DE2213124B2

DE2213124B2 - Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2213124B2
Application number: DE2213124A
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1971-03-19
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE2213124C3; FR2169483A6; SE372967B; ES400928A1; SU491240A3; AT312996B; DE2213124A1; US3868936A; GB1384955A; IT950367B; FR2129244A5; JPS5118012B1

Description

eine Drosselklappe angeordnet Der Kraftstoff wird durch eine ringförmige Kammer an der engsten Stelle des in Luftströmungsrichtung ersten Diffusors zugeführt, der an der engsten Stelle des zweiten Diffusors endet. Der zweite Diffusor ist mit einer äußeren ringförmigen Kammer versehen, der ebenfalls Kraftstoff zugeführt wird, und die über mehrere Rohre mit dem Lufteinlaßkanal und über eine weitere Rohrleitung mit einer Regeleinrichtung verbunden ist. Hinter der Drosselklappe ist eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet. Der unter Druck stehende Kraftstoff wird den einzelnen Einspritzstellen über ein durch biegsame Membranen in fünf Kammern unterteiltes Gehäuse zugeführt, die die Kraftstoffzufuhr so regeln, daß der im Lufteinlaßkanal und an der engsten Stelle des ersten Diffusors herrschende Druckunterschied dem Quadrat der Geschwindigkeit der abströmenden Luft proportional ist. — Es ist klar, daß hier die Homogenität des Gemisches und die Zumeßgenauigkeit nur sehr grob beherrscht werden können.

Die FR-PS 999 945 zeigt und beschreibt die Kraftstoffeinspritzung mittels einer Hochdruckpumpe in den Bereich einer Venturidüse, die innerhalb eines venturiartigen Rohres in der Ansaugleitung angeordnet ist.

Die DT-Patentschriften 453145 und 868 238 beziehen sich auf Einspritzeinrichtungen für Brennkraftmaschinen mit Aufladung, um die Durchflußleistung, insbesondere bei Überlastung des Kompressors, zu verbessern und die Leistung zu erhöhen. Die DT^PS 868 238 sieht dabei vor, den Kräftstoff in den Bereich vor "der Engstelle eines Diffusors einzuspritzen, in dem ÜberschallgeschWiiidigkeitherrscht <——

"T)Ie""DT-PS _{392733 betrifft ejnen} vergaser für Brennkraftmaschinen, denen das Brennstoff-Luft-Gemisch ganz oder teilweise durch eine besondere Ladepumpe zugeführt wird. Dabei sind mehrere hintereinandergeschaltete Strahlpumpen von zunehmendem Düsenquerschnitt zu einem Druckvergaser vereinigt, deren erste flüssigen Brennstoff ansaugt und zerstäubt, und deren letzte das in den voranstehenden Strahlpumpen stufenweise zerstäubte Gemisch an den Arbeitszylinder der Maschine abgibt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln und Maßnahmen homogene Kraftstoff-Luft-Gemische zu erzeugen, in denen der Kraftstoff — zugunsten einer Leistungssteigerung — einwandfrei zerstäubt und gleichmäßig verteilt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftstoffeinspritzung in den in Luftströmungsrichtung ersten Diffusor erfolgt, daß das stromabwärtige Ende des ersten Diffusors innerhalb des zweiten Diffusors'im Bereich der Engstelle des zweiten Diffusors angeordnet ist, wobei die Strömung in der Engstelle mindestens des ersten Diffusors Schallgeschwindigkeit erreicht, und daß die Kraftstoffmenge vor jeder Kraftstoffzuführleitung getrennt zugemessen wird.

Dieser Erfindungsgedanke wird dadurch weitergeführt, daß eine für die Kraftstoffzufuhr im oberen Drehzahlbereich bestimmte Einspritzvorrichtung, die über eine Kraftstoffzuführleitung mit der Drosselstelle des ersten Diffusors in Verbindung steht, und eine für die Kräftstoffzufuhr im Leerlauf- und im unteren Drehzahlbereich bestimmte zweite Einspritzeinrichtung vorgesehen sind, die stromabwärts der Diffusoren in die Ansaugleitung fördert

In vorteilhafter Weise beträgt der öffnungswinkel der Diffusoren höchtens 10°. Im Bedarfsfalle kann der Kraftstoff gleichzeitig im Bereich der Drosselstellen mehrerer hintereinander angeordneter Diffusoren eingespritzt werden. Dadurch wird die Durchflußmenge verringert und eine genauere Steuerung der Einspritzzeiten möglich, was einer genaueren Regelung des Anreicherungsgrades des Gemisches entspricht.

Ferner ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Zylindermantel des ersten Diffusors einen mit einer Ringnut versehenen Bund aufweist, der in einen Trägerring eingesetzt, und daß die Ringnut mit der Einspritzvorrichtung verbunden ist, wobei mindestens zwei diametral gegenüberliegende Radialbohrungen die Ringnut mit der Drosselstelle des Diffusors verbinden.

Es ist vorteilhaft, daß die Länge des divergierenden Teiles des ersten Diffusors etwa das Zehnfache des Innendurchmessers dieses Diffusors an der Drosselstelle beträgt. Die Länge des divergierenden Teiles des zweiten Diffusors beträgt vorteilhafterweise mindestens das Dreifache des Durchmessers seiner Drosselstelle.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet bei geringem Platzbedarf den Vorteil, daß die Zumeßgenauigkeit und die Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches verbessert werden. Weitere Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele angegeben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 1,

F i g. 3 ein Vergleichsdiagramm mit Drehmoment- und Leistungskurven, die mit der Vorrichtung gemäß F i g. 2 erzielt wurden.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß der Erfindung im Schnitt dargestellt, die zur Vermeidung größerer Ladungsverluste mit einem Diffusor 1 ausgestattet ist, der einen geringen öffnungswinkel aufweist. Der Diffusor 1 ist in einer Ansaugleitung 2 angeordnet. Sein öffnungswinkel beträgt beispielsweise 10° oder weniger. Ein zusätzlicher Diffusor 3, der dazu dient, den in der Drosselstelle des Diffusors 1 herrschenden Unterdruck zu verstärken, ist in Strömungsrichtung vor dem Diffusor 1 angeordnet, wobei seine Austrittsöffnung sich in Höhe der Drosselstelle des Diffusors 1 befindet.

Durch diese Anordnung wird, ohne daß durch die geringen öffnungswinkel die Ladungsverluste erhöht werden, ein Durchsatz größerer Gasmengen durch eine Ansaugleitung kleineren Querschnitts ermöglicht. So hat z. B. eine Ansaugleitung mit einem Durchmesser von 30 mm, die gemäß der Erfindung gestaltet ist, das gleiche Durchsatzvermögen wie eine übliche Ansaugleitung mit 40 mm Durchmesser, ohne daß dabei der Motor gedrosselt wird.

Eine Einspritzvorrichtung 4 fördert in eine Kraftstoffzuführleitung 5, aus der der Kraftstoff unter Druck durch eine Düse 6 austreten kann, die in der Drosselstelle des ersten Diffusors 3 angeordnet ist, wobei die Form der Düse und die Zahl ihrer Austrittsbohrungen beliebig gewählt werden können. Diese Vorrichtung ermöglicht es, die gegebene Kraftstoffmenge jeweils in dem Augenblick einzuspritzen, in dem die Gasgeschwindigkeit in der Drosselstelle des ersten Diffusors 3 am höchsten ist. Geht man davon aus, daß die Kraftstoffzumessung z. B. durch die Einspritzvorrichtung 4 erfolgt, so ist es von Vorteil, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Frischgases in der Drosselstelle des

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ersten Diffusors 3 der Schallgeschwindigkeit entspricht, Die Kraftstoffzuführleitung 5 hat vorteilhaft einen

damit eine möglichst vollkommene Zerstäubung des Durchmesser von etwa 2 mm, bei entsprechendem

Kraftstoffes erzielt wird. Dabei können Niederdruck- Querschnitt der Ringnut 14.

Einspritzvorrichtungen Verwendung finden, z. B. elek- Stromaufwärts der Ansaugleitung 9 sind in der

tromagnetische Einspritzvorrichtungen, wie sie bei 5 Zeichnung nicht dargestellte Mittel zum Regeln des

elektronischer Einspritzung üblich sind. Gasdurchsatzes angeordnet, beispielsweise eine Dros-

Diese Anordnung beeinflußt in keiner Weise die selklappe. Außerdem kann auch eine, in der Zeichnung

Lage der Drosselklappe 7, die unmittelbar stromab- gleichfalls nicht dargestellte, zusätzliche Einspritzein-

wärts hinter dem Diffusor 1 angeordnet ist und die der . riditung_für_„ den. Leerlauf- und TeillästBetrieE"im

Regelung des Gemischdurchsatzes dient. Wenn eine io trägerstutzen 2 vorgesehen~sein.

Einspritzeinrichtung, z. B. eine elektronische Einspritz- Mindestens zwei einander diametral gegenüberlie-

einrichtung, an einen Motor mit sehr hoher Leistung gende Radialbohrungen 12 münden aus der Ringnut 14

angepaßt werden soll, ist es schwierig, eine einwand- in die Drosselstelle des Diffusors 3, um das Zerstäuben

freie Kraftstoffzufuhr sowohl im Leerlauf als auch bei des Kraftstoffes in der Mitte des mit Schallgeschwin-

Höchstleistung sicherzustellen. Man bedient sich dazu 15 digkeit strömenden Gasstromes zu gewährleisten. Die

für den Teillastbereich einer zweiten Einspritzeinrich- Radialbohrungen 12 sind in bezug auf die Achse der

tung 8, die stromabwärts hinter der Drosselklappe 7 Kraftstoffzuführleitung symmetrisch angeordnet, so

angeordnet ist und kleine Kraftstoffmengen zuführt. daß der Kraftstoff stets gleichzeitig aus ihnen austritt.

Bei dieser Anordnung arbeitet die Einspritzeinrichtung Durch diese Anordnung von Diffusoren wird in der

8 nur im Teillastbereich, während die Einspritzeinrich- 20 Mitte des Gasstromes am Eintritt zum Motor eine hohe

tung 4 nur bei höheren Leistungen in Tätigkeit tritt, die sich bis zur Schallgeschwindigkeit steigernde Strö-

z. B. einer mindestens zu drei Vierteln geöffneten Stel- mungsgeschwindigkeit erzielt, wodurch die Motorlei-

lung der Drosselklappe 7 entsprechen. Die Regeige- stung von der Übereinstimmung der Ansaugleitungen

nauigkeit wird weiter dadurch erhöht, daß für jeden unabhängig wird. Die Ausbildung der hintereinander

Zylinder eine unabhängige Regelung erfolgt. 25 angeordneten Diffusoren 1 und 3 verringert die La-

Die Erfindung ist auch bei Brennkraftmaschinen an- dungsverluste auf ein vernachlässigbares Maß.
wendbar, die mit einem anderen, die Einspritzvorrich- Das Diagramm der F i g. 3 zeigt Drehmoment- und tung 4 ersetzenden System arbeiten, sowie bei Motoren Leistungsverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl, mit sehr hoher Leistung, die möglichst homogene und zwar einerseits für einen Motor mit einem norma-Kraftstoff-Luft-Gemische verlangen. Die Vorrichtung 3° len Vergaser (gestrichelte Kurve) und andererseits für gemäß der Erfindung ermöglicht auf Grund des Vor- einen Motor mit einer Einspritzvorrichtung gemäß der handenseins des zweiten Diffusors 1 auch eine einfache Erfindung (strichpunktierte Kurve). Die Drehmoment-Abstimmung der Ansaugleitungen einer Brennkraftma- kurven sind mit a und die Leistungskurven mit b beschine, wobei im allgemeinen kürzere Ansaugrohre und zeichnet. Obgleich der Ansaugdurchmesser des Motors gleichmäßigere Strömungsgeschwindigkeiten erzielt 35 mit der Einspritzvorrichtung nur 32 mm beträgt, gegenwerden als bei nur zylinderförmigen Ansaugleitungen. über einem Ansaugdurchmesser von 40 mm beim Ver-

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist ein mit gasermotor, erhält man wesentlich höhere Leistungen

Schallgeschwindigkeit arbeitender Diffusor 1 in einen und insbesondere eine Drehmomentkurve, die bei nied-

Trägerstutzen 2 eingesetzt, der auf dem Zylinderkopf rigen Drehzahlen wesentlich höher verläuft, während

15 einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Mit sei- 4° sie bei hohen Drehzahlen einen viel gleichmäßigeren

nem stromaufwärts gelegenen Ende steht der Diffusor Verlauf zeigt.

1 über den Anschlußflansch des Trägerstutzens 2 hin- _L Im oberen Drehzahlhprpirh-hlaibt^dB.r^aiir^h^

aus vor, so daß er als Zentrierung für eine Ansauglei- SüläTlstr^

tung 9 dient, in die ein Diffusor-Trägerrohr 10 einge- ^ä|ä«IeL^iⁿÄ^^^w|SL^{so daß die} CescTwirfdlg-

schoben ist, in dem wiederum konzentrisch ein strö- 45 keiTgleicnbleiDtTTJreseTereningen werden durch die

mungsgünstig geformter, olivenförmiger Trägerring 6 längliche Form der Diffusoren erzielt, deren Proportio-

angeordnet ist, der durch zwei radiale, einander gegen- ⁿ.^en insbesondere aus F i g. 2 der Zeichnung ersichtlich

überliegende, strömungsgünstig geformte Arme 7 fest ^sm<*· ^Be'^m Diffusor 3 beträgt die Länge des divergie-

mit dem Diffusor-Trägerrohr 10 verbunden ist. renden Teils etwa das Zehnfache des Durchmessers der

Das Diffusorrohr 3 ist so in den Trägerring 6 einge- ⁵° Drosselstelle, an der durch die Radialbohrungen 12 der

setzt, daß seine den Kraftstoff-Zufuhrkanal bildende Kraftstoff eingespritzt wird, während beim Lufttrichter

äußere Ringnut 14 sich mit der radialen Kraftstoffzu- * ^d'^{e Län}ge des divergierenden Teils mindestens das

führleitung 5 deckt, die die äußere Ringnut 14 mit der Dreifache des Durchmessers der Drosselstelle beträgt,

am Gehäuse 9 gelagerten Einspritzvorrichtung 4 ver- '^{n d}'^{e der} divergierende Teil des Diffusors 3 einmündet,

bindet. _zi

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei der für jeden Zylinder über je eine Kraftstoffzuführleitung eine indirekte Einspritzung einer zumeßbaren Kraftstoffmenge in die Luftströmung eines dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Astes der Ansaugleitung erfolgt, in dem jeweils zwei Diffusoren hintereinander angeordnet sind, und die Kraftstoffeinspritzstelle an der engsten Stelle eines der beiden Diffusoren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzung in den in Luftströmungsrichtung ersten Diffusor erfolgt, daß das stromabwärtige Ende des ersten Diffusors innerhalb des zweiten Diffusors im Bereich der Engstelle des zweiten Diffusors angeordnet ist, wobei die Strömung in der Engstelle mindestens des ersten Diffusors (3) Schallgeschwindigkeit erreicht, und daß die Kraftstoffmenge vor jeder Kraftstoffzuführleitung (5) getrennt zugemessen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine für die Kraftstoffzufuhr im oberen Drehzahlbereich bestimmte Einspritzvorrichtung (4), die über eine Kraftstoffzuführleitung (5) mit der Drosselstelle des ersten Diffusors (3) in Verbindung steht, und eine für die Kraftstoffzufuhr im Leerlaufund im unteren Drehzahlbereich bestimmte zweite Einspritzvorrichtung (8), die stromabwärts der Diffusoren (1,3) in die Ansaugleitung (2) fördert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel der Diffusoren (1, 3) höchstens 10° beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff gleichzeitig im Bereich der Drosselstellen mehrerer hintereinander angeordneter Diffusoren eingespritzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel des ersten Diffusors (3) einen Bund aufweist, in dem eine äußere Ringnut (14) angeordnet ist, und daß dieser Bund so in einen strömungsgünstig geformten Trägerring (6) eingesetzt ist, daß eine Kraftstoffzuführleitung (5) die Ringnut (14) mit der Einspritzvorrichtung (4) verbindet, wobei mindestens zwei einander diametral gegenüberliegende, in bezug auf die Kraftstoffzuführleitung (5) symmetrisch angeordnete Radialbohrungen (12) die Ringnut (14) mit der Drosselstelle des Diffusors (3) verbinden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des divergierenden Teiles des ersten Diffusors (3) etwa das Zehnfache des Innendurchmessers dieses Diffusors an der Drosselstelle beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des divergierenden Teils des den größeren Durchmesser aufweisenden zweiten Diffusors (1) mindestens das Dreifache des Durchmessers seiner Drosselstelle beträgt, in die der divergierende Teil des ersten Diffusors (3) mündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsgünstig geformte Außenfläche des Trägerringes (6) kontinuierlich in die zylindrische Außenfläche des Diffusors (3) übergeht.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsprit-, zen von Kraftstoff in Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, bei der für jeden Zylinder über je eine Kraftstoffzuführleitung eine indirekte Einspritzung einer zumeßbaren Kraftstoffmenge in die Luftströmung eines dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Astes der Ansaugleitung erfolgt, in dem jeweils zwei Diffusoren hintereinander angeordnet sind, und die Kraftstoffeinspritzstelle an der engsten Stelle eines der beiden Diffusoren vorgesehen ist.

Bei derartigen Vorrichtungen ist es schwierig, homogene Kraftstoff-Luft-Gemische zu erzeugen, d. h. Gemische, in denen der Kraftstoff einwandfrei zerstäubt und in der Gasströmung zwischen der Mischstelle und den Einlaßventilen der Brennkraftmaschine gleichmäßig verteilt ist. Diese Schwierigkeit zeigt sich besonders bei niedrigem Kraftstoffdruck, weil eine ausreichende Kraftstoffzufuhr nicht mehr gewährleistet ist, wenn der Kraftstoff zum Zerstäuben durch sehr feine Bohrungen gedrückt werden muß, wie das bei Hochdruckeinspritzung der Fall ist. Bei^Vergasern ^vird_die Zerstäubung durch Zumischen voni ZusatzlufFin einem. Mischrohr verbessert,~in dem ein Vorgemisch aus Kraftstoff und Luft hergestellt wird, das anschließend in einer stromabwärts hinter dem Mischrohr gelegenen Düse oder einem Doppeldiffusor fein zerstäubt wird.

Bei indirekter Kraftstoffeinspritzung steht meist nur eine Einspritzvorrichtung zur Verfügung, die entweder für die Kraftstoffzumessung sorgt — dabei kann es sich um eine elektromagnetische Einspritzeinrichtung handeln, wie sie z. B. für die elektronische Einspritzung verwendet wird — oder zum Zerstäuben des Gemisches dient, wobei meist kalibrierte, mechanische Einspritzvorrichtungen verwendet werden, während das Zumessen des Kraftstoffes durch eine Pumpe oder einen besonderen Verteiler erfolgt. Es gibt keine Einspritzvorrichtungen, die beide Funktionen gleichzeitig ausführen können; lediglich Vergaser gewährleisten diese Gleichzeitigkeit.

Das angestrebte Ziel der Erfindung besteht darin, diese beiden Funktionen miteinander zu vereinigen, wobei die Homogenität des Gemisches derjenigen der in Vergasern erzeugten Gemischen überlegen sein und die Zumeßgenauigkeit derjenigen der Einspritzvorrichtungen entsprechen sollen.

Aus der US-PS 2 857 145 ist eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen bekannt, bei der für jeden Zylinder eine indirekte Einspritzung einer regelbaren Kraftstoffmenge in die Luftströmung der Ansaugleitung erfolgt, in der zwei Diffusoren hintereinander angeordnet sind und die Kraftstoffeinspritzstelle an der engsten Stelle des in Stromrichtung zweiten Hauptdiffusors vorgesehen ist. Die bekannte Vorrichtung hat keine für jeden Zylinder unabhängige oder besondere Einspritzvorrichtung. Vielmehr wird der Kraftstoff über eine gemeinsame Sammelleitung zugeführt. Die Diffusoren sind im Abstand voneinander mit zwischengeschalteter Drosselklappe angeordnet. Die bekannte Einrichtung ist in.

baulicher Hinsicht sehr aufwendig und die Zumeßgenauigkeit ist nicht zufriedenstellend.

Die FR-PS 865 458 betrifft eine Kraftstoffzuführeinrichtung für Brennkraftmaschinen zum Zuführen einer zusätzlichen Kraftstoffmenge, um bei bestimmten Betriebsbedingungen eine zeitweilige Verschlechterung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu vermeiden, die eintritt, sobald sich die Drosselklappe öffnet. In der Ansaugleitung sind hintereinander zwei Diffusoren und