DE2348395B2

DE2348395B2 - Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2348395B2
Application number: DE2348395A
Authority: DE
Inventors: Ed R. Maitland Mccarter; Arthur K. Merritt Island Thatcher
Original assignee: Thatcher Arthur K Merritt Island Fla (vsta)
Current assignee: Thatcher Arthur K Merritt Island Fla (vsta)
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-26
Publication date: 1980-12-18
Also published as: US4100896A; CA990827A; DE2348395A1; JPS5047029A; DE2348395C3; JPS538011B2; GB1409504A; US3893434A

Description

Die Erfindung betrifft eine in Abhängigkeit von Betriebsparametern über einen Rechner geregelte Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine mit einer Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung, deren aktive Oberfläche den Brennstoff Über Brennstoffzuführungsmittel aufnimmt und in zerstäubtem Zustand dem Luftstrom beigibt

Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 38 536 bekannt Hier arbeitet jeder der Schallwandler nicht nur als Zerstäubungseinrichtung sondern gleichzeitig als Brennstoffzuführungsdüse. Bei jeder Erregung wird auch ein Brennstoffnebel abgegeben. Der Schallwandler muß sich hierbei, zusammen mit der Schwimmerkammer, mitten im Ansaugkanal der Brenn· kraftmaschine befinden, damit bei nicht erregtem Schallwandler möglichst kein Brennstoff ausströmt Außerdem muii der Druck des Brennstoffes sehr klein gehalten werden. Eine zufriedenstellende Funktion dieser Vorrichtung ist gleichwohl kaum denkbar, da eine sofortige Unterbrechung des Brennstoffzuflusses nach Abstellen der Ultraschallschwingungen kaum möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

Vorrichtung der eingangs genannten Art derart fortzubilden, daß eine zuverlässige Regelung der Zerstäubung, insbesondere beim Ein- und Abschalten der Zerstäubungseinrichtung, möglich ist s Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung kontinuierlich arbeitet und getrennt dazu mindestens eine durch den Rechner geregelte. Brennstoff unter Druck auf die aktive Oberfläche aufspritzende Brenn- Stoffeinspritzeinrichtung vorgesehen ist wobei die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung an den hauptsächlichen Luftstrom angrenzend so angeordnet ist daß ihre aktive Oberfläche zur Luftstrommitte seitlich Abstand hat

is Dabei ist es an und für sich aus der DE-PS 9 58 789 oekannt, daß die Brennstoffzerstäubungseinrichtung eine Einspritzeinrichtung umfaßt welche Brennstoff auf eine aktive Oberfläche aufspritzt wobei die aktive Oberfläche einen seitlichen Abstand von der Luftstrom mitte bat Diese Vorrichtung befindet sich jedoch direkt im Brennraum; sie hat die Aufgabe, in der Nähe der Zündkerze eine fetteres Gemisch zu erzielen, damit auch bei direkter Einspritzung in den Brennraum eine ausreichend feine Zerstäubung des Brennstoffes zumin dest in der Nähe der Zündkerze möglich ist Die praktische Verwirklichung der hier beschriebenen Vorrichtung ist jedoch kaum denkbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2—4 angegeben.

Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Trennung zwischen den Brennstoffzufuhrungsmitteln und der Brennstoffzerstäubungseinrichtung ist es möglich, die Brennstoffzufuhr viel präziser zu regeln, als dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall war. Die Brennstoffzufuhr kann ebenso plötzlich vollständig unterbrochen wie erneut aufgenommen werden. Dadurch, daß die zerstäubende aktive Oberfläche einen seitlichen Abstand zur Luftstrommitte aufweist 'kann diese in einem solchen Winkel positioniert werden daß der von ihr zurückgeworfene und fein zerstäubte Brennstoff einwandfrei in die Kanalmitte gelangt und daß dort eine innige Vermischung mit der strömenden Luft möglich ist

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend annand der Zeichnung näher erläutert fs zeigt

Fig.] ein Blockschaltbild eines 'Srfindungsgemäßen, rechnergesteuerten Brennstoff Versorgungssystems; F i g. 2 perspektivisch eine Ultraschall-Zerstäubungs einrichtung;

F i g. 3 ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Einspritzventilen und einer Z?rstäubungseinrichtung; Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 5 ein drittes Ausfuhrungsbeiiipiel der erfindungsgernäßen Vorrichtung.

Das in F i g. 1 gezeigte, rechnergesteuerte Brennstoffversorgungssystem ist insgesamt unit dem Bezugszci- chen 10 gekennzeichnet Es umfaßii einen Rechner 24, dem entsprechende Betriebsparamcter, z. B. Druck und Temperatur im Ansaugkanal und die Motordrehzahl, zugeführt werden. Das Brennstoffversorgungssystem 10 kann praktisch an allen beliebigen konventionellen Vergasern 12 verwendet werden, beispielsweise an solchen Vergasern, die unter der Steuerung eines Drosselklappenventils 14 Luft mit Brennstoff vermischen und entsprechend der Stellung einer Drosselklap-

pe 15 dem Ansaugkanal 16 zuführen. Der Brennstoff wird aus einem Brennstoffvorrat 18 von einer mit konstantem Druck arbeitenden Brennstoffpumpe 20 gefördert und von einem oder mehreren Einspritzventilen 22 dosiert eingespritzt Das Brennstoffversorgungssystem arbeitet unter dem Einfluß des Rechners 24, dessen Regelsignal von verschiedenen Betriebsparametern abgeleitet ist Diese variablen Betriebsparameter werden von einem Drehzahlmesser 26, einem Temperaturfühler 28 und einem Druckfühler 30 geliefert ι ο

Das Einspritzventil 22 fährt in noch zu beschreibender Weise Brennstoff der Zerstäubungseinrichtung 32 zu. Diese ist so ausgebildet, daß sie den Brennstoff als winzige Tröpfchen in den zum Ansaugkanal strömenden Luftstrom einführt Die Zerstäubungseinrichtung 32 wird von einem elektrischen System betätigt welches einen Leistungsverstärker 34 und einen Rückkoppelungskreis 36 umfaßt

Im folgenden wird zunächst auf die Zerstäubungseinrichtung anhand der Fig.2 genauer eingegangen. Wie diese zeigt, besteht die Zerstäubungseinrichtung 32 im wesentlichen aus einem Scha'iürandier 38, der ein üblicher magnetostriktiver Wandler sein ksLun, Zwischen dessen beiden Schenkeln befindet sich ein Vorspannungsmagnet 40. Weiterhin sind elektrische Antriebsspulen 42 vorgesehen. Der Schallwandler 38 besitzt eine aktive Oberfläche 44, die ein Horn 46 antreibt Die maximale Schallenergie steht an der aktiven Oberfläche 48 des Horns zur Verfügung.

Das Horn 46 kann auch auf piezoelektrischer Basis arbeiten. Es hat sich jedoch herausgestellt daß magnetostriktive Wandler, ähnlich der Fig.2, besonders gut geeignet sind.

Wie in Fig.3 gezeigt, wird der von dem Rechner geregelte Brennstofffluß durch die Einspritzdüse 134 auf die aktive Oberfläche 48 des Horns 46 gerichtet Der Brennstoff bildet über der aktiven Oberfläche einen Film. Werden, wie in Fig.3 gezeigt, zwei Einspritzdüsen verwendet dann sind diese so angeordnet daß sie den Brennstoff direkt gegen den stromaufwärtsgerichteten äußeren üxtrembereich, also die aktive Oberfläche des Homes richten. Beide Einspritzdüsen spritzen Brennstoff während eines Teils der Periode gemeinsam auf. Dieser Periodenteil gleichzeitiger Einspritzung vergrößert sich mit ansteigender Motordrehzahl.

Das in F i g. 3 gezeigte System weist ein so niedriges Querschnitbprofil auf, daß es im Raum unterhalb herkömmlicher Vergaser über dem Ansaugkanal angebaut werden kann. Zu diesem Zweck kann eine spezielle Platte 130 verwendet werden, die mit einer Öffnung 132 so für den Luftdurchfluß vergehen ist Zusätzlich ist noch eine geeignete Lageranordnung für die Brennstoffeinspritzdüse Ϊ34 vorgesehen. Die Platte 130 kann mi ι einer öffnung versehen sein, welche das kleine Ende 51 des Horns 46 aufnimmt Schließlich ist eine Abschirmung 136 vorgesehen, welche die aktive Oberfläche 48 des Horns gegen den Luftstrom schützt

Beim DoDpeleinspritzsystem nach Fig,3 sind verschiedene Modifikationen des Horns 46 möglich. Beispielsweise kann die aktive Oberfläche 48 in zwei Unterabschnitte 48a und 4Sb unterteilt werden, jeweils eine für jede Brennstoffeinspritzdüse (Fig.4). Diese aktiven Unterabschnitte sind zur Bildung eines Scheitels im Mittelpunkt des kleinen zylindrischen Hornabschnittes 51 in einem Winkel zueinander angestellt Die beiden Brennstoffeinspritzdüsen 134 können unter solchen Winkeln gegen die zugeordneten aktiven Oberflächen-Unterabschnitte 48a und 48b positioniert werden, daß der auf die Unterabschnitte auftreffende Brennstoff auch hierdurch entlang der aktiven Oberfläche getrieben wird und über den Scheitel am Ende des kleinen hohlzylindrischen Hornabschnittes 51 gelangt

In Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines eine Ultraschallschwingung ausübenden Horns 46 gezeigt wobei die aktive Oberfläche 48 einen konischen Bereich bildet der das Ende des schragen zylindrischen Raurnabschnittes 51 darstellt und der eiisen Scheitelpunkt bzw. eine Spitze im Mittelpunkt hat Bei dieser konisch ausgebildeten aktiven Oberfläche 48 breitet sich von den Einspritzdüsen 134 aufgebrachter Brennstoff unter Bildung eines dünnen Films über der gesamten aktiven Oberfläche aus; er wird dann von dieser zum Scheitelpunkt hin abgezogen. Bei dieser Konfiguration steht daher ein großer Oberflächenbereich für die Zerstäubung des Brennstoffs zur Verfügung.

Die beschriebene Vorrichtung ist auch dann noch in bestimmtem Ausmaße funktionsfähig, wenn die Zerstäubungseinrichtung 32 ausfällt Dann arbeitet die aktive Oberfläche des Horns als passive Brennstoffzerstäubungseinrichtung weiter. Der Druck des aus den Einspritzdüsen 134 gegen die nun passive Oberfläche 48 der ausgefallenen Zerstäubungseinrichtung austretenden Brennstoffes bewirkt nunmehr, daß der Brennstoff sich über diese Oberfläche ausbreitet und in den Luftstrom ausbreitet. Die Wirksamkeit dieser Brennstoffverteilung durch Auftreffen des Brennstoffs gegen eine passive Oberfläche kann in der Weise kontrolliert werden, daß der von der Brennstoffpumpe 20 erzeugte Brennstoffdruck verändert wird.

Ist der Rechner 24 einer Störung unterworfen, arbeitet das System ebenfalls weiter und -/.war mit oder ohne Zerstäubungseinrichtung 32. Dann kann Brennstoff noch immer von der Brennstoffpumpe 20 dem Horn 46 durch die Einspritzdüsen 134 zugeführt werden. Es muß dann nur am Leistungsträger 34 dafür Sorge getragen werden, daß das Einspritzventil offen bleibt. Es ist auch möglich, ein Bypaßsystem für das Einspritzventil 22 mi: einem Bypaßventil vorzusehen, welches bei Stillegung des Rechners aktiviert wird und den Einspritzdüsen 134 Brennstoff zufuhrt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. In Abhängigkeit von Betriebsparametern Ober einen Rechner geregelte Vorrichtung zur dosierten Einführung von Brennstoff aus einem Brennstoffvorrat in den Luftstrom des Ansaugkanals einer Brennkraftmaschine mit einer Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung, deren aktive Oberfläche den Brennstoff über Brennstoffzuführungsmittel aufnimmt und in zerstäubtem Zustand dem Luftstrom beigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) kontinuierlich arbeitet und getrennt dazu mindestens eine durch den Rechner (24) geregelte. Brennstoff i-raer Druck auf die aktive Oberfläche (48) aufspritzende Brennstoffeinspritzeinrichtung (134) vorgesehen ist, wobei die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) an den hauptsächlichen Luftstrom angrenzend so angeordnet ist, daß ihre aktive Oberfläche zur Luftstrommitte seitlich Abstand fcar,

2. Vorrichtung nach Anspruch I; dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) derart angeordnet ist, daß sie den Brennstoff unter einem Winkel zum Luftstrom auf dessen Mitte zu leitet

3. Vorrichtung nach Anspn^h 2, dadurch gekennzeichnet daß die Ultraschall-Brennstoffzerstäubungseinrichtung (32) mindestens eine geneigte, aktive, schwingende Fläche (48) aufweist, welche die Brennstoff-Aufnahmefläche bildet die sich so zu dem Luftstrom hin erstreckt daß das äußerste Ende der aktiven, schwingenden Fliehe an einem Scheitel endet der auf die Mitte des Luftstromes zu gerichtet ist von dieser jedoch einer* Atafr-nd besitzt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß über der aktiven, schwingenden Fläche (48) «ine Abschirmung montiert ist, welche den hierauf gerichteten Luftstrom ablenkt.