DE1476168A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer Verbrennungskraftmaschinen

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Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen.
KIr diese Anmeldung werden die Prioritäten der schwedischen Patentanmeldung Nr. 8404/64 vom 9.7.1964 und der schwedischen Patentanmeldung Nr. 2940/65 vom 5.3.1965 in Anspruch genommen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einspritz— vergaser.für Verbrennungskraftmaschinen, der eine in das Ansaugrohr des Motors mündende Einspritzdüse umfaßt, welche mit einem Ventil versehen ist. Dieses weist einen Ventilkörper auf, der entgegen der Durchflußrichtung des Brennstoffs nachgiebig gegen einen Ventilsitz andrückbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Problem zu lösen, das sich aus den schmutzigen und giftigen Abgasen ergibt, die durch unvollständige Verbrennung in Verbrennungskraftmaschinen auf Grund unbefriedigender Zerstäubung oder Verdunstung des Kraftstoffes und einer unbefriedigenden Mischung desselben mit der Verbrennungsluft entstehen. Die gebräuchlichste Kraftstoffverteilungsvorrichtung, der Vergaser, hat in dieser
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ORIGINAL INSPECTED
Hinsicht sehr schlechte Eigenschaften, da die Zerstäubungskraft eines Vergasers entsprechend dem Kraftstoffverbrauch schwankt und die Zerstäubung ganz unbefriedigend wird beim Leerlauf, bei niedriger Umdrehungszahl und bei Änderung der ■Umdrehungszahl. Es war deshalb notwendig, den mangelhaften Vergaser durch verschiedene zusätzliche Mittel, wie Luftklappe, Leerlaufdüse, Beschleunigungspumpe und Vorheizer ("hot spot") zu ergänzen, wodurch er zwar komplizierter aber in Bezug auf die Abgase kaum besser wurde»
Bereits bekannte Einspritzvorrichtungen für Maschinenkraftstoff, selbst wenn sie bessere Eigenschaften haben als der Vergaser, sind einerseits komplizierter und andererseits unwirksam in Bezug auf die Zerstäubungskapazität» Wenn die Einspritzung in dem Einlaufrohr stattfindet, mußten sie in der Nähe der Einlaßöffnung des Zylinders angebracht werden} dies bedeutet, daß an jedem Zylinder oder an jedem Zylinderpaar eine Einspritzvorrichtung angebracht werden mußte· Weiterhin mußte der Kraftstoff mi"k Unterbrechungen entsprechend dem Arbeitszyklus des Zylinders oder Zylinderpaares eingespritzt werden, was komplizierte Steuermittel erforderlich machte. All dies bedeutet, ebenso wie die direkte Einspritzung in die Zylinder, eine komplizierte auf aufwendige Vorrichtung.»
Diese Einspritzvorrichtungen arbeiten auch mit beträchtlichem Druck und kleinen Düsenöffnungen, bei denen die Verstopfungsgefahr groß ist. Außerdem bewirken die häufig verwendeten Nadelventile ein unbefriedigendes Einspritzverfahren mit ungleichmäßiger Zerstäubung des Kraftstoffes„
Bei einer bekannten Einspritzvorrichtung ist ein Ventil in · einem Gehäuse angeordnet und reguliert die Kraftstoffzufuhr zu den Düsen, die hier als Mischrohre in einem konventionellen Vergaser dienen. Das Ventil selbst wird durch den Druck der Ansaugluft auf eine Klappe betätigt« Die Zerstäubung des Kraftstoffs findet jedoch hier in herkömmlicher Weise beim Ausströmen aus der Düse in der Mischkammer statte
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Damit weist diese Vorrichtung auch die eingangs angeführten Nachteile der üblichen Anordnung auf·
Diese Nachteile werden bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Ventilkörper in Durchflußrichtung des Kraftstoffes in Schwingungen versetzbar ist und dabei einen Brennstoffstrom zwischen^ dem Ventilkörper und dem Ventilsitz hindurchläßt. Die Schwingungen, deren frequenz von der Motordrehzahl unabhängig ist, werden durch einen pulsierenden Druck des dem Ventil zugeführten Brennstoffes erzeugt» Dabei wird der Druck dem Brennstoff durch einen Impulserzeuger erteilt, der somit die Schwingungen des Ventilkörpers steuert, wobei die Belastung des Ventilkörpers in Sichtung gegen den Ventilsitz direkt oder indirekt durch die Gaszufuhr zum Motor beeinflußbar ist.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert»
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung,
Pig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab den Ventilkörper dieser Vorrichtung, und
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Fig* I besitzt ein
Ventilgehäuse 1, an dessen einem Ende sich eine Bohrung 2 befindet, die eine Ventilöffnung bildet. Ein Ventilkörper 3 in Kegelform wird durch eine Spiralfeder 4 gegen den äußeren Rand der Öffnung 2 gezogen. Die Feder 4 ist an ihrem anderen Ende an einer Stange 5 befestigt, die zwecks Änderung der Federspannung über einen zweiarmigen Hebel 6 durch eine Steuerstange 7 verschiebbar ist*- welche mit der Drosselklappensteuerung ver- . bunden ist. Eine Dichtung 8 ist um die Stange 5 angebracht.· ;
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Eine Kraftstoffzuführleitung 9 von einer Kraftstoffpumpe mündet in dem Ventilgehäuse 1. Das Ventilgehäuse mit der Einspritzdüse 17 ist in ein Einlaufrohr IO eingesehraubt, das zu einer Verbrennungsmaschine über einen luftreiniger führt, von wo aus die Luft durfih eine Drosselklappe 11, die mit der Steuerstange 7 in nicht dargestellter Weise verbunden ist, geregelt wird. Das Einlaufrohr 10 hat außerdem ein Schutznetz 12, um die Maschine gegebenenfalls von einem abgefallenen Ventilkörper zu schützeno
Wie !ig. 2 zeigt, ist die Oberfläche 14 des Ventilkörpers 3, welche mit der die Sitzfläche bildenden Kante 13 der öffnung zusammenwirkt, kegelförmig ausgebildet und endet in einer verhältnismäßig scharfen Kante 15, wdlche eine Freigabekante für den Kraftstoff bildet. Die nichtwirksame Oberfläche 16 auf der von der Ventilsitzfläche 13 abgewandten Seite ist konisch ausgehöhlt, kann aber jede andere Form besitzen, wenn nur die Oberfläche 14 eine gute Freigabekante hat«
Der Ventilkörper 3 ist so ausgebildet, daß er kleine längsschwingungen von und zur Ventilsitzfläche 13 machte Diese Schwingungen werden durch Pulsieren des Kraftstoffes hervorgerufen, der z.B. mittels einer Membranpumpe zugeführt wird-Als geeignete Frequenz hat sich ca. 1JO Hz und als Maximaldruck 1 bis 1,5 MN/m (Meganewton pro Quadratmeter) erwiesen»
Die Vorrichtung arbeitet wie folgtt Kraftstoff, z.Bo Benzin, wird durch das Bohr 9 in das Ventilgehäuse geführt. Der Ventilkörper 3 wird nach außen gedrückt, so daß sich ein ringförmiger Spalt entsprechend der !Fe der spannung zwischen der Ventilsitzfläche 13 und der Oberfläche 14 bildet, durch den ein kontinuierlicher Kraftstoff-Fluß entsprechend der Breite des ringförmigen Spaltes entlang der Oberfläche 14 fließen kannc Durch die Verringerung des Druckes wird der Kraftstoff teilweise verdunstet. Der übrige Kraftstoff wird durch Zerstäuberkraft zerstäubt, die dadurch maximal wird, daß der Ven-
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tilkörper kleine Schwingungen in der Flußrichtung von und zur Ventilsitzfläche macht. Dies hat eine doppelte Wirkung» 1. Der Kraftstoff-Fluß isLrd zerhackt, und 2. wird der Ventilkörper in der Düsenöffnung dadurch zentriert, daß er dauernd durch die Schwingungen in der Mitte der Ventilsitzfläche gehalten wird. Die letzte Wirkung bedeutet, daß der ringförmige Spalt des Ventils immer ringsherum die gleiche Breite hat, wodurch einerseits bewirkt wird, daß die Druckverringerung in der Düse proportional zur Fe der spannung immer die größtmögliche ist, was die Zerstäubungskraft günstig beeinflußt, und andererseits, daß der Kraftstoff-I1Iuß dauernd proportional zu der Kraft ist, mit der die !Feder 4 auf den Ventilkörper 3 einwirkt (mit anderen Worten* ein bestimmter Kraftstoff-Fluß bei bestimmter Stellung der Stange 5, die mit der Drosselklappensteuerung verbunden ist).
Die Ausfuhrungsform nach Eg. 3 hat sich als besonders geeignet für die Einspritzung in das Einlaufrohr der Maschine erwiesen» Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in diesem Pail für die Einspritzung außerhalb der Drosselklappe 11 eingerichtete Die Einlaßöffnungen der Maschinenzylinder sind dementsprechend mit dem unteren Ende des Eohres IO verbunden, dessen anderes Ende mit einem Luftreiniger verbunden ist„ Eine Kraftstoffdüse 17 ist durch die Rohrwand eingeführt und ihre öffnung 2 ist in Achsrichtung des Einlaufrohres in Einlaufrichtung an- " geordnet«
Der Ventilkörper 3 ist in diesem fall kugelförmig ausgebildet und wird von einer Stütze 20 getragen, welche gegen die Spiralfeder 4 drückt· Die bewegbaren Mittel, durch welche die Federspannung geändert wird, bestehen in diesem Fall aus einem Hebel 18, der die Feder 4 gegen die Stütze 20 drückt. Die Feder 4 sitzt auf einer Stange 19, die sich von der Stütze 20 durch ein loch 21 im freien Ende des Hebels 18 hindurch erstreckte Die Größe des loches 21 gestattet Abweichungen vom rechten Winkel zwischen der Stange 19 und dem Hebel 18. Ein paar Kon-
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termuttern 22 begrenzen den Ablenkwinkel des Habeis 18.
Der Hebel 18 ist an einer Achse 25 angebracht, von der sich ein Arm 24 in entgegengesetzter Bichtung erstreckt» Mittels eines Verbindungsgliedes 25 ist der Arm 24.mit einem Drosselhebel verbunden, welcher mit der Drosselsteuerung über eine Verbindungsstange 27 verbunden ist.
Wie bei der Ausführungsform nach Pigo 1 und 2 wird ein pulsierender Kraftstoff-ELuß durch die leitung 9 zugeführt und die Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie diese Aus~ führungsformo Es hat sich erwiesen, daß der kugelförmige Ventilkörper eine gute Zerstäubung und eine gute Verteilung des Kraftstoffes in dem Einlaufrohr ergibt· Die Zerstäubung ist beträchtlich besser als bei herkömmlichen Vergasern. Ebenso wird eine echte Verdunstung in beträchtlichem Maße durch den ringförmigen Spalt bewirkt, der entsprechend der Drosselöffnung veränderbar ist und ringsherum die gleiche Breite hat„ Indem man die Mündung der Düse in Einlaßrichtung des Einlaufrohres richtet, wird vermieden, daß der Kraftstoff an der gegenüberliegenden Rohrwand hängen bleibt.
Die Einspritzvorrichtung nach der Erfindung kann für alle Arten Kraftstoffe verwendet werden, die bezüglich des Ventils in Plüssigkeitsphase sind, wie ZoB· Benzin oder verflüssigtes Erdölgasο Vergleichsprüfungen zwischen einer Benzin-betriebenen Maschine mit herkömmlichem Vergaser und der gleichen Maschine mit der Vorrichtung nach der Erfindung haben gezeigt, daß die letztere eine höhere abgegebene leistung und einen höheren Wirkungsgrad und Abgase mit einem im wesentlichen..unveränderlichen Anteil von Kohlenmonoxyd unter 1 VoI96 bei allen abgegebenen Leistungen hat. Besonders bei Leerlauf haben herkömmlich betriebene Maschinen hohe Anteile an Kohlenmonoxyd, nämlich fast 10?So Zweitakt-Maschinen ergeben noch höhere Anteile»
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Claims (1)

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    Patentansprüche
    1· Einspritzvergaser für Verbrennungskraftmasehinen, der eine in das Ansaugrohr des Motors mündende Einspritzdüse umfaßt, welche mit einem Ventil versehen ist, das einen Ventilkörper aufweist, der entgegen der Durchflußrichtung des Brennstoffes nachgiebig gegen einen Ventilsitz andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) in Durchflußrichtung des Brennstoffes in Schwingungen versetzbar ist, und dabei einen Brennstoffstrom zwischen dem Ventil— körper (3) und dem Ventilsitz (13) durchläßt, wobei die Schwingungen, deren Frequenz von der Motordrehzahl unabhängig ist, durch einen pulsierenden Druck des dem Ventil (3» 13) zugeführten Brennstoffes erzeugt werden, welcher Druck dem Brennstoff durch einen Impulserzeuger erteilt wird, der somit die Schwingungen des Ventilkörpers steuert, wobei die Belastung des Ventilkörpers (3) in Richtung gegen den Ventilsitz (13) direkt oder indirekt durch die Gaszufuhr zum Motor beeinflußbar ist.
    2. Vergaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Brennstoffpumpe, die den pulsierenden Druck des Brennstoffes erzeugt.
    3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) über eine Feder (4) mit einem beweglichen, durch die Gaszufuhr direkt oder indirekt betätigbaren Arm (5 oder 18) verbunden ist, durch den die Federspannung und damit der Brennstoffstrom steuerbar ist.
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    Vergaser nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine den Ventilkörper (3); tragende Stange (19) in der Ansaugleitung (10) angeordnet und von der Feder (4) umgeben ist, und daß der bewegliche Arm (18) während seiner Verschiebung in Bezug auf die Stange (19) die Feder (4) in veränderlichem Grad gegen den Ventilkörper (3) oder eine denselben tragende Unterstützung (20) drückte
    5ο Vergaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (2) der Einspritzdüse (17) entlang der Ansaugleitung (10) in die Ansaugrichtung gerichtet ist, und daß der bewegliche Arm als Hebel (18) ausgebildet ist, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, ζ·Β· einem G-ashebel, wobei das freie Ende des Hebels die Stange (19) mit einem Spiel umgibt, das Abweichungen vom rechten Winkel zwischen der Stange und dem Hebel gestattet·
    6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5». dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) kugelförmig ausgebildet ist.
    7· Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (14) desVentilkörpers, die mit dem Ventilsitz zusammenarbeitet, zu einem Ablöserand (15) verläuft, um das Anhaften von nicht verdampftem Brennstoff auf dem Ventilkörper (3) zu vermeiden«
    8. Vergaser nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die nicht wirksame Oberfläche (16) des Ventilkörpers, die vom Ventilsitz abliegt, konkav ausgebildet ist,.z.B. konisch ausgehöhlt ist.
    9· Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) die Schwingungen mit einer Frequenz von wenigstens 50 Hz ausführt.
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    -0I-Leer seife
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