DE2820695A1

DE2820695A1 - Mit einem hohlzylinderfoermigen ultraschall-schwingteil arbeitende kraftstoffzufuhr-vorrichtung

Info

Publication number: DE2820695A1
Application number: DE19782820695
Authority: DE
Inventors: Norio Muto; Akinori Saito; Yasusi Tanasawa
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1979-02-15
Also published as: GB1604196A; US4237836A; JPS53140417A; JPS6212386B2

Description

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER -

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UNO WIESBADEN

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KABÜSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO KENKTUSHO 2-12, Hisakata, Tempaku-ku, Nagoya-shi, Aichi-ken, Japan

Mit einem hohlzylinderförmigen Ültraschall-Schwingteil arbeitende

Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung

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-AZ-

Beschreibung:

Diese Erfindung "betrifft eine mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil arbeitende Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung.

Verglichen mit anderen Zerstäubungseinrichtungen, bei denen als zerstäubende Oberfläche ein Ende eines Ultraschall-erzeugenden Horns ausgenutzt wird, oder bei denen eine Scheibe an der Spitze eines Ultraschall-erzeugenden Horns befestigt ist, bei dem der Kraftstoff an einer Kreisfläche der Scheibe zerstäubt wird,

MOndttn: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. W«««r Dlpl.-Priyi. Dr. rtr. n«t. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brthm Dipl.-Chem. Dr. phil. net. Wl«tbed*n: P. Θ. Blumbadi Dipl.-Ing. > P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · C. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpt.-W.4ng.

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"bringt ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil einen außerordentlich stark erhöhten Anteil an zerstäubtem Kraftstoff, da eine wesentlich größere zerstäubende Oberfläche zur Verfügung steht.

Bislang ist es im allgemeinen üblich gewesen, einem solchen hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil den Kraftstoff an einer Stelle jeweils auf der Innenfläche und der Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils zuzuführen, oder an zwei oder mehr Stellen, welche den Schwingungsknoten der Innenfläche und Außenfläche während der Ultraschallschwingungen entsprechen. Deshalb besteht bei den bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtungen die Gefahr, daß bei zufälliger, zu starker Kraftstoffzufuhr ein Teil des Kraftstoffs nicht zerstäubt wird, sondern von der Oberfläche des Ultraschall-Schwingteils abgeschleudertwird. Sofern andererseits nur außerordentlich wenig Kraftstoff zugeführt wird, kann dieser Kraftstoff große !Tropfen bilden, welche die zerstäubende Oberfläche des Ultraschall-Schwingteils nicht erreichen, was ebenfalls zu einer unvollständigen Zerstäubung des Kraftstoffes führt. Weiterhin führt die förderung, daß der Kraftstoff nur einer oder wenigen besonderen Stellen zugeführt werden soll, zu Korrosionsproblemen und verkürzt die lebensdauer.

Im modernen Kraftfahrzeugbau werden insbesondere drei Forderungen an einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor gestellt, nämlich

(1) Verminderung des Kraftstoffverbrauchs;

(2) Steuerung der Abgaszusammensetzung; und

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(3) Verbesserung des Fahrvermögens.

Um diese Forderungen zu erfüllen, s ind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die auf eine Modifizierung der Motoren abzielen. Ein höchst wichtiger Paktor im Hinblick auf diese Forderungen ist das Verfahren der Kraftstoffzuführung zu einem Motor. Hierbei ist es von höchster Bedeutung, den Kraftstoff in Form möglichst feiner Tröpfchen zuzuführen, damit eine sorgfältige Durchmischung der Luft mit zerstäubtem Kraftstoff möglich wird. Hierdurch kann der vom Verbrennungsraum benötigte Kraftstoffanteil auf einen minimalen Wert herabgesetzt werden, ohne daß Kraftstoff an den Innenflächen des Ansaugrohres und dgl. haftet j im Ergebnis kann dadurch der Kraftstoffverbrauchherabgesetzt werden. Weiterhin können dadurch die Verbrennungsbedingungen soweit verbessert werden, daß eine vollständige Verbrennung erreicht wird, wodurch wiederum die Anteile an Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (d.h. die auf eine unvollständige Verbrennung zurückgehenden, schädlichen Abgasbestandteile) auf einen Minimalwert herabgesetzt werden. Weiterhin nehmen dadurch die Strömungsgeschwindigkeiten von Kraftstoff und

Luft nahezu konstante Vierte an, so daß das Anspreohvermögen des Motors verbessert werden kann, was zu einer entsprechenden Verbesserung des Antriebs und der Fahreigenschaften führt.

Weiterhin muß bedacht werden, daß unter Kaltstart-Bedingungen ein Teil eines Otto-Motors als Ganzes bei niedriger Temperatur verbleibt, was zu einer schlechten Verdampfung des Kraftstoffes führt; beispielsweise kann in einigen Fällen das in den Brenn-

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raum der Zylinder eingeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis einen Vert von 20 annehmen, selbst wenn durch den Vergaser oder eine Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 13 zugeführt worden ist. In solchen Fällen fließt flüssiger überschüssiger Kraftstoff längs der Innenwände der Einlaßleitung und erreicht die Zylinder mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung. Deshalb ist es erforderlich, entweder einen Choke und eine Leerlauf-Kraftstoffzuführung am Vergaser vorzusehen, oder im Palle einer Kraftstoffeinspritzung eine zusätzliche Kaltstart-Einspritzvorrichtung vorzusehen, um ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 8 bereitzustellen, damit unter Kaltstart-Bedingungen ein Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 13 den Zylindern zugeführt wird.

Während der Anwärmphase des Motors bis zu niedrigen Motordrehzahlen bei geringer Belastung^<ischwierig, ein angestrebtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzuhalten, da der gesamte Kraftstoffdurchsatz zu klein ist, um eine präzise Messung zu ermöglichen. Darüberhinaus ist der Luftdurchsatz nicht ausreichend, um den Kraftstoff in feine Tröpfchen von geeignter Größe zu zerstäuben.

Diese Paktoren führen notwendigerweise direkt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch, einer uneinheitlichen Verteilung de's Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in den verschiedenen Zylindern , zeitabhängigen, großen Veränderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer beeinträchtigten Verbrennung, einem verschlechterten

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Fahrverhalten und zur Emission schädlicher Abgase.

Abgesehen von den oben genannten Bedingungen ist unter üblichen Betriebsbedingungen des Motors die Regelung des Kraftstoffflußes leichter, da die Menge an Ansaugluft und der Kraftstoffdurchsatz mit einem Leistungsanstieg erhöht werden. Es ist jedoch weiterhin notwendig, auszuschließen, daß der Kraftstoff in flüssiger Porm fließt; dies beruht auf dem Ansprechvermögen des Motors und auf der Verteilung des luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen den einzelnen Zylindern, welches einen großen Einfluß auf die Emission schädlicher Abgase hat.

Während sämtlicher Betriebsbedingungen eines Otto-Motors besteht deshalb eine dringende Forderung, flüssige Kraftstoffströme an den Innenflächen der Einlaßleitung zwischen der Kraftstoffzuführung und dem Einlaßventil zu beseitigen, was durch Zerstäubung des Kraftstoffes in Tröpfchen von geigneter Größe erfolgen kann; die vorliegende Erfindung ist auf eine lösung dieses Problems gerichtet.

Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeidet und äußerst feine Kraftstoff-Tröpfchen liefert, die ihrerseits sorgfältig mit luft vermischt werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil

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(das nachfolgend kurz als ringförmiges Schwingteil bezeichnet wird) arbeitende Kraftstoff-Zufuhr-Vorrichtung bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer gewährleistet, und auch in einem solchen Pail eine Zerstäubung des Kraftstoffes erlaubt, wo sich der Kraftstoffdurchsatz in Abhängigkeit von der. Belastung wie im Falle eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors in einem weiten Bereich verändert, wobei der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms auf der inneren und/oder äußeren Oberfläche des ringförmigen Schwingteils aufgebracht wird, so daß dieses ringförmige Schwingteil mit hoher '.Wirksamkeit arbeiten kann und insgesamt eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung erhalten wird, die gut für den Betrieb eines Verbrennungsmotors, beispielsweise von einem Kraftfahrzeug, geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung bereitzustellen, zu der u.a. eine Ansaugluft steuerung, ein hohlzylinderföraiges Ultraschall-Schwingteil und eine Kraftstoffeinspritzung gehören, wobei die Turbulenz der Ansaugluft unterdrückt und eine schlichte luftströmung erhalten wird, und der zerstäubte Kraftstoff ohne Anhaften an den Wänden des Luft-ansaugkanals sorgfältig mit Luft vermischt wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Krafts eoffzufuhr-Vorrichtung bereitzustellen, zu der u.a. eine Wand gehört, die benachbart und koaxial zu dem hohlzylin-

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derförmigen Ultraschall-Schwingteil angeordnet ist, um einen Kraftstoff-Pilm zu erzeugen und diesen dem Ultraschall-Schwingteil in "beständiger Form zuzuführen, ohne daß der Kraftstoff-PiIm durch die Luftströmung gestört oder unterbrochen wird.

Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung bereitzustellen, welche eine optimale Verbrennung bei allen Betriebsbedingungen des Motors gewährleistet, den Kraftstoffverbrauch senkt, den Anteil an schädlichen Bestandteilen des Abgases vermindert und die Antriebseigenschaften des Motors verbessert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgaben und Ziele ist mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 wiedergegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen .der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen erläutert; zu dieser Erläuterung dienen auch die Pig. 1 bis 25; im einzelnen zeigt:

Pig. 1 in einer schematischen Darstellung die Grundlagen der erfindungsgemäßen Kraftstoffzerstäubung;

Pig. 2 in Porm einer schematischen Darstellung die Grundlagen der Kraftstoffzerstäubung bei einer bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung;

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Fig. 3 bis 8 verschiedene Modifizierungen der erfindungsgemäß vorgesehenen Einspritzvorrichtungen;

Fig. 9 und 10 beispielhafte Anordnungen des Lufteinlaßkanals bei einer Kraftstoffeinspritzung und eines ringförmigen Schwingteils bei einem erfindungsgemäß vorgesehenen Ultraschallgenerator;

Fig. 11 eine Modifizierung des ringförmigen Schwingteils des erfindungsgemäß vorgesehenen Ultraschallgenerators ;

Fig. 12 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Krafstoffzufuhr-Vorrichtung;

Fig. 13 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung;

Fig. 14 bis 18 die Ausbildung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftetoffeufuhr-Vorrichtung;

Fig. 19 eine Modifizierung der Ansaugluftsteuerung;

Fig. 20 in Form einer Schnittdaretellung eine vitrtt AuaführungBform dtr erfindungegemässen Kräftetoffeufuhr-Vorri chtung;

Pig. 21 in Form einer Schnittdarstellung eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff zuf uhr-Vorrichtung ;

Pig. 22 in Form einer Schnittdarstellung eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoff zuf uhr-Vorrichtung ;

Pig. 23 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung eine Modifizierung der vierten, fünften und sechsten Ausführungsform; und

?ig. 24 und 25 Modifizierungen an der Düse der Druckerzeugungs- und Regelanlage.

Zu der erfindungsgemäßen, mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil arbeitenden Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung gehören:

ein Kraftstofftank;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage, um den aus dem Kraftstofftank herangeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;
ein Ultraschallgenerator mit

einem an einen Ultraschalloszillator angeschlossenen Ultraschallwandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen;

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einem am Ultraschallwandler einstückig befestigten Verstärker für mechanische Schwingungen ;

einem hohlzlyinderförmigen Ultraschall-Schwingteil von vorgegebener Länge und Durchmesser, das mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Verstärkers ausgerichtet an dessen Auslaß angebracht ist;

eine an die Druckerzeugungs- und Regelanlage angeschlossene Einrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilms, derer. Auslaß benachbart zum Ultraschall-Schwingteil angeordnet ist} so daß aus dem herangeführten Kraftstoff ein Kraftstoff-Film erzeugt, und dieser Kraftstoff-Film vom Auslaß der Einrichtung dem Ultraschall-Schwingteil zugeführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Krafts to ffzufuiir-Vorrichtung wird von dem Ultraschall-Schwingteil ein Kraftstoff-Film zerstäubt, wodurch es möglich wird, außerordentlich feine Kraftstofftröpfchen zu erzeugen. Weiterhin weist das hohlzylinderförmig ausgebildete Ultraschall-Schwingteil große zerstäubende Oberflächen auf, so daß erfindungsgemäß eine große Menge Kraftstoff zerstäubt werden kann.

Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung gehören zu der erfindungsgemäßen, mit Ultraschall-Schwingteil ar-

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beitenden Kraftstoffzufuhr-Vorrichtungi

ein Einlaßkanal mit einer Ansaugluftsteuerung zur Steuerung des Durchsatzes der Ansaugluft; ein Kraftstofftank;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage, um den aus dem Kraftstofftank herangeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;
ein Ultraschallgenerator mit

einem an einem Ultraschalloszillator angeschlossenen Ultraschallwandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen; einem am Ultraschallwandler einstückig befestigten Verstärker für mechanische Schwingungen; einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil von vorgegebener Länge und Durchmesser, das mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Verstärkers ausgerichtet an dessen Auslaß angebracht iBt; und

eine an die Druckerzeugungs- und Regelanlage angeschloseene Einspritzvorrichtung, deren Auslaß nahe an der Mittelachse des Ultraschall-Schwingteils angeordnet ist, so daß der von der Düse der Einspritzvorrichtung - ausgespritzte Kraftstoff in Form eines kegelförmigen oder tines sich divergierend ausbreitenden Plüssig- keitsfilas auf wenigstens der Innenfläche oder der Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils auftrifft.

mitfreut

Bei dieser Ausführungsform nach dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil mit großen zerstäubenden Oberflächen vorgesehen, das eine große Menge Kraftstoff zu zerstäuben vermag. Da weiterhin der Kraftstoff den zerstäubenden Oberflächen, d.h. der Innenfläche und/ oder der Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilms zugeführt wird, kann diese Vorrichtung beständig unter dauerhaften Betriebsbedingungen eine positive Zerstäubung des Kraftstoffes durchführen; d.h. es werden außerordentlich feine Kraftstofftröpfchen erzeugt, wodurch eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes gewährleistet, der Kraftsotff verbrauch gesenkt und der Anteil an unverbrannten schäd- ' liehen Bestandteilen der Abgase verringert wird.

Weiterhin wird bei dieser Ausführungsform d'jr Kraftstoff nicht nur auf eine besondere Stelle oder mehrere besondere Stellen aufgebracht, wie das bei einer bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung der Fall ist; vielmehr wird bei der erfindungsgemäßen, diesem ersten Gesichtspunkt entsprechenden Vorrichtung der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilirs einheitlich über der gesam ten Innenfläche und/oder Außenfläche des Schwingteils aufgebracht, wodurch eine Korrosion des Schwingteils verhindert und dessen Lebensdauer erhöht wird.

Mit Vergasern arbeitende Kraftstoffzufuhr-Vorrichtungen für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren haben zumeist den Nachteil,

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daß die angestrebte Kraftstoffzerstäubung nicht erreicht wird. Bei einem Vergaser wird der Kraftstoff in einen Lufteinlaßkanal eingebracht und dort mit Hilfe von Ansaugluftströmen zerstäubt, um eine luft-Brennstoff-Beschickung mit einem gegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen. Üblicherweise ist stromabwärts von diesem Luftkanalabschnitt eine scheibenförmige Drosselklappe oder ein verstellbares Drosselventil angeordnet, mit welchem die geförderte Menge des Luft-Kraftstoff-Gemisches gesteuert werden soll; hierzu wird der Luftkanal geöffnet oder geschlossen, was zu einer komplizierten zum Einlaß gerichteten Strömung oder zu Wirbeln des Ansaugluftstromes und des Gemischstromes führt. Diese nachteilige Strömung oder Wirbelbildungen der Ströme behindern die angestrebte Verdampfung oder Zerstäubung des in den Vergaser eingebrachten Kraftstoffes, was dazu führt, daß sich ein Teil des Kraftstoffs in flüssiger Form an den Wänden des Luftkanals niederschlägt und anschließend dort in Form von flüssigem Kraftstoff stromabwärts strömt; andere Teile der Strömung bilden relativ große Flüssigkeitstropfen, die ihrerseits nach unten fließen und gegebenenfalls auf dem Ansaugrohr, auf dem Drosselventil oder dgl. in Form von flüssigem Kraftstoff aufprallen; ,schließlich besteht ein weiterer Teil der Strömung aus mit der Ansaugluft vermischten feinen Tröpfchen und wird dem Verbrennungsraum des Motors zugeführt.

Da sich bei einer Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung mit Vergaser der Kraftstoff auf den Wänden des Ansaugrohres, des Drosselventils und dgl. niederschlagen kann, treten insbesondere unter

Kaltstartbedingungen Fehler beim Starten des Motors auf, sofern nicht eine überschüssige Menge Kraftstoff zugeführt wird, um den an den Wänden niedergeschlagenen Kraftstoffanteil zu ersetzen. Dies führt zu einem Anstieg des Kraftstoffverbrauchs sowie zur Bildung erheblicher Anteile an schädlichen Abgasbestandteilen wie unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und dgl, wegen einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs, was im Ergebnis zu einer Verschmutzung der Atmosphäre führt. Weiterhin fließt der an der Wand des Ansaugrohres und dgl. niedergeschlagene Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms, so daß eine größere Zeitspanne erforderlich ist, bis der flüssige Kraftstoff den Verbrennungsraum des Motors erreicht; im Ergebnis resultiert daraus eine verzögerte Ansprechbarkeit des Motors auf die Kraft stoff zuführung. Weiterhin v/eist das dem Verbrennungsraum zugeführte Gemisch wegen der oben erläuterten Abscheidung von Kraftstoff nicht das optimale luft-Kraftstoff-Verhältnis auf. Dies trifft insbesondere für Verbrennungsmotoren mit mehreren Zylindern zu. Mit anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, daß den verschiedenen Zylindern ein nicht einheitliches Kraftstoffgemisch zugeführt wird. Unter den schlechtesten Bedingungen führt dies zu Problemen hinsichtlich des gleichmäßigen und ruhigen laufe des Motors.

Bei einer mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil arbeitenden Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor kann das eine große zerstäubende Oberfläche aufweisende Ultraschall-Schwingteil stromabwärts von jenem Abschnitt des

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Vergasers angeordnet werden, wo das Kraftstoffgemisch erzeugt wird, während weiter stromabwärts davon das Drosselventil angeordnet ist. In diesem Falle kann der Kraftstoff schon am Ultraschall-Schwingteil wirksam und positiv zerstäubt werden. Dadurch wird jedoch lediglich ein teilweiser Erfolg bei der Zerstäubung von Kraftstoff erreicht, da weiterhin der oben erläuterte nachteilige Einfluß des Drosselventils erhalten bleibt; das bedeutet, der zerstäubte Kraftstoff kann sich an den Wänden des Ansaugrohres oder des Drosselventils niederschlagen, so daß wiederum eine vollständige Zerstäubung oder Verdampfung des zugeführten Kraftstoffs nicht erreicht wird, was mit den erläuterten Nachteilen wie erhöhter Kraftstoffverbrauch und unerwünschte laufeigenschaft des Motors verbunden ist.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung mit Ultraschall-Schwingteil vorgesehen, zu der gehören:

ein Einlaßkanal mit einer Luftdurchsatzsteuerung; eine Luftdurchsatzsteuerung mit wenigstens einem verschieblichen, im Einsatzkanal angeordneten, mit seiner Achse senkrecht zur Einlaßkanalachse ausgerichteten Bauteil, durch dessen Hin- und Herbewegung die Öffnungs- und Verschlußweite des Lufteinlaßkanals gesteuert werden kann, so daß eine -schlichte Luftströmung in Strömen parallel zur Einlaßkanalachse gewährleistet ist;

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ein Kraftstofftank;

eine Druckerzeugungs- -und Regelanlage, um den vom Kraftstofftank herangeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;
ein Ultraschallgenerator mit

(i) einem an einen Ultraschalloszillator angeschlossenen Ultraschallwandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen;

(II) einen am Ultraschallwandler einstückig befestigten Verstärker für mechanische Schwingungen; und

(III) einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-" Schwingteil von vorgegebener Länge und Durchmesser, das stromabwärts von der Luftdurchsatzsteuerung angeordnet, mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Verstärkers ausgerichtet an dessen Auslaß angebracht ist; und

eine stromabwärts zu der Luftdurchsatzsteuerung angeordnete und mit der Druckerzeugungs- und Regelanlage verbundene Kraftstoffeinspritzvorrichtung, deren öffnung oi er Auslaß benachbart zur Mittelachse des Ultraschall-Schwingteils angeordnet ist, so daß der aus dem Auslaß der Einspritzvorrichtung in Form eines kegelförmigen oder divergierenden Flüssigkeitsfilms ausge-

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tretene Kraftstoff auf wenigstens eine der Innenflächen oder Außenflächen des Ultraschall-Schwingteils trifft.

Bei dieser einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung entsprechenden Ausführungsform ist eine Ansaugluftsteuerung vorgesehen, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Mittelachse des Luftansaugkanals hin- und herbewegt werden kann, so daß dadurch Öffnungsweite und Verschlußweite des Einlaßkanals gesteuert werden kann, wodurch eine schlichte Strömung der Ansaugluft in dem Einlaßkanal erzeugt wird, welche in Form paralleler Ströme in .axialer Richtung durch den Lufteinlaßkanal strömt; darüberhinaus kann von dieser Steuerung der Durchsatz der Ansaugluft mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, wodurch das Vermischen der auf diesem Wege eingeführten Ansaugluft mit super-zerstäubtem Kraftstoff (von dem Ultraschall-Schwingteil her) erleichtert wird. Weiterhin kann dadurch verhindert v/erden, daß der zerstäubte Kraftstoff an den Wänden der Kraftstoffleitung anhaftet, wodurch ebenfalls die schlichte Strömung verbessert wird. Im Ergebnis wird dadurch das Ansprechvermögen des Motors auf die Kraftstoffzuführung verbessert und eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffgemisches erreicht. Schließlich kann dadurch die Bildung schädlicher Bestandteile im Abgas unterdrückt und der Kraftstoffverbrauch verringert werden. Darüberhinaus werden auch bei äer Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach diesem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung die gleichen Wirkungen erzielt, wie bei der Vorrichtung nach dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung,

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d.h. eine stabile, "beständige und positive Zerstäubung einer großen Menge Kraftstoff, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte Lebensdauer der Torrichtung.

Sofern der Kraftstoff in Form eines ELüssigkeitsfilms vnn einem Abschnitt längs der Achse des Ultraschall-Schwingteils diesem zugeführt wird, um dessen umlaufende Wand zu erreichen, erweist es sich als notwendig, Gegenmaßnahmen vorzusehen, um zu verhindern, daß der Kräftstoff-Flüssigkeitsfilm durch luft, welche in außerordentlich großer Menge durch hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteirehindurchströmt, gestört oder unterbrochen wird. Im Ergebnis muß in einigen Fällen das Vermischen des zerstäubten Brennstoffs mit der Luft bis zu einem gewissen Ausmaß aufgegeben werden.

Nach einer beispielhaften Ausfuhrungsform entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung gehören zu einer mit hohlzylinderförmigem Ultraschall-Schwingteil arbeitenden Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung:
ein Kraftstofftank;
ein Ultraschallgenerator mit

einem an einen Ultraschalloszillator angeschlossenen Ultraschallwandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen; einem am Ultraschallwandler einstücWgbefestigten Verstärker für mechanische Schwingungen; und einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil von gegebener Länge und Durchmesser, das

mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Ver-909807/0*11

stärkers ausgerichtet an dessen Auslaß einstückig angebracht ist und im wesentlichen koaxial innerhalb des Einlaßkanals angeordnet ist; eine Wand mit einer umlaufenden Oberfläche von gegebener länge und im wesentlichen dem gleichen Durchmesser an dem zum Ultraschall-Schwingteil benachbarten und mit diesem koaxial ausgerichteten Ende wie wenigstens die Innenfläche oder die Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils ϊ und

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage, die mit dem Kraftstofftank verbunden ist und den Kraftstoffdurchsatz regelt, sowie den Kraftstoffdruck auf ein vorgegebenes Druckniveau anhebt, bevor der Kraftstoff durch eine Düse hindurch auf wenigstens die Außenfläche oder die Innenfläche dieser Wand aufgegeben wird.

Mit diesem Aufbau wird gewährleistet, daß der Kraftstoff unter geregeltem Durchsatz durch eine Düse, hindurch auf der umlaufenden Oberfläche der Wand auftrifft, der Kraftstoff anschließend in Form eines dünnen Plüssigkeitsfilms längs der Wand fließt und dann dem Ultraschall-Schwingteil zugeführt wird, das den Kraftstoff in beständiger und positiver Weise zerstäubt, wodurch der Kraftstoff in außerordentlich feine Tröpfchen zerstäubt wird, die optimal für das Vermischen.mit der Luft geeignet sind, welche durch die Wand und das Ultraschall-Schwingteil hindurchgeführt wird. Der freie Durchtritt der Luft durch

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die Wand und das hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteil erlaubt es, daß der Kraftstoff einen dünnen Film bildet und verstärkt damit das Vermischen von Kraftstoff mit Luft, wodurch schnell ein einheitliches Luft-Kraftstoff-Gemisch dem stromabwärts gelegenen Verbrennungsraum zugeführt wird, so daß hohe Ansprechbarkeit und ein geeignetes Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verlauf sämtlicher Fahrbedingungen des Motors gewährleistet wird; weiterhin werden dadurch eine optimale Verbrennung, eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, eine Herabsetzung schädlicher Bestandteile des Abgases und Verbesserungen der Fahreigenschaften erzielt.

Zusätzlich gewährleistet diese Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einer ersten beispielhaften Ausftihrungsform entsprechend einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die gleichen Vorteile, die auch eine Vorrichtung nach dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung bringt, d.h. beständige dauerhafte und positive Zerstäubung einer großen Menge Kraftstoff, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte Lebensdauer der Vorrichtung.

Entsprechend einer weiteren beispielhaftenJAusführungsform nach diesem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine ähnliche Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung vorgesehen, wie die oben beschriebene erste beispielhafte Ausführungsform; abweichend dazu ist vorgesehen, daß die Wand von vorgegebener Länge eine umlaufende Oberfläche aufweist, deren Innendurchmesser in axialer Richtung

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fortlaufend abnimmt; diese Wand ist nahe und koaxial zu dem Ultraschall-Schwingteil angeordnet, das sich seinerseits in dem lufteinlaßkanal "befindet; der enge Auslaß dieser Wand hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des Ultraschall-Schwingteils und dieser Auslaß der Wand ist benachbart zu dem Ultraechall-Schwingteil angeordnet.

Die Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung entsprechend diesem Beispiel nach dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung bringt ähnliche Vorteile, wie das oben beschriebene erste Beispiel; zusätzlich ist der Vorteil gegeben, daß wegen dem fortlaufend verminderten Innendurchmesser der Wand die luftgeschwindigkeit erhöht wird, so daß das Abziehen des längs der Wand fließenden Kraftstoffs (oder die Druckeinwirkungen auf diesen Kraftstoff) erhöht werden, wodurch die Erzeugung des Kraftstoff-Films unterstützt wird.

Nachfolgend sollen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung sowie deren Unterschiede zu einer bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung im einzelnen erläutert werden.

Mit Pig. 1 sind ein Ultraschallgenerator und Teile einer Einspritzvorrichtung dargestellt , welche beide wesentliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen. Der Kraftstoff wird durch die Einspritzvorrichtung 1 in Form eines Flüssigkeitsfilms eingespritzt und einem ringförmigen Schwingteil 20 eines Ultraschallgenerators 2 zugeführt. Die

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Vorteile, die aus der Zuführung des, Kraftstoffs zu dem ringförmigen Schwingten in Formeines Flüssigkeitsfilms resultieren, werden nachfolgend im Vergleich zu einer 'bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung beschrieben. Das ringförmige Schwingteil weist im Gegensatz zu einem bekannten Schwingteil eine große schwingende Oberfläche auf, wodurch gegenüber dem bekannten Schwingteil ein nicht vergleichbares, ausgezeichnetes Zerstäubungsvermögen für den Kraftstoff resultiert. Mit diesem Schwingteil ist jedoch eine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Zuführung des Kraftstoffs verbunden. Mit anderen Worten ausgedrückt, sofern der Krgftstoff solchen Stellen zugeführt wird, die Schwingungen von max. Amplitude durchführen (entgegengesetzt zu den Schwingungsknotenpunkten) dann wird der Kraftstoff von diesen Schwingungen der Oberfläche zurückgeschleudert, so daß die angestrebte Kraftstoffzerstäubung nicht erreicht wird. Deshalb soll der Kraftstoff solchen Stellen zugeführt werden, die Schwingungen mit der Amplitude Null (Schwingungsknoten) ausführen. Fig. 2 erläutert das oben genannte Verfahren, wenn das ringförmige Schwingteil Biegeschwingungen der vierten Ordnung durchführt, so daß vier Schwingungsknoten erzeugt werden. Dadurch wird der Kraftstoff in Form von vier Sprühstrahlen abgegeben. Dieses Verfahren ist einfach, jedoch aus den nachfolgend angegebenen Gründen nachteilig bei einer Itraftstoffzufuhr-Vorrichtung für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor. Der Kraftfahrzeugverbrennungsmotor muß für große Änderungen seiner Leistung ausgelegt sein, so daß der Kraftstoffdurchsatz von 0,2 g/sec unter Leerlaufbedingungen bis zu 5 g/sec bei maximaler Motorleistung schwankt. Dementsprechend besteht, selbst wenn die mit

Fig. 2 dargestellten Kraftstoffsprühstrahlen angestrebt werden, die Möglichkeit, daß der Kraftstoff die schwingenden Oberflächen in einer nicht ausreichenden Menge erreicht; weiterhin besteht die Möglichkeit, daß der Kraftstoff in einer zu großen Menge (bei hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs) auf den schwingenden Oberflächen auftrifft, so daß der Kraftstoff von den schwingenden Oberflächen des Schwingteils zurückgeschleudert wird. Dementsprechend bestehen Schwierigkeiten, den schwingenden Oberflächen des Schwingteils Kraftstoff in konstanter Weise zuzuführen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist der Vorschlag gemacht worden, den Kraftstoff den schwingenden Oberflächen intermittierend zuzuführen. Um jedoch den Kraftstoffsprühstrahl auf die schwingenden Oberflächen aufspritzen zu können, muß der Kraftstoff mit etwas höherer Geschwindigkeit ausgespritzt werden, so daß hier die Schwierigkeit besteht, die angestrebte Zerstäubung des Kraftstoffs ohne eine Abschleuderung von den schwingenden Oberflächen zu erreichen, wenn der Kraftstoff mit der oben genannten erforderlichen Geschwindigkeit auf die schwingenden Oberflächen aufgespritzt wird oder dort aufprallt.

Demgegenüber ist bei dem mit Fig. 1 erläuterten Verfahren eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung vorgesehen, bei welcher der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms mit einer Kraftstoff-Filmdicke von mehreren 10 um den schwingenden Oberflächen zugeführt wird; dadurch wird vermieden, den Kraftstoff lediglich den Stellen mit Schwingungsknotenpunkten auf den Oberflächen des Schwingteils zuzuführen. Darüberhinaus ist die Geschwindigkeit der Aus-

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breitung des Fltissigkeitsfilms viel geringer, als diejenige der oben erläuterten Kraftstoffsprühstrahlen, so daß keine Gefahr besteht, daß der Kraftstoff von den schwingenden Oberflächen des Schwingteils abgeschleudert wird. Im Gegensatz zu dem Fall, wo der Kraftstoff den vier Schwingungsknoten an vier Stellen der Oberfläche des ringförmigen Schwingteils zugeführt wird, bringt diese Kraftstoffzuführung mit einem Kraftstoff-Film den erheblichen Vorteil einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit und erhöhten Lebensdauer, da die gesamte innere Oberfläche eines Schwingteils ausgenutzt werden kann.

Aus obiger Erläuterung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Zuführung des Kraftstoffs zu der Oberfläche eines ringförmigen Schwingteils von der bekannten, mit Kraftstoffsprühstrahlen arbeitenden Vorrichtung nicht erreicht werden. Die erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung ist gut geeignet für die Anwendung bei Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren, während das bekannte ringförmige Schwingteil im Ergebnis das Kraftstoffzufuhrvermögen eines solchen ringförmigen Schwingteils nicht erfolgreich ausnutzen kann.

Nachfolgend werden die Vorrichtungen beschrieben, mit denen der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms einem ringförmigen Schwingteil zugeführt werden kann.

Mit Fig. 3 wird eine als Einspritzvorrichtung dienende Dralldüse 101 erläutert, welche zur Erzeugung eines Flüseigkeitsfilms

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dient. Bei dieser Dralldüse 101 ist an einem Nadelventil NV eine spiralförmige Nut S ausgespart, so daß ein Wirbel aus einem kegelförmigen Kraftstoff-Film erzeugt wird, d.h. ein Flüssigkeitsfilm in der Form eines divergierenden Kraftstoffstrahls., wie er mit Fig. 3a dargestellt ist; die Fig. 3b zeigt eine Dralldüse 201, bei der in der Wand einer zylinderförmigen Wirbelkammer VC eine oder mehrere in tangentialer Richtung verlaufende Öffnungen 1h, 2h ausgebildet sind; durch diese Öffnungen wird Kraftstoff eingespritzt, so daß ein Kraftstoffwirbel erzeugt wird. Diese Beispiele sollen nicht einschränkend verstanden werden; vielmehr können verschiedene Formen von Dralldüsen verwendet werden, sofern mit diesen ein Wirbel eines Kraftstoff-Films erzeugt werden kann.

Mit Fig. 4 wird als eine andere Maßnahme zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilms eine Aufpralldüse 301 als Einspritzvorrichtung erläutert. Bei dieser Aufpralldüse 301 kann Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit durch einen Zwischenraum rund um das Nadelventil NV geführt werden, und prallt in Form von Kraftstoffsprühstrahlen auf die Oberseite TP einer Nadel auf» so daß dort ein divergierender Sprühstrahl eines plattenförmigen Kraftstoff-Films erzeugt wird.

Mit den oben genannten Vorrichtungen kann ein Flüssigkeitsfilm ununterbrochen erzeugt werden. Bei den mit den Fig. 5 und 6 erläuterten Einspritzvorrichtungen kann Kraftstoff intermittierend eingespritzt werden, wobei ebenfalls zerstäubter Kraftstoff oder

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kleine Kraftstoffteilchen erhalten werden. Dies bringt jedoch den weiteren Vorteil mit sich, daß Luft während derjenigen Zeitspanne eingeführt werden kann, während der die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen ist, wodurch das Vermischen von Luft mit zerstäubtem Kraftstoff verbessert wird. Mit den Fig. 5a und 6a sind jeweils Kraftfahrzeugeinspritzvorrichtungen 401, 601 dargestellt, bei denen unter der Wirkung einer Feder B eine Düse N üblicherweise durch ein Nadelventil NV verschlossen ist; lediglich wenn der Kraftstoff druck bis auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, kann Kraftstoff in Form eines Flussigkeitsfilms gegen die Federkraft der Feder B eingespritzt werden. Die Fig. 5b und 6b zeigen jeweils Einspritzvorrichtungen 501 und 701, bei denen ein Nadelventil NV. von einem Solenoid SD gegen die Wirkung einer Feder B intermittierend bewegt wird. Hierbei bezieht sich die Fig. 5a und die Fig. 5b auf eine Dralldüse 401, 501; während sich die Fig. 6a und 6b auf eine Aufpralldüse 601, 701 beziehen; alle diese Ausführungsformen stellen intermittierend arbeitende Kraftstoffeinspritzdüsen dar.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Beispiele, b«i denen ein Kraftstoff-Film unterteilt wird, so daß Luft durch die gebildeten Lücken hindurchströmen kann, um das Vermischen der Luft mit den Kraftstoffteilchen zu verbessern.Hierbei zeigt Fig. 7 eine Dralldüse 801, bei der Nuten YG von "V-förmigem Querschnitt in der Endfläche der Düse ausgespart sind (vgl. Fig. 7a, b), so daß die Richtung des austretenden Kraftstoffs festgelegt (vgl. Fig. 7c) und ein unterteilter Kraftstoff-Film erhalten wird (vgl. Fig. 7d).

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Mit Pig. 8 wird die Unterteilung eines Plüssigkeitsfilms bei einer Aufpralldüse 901 erläutert. Wie mit Fig. 8b dargestellt, sind Nuten G an der flachen Oberseite TP der Nadel NV ausgespart, wodurch der Plüssigkeitsfilm unterteilt wird (vgl. Pig. 8c) indem die Richtungen der Kraftstoffsprühstrahlen festgelegt werden.

Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung beschrieben, die für die Anwendung bei einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor bestimmt ist.

Bei dieser nit Pig. 9 dargestellten Ausführungsform befindet sich innerhalb des Venturi-Abschnittes BP eines Luftansaugkanals eine Einspritzvorrichtung 1, welche zur Erzeugung eines Pltissigkeitsfilms dient; stromaufwärts von dieser Einspritzvorrichtung ist eine hohlzylinderförmige, mit Basis versehene Abdeckung von U-förmigem Querschnitt angeordnet, welche die Einspritzvorrichtung 1 abdeckt, so daß der von dieser erzeugte Pltissigkeitsfilm von den Luftströmen nicht behindert wird, und der Luftströmung eine solche Richtung gegeben . werden kann, daß eine schnelle Vermischung der von dem ringförmigen Schwingteil zerstäubten Kraftstofftröpfchen erfolgt, wenn dieses Gemisch dem (nicht dargestellten) Brennraum zugeführt wird.

Mit Pig. 10 ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Hier ist am Venturi-Abschnitt BPin geneigter Richtung zu diesem Abschnitt eine Aushöhlung CP vor-

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gesehen, in welcher ein ringförmiges Schwingteil in der Weise angeordnet ist, daß es einen beständigen oder konstanten Kraftstoff-Film erzeugt und eine sorgfältige Vermischung der Luft mit den feinen Kraftstofftröpfchen gewährleistet, da„das: Schwingteil an einer solchen Stelle angeordnet ist, wo die Luft mit hoher Geschwindigkeit strömt.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäß vorgesehene Abwandlung eines ringförmigen Schwingteils erläutert. Bei diesem, mit Fig. 11 dargestellten Schwirgteil sind zwei oder mehrere kleine runde Bohrungen ch mit gleichen Abständen zueinander in einer schwingenden Oberfläche des ringförmigen Schwingteils 20 ausgebildet, se daß ein Teil des Kraftstoffes, der allein an der Innenfläche IW des ringförmigen Schwingteils einen Flüssigkeitsfilm bildet, durch diese Öffnungen hindurch zur Außenfläche OW des Schwingteils gelangen kann und dort zerstäubt wird. Selbst wenn in diesem Fall ein Kraftstoff-Film lediglich auf einer Oberfläche des Schwingteils 20 erzeugt wird, wird der Kraftstoff von beiden Oberflächen zerstäubt, wodurch eine Erhöhung der schwingenden Oberflächen erhalten wird mit dem Ergebnis, daß das Zerstäubungsvermögen des Schwingteils 20 erhöht wird, und das Vermischen der feinen Kraftstofftröpfchen mit der längs der Außenfläche des Schwingteils 20 strömenden Luft verbessert wird.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung beschrieben, die für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor bestimmt ist, welche mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-

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Schwingteil arbeitet; diese Vorrichtung entspricht der ersten Ausführungsform nach dem ersten Gesichtspunkt dieser Erfindung. und soll nachfolgend mit Bezugnahme auf die Pig. 12, 1 und 5b erläutert werden.

Die Besonderheiten der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser ersten Ausführungsform sind darin zu sehen, daß eine Einspritzvorrichtung 1 für die Erzeugung eines Kraftstoff-Films vorgesehen ist, nämlich eine intermittierend arbeitende Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501, welche intermittierend einen Kraftstoff -Film erzeugt, wie das mit Fig. 5b dargestellt ist; weiterhin kann die Öffnungsdauer und der Öffnungszyklus dieser Einspritzvorrichtung angepaßt an die Laufbedingungen des Verbrennungsmotors gesteuert werden, so daß die intermittierende Kraftstoffzufuhr in Form eines Flüssigkeitsfilms zu dem ringförmigen Schwingteil 20 einem vorgegebenen Durchsatz entspricht, der an die laufbedingungen des Motors angepaßt ist.

Zu dieser Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung gehören:

ein Kraftstofftank 3 im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs ;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage 4, um den Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln; eine intermittierende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 501, die stromabwärts von einem Drosselventil TV

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in einem Ansaugluftkanal koaxial zu diesem Kanal angeordnet ist; und

ein Ultraschallgenerator 2, der stromabwärts von der Einspritzvorrichtung 501 nahe "benachbart zu dieser angeordnet ist.

Zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage 4 gehören:

eine von einem Motor angetriebene Pumpe 40 mit einer Ansaugöffnung SP, die über einen Filter und leitungen mit dem Kraftstofftank verbunden ist; ein an die AuslaßÖffnung DP der Pumpe 40 angeschlossenes Drucksteuerventil 41 mit welchem überwacht wird, daß der Druck des von der Pumpe 40 abgegebenen Kraftstoffs einem vorgegebenen Wert entspricht; ein Computer 42; und

ein Solenoid (Magnetspule) 43, das in Abhängigkeit von einem von dem Computer 42 übermittelten Signal auf elektromagnetischem Wege das Öffnen und Schliessen des Nadelventils steuert.

Der Computer 42 erhält Signale von

(i) einem Luftströmungsfühler 421, der stromabwärts von einem (nicht dargestellten) Luftfilter an einem Einlaßkanal angeordnet ist und ein elektrisches Signal übermittelt, das der in den Einlaßkanal eingesaugten Luftmenge entspricht;

(II) einem die Motordrehzahl ermittelnden Fühler 422 der ein der Motordrehzahl entsprechendes lektrisches .Signet ubermittalt;und 909807/0661

(III) einem die Kühlwasser-Temperatur ermittelnden

Fühler 423, der sich innerhalb des Motorblocks in einem Viassermantel befindet und ein der Temperatur des Kühlwassers entsprechendes Signal übermittelt;

aus diesen Signalen ermittelt der Computer 42 ein Impulssignal, das dem an der Einspritzvorrichtung 501 angebrachten Solenoid zugeführt wird, wodurch die Ventilöffnungsdauer und der Ventilöffnungszyklus in Abhängigkeit von den Laufbedingungen des Motors gesteuert werden.

Wie das mit Pig. 5b dargestellt ist, beeinflußt das Solenoid 43 ein Nadelventil NV, das unter der Wirkung der Feder B die Düse N der Einspritzvorrichtung 501 verschließt. Im Ergebnis steuert das Solenoid 43 aui' elektromagnetischem Wege die Öffnungs- und Schließbewegungen des Nadelventils NV in Abhängigkeit von einem, von dem Computer 42 übermittelten Impulssignal, wodurch der Ventilöffnungszyklus und die Ventilöffnungsdauer in Abhängigkeit von den Laufbedingungen des Motors mit dem Ziel gesteuert v/erden, den Durchsatz des Kraftstoffes zu steuern, der von der Einspritzvorrichtung 501 in Form eines Flüssigkeitsfilms einem ringförmigen Schwingteil zugeführt wird.

Zu der mit Fig. 5b dargestellten intermittierenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung 501 gehört ein Nadelventil NV, das in einen mit Boden versehenen Hohlzylinder HC eingesetzt ist, an dem eine Düse N ausgebildet ist; die Spitze des Nadelventils NV weist

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eine spiralförmige Nut S auf; das andere Ende des Nadelventils NV wird unter der Federkraft der Feder B in axialer Richtung gedrückt und verschließt die gesamte Zeit die Düse N. Entsprechend einem von dem Computer 42 übermittelten Impulssignal kann nun das Solenoid 43 das Nadelventil NV in axialer Richtung nach oben drücken (wie das dargestellt ist); hierdurch wird der Durchsatz des Kraftstoffes gesteuert, dem Kraftstoff wird von der spiralförmigen Nut S V/irbelenergie zugeführt, und der Kraftstoff wird von der Düse N intermittierend in Form eines kegelförmigen Kraftstoff-Films mit einer Dicke von mehreren 10 pn abgegeben.

Zu dem Ultraschallgenerator 2 gehören

ein Ultraschallwandler 21 mit piezoelektrischen Elementen 24 in Form von zwei PZT (vgl. Fig.1), die mittels einem verstärkenden Ring und vier Schrauben sandwichartig zwischen einem rückwärtigen Block 23 und einem Verstärker 22 für mechanische Schwingungen angeordnet sind;

ein Verstärker 22 für mechanische Schwingungen, der aus einem abgestuften Horn besteht und mittels der genannten Schrauben einstückig an dem Ultraschallwandler 21 angebracht ist; und

ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil .20, das mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Vercetärkers 22 ausgerichtet einstückig an dessen Auslaß angebracht ist.

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Der Ultraschallwandler 21 formt die von einem Ultraschalloszillator 25 erzeugten elektrischen Ultraschallschwingungen mittels zwei PZT 24 in mechanische Schwingungen um; der Ultraschallos-.zillator 25 beginnt mit der Erzeugung elektrischer Ultraschallschwingungen, nachdem ein Motorschalter 12 betätigt ist.

Der Verstärker 22 für mechanische Schwingungen weist einen Plansch mit großem Querschnitt auf, welcher mittels der oben genannten Schrauben über einen Plansch an dem rückwärtigen Block 23 an der Seitenwand des Einlaßkanals angebracht ist. Hierdurch wird der gesamte Ultraschallgenerator gehalten, und das hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteil 20 befindet sich innerhalb des zusammenlaufenden Abschnittes CP des Ansaugkanals koaxial zur Mittelachse des Einlaßkanals IP ausgerichtet, jedoch etwas stromabwärts von dem Einspritzventil 501.

Diese Ausführungsform ist schematisch mit Pig. 12 dargestellt, und es ist ersichtlich, daß der Ansaugluft-Mnlaß und das Ansaugrohr möglichst wenig Krümmungen aufweisen, womit verhindert wird, daß der zerstäubte Kraftstoff oder die feinen Kraftstofftröpfchen an solchen Krümmungen anhaften könnten.

Beim Starten eines mit dieser Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung ausgestatteten Motors werden (nicht dargestellte) Verzögerungseinrichtungen wirksam; im einzelnen werden nach dem Drehen des an eine Batterie BT angeschlossenen Zündschlüssels IK der Ultraschallgenerator in Betrieb gesetzt, die Pumpe 40 angetrieben,

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der Computer 42 in Betrieb genommen und der Anlasser "betätigt.

Bei einer Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser ersten Ausführungsform mit der oben angegebenen Anordnung werden die Laufbedingungen des Motors von einem Computer 42 beeinflußt, der in der Druckerzeugungs- und Regelanlage 4 vorgesehen ist; diesem Computer 42 werden Signale von dem Luftströmungsfühler 421, dem Motordrehzahlfühler 422 und dem Kühlwassertemperatur-Fühler 423 zugeführt, d.h., es wird die Menge der Ansaugluft, die Motordrehzahl und die Kühlwassertemperatür überwacht; aus diesen Werten wird ein Impulssignal". erzeugt, dessen Pulsbreite und Pulsanzahl den Ventilöffnungszyklus und die Ventilöffnungsdauer des Einspritzventils 501 steuert. Dadurch wird von der Düse N der Einspritzdüse 501 der Kraftstoff in einer den Laufbedingungen des Motors entsprechenden Menge intermittierend in Form eines dünnen, Wirbeiförmigen Flüssigkeitsfilms eingespritzt, und gelangt in Form eines Kraftstoff-Films auf die gesamte Innenfläche des ringförmigen Schwingteils 20 des Ultraschallgenerators 2 und kann dort in äußerst feine Kraftstofftröpfchen zerstäubt werden; wegen der Ultraschall schwingungen bilden die Kraftstofftröpfchen einen Nebel und werden sorgfältig mit der eingeführten Ansaugluft in dem oben genannten zusammenlaufenden Abschnitt CP des Ansaugrohrs vermischt; dieses gebildete Gemisch wird über die Zulaufbohrungen SPT den verschiedenen Zylindern des Motors zur vollständigen Verbrennung zugeführt.

Aus obiger Erläuterung der ersten Ausfuhrungsform ist ersichtlich, daß die gesamte Kraftstoffmenge mittels der Einspritzvor-

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richtung 501 in einen dünnen Flüssigkeitsfilm umgewandelt wird, bevor der Kraftstoff dem ringförmigen Schwingteil 20 zugeführt wird; damit wird gewährleistet, daß außerordentlich feine 3?lüssigkeitströpfchen in einem weiten Bereich von Laufbedingungen des Motors erzeugt werden können. Weiterhin wird dadurch gewährleistet, daß die gesamte Kraftstoffmenge nahezu vollständig zerstäubt wird. Im Vergleich mit einer "bekannten Kraftstoffzufuhr-Torrichtung, bei welcher sich der Kraftstoff an den Wänden des Ansaugluft-Kanals und der Zulaufbohrungen niederschlagen kann, ergeben sich die vorteilhaften Auswirkungen dieser ersten Ausführungsform. Weiterhin ist bei dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die prozentuale Zerstäubung und die zerstäubte Menge Kraftstoff wesentlich grosser, als bei einer bekannten Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung, bei welcher der Kraftstoff lediglich einer oder mehreren Stellen zugeführt wird.

Da bei dieser Ausfünrungsform die Krafts toffzuführung stromabwärts von einem Drosselventil in dem Ansaugluftkanal erfolgt, besteht keine Gefahr, daß sich Kraftstoff am Drosselventil niederschlägt, nachdem der Kraftstoff von dem ringförmigen Schwingteil zerstäubt worden ist; vielmehr wird die gesamte Menge an zerstäubtem Kraftstoff dem Verbrennungsraum zugeführt, ohne daß sich Brennstoff an den Wänden des Ansaugluftkanals und dgl. niederschlägt.

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Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf die Fig. 13 und 3b eine zweite Ausführungsform der, dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung entsprechenden Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung erläutert.

Der wesentliche Unterschied zwischen der Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform gegenüber jener der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die Kraftstoffzuführung kontinuierlich gesteuert wird, und daß der Ultraschallwandler ein magnetostriktives Element ist. In den Figuren werden gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und die nochmalige Beschreibung übereinstimmender Bestandteile wird vermieden.

Zu der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser zweiten Ausführungsform gehören:

ein Kraftstofftank 3;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage 104» um den aus dem Kraftstofftank 3 hersuigeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;

eine koaxial im Ansaugluftkanal stromabwärts von einem Drosselventil angeordnete Einspritzvorrichtung 201, welche in Abhängigkeit von den Laufbedingungen des Motors die eingespritzte Kraftstoffmenge kontinuierlich steuert; und

ein Ultraschallgenerator 102, mit einem magnetostriktiven Wandler, der stromabwärts von der Kraftstoff-

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einspritzung 201 nahe bei dieser angeordnet ist.

Zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage 104 gehören: eine Pumpe 40;
ein Drucksteuerventil 41;
ein Luftventil 142;
eine Druckkammer 143; und
ein Durchflußsteuerventil 145.

Das Luftventil 142 besteht aus einer Scheibe, die ähnlich wie ein Drosselventil TY drehbar in dem Ansaugluftkanal IP zwischen Luftfilter AC und Drosselventil TV angeordnet ist. Der Innenraum der Druckkammer 143 ist durch ein Diaphragma 144 in eine obere Kammer 143U und eine untere Kammer 143L unterteilt; die obere Kammer 143U ist mit einem Durchlaß UP verbunden, der seinerseits mit jenem Abschnitt des Ansaugluftkanals verbunden ist, der stromaufwärts vom Luftventil 142 liegt; die untere Kammer 143L ist mit .einem Durchlaß LP verbunden, der seinerseits mit jenem Teil des Ansaugluftkanals verbunden ist, der stromabwärts vom Luftventil 142 liegt. Wie das mit Fig. 13· dargestellt ist, gehört zu dem Diaphragma 144 ein Stab mit kleinem Durchmesser, der mit einem Stabende mittig am Diaphragma 144 befestigt ist und mit dem anderen Stabende an dem linksseitigen, halbkreisförmigen Abschnitt der Scheibe des Luftventils 142 angelenkt ist. Weiterhin ist ein Kupplungsglied LK vorgesehen, das mit einem Ende an dem rechtsseitigen, halbkreisförmigen Abschnitt des Luftventils 142 angelenkt ist; das andere Ende d?s

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Kupplungsgliedes LK ist am oberen Ende eines Arms AM angelenkt, der seinerseits unter der Federkraft einer Feder gehalten wird.

Das Durchflußsteuerventil 145 besteht aus:

einem Hohlzylinder HCD mit einer Ansaugöffnung und einer Abgabeöffnung;

einen in den Zylinder HCD passenden Schieber SP' mit einer divergierenden Nut längs des Schieberumfanges; und

einem Kupplungsglied LH mit einer Längenverstellung, das einerseits an Schieber SP¹ und andererseits am unteren Ende des Arms AM angelenkt ist.

Die Kraftstoffeinspritzung 201 besteht aus einer Dralldüse, wie sie mit Fig. 3b dargestellt ist; zu diener Dralldüse gehört eine zylindrische Kammer VC mit kleinem Volumen in koaxialer Anordnung zu einer Düse, die am Boden des Hohlzylinders HC ausgebildet ist,· in der Wand der zylindrischen Kammer VC sind zwei in tangentialer Richtung verlaufende Durchlässe 1h und 2h ausgebildet; durch eine Leitung mit vorgegebenem Innendurchmesser stehen diese tangential verlaufenden Durchlässe mit einer Abgabeöffnung des Durchsatzsteuerventils 145 in Verbindung. Wenn somit Kraftstoff unter einem vorgegebenen Druck durch die tangential verlaufenden Durchlässe 1h, 2h tangential in die zylindrische Kammer VC eingeführt wird, dann v/ird dort ein Kraftstoffwirbel in der zylindrischen Kammer VC erzeugt.

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Der Ultraschallgenerator 102 unterscheidet sich vom Generator der ersten Ausfuhrungsform dadurch, daß er einen magnetostriktiven Wandler 124 mit einem Zuführungsdraht aufweist, der in Windungen rund um die Schenkel eines U-fÖrmigen Kerns gewickelt ist; der Schallwandler 124 ist am Ultraschallgenerator 125 angebracht. Die weiteren Bestandteile des Ultraschallgenerators stimmen mit den Bestandteilen der ersten Ausführungsform überein und sind dort beschrieben worden. Wie bei der ersten Ausführungsform ist ein ringförmiges Schwingteil 20 mittels Schrauben und einem ringförmigen Halteglied über eine Beilagscheibe an der Seitenwand des Ansaugluftkanals befestigt. Das ringförmige Schwingteil 20 befindet sich innerhalb des Ansaugluftkanals, ist koaxial zu diesem längs dessen Längsachse ausgerichtet und ist nahe an der Einspritzvorrichtung 201 angeordnet.

Die weiteren Bestandteile der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.

Beim Betrieb der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser zweiten Ausführungsform mit der oben angegebenen Anordnung wird nach der öffnung des Drosselventils TV bei laufendem Motor der stromabwärts von dem Luftventil 142 herrschende Druck kleiner als der stromaufwärts vom Luftventil 142 herrschende Druck; hierdurch wird das Diaphragma 144 abgebogen und dadurch das Luftventil 142 geöffnet. Dadurch wird das am Luftventil angelenkte Kupplungsglied verschoben, so daß der Schieber SP¹ in dem Durchflußsteuerventil 145 von dem Kupplungsglied LN in

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axialer Richtung nach links gedrückt wird. Dadurch wird die öffnungsweite des Durchsatzsteuerventils 145 vergrößert, wodurch der Durchsatz an Kraftstoff erhöht wird, welcher von der Pumpe 4O über das Drucksteuerventil 41 herangeführt und anschließend von dem Ventil 145 abgegeben wird; von der Einspritzvorrichtung 201 wird der Kraftstoff in Form eines Flüssigkeitsfilms abgegeben. Somit steuert diese Einspritzvorrichtung 201 den Kraftstoffdurchsatζ in Abhängigkeit von den Laufbedingungen des Motors kontinuierlich, und der Kraftstoff wird in Form eines Flüssigkeitsfilms auf die Innenfläche des ringförmigen Schwingteils 20 abgegeben, das Ultraschallschwingungen ausführt. Das ringförmige Schwingteil 20 zerstäubt den Kraftstoff-Film in extrem feine Kraftstof.ftröpfchen, wodurch eine sorgfältige Vermischung der Kraftstofftröpfchen mit Luft gewährleistet wird, bevor der Kraftstoff dem Verbrennungsraum zugeführt wird.

Wie bei der ersten Ausführungsform gewährleistet die zweite Ausführungsform die Zerstäubung des Kraftstoffes in extrem feine Tröpfchen für die nachfolgende gute Durchmisehung mit Luft; weiterhin wird nur die minimale Kraftstoff menge zugeführt, die für die Verbrennung des Gemisches in dem Motor erforderlich iet, wodurch die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst werden, nämlich Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, Beseitigung schädlicher Abgasbestandteile und Verbesserung des Fahrvermögen·, Darüberhinaus weist die zweite Ausführungsform auch die Vorteil· der ersten Ausführungsform auf.

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Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 eine dritte Ausführungsform, welche dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung entspricht, erläutert.

Bei der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform ist eine Ansaugluft-Steuerung A in dem Luftkanal 1001 vorgesehen. Zu der Ansaugluft-Steuerung A gehört ein verschiebliches Bauteil a.. und feststehendes Bauteil a^» deren Längsabschnitte und Seitenflächen konvexe Form mit geeigneten Krümmungsradien haben, um eine wirksame Einführung der Ansaugluft zu gewährleisten; das verschiebliche Bauteil &.* ist gegenüber dem feststehenden Bauteil a« angeordnet. Der obere Abschnitt eines Kolbens 1002 mit dem verschieblichen Bauteil a- ist (dicht passend) in einem Zylinder 1004 verschieblich, der innerhalb einer zylindrischen Wand 1003 des Luftkanals 1001 ausgebildet ist; die Achse des verschieblichen Bauteils a.. verläuft -senkrecht zur Achse des Luftkanals 1001. An dem auf den Boden des Zylinders 1004 zugerichteten Ende des Kolbens 1002 ist über einen Bowdenzug 1005 mit dem (nicht dargest eilten) Gaspedal eines Kraftfahrzeugs verbunden. Wenn das Gaspedal nach unten durchgedrückt wird, wird der Kolben 1002 von dem Bowdenzug 1005 angehoben. Sofern andererseits das Gaspedal losgelassen wird, wird der Kolben 1002 abgesenkt, so daß der Kolben 1002 im Ergebnis eine Hin- und Herbewegung senkrecht zur Mittellinie des Luftkanals 1001 durchführen kann. Wie aus Fig. 14 ersichtlich, haben die Längsabschnitte und die Seitenflächen des unteren, auf den Luftkanal 1001 zugerichteten Ende des Kolbens 1002 eine kon- vexe Porm mit vorgegebenen Krümmungsradien, wodurch gemeinsam mit

der konvexen Oberfläche des feststehenden Bauteils a„ eine Verengung 1006 gebildet wird. Sowohl die stromaufwärts gerichtete wie die stromabwärts, gerichtete öffnung der Verengung 1006 haben eine veränderliche rechteckige Form; Anordnung und Ausbildung dieser Öffnungen gewährleisten, daß die Ansaugluft in Form paralleler luftströme in einer Richtung längs der .Längsachse des luftkanals 1001 strömt.

Die Querschnittsfläche S (=Ή χ L) der öffnung der Verengung 1006 (vgl. Fig. 15) ist veränderlich, was von einer Verschiebung H des Kolbens 1002 abhängt. Für diese Betrachtungen kann der Motor E als eine Art Saugpumpe angesehen werden. An der Vorderseite 1007 der Verengung 1006 herrscht atmosphärischer Druck; an der Rückseite 1008 der Verengung 1006 herrscht Unterdruck. Wenn das Verhältnis des Druckes an der Verengung zu dem Atmosphärendruck einen Wert von 0,53 annimmt, dann erreicht nach den hydrodynamischen Gesetzen die Geschwindigkeit der Luft in der Verengung 1006 die .' Schallgeschwindigkeit. Dementsprechend kann die durch die Verengung 1006 strömende Luftmasse m erhalten wer den, indem man die Querschnittsfläche S der Verengung mit der Schallgeschwindigkeit 0 multipliziert, und anschließend das erhaltene Produkt mit der Luftdichte P multipliziert, wie das in der nachfolgenden Gleichung angegeben ist»

hierbei steht K für eine Proportionalitätskonstante} P für den Atmosphärendruck und

^To für die ümgebungstem|f^ty£_ft ,'jU»JI|<J7 ."■ ^

ORIGINAL INSPECT¹::

Hieraus folgt, daß die Masse der strömenden luft proportional zur Querschnittsfläche S der Verengung ist, so daß der luftdurchsatz durch eine Verschiebung des Kolbens 1002 in der Verengung 1006 nach oben oder unten gesteuert werden kann; im Ergebnis kann durch eine Verschiebung H des Kolbens die vom Motor E abgegebene .Leistung gesteuert werden.

Zu der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform gehören:

eine mit den Pig. 14 und 16 dargestellte Kraftstoffeinspritzung 1010, von deren Düse 1601 der Kraftstoff ununterbrochen in Form eines Plüssigkeitsfilms einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil 1020 zugeführt wird, wobei die zugeftihrte Kraftstoff menge an die Laufeigenschaften des Motors angepaßt ist}

ein Kraftstofftank 1030 im rückwärtigen Teil des Kraftfahrzeugs ;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage 1040, um den rom Kraftstofftank 1030 herangeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;

eine koaxial im Luftkanal angeordnete Kraftstoffeinepritzdüse 1601 stromabwärts von der Verengung 1006; und

ein Ultraschallgenerator 1020 stromabwärts von der Einspritzdüse 1601 und nahe bei dieser angeordnet.

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Zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage 1040 gehören:

eine von einem Motor angetriebene Pumpe 1041 mit einer Ansaugöffnung SP, die über eiiHi(nicht dargestellten) Eilt er und Leitungen mit dem Kraftstofftank 1030 verbunden ist;

ein an die Abgabeöffnung OP der Pumpe 1041 angeschlossenes Drucksteuerventil 1042, das den Druck des von der Pumpe 1041 abgegebenen Kraftstoffs auf einem vorgegebenen Wert hält; und eine mit der Einspritzdüse 1601 verbundene Kraftstoffdurchsatzsteuerung 1054, die über einen Bowdenzug 1005 und einen Hebel 1051 mittels der Hin- und Herbewegung eines Kolbens 1052 die Öffnungsweite und Verschlußweite der Strömungswege 1053, 1053' steuert.

Wie aus Pig. 16 ersichtlich, gehört zu der kontinuierlich arbeitenden Kraftstoffeinspritzdüse 1601 ein Nadelventil NY in einem Hohlzylinder HC.mit einer Düse N und einem Bodenabschnitt, wobei an der Spitze dss Nadelventils NV eine spiralförmige Nut ausgespart ist; dieses Nadelventil NV wird vom Kraftstoffdruck bis zur Öffnung der Düse N angehoben und erzeugt eine wirbeiförmige Kraftstoffströmung in spiraliger Form, wodurch kontinuierlich ein kegelförmiger Kraftstoff-Film erzeugt wird.

Zu dem mit Fig. 14 dargestellten Ultraschallgenerator 1021 gehören:

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ORIGINAL !

COPY

ein Ultraschallwandler 1025'mit piezoelektrischen Elementen 1024 aus PZT, welche mittels vier Schrauben sandwichartig zwischen einem rückwärtigen Elock 1023 und einem Verstärker 1022 für mechanische Schwingungen angebracht sind;

ein aus einem abgestuften Horn bestehender Verstärker 1022 für mechanische Schwingungen, der mittels der genannten Schrauben einstückig am Ultraschallwandler 1025 befestigt ist; und

ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil 1020, das mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Verstärkers 1022 ausgerichtet einstückig an dessen Auslaß ausgebildet ist.

Mittels zwei PZT wandelt der Ultraschallwandler 1025 die vom Ultraschalloszillator 1026 erzeugten elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen um; der gesamte Ultraschallgenerator ist dahingehend ausgelegt, daß beim Drehen des Zündschlüssels IK die Erzeugung der elektrischen Ultraschallschwingungen beginnt.

Über einen Plansch am rückwärtigen Rock 1023 ist mittels der oben genannten Schrauben ein Plansch von großem Querschnitt am Verstärker 1022 an der Seitenwand des Luftkanals 1001 angebracht, so daß sich der gesamte Ultraschallgenerator innerhalb des Luftkanals befindet. Das Ultraschall-Schwingteil 1020 ist in der Mitte des Luftkanals 1001 koaxial zu diesem strom-

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ÖFSGINAL
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kanals, die frei von Turbulenzen sind. Der Kraftstoff wird von der Düse H" der Einspritzdüse 1601 in einer vorgegebenen Menge in Form eines konischen Flüssigkeitsfilms kontinuierlich eingespritzt; der Flüssigkeitsfilm trifft auf die gesamte Innenfläche des Ultraschall-Schwingteils 1020 und kann dort in äußerst feine Flüssigkeitströpfchen zerstäubt werden; die gebildeten Flüssigkeitströpfchen werden sorgfältig mit der herangeführten Luft vermischt; das gebildete Gemisch wird über die Zugangsbohrung SPT und das Einlaßventil IV dem jeweiligen Zylinder C des Motors zugeführt und verbrennt dort vollständig.

Im einzelnen gehört zu dieser dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftπtoffzufuhr-Vorrichtung eine Ansaugluftsteuerung A, bei der ein verschiebliches B_auteil a^ mit seiner Achse rechtwinklig zur Achse des luftkanals 1001 im luftkanal 1001 angeordnet ist; zur Steuerung der Öffnungs- und Verschlußstellung des luftkanals 1001 kann das verschiebliche Bauteil hin- und herbewegt v/erden. Innerhalb des luftkanals 1001 strömt die Ansaugluft in Form von schlichten, parallel zur Längsrichtung des Kanals 1001 ausgerichteten luftströmen; der Durchsatz an Ansaugluft kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, so daß die von dem Ultraschall-Schwingteil 1020 erzeugten extrem fein zerstäubten Kraftstofftröpfchen sorgfältig mit der luft vermischt werden können. Darüberhinaus kann das Anhaften von zerstäubtem Kraftstoff an den Innenwänden' des Kanals 1001 für zerstäubten Kraftstoff verhindert werden> so daß die Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisches an die laufeigenschaften des Motors

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aufwärts von dem zusammenlaufenden Abschnitt PCP des Ansaugrohres PC, jedoch etwas stromabwärts von der Einspritzdüse 1601 angeordnet.

Wie das mit' Fig. 17 dargestellt ist, sind bei dieser Ausführungsform der Luftkanal 1001 und das Luftansaugrohr PC mit möglichst wenig Krümmungen ausgebildet, so daß das Anhaften von zerstäubtem Kraftstoff an den Wänden dieser Krümmungen verhindert wird. Zusätzlich weist die LuftzufuhrÖffnung der Verengung 1006 eine veränderbare rechteckige Form auf, so daß zerstäubter Kraftstoff und Luft sorgfältig miteinander vermischt werden können; die Geschwindigkeitsverteilung wird mit ν bezeichnet. Zum Vermischen weist das Ansaugrohr PC einen geeigneten Mischraum 1112 stromabwärts von dem Ultraschall-Schwingteil 1020 auf.

Mittels einem an eine Batterie BT angeschlossenen Zündschlüssel IK wird diese Ausfuhrungsform gemeinsam mit dem Motor gestartet; es sind jedoch (nicht dargestellte) Verzögerungsmittel vorgesehen, daß bei einer positiven Drehung des Zündschlüssels um einen vorgegebenen Betrag zuerst der Ultraschalloszillator 1026, die Pumpe 1041 und dann der Anlasser des Motors in Gang gesetzt werden.

Bei dieser Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung mit der oben angegebenen Anordnung erzeugt die Ansaugluft-Steuerung A (vgl. Pig. 18) beständige schlichte Luftströme parallel zur Längsrichtung des Luft-

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angepaßt ist, womit wiederum das Ansprechvermögen des Motors verbessert wird. Im Ergebnis kann der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden, das zugeführte Gemisch vollständig verbrannt v/erden und dadurch die Bildung schädlicher Abgasbestandteile unterdrückt werden.

Genauso wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird auch bei dieser dritten Ausführungsform der Kraftstoff völlig durch die Einspritzdüse 1601 in Form eines dünnen Films dem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil 1020 zugeführt, so daß dort in einem weiten Bereich von Laufbedingungen des Motors ein fein zerstäubter Kraftstoff erzeugt v/erden kann, so daß im wesentlichen die gesamte zugeführte Kraftstoffmenge vollständig zerstäubt wird. Diese Vorteile lassen sich bei einem bekannten Vergaser und einer bekannten Kraftstoffeinspritzung nicht erzielen, da sich dort der Kraftstoff an den Innenwänden des Luftkanals oder der Ansaugöffnung niederschlägt. Weiterhin ist im Vergleich zu solchen bekanrfc en Vorrichtungen, wo der Kraftstoff lediglich auf eine besondere Stelle oder mehreren besonderen Stellen aufgebracht wird, die Zerstäubungsgeschwindigkeit und die zerstäubte Kraftstoff menge hervorragend.

Vieiterhin ist bei dieser Ausführungsform die Kraft stoff zuführung stromabwärts von der Ansaugluftsteuerung A in dem Luftkanal angeordnet, so daß der von dem Ultraschall-Schwingteil 1020 zerstäubte Kraftstoff in keinem Pail an dem Drosselventil

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oder dgl. anhaften kann, wie das bei üblichen Vorrichtungen der Pail ist; der zerstäubte Kraftstoff kann auch nicht an der >/and des Luftkanals anhaften, so daß die gesamte zugeführte Kraftstoffmenge zerstäubt und dem Brennraum P zugeführt wird.

Die oben beschriebene dritte Ausführungsform 3s t nicht notwendigerweise auf die angegebene Einrichtung für die Erzeugung eines Plüssigkeitsfilms und dessen Zuführung zu dem Ultraschall-Schwingteil beschränkt; vielmehr können auch die mit den Pig. 3 bis 8 dargestellten alternativen Einrichtungen verwendet worden.

Weiterhin ist diese dritte Ausführungsform nicht auf die angegebene Ansaugluftsteuerung A beschränkt; vielmehr kann auch die mit Pig. 19 dargestellte Ansaugluftsteuerung verwendet werden; bei dieser Ansaugluftsteuerung sind zwei einander gegenüberliegende verschiebliche Bauteile a.. in dem luftkanal 1001 mit ihren Achsen senkrecht zur Achse des Luftkanals 1001 angeordnet; dadurch kann die Achse der Öffnung der Verengung 1006 mit der Mittelachse des hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteils 1020 ausgerichtet, werden. Nach einer weiteren Alternative kann eine Ansaugluftsteuerung mit einer veränderbaren Drossel verwendet werden, wodurch die Porm der Öffnung in eine zylindrische oder ellyptische Porm gebracht werden kann; auch bei dieser Öffnung strömt die Ansaugluft in Form paralleler Luftströme, so daß die gleichen Vorteile erzielt werden, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.

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Nachfolgend werden eine vierte, fünfte und sechste Ausführungsform erläutert, mit welchen der dritte Gesichtspunkt der Erfindung verwirklicht ist; diese Ausführungsformen sind als Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung für einen Kraftfahrzeugbenzinmotor vorgesehen, d.h., für einen Otto-Motor.

Bislang beruhen die Kraftstoffzufuhr-Vorrichtungen für Otto-Motoren auf der Selbstzerstäubung des Kraftstoffs; um den längs der Innenwand der Einlaßleitung strömenden dünnen Kraftstoff-Film zu entfernen, ist vorgeschlagen worden, die Einlaßleitung mittels Abgaswärme aufzuheizen. Im Gegensatz dazu soll mit diesen erfindungsgemäßen Ausführungsformen eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung bereitgestellt werden, welche lediglich die Punktion hat, den Kraftstoff zuzuführen und dessen Durchsatz zu regeln, während die Vorrichtung in keinem Falle die Zerstäubung des Kraftstoffes bezwecken soll. Im einzelnen wird der Kraftstoff von einer stromabwärts zum Drosselventil angeordneten Viand positiv in einen Flüssigkeitsfilm umgewandelt, und dieser Flüssigkeitsfilm wird vollständig von einem ringförmigen TJltraschall-Schwingteil zerstäubt, das unmittelbar stromabwärts zu der ^T/and angeordnet ist; hierdurch wird ein Gemisch aus zerstäubtem Kraftstoff in Luftströmen erzeugt, das den entsprechenden Zylindern zugeführt wird. Der zerstäubte Kraftstoff wird unmittelbar mit der Luft vermischt und rasch den Zylindern zugeführt, ohne daß eine erneute Abscheidung an den Innenflächen der Einlaßleitung stattfindet; hierdurch kann das Ansprechvermögen des Motors auf Veränderungen der Betriebsbedingungen verbessert v/erden, und die Zylinder werden zu allen Zeiten mit einem geeigneten Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgt. Dadurch wird bei allen Betriebs-bedingungen des Motors eine

optimale Verbrennung gewährleistet, wodurch, der Kraftstoffverbrauch gesenkt, der Anteil an schädlichen Äbgasbestandteilen vermindert und das Fahrverhalten verbessert wird. Darüberhinaus ist eine Kraftstoffzufuhr-Yorrichtung, die lediglich auf die Bildung eines Kraftstoff-Films gerichtet ist, einfach im Aufbau und vermag den Kraftstoffdurchsatz leichter ζΐι steuern, wodurch die angestrebte Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen möglich wird.

Mit Fig. 20 ist die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Yorrichtung dargestellt. Diese vierte Ausführungsform weist eine hohlzylinderförmige Wand 2001 auf, die koaxial innerhalb des Ansaugluftrohres IP des Benzinmotors angeordnet ist; unmittelbar stromabwärts von dieser Wand 2001 und koaxial dazu ist ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil angeordnet.

Zu dieser vierten Ausführungsform einer Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung gehören:

ein im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs angeordneter Kraftstofftank 2004; eine Druckerzeugungs- und Regelanlage 2003, welche den vom Kraftstofftank herangeführten Kraftstoff unter einen vorgegebenen Druck setzt und den Kraftstoff mit gesteuertem Durchsatz durch eine Düse der nachfolgend beschriebenen Wand zuführt;

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eine stromabwärts von dem Drosselventil TV koaxial im Ansaugluftkanal IP angeordnete Wand 2001 an der aus dem durch eine Düse zugeführten Kraftstoff ein Flüssigkeitsfilm erzeugt wird; und ein stromabwärts und benachbart zu der Wand 2001 angeordneter Ultraschallgenerator 2002.

Zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage 2003 gehören:

eine von einem Motor angetriebene und mit dem Kraftstofftank 2004 verbundene Pumpe 2030; ein mit der Abgabeöffnung der Pumpe 2030 verbundenes Drucksteuerventil 2031_t mit welchem der Druck des von der Pumpe 2030 abgebenen Kraftstoffs auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird;

ein Computer 2033» der Signale zur Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes gibt; zur Ermittlung dieser Signale werden dem Computer Informationen über den Unterdruck in dem Ansaugluftrohr über eine Nebenleitung 2032 und Informationen über die Motordrehzahl (n) zugeführt; und

ein Solenoid (Magnetspule) 2035, das in Abhängigkeit von den vom Computer 2033 übermittelten Signalen die öffnungsweite eines Nadelventils der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2034 steuert.

Die Wand bzw. das Wandteil 2001 besteht aue einem Hohliylinder 2010, der von vier rechteckigen, radial abstehenden Halterungen

koaxial in dem Ansaugluftkanal IP gehalten wird; diese rechteckigen Halterungen sind in einem Winkel von 90 rund um den Umfang des Hdüzylinders 2010 angeordnet. Der Hohlzylinder 2010 weist in seiner Innenwand eine duchgehende Bohrung für die Aufnahme einer tangential ausgerichteten und nach unten geneigten Einspritzdüse 2034 auf. Im Ergebnis ist die Wand 2001 koaxial innerhalb des Ansaugluftkanals IP angeordnet und bildet einen Hilfs-Luftkörper.

Zu dem mit Pig. 20 dargestellten Ultraschallgenerator 2002 gehören :

ein Ultraschallwandler 2021 mit piezoelektrischen Elementen aus PZT, die mittels vier Schrauben zwischen einem rückwärtigen Block 2023 und einem Verstärker 2022 angeordnet sind; ein als abgestuftes Horn ausgebildeter Verstärker 2022 für die Verstärkung mechanischer Schwingungen, der mittels der genannten Schrauben an dem Ultraschall wandler 2021 befestigt ist; und ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil 2020, das mit seiner Achse senkrecht zur Achse des Verstärkers 2022 ausgerichtet einstückig an dessen Auslaß angebracht ist.

Der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwing teils 2020 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Wand 2001; das Ultraschall-Schwingteil 2020 ist koaxial inner-

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halt» des Ansaugluftkanals IP benachbart zu der Wand 2001 angeordnet.

Bei dieser in der angegebenen V/eise angeordneten vierten Ausführungsform einer Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung betätigt der Computer 2033 der Druckerzeugungs- und Regelanlage 2003 das Solenoid 2035 in Abhängigkeit vom Wert des Unterdruckes in dem Ansaugluftkanal und in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (n); hierdurch wird die Öffnungsweise des Nadelventils der Einspritzdüse 2034 gesteuert, wodurch der Kraftstoff bei einem für den Betrieb des Motors geeigneten Durchsatz durch die nach innen geneigte Düse der Einspritzdüse 2034 der Innenfläche der Wand 2001 zugeführt wird. Dieser der Innenfläche der Wand 2001 zugeführte Kraftstoff strömt an dieser schraubenförmig nach unten, bildet längs der gesamten Innenfläche der Wand 2001 einen dünnen Flüssigkeitsfilm und fällt schließlich auf die Innenwand des anschließend angeordneten hohlzylinaerformigen Ultraschall-Schwingteils; dieses führt Ultraschallschwingungen aus, von denen der Kraftstoff-Flüssigkeitsfilm in außerordentlich feine Tröpfchen zerstäubt wird; diese zerstäubten Tröpfchen werden mit Luft vermischt, die durch den Ansaugluftkanal IP herangeführt wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch eine Zweigleitung und die Zulaufbohrung dem Brennraum CC zugeführt, wo der ausreichend zerstäubte Kraftstoff vollständig verbrannt wird·

Aus obiger Erläuterung wird deutlich, daß bei dieser vierten Ausführungsform die Gesamtmenge des zugeführten Kraftetoffß_f

bevor dieser das Ultraschall-Schwingteil 2020 erreicht, einen dünnen Flüssigkeitsfilm bildet; dieser Flüssigkeitsfilm wird nunmehr dem Ultraschall-Schwingteil zugeführt, wodurch gewährleistet wird, daß an diesem eine vollständige Zerstäubung des gesamten zugeführten Kraftstoffs in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen des Motors erfolgt. Dadurch werden die Nachteile der üblichen Vergaser und Kraftstoffeinspritzungen vermieden, bei denen eine Zerstäubung des Kraftstoffs in ausreichend feine Tröpfchen von einheitlicher Größe nicht erreicht wird.

Bei dieser vierten Ausführungsform strömt die Luft längs der Innenfläche und längs der Außenfläche der Wand 2001,ohne daß die Luftßtröme gestört bzw. verwirbelt werden; der von dem Ultraschall-Schwingteil 2020 zerstäubte Kraftstoff wird mit derjenigen Luft sorgfältig vermischt, die längs der Innenwand und.längs der Außenwand des Schwingteils 2020 strömt; dadurch wird ein angestrebtes Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Brennraum CC rügeführt.

Bei flitter vierten Ausführungsform ist das Ultraschall-Schwingteil 2020 in dem Ansaugluftkanal IP stromabwärts vom Drossel-

ventil ΪΥ angeordnet, so daß keine Möglichkeit besteht, daß tion EtTttäubter Kraftstoff erneut am Drosselventil niederschlägt; dadurch Itt gewährleistet! daß in wesentlichen die Gesamtmenge 4tt feuftführtcn Kraftstoffs weitergeleitet wird, ohne daß Teile

ttt Kraftstoffs ui Drottelrentil, as linlaßkanal oder anderen fluten t*haften.

Schließlich, weist diese vierte Ausführungsform den v/eiteren Vorteil auf, daß das hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteil eine große schwingende Oberfläche hat und deshalb eine große Kraftstoffmenge zu zerstäuben vermag.

Bei dieser vierten Ausführungsform wird der Kraftstoff-Flüssigkeitsfilm von einem ringförmigen Ultraschall-Schwingteil 2020 zerstäubt. Zwischen der, einen Hilfs-Luftkörper bildenden Wand 2001 und dem Ansaugluftkanal IP strömt die Luft mit einer höheren Geschwindigkeit, als durch den Hilfs-Luftkörper hindurch; hierdurch wird das Gemisch aus Luft und zerstäubtem Kraftstoff auf dem Weg zum Brennraum CC vender durch diesen Zwischenraum strömenden Luft eingehüllt. Der zerstäubte Kraftstoff wird dadurch vollständig mit Luft vermischt, bevor er das Ende des Einlaßkanals und den Verdichtungsraum des Motors erreicht. Dadurch wird verhindert, daß sich zerstäubter Kraftstoff erneut an den Wänden des Einlaßkanals niederschlägt; dies führt zu einer schnellen und scharfen Reaktiaides Motors auf Veränderungen der Betriebsbedingungen. Der durch einen Zwischenraum zwischen dem Hilfs-Luftkörper und dem ringförmigen Ultreschall-Schwingteil ausgeströmte Kraftstoff wird ebenfalls an der Außenwand des Schwingteils zerstäubt, so daß eine vollständige Zerstäubung des Kraftstoff-Flüssigkeitsfilms erhalten wird*. Diese Ausführungsform kann den Kraftstoff-Fluß auf der Basis von Signalen steuern, welche aus dem Unterdruck in der Ansaugluftleitung und der Motordrehzahl ermittelt worden sind; alternativ

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können diese Informationen durch andere Informationen ergänzt und/oder ersetzt werden, welche dem Luftmassenausstoß, dem Ausgangssignal eines Lambda-Mhlers, einem Yen tür i-Vakuum, einer Verschiebung des Gaspedals oder dgl. entsprechen, sofern dies angestrebt wird. Die Verschiebung des Gaspedals wird hier erwähnt als ein Ersatz für die Beschleunigungspumpe eines üblichen Vergasers. Bei mit abgemagertem Kraftstoffgemisch arbeitenden Verbrennungsmotoren, die eine relativ große Drosselöffnung aufweisen (geringer Unterdruck im Ansaugluftrohr) kann der Kraftstoff-Fluß allein auf der Basis der Motordrehzahl gesteuert werden. Diese Vorrichtung kann ausgelegt werden, um einen Portbestand von Schichtungen von Kraftstoff und I-uft zu ergeben, wenn die Zündung mittels Zündkerze erfolgt.

Mit Bezugnahme auf Fig. 21 wird nachfolgend eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung erläutert; auch diese Vorrichtung ist für die Anwendung bei. Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren bestimmt, ähnlich wie die oben erläuterten Ausführungsformen.

Bei dieser fünften Ausführungsform weist die Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung eine Wand auf, die von der Viand des Ansaugluftkanals gebildet wird; im Unterschied zu der vierten Ausführungsform verringert sich bei dieser fünften Ausführungsform der Innendurchmesser der Wand fortlaufend; der Kraftstoff wird tangential an oberen Ende der Wand an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen eingespritzt; der Ultraschallgenerator weist einen magneto-

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striktiven Ultraschallwandler auf« Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf diese unterschiedlichen Punkte; darüberhinaus sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und nicht in einzelnen beschrieben.

Zu dieser fünften Ausführungsform einer Kraftstoffsufuhr-Vorrichtung gehören:

ein im hinteren !eil des Kraftfahrzeugs angeordneter Kraftstofftank 2004;

eine Druckerzeugungs- und Regelanlage 2103, welche den vom Kraftstofftank 2004 herangeführten Kraftstoff unter einen vorgegebenen Druck setzt, und diesen Kraftstoff mit einem Durchsatz, der an die Menge der Ansaugluft angepaßt ist, der Innenfläche einer Wand (bzw. eines■WandteiIs) 2101 zuführt; eine koaxial im Ansaugluftkanal IP und stromabwärts von einem Drosselventil TV angeordnete Wand 2101; und ein unmittelbar stromabwärts von der Wand 2101 in einer Aushöhlung angeordneter Ultraschallgenerator 2102.

Zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage 2103 gehören:

eine Kraftstoffpumpe 2130, deren Rotationsgeschwindigkeit von elektrischen Signalen gesteuert wird; diese Signale betreffen die Menge der Ansaugluft und werden von einem Luftmengenmesser ermittelt, der im Ansa^-ugluftkanal IP stromabwärta vom Drosselventil TV angeordnet ist; dank dieser Signale wird der Kraftstoff

angepaßt an die Menge der Ansaugluft zugeführt; zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 2131 und 2131', welche den Kraftstoff durch die Bohrungen 2133 und 2133' in tangentialer Richtung auf die Innenfläche der Wand 2101 spritzen; diese Bohrungen 2133 und 2133' münden an zv/ei diametral gegenüberliegenden Stellen an dem oberen (mit großem Durchmesser) Ende der Wand 2101.

Von der Pumpe 2130 wird der Kraftstoff unter einem konstanten Druck pro Umdrehung mit konstanter Menge abgegeben, so daß die eingespritzte Kraftstoffmenge allein durch Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Pumpe 2130 verändert werden kann.

Die Wand 2101 wird von demjenigen Wandabschnitt IPW des Ansaugluftkanals gebildet, dessen Innendurchmesser sich fortlaufend verringert, so daß diese -Wand 2101 trichterförmige Gestalt aufweist. An der Innenwand sind an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen tangential verlaufende Bohrungen ausgespart, in denen die Einspritzdüsen 2131 und 2131' der oben genannten Druckerzeugungs- und Regelanlagen 210-3 untevgebracht sind.

Zu dem Ultraschallgenerator 2102 'gehören:

ein U-förmiger magnetostriktiver Ultraschallwandler 2121, der mit einem Ultraschalloszillator verbunden ißt;

ein Verstärker 2122 vom Fourier-Typ für die Verstärkung mechanischer Schwingungen, der einstückig am Ultraschallwandler 2121 befestigt ist; und

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ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil 2120, das einstückig am Auslaß des Verstärkers 2122 angebracht ist.

Am Schwingungsknotenpunkt der Ultraschallschwingung des Verstärkers 2122 ist ein Ring 2125 vorgesehen, und an einem Ende einer Halterung 2126 mit S-förmigem Längsschnitt befestigt. Das Außenende der Halterung 2126 ist mittels Schrauben an der Außenwand des Ansaugluftkanals befestigt. Das hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteil 2120 befindet sich in einer stromabwärts gelegenen Aushöhlung und ist koaxial zu dem verengten Auslaßende der Wand 2101 angeordnet, die einstückig mit der Wand IPW des Ansauglv-ftkanals ausgebildet ist. Das Ultraschall-Schwingteil 2120 weist im wesentlichen den gleichen Innendurchmesser auf, wie das Auslaßende. der Wand 2101. Der Ultraschallgenerator empfängt elektrische Signale vonvorgegebener Frequenz von dem Ultraschalloszillator 2024 und wandelt diese elektrischen Schwingungen über den Ultraschallwandler 2121 in mechanische Schwingungen um. Die mechanischen Schwingungen werden von dem Verstärker 2122 verstärkt, um dem Ultraschall-Schwingteil 2120 plattförmige Biegeschwingungen zuzuführen.

Der Innendurchmesser des Ansaugluftkanals vergrößert sich stromabwärts von dem Ultraschall-Schwingteil fortlaufend,'um ein Anhaften von zerstäubtem Kraftstoff daran zu verhindern.

Bei dieser oben beschriebenen fünften Ausführungsform führt

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die Kraftstoffpumpe 2130 den unter Druck gesetzten Kraftstoff mit geregeltem Durchsatz den Einspritzdüsen 2131 und 2131' zu; die Durchsatzsteuerung erfolgt entsprechend den AusgangsSignalen des Luftmassenmessers 2132, der stromaufwärts vom Drosselventil TV angeordnet ist. Die Einspritzdüsen 2131 und 2131' spritzen den Kraftstoff in horizontaler Richtung längs der Innenfläche am oberen Ende der Wand 2101 ein. Der in horizontaler Richtung längs der Innenfläche-der Wand 2101 eingespritzte Kraftstoff breitet sich über die gesamte Innenfläche aus und bildet einen dünnen Flüssigkeitsfilm; dieser ITüssigkeitsfilm wird verwirbelt und fließt nach unten auf das ringförmige Ultraschall-Schwingteil 2120 zu, wo der !Flüssigkeitsfilm von den, von den Biegeschwingungen des Ultraschall-Schwingteils 2120 herrührenden Ultraschallwellen zerstäubt wird. Dei* zerstäubte Kraftstoff wird sorgfältig mit Luft vermischt und von Luftströmen in der Ansaugluftleitung IP dem Brennraum CC zugeführt; dort e'rfolgt die vollständige Verbrennung des Kraftstoffs. Die Ansaugluftleitung IP weist einen erweiterten Abschnitt IPW auf, v/omit verhindert wird, daß sich der bereits zerstäubte Kraftstoff erneut niederschlägt. Bei dieser fünften Ausführungsform weist die Wand 2101 einen sich fortlaufend verengenden inneren Querschnitt auf; damit ist gegenüber der vierten Ausführungsform der weitere Vorteil verbunden, daß den Luftströmen höhere. Geschwindigkeit erteilt wird; das führt zu einer größeren Druckkraft auf den längs der Innenfläche der Viand strömenden Kraftstoff, wodurch die Erzeugung des FlÜBsigkeitsfilms verbessert wird.

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Die Kraftstoffpumpe fördert bei konstantem Druck des Kraftstoffs mit jeder Umdrehung eine konstante Kraftstoffmenge, so daß der Kraftstoffdurchsatz allein durch, die Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Pumpe geregelt werden kann.

Ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform fließt auch bei der fünften Ausführungsform der Kraftstoff längs der Fläche der Tand 2101 ohne die Luftströme zu stören; dadurch kann unter konstanten Bedingungen ein Kraftstoff-Flüssigkeitsfilm erzeugt waxLen, der unter allen Betriebsbedingungen des Motors optimal für die Zerstäubung an einem ringförmigen Ultraschall-Schwingteil geeignet ist. Darüberhinaus bildet die trichterförmige 7/and einen verengten Abschnitt de3 Ansaugluftkanals, was dazu beiträgt, die Schwingung der Ansaugluft zu dämpfen, die ansonsten eine Rückblasströmung des zugeführten Kraftstoffes verursachen könnte. Zusätzlich ist dies nützlich für die Erhöhung des Ansprechvermögens der Luftströme auf Veränderungen der Betriebsbedingungen des Motors. Um die Urzeugung des Plüssigkeitsfilms noch weiter zu vergrößern, kann den Luftströmen eine Wirbelbewegung erteilt werden oder an der Innenfläche der Wand kann eine schraubenförmige Nut ausgespart werden, die stromabwärts von den Kraftstoffeinspritzöffnungen beginnt und bis zum ringförmigen Ultraschall-Schwingteil fortläuft.

Hinsichtlich weiterer Eigenschaften weist die fünfte Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Eigenschaften auf, wie die oben beschriebenen Ausführungsformen.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 22 wird nachfolgend eine sechste Ausführungsform der erfindungsgeinäßen Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung erläutert, welche ebenfalls für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor bestimmt ist.

Im Unterschied zur vierten und fünften Ausf ührungsform besteht bei der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser sechsten Ausführungsform die Wand 2201 aus einem Abschnitt des Ansaugluftkanals mit einheitlichem Innendurchmesser und weist einen Vorsprung mit nach unten abnehmender Wandstärke auf; weiterhin gehören zu dieser sechsten Ausführungsform:

eine Druckerzeugungs- und· Regelanlage 2203 mit einem Einspritzvergaser;

ein Ultraschallgenerator 2202 mit

einem Verstärker 2222 für mechanische Schwingungen in der Form eines Kettenlinienhorns; ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil 2220, das unmittelbar stromabwärts, an der Wand 2201 in einem Abschnitt mit großem Durchmesser oder erweitertem Abschnitt BP des Ansaugluftkanals IP angeordnet ist.

Die Wand (bzw. das Wandteil) 2201 wird von einem stromabwärts vom Drosselventil TV gelegenen Abschnitt IPW d.es Ansaugluftkanals gebildet, welcher über seine Länge einen einheitlichen Durchmesser aufweist; zu der Wand 2201 gehört ein Vorsprung 2211, dessen Innendurchmesser sich" nach unten gerichtet erweitert, so daß dieser Vorsprung 2211 nach unten gerichtet eine sich vermindernde

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Wandstärke aufweist; unmittelbar stromaufwärts von der Wand 2201 ist eine Öffnung 2210 vorgesehen, durch welche Kraftstoff zugeführt wird.

Die Druckerzeugungs- und Regelanlage 2203 "besteht aus einem Einspritzvergaser, dessen Auslaß 2235 in einem als Venturi-Düse ausgebildeten Abschnitt BT des Ansaugluftkanals mündet; weiterhin ist eine Kammer vorgesehen, welche durch ein Diaphragma D in eine obere Kammer UC und eine untere Kammer LC unterteilt ist; die obere Kammer UC steht mit der umgebenden Atmcgpähre in Verbindung; die untere Kammer IC ist an den Durchlaß 2235 angeschlossen. Der von dem Kraftstofftank 2004 herangeführte Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe 2230 einer Kraftstoffdrucksteuereinrichtung 2232 und durch ein Filter 2231 und einen Kanal 2233 einer Kraftstoffdruck-Regelkanmer PCC zugeführt. Die Kraftstoffdruck-Regelkammer PCC ist mit einem Ventil, zu dem ein Nadelventil NV gehört, ausgestattet; das Nadelventil NV ist .an dem Diaphragma D angelenkt und an dem Diaphragma PD einer Regelungskammer, welche gegenüberliegend vom Ventilsitz VS angeordnet sind. Der Abstand zwischen dem Nadelventil NV und seinem Ventilsitz VS wird von dem Wert des Venturi-Unterdrucks gesteuert, womit wiederum der Druck des Kraftstoffes geregelt wird, welcher über die Kanäle MJ, 2234 und 2238 der Abgabedruck-Regeleinrichtung 2237 zugeführt wird. Die Öffnung 2210 in der Wand 2201 ist als Düse ausgebildet, und dieser Düse wird von dem Abgabedruck-Regelventil 2237 der Kraftstoff durch den Kanal 2239 zugeführt; damit ist gewährleistet, daß der Druck des zugeführten Kraftstoffs auf einem

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vorgegebenen Wert gehalten wird. Der Kanal 2234 stellt über den Kanal 2236 mit der Regelungskammer PBG in Verbindung, welche eine Druckfeder FS aufweist; der Regelungskammer PBO kann durch Verschiebung des Diaphragmas PD als Folge einer Verschiebung des Nadelventils NV ein Teil des Kraftstoffs aus der Kraftstoffdruck-Regelkammer PGC augeführt v/erden, wodurch verhindert wird, daß das Abgabedruck-Regelventil 2237 eine zu große Menge Kraftstoff an die Wand 2201 abgibt, wenn plötzliche Druckänderungen innerhalb des Ansaugluftkanals auftreten.

Der Ultraschallgenerator 2202 arbeitet mit einem Verstärker für. mechanische Schwingungen vom Typ eines Kettenlinien-Ultraschallhoms 2222, das mittels Schrauben einstückig an einem piezoelektrischen Ultraschallwandler 2021 angebracht ist, welcher seinerseits (wie bei der vierten Ausführungsform) mit dem Ultraschalloszillator 2024 verbunden ist; das Horn weist ein hohlzylinderförmiges Ultraschall-Schwingteil 2220 auf, das einstückig an dessen entferntem Ende ausgebildet ist. Am Basisende des Kettenlinien-Ultraschallhorns 2222 ist ein Plansch ausgebildet, über den mittels Schrauben der rückwärtige Block des Ultraschallwandlers 2021 angebracht ist; ferner ist an diesem Plansch ein Ende einer U-förmigen Halterung 2225 angebracht; das andere Ende dieser Halterung ist mittels Schrauben an der Außenwand des Ansaugkanals befestigt, so daß das Ultraschall-Schwingteil 2220 innerhalb des erweiterten Abschnittes BP stromabwärts von der Wand 2201, koaxial zu dieser ausgerichtet, gehalten wird. Die Innenwand des Ultraschall-Schwingteils

2220 ist mit der Außenwand deo Vorsprungs der V.'and 2201 ausgerichtet und "berührt diese.

Bei der Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach dieser sechsten Ausführungsform ermittelt die Druckerzeugungs- und Regelanlage 2203 die Betriebsbedingungen des Uotors über den Unterdruckwert im Ansaugluftkanal und führt den Kraftstoff durch die Öffnung 2210 der Innenfläche der Vfand 2201 zu. Der den Vorsprung 2211 erreicht habende Kraftstoff-PlüssigkeitsfiIm wird in seiner Gesamtheit dem benachbart angeordneten Ultraschall-Schwingteil 2220 zugeführt und von den Ultraschallschwingungen des Schwingteils 2220 vollständig zerstäubt. Der zerstäubte Kraftstoff wird sorgfältig mit Luft vermischt, welche mittig durch das Ultraschall-Schwingteil 2220 geströmt ist; hierdurch wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, das dem Brennraum CC zugeführt und dort vollständig verbrannt wird.

Diese sechste Ausführungsform weist insbesondere den Vorteil auf, daß die gesamte Menge an eingebrachtem Kraftstoff von dem Vorsprung 2211 der V.^rand 2201 dem Ultraschall-SchwingteÜ 2220 zugeführt wird, so daß im Ergebnis der gesamte zugeführte Kraftstoff dem Brennraum zugeführt wird.

Weitere Eigenschaften dieser sechsten Ausführungsform entsprechen den entsprechenden Eigenschaften der vierten und fünften Ausführungsform.

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Die oben erläuterten Aus führung s formen der Erfindung sind auf eine Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung für einen Kraftfahr-Zeugverbrennungsmotor gerichtet; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgeraäße Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung auch für viele andere Verbrennungseinrichtungen und sonstige Vorrichtungen benutzt v/erden, wo ein Gemisch aus zerstäubtem Kraftstoff und Luft erforderlich ist.

Die beschriebenen Ultraschallgeneratoren verwenden als Verstärker für die mechanischen Schwingungen ein abgestuftes Horn, ein Fourier-Horn oder ein Kettenlinienhorn, um damit das hohlzylinderförmige Ultraschall-Schwingteil anzutreiben. Es können jedoch auch andere Ultraschall-Hörner eingesetzt werden, einschl. einem Horn mit exponential er Form. Darüberhinaus kann die gegenseitige Anordnung von Ultraschall-Schwingteil und Verstärker sowie deren Formen und Aufbau auf verschiedene Weise von den oben erläuterten Ausführungsformen abweichen.

Weiterhin sind an den Kraftstoffeinspritzungen und den "ariden bzw. Wandteilen zur Ausbildung eines Kraftstoff-Flüssigkeitsfilms verschiedene Änderungen und Modifizierungen möglich.

Um den Kraftstoff unter Druck zu setzen und den Kraftstoff- durchsatz zu regeln, können auch andere Druckerzeugungs- und Regelanlagen eingesetzt werden, als bei den oben erläuterten Ausführungsformen, solange gewährleistet ist, daß der Kraftstoff angepaßt an die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors oder der Vtrbrennungseinrichtung zugeführt wird.

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Bei dor vierten, fünften und. sechsten Ausführungsform befinden Dich die ;,'and und das Ultrascliall-ocivwingteil im AnsaugluftkanaJ. ctronau.fv/ärta von einem Punkt, wo sich der AnsaugHuftkanal in die zu den einzelnen Zylindern führenden Zweigleitungen verzweigt. Es kann jedoch auch eine Viand und ein UltraschaJl'-Schwingteil in ;jeder von dem /msaixglu ft kanal wegführenden Zweigleitung vorgesehen sein, wie das mit Fig. 23 dargestellt ist. In diesen; TaIIe können Schwierigkeiten, die aus der einheitlichen Verteilung des Luft-Kraftstoff-G-emisches resultieren, noch weiter ausgeschlossen v/erden.

Kit Fig. ?J\ ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der anstelle der "bei der vierten, fünften und sechsten Ausführungsform vorgesehenen Einspritzdüsen eine oder mehrere Einspritzöffnungen vorgesehen sind; jede dieser Ein sprit söffnungen v.'eist ein Nadelventil auf, um den Durchsatz des von einer (nicht dargestellten) Fuinpo unter Druck herangeführten Kraftstoffs zu regeln.

Wie mit Pig. 25 dargestellt, kann die bei der vierten, fünften und sechsten Ausführungsform benutzte Druckerzeugungs- und Regelanlage nit einer, als hohler Ring ausgebildeten Düse versehen sein, v;elche koaxial an der Innenfläche der Wand angeordnet ist und Einspritzöffnungen 0.. bis Ch aufweist, durch welche Kraftstoff auf die Innenfläche der V/and gespritzt wjj?d. In diesem Falle soll die Richtung der Kraftstoffeinspritzung dahingehend ausgewählt werden, daß der Kraftstoff einen Flüssigkeitsfiln bildet, ohne von der Innenfläche der V,^rand wegzuspritzen.

Dar üb er hinaus .x>il dieser hohle Ring einen großen Innendur chme se er aufweisen, damit die durch diesen Rinfr strömenden Luftströme nicht gestört vorder,. Ö09807/06S1

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER . SERGEN · KRAMER ZWiRNER-HIRSCH-BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 9 P 9 Π R Q R

Pat«ntconsult Radedceitraß« 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patenlconsult Patentconsult Sonnenberger Stra8e 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

KABUSHIKI KAISHA TOYOTA GHUO KEMUSHO

2-12, Hisakata, Tempaku-ku, Nagoya-shi,

78/8726

Aichi-ken, Japan

Mit einem hohlzylinderförmigen Ultrasehall-Schwingteil arbeitende

Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung

Patentansprüche:

(χ) Mit einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil arbeitende Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung mit

einem Einlaßkanal mit einer Luftdurchsatzsteuerung; einem Kraftstofftank;

einer Druckerzeugungs- und Regelanlage, um den aus dem Kraftstofftank herangeführten Kraftstoff unter vorgegebenen Druck zu setzen und den Kraftstoffdurchsatz zu regeln;

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.e. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Dipl.-ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-ing.

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ORIGINAL INSPECTED

einem Ultraschallgenerator mit

einem an einen Ultraschalloszillator angeschlossenen Ultraschallwandler zur Umwandlung elektrischer Schwingungen in mechanische Schwingungen ;

einem an dem Ultraschallwandler einstückig "befestigten Verstärker für mechanische Schwingungen;

einem hohlzylinderförmigen Ultraschall-Schwingteil von vorgegebener Länge und Durchmesser, das mit seiner .achse senkrecht zur Achse des Verstärkers ausgerichtet an dessen Auslaß einstückig angebracht ist und sich innerhalb des Einlaßkanals befindet;

dadurch gekennzeichnet, daß

an der Druckerzeugungs- und Regelanlage eine Einrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilms aus dem herangeführten Kraftstoff angebracht ist;

der Auslaß der Einrichtung benachbart zum Ultraschall-Schwingteil angeordnet ist und diesem den Kraftstoff-Film zuführt; vom Ultraschall-Schwingteil der Kraftstoff-Film zerstäubt wird; so daß

ein Gemisch aus feinen Kraftstofftröpfchen und Luft durch den Einlaßkanal geführt wird.
2. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Erzeugung des Plüssigkeitsfilms eine an der Druckerzeugungs- und Regelungsanlage angebrachte Einspritzvor-

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richtung ist;

deren Auslaß sehr nahe zur Mittelachse des Ultraschall-Schwingteils verläuft, so daß der von der Einrichtung ausgespritze Kraftstoff in Form eines divergierend erweiterten Flüssigkeitsfilms auf wenigstens der Innenfläche oder der Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils auftrifft.
3. Kraftstoffzufuhr-Yorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

zur Luftdurchsatzsteuerung wenigstens ein verschiebliches, im Einlaßkanal angeordnetes, mit seiner Achse senkrecht zur Einlaßkanalachse ausgerichtets Bauteil gehört; dessen Hin- und Herbewegung die Öffnungsweite des Einlaßkanals regelt;

das eine schlichte Luftströmung in Strömen parallel zur Einlaßkanalachse gewährleistet und eine Abscheidung der Kraftstofftröpfchen verhindert.
4·. Kraftstoff zufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

zur Einrichtung zur Erzeugung des Plüssigkeitsfilms gehören: eine Wand mit einer Oberfläche von vorgegebener Länge und im wesentlichen dem gleichen Durchmesser an dem zum Ultraschall-Schwingteil benachbarten und mit diesem koaxial ausgerichteten Ende wie wenigstens die Innenfläche oder die Außenfläche des Ultraschall-Schwingteils ;

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in die ¥and eingesetzte, an die Druckerzeugungs- und Regelanlage angeschlossene Düsen, die sich tangential zur Wandoberfläche öffnen; so daß

eine abgemessene Menge Kraftstoff durch die Düsen hindurch der Wandoberfläche zugeführt wird und in Form eines Flüssigkeitsfilms beständig stromabwärts längs dieser Oberfläche strömt; und der Kraftstoff-Flüssigkeitsfilm von dem Ultraschall-Schwingteil beständig in äußerst kleine Kraftstofftröpfchen zerstäubt wird, die ihrerseits ausreichend mit der durch die Wand und das Ultraschall-Schwingteil strömenden Luft vermischt werden.
5. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung einen ununterbrochenen Kraftstoff-Film erzeugt.
6. Kraftstoffzufuhr-Yorrichtung nach einem der Ansprüche

2 oder 3,

dadurch gekonnzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung einen unterbrochenen Kraftstoff-Film erzeugt.
7. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche

2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung den Kraftstoff-Film kontinuierlich heranführt. 9098Ü.7/0661 "

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8.· Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung den Kraftstoff-Film intermittierend heranführt.
9. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung eine Dralldüse ist mit einer spiralförmigen Nut an der Außenwand eines Nadelventils, das in einen hohl?ylinderförmigen Düsenkörper mit einer Düsenöffnung eingesetzt ist, so daß ein Wirbel aus einem kegelförmigen Kraftstoff-Film erzeugt wird (d.h., der Kraftstoff-Film verläßt die Düse in Form eines divergierenden Kraftstoffsprühstrahls).
10. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung eine Dralldüse ist mit einer zylindrischen Wirbelkammer, die an die Düsenöffnung eines hohlzylinderförmigen Düsenkörpers angeschlossen ist; und in der Wand der Wirbelkammer wenigstens eine in tangentialer Richtung verlaufende Öffnung ausgebildet ist, durch welche Kraftstoff tangential in die Wirbelkammer einspritzbar ist; und an der Düsenöffnung ein Wirbel aus einem kegelförmigen Kraftstoff-Film, d.h. aus einem Flüssigkeitsfilm, in Form eines divergierenden Sprühstrahls erzeugt wird.

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11. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung eine Aufpralldüse ist mit einem hohlzylinderförmigen Düsenkörper mit Düssenöffnung, in den ein Schaftabschnitt eines Nadelventils mit T-förmigem längsschnitt eingesetzt ist, . wobei . Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit durch einen Zwischenraum rund um den Schaftabschnitt des Nadelventils auf die oberste Oberfläche des Ventils gespritzt wird und damit von dieser obersten Oberfläche ein divergierender Spzühstrahl eines plattenförmigen Kraftstoff-Films abgegeben wird.
12. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung eine Dralldüse ist mit einer zylindrischen Wirbelkammer, die an eine an einem hohlzylinderförmigen Düsenkörper ausgebildete Düsenöffnung angeschlossen ist; in der Wand der Wirbelkammer wenigstens eine in tangentialer Richtung verlaufende Öffnung ausgebildet ist; und an der unteren Oberfläche des Düsenkörpers Kreuznuten mit V-förmigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei ein Kreuzungspunkt der Kreuznuten mit der Düsenöffnung zusammenfällt, so daß vier unterteilte Kraftstoff-Filme von diesen Kreuznuten abgegeben werden.

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13. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einspritzvorrichtung eine Aufpralldüse ist mit einem hohlzylinderförmigen Düsenkörper mit Düsenöffnung, in die ein Schaftabschnitt eines Nadelventils mit T-förmigem Längsschnitt eingesetzt ist; und

längs der Außenwand dieses Schaftabschnittes vier in axialer Richtung zur Oberseite des Nadelventils verlaufende Nuten ausgebildet sind, so daß von diesen Axialnuten vier getrennte Kraftstoff -Pilme abgegeben werden.
14. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Einlaßkanal koaxial eine Abdeckung von stromlinienförmigem Längsschnitt mit hohlzylinderförmigem Bodenteil angeordnet ist; und

die Einspritzvorrichtung koaxial innerhalb der Abdeckung angeordnet ist; .

das Ultraschall-Schwingteil in der Weise in dem Einlaßkanal angeordnet ist, daß sein oberer Abschnitt näher am Öffnungsabschnitt der Abdeckung angeordnet ist, so daß der von der Einspritzvorrichtung abgegebene Kraftstoff-PiIm von der Luftströmung in dem Einlaßkanal nicht gestört wird.

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15. Kraftstoff zufuhr- Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Einlaßkanal einen konkaven Abschnitt aufweist; die Einspritzvorrichtung und das Ultraschall-Schwingteil innerhalb des konkaven Abschnitts hintereinander angeordnet sind, wobei das Auslaßende des Ultraschall-Schwingteils auf den Einlaßkanal zu gerichtet ist, so daß der von der Einspritzvorrichtung abgegebene Kraftstoff-PiIm von der Luftströmung in dem Einlaßkanal nicht gestört wird.
16. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Ultraschall-Schwingteil in dem Ultraschallgenerator eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen aufweist, die von dessen Innenwand bis zu dessen Außenwand reichen, so daß auf eine Wand des Ultraschall-Schwingxeils aufgebrachter Kraftstoff von beiden Wänden des Ultraschall-Schwingteils zerstäubt werden kann, da dessen Innenwand durch die Anzahl von Bohrungen mit der Außenwand verbunden ist.
17. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Ultraschall-Wandler des Ultraschallgenerators ein Ultraschall-Wandler mit piezoelektrischen Elementen oder mit magnetostriktiven Elementen ist. ' .

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18. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Verstärker der mechanischen Schwingungen in dem Ultraschallgenerator ein abgestuftes Horn, ein Fourier-Horn, ein Kettenlinienhorn, ein exponentialförmiges Horn oder ein konisches Horn ist.
19. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß

die Wand Bestandteil eines Hohlzylinders ist mit einem Innendurchmesser, der im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Ultraschall-Schwingteils zusammenfällt.
20. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß

die Wand Bestandteil eines Hohlzylinders ist mit einem Innendurchmesser, der in axialer Richtung fortlaufend abnimmt; und dessen kleinster Durchmesser im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Ultraschall-Schwingteils ausammenfällt.
21. Kraftstoffzufuhr-Vorriohtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß

an dem Hohlzylinder ein abstehender Abschnitt ausgebildet ist, dessen Innendurchmesser in axialer Richtung fortlaufend zunimmt; und

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dessen größter Durchmesser im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Ultraschall-Schwingteils zusammenfällt.
22. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der Einlaßkanal über Einlaßventile mit den Brennkammern eines Verbrennungsmotors verbunden ist; und

die öfffnungsdauer sowie der Öffnungszyklus der Einspritzvorrichtung in Abhängigkeit von der Laufbedingung des Verbrennungsmotors geregelt werden, so daß eine intermittierende Kraftstoffzufuhr in einem vorgegebenen, von der Laufbedingung des Motors abhängigen Durchsatz in Form eines Flüssigkeitsfilms zu dem Ultraschall-Schwingteil möglich ist.
23. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß

zu dem Ultraschallgenerator ein Ultraschall-Wandler mit piezoelektrischen Elementen sowie ein Verstärker in Form eines abge-r stuften Horns gehören.
24· Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, daß

zu der Druckerzeugungs- und Regelanlage eine vom Motor angetriebene Pumpe gehört, deren Ansaugöffnung über-ein Filter und Leitungen an den Kraftstofftank angeschlossen ist; ein Druckregelventil an die Auslaßöffnung der Pumpe angeschlos-

sen ist, um zu überprüfen, daß der Druck des von der Pumpe abgegebenen Kraftstoffes einem vorgegebenen Druckniveau entspricht; ein Computer vorgesehen ist, der angeschlossen ist an

einen Luftströmungsfühler in dem Lufteinlaßkanal stromabwärts von einem Luftfilter; ein die Motordrehzahl messender Fühler benachbart zu einem beweglichen Motorenteil; und ein die Kühlwassertemperatur bestimm ;ender Fühler innerhalb einer Wasserummantelung des Zylinderblockes; wobei der Computer aus den von diesen drei Fühlern übermittelten Signalen ein vorgegebenes Impulssignal ermittelt.
25. Kraftstoffzufuhr-Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 24, dadurch gekennzeichnet« daß

die Einspritzvorrichtung eine Dralldüse mit einem hohlzylinderförmigen Düsenkörper mit Düsenöffnung ist; in den Düsenkörper ein Nadelventil mit einer spiralförmigen Nut an seiner Außenwand eingesetzt ist;

das Nadelventil unter der Federkraft einer Schraubenfeder innerhalb des Düsenkörpers gehalten wird; und ein an den Computer angeschlossenes Solenoid an der Außenwand des Düsenkörpers vorgesehen ist, um den Düsenkörper mit einem Ventilöffnungszyklus und einer Ventilöffnungsdauer hin- und herzubewegen, welche dem vom Computer erzeugten Impulssignal entsprechen; und

diese Dralldüse koaxial innerhalb des Einlaßkanals angeordnet ist.

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