DE2701422A1

DE2701422A1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE2701422A1
Application number: DE19772701422
Authority: DE
Inventors: Samuel Stewart Hall; Barrie James Martin
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1977-07-21
Also published as: ES455033A1; SE7700312L; FR2338396A1; FR2338396B1; JPS5289726A; BR7700265A; US4167158A; CA1073292A; IT1077855B

Description

Patentanwälte

Opl-tnQ. Opt-Chem. Dipl.-Ing. E.Prinz - Dr.G.Hauser - G.Leiser 2701422 Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen; P 2326 13.Januar 1977

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG Gartenstrasse 2 6300 Zug, Schweiz

Brennstoffeinspritzvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung·

Nach der Erfindung ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Brennstoffeinspritzorgan und einer in Vibrationen zu versetzenden Fläche dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffeinspritzorgan im Betrieb zum Vibrieren gebracht wird, damit zerstäubter Brennstoff gegen die ebenfalls zum Vibrieren gebrachte Fläche gespritzt wird, so daß ungenügend zerstäubter Brennstoff gegen die vibrierende Fläche prallen und weiter zerstäuben kann.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können verschiedene Arten von Einspritzeinrichtungen angewendet werden. Vorzugsweise weist die Einspritzeinrichtung ein Kugelventil auf, das die Treibstoffströmung unterbricht, wenn die Einspritz-

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τ ·

einrichtung nicht vibriert. Beispiele geeigneter Einspritzeinrichtungen, die angewendet werden können, sind in der GB-Patentechrift 1 415 539 sowie in den Patentanmeldungen P 23 04 525.2, P 25 05 801. 9, P 26 05 209.5, P 26 08 108.3, P 25 31 624.9 und P 26 37 216.7 beschrieben.

Die Einspritzeinrichtung ist vorzugsweise eine vibrierende Einspritzeinrichtung, die mit Hilfe einer piezoelektrischen Vorrichtung zum Vibrieren gebracht wird; sie kann Jedoch auch mit Hilfe anderer Vorrichtungen zum Vibrieren gebracht werden.

Gewöhnlich kann die in Vibrationen zu versetzende Platte ein Teil irgendeiner Vorrichtung sein. Die Fläche kann mit Hilfe eines piezoelektrischen Bauelements oder eines elektromagnetischen Bauelements zum Vibrieren gebracht werden. Das elektromagnetische Bauelement kann ein magnetostrikt i ve s Bauelement sein. Vorzugsweise ist die Fläche an einer vibrierenden Vorrichtung befestigt, die als vibrierendes Brennstoffeinspritzorgan benutzt werden kann. In diesem Fall wird die vibrierende Vorrichtung ( die anschliessend als Flächenzerstäuber bezeichnet wird) nicht zum Einspritzen von Brennstoff,verwendet,sondern lediglich zur Erzielung von Vibrationen der Fläche in Vibrationen versetzt. Die Fläche kann beispielsweise die Oberfläche einer ebenen Platte sein, die um den Hals eines Flächenzerstäubers angebracht ist. In einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ist die Platte in Form einer Scheibe ausgeführt, die so dünn ist, daß die Schwingungen beim Vibrieren in der Längsebene der Scheibe auftreten. Wenn die dünne Platte vibriert, werden mehrere Schwingungsbäuche auf der Platte zwischen ihrer Mitte und ihren Rändern erzeugt. Eine einzige vibrierende Vorrichtung kann daher zur Erzeugung einer großen vibrierend en Fläche mit

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mehreren Bereichen maximaler Vibrationen, d.h. den Schwingungsbäuchen, angewendet werden, ohne daß zuviel Energie benutzt wird. Falls es erwünscht ist, könnte die Scheibe auch dicker und/oder steifer gemacht werden, wobei die Vibrationen dann die Neigung zeigen, rechtwinklig zur Ebene der Scheibe zu verlaufen, während nur ein Schwingungsbauch vorliegen würde.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Brennstoffeinspritzvorrichtung so abgewandelt, daß eine Brennstoff- und Luftdosierungsvorrichtung für einen Motor entsteht; dabei enthält die Vorrichtung eine Luftströmungs-Meßeinrichtung, die wenigstens einen Teil der Luftströmung für einen Motor mißt und ein der gemessenen Luftströmung proportionales elektrisches Ausgangs signal erzeugt und eine Steuereinrichtung, die das Ausgangssignal der Luftströmungs-Meßeinrichtung empfängt und elektrische Ausgangssignale erzeugt, die sich abhängig von den empfangenen Signalen ändern, wobei die Ausgangssignale der Steuereinrichtung zur Steuerung der Vibrationsperlode wenigstens des Einspritzorgans benutzt werden. Vorzugsweise werden die Ausgangssignale der Steuereinrichtung dazu verwendet, die Vibrationsperiode des* Sinspritzorgans und der Fläche zu steuern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die Abgabe optimaler Brennstoff- und Luftmengen für einen Motor unter sich ändernden Bedingungen bewirken. Eine präzise Steuerung wird durch Ausnutzung der Luftströmung für den Motor erreicht. Die Verwendung einer Luftströmungs-Meßvorrichtung ermöglicht insbesondere eine kontinuierliche Prüfung des Zustandes der für einen Motor bestimmten Luft. Die aus der Luftströmungs-

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Meßeinrichtung erhaltenen Daten können in die Steuereinrichtung eingegeben werden, und die Steuereinrichtung kann dann die Brennstoffeinspritzung in die Luft entsprechend steuern.Die

Anwesenheit der Fläche, die in Vibrationen versetzt werden kann, gewährleistet, daß der eingespritzte Brennstoff in fein zerstäubter Form vorliegt, so daß er vollständig mit der Luft vermischt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für verschiedene Typen von Motoren, beispielsweise für Zweitakt-Brennkraftmaschinen und für Viertakt-Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Üblicherweise ist das Ausgangssignal der Luftströmungs-Meßeinrichtung eine Folge elektrischer Impulse mit einer von der Luftströmungsmenge durch die Luftströmungs-Meßeinrichtung bestimmten Frequenz. Vorzugsweise ist die Luftströmungs-Meßeinrichtung ein Virbelablösungs-Strömungsmesser mit einem Druckwandler oder einem Temperaturwandler. Ein solcher Wirbelablösungs-Strömungsmesser ( vortex shedding flow meter) enthält einen Prallkörper, der bewirkt, daß die an ihm vorbeiströmende Luft abwechselnd auf seinen beiden Seiten Wirbel bildet. Die innerhalb der Luftströmung auftretenden Schwingungen können dann mit Hilfe des Druck- oder Temperaturwandlers festgestellt werden. Falls es erwünscht ist, können auch andere Arten solcher Einrichtungen , beispielsweise als Luftströmungs-Meßeinrichtungen verwendet werden, die ein Ausgangssignal abgeben, das von Temperaturänderungen abhängt, die von einer sich ändernden Luftströmung hervorgerufen werden. Außerdem kann die Luftströmungs-Meßeinrichtung ein strömungsmitteIgesteuertes Bauelement, beispielsweise

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ein strömungsmittelgesteuertes Schaltelement sein, in dem die Luft zwischen zwei Kanälen umgeschaltet wird.

Die Luftströmungs-Meßeinrichtung kann in dem zum Motor führenden Hauptluftkanal angeordnet sein. In diesem Fall wird die gesamte Luft für den Motor gemessen. Die Luftströmungsmeßeinrichtung kann aber auch in einem Nebenströmungs-Luftkanal angeordnet sein, so daß nur ein Teil der Luft für den Motor gemessen wird. Im zuletzt genannten Fall wird der Brennstoff vorzugsweise in den Hauptluftkanal eingespritzt, doch kann er auf Wunsch mit der Luft im Nebenströmungskanal gemischt werden, und diese Mischung kann dann im Hauptluftkanal mit der übrigen für den Motor bestimmten Luftströmung gemischt werden, ehe das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Motor eingeführt wird.

Vorzugsweise sind die Einspritzeinrichtung und die zum Vibrieren anzuregende Fläche in der Nähe eines EinlaßkrUmmers für einen Motor angeordnet. Da die Brennstoffeinspritzeinrichtung und die Fläche in der Nähe des Einlaßkrümmers angeordnet sind, muß der Brennstoff nicht durch einen merklichen Längenabschnitt eines zum Einlaßkrümmer führenden Luftansaugrohrs strömen. Manchmal kann es nachteilig sein, den Brennstoff in das Luftansaugrohr in einem merklichen Abstand vom EinlaßkrUmmer einzuspritzen, da der Brennstoff offensichtlich die Wände des Ansaugrohrs befeuchtet. Wenn der Motor angetrieben wird und keine Leistungsabgabe mehr erforderlich 1st, dann gibt der Fahrer das Gaspedal frei, damit die Motordrehzahl ab nimmt und eine entsprechend geringere Brennstoffmenge aus der Einspritzeinrichtung eingespritzt wird. Dies kann

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häufig am Einlaßkrümmer eine Saugwirkung hervorrufen, die das Absaugen von Benzin von den Wänden des Ansaugrohrs in den Motor zu einem Zeitpunkt bewirken kann, an dem dieser zusätzliche Brennstoff nicht benötigt wird. Durch eine entsprechende Anbringung der Einspritzeinrichtung und der in Vibrationen zu versetzenden Fläche dicht beim AiisaugkrUmmer kann diese nachteilige Wirkung im wesentlichen verhindert werden.

Die Steuereinrichtung kann eine digitale Rechenanordnung sein. Auch die Verwendung einer analogen Rechenanordnung ist möglich. Vorzugsweise betätigt die Steuereinrichtung die Einspritzeinrichtung mit einer vorbestimmten Impulsdauer pro Signal.

Die Steuereinrichtung kann eine monostabile Vorrichtung enthalten, die Impulse aus der Luftströmungs-Meßeinrichtung empfängt und Impulse mit einer entsprechenden vorbestimmten Impulsdauer erzeugt. Die monostabile Vorrichtung kann einen festen MuItiplikations- oder Divisionsfaktor aufweisen, so daß sie Ausgangsimpulse erzeugen kann, die in einem festen Verhältnis zu den Eingangsimpulsen stehen. Die Dauer dieser Impulse kann geändert werden, damit das Luft/Brennstoff-Verhältnis entweder konstant gehalten wird, wenn die Lufttemperatur Änderungen der Luftmengenströmung hervorruft, oder verändert werden kann (beispielsweise durch Anwendung der Motordrosselklappe), damit der Motor auf vorübergehend an ihn gestellte Anforderungen reagieren kann. Das Luft/-Brennstoff-Verhältnis kann zur Motorbeschleunigung angereichert und zur Motorverzögerung und beim überdrehen verdünnt werden. Das Luft/Brennstoffverhältnis kann auch

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für andere veränderliche Motorzustände eingestellt werden, beispielsweise für den Fall, daß sich die Temperatur eines Kühlmittels für den Motor ändert, oder daß die Ausgangsspannung einer dem Motor zugeordneten Batterie zu weit absinkt, Falls es erwünscht 1st, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einen Sauerstoffühler enthalten, der im Auslaßkanal des Motors angebracht sein kann. Dieser Sauerstoffühler kann ein Rückkopplungssignal aus den Motorabgasen an die Steuereinrichtung liefern, und er kann bewirken, daß der dem Motor zugeführte Brennstoff für die Aufrechterhaltung eines gewünschten optimalen Luft/Brennstoff-Verhältnisses, beispielsweise 15:1 hinsichtlich der Mengen, richtig ist.

Die Ausgangsimpulse der monostabilen Vorrichtung können einem Oszillator zugeführt werden, der die Betätigung der Einspritzeinrichtung bewirkt und das Vibrieren dieser Einrichtung verursacht. Es können verschiedene Arten von Oszillatoren und zugehörige Schaltungen angewendet werden; ein Beispiel dafür ist in der Patentanmeldung P 26 41 921.6 beschrieben. Auch ein mittels eines Elektromagneten betätigtes Absperrorgan kann verwendet werden.

Falls es erwünscht ist, kann der Flächenzerstäuber ähnlich dem Brennstoffeinspritzorgan oder gleich dem Brennstoffeinspritzorgan sein, doch kann er mit einer umgebenden Fläche ausgestattet sein, die zum Zerlegen von unzureichend zerstäubten Brennstoffteliehen benutzt werden kann. Dieser Flächenzerstäuber kann ebenfalls mit Hilfe des gleichen Oszillators und der zugehörigen Schaltung in Vibrationen versetzt werden, mit deren Hilfe auch das Brennstoffeinspritzorgan in Vibrationen versetzt wird.

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Auf Grund praktischer Probleme, beispielsweise eines langsamen Schließens des Absperrorgans der Einspritzeinrichtung oder einer schlechten Dosiergenauigkeit bei kleiner Impulsdauer, kann es notwendig sein, das Verhältnis der Einspritzimpulse zu den Luftströmungs-Meßimpulsen bei vorbestimmten Strömungsmeßwerten zu verändern und für eine entsprechende Änderung der Impulsdauer zu sorgen. Beispielsweise kann ein Einspritzimpuls pro Ansaugtakt eines Motors im Leerlaufzustand einen Impuls mit der Dauer einer Millisekunde an der Einspritzeinrichtung erfordern. Bei hoher Belastung kann ein Ansaughub fünf Impulse mit der Dauer einer Millisekunde erfordern. Die Steuereinrichtung könnte dabei so eingestellt sein, daß sie das Verhältnis von 1:1 in 1*5 mit einer auf 5 Millisekunden erhöhten Impulsedauer ändert, vorausgesetzt, daß die Strömung aus der Einspritzeinrichtung proportional erfolgt. Falls die Strömung aus der Einspritzeinrichtung nicht proportional erfolgt, dann wird die Impulsdauer und nicht das Verhältnis eingestellt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoff- und Luftdosierungsvorrichtung für einen Motor,

Fig.2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

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Pig·4 eine vierte AusfUhrungsform der Erfindung zum Einspritzen von Brennstoff in einen Motor und

Fig.5 eine Draufsicht auf die in Fig.4 dargestellte Vorrichtung,

In Fig,1 der Zeichnung ist eine Vorrichtung 2 dargestellt, mit deren Hilfe Brennstoff entsprechend der in einem zu einem Motor 6 führenden Luftkanal vorhandenen Luft dosiert werden kann. Die Vorrichtung 2 enthält eine Luftströmungs-Meßeinrichtung 8, die direkt im Luftkanal 4 angeordnet ist und daher die gesamte Luftströmung für den Motor 6 mißt. Die Meßeinrichtung 8 bewirkt die Entstehung von Luftschwingungen mit einer zur Luftströmungsgeschwindigkeit proportionalen Frequenz. Diese Schwingungen werden mit Hilfe eines druck- oder strömungsempfindlichen Elements, das einen Teil der Meßeinrichtung 8 bildet» in elektrische Impulse umgewandelt. Die Meßeinrichtung 8 erzeugt somit elektrische Impulse mit einer Frequenz, die der gemessenen Luftströmungsmenge proportional ist.

Bei Anlaßdrehzahlen kann die in den Motor gesaugte Luft nicht die ausreichende Geschwindigkeit haben, die ein richtiges Arbeiten der Luftströmungs-Meßeinrichtung ermöglicht. Bei diesen Bedingungen kann die Einspritzeinrichtung von den ZUndimpulsen des Motors gesteuert werden. Wenn das Ausgangssignal, beispielsweise die Luftimpulse aus der Luftströmungs-Meßeinrichtung eine ausreichende Frequenz haben, dann stellt die elektrische Schaltung dies fest, und sie schaltet die Steuerung durch die ZUndimpulse auf die Steuerung durch die Luftströmungs-Meßeinrichtung um.

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• Λ

Das Ausgangssignal der Meßeinrichtung θ gelangt Über eine Leitung 10 zu einer Steuereinrichtung 12. Der Steuereinrichtung 12 werden auch Informationen zugeführt, beispielsweise über die Leitung 14 Informationen über die Beschleunigung des Motors, über die Leitung 16 Informationen über die Lufttemperatur im Luftkanal 4, über die Leitung Informationen über die Batterieausgangsspannung und über die Leitung 19 Informationen über die Temperatur des Motorkühlmittels. Die Luft- und KUhlmitteltemperaturen können mittels entsprechend angebrachter Thermistoren gemessen werden. Wenn der Motor kalt ist, kann mehr Treibstoff erforderlich sein, so daß eine Luftklappenfunktion erhalten wird. Venn das Fahrzeug beschleunigt,dann wird zeitweise mehr Brennstoff benötigt, damit eine Freiheit von den Totpunkten des Motors gewährleistet wird. Dies kann mit Hilfe eines Fühlers für die Bewegungsgeschwindigkeit des Gas* pedals erreicht werden, der gewährleistet, daß das Brennstoff -Luft- Verhältnis vergrößert wird, wenn der Fahrer des Fahrzeugs eine Beschleunigung verlangt, indem die übertragung entsprechender elektrischer Signale über die Leitung IA verursacht wird.

Der Steuereinrichtung 12 werden also Informationen zugeführt, die für das Verhältnis von Brennstoff zu Luft, das.der Motor benötigt, von Bedeutung sind. Die Steuereinrichtung 12 erzeugt dann eine entsprechende Folge von Rechteckimpulsen mit vorbestimmter Dauer an der Leitung 18, die die Einspritzung der exakt richtigen Brennstoffmenge in den Luftkanal 4 aus einer Einspritzeinrichtung 20 bewirkt. Die Dauer dieser Impulse wird In erster Linie von der Luftströmung'sge-

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schwindigkeit im Luftkanal 4 bestimmt, doch wird sie von den oben erwähnten Steuerparametern wie der Motorbeschleunigung und den Luft- und KUlmitteltemperatüren modifiziert.

Die Dauer der Impulse kann auch durch einen wahlweise vorhandenen Sauerstoffühler 11 im Äbgaskanal 13 des Motors verändert werden . Der Sauerstoffühler 11 überwacht den Sauerstoffgehalt der Abgase, und er liefert an der Leitung ein Signal, das das Luft/Brennstoff-Verhältnis anzeigt, bei dem der Motor arbeitet. Dieses Signal wird über die Leitung 15 in die Steuereinrichtung 12 eingegeben, und es kann dazu dienen, das erforderliche Luft/Brennstoff-Verhältnis anzugeben· Während der Beschleunigung und der Verzögerung des Motors 6 wird das Signal aus dem Saierstoffühler normalerweise durch den Fühler für die Gaspedalstellung übersteuert, so daß vorübergehende Änderungen des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses zugelassen sind. Dadurch wird sichergestellt, daß die volle Fahrfähigkeit des Fahrzeugs aufrechterhalten wird, wenn eine Beschleunigung gefordert wird und daß während einer Verzögerung eine minimale Brennstoffmenge vorgesehen wird.

Die Einspritzeinrichtung 20 ist eine Vibrationseinspritzeinrichtung; die Leitung 18 ist an einen piezoelektrischen Kristall 22 angeschlossen, der ein Teil der Einspritzeinrichtung ist. Die elektrischen Signale betätigen den piezoelektrischen Kristall 22, und die Einspritzeinrichtung wird veranlaßt zu vibrieren. Der von der vibrierenden Einspritzeinrichtung eingespritzte Brennstoff liegt in Form eines Sprühstrahls vor. Die Vibrationen, die vorzugsweise im Ultraschallbereich liegen, werden im Hornstrahlerabschnitt 24 der Einspritzeinrichtung 20 verstärkt. Gewöhnlich befindet

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sich in der Spitze 26 des Hornstrahlerabschnitts 24 eine öffnung, die mit Hilfe eines Rückschlagventils verschlossen ist. Vorzugsweise 1st das Rückschlagventil ein Kugelventil. Wenn ein Kugelventil verwendet wird, dann ist dieses Ventil vorzugsweise in einem eigenen Gehäuse in der Düsenspitze 26 angebracht, und dieses Gehäuse kann mit verschiedenen öffnungen versehen sein, damit eine Verwirbelung des Brennstoffs in dem Gehäuse verursacht wird und damit auch bewirkt wird, daß der Brennstoff im Gehäuse das Kugelventil gegen die Düsenöffnung stößt.

Aus Fig.1 ist zu erkennen, daß angrenzend an die Einspritzeinrichtung 20 im Kanal 4 ein Flächenzerstäuber 28 angeordnet ist. DerFlächenzerstäuber 28 weist eine ebene Platte, Scheibe oder Ringfläche 30 auf, die aus der Düse der Einspritzeinrichtung 20 unzureichend zerstäubten oder nichtzerstäubten Brennstoff empfängt. Im übrigen kann der Flächenzerstäuber 28 im wesentlichen ebenso ausgebildet sein wie die Einspritzeinrichtung 20, doch wird er natürlich nicht zum Einspritzen von Brennstoff verwendet. Der Flächenzerstäuber wird üblicherweise synchron mit der Einspritzeinrichtung 20 von der Steuereinrichtung zum Vibrieren gebracht, die mit Hilfe der Leitung 32 an einen piezoelektrischen Kristall 34 angeschlossen ist, der ein Teil des Flächenzerstäubers 28 ist. Wenn der Flächenzerstäuber 28 vibriert,wird ein auf die Platte, Scheibe oder Ringfläche 30 auftreffender Brennstoff unter der Wirkung des Aufpralls zerlegt. Durch Anlegen der Vibrationen an die Mitte der Platte 30 in der Weise, daß zwischen dem Hornstrahlerabschnitt, und der Platte eine Impedanzanpassung vorliegt, schwingt die Platte in einem Radialbiegemodus (d.h. in ihrer eigenen Ebene),

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so daß eine beträchtliche Fläche der Platte 30 den Amplitudenwert überschreitet, bei dem eine Zerstäubung des Brennstoffs auf der Platte 30 erfolgt. Die vibrierende Platte weist zwischen ihrer Mitte und ihren Rändern mehrere Schwingungsbäuche auf. Auch am Rand der Platte 30 liegt ein Schwingungsbauch, wodurch gewährleistet wird, daß ein in der Mitte der Platte 30 befindlicher Brennstoff, der gegen die Ränder der Platte läuft und nicht vibriert, immer noch die Möglichkeit hat, am Plattenrand 30 zum Vibrieren gebracht zu werden.

PaIlB es erwünscht ist, kann auch an der Einspritzeinrichtung 20 eine Platte, ein Kragen, oder ein Ring vorgesehen werden, so daß Brennstoff te liehen zwischen den Platten, Kragen oder Ringen hin- und hergeworfen werden, bis eine ausreichende Zerstäubung des Brennstoffs erzielt worden 1st.

Das völlig zerstäubte und richtig vermischte Brennstoff- und Luft-Gemisch kann nun durch die normale Drosselklappe zur Verbrennung zum Motor 6 gelangen.

In Fig.2 ist eine der Vorrichtung von Fig.1 gleichende Vorrichtung dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der In Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist zu erkennen, daß die Luftströmungsmeeeinrichtung 8 nicht im Hauptluftströmungskanal 4, sondern in einem Nebenströmungskanal 50 angebracht ist. Die Luftströmungs-Meßeinrichtung 8 mißt somit einen Teil der letztlich für den Motor 6 bestimmten Luft.

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Die Einspritzeinrichtung 20 und der Flächenzerstäuber sind ebenfalls im Kanal 50 angeordnet. Die gesamte für den Motor 6 benötigte Brennstoffmenge wird von der Einspritzeinrichtung 20 in die im Kanal 50 enthaltene Luft eingespritzt. Die Anwesenheit des Flächenzerstäubers 28 stellt sicher, daß der Brennstoff völlig zerstäubt wird. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird dann an der öffnung 52 in den Hauptkanal 4 zurückgeleitet, und das richtige Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt dann an der Drosselklappe vorbei zum Motor 6. Wahlweise kann im Kanal 4 eine Verengung 33 vorgesehen werden, damit gewährleistet wird, daß ein konstantes Verhältnis der durch den Hauptkanal 4 fliessenden Luft und der den Nebenströmungskanal 50 durchströmenden Luft vorliegt.

In Pig.3 1st eine Vorrichtung dargestellt, die den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen gleicht; gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Ausführungsform von Fig.3 ist zu erkennen, daß die Luftströmungs-Meßeinrichtung 8 im Nebenströmungskanal 50 angeordnet ist, während die Einspritzeinrichtung 20 und der Flächenzerstäuber 28 im Hauptkanal 4 angebracht sind.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform kann es erwünscht sein, ein Verhältnis der Luftmenge zum Brennstoff von 16:1 oder 17:1 zu erhalten. Die über die Leitung 18 zum Betätigen der Einspritzeinrichtung 20 übertragenen Impulse können beiKippdrehzahlen des Motors Impulse mit der Dauer einer Millisekunde sein.

Aus Fig.3 ist zu erkennen, daß die Steuereinrichtung 12 aus zwei getrennten Einheiten gebildet ist, nämlich aus einer monostabilen Vorrichtung 12A und einem Oszillator 12B,

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belqielsweise des Typs, der in der Patentanmeldung P 26 41 921.6 beschrieben ist. Die monostabile Vorrichtung 12A empfängt aus der Luftströmungs-Meßeinrichtung 8 elektrische Impulse, deren Frequenz von der im Nebenströmungskanal 50 strömenden Luftmenge bestimmt ist. Der monostabilen Vorrichtung 12A wird auch eine Information zugeführt, die das Brennstoff-Luft-Verhältnis des Verbrennungsgemisches für den Motor 6 beeinflussen kann. Diese Information kann eine Information über die Gaspedalbewegung an der Leitung 14, eine Information über die Lufttemperatur im Kanal 4 an der Leitung 16, eine Information über die Batterieausgangsspannung über die Leitung 17 und eine Information über die Motorkühlmitteltemperatur über die Leitung 19 sein. Die monostabile Vorrichtung 12A bewirkt die Verarbeitung der empfangenen Informationen, und sie erzeugt eine Folge von Impulsen ■it■'vorbestimmter Dauer und mit einer Frequenz, die den Oszillator 12B für die erforderlichen Zeitperioden auslöst. Die Einspritzeinrichtung 20 spritzt als Folge der Aktivierung durch den Oszillator 12B für die erforderlichen Zeitperioden Brennstoff ein.

Wenn die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen ohne Sauerstoffühler 11 arbeiten, dann werden vorzugsweise in die Steuervorrichtung elektrische Signalformungsschaltungen eingebaut, damit gewährleistet wird, daß die gewünschte Brennstoffmenge unabhängig von Nichtlinearitäten innerhalb der Überwachungsinstrumente oder des Motors 6 geliefert wird.

In den Figuren 4 und 5 ist ein Einlaßkrümmer 102 mit Einlaßrobren 104, 106, 108 und 110 dargestellt, die zu einem Motor 111 führen. Im EinlaßkrUmmer 102 befindet sich ein Luftansaugrohr 112. Im Ansaugrohr 112 und dicht beim Binlaßkrümmer 102 sind eine Brennstoffeinspritzeinrichtung

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sowie ein Flächenzerstäuber 116 mit einer in Vibrationen versetzbaren Fläche 118 angeordnet.

Die Einspritzeinrichtung 114 enthält eine piezoelektrische Keramikvorrichtung 120, die mittels eines über die Leitung 122 zugeführten elektrischen Stroms aktiviert werden kann. Die Aktivierung der Keramikvorrichtung 120 bewirkt ein Vibrieren der Einspritzeinrichtung 114 und ein Abheben eines innerhalb der Einspritzeinrichtung 114 angebrachten (nicht dargestellten) Kugelventils von seinem (nicht dargestellten) Sitz, damit Brennstoff eingespritzt werden kann, wie mit den gestrichelten Linien 124 angezeigt ist. Von der längs des¹ Ansaugrohrs 112 zum Motor 111 über die Einlaßrohre 104, 106, 108 und 110 strömenden Luft werden kleine fein zerteilte Brennstoffteilchen mitgeführt· Große Brennstoff teilchen, die von der Luft nicht in dieser Weise mitgeführt werden, treffen auf die Platte 118.Die Platte 118 wird in ihrer Längsebene auf Grund der Tatsache in Vlbrationen versetzt, daß der Flächenzerstäuber 116 mit Hilfe einer piezoelektrischen Keramikvorrichtung 126 zum Vibrieren gebracht wird, die über eine Leitung 128 erregt wird; die Vlbrationen werden auch auf Grund der Tatsache erzeugt, daß die Platte 118 so dünn ist, daß diese Vibrationen stattfinden können. Die auf die Platte 118 aufprallenden großen Brennstoff teilchen werdm auf diese Weise in den Hauptluftkanal zurückgeworfen, nachdem sie auf: Grund des Aufpralls auf der Platte 118 weiter zerlegt worden sind.

Es ist zu erkennen, daß das Ansaugrohr 112 mit einer nach innen gerichteten Verengung 130 versehen ist, die bei 132 zwischen ihr und den Rändern der Platte 118 eine Venturi-Düse bildet. Die längs des Ansaugrohrs 112 an der Drosselklappe 134 vorbeiströmende Luft wird veranlaßt, an dieser

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Stelle ihre Geschwindigkeit zu erhöhen, damit sie mit größerer Wirksamkeit aus der Einspritzeinrichtung 114 Brennstoff aufnehmen kann.

Ea der Brennstoff nicht an einer vom Einlaßkrümmer 102 entfernten Stelle in das Ansaugrohr 112 eingespritzt wird, ist im Ansaugrohr 112 kein Brennstoff.vorhanden, so daß dieses Rohr im wesentlichen trocken ist. Der Brennstoff befeuchtet nur die Wände des Einlaßkrümmers. Wenn also die Motordrehzahlen plötzlich abnehmen, dann hat ein im Einlaßkrümmer 102 erzeugter Sog nicht zur Folge, daß Brennstoff von den Wänden des Ansaugrohrs abgesaugt wird, wie es der Fall wäre, wenn der Brennstoff an einer vom Einlaßkrümmer 102 entfernten Stelle in das Rohr 112 eingespritzt würde.

Es sei bemerkt, daß die beschriebenen AusfUhrungsform»n der Erfindung lediglich als Beispiel angegeben sind; Abänderungen sind ohne weiteres möglich. Beispielsweise könnte ein anderer Typ des Oberflächenzerstäubers 28 oder 116 verwendet werden. Der Einlaßkrümmer 102 der Figuren 4 und 5 könnte auch beispielsweise mit Hilfe von Wasser erwärmt werden, damit die Brennstoffzerstäubung erleichtert wird. Außerdem könnte eine andere Einspritzeinrichtung 20 oder 114 angewendet werden. Beispielsweise könnte die Einspritzeinrichtung elektromagnetisch betätigt sein, und sie könnte mit oder ohne Kugelventil ausgestattet sein. Es ist zwar nur eine Einspritzeinrichtung dargestellt worden, doch können auf Wunsch auch mehrere dieser Einrichtungen eingesetzt werden. Beispielsweise könnten bei einem V-8-Motor .zwei Einspritzeinrichtungen benutzt werden, von denen eine jeweils einen Ansaugkrümmer für vier Zylinder versorgt.

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Außerdem könnten innerhalb des gleichen Systems in einem Teil des Motorzyklus eine Einspritzeinrichtung mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit und in einem anderen Teil des Motorzyklus eine Einspritzeinrichtung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit benutzt werden.

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Claims

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Patentansprüche

1,λ Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einem Brennstoffeinspritzorgan und einer in Vibrationen zu versetzenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffeinspritzorgan im Betrieb zum Vibrieren gebracht wird, damit zerstäubter Brennstoff gegen die ebenfalls zum Vibrieren gebrachte Fläche gespritzt wird, so daß ungenügend zerstäubter Brennstoff gegen die vibrierende Fläche prallen und weiter zerstäuben kann·

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein piezoelektrisches Bauelement zum Vibrieren der Fläche.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Bauelement einen Teil einer vibrierenden Einrichtung bildet, die einen Körperabschnitt und einen Halsabschnitt aufweist, daß das piezoelektrische Bauelement am Körperabschnitt befestigt ist,und daß sich die Fläche auf einer Platte befindet,die um denHalsabschnltt angebracht ist.

4· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in Vibrationen zu ▼ersetzende Fläche auf einer Platte befindet, die so dünn ist * daß sie In Ihrer Ebene vibrieren kann.

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine JLuftströmungs-Meßeinrichtung, die wenigstens einen Teil der Luftströmung für einen Motor mißt und ein der gemessenen Luftströmung proportionales elektrisches Ausgangssignal erzeugt, und eine Steuereinrichtung,

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ORIGINAL INSPECTED

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die das Ausgangssignal der Luftströmungs-Meßeinrichtung empfängt und elektrische Ausgangssignale erzeugt, die sich abhängig von den empfangenen Signalen ändern, wobei die Ausgangssignale der Steuereinrichtung zur Steuerung der Vlbrationsperiode wenigstens des Einspritzorgans benutzt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmungs-Meßeinrichtung ein Wirbelablösungs-Strömungsmesser ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmesser einen Druckwandler enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmesser einen Temperaturwandler enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine monostabile Vorrichtung enthält, die die Impulse aus der Luftströmungs-Meßeinrichtung empfängt und Impulse mit vorbestimmter Dauer erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß die Steuereinrichtung einen Oszillator enthält, und daß die Ausgangsimpulse aus der monostabilen Vorrichtung dem Oszillator zugeführt werden, der die Betätigung der Einspritzeinrichtung bewirkt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzorgan ein Kugelventil aufweist, das die Brennstoff strömung unterbricht, wenn das Einspritzorgan nicht vibriert.

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