DE2158117A1

DE2158117A1 - Brennkraftmaschine mit kraftstofferwaermung

Info

Publication number: DE2158117A1
Application number: DE2158117A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Dr Reischle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-11-24
Filing date: 1971-11-24
Publication date: 1973-05-30
Also published as: IT971160B; GB1380324A; FR2163088A5

Description

R. 618 Ba/Lm 19.11-1971

Anlage zur

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Brennkraftmaschine TCit Kraftstofferwärmung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit vor der Kraftstoffeintrittsstelle erfolgender Erv/ärmung des Kraftstoffs durch einen elektrischen Heizkörper, dessen Heizleistung so bemessen ist, dass der eintretende Kraftstoff vollständig verdampfbar ist.

.Bei einer derartigen Brennkraftmaschine muss die Abgabe von Schadstoffen an die Umgebungsluft wegen der zunehmenden Strenge

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der Gesetze über die Reinhaltung der Luft zum mindesten unterhalb der zulässigen Grenzen gehalten werden.

Bekannte, unter Druck arbeitende Kraftstoffvorheizvorrichtungen bezwecken die Erleichterung der Verbrennung von Schweröl in Benzinmotoren oder die Verbesserung der Kraftstoffaufbereitung in Dieselmotoren.

Bekannt ist auch, die von den Kotoren und ihren Abgasen entwickelte Warne zur Kraftstoffaufheizung heranzuziehen und sie durch elektrische Energie zu unterstützen.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde davon ausgegangen, dass bei Brennkraftnaschinen iriit Steuerung der Leistung durch Dosierung der Luftzufuhr der Druck im ßaugrohrabschnitt zwischen der Drosselklappe und den Einlassventilen je nach der Drosselklappenstellung und der Kotordrehzahl zwischen 0,3 und 1 atü schwankt. Dementsprechend schwankt auch der Siedepunkt des in diesen Abschnitt eintretenden Kraftstoffs. Beim Übergang vom Schiebebetrieb mit geschlossener Drosselklappe auf Vollast mit geöffneter Drosselklappe steigt der Druck daher plötzlich auf das dreifache seines ursprünglichen v/ertes, so dass mindestens ein Teil des beim niedrigeren Druck bereits verdampften Kraftstoffs wieder kondensiert wird. Der kondensierte, nicht-verdampfte Kraftstoff nimmt an der Bildung eines explosiblen Kraftstoff-Luft-Gemisches und an der motorischen Verbrennung dieses Gemisches in den Zylindern der Brennkraftmaschine nicht teil und erhöht dadurch den Schadstoffgehalt der Abgase. Das abgemagerte Kraftstoff-Luft-Gemisch begünstigt zudem das Auftreten von Zündungsaussetzern. Dies kann zwar durch Zugabe einer Kehrmenge an Kraftstoff vermieden werden, welche zwar die Verzögerung der Leistungsabgabe verhindert, nicht aber die Zunahme der Schadstoffemission.

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Wesentlich günstigere Verhältnisse werden bei Brennkraftmaschinen erzielt mit vor der Kraftstoffeintrittsstelle erfolgenden Erwärmung des Kraftstoffs durch einen elektrischen Heizkörper, dessen Heizleistung so bemessen ist, dass der eintretende Kraftstoff vollständig verdampfbar ist, wenn genäss der Erfindung die Erwärmung des Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und von der Temperatur der Maschine erfolgt.

Die Steuerung der Heizleistung des elektrischen Heizkörpers erfolgt dabei unmittelbar durch den sich beim öffnen oder Schliessen der Drosselklappe verändernden Saugrohrdruck. Bei geschlossener Drosselklappe (z.B. Schiebebetrieb oder Leerlauf) , wird also mehr vorgeheizt als bei teilweise oder ganz geöffneter Drosselklappe (z.B. Teillast oder Vollast). Dies bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, dass beim Öffnen der Drosselklappe und der damit verbundenen Drucksteigerung im Saugrohr in dem vorgeheizten Kraftstoff eine ausreichende "wärmemenge zur Verfügung steht, um die Auskondensation des Kraftstoffs beim Druckanstieg im Saugrohr zu verhindern.

Die vorgeschlagene Lösung hat gegenüber einem abgasbeheizten Stufenvergaser den Vorteil, dass die elektrische Heizleistung | auch bei kaltem notor sofort verfügbar ist und nicht erst nach Erwärmung des Motors. Die elektrische Heizleistung ist ausserdem genau regulierbar, während die Abgasheizung nur auf einen mittleren Betriebspunkt auslegbar ist und daher die Gefahr der Unter— oder Dberheizung mit sich bringt.

Darüberhinaus führt die elektrische Kraftstoffheizung zu einer Vereinfachung des Vergaseraufbaus durch Wegfall einer Beschleuniger pumpe und beheizter Stufen bei gleichzeitiger absoluter Freiheit hinsichtlich der strömungsgünstigsten Führung der Gaskanäle, während bei Abgasheizung Saug- und Ab-

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gasleitung auf derselben Zylinderseite verlaufen müssen, wenn nicht durch komplizierte Rohrleitungsführung eine Leistungseinbusse hingenommen wird. Schliesslich wird durch eine druck- und temperaturabhängige elektrische Heizleistungssteuerung die durch das Einbringen des Kraftstoffs in Dampfform bewirkte Füllungsverschlechterung auf ein Mindestmass reduziert. Ein weiterer .Vorteil der elektrischen Kraftstoffheizung ist, dass sie auch bei Einspritzmotoren verwendbar ist.

Die zusätzliche Steuerung der elektrischen Heizleistung in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine wirkt sich schliesslich so aus, dass die elektrische Heizung nach dem V/armlaufen der Haschine soweit reduziert wird, wie dies zur Vermeidung der Auskondensation von Kraftstoff beim öffnen der Drosselklappe (z.B. beim Beschleunigen) zulässig ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss gesteuerten Brennkraftmaschine schematisch dargestellt.

Aus einem Kraftstofftank 10 wird dabei Kraftstoff durch eine Kraftstoffpumpe 11 einem elektrisch beheizten Kraftstofferhitzer 12 zugeführt, der durch eine elektrische Anschlussleitung 13, 14- über einen Regulierwiderstand 15 niit Verstellschieber 16 an den Pluspol einer Akkumulatorenbatterie 17 angeschlossen ist, deren Minuspol an Masse liegt. Aus dem Kraftntofferhitzer 12 gelangt der Kraftstoff in ein Vergaserventuri 18 und das Saugrohr 19 der Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe 20. Hinter der Drosselklappe 20 ist ein Druckfühler in Gestalt einer Membrandose 21 durch eine Saugleitung 22 an das Saugrohr 19 angeschlossen. Die Membrandose hat auf ihrer Saugseite eine durch eine Feder 23 belastete Membran 24, während auf ihrer Druckseite eine Stange 25 befestigt ist, die an dem Verstellschieber 16 des Widerstandes 15 angreift. An das Saugrohr 19 ist schliesslich auch die Saugseite

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einer Brennkraftmaschine mit Einlassventilen 26 in die Zylinder 27 und mit Kolben 28 angeschlossen, die von einem Mantel mit Kühlwasser umgeben sind. In den Kühlwassermantel 29 ist an einer Stelle ein nach dem Dehnkörperprinzip arbeitendes Ausdehnungselement 30 eingebaut mit einer Betätigungsstange 31, die an dem V/iderstand 15 angreift und ihn in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur in Richtung der eingezeichneten Pfeile verschiebt. Mit 32 ist ein Überbrückungsschalter bezeichnet, der den unmittelbaren Anschluss des Kraftstofferhitzers 12 an die Batterie 17 gestattet.

Die Wirkungsweise einer derartigen Anlage ist die folgende: Kurz vor,dem Anlassen wird der Schalter 32 geschlossen und aus dem Benzintank 10 durch die Kraftstoffpumpe entnommener, in dem Kraftstofferhitzer 12 vorgewärmter Kraftstoff in Dampfform in das Venturirohr 18 und das Saugrohr 19 der Brennkraftmaschine eingeleitet. Dadurch wird bei der Betätigung des Anlassmotors ein verzögerungsfreies Anlaufen der Brennkraftmaschine selbst bei niedrigen Aussentemperatüren unter 0⁰C sichergestellt.

Sobald die Maschine in Gang gesetzt ist, viird die Vorwarnung und Verdampfung des Kraftstoffs durch den Kraftstofferhitzer ausschliesslich in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und von der Temperatur der Brennkraftmaschine gesteuert und zwar derart, dass beim grössten Unterdruck im Saugrohr, der Verstellschieber 16 entgegen der Kraft der Feder 23 im Membrangehäuse 21 in die Stellung 1 eingestellt wird, bei welcher der Widerstand 15 praktisch ausgeschaltet ist, während andererseits bei Vollgas (geöffneter Drosselklappe 20), wenn der Druck im Saugrohr 19 am grössten ist, der Verstellschieber 16 in die Stellung 2 eingestellt wird, bei v/elcher die Heizleistung des Kraftstofferhitzers 12 am geringsten ist.

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Dabei ist davon ausgegangen, dass das Ausdehnungseiement 30 bei den beschriebenen Betriebszuständen nicht wirksam geworden ist, weil die Kühlwassertemperatur seine Ansprechtemperatur noch nicht erreicht hatte. Erst, wenn die Wassertemperatur im Kühlwassermantel ansteigt und sich das Ausdehnungselement 30 ausdehnt, wird der Widerstand 15 durch die Schubstange 31 soweit nach oben geschoben, dass der Strom, der über den V/iderstand 15 zum Kraftstofferhitzer 12 fliesst und den Kraftstoff "vorwärmt, ausreicht, um ein ruckfreies Beschleunigen zu gestatten, d.h. ein Auskondensieren von Kraftstoff bei plötzlicher Drucksteigerung im Saugrohr zu verhindern. Wenn die Temperatur der Maschine sinkt und sich das Ausdehnungselement 30 zurückbildet, wird der Widerstand 15 durch die Schubstange 31 wieder in Richtung vermehrten Stromdurchgangs bewegt.

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Claims

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Ansprüche

1_V'Brennkraftmaschine mit Drosselregelung und mit vor der Kraftstoffeintrittssteile erfolgender Erwärmung des Kraftstoffs durch einen elektrischen Heizkörper, dessen Heizleistung so bemessen ist, dass der eintretende Kraftstoff vollständig verdampfbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Druck ™ im Saugrohr und von der Temperatur der Maschine erfolgt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, " dass in den Stromkreis des elektrischen Heizkörpers ein Regulierwiderstand eingeschaltet ist, der durch einen an das Saugrohr der Maschine angeschlossenen Druckfühler in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und durch einen mit der Maschine in Verbindung stehenden Temperaturfühler in Abhängigkeit von der Temperatur der Haschine verstellt wird.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Überbrückungsschalter, durch den der elektrische Heizkörper vor dem Anlassen unmittelbar an die Kraftfahrzeugbatterie anschliessbar ist.

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