftstofffluss in die Druckkammer 100 verhindert. Wenn Kraftstoff aus der Druckkammer 100 abfließt (z.B. zu der Drosselbohrung 20 durch das Dosierventil 28), bewegt sich der Schwimmer 112 als Reaktion auf das niedrigere Kraftstoff-Niveau in der Druckkammer und bewegt dadurch das Ventil 108 von dem Ventilsitz 110 weg, so dass der Kraftstoffeinlass 104 wieder geöffnet ist. Wenn der Kraftstoffeinlass 104 geöffnet ist, strömt zusätzlicher Kraftstoff in die Druckkammer, bis ein maximales Füll-Niveau erreicht ist und der Kraftstoffeinlass 104 wieder geschlossen wird.
Die Druckkammer 100 kann auch dazu dienen, flüssigen Kraftstoff von gasförmigem Kraftstoffdampf und Luft zu trennen. Flüssiger Kraftstoff setzt sich an dem Boden der Druckkammer 100 ab und der Kraftstoffdampf und die Luft steigen nach oben in den oberen Teil der Druckkammer, wo der Kraftstoffdampf und die Luft durch die Lüftung 102 aus der Druckkammer austreten können (und somit in den Ansaugkrümmer und dann in eine Motorbrennkammer geleitet werden). In dem gezeigten Beispiel wird das Ventilelement 108 verschiebbar in einem Durchgang 114 aufgenommen, der zu dem Ventilsitz 110 führt. Um eine Druckdifferenz, die über dem Ventilsitz 110 vorhanden sein kann (z.B. durch die mit dem Ansaugkrümmer verbundene Lüftung 102), zu verringern und das Lösen einer eventuell vorhandenen Oberflächenspannung oder einer anderen Kraft zu erleichtern, die dazu führt, dass das Ventil 108 an dem Ventilsitz 110 haftet, kann ein Querlüftungsdurchgang 116 (6) vorgesehen werden, der den Ventildurchgang 114 mit der Druckkammer 100 verbindet.
Die Druckkammer 100 kann zumindest teilweise durch den Drosselkörper 18 definiert werden, beispielsweise durch eine in dem Drosselkörper ausgebildete Aussparung und eine von dem Drosselkörper getragene Abdeckung 118. Ein Auslass 120 der Druckkammer 100 führt zu dem Dosierventileinlass 66. Damit jederzeit Kraftstoff an dem Dosierventil 28 zur Verfügung steht, wenn sich Kraftstoff in der Druckkammer 100 befindet, kann der Auslass 120 in zumindest einigen Ausführungsformen ein offener Durchgang ohne dazwischenliegendes Ventil sein. Der Auslass 120 kann sich von dem Boden oder einem unteren Teil der Druckkammer erstrecken, so dass Kraftstoff unter Atmosphärendruck zu dem Dosierventil 28 strömen kann. Ein Filter oder Sieb 122 (4) kann nach Wunsch an oder in dem Auslass 120 vorgesehen werden. Wie hier gezeigt, ist ein scheibenförmiges Sieb vorgesehen, um alle großen Verunreinigungen, die innerhalb der Druckkammer 100 vorhanden sein können, herauszufiltern und zu verhindern, dass solche Verunreinigungen einen stromabwärts gelegenen Durchgang, einen Anschluss oder dergleichen blockieren. Ein Vorteil der Bereitstellung eines Filters oder Siebes an dem Auslass 120 ist, dass, wenn die Abdeckung 118 entfernt wird, der Filter oder das Sieb 122 für Reinigung, Austausch oder Wartung zugänglich ist, was schwierig oder nicht möglich ist, wenn das Sieb Teil des Dosierventils 28 wäre. Ein oder mehrere andere Filter können stattdessen oder zusätzlich an anderer Stelle im Allgemeinen in dem Kraftstoffsystem und in dem Ventilkörper vorgesehen werden, wenn gewünscht.
Bei Verwendung der Ventilkörperanordnung 10 wird Kraftstoff wie zuvor beschrieben in der Druckkammer 100 und damit in dem Auslass 120 und dem Dosierventileinlass 66 gehalten. Wenn das Dosierventil 28 geschlossen ist, strömt kein oder im Wesentlichen kein Kraftstoff durch den Ventilsitz 86 und somit kein Kraftstoff zu dem Dosierventilauslass 70 oder zu der Drosselbohrung 20. Um dem Motor Kraftstoff zuzuführen, wird das Dosierventil 28 geöffnet und Kraftstoff strömt in die Drosselbohrung 20, wird mit Luft vermischt und als Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Motor abgegeben.
Der Zeitpunkt und die Dauer des Öffnens und Schließens des Dosierventils können durch einen geeigneten Mikroprozessor oder eine andere Steuerung gesteuert werden. Der Zeitpunkt des Kraftstoffflusses (z.B. Einspritzung) oder das Öffnen des Dosierventils 28 während eines Motorzyklus kann das Drucksignal an dem Auslass 70 und damit den Differenzdruck über dem Dosierventil 28 und die daraus resultierende Kraftstoffflussrate in die Drosselbohrung 20 verändern. Des Weiteren ändern sich sowohl die Stärke des Motordrucksignals als auch die Luftströmungsrate durch das Drosselventil 52 erheblich zwischen dem Leerlaufbetrieb des Motors und dem Betrieb des Motors mit weit geöffnetem Drosselventil. Zusammenfassend wirkt sich die Dauer, für die das Dosierventil 28 für eine bestimmte Kraftstoffflussrate geöffnet wird, auf die Kraftstoffmenge aus, die in die Drosselbohrung 20 strömt.
Im Allgemeinen hat das Motordrucksignal innerhalb der Drosselbohrung 20 an dem Kraftstoffauslass 70 (oder an dem Ende der Röhre 92, wenn eine Röhre vorgesehen ist) bei Motorleerlauf einen höheren Wert als bei weit geöffneter Drossel. Andererseits hat das Drucksignal an dem Kraftstoffauslass 70 (oder an dem Ende der Röhre 92), das durch den Luftstrom durch die Drosselbohrung 20 und die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 erzeugt wird, bei weit geöffneter Drossel einen höheren Wert als im Leerlauf. Der relative Motorbetriebszustand kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, unter anderem durch einen Motordrehzahlsensor und/oder einen Drosselventilpositionssensor 124.
In dem in 3 dargestellten Beispiel ist ein Drosselventilpositionssensor 124 vorgesehen, so dass das System die momentane Drehposition des Drosselventils 52 bestimmen kann. Der Drosselventilpositionssensor 124 kann einen Magneten 126, der von dem Drosselventilschaft 56 getragen wird, und einen magnetisch reagierenden Sensor 128, der von einer Leiterplatte 130 getragen wird, umfassen. Die Leiterplatte 130, der Sensor 128 und ein Ende des Drosselventilschafts 56, auf dem der Magnet 126 untergebracht ist, können durch ein Gehäuse 132 abgedeckt werden, das mit dem Drosselkörper 18 gekoppelt ist. Der Drosselpositionssensor 124 kann von jedem geeigneten Typ sein, und, auch wenn er als kontaktloser, magnetischer Sensor dargestellt wird, kann er ein kontaktbasierter Sensor (z.B. variabler Widerstand oder Potentiometer) sein. Die Leiterplatte 130 kann eine Steuerung oder einen Prozessor umfassen, der zum Bestimmen der Drosselventilstellung verwendet wird (z.B. Leerlauf, vollständig oder weit geöffnet oder jede Position oder jeden Öffnungsgrad zwischen Leerlauf und weit geöffnet), oder sie kann den Ausgang des Sensors 128 mit einer fernab gelegenen Steuerung verbinden. Des Weiteren kann, wenn die Leiterplatte 130 eine Steuerung umfasst, dieselbe Steuerung auch zum Steuern der Betätigung des Dosierventils 28 verwendet werden.
Im dargestellten Beispiel befindet sich der Drosselpositionssensor 124 an einem Ende des Drosselventilschafts 56 und das Drosselventilstellglied 60 (z.B. der Motor 62 oder der Ventilhebel 64) an dem anderen Ende. In einer solchen Anordnung können beide Enden des Drosselventils 52 von der Außenseite des Drosselkörpers 18 zugänglich sein und Komponenten aufweisen, die so daran befestigt sind, dass ein Halter für den Drosselventilschaft 56 zwischen den Enden des Schaftes angeordnet ist. In den dargestellten Umsetzungen, z.B. in den 1 und 3, umfasst der Halter einen Stift 134, der in eine Öffnung 136 in dem Drosselkörper eingeführt ist, der die Drosselventilschaftbohrung 58 schneidet und in einer Nut 138 aufgenommen ist, die in der Peripherie des Drosselventilschaft 56 ausgebildet ist. Der Drosselventilschaft 56 kann sich relativ zu dem Stift 134 drehen, ist jedoch daran gehemmt oder gehindert, sich axial (d.h. entlang der Achse des Schafts 56) zu bewegen. Um die Montage des Drosselventilschafts 56 in dem Drosselkörper 18 zu erleichtern, kann der Stift 134 in den Drosselkörper 18 und relativ zu dem Schaft 56 installiert werden, ohne dass auf beide Enden des Schafts zugegriffen werden muss und während die Enden des Schaftes durch andere Komponenten abgedeckt sind. Andere Anordnungen eines Drosselventils 52 können verwendet werden, einschließlich einer Anordnung, bei der sich sowohl der Positionssensor 124 als auch das Stellglied 60 an dem gleichen Ende des Drosselventilschafts 56 befinden.
In zumindest einigen Umsetzungen kann ein Schrittmotor 62 verwendet werden, um das Drosselventil 52 zu betätigen, und die Drehposition des Schrittmotors kann verwendet werden, um die Drosselventilposition 52 zu bestimmen, falls gewünscht. Beispielsweise kann eine Steuerung, die verwendet wird, um den Schrittmotor 62 zu betätigen, die Drehposition des Schrittmotors verfolgen und diese kann verwendet werden, um die Drosselventilposition 52 zu bestimmen. Bei einem Schrittmotor, der das Drosselventil 52 betätigt, kann es dennoch wünschenswert sein, einen separaten Drosselpositionssensor vorzusehen, der eine Rückmeldung liefert, die bei der Betätigung des Drosselventils 52 zur verbesserten Steuerung des Drosselventils und Positionsbestimmung verwendet wird.
Des Weiteren können zumindest bei Umsetzungen ohne einen mit dem Drosselschaft 56 gekoppelten Ventilhebel 64 die Anschläge 140, 142 für die Leerlauf- und die weit geöffneten Drosselventilpositionen von dem Drosselkörper 18 getragen und für den Eingriff mit dem Ventilkopf 54 angeordnet werden. Wie in zumindest 4 dargestellt, können die Anschläge 140, 142 in die Drosselbohrung 20 ragen und werden so dargestellt, dass sie durch Stifte definiert sind, die in Öffnungen in dem Drosselkörper 18 eingeführt sind, die sich bis zu der Drosselbohrung 20 erstrecken. Ein Stift 140 greift in den Ventilkopf ein, wie in 4 dargestellt, um die Leerlaufposition des Drosselventils 52 zu definieren, und der andere Stift 142 greift in den Ventilkopf 54 ein, um die weit geöffnete Position des Drosselventils 52 zu definieren. Nach erstmaliger Montage des Drosselventils 52 in den Drosselkörper kann das Drosselventil 52 zwischen seiner Leerlauf- und weit geöffneten Position gedreht werden (d.h. bis der Kopf 54 in die Anschläge 140, 142 eingreift) und der Drosselpositionssensor 124 und/oder das Stellglied 60 kann verwendet werden, um die Positionen des Drosselventils 52 zu bestimmen und in einer Speichervorrichtung zu speichern. Dadurch können Abweichungen zwischen Drosselkörpern aufgrund von Toleranzen und dergleichen berücksichtigt werden, so dass genaue Endpositionen (z.B. Leerlauf und weit geöffnet) des Drosselventils 52 in nachfolgenden Bestimmungen verwendet werden, wie sie zur Betätigung des Drosselventils 52 (z.B. durch einen Motor oder dergleichen) oder des Dosierventils 28 verwendet werden können. So ist zumindest in einigen Umsetzungen die Position der Anschläge 140, 142 nicht einstellbar, aber die Einstellungen in dem System werden basierend auf der aktuellen Position der Anschläge in einer gegebenen Drosselkörperanordnung 10 vorgenommen. Natürlich könnten die Anschläge 140, 142 anderweitig vorgesehen und verstellbar sein. Beispielsweise können, wie in den 1 und 2 dargestellt, Anschläge 144, 146 vorgesehen werden, um den Hebel 64 oder einen anderen Teil des Drosselventils 52 in Eingriff zu nehmen, und die Lage oder Position der Anschläge 144, 146 kann einstellbar sein, um eine Kalibrierung der Drosselkörperanordnung 10 nach der Montage zu ermöglichen.
Wie bereits erwähnt, kann die Position des Drosselventils 52 als ein Faktor bei der Bestimmung des Motorkraftstoffbedarfs verwendet werden, der durch Öffnen des Dosierventils und Einleiten von Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 gedeckt wird. Die Kraftstoffflussrate ist abhängig von dem auf den Kraftstoff wirkenden Druck, einschließlich des Drucks stromaufwärts von dem Dosierventil 28 (z.B. in der Druckkammer 100) und des Drucks stromabwärts von dem Dosierventil (z.B. in der Drosselbohrung 20). In zumindest einigen Umsetzungen wird das Dosierventil 28 während eines Teils des Motorzyklus geöffnet, der den Ansaughub umfassen kann, aber nicht muss, und in der Drosselbohrung 20 herrscht ein unteratmosphärischer Druck. Mit der Druckkammer 100 unter oder annähernd unter Atmosphärendruck und einem unteratmosphärischen Druck in der Drosselbohrung 20 während zumindest eines Teils der Zeit, in der das Dosierventil 28 geöffnet ist, ist somit der Differenzdruck, der bewirkt, dass Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 strömt, größer als eine Atmosphäre. Wenn beispielsweise die Druckkammer 100 Atmosphärendruck aufweist und der Druck an dem Kraftstoffauslass 70 3 Psi unter Atmosphärendruck liegt, wenn das Dosierventil geöffnet ist, dann würde der Gesamt- oder Nettodruck, der auf den Kraftstoff wirkt, eine Atmosphäre plus 3 psi in Bezug auf den Absolutdruck betragen. Selbst während eines Kompressionsmotorhubs (wobei eine Brennkammer kleiner wird) kann der Luftstrom durch die Venturi-Düse einen negativen oder unteratmosphärischen Druck in der Drosselbohrung 20 bereitstellen. Der Druck innerhalb der Drosselbohrung 20 könnte durch einen Sensor gemessen werden oder die Informationen könnten in einer Kennwerttabelle, einer Karte oder einer anderen Speicherdatensammlung als Funktion bestimmter Betriebsparameter (z.B. Motordrehzahl und Drosselposition) bereitgestellt werden. Diese Informationen können der Steuerung zur Verfügung gestellt werden, die das Dosierventil betätigt, um den Betrieb des Dosierventils als Funktion bestimmter Motorbetriebsparameter zu steuern.
Bei Umsetzungen, die eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 umfassen, steht das Drucksignal am Kraftstoffauslass 70 in Beziehung zu dem Druck innerhalb der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 in dem Bereich des Kraftstoffauslasses in die Verstärkungs-Venturi-Düse 36. Die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann das Drucksignal im Motorleerlauf verbessern, indem sie die Geschwindigkeit einer relativ geringen Strömungsrate von Luft erhöht und dadurch einen größeren Druckabfall an dem Kraftstoffauslass 70 erzeugt. Im Leerlauf, wie bereits erwähnt, ist das Motordrucksignal relativ hoch und kann den Druckabfall dominieren, der durch den Luftstrom durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 entsteht. Dennoch kann die erhöhte Luftstromgeschwindigkeit in der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 das Mischen der Luft und des Kraftstoffs und die Abgabe des Kraftstoffs an den Motor erleichtern, im Vergleich zu einem System, bei dem der Kraftstoff in einen Luftstrom mit niedrigerer Geschwindigkeit abgegeben wird. Dies kann ein Ansammeln oder Sammeln von Kraftstoff in der Drosselbohrung 20 verhindern, und stellt dem Motor bei niedrigen Motordrehzahlen und -lasten ein gleichmäßigeres Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verfügung, bei dem die Fluidflussrate zu dem Motor relativ niedrig ist, und somit kann der Motor relativ empfindlich auf Veränderungen in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch reagieren.
Um den Luftstrom durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 zu verbessern, wenn sich das Drosselventil 52 in seiner Leerlaufposition und in der Nähe der Leerlaufposition befindet, kann das Drosselventil 52 einen Strömungsrichter umfassen, der angeordnet ist, um den Luftstrom durch die Venturi-Düse zu erhöhen. In dem dargestellten Beispiel umfasst der Strömungsrichter eine Öffnung 150 (2 und 3) in dem Drosselventilkopf 54, die mit der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 ausgerichtet ist, wenn sich die Drossel in ihrer Leerlaufposition befindet. Luft kann durch die Öffnung und dann durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 strömen, um einen gleichmäßigen Luftstrom zu der Verstärkungs-Venturi-Düse 36 und in dem Bereich des Kraftstoffauslasses zu gewährleisten. Anstelle oder zusätzlich zu der Öffnung können weitere Merkmale vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Trichter oder dergleichen, der auf die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 gerichtet und mit dem Leerlaufluftstrom in der Drosselbohrung 20 verbunden ist. Solche Merkmale können von dem Drosselventilkopf 54, von dem Drosselkörper oder von beiden getragen werden.
Zusätzlich, wenn das Drosselventil 52 außerhalb des Leerlaufs geöffnet wird und eine größere Luftströmungsrate durch die Drosselbohrung 20 bereitgestellt wird, kann Verstärkungs-Venturi-Düse 36 einen gleichmäßigeren und weniger turbulenten Luftstrom an dem Kraftstoffauslass bereitstellen. Der Luftstrom innerhalb der Drosselbohrung 20 kann turbulent werden, wenn die Luft um den Drosselventilkopf 54 und den Schaft 56 strömt. Der Luftstrom durch die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann gleichmäßiger sein, wenn die Luft durch den konvergierenden Einlassteil 38 und den Hals 40 strömt. Des Weiteren kann die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 innerhalb der Drosselbohrung 20 so angeordnet sein, dass sie mit der in die Drosselbohrung 20 strömenden Luft ausgerichtet ist, wenn das Drosselventil 52 zunächst aus dem Leerlauf gedreht wird. Daher kann die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 einen Luftstrom im Leerlauf empfangen, bei Drosselpositionen außerhalb des Leerlaufs und während sich das Drosselventil 52 in Richtung und zu seiner weit geöffneten Position dreht, und die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 kann einen Luftstrom in einen stetigeren Zustand in den Bereich des Kraftstoffauslasses 70 abgeben, um ein gleichmäßigeres Drucksignal an dem Kraftstoffauslass und eine gleichmäßigere Mischung von Kraftstoff und Luft zu gewährleisten. Daher kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu dem Motor gleichmäßiger sein und, resultierend, der Betrieb des Motors gleichmäßiger sein.
Anschließend, während ein Dosierventil 28 in der Drosselkörperanordnung 10 der 1-7 zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff über den gesamten Bereich der Motorbetriebszustände dargestellt ist, kann mehr als ein Injektor oder Dosierventil vorgesehen werden. In dem in den 8-12 dargestellten Beispiel sind zwei Dosierventile 152, 154 vorgesehen. Ein erstes Dosierventil 152 liefert Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 durch einen Niedrig-Drehzahl-Kraftstoffauslass 156 für einen Motorbetrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last, einschließlich Leerlauf und einigen Drosselventilpositionen außerhalb des Leerlaufs. Ein zweites Dosierventil 154 führt Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 durch einen Hohen-Drehzahl-Kraftstoffauslass 158 für einen Motorbetrieb mit höherer Drehzahl und höherer Last. Der Hohe-Drehzahl-Kraftstoffauslass 158 kann eine Kraftstoffröhre 92 umfassen oder durch diese definiert sein, die sich wie zuvor beschrieben in eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 münden, oder sie kann direkt in die Drosselbohrung 20 öffnen. Der Niedrig-Drehzahl-Kraftstoffauslass 156 kann sich in die Verstärkungs-Venturi-Düse 36 (falls eine verwendet wird), den Hohen-Drehzahl-Kraftstoffauslass 158 und in die Kraftstoffröhre 92 öffnen, wie in 9 dargestellt, so dass Kraftstoff von einer einzigen Stelle aus von einem der beiden Dosierventile 152, 154 abgeführt wird. Somit kann das erste Dosierventil 152 während des Motorbetriebs selektiv unterhalb eines Kraftstoffbedarf-Schwellenwerts (z.B. 0,1 bis 15 lb/h) geöffnet werden und das zweite Dosierventil 154 kann während dieser Zeit geschlossen bleiben, oder es kann auch in Abstimmung mit, als Funktion oder unabhängig von dem ersten Dosierventil geöffnet werden. Das zweite Dosierventil 154 kann während des Motorbetriebs bei oder über dem Schwellenwert des Kraftstoffbedarfs geöffnet werden und das erste Dosierventil 152 kann während dieser Zeit geschlossen bleiben, oder es kann auch in Abstimmung mit, als Funktion oder unabhängig von dem zweiten Dosierventil geöffnet werden. Der Kraftstofffluss für beide Dosierventile 152, 154 kann aus der Druckkammer 160 bereitgestellt werden, die sich in zwei Durchgänge 162, 164 (12) verzweigen kann, um beide Ventile mit Kraftstoff zu versorgen. Außerdem können beide Ventile in gleicher Weise aufgebaut sein und arbeiten, wie zuvor in Bezug auf das Dosierventil 28 beschrieben worden ist.
Ungeachtet dessen, ob ein oder mehrere Dosierventile verwendet werden, können ein oder mehrere separate Kraftstoffdurchgänge mit einem beliebigen und bis zu jedem Dosierventil verbunden werden, um die Dosierventile zu kühlen, die mit einer relativ hohen Spannung (z.B. 8 bis 12 Volt) betrieben werden können und eine Taktrate aufweisen, bei der mehr als die gewünschte Wärme erzeugt werden kann. Solche Kraftstoffdurchgänge werden hierin als Kühldurchgänge 166 bezeichnet und können, wie in den 10 und 11 dargestellt, zu einer Tasche oder einem Hohlraum 168 führen, der zumindest einen Teil der Dosierventile 152, 154 umgibt. Der oder die Kühldurchgänge 166 können dann zu einem Rücklaufdurchgang 170 führen, durch den der Kraftstoff in die Druckkammer 160 zurückgeführt wird, wie in den 10 und 11 dargestellt. Natürlich sind die Kühldurchgänge 166 optional und können nach Wunsch in einer anderen Anordnung vorgesehen werden. Beispielsweise kann Luft durch die Kühldurchgänge geleitet werden (z.B. aus Durchgängen, die von der Drosselbohrung 20 abzweigen oder anderweitig in dem Drosselkörper ausgebildet sind), um die Dosierventile auf Wunsch zu kühlen. Auf Wunsch kann auch Motorkühlmittel zur Kühlung des Ventils oder der Ventile verwendet werden.
Des Weiteren kann, wie in den 8 und 9 dargestellt, ein Luftansaugdurchgang 172 mit einem einzelnen Dosierventil (z.B. Ventil 28) oder jedes oder ein beliebiges von mehreren Dosierventilen (z.B. Ventile 152, 154) verwendet werden, wenn mehr als ein Dosierventil verwendet wird. Der Luftansaugdurchgang 172 kann sich von einem Teil der Drosselbohrung 20 stromaufwärts von dem Kraftstoffauslass 156 des Dosierventils 152, dem er zugeordnet ist, erstrecken und mit dem Kraftstoffdurchgang, der zu dem Kraftstoffauslass 156 des Dosierventils führt, in Verbindung stehen. In dem dargestellten Beispiel führt der Luftansaugdurchgang 172 von einem Einlassende 22 des Drosselkörpers 18 und zu dem Niedrig-Drehzahl-Kraftstoffauslassdurchgang 156 des Dosierventils 152, der unabhängig von dem Hohe-Drehzahl-Dosierventilauslass 158 oder, wie zuvor erwähnt, mit diesem verbunden sein kann.
Wie in den 9 und 12 dargestellt, kann in dem Luftansaugdurchgang 172 eine Düse 174 mit einem Durchgang oder einer Mündung 176 einer gewünschten Größe vorgesehen werden. Die Düse 174 kann ein separater Körper sein, der in den Durchgang 172 eingepresst oder anderweitig installiert ist, und Luft kann durch die Mündung 176 strömen, bevor sie das Dosierventil 152 erreicht. Der Strömungsbereich der Durchgänge stromabwärts von der Düse 174 kann größer sein als der minimale Strömungsbereich der Düse, so dass die Düse die maximale Begrenzung des Luftstroms durch den Ansaugdurchgang 172 bietet. Anstelle oder zusätzlich zu der Düse 174 kann in dem Drosselkörper 18 ein Durchgang geeigneter Größe gebohrt oder anderweitig ausgebildet werden, um eine maximale Begrenzung des Luftstroms durch den Ansaugdurchgang 172 zu definieren. Die Verwendung einer Düse 174 kann die Verwendung einer gängigen Drosselkörperkonstruktion mit mehreren Motoren oder in verschiedenen Motoranwendungen erleichtern, wobei unterschiedliche Luftströmungsraten erforderlich sein können. Um die unterschiedlichen Strömungsraten zu erzielen, können verschiedene Düsen mit Mündungen mit unterschiedlichen wirksamen Strömungsbereichen in die Drosselkörper eingesetzt werden, während der Rest des Drosselkörpers derselbe sein kann. Außerdem können in dem Drosselkörper zusätzlich oder anstelle der Verwendung einer Düse Durchgänge mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet werden, um Ähnliches zu erreichen. Des Weiteren kann in einigen Anwendungen der Luftansaugdurchgang 172 mit einer Kappe verschlossen oder zugestöpselt werden, um einen Luftstrom darin zu verhindern.
In dem Beispiel, in dem sich eine Kraftstoffröhre 92 in eine Verstärkungs-Venturi-Düse 36 erstreckt, kann sich der Ansaugdurchgang 172 in die Kraftstoffröhre erstrecken oder mit ihr verbunden sein (wie in gestrichelten Linien in 9 dargestellt), um Luft aus dem Ansaugdurchgang und Kraftstoff aus dem Niedrig-Drehzahl-Dosierventil 152 in die Kraftstoffröhre bereitzustellen, wo er mit Kraftstoff aus dem Hohe-Drehzahl-Dosierventil 154 vermischt werden kann. 13 veranschaulicht ein Beispiel eines Ansaugdurchgangs 172 mit einer Drosselkörperanordnung 10, die ein einzelnes Dosierventil 28 umfasst, um einen Luftstrom in die Röhre bereitzustellen, um den Kraftstofffluss durch die Röhre zu erleichtern und das Mischen von Kraftstoff und Luft zu unterstützen. Somit kann auf Wunsch ein einziger Abgabepunkt für Kraftstoff und Ansaugluft in die Drosselbohrung vorgesehen werden. Des Weiteren kann die Kraftstoffröhre stattdessen oder ebenfalls eine Öffnung 180 aufweisen, die axial in Richtung des Einlasses der Drosselbohrung 20 gerichtet ist, um Luft in die Kraftstoffröhre 92 aufzunehmen. Dies kann den Fluidfluss in der Röhre erleichtern und das Mischen von Kraftstoff und Luft erleichtern und eine Fluid- oder Kapillardichtung durchbrechen, die sich unter bestimmten Umständen in der Kraftstoffröhre bilden kann.
Zusätzlich zu oder anstelle einer Düse oder eines anderen Strömungsreglers kann die Flussrate durch den Ansaugdurchgang 172 zumindest teilweise durch ein Ventil gesteuert werden. Das Ventil könnte beliebig entlang des Durchgangs 172 angeordnet sein, einschließlich stromaufwärts von dem Einlass des Durchgangs. In zumindest einer Umsetzung kann das Ventil zumindest teilweise durch den Drosselventilschaft definiert sein. In diesem Beispiel schneidet der Ansaugdurchgang 172 die Drosselschaft-Bohrung oder der Ansaugdurchgang 172 steht mit der Drosselschaft-Bohrung in Verbindung, so dass Luft, die durch den Ansaugdurchgang strömt, durch die Drosselschaft-Bohrung strömt, bevor die Luft in die Drosselbohrung abgegeben wird. Ein Leerraum, wie ein Loch oder Schlitz, kann in dem Drosselventilschaft 56 ausgebildet sein (z.B. durch den Schaft oder in einem Bereich der Peripherie des Schafts), wie im Allgemeinen durch das Loch 173 dargestellt, das in 8 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn sich der Drosselventilschaft dreht, ändert sich das Ausmaß, in dem der Leerraum mit dem Ansaugdurchgang ausgerichtet oder gedeckt ist. Dadurch ändert sich der wirksame oder offene Strömungsbereich durch das Ventil, was die Strömungsrate der aus dem Ansaugdurchgang zugeführten Luft ändern kann. Wenn gewünscht, kann der Leerraum in zumindest einer Position des Drosselventils überhaupt nicht offen hin zu dem Ansaugdurchgang sein, so dass ein Luftstrom aus dem Ansaugdurchgang an der Drosselventilbohrung vorbei nicht auftritt oder wesentlich verhindert wird. Somit kann der von dem Ansaugdurchgang an die Drosselbohrung zugeführte Luftstrom zumindest teilweise als Funktion der Drosselventilposition gesteuert werden. Des Weiteren kann, wie in 19 dargestellt, der gesamte oder ein Teil des aus der Vorrichtung abzuführenden Kraftstoffs über einen Anschluss 175, der stromabwärts von einem Dosierventil oder einem Kraftstoffinjektor angeordnet sein kann, in den Ansaugdurchgang 172' eingebracht werden. Dies kann einen dosierten Kraftstofffluss in die Luft ermöglichen, die durch den Ansaugdurchgang strömt, und dazu beitragen, den Kraftstoff zu zerstäuben und/oder den Kraftstoff und die Luft besser zu vermischen, bevor das Gemisch aus der Vorrichtung abgeführt wird.
Wie bereits erwähnt, kann der Drosselkörper auch konfiguriert werden, um mit Kraftstoff betrieben zu werden, der unter einem positiven oder überatmosphärischen Druck zugeführt wird. In zumindest einigen Umsetzungen kann der Kraftstoff in dem Drosselkörper 18 durch eine Kraftstoffpumpe 190 (15) bereitgestellt werden, die von dem Drosselkörper 18 getragen oder entfernt von dem Drosselkörper angeordnet (und durch geeignete Durchgänge oder Röhren verbunden) sein kann. Der Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe 190 kann einem Druckregler 192 mit einem Auslass 194 zugeführt werden, durch den Kraftstoff mit einem gewünschten Druck an das Dosierventil 28 oder die Dosierventile 152, 154 abgegeben wird. Wie die Kraftstoffpumpe 190 kann der Druckregler 192 von dem Drosselkörper 18 getragen oder entfernt angeordnet werden und mit dem Drosselkörper durch geeignete Durchgänge, Röhren oder dergleichen verbunden sein. Ausgehend von dem Druckregler 192 kann der Kraftstoff einer Druckkammer 196 zugeführt werden, die mit dem oder den Dosierventilen in Verbindung steht.
In zumindest einigen Ausführungen ist die Kraftstoffpumpe 190 eine Impulspumpe, die von Druckimpulsen des Motors (z.B. des Motoransaugkrümmers) angetrieben wird. Ein geeigneter Typ einer Impulspumpe kann eine Membran umfassen, die durch die Motordruckimpulse betätigt wird, um Kraftstoff durch Ein- und Auslassventile zu pumpen, während die Membran schwingt oder sich hin- und herbewegt. Bei einer solchen Kraftstoffpumpe 190 pumpt die Pumpe keinen Kraftstoff, wenn das Dosierventil 28 geschlossen ist, und an dem Druckregler 192 ist kein Umleiten des Kraftstoffs erforderlich. Wenn eine Verdrängungskraftstoffpumpe, wie beispielsweise eine Gerotor-Kraftstoffpumpe, verwendet wird, kann der Druckregler einen Umleitungsdurchgang umfassen, durch den Kraftstoff mit einem Überdruck in den Kraftstofftank oder in einen anderen Bereich des Systems stromaufwärts von dem Druckregler zurückgeführt wird. Andere Pumpen können eine Membranpumpe umfassen, die mechanisch oder elektrisch von einem Motor-Untersystem oder einer Steuerung betrieben wird.
In zumindest einigen Umsetzungen, wie in den 14-16 dargestellt, kann der Druckregler 192 eine Membran 198 beinhalten, die an ihrer Peripherie zwischen einem Hauptkörper und einer Abdeckung eingeschlossen ist. In 16 sind der Hauptkörper 200 und die Abdeckung 202 von dem Drosselkörper getrennt und in 14-15 ist die Membran 198 zwischen dem Drosselkörper 18 und einer Abdeckung 202 eingeschlossen. In beiden Beispielen kann ein Vorspannelement, wie beispielsweise eine Feder 206, zwischen der Membran 198 und der Abdeckung 204 aufgenommen werden, um eine Kraft bereitzustellen, die dazu neigt, die Membran in Richtung des Hauptkörpers 200 (im Beispiel von 16) oder des Drosselkörpers 18 (im Beispiel von 14-15) zu biegen. Eine Kraftstoffkammer 208 ist zwischen der anderen Seite der Membran 198 und dem Drosselkörper 18 (oder dem Hauptkörper 200) definiert. Kraftstoff strömt durch ein Einlassventil 210 und einen Einlassdurchgang 212 in die Kraftstoffkammer 208. Und Kraftstoff wird aus der Kraftstoffkammer 208 durch einen Auslassdurchgang 194 abgeführt. Das Einlassventil 210 kann an einen Hebel 216 gekoppelt werden, der an dem Drosselkörper 18 (oder dem Hauptkörper 200) drehbar gelagert ist. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffkammer 208 weniger Kraft auf die Membran 198 ausübt als die Feder 206, biegt sich die Membran in Richtung des Drosselkörpers und greift in den Hebel 216 ein, um das Ventil 210 zu öffnen und den Kraftstoff aus der Kraftstoffpumpe 190 in die Kraftstoffkammer 208 strömen zu lassen. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffkammer 208 eine größere Kraft auf die Membran 198 ausübt als die Feder 206, biegt sich die Membran in Richtung der Abdeckung 202 und verschiebt nicht den Hebel 216 oder öffnet nicht das Ventil 210. Stattdessen dreht ein Vorspannelement 220, das auf den Hebel 216 wirkt, den Hebel in die entgegengesetzte Richtung, um das Ventil 210 zu schließen und zu verhindern, dass weiterer Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 190 in die Kraftstoffkammer 208 strömt. Auf diese Weise kann die Kraft der Feder 206 auf die Membran 198 den in der Kraftstoffkammer 208 zulässigen Kraftstoffdruck bestimmen. Die Anfangskraft der Feder 206 kann durch einen Mechanismus 222 kalibriert oder eingestellt werden, der einen Anfangswert für die Kompression der Feder einstellt. In den dargestellten Beispielen umfasst der Mechanismus ein Gewindebefestigungselement 222, das in einer Gewindeöffnung der Abdeckung 202 aufgenommen und in Richtung der Feder 206 vorgeschoben wird, um die Feder weiter zu komprimieren, oder das von der Feder weggezogen wird, um die Kompression der Feder zu verringern. Natürlich können auch andere Mechanismen verwendet werden. Es können auch andere Typen von Druckreglern verwendet werden. 17 zeigt einen Drosselkörper mit einem Druckregler 224, der ein federvorgespanntes Ventilelement 226 in Form eines Ventilkopfes 228 umfasst, der von einer Ventilstange 230 mit einer Feder 232 zwischen der Stange 230 und einer Ventilhalterung 234 getragen wird. Das Ventilelement 226 ist relativ zu einem Ventilsitz 236 durch Kraftstoff beweglich, der entgegen der Federkraft auf den Ventilkopf 228 wirkt. 18 zeigt einen Druckregler 240, umfassend ein federvorgespanntes Ventilelement in Form eines Ball- oder Kugelventilkopfes 242, das durch eine Feder 246 entgegen der Kraft des Kraftstoffs, der auf den Kopf 242 durch einen Einlass 248 wirkt, nachgebend in Eingriff mit einem Ventilsitz 244 vorgespannt ist. Wenn der Kopf 242 von dem Sitz 244 versetzt wird, strömt Kraftstoff durch den Druckregler und aus einem Auslass 250.
Von dem Druckregler 192 kann der Kraftstoff bei einem im Allgemeinen konstanten überatmosphärischen Druck in die Druckkammer 196 strömen (15). Die Druckkammer 196 kann ein schwimmerbetätigtes Ventil 254 umfassen, das selektiv eine Dampflüftung 256 schließt, wenn sich das Kraftstoff-Niveau innerhalb der Druckkammer 196 auf einem Schwellenwert- oder Maximal-Niveau befindet. Wenn die Lüftung 256 geschlossen ist, wird der Druck in der Druckkammer 196 ohne weiteres größer als der Druck des Kraftstoffs, der von der Pumpe 190 bereitgestellt wird, und weiterer Kraftstofffluss in die Druckkammer 196 wird im Wesentlichen eingeschränkt oder verhindert. Wenn das Kraftstoff-Niveau unter dem Schwellenwert-Niveau liegt, öffnet der Schwimmer 252 das Ventil 254 und zusätzlicher Kraftstoff wird von dem Druckreglerauslass 194 in die Druckkammer 196 eingelassen. Der Auslass 194 aus der Druckkammer 196 versorgt das oder die Dosierventile, die Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 einbringen, wenn sie offen sind, mit Kraftstoff bei einem überatmosphärischen Druck. Auch hier können die Dosierventile geöffnet werden, für die gesamte oder einen Teil der Dauer zu der sie offen sind, während in der Drosselbohrung 20 ein unteratmosphärisches Drucksignal vorliegt.
Somit kann der Nettodruck, der auf den Kraftstoff wirkt und den Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 strömen lässt, größer sein als der Kraftstoffdruck, der dem oder den Kraftstoffdosierventilen zugeführt wird. Wenn niedrigere Kraftstoffflussraten in die Drosselbohrung 20 erwünscht sind, können die Dosierventile natürlich geöffnet werden, wenn ein Überdrucksignal innerhalb der Drosselbohrung 20 vorliegt, wobei der Überdruck in der Drosselbohrung 20 kleiner ist als der Druck in der Druckkammer (z.B. eingestellt durch den Druckregler).
In zumindest einigen Umsetzungen sieht der Drosselkörper eine Druckkammer vor, in der eine Kraftstoff-Zuführmenge aufrechterhalten wird. Der Kraftstoff in der Kammer liefert einen Druck, der Kraftstofffluss in den Drosselkörper und die Vermischung von Kraftstoff mit Luft erhöht, bevor ein Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Motor abgegeben wird. Daher wird ein gewisser Überdruck auf den Kraftstoff ausgeübt, anstatt dass der unteratmosphärische Druck verwendet wird, um Kraftstoff durch eine Mündung oder dergleichen zu ziehen oder zu saugen. Daher kann Kraftstoff auch dann abgegeben werden, wenn der Motor nicht in Betrieb ist, da die Druckhöhe, die auf den Kraftstoff wirkt, einen Kraftstofffluss verursachen kann, ohne dass ein Motordrucksignal an den Kraftstoff angelegt wird. Des Weiteren kann die Kraftstoffdosierung ein Ventil umfassen, das während eines Motorzyklus selektiv geöffnet und geschlossen wird, um im geöffneten Zustand Kraftstofffluss zu ermöglichen und um Kraftstofffluss im geschlossenen Zustand zu verhindern oder im Wesentlichen einzuschränken, und dieser selektive Ventilbetrieb kann im Leerlauf des Motors oder bei weit geöffnetem Drosselbetrieb erfolgen. Des Weiteren wird Luft mit Kraftstoff vermischt, nachdem der Kraftstoff durch das bzw. die Dosierventile geströmt ist, anstatt dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch dosiert wird.
Des Weiteren umfassen zumindest einige Umsetzungen des Drosselkörpers keinen Druckregler, sondern arbeiten bei Umgebungsdruck, wobei eine Druckhöhe auf den Kraftstoff einwirkt, wie bereits erwähnt. Somit stellen die Schwerkraft und das Kraftstoff-Niveau in einer Druckkammer den ungefähren Druck für die Kraftstoffzufuhr in Kombination mit einem Drucksignal in der Drosselbohrung ein. In zumindest einigen Umsetzungen ist eine Kraftstoffpumpe oder eine andere Kraftstoffquelle bei einem Überdruck oder überatmosphärischen Druck nicht erforderlich.
In zumindest einigen Umsetzungen sind die Dosierventile angeordnet, so dass Kraftstoff in das Dosierventil strömt, das im Allgemeinen axial mit dem Ventilsitz und dem Ventilelement ausgerichtet ist, und Kraftstoff wird aus dem Dosierventilauslass im Allgemeinen radial auswärts und radial auswärts beabstandet von dem Einlass abgeführt. Des Weiteren kann der Auslass des Dosierventils zugeführt werden zu der Drosselbohrung durch relative große Durchgänge (große Strömungsbereiche) mit einer Düse oder maximalen Flussbegrenzung für den Kraftstoff, die stromaufwärts von der Drosselbohrung und in einigen Umsetzungen stromaufwärts von dem Dosierventil vorgesehen sind. Der Luftstrom in der Drosselbohrung und innerhalb einer Verstärkungs-Venturi-Düse in zumindest einigen Umsetzungen wird verwendet, um Kraftstoff und Luft zu mischen und die Größe der dem Motor zugeführten Kraftstofftröpfchen zu reduzieren. Kraftstoff kann durch eine einzige Mündung in zumindest einigen Umsetzungen und durch eine Mündung pro Dosierventil in zumindest bestimmten anderen Ausführungsformen (z.B. eine Mündung für ein Niedrig-Drehzahl-Dosierventil und eine separate Mündung für ein Hohe-Drehzahl-Ventil) in die Drosselbohrung abgegeben werden.
Des Weiteren kann die Druckkammer als Dampfabscheider wirken und von dem Drosselkörper getragen werden, im Gegensatz zu einem entfernt angeordneten Dampfabscheider, der über Röhren oder Schläuche mit dem Drosselkörper oder einem Kraftstoffinjektor gekoppelt ist. Somit kann sich der Dampfabscheider in der Nähe der Stelle befinden, an der Kraftstoff in die Drosselbohrung abgegeben wird, was unter anderem die Wahrscheinlichkeit der Dampfbildung stromabwärts von dem Abscheider verringern kann.
In zumindest einigen Umsetzungen weist der Bereich des Dosierventileinlasses zu dem Bereich des Dosierventilauslasses ein Verhältnis von etwa 0,05 bis 2:1 auf (einschließlich Umsetzungen mit einer Kraftstoffdosierdüse, die den minimalen Einlassströmungsbereich definiert). Des Weiteren kann der Kraftstofffluss durch die Dosierventile im Bereich von etwa 0,1 bis 30 lb/h liegen, und die hierin offenbarten Drosselkörper können bei Motoren mit einer Leistung von beispielsweise etwa 3 bis 40 PS verwendet werden. Und da die Druckkammer einen Schwimmer und eine Lüftung umfasst, kann der Drosselkörper mit Motoren verwendet werden, die innerhalb von etwa 30 Grad von der Horizontalen bleiben.
Des Weiteren kann ein Mikroprozessor oder eine andere Steuerung in zumindest einigen Umsetzungen zahlreiche Funktionen über interne Softwareanweisungen steuern, die eine Kraftstoffgitterkarte, Matrix oder Kennwerttabelle (beispielhaft, nicht einschränkend) als Reaktion auf die erfasste aktuelle Position des Drosselventils 52, Motordrehzahl und Kurbelwellenwinkelposition anwenden, um einen gewünschten Öffnungszeitpunkt auszuwählen und die Öffnungsdauer eines Dosierventils 28 für die Kraftstoffzufuhr in die Drosselbohrung 20 zu bestimmen. Der Mikroprozessor kann auch den Zündzeitpunkt des Motors variieren, um den Motorbetrieb zusätzlich zu dem Kraftstofffluss zu dem Motor zu steuern.
Wie bereits erwähnt, kann das Drosselventil 52 durch ein elektrisch angetriebenes Stellglied 60 gesteuert werden, das beispielsweise verschiedene Drehmotoren wie einen Schrittmotor 62 umfasst. Der Motor 62 kann auf jede beliebige Weise mit dem Drosselventilschaft 56 gekoppelt sein. Eine exemplarische Verbindung ist in 3 dargestellt und umfasst einen Koppler 260 mit einer Eingangsbohrung 262, in der ein dem Motor 62 zugeordnetes Antriebselement (z.B. ein Antriebsschaft 264) aufgenommen wird, sowie eine Ausgangsbohrung 266, in der ein Ende des Drosselventilschafts 56 aufgenommen wird. Zwischen den Bohrungen kann auf Wunsch eine Trenn- oder Querwand vorgesehen werden. Die Bohrungen 262, 266 und die Schaftenden können unrund sein, um ihr Mitdrehen zu erleichtern, oder die Schäfte 56, 264 können auf andere Weise (z.B. durch Stifte, Befestigungen, Schweißen, Kleben usw.) drehbar mit dem Koppler 260 verbunden werden. Der Koppler 260 kann aus jedem beliebigen Material gebildet werden und kann sich einigermaßen angleichen, d.h. flexibel und elastisch sein. Während sich der Koppler 260 in zumindest einigen Umsetzungen nicht oder nur geringfügig entlang seiner Achse verdreht, so dass die Drehposition des Drosselventils 52 die Drehposition des Motors 62 sehr genau verfolgt, kann sich der Koppler entlang seiner axialen Länge verbiegen oder beugen, um die Beanspruchung auf den Motor 62 und den Schaft 264 aufgrund einer leichten Fehlausrichtung der Komponenten bei der Montage (z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen), Vibrationen oder anderen Einflüssen, die im Betrieb und über einen Produktionslauf von Komponenten auftreten, zu verringern. Daher sind, zumindest in einigen Umsetzungen, Federn, Hebel und andere Vorrichtungen zum flexibleren Verbinden des Drosselventils und des Motors nicht erforderlich.
Des Weiteren, wie in 3 dargestellt, kann der Koppler 260 einen Vorsprung 270 umfassen, der sich von einer äußeren Oberfläche des Kopplers nach außen erstreckt. Der Vorsprung 270 kann an einer inneren Oberfläche der Drosselventilschaft-Bohrung 58 in dem Körper 18 eingreifen, in dem der Koppler bei der Montage aufgenommen wird. Der Vorsprung 270 kann reibschlüssig in den Körper 18 eingreifen und den Koppler 260 und die Schaftenden relativ zu dem Körper mit einer relativ kleinen Eingriffsoberfläche stützen, um die Kraft zu reduzieren, die zum Drehen des Drosselventils 52 erforderlich ist. Der Vorsprung 270 kann Schwingungen im Betrieb dämpfen und den Verschleiß an dem Koppler 260 und dem Motor 62 reduzieren, der andernfalls durch solche Schwingungen verursacht werden könnte. Der Koppler kann auch dazu beitragen, einer unbeabsichtigten Drehung des Drosselventils 52 standzuhalten (z.B. durch Kräfte auf den verwendeten Ventilkopf) und kann eine verbesserte Kontrolle über das Drosselventil durch den Motor 62 ermöglichen, d.h. sie kann die Neigung oder das Spiel in der Verbindung zwischen dem Motor und dem Drosselventilschaft 56 reduzieren, um eine präzisere Steuerung der Drosselventilposition zu ermöglichen. Obwohl in 3 ein Vorsprung dargestellt ist, können mehrere Vorsprünge vorgesehen werden, die Vorsprünge können entlang der axialen Länge des Kopplers beabstandet sein, können jede gewünschte axiale Länge aufweisen, können umlaufend durchgehend sein, können diskrete Laschen mit begrenzter Umfangslänge sein, könnten die Form einer Spirale oder Helix, etc. aufweisen. Der Vorsprung kann auch dazu beitragen, die Drosselventilschaft-Bohrung abzudichten, um eine Leckage zu reduzieren oder zu verhindern. Repräsentative Materialien können eine Härte im Bereich von 20 Shore A bis 70 Shore D und/oder ein Elastizitätsmodul von 20MPa - 8GPa aufweisen. In zumindest einigen Umsetzungen kann die folgende nicht einschränkende und nicht vollständige Materialliste verwendet werden: Gummi/Kautschuke, Silikone, Fluoro-Elastomere, Polyurethane, Polyethylene, Co-Polyester, Messing, ein 3D-gedrucktes Material, Delrin®, Viton®/FKM, Epichlorhydrin, Texin® 245 oder 285, Hytrel® 3078 und Dowlex® 2517.
Ein anderer Koppler 271 zwischen dem Drosselventilschaft und dem Antriebsmotor ist in 20 dargestellt. Hier weist der Koppler 271 einen ersten Bereich mit einem nicht-zylindrischen Hohlraum 272 auf, in dem ein nicht-zylindrischer Antriebsschaft 264 des Motors 62 aufgenommen ist, und einen zweiten Bereich, der innerhalb einer Öffnung aufgenommen ist, die in einer Halteklammer 274 ausgebildet ist, die an den Drosselventilschaft 56 gekoppelt ist. Der Koppler 271 kann außerhalb der Drosselventilschaft-Bohrung 58 aufgenommen werden, und eine oder mehrere geeignete Dichtungen 276 können zwischen dem Schaft 56 und dem Körper 18 entweder innerhalb oder außerhalb der Bohrung 58 vorgesehen sein. Der Koppler 271 kann aus einem Metall, Polymer, Verbundwerkstoff oder jedem gewünschten Material ausgebildet sein und kann starr sein, um eine Drehbewegung von dem Antriebsschaft 264 auf den Drosselventilschaft 56 genau und zuverlässig zu übertragen, ohne dass es zu einer Verdrehung oder relativen Drehung zwischen ihnen kommt. Die axiale Position des Drosselventilschafts 56 kann durch einen an dem Körper 18 befestigten Bügel 278 festgehalten werden.
Einer oder beide der Koppler 271 und der Bügel 274 können eine Fehlausrichtung zwischen dem Antriebsschaft 264 und dem Drosselventilschaft 56 aufnehmen, sowie Schwingungen und dergleichen dämpfen. Bei dieser Anordnung kann ein Drosselventilpositionssensor zwischen dem Antriebsmotor 62 und dem Drosselventilschaft 56 vorgesehen sein, wobei der Koppler 271 einen Magneten 280 trägt, der sich mit dem Koppler dreht. Der Magnet 280 kann in jeder geeigneten Weise axial an dem Koppler 271 gehalten werden und wird als innerhalb eines Hohlraums einer Motorabdeckung 282 getragen dargestellt, und kann in die andere Richtung durch den Bügel 274 gehalten werden, wenn gewünscht. Des Weiteren könnte sich der Magnet 280 auf einer gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 130 als der Motor 62 befinden. Beispielsweise könnte sich der Magnet 280 auf der Seite der Leiterplatte 130 befinden, die näher an der Drosselbohrung 20 liegt, und das Motorgehäuse könnte sich auf der anderen Seite der Leiterplatte befinden. Ein magnetisch ansprechender Sensor (z.B. 128) könnte sich an einer beliebigen Stelle befinden, die geeignet ist, das sich ändernde Magnetfeld zu erfassen, das durch die Drehung des Magneten verursacht wird. Auch bei einem Motor oder einem anderen Stellglied, bei dem die Drehposition mit geeigneter Genauigkeit bestimmt werden kann, kann in zumindest einigen Umsetzungen ein separater Drosselpositionssensor wünschenswert sein, um jedes Verdrehen eines Kopplers oder eines anderen Elements zwischen dem Stellglied und dem Drosselventil zu erfassen und/oder eine separate Anzeige der Drosselventilposition für eine verbesserte Genauigkeit zu liefern und/oder um ein Verifizieren oder ein erneutes Überprüfen der von dem Stellglied bestimmten Position zu ermöglichen, was es ermöglichen kann, jeden Fehler in der angezeigten Position des Stellglieds oder des Drosselventils zu korrigieren.
Eine andere Kopplung zwischen dem Motor 62 und dem Drosselventilschaft 56 ist in 21 dargestellt. Diese Kopplung umfasst einen Koppler 290, der der gleiche sein kann wie der Koppler 271 oder ähnlich dem Koppler 271 sein kann. Ein nicht-kreisförmiges distales Ende 292 dieses Kopplers 290 kann in einem komplementären nicht-kreisförmigen Hohlraum in dem Ende des Drosselventilschafts 56 aufgenommen werden, um den Motor drehbar mit dem Ventilschaft zu koppeln. Der Koppler 290 oder der Drosselventilschaft 56 kann sich durch einen Drehpositionssensor erstrecken, der in dieser Umsetzung als Drehpotentiometer 294 dargestellt wird, das von dem Gehäuse getragen wird und zumindest teilweise darin aufnehmbar sein kann. Das Potentiometer 294 wird so dargestellt, dass es von dem Koppler 290 oder dem Gehäuse 282 getragen wird, so dass sich der Widerstand des Potentiometers ändert, wenn der Koppler 290 gedreht wird. Dieser variable Widerstandswert kann mit der Steuerung kommuniziert werden, um die Bestimmung und Steuerung der Drosselventilposition zu ermöglichen. Wie der Sensor in der oben beschriebenen magnetischen Sensoranordnung kann das Potentiometer 294 auf der Leiterplatte 130 angebracht werden, um das Koppeln mit der Steuerung und dem Drosselventil 52 zu erleichtern.
Wie in den 22 und 23 dargestellt, kann sich ein Koppler, der Drosselventilschaft oder der Motorantriebs-Schaft durch eine Leiterplatte 130 erstrecken, die in einem Gehäuse 298 eines Steuermoduls 300 getragen wird. Wie oben erwähnt, kann die Leiterplatte einen Sensor umfassen, der auf Änderungen in dem Magnetfeld des Magneten reagiert, die durch die Drehung des Magneten verursacht werden, um dadurch die Drehposition des Magneten und des Drosselventilschafts zu bestimmen. In der dargestellten Umsetzung umfasst der Motor 62 eine Schale oder ein Gehäuse mit Halterungen 302, die auf jede gewünschte Weise an der Leiterplatte 130 und/oder an dem Modulgehäuse 298 befestigt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, geeignete Befestiger oder wärmebehandelte Stifte. In zumindest einigen Umsetzungen befindet sich der Motor 62 auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 130 als der Drosselventilkopf 54, und der Antriebsschaft 264 des Motors (und/oder eines ihm zugeordneten Adapters) oder der Drosselventilschaft 56 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Leiterplatte 130. Der Motor 62 kann von jedem gewünschten Typ sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen Schrittmotor, Hybrid-Schrittmotor, Gleichstrommotor, Bürsten- oder bürstenlosen Motor, Motor mit gedruckter Leiterplatte und einen piezoelektrischen Aktuator oder Motor, der einen sogenannten Squiggle-Motor umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Wenn gewünscht, kann zwischen dem Motor 62 und dem Drosselventilschaft 56 ein Getriebe oder ein Getriebesatz verwendet werden, um eine Erhöhung oder Reduzierung der Drehzahl des Drosselventils relativ zur Motorleistung zu erreichen.
Wie in den 24 und 25 dargestellt, kann zusätzlich zu oder anstelle des Motors 62 ein elektrisch betätigtes Dosierventil 28 oder ein Kraftstoffinjektor jeder gewünschten Konstruktion, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die hierin bereits beschriebene, mit der Leiterplatte 130 gekoppelt werden und sich von dem Gehäuse 298 nach außen erstrecken, um in einer Bohrung des Körpers 18 aufgenommen zu werden, wie zuvor dargestellt und beschrieben. In Anwendungen mit mehr als einem Dosierventil 28 können alle oder weniger als alle Dosierventile direkt mit der Leiterplatte 130 gekoppelt werden (d.h. mit Stromzuführungen 304 zur Betätigung des direkt mit der Leiterplatte gekoppelten Solenoids) und von dem Modul 300 getragen werden, das die Leiterplatte 130 umfasst. In zumindest einigen Umsetzungen sind die Dosierventile 28 und der Antriebsschaft 264 des Motors 62 im Allgemeinen parallel zueinander und zur Aufnahme in entlang der Drosselbohrung 20 beabstandeten Bohrungen angeordnet. Nicht in den 22-25 dargestellt ist eine optionale Rückseitenabdeckung des Gehäuses 298, die den Motor 62 und die Leiterplatte 130 teilweise oder vollständig umschließen kann. Die Leiterplatte 130 kann eine Steuerung 306, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, umfassen. Der Mikroprozessor 306 kann unter anderem mit dem Motor 62, dem oder den Dosierventilen 28 und verschiedenen Sensoren, die in dem System verwendet werden können, einschließlich des Drosselventilpositionssensors, elektrisch kommunizieren.
Andere Sensoren können ebenfalls verwendet werden und mit dem Mikroprozessor 306 kommunizieren und können direkt auf der Leiterplatte 130 angebracht werden. Wie beispielsweise in den 22, 23 und 25 dargestellt, können ein oder mehrere Drucksensoren 308, 310 auf der Leiterplatte angebracht werden. Ein erster Drucksensor 308 kann mit dem Ansaugkrümmer oder einem Bereich mit einem für den Ansaugkrümmerdruck repräsentativen Druck verbunden sein. Dies kann die Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches (z.B. Betrieb des oder der Dosierventile) als Funktion des Ansaugkrümmerdrucks erleichtern. In der dargestellten Umsetzung umfasst das Gehäuse 298 eine Leitung in Form einer zylindrischen Röhre 312, die sich von dem Gehäuse nach außen erstreckt. Die Röhre 312 kann aus dem gleichen Materialstück wie der Bereich des Gehäuses 298 gebildet werden, aus dem sie sich erstreckt, beispielsweise indem sie ein eingegossener Bestandteil des Gehäuses ist. Die Röhre 312 kann sich in einen Durchgang in dem Körper 18 erstrecken, der zu der Drosselbohrung 20 benachbart zu dem Auslassende 24 der Drosselbohrung hin offen ist. Die Röhre 312 oder der erste Sensor 308 könnten im Allgemeinen auch mit dem Ansaugkrümmer in Verbindung stehen, indem sie beispielsweise mit einer Leitung gekoppelt werden, die an ihrem anderen Ende mit einer Armatur oder einem Hahn verbunden ist, die oder der zu dem Ansaugkrümmer hin offen ist. Ein zweiter Drucksensor 310 kann mit Atmosphärendruck über eine andere Röhre 314 oder Leitung in Verbindung stehen, die ähnlich wie die in Bezug auf den ersten Sensor 308 beschriebene angeordnet sein kann. Dies kann die Steuerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches (z.B. Betrieb des oder der Dosierventile) als Funktion des Atmosphärendrucks erleichtern. Andere oder zusätzliche Drucksensoren, einschließlich eines oder mehrerer Kraftstoffdrucksensoren, können mit dem Modul 300 verwendet werden und können nach Wunsch direkt mit der Leiterplatte 130 gekoppelt werden.
Der Motor, das oder die Dosierventile und die Sensoren können selbstständig mit der Leiterplatte gekoppelt sein, d.h. ohne eine der anderen Komponenten, die auf der Leiterplatte montiert sind, oder in einer beliebigen Kombination, die einige oder alle diese Komponenten sowie andere Komponenten, die hier nicht aufgeführt sind, umfasst. Wie bereits erwähnt, kann die Leiterplatte zumindest einen Teil einer Zündsteuerungsschaltung umfassen, die die Erzeugung und Entladung von Energie für Zündereignisse in dem Motor steuert, einschließlich des Zeitpunkts der Zündereignisse. Und diese Schaltung kann den Mikroprozessor 306 umfassen, so dass derselbe Mikroprozessor die Zündschaltung, die Drosselventilposition und die Position des oder der Dosierventile steuern kann. Natürlich können mehr als ein Mikroprozessor oder eine Steuerung vorgesehen werden, und sie können sich auf derselben oder verschiedenen Leiterplatten befinden, je nach Wunsch. In zumindest einigen Umsetzungen befinden sich alle verschiedenen Kombinationen dieser Komponenten in demselben Steuermodul zur einfachen Montage und Verwendung mit dem Drosselkörper und mit dem Motor und dem Fahrzeug oder Werkzeug, mit dem der Motor verwendet wird.
In zumindest einigen Umsetzungen kann die Zündschaltung eine oder mehrere Spulen beinhalten, die sich benachbart zu einem Schwungrad befinden, das einen oder mehrere Magnete umfasst. Die Drehung des Schwungrads bewegt die Magnete relativ zu den Spulen (üblicherweise eine Primär-, Sekundär- und/oder eine Auslösespule) und induziert eine elektrische Ladung in den Spulen. Die Zündschaltung kann auch andere Elemente umfassen, die geeignet sind, die Entladung von Elektrizität an eine Zündkerze zu steuern (wie entweder in einer induktiven Zündschaltung oder einer kapazitiven Entladungszündschaltung) und/oder die in den Spulen erzeugte Energie zu speichern (wie beispielsweise in einer kapazitiven Entladungszündschaltung). Allerdings muss ein Mikroprozessor nicht in die Anordnung, die die Spule umfasst, einbezogen werden. Stattdessen kann der Mikroprozessor (z.B. 306), der der Ladungsbildungsvorrichtung zugeordnet ist, die betreibbar sein kann, um mit einer oder mehreren Vorrichtungen verbunden zu werden und/oder diese zu steuern, die dem Drosselventil zugeordnet sind, wie hierin erwähnt, auch den Zeitpunkt von Zündereignissen steuern, beispielsweise durch Steuern eines oder mehrerer Schalter, die der Anordnung einschließlich der Spulen zugeordnet sind und sich benachbart zu dem Motor befinden oder von diesem getragen werden. Daher können die Spulen separat relativ zu dem Drosselkörper und dessen Steuermodul angeordnet sein, jedoch durch das Drosselkörpersteuermodul gesteuert werden. Zusätzlich können von der Anordnung, die die Spulen umfasst, Sensoren oder Signale an das Steuermodul und die Steuerung 306 bereitgestellt werden, um unter anderem den Zündzeitpunkt besser zu steuern. Ohne die Möglichkeiten einzuschränken, können sich solche Signale auf die Temperatur der Anordnung einschließlich der Spulen oder des Motors beziehen, solche Signale können sich auf die Motordrehzahl beziehen und/oder solche Signale können sich auf die Motorposition (z.B. Kurbelwinkel) beziehen. Des Weiteren kann die in den Spulen induzierte Energie verwendet werden, um einen oder mehrere der Mikroprozessoren 306, ein Drosselventilstellglied, ein Dosierventilstellglied, einen Kraftstoffinjektor und dergleichen mit Energie zu versorgen. Auf diese Weise können die beiden Module (eines mit den Spulen an dem Motor und das andere an oder an dem Drosselkörper oder diesem zugeordnet) eine effiziente und symbiotische Beziehung eingehen.
In zumindest einigen Umsetzungen kann die Motordrehzahl durch das Modul mit einer Kombination aus der Drosselventilposition und dem Zündzeitpunkt gesteuert werden, die beide durch den Mikroprozessor 306 gesteuert werden können, der wie oben beschrieben innerhalb des Moduls 300 vorgesehen sein kann. Die Drosselventilposition beeinflusst die Flussrate von Luft und Kraftstoff zu dem Motor, und der Zündzeitpunkt kann vorverlegt oder verzögert werden (oder bestimmte Zündereignisse können ganz übersprungen werden), um die Motorleistungseigenschaften zu variieren, wie bekannt ist. Somit kann das System sowohl die Drosselventilposition als auch den Zündzeitpunkt steuern, um die Flussrate eines brennbaren Luft-KraftstoffGemisches zu dem Motor und wann das Verbrennungsereignis innerhalb eines Motorzyklus eintritt zu steuern.
Eine weitere Umsetzung einer Kraftstoff- und Luftladungsbildungsvorrichtung 320, die ein Drosselkörper sein kann, ist in den 26-28 dargestellt. In dieser Umsetzung erhöht die Vorrichtung 320 den Druck des an sie abgegebenen Kraftstoffs und liefert einen dosierten Kraftstofffluss in die Drosselbohrung 20. Die Vorrichtung kann eine Kraftstoffpumpe 322 umfassen oder mit ihr verbunden sein, die den Druck des Kraftstoffs erhöht, der in der Vorrichtung 320 zugeführt wird. In dem unten dargestellten Beispiel wird die Kraftstoffpumpe 322 von der Vorrichtung 320 getragen und ist mit ihr einstückig ausgebildet.
Im Einzelnen tritt Kraftstoff aus einer Quelle (z.B. Kraftstofftank) über einen Kraftstoffeinlass 324 in einer Abdeckung 326, die an dem Hauptdrosselkörper 18 befestigt ist, in den Drosselkörper ein. Von dem Kraftstoffeinlass strömt der Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe 322 durch einen Pumpeneinlassdurchgang 328, der in dem Hauptkörper 18 ausgebildet ist. Die Kraftstoffpumpe 322 in diesem Beispiel umfasst eine Kraftstoffpumpenmembran 330, die an ihrem Umfang zwischen einer Pumpenabdeckung 332 und dem Hauptkörper 18 oder einer anderen Komponente eingeschlossen ist. Eine Druckkammer 334 ist auf einer Seite der Membran 330 definiert und kommuniziert mit Motordruckimpulsen über einen Drucksignaleinlass 336, der in einer in der Pumpenabdeckung 332 ausgebildeten Armatur definiert sein kann. Eine geeignete Leitung kann an einem Ende mit der Armatur 336 gekoppelt sein und mit dem Motoransaugkrümmer, dem Motorkurbelgehäuse oder einer anderen Stelle in Verbindung stehen, von der aus Motordruckimpulse an die Druckkammer kommuniziert werden können. Die andere Seite der Membran 330 definiert eine Kraftstoffkammer 338 mit dem Hauptkörper. Kraftstoff gelangt über ein Einlassventil 340 in die Kraftstoffkammer 338 und Kraftstoff tritt unter Druck über ein Auslassventil (nicht gezeigt) aus der Kraftstoffkammer aus. Die Einlass- und Auslassventile können von der Kraftstoffpumpenmembran getrennt sein, oder eines oder beide davon können einstückig mit der Membran ausgebildet sein, beispielsweise durch Klappen in der Membran, die sich als Reaktion auf eine Druckdifferenz über die Klappen relativ zu separaten Ventilsitzen bewegen. In zumindest einigen Umsetzungen, wie in 27 dargestellt, können die Ein- und Auslassventile getragen werden von und die entsprechenden Ventilsitze definiert werden in einer Wand 342 des Hauptkörpers oder eines Zwischenkörpers 344, der zwischen der Pumpenabdeckung 332 und dem Hauptkörper 18 eingeschlossen ist.
Der nicht eingeschlossene zentrale Bereich der Membran 330 bewegt sich als Reaktion auf einen Differenzdruck über ihr. Wenn der zentrale Bereich der Membran 330 in Richtung der Abdeckung 332 bewegt wird, erhöht sich das Volumen der Kraftstoffkammer 338 und der Druck darin nimmt ab, was das Einlassventil 340 öffnet und Kraftstoff in die Kraftstoffkammer einlässt. Wenn sich der zentrale Bereich der Membran 330 von der Abdeckung 332 entfernt, wird das Volumen der Kraftstoffkammer 338 verringert und der Druck darin erhöht. Dies pumpt den Kraftstoff unter Druck aus der Kraftstoffkammer und durch das Auslassventil. Die Kraftstoffpumpe 322 kann konstruiert und ähnlich wie eine Membran-Kraftstoffpumpe betrieben werden, die beispielsweise in bestimmten Vergasern eingesetzt wird.
Der aus der Kraftstoffkammer 338 abgeführte Kraftstoff strömt in einen Pumpenauslassdurchgang 346, der zumindest teilweise in dem Hauptkörper 18 ausgebildet sein kann. Von dem Pumpenauslassdurchgang 346 strömt der Kraftstoff in eine Druckkammer 348, die ähnlich der oben in Bezug auf 15 beschriebenen Druckkammer 196 sein kann. Diese Druckkammer 348 kann auch ein schwimmerbetätigtes Ventil 350 umfassen, das selektiv eine Dampflüftung 352 schließt (die mit einer Leitung gekoppelt werden kann, die den Dampf an jede gewünschte Stelle leitet, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, den Ansaugkrümmer, den Kraftstofftank, einen Aktivkohlebehälter oder woandershin, wie gewünscht), wenn sich das Kraftstoff-Niveau innerhalb der Druckkammer 348 auf einem Schwellenwert- oder Maximal-Niveau befindet. Wenn die Lüftung 352 geschlossen wird, wird der Druck in der Druckkammer 348 ohne weiteres größer als der Druck des Kraftstoffs, der von der Pumpe 322 bereitgestellt wird, und weiterer Kraftstofffluss in die Druckkammer 348 wird erheblich eingeschränkt oder verhindert. Wenn das Kraftstoff-Niveau unter dem Schwellenwert-Niveau liegt, öffnet der Schwimmer 354 das Ventil 350 und zusätzlicher Kraftstoff wird in die Druckkammer 348 eingelassen.
Kraftstoff in der Druckkammer 348 ist mit einem Kraftstoffdruckregler 356 verbunden, der auch von dem Hauptkörper 18 oder einem anderen dem Hauptkörper zugeordneten Körper getragen werden kann, oder er kann entfernt angeordnet und über eine geeignete Leitung mit der Druckkammer 348 gekoppelt sein. Der Druckregler 356 kann von jeder gewünschten Konstruktion sein und wie oben in Bezug auf 17 oder 18 beschrieben sein. Wie in den 26 und 28 dargestellt, ist der Druckregler 356 ähnlich dem dargestellten und in Bezug auf 17 beschriebenen Druckregler und wird in einer Bohrung 358 in dem Hauptkörper 18 aufgenommen, und nachdem der Regler installiert wurde, wird die Bohrung durch einen Stopfen 360 abgedichtet, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus der Bohrung austritt. Das Druckreglerventil ist dem überatmosphärischen Kraftstoff in der Druckkammer 348 über einen Ventilsitz 362 ausgesetzt, und zumindest wenn der Kraftstoff einen Druck über einem Schwellenwertdruck aufweist, wird der Ventilkopf 364 von dem Ventilsitz wegbewegt und der Kraftstoff strömt durch den Druckregler zu einem Umleitungsdurchgang 366, der zu jeder gewünschten Stelle führen kann, einschließlich des Kraftstoffpumpeneinlasses 324, des Kraftstofftanks oder woandershin. Dies begrenzt den maximalen Kraftstoffdruck innerhalb der Druckkammer auf ein gewünschtes Niveau.
Kraftstoff in der Druckkammer 348 ist auch mit einem Kraftstoffdosierventil 370 über einen Druckkammerauslassdurchgang 372 verbunden, der auf Wunsch ganz oder teilweise innerhalb des Hauptkörpers 18 ausgebildet werden kann. Das Dosierventil 370 wird in einer Bohrung 374 des Hauptkörpers 18 aufgenommen, die den Kraftstoffauslassdurchgang 372 schneidet und einen Auslassanschluss aufweist, der zu der Drosselbohrung 20 führt oder direkt zu dieser hin offen ist. Ein Ventilsitz oder eine Dosiermündung 376 der Ventilbohrung 374 befindet sich zwischen dem Kraftstoffauslassdurchgang 372 und dem Auslassanschluss oder der Drosselbohrung 20, so dass der Kraftstofffluss in die Drosselbohrung durch das Ventil 370 gesteuert oder dosiert wird. Das Dosierventil 370 kann von jeder gewünschten Konstruktion sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die bereits hierin beschriebenen Ventile.
In zumindest einigen Umsetzungen kann das Dosierventil 370 einen Körper umfassen, der relativ zu dem Ventilsitz 376 oder innerhalb einer verjüngten Mündung axial bewegbar ist, um den Strömungsbereich des Ventils und damit den Kraftstofffluss durch das Ventil und zu der Drosselbohrung 20 zu verändern. In dem dargestellten Beispiel umfasst der Ventilkörper an seinem distalen Ende eine Nadel 378, die sich durch den Ventilsitz 376 erstreckt, und der Ventilkörper umfasst eine Schulter, die angepasst ist, um in den Ventilsitz einzugreifen, um den Kraftstofffluss durch den Ventilsitz zu beschränken oder zu verhindern, wenn das Ventil in einer geschlossenen Position ist. Eine axiale Bewegung des Ventilkörpers kann durch ein Stellglied 380 gesteuert werden, das elektrisch angetrieben sein kann. Das Stellglied 380 kann ein Solenoid sein oder ein solches umfassen, oder es kann ein Motor sein, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf die hierin aufgeführten Motortypen in Bezug auf zumindest das oder die Drosselventilstellglieder. In zumindest einigen Umsetzungen dreht der Motor 380 den Ventilkörper, der Außengewinde umfassen kann, die mit in der Bohrung 374 ausgebildeten Gewinden in Eingriff stehen, so dass diese Körperdrehung dazu führt, dass sich der Ventilkörper axial relativ zu dem Ventilsitz 376 bewegt. Der Motor 380 könnte stattdessen den Körper in Bezug auf den Ventilsitz linear vorwärts und/oder zurück bewegen. Der Motor kann von einer Steuerung, wie beispielsweise einem Mikroprozessor 306, wie oben beschrieben, angetrieben sein. Da der Kraftstoff an dem Dosierventil 370 unter Druck steht, wird er in die Drosselbohrung 20 strömen, solange Kraftstoff vorhanden ist und die Schulter nicht mit dem Ventilsitz in Eingriff steht, und zumindest in bestimmten Umsetzungen wird kein Kraftstoffinjektor oder dergleichen benötigt.
Wie in 29 dargestellt, kann der Kraftstoffeinlass 324 zu der Ladungsbildungsvorrichtung 320 eine Ventilanordnung 382 umfassen, um den Kraftstofffluss in die Ladungsbildungsvorrichtung zu steuern. Beispielsweise kann sich das Ventil schließen, um zu verhindern, dass Kraftstoff unter einem bestimmten Druck in und durch die Ladungsbildungsvorrichtung gedrückt wird. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Ventilanordnung einen Schwimmer 384, der in einer Einlasskammer 386 aufgenommen ist, die zwischen der Abdeckung 326 und dem Hauptkörper 18 definiert ist. Der Schwimmer 384 kann mit einem Ventil 388 gekoppelt oder von diesem getragen werden, um den Kraftstoffeinlass 324 selektiv zu öffnen und zu schließen. Wenn das Kraftstoff-Niveau in der Einlasskammer 386 auf einem gewünschten Maximal-Niveau ist, hebt der Schwimmer 384 das Ventil 388 in Eingriff mit einem Ventilsitz an und der Kraftstofffluss in die Einlasskammer 386 wird gehemmt oder ganz unterbrochen. Wenn die Kraftstoffpumpe 322 Kraftstoff pumpt und Kraftstoff in die Drosselbohrung 20 strömt, wie oben beschrieben, wird das Kraftstoff-Niveau in der Einlasskammer 386 zumindest zu bestimmten Zeiten unter dem Maximal-Niveau liegen und der Schwimmer wird das Ventil öffnen, um den Kraftstofffluss in die Einlasskammer zu ermöglichen. Dadurch kann beispielsweise ein höherer stromaufwärtiger Druck, der auf den Kraftstoff wirkt (z.B. erhöhter Kraftstofftankdruck), nicht zu viel Kraftstoff in die Ladungsbildungsvorrichtung drücken und möglicherweise eine höhere als die gewünschte Kraftstoffflussrate in die Drosselbohrung bewirken, da der Schwimmer und das Ventil das Kraftstoffvolumen begrenzen, das sich in der Einlasskammer befinden kann. Auf diese Weise können der Kraftstoffdruck in der Ladungsbildungsvorrichtung und die Kraftstoffflussraten innerhalb der gewünschten Bereiche gesteuert werden. Wie auch in 29 dargestellt, kann die Lüftung 352 aus dem Druckbehälter in die Einlasskammer 386 führen. Kraftstoffdampf in der Einlasskammer kann zu flüssigem Kraftstoff in der Einlasskammer zurückkondensieren, die im Allgemeinen kühleren Kraftstoff aus einem Tank oder einer anderen Quelle enthalten kann.
Während die hierin offenbarten Formen der Erfindung derzeit bevorzugte Ausführungsformen darstellen, sind viele andere möglich. Es ist nicht beabsichtigt, hierin alle möglichen gleichwertigen Formen oder Verzweigungen der Erfindung zu erwähnen. Es versteht sich, dass die hierin verwendeten Begriffe lediglich beschreibend und nicht einschränkend sind und dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen oder Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Eine Drosselkörperanordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen Drosselkörper mit einer Druckkammer, in der eine Zufuhrmenge an Kraftstoff aufgenommen wird, und eine Drosselbohrung mit einem Einlass, durch den Luft aufgenommen wird; ein von dem Drosselkörper getragenes Drosselventil mit einem relativ zu der Drosselbohrung beweglichen Ventilkopf, um Fluidfluss durch die Drosselbohrung zu steuern; und ein von dem Drosselkörper getragenes Dosierventil mit einem Ventilelement, das beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der Kraftstoff aus der Druckkammer in die Drosselbohrung strömen kann, und einer geschlossenen Position, in der Kraftstoff daran gehindert oder im Wesentlichen daran gehindert wird, durch das Dosierventil in die Drosselbohrung zu strömen.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei eine Verstärkungs-Venturi-Düse innerhalb der Drosselbohrung vorgesehen ist, um einen Teil der Luft aufzunehmen, die durch die Drosselbohrung strömt, und wobei Kraftstoff in die Verstärkungs-Venturi-Düse strömt, wenn das Dosierventil geöffnet ist.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, die außerdem ein zweites Dosierventil umfasst und wobei ein Dosierventil den Kraftstofffluss in die Drosselbohrung bei einer Schwellenwert-Kraftstoffflussrate oder darunter bereitstellt und das andere Dosierventil den Kraftstofffluss in die Drosselbohrung bei Kraftstoffflussraten oberhalb des Schwellenwerts ermöglicht.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckkammer bei oder innerhalb von 10% des Atmosphärendrucks liegt, wenn der Motor in Betrieb ist.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Druckkammer bei einem überatmosphärischen Druck von 6 Psi oder weniger liegt, wenn der Motor in Betrieb ist.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Drosselventil einen Drosselventilschaft umfasst, der von einem elektrisch angetriebenen Stellglied zur Drehung angetrieben wird, und wobei ein Drosselpositionssensor zumindest teilweise von dem Schaft zur Drehung mit dem Schaft getragen wird.
Die Anordnung gemäß Anspruch 6, die außerdem ein Steuermodul beinhaltet, das eine Leiterplatte mit einer Steuerung umfasst, die das Stellglied steuert, und wobei sich mindestens einer von einem Antriebsschaft des Stellglieds oder des Drosselventilschafts oder einem Koppler zwischen dem Antriebsschaft und dem Drosselventilschaft durch die Leiterplatte erstreckt.
Die Anordnung gemäß Anspruch 7, wobei das Stellglied an das Steuermodul angebracht oder von diesem getragen ist.
Die Anordnung gemäß Anspruch 6, die einen Koppler zwischen einem Antriebsschaft des Stellglieds und dem Drosselventilschaft umfasst, um eine Drehbewegung von dem Antriebsschaft auf den Drosselventilschaft zu übertragen, und wobei der Koppler reibschlüssig in den Drosselkörper eingreift.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, die außerdem ein Steuermodul umfasst, das eine Leiterplatte mit einer Steuerung aufweist, und wobei das Dosierventil elektrisch betätigt und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert wird, und wobei das Dosierventil von dem Modul getragen wird.
Die Anordnung gemäß Anspruch 10, wobei das Drosselventil einen Drosselventilschaft umfasst, der von einem elektrisch angetriebenen Stellglied zur Drehung angetrieben wird, und wobei das Stellglied von dem Modul getragen und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert wird.
Die Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7-11, die außerdem einen Drucksensor umfasst, der von dem Modul getragen wird und einen Ausgang aufweist, der mit der Steuerung kommuniziert.
Die Anordnung gemäß Anspruch 10, wobei das Dosierventil einen Körper umfasst, der durch das Stellglied gedreht wird, um den Dosierventilkörper relativ zu einem Ventilsitz zu bewegen.
Die Anordnung gemäß Anspruch 1, die außerdem eine Kraftstoffpumpe umfasst, die von dem Drosselkörper getragen wird und eine Kraftstoffabgabe bei einem Druck über dem Atmosphärendruck in die Drosselbohrung bereitstellt.
Die Anordnung gemäß Anspruch 14, die einen Kraftstoffeinlass und eine Einlasskammer in dem Drosselkörper umfasst, sowie ein Einlassventil mit einem Schwimmer, der auf ein Kraftstoff-Niveau in der Einlasskammer reagiert, so dass der Schwimmer das Einlassventil in eine geschlossene Position bewegt, wenn ein Kraftstoff-Schwellenwert-Niveau in der Kraftstoffkammer vorhanden ist, um zu verhindern, dass überschüssiger Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlass in den Drosselkörper gedrückt wird.
Eine Drosselkörperanordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen Drosselkörper mit einer Druckkammer, in der eine Zufuhrmenge an Kraftstoff aufgenommen wird, und eine Drosselbohrung mit einem Einlass, durch den Luft aufgenommen wird; ein von dem Drosselkörper getragenes Drosselventil mit einem relativ zu der Drosselbohrung beweglichen Ventilkopf, um Fluidfluss durch die Drosselbohrung zu steuern; ein Steuermodul, das von dem Drosselkörper getragen wird und eine Leiterplatte sowie eine Steuerung umfasst; und ein mit dem Drosselventil gekoppeltes Stellglied, um das Drosselventil zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu bewegen, wobei das Stellglied von dem Modul getragen wird und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert wird.
Die Anordnung gemäß Anspruch 16, die außerdem ein von dem Drosselkörper getragenes Dosierventil mit einem Ventilelement umfasst, das beweglich ist zwischen einer offenen Position, in der Kraftstoff aus der Druckkammer in die Drosselbohrung strömen kann, und einer geschlossenen Position, in der Kraftstoff daran gehindert oder im Wesentlichen daran gehindert wird, durch das Dosierventil in die Drosselbohrung zu strömen, und wobei das Dosierventil elektrisch betätigt und zumindest teilweise von der Steuerung gesteuert wird.
Die Anordnung gemäß Anspruch 17, wobei das Dosierventil direkt mit dem Modul gekoppelt ist.
Die Anordnung gemäß Anspruch 18, wobei das Modul ein Gehäuse umfasst und das Dosierventil zumindest teilweise durch das Gehäuse getragen wird.