DE2319034A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen

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DE2319034A1
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/82—Upper end injectors

Description

Dipl.-Ing. W.Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem
Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18
In Sachen:
Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Köln / Rhein
Ottoplatz 2
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Treibstoffzufuhr, die Treibstoff in eine Hilfsluftdüse einführt.
Bei einer derartigen Vorrichtung dient die Hilfsluftdüse dazu, innerhalb einer darin ausgebildeten Wirbelkammer Treibstoff und Luft durch Verwirbelung gut zu vermischen. Dieses den Treibstoff in feinster Verteilung enthaltende Gemisch -wird dann über die Düsenöffnung der Hilfsluftdüse in das Ansaugrohr des Motors eingeführt. Die Pumpe bzw. der Injektor der Einspritzvorrichtung kann herkömmlicher elektronischer oder mechanischer Art sein.
Kraftstoffeinnpritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen r.ind bereits weit entwickelt und lassen sich grundsätzlich einteilen in solche, bei denen der Treibstoff immittelbar in die Brennkammern des Motors eingespritzt wird und solche, die in das Ansaugrohr entladen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die zuletzt genannte Art, es
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wird aber auch für möglich, gehalten, sie bei den zuerst erwähnten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuwenden.
Eines der größten Probleme bei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen besteht darin, unter allen Betriebsbedingungen eine sehr gute Feinverteilung des eingespritzten Treibstoffs im Gemisch zu erzielen. Gelingt dies nicht, kann daraus eine unvollständige Verbrennung resultieren mit der weiteren Folge des erhöhten TreibstoffVerbrauchs. Wenn die in den Motor eingespritzte Treibstoffmenge die tatsächlich verbrannte Menge übersteigt, wird der TreibstoffÜberschuß als Teil der Abgase in die Atmosphäre entlassen. Schließlich kann eine unzureichende Feinverteilung des Treibstoffs in der Verbrennungsluft die Leistung des Motors beeinträchtigen, insbesondere nach dem Kaltstart, wenn der eingespritzte Treibstoff auf die kalten Maschinenteile auftrifft und kondensiert»
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff— einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter allen Betriebsbedingungen ein Treibstoff-Luft-Gemisch mit sehr guter Feinverteilung des Treibstoffs liefert.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum der Hilfsluftdüse,in Strömungsrichtung betrachtet,aus einem zylindrischen und einem koaxialen, sich kegelstumpfförmig zur Düsenöffnung verengenden Bereich besteht, wobei eine Lufteinlaßleitung tangential in den zylindrischen Bereich mündet.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Mündungsöffnung der Treibstoffzufuhr koaxial mit dem Innenraum der Hilfsluftdüse und mit Zwischenabstand zur Büs.enöffnung angeordnet.
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Vorzugsweise entlädt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in das den Brennkammern des Motors vorgelagerte Ansaugrohr, wobei die Brennkraftmaschine hin- und hergehende oder rotierende Kolben haben kann. Dabei wird normalerweise mittels einer Drosselklappe die Luftströmung im Ansaugrohr gesteuert. Dort herrscht, während der Motor läuft, ein geringeren als Atmosphärendruck, er schwankt jedoch je nach Drehzahl des Motors, Drosselklappenstellung, Rückdruck vom Auspuffsystem usw. zwischen einem sehr niedrigen absoluten Druck und fast Atmosphärendruck. Die obengenannte Hilfsluftdüse schirmt die in ihrem Innenraum mündende Treibstoffzufuhr gegenüber den Druckschwankungen im Ansaugrohr ab.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung am Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Fig. 1 in größerem Maßstab, wobei die Schnittebene in Fig. 3 angegeben ist, .
Fig. 3 einen Schnitt durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Fig. 2 entsprechend der dort eingetragenen Schnittebene 3-3·
In Fig. 1 ist im Schnitt ein Teil eines Zylinderkopfs und ein Ansaugrohr eines Motors mit hin- und hergehendem Kolben gezeigt, wobei am Ansaugrohr eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung angebracht ist. Der Zylinderkopf 10 ist herkömmlicher Ausführung und hat ein Einlaßventil 12, durch welches im geöffneten Zustand
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über den VentileinlaS 14 ein Treibstoff-Luft-Gemisch in die unterhalb des Zylinderkopfs 10 befindliche, nicht gezeigte Brennkammer angesaugt "wird. Die Verbrennungsluft wird dem Zylinderkopf 10 über einen Eanal 16 innerhalb eines am Zylinderkopf 10 befestigten Ansaugrohrs 18 zugeführt.
Die insgesamt mit 20 bezeichnete Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in einer öffnung 22 des Ansaugrohrs 18 derart montiert, daß das von der Einspritzvorrichtung abgegebene Treibstoff-Luft-Gemisch 24 zur öffnung 14 des Einlaßventils 12 hin gerichtet ist.
Die Treibstoffeinspritzvorrichtung 20 umfaßt eine Hilfsluftdüse 26 mit einem Innenraum 28 sowie eine Treibstoffzufuhr in Form einer elektromagnetischen Pumpe. 30, die in den Innenraum 28 der Hilfsluftdüse 26 entlädt. Der letztere ist mit einem Lufteinlaß 29 ausgebildet. Die Hilfsluftdüse 26 und die Einspritzpumpe 30 werden mittels einer Platte 32 in ihrer Stellung am Ansaugrohr gehalten, welche in eine Nut 34- der-Pumpe eingreift. Die Platte 32 und die Pumpe sind mittels Schraubenbolzen 36 am Ansaugrohr befestigt.
Fig. 2 und 3 sind vergrößerte Schnittansichten der Hilfsluftdüse und der mit dieser zusammenwirkenden Pumpe· Wie gezeigt, besteht die Hilfsluftdüse 26 aus einem Düsenkörper 40, einem die Düsenöffnung bildenden Einsatz 42 und einer ringförmigen Wärmeisolierung 44, die z^Bi-aus Glimmermaterial bestehen kann. Der Düsenkörper 40 hat eine zylindrische öffnung 46, die mit Gewinde versehen ist und den darin einschraubbaren Einsatz 42 aufnimmt. Dieser Einsatz hat einen kegelstumpfförmigen Bereich 48, der im montierten Zustand nach Fig. 2 koaxial mit der zylindrischen öffnung 46 im Düsenkörper liegt und zusammen mit diesem
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den Innenraum 28 begrenzt. Der letztere hat somit einen zylindrischen und einen kegelstumpfförmigen Bereich* Die Düsenöffnung 50 im Einsatz 42 kommuniziert mit dem Innenraum 28 bei dem kleinen Durchmesser des kegelstumpfförmigen Kammerbereichs. Die Hilfsluftdüse 26 kann natürlich aus einem einzigen Stück bestehen. Auch die spezifischen Maße der Hilfsluftdüse 26 sind wichtig und werden von der Gestalt der Pumpe 30 betroffen.
Der Lufteinlaß 29 befindet sich vorzugsweise am zylindrischen Bereichs 28 und mündet darin in tangentiäler Rich-; tung mit bezug auf die zylindrische Bohrung 46, wie aus Pig. 3 ersichtlich.
Wenn die Brennkraftmaschine mittels einer nicht gezeigten Drosselklappe in der Ansaugleitung Ί8 gesteuert wird, schwankt der Luftdruck im Kanal 16 des Ansaugrohrs zwischen sehr niedrigen absoluten Druckwerten im Leerlauf der Maschine und beinahe dem atmosphärischen Luftdruck bei Betrieb des Motors mit weit geöffneter Drosselklappe. Der Druck in der Ansaugleitung unterliegt außerdem auch bei einem bestimmten durchschnittlichen Unterdruck Schwankungen, die von der Kolben- bzw. Kurbelwellenstellung während des Arbeitszyklus abhängig sind. Ohne Hilfsluftdüse würde also an der Austrittsöffnung der Pumpe 30 ein sehwankender Differenzdruck herrschen. Mit der Erfindung wird bezweckt, die Pumpe 30 gegenüber den Druckschwankungen in der Ansaugleitung abzuschirmen. Aus diesem Grunde hat der Lufteinlaß 29 zum Innenraum 28 der Hilfsluftdüse vorzugsweise atmosphärischen oder fast atmosphärischen Druck. Die damit erzielte Wirkung im Hinblick auf den Betrieb der Kraftstoff einspritzvorrichtung wird nachstehend beschrieben.
Die Pumpe 30 hat im Beispielsfall eine Ausführung, wie sie zur Zeit auf dem Markt ist· Dazu gehört ein Gehäuse 52,
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welches in der ringförmigen Isolierung 44 der Hilfsluftdüse aufgenommen und somit gegenüber dieser thermisch isoliert ist. Ein Luftraum 5^- zwischen der Isolierung 44· und dem Düsenkörper 40 unterstützt die Wärmeisolierung.
Das. Gehäuse 52 der Pumpe enthält das Mundstück 56 einer Treibstoff düse. Das Mundstück 56 hat eine Austrittsöffnung 58, wo sich ein Ventilsitz 60 befindet. Die Austrittsöffnung 58 liegt innerhalb des zylindrischen Bereichs des Innenraums 28 der Hilfsluftdüse, und zwar vorzugsweise auf der gemeinsamen Achse des zylindrischen und des kegelstumpf förmigen Bereichs. Es ist.weiterhin zweckmäßig, daß die Austrittsöffnung 58 des Treibstoffdüsenmundstücks 56 mit axialem Zwischenabstand zur DüsenÖffnung 50 der Hilfsluftdüse angeordnet ist, und zwar zwischen der letzteren und dem Lufteinlaß 29, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Pumpe 30 wird mittels einer Spule 64 elektromagnetisch betätigt. Wenn Spannung angelegt wird, wird ein Kolben 66 gegen, die Kraft einer Feder 68 angezogen. Treibstoff gelangt über einen Einlaß 70 in die Pumpe 30 und strömt dann weiter durch einen Kanal 72 in eine Kammer 74- ip Mundstück
Der Kolben 66 der Pumpe 30 trägt eine Nadel 76, die mit bezug auf Fig. 2 nach oben bewegt wird, wenn die Spule 64 unter Spannung steht. Dann kann Treibstoff aus der Austritts öffnung 58 in den Innenraum 28 der Hilfsluftdüse 26 fließen.
Weil in der Ansaugleitung 16, 18 Unterdruck herrscht, wird durch den Lufteinlaß 29 Luft in den Innenraum 28 der Hilfsluftdüse angesaugt. Der eintretende Luftstrom ist mit bezug auf ^"den zylindrischen Bereich des Innenraums 28 tangential gerichtet, wirbelt also im Raum 28 im Kreis. Fördernd wirkt dabei auch das vordere Ende des Treibstoffdüsenmundstücks Wegen der kegelstumpf artigen Form des vorderen Bereichs des Innenraums 28 der Hilf sluf tdüse wachst die Winkelgeschwin-
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digkeit des kreisenden Luftstroms, wenn sich dieser der Mündungsöffnung 50 im Einsatz 42 nähert. Die wirbelnde Luft mischt sich mit dem aus der Austrittsöffnung 58 der Pumpe 30 dem Innenraum 28 zugeführten Treibstoff, wobei ein Gemisch mit sehr feiner Verteilung des Treibstoffs entsteht, welches durch die Mündungsöffnung 50 in die Ansaugleitung 16 eingeführt wird.
Es sollte beachtet werden, daß die Austrittsöffnung 58 der Pumpe 30 von dem schwankenden Unterdruck in der Ansaugleitung dadurch abgeschirmt ist, daß in den Innenraum 28 der Hilfsluftdüse Luft mit atmosphärischem Druck eindringt, so daß an der Düsenöffnung 50 des Einsatzes 4-2 ein schwankender Druckabfall auftritt. In der Praxis wurde eine ausgezeichnete Peinverteilung des Treibstoffs im Gemisch mit einer Hilfsluftdüse erzielt, deren Öffnung 50 ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1,0 hatte und bei der der kegelstumpfförmige Bereich des Innenraums 28 einen Winkel von 4-5° mit bezug auf die Achse 62 bildete.
■Patentansprüche /
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Claims (1)

  1. !Patentansprüche
    \1. / Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Treibstoffzufuhr, dieTreibstoff in eine Hilfsluftdüse einführt, dadurch g e k e nn ζ ei c h net, daß der Innenraum (28)der Hilfsluftdüse (26) t in Strömungsrichtung, betrachtet, aus einem zylindrischen und einem konischen, sich kegelstumpfförmig zur Düsenöffnung (50) verengenden Bereich besteht, wobei eine Lufteinlaßleitung (29) tangential in den zylindrischen Bereich mündet.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Austrittsöffnung (58) der Treibstoffzufuhr koaxial mit dem Innenraum (58) der Hilfsluftdüse (26) und mit Zwisohenabstand zur Düsenöffnung (50) angeordnet ist.
    5- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Austrittsöffnung (58) der. Treibstoff zufuhr im zylindrischen Bereich der Hilfsluftdüse (26, 28) angeordnet ist.
    4·. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (58) der Treibstoffzufuhr zwischen dem Anschluß der Lufteinlaßleitung (29) und der Düsenöffnung (50) liegt.
    . 5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpf förmige Bereich und die Düsenöffnung (50) durch einen in einen Hauptdüsenkörper (40) einschraubbaren Einsatz (42) gebildet sind. . - .
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    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die für die
    Treibstoffzufuhr eingesetzte Pumpe (30) gegeuber dem Hauptdüsenkörper (40) wärmeisoliert ist·
    7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (50).Drosselwirkung hat.
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    ΛΟ
    Leerseite
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