DE19500184C2

DE19500184C2 - Injection system with hot fuel evaporation for a piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE19500184C2
Application number: DE19500184A
Authority: DE
Inventors: Markus Kalla
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-05
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: DE19500184A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Direkteinspritzung von Kraftstoff für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff pumpe und wenigstens einer Einspritzdüse, die von Abgasen umspülbar durch den Auslaßkanal der Abgase geführt und deren Düsenhalter schaft bis in den Brennraum reichend verlängert ist.The invention relates to a device for direct injection of Fuel for a piston internal combustion engine with one fuel pump and at least one injection nozzle, which can be flushed with exhaust gases passed through the exhaust duct of the exhaust gases and their nozzle holder shaft is extended into the combustion chamber.

Einspritzdüsen zerstäuben bei Verbrennungsmotoren mit Direktein spritzung den von der Einspritz- oder der Kraftstoffpumpe unter hohem Druck gelieferten Kraftstoff. Das gute Zerstäuben des Kraft stoffs ist insbesondere bei der Direkteinspritzung von größter Bedeutung und wirkt sich entscheidend auf den weichen Lauf des Motors, die sauberen Abgase und den geringeren Kraftstoffverbrauch aus. Um dies alles zu erreichen, wurde bislang ein immer größerer Einspritzdruck angewandt, was zu einer drastischen Verteuerung der Einspritzanlage führte.Injection nozzles atomize in direct combustion internal combustion engines injection under from the injection or fuel pump fuel delivered under high pressure. The good atomization of the force Stoffs is especially great when it comes to direct injection Meaning and affects the smooth running of the Engines, the clean exhaust gases and the lower fuel consumption out. So far, to achieve all of this, it has become increasingly larger Injection pressure applied, resulting in a drastic increase in the price of the Injection system led.

Die US-Patentschrift 17 09 744 offenbart die Anordnung einer Ein spritzdüse, deren Schaft durch den Abgaskanal geführt und dort von Abgasen umspült wird, wodurch der einzuspritzende Kraftstoff erwärmt wird. Hieraus ist bekannt, daß die Verdampfung des erwärmten Kraftstoffs (Brennöl) durch Beimischung von Wasser unterstützt werden soll. Dabei bleibt jedoch unklar, wie eine Entmischung von Wasser und schwerverdampflichem Brennöl in der Anlage vermieden werden kann. Darüber hinaus handelt es sich bei der bekannten Einspritzdüse um eine herkömmliche, druckgesteuerte Düse. US Patent 17 09 744 discloses the arrangement of an spray nozzle, the shaft of which passes through the exhaust duct and there from Exhaust gases are washed around, which heats the fuel to be injected becomes. From this it is known that the evaporation of the heated Fuel (fuel oil) supported by the addition of water shall be. However, it remains unclear how segregation of Avoid water and evaporative fuel oil in the system can be. In addition, it is known Injection nozzle around a conventional, pressure-controlled nozzle.

Die US-Patentschrift 15 97 060 offenbart eine konventionelle Diesel öldirekteinspritzanlage mit Ölvorheizung in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird das Dieselöl in einer am Abgaskanal außen angeord neten Durchlauf-Erhitzungskammer vorgewärmt, tritt anschließend in die Kraftstoffpumpe ein und wird aus dieser über eine weitere Durchlauf-Vorwärmkammer an der Außenseite des Abgaskanals in die Einspritzdüse eingespeist. Auch hierbei handelt es sich um eine herkömmliche, druckgesteuerte Düse, die weder durch den Auslaßkanal der Abgase geführt, noch von Abgasen umspülbar aufgeheizt wird. Die Erwärmung des Dieselöls zunächst vor dem Eintritt in die Pumpe dient bevorzugt einer Viskositätserhöhung und die zweite Erwärmungsstufe wird nach Maßgabe der Qualität des verwendeten Dieselöls ausgelegt. Eine Kraftstoffheißverdampfung ist weder beabsichtigt, noch wird sie durch das bekannte Einspritzverfahren nahegelegt.U.S. Patent No. 15 97 060 discloses a conventional diesel direct oil injection system with oil preheating in two stages. In the In the first stage, the diesel oil is arranged on the outside of the exhaust duct preheated neten continuous heating chamber, then occurs in the fuel pump and turns it on over another Continuous preheating chamber on the outside of the exhaust duct in the Injector injected. This is also a conventional, pressure-controlled nozzle that neither through the outlet channel the exhaust gases are led, is still heated by the exhaust gases. The Heating of the diesel oil first serves before entering the pump preferably an increase in viscosity and the second heating stage is designed according to the quality of the diesel oil used. Hot fuel evaporation is neither intended nor will suggested by the well-known injection process.

Das Abstract der japanischen Offenlegungsschrift 58-190 562 offenbart ein Mittel zur Kühlung des Zerstäubermundstücks einer Injektordüse mittels Luft. Hierdurch soll das Entstehen von Dampf innerhalb des Düsen mundstücks verhindert werden, um der Gefahr eines Dampfverschlusses der Düsenöffnung wirksam zu begegnen.The abstract of Japanese Patent Laid-Open No. 58-190 562 discloses a means for cooling the atomizer mouthpiece of an injector nozzle Air. This is to create steam inside the nozzle mouthpiece can be prevented to avoid the risk of a vapor lock to effectively counter the nozzle opening.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage zu schaffen, die bei einem relativ niedrigen Einspritzdruck beste Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum ermöglicht.Based on this prior art, the invention lies Task based on creating an injection system that one relatively low injection pressure best fuel distribution in the combustion chamber.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung dadurch, daß der Kraftstoff in der mit der Pumpe in Verbindung stehenden Einspritzdü se unter einem solchen, von der Kraftstoffpumpe erzeugten, kon stantem Druck steht, daß durch diesen Druck der Kraftstoff in flüssiger Phase auf eine Temperatur weit über der Siedetemperatur bei Atmosphärendruck erhitzbar ist, und daß die Einspritzdüse ein eingebautes, elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch gesteu ertes Ventil besitzt. The object is achieved with the invention in that the Fuel in the injector associated with the pump se under such, generated by the fuel pump, kon constant pressure stands that by this pressure the fuel in liquid phase to a temperature far above the boiling point is heated at atmospheric pressure, and that the injector built-in, electromagnetic, mechanical or hydraulic control first valve.

Es ist zwar aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 199 632 A1 eine Kraftstoff-Einspritzdüse zur Direkteinspritzung von Kraftstoff bei einer Kolben-Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Einspritzdüse ein eingebautes Ventil mit elektro-hydraulischer Steuerung besitzt. Diese Steuerung erzeugt beim Öffnen und Schließen der Düse in einem integrierten hydraulischen Schaltkreis spontane Drucksprünge, weshalb eine Verwendung bei überhitztem Kraftstoff völlig ausge schlossen ist. Deshalb verbietet sich auch eine Anordnung der bekannten Einspritzdüse, von Abgasen umspülbar, im Abgaskanal, und es findet keine Erhitzung des durchlaufenden Kraftstoffs statt.It is from European patent application EP 0 199 632 A1 a fuel injector for direct fuel injection known in a piston internal combustion engine, the injection nozzle has a built-in valve with electro-hydraulic control. This control creates when opening and closing the nozzle in one integrated hydraulic circuit spontaneous pressure jumps, which is why use with overheated fuel is completely out is closed. Therefore, an arrangement of the known injection nozzle, flushed by exhaust gases, in the exhaust duct, and there is no heating of the fuel passing through.

Die technische Ausführung der Erfindung könnte demnach wie folgt aussehen:
Der verlängerte Schaft des Düsenhalters wird durch den vergrößerten Auslaßkanal etwa in Höhe des Auslaßventils in den Brennraum geführt. Die an die Kraftstoffanlage angeschlossene Einspritzdüse steht unter konstantem, durch die Kraftstoffpumpe erzeugtem Druck, der immer entsprechend höher sein muß, als der zu Beginn des Ein spritzvorgangs im Brennraum herrschende Druck.The technical implementation of the invention could therefore look as follows:
The extended shaft of the nozzle holder is guided into the combustion chamber through the enlarged outlet channel at about the height of the outlet valve. The injector connected to the fuel system is under constant pressure generated by the fuel pump, which pressure must always be correspondingly higher than the pressure prevailing at the start of the injection process in the combustion chamber.

Der in der Einspritzdüse unter dem konstanten, höheren Druck befind liche Kraftstoff wird durch die aus strömenden Abgase zwar weit über den normalen Siedepunkt bei Atmosphärendruck erhitzt, bleibt jedoch druckbedingt in flüssiger Phase. Erst beim Übergang in den Raum mit niedrigerem Druck (Brennraum) erfolgt die sofortige Umwandlung in Kraftstoffdampf. Die Mengenregulierung des einzuspritzenden Kraft stoffs erfolgt hierbei mittels eines in der Düse eingebauten und wahlweise elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch gesteuerten Ventils.Which is in the injector under the constant, higher pressure Liche fuel is by far from the exhaust gases flowing out however, the normal boiling point is heated at atmospheric pressure due to pressure in the liquid phase. Only with the transition into the room lower pressure (combustion chamber) the immediate conversion into Fuel vapor. The quantity regulation of the force to be injected This is done by means of a built-in and in the nozzle optionally electromagnetically, mechanically or hydraulically controlled Valve.

Mit der Erfindung wird bei niedrigerem Einspritzdruck eine wesent lich verbesserte Verteilung des Kraftstoffs und hierdurch eine "weichere" Verbrennung erreicht, woraus ein ruhigerer Lauf des Motors, sauberere Abgase und geringerer Kraftstoffverbrauch resul tieren.With the invention becomes essential at a lower injection pressure Lich improved distribution of the fuel and thereby a "softer" combustion achieved, resulting in a smoother run of the Engines, cleaner exhaust gases and lower fuel consumption animals.

Claims

Device for the direct injection of fuel for a piston internal combustion engine with a fuel pump and at least one injection nozzle, which can be flushed with exhaust gases through the exhaust duct of the exhaust gases and whose nozzle holder shaft is extended into the combustion chamber, characterized in that
that the fuel in the pump-connected injection nozzle is under such a pressure generated by the fuel pump that the fuel can be heated by this pressure in the liquid phase to a temperature far above the boiling temperature at atmospheric pressure, and
that the injection nozzle has a built-in, electromagnetically, mechanically or hydraulically controlled valve.