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Kraftstoff-Einspritzeinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen
Kraftstoffeinspritzung in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine, wobei der
Kraftstoff einem Teilstrom der die Ansaugleitung durchströmenden Luftmenge zugemessen
und mit diesem zusammen mit erhöhtem Druck den Einspritzstellen zugeführt wird.
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Bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser Bauart (DT-PS 1 243
917) wird der Kraftstoff von einem Zumeßventil proportional zum Luftdurchsatz durch
die Ansaugleitung in eine Kammer zugeführt, die einerseits an die Ansaugleitung
der Brennkraftmaschine und zum anderen an die Saugseite einer Förderpumpe angeschlossen
ist. Diese Förderpumpe fördert den zugemessenen Kraftstoff zusammen mit einem der
Ansaugleitung entnommenen Teilluftstrom gegebenenfalls über einen Verteiler zu mehreren'Einspritzstellen,
die in den den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohren
unmittelbar vor den Einlaßventilen angeordnet sind.
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Bei der bekannten Ausführung wird die Pumpe so ausgelegt, daß sie
bei Höchstlast der Brennkraftmaschine im wesentlichen reinen
Kraftstoff
fördert, bei niedrigen Lasten dagegen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Zwar
können auf diese Weise die bei der reinen Flüssigkeitseinspritzung, insbesondere
bei kleinen Einspritzmengen, sich ergebenden Schwierigkeiten einer exakten Zumessung
und ausreichenden Versprühung des Kraftstoffes weitgehend durch Anreicherung mit
Luft vermieden werden. Jedoch kann die Dufbereitung des geförderten Kraft stoffes
und insbesondere das Ansprechverhalten einer derartigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung
bei instationären Betriebszuständen noch nicht befriedigen. Da in dem Raum, in dem
der Kraftstoff zugeführt wird, wegen der beabsichtigten Abkopplung von den Druckschwankungen
der Förderpumpe nur eine relativ niedrige Strömungsgeschwindigkeit herrscht, wird
die Zeit für den Transport des Kraftstoffes vom Zeitpunkt der Zumessung bis zum
Zeitpunkt der Einspritzung relativ groß. Dadurch ist die Ansprechzeit der Einspritzeinrichtung
bei sich schnell ändernden Betriebszuständen mit den dabei auftretenden Schwankungen
der erforderlichen Kraftstoffzufuhr, unzulässig groß.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, diese
Nachteile zu vermeiden und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen,. die trotz eines möglichst einfachen Aufbaus eine günstige Aufbereitung
des Kraftstoffes und eine schnellere Ansprechzeit, insbesondere bei instationären
Betriebszuständen, gewährleistet.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
eine den Teilluftstrom durch einen von der Ansaugleitung abzweigenden Luftführungskanal
fördernde Luftpumpe sowie eine den Kraftstoff über ein in Abhängigkeit vom Betriebszustand
der Brennkraftmaschine betätigtes Zumeßventil in den Luftführungskanal fördernde
Kraftstoffpumpe vorgesehen sind. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird also
die Förderung des der Ansaugleitung abgezweigten Teilluftstromes und die Förderung
des zugemessenen Kraftstoffes getrennt voneinander durchgeführt und die beiden Komponenten
des Zweiphasengemisches erst vor dem das Gemisch den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine
zuteilenden Verteiler zusammengeführt. Dadurch wird zum einen
erreicht,
daß ständig, das heißt auch bei Vollast der Brennkraftmaschine ein Gemisch aus Luft
und Kraftstoff über die Einspritzstellen den Saugrohren der Brennkraftmaschine zugeführt
wird, wodurch schon vor der Sinspritzung eine günstige Aufbereitung des Kraftstoffes
erfolgt. Zum anderen wird durch die späte Zumischung des Kraftstoffes in den Luftförderstrom
auch eine wesentliche Verkürzung der Ansprechzeit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
bei sich änderndenDetriebszuständender Brennkraftmaschine gewährleistet.
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Zur Einspritzung eines solchen unter Druck stehenden Kraittstoff-Lult-Gemisches
in die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohre wird
nicht einmal eine Einspritzdüse, wie bei herkömmlichen Flüssigkeitseinspritzeinrichtungen,
benötigt, da das unter Druck stehende Gemisch auch bei kleinen Mengen mit dem Eintritt
in die Saugrohrleitung expandiert und dadurch fein verteilt und versprüht wird.
Bei dieser Expansion tritt zudem eine zumindest teilweise Verdampfung des in dem
Kraftstoff-Luft-Gemisch enthaltenen flüssigen Kraftstoffes auf, so daß die Aufbereitung
weiter verbesssert wird.
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Um sicherzustellen, daß auch bei sich ändernden Drücken in dem Luftführungskanal
immer jeweils die dem Betriebszustand zugeordnete passende Kraftstoffmenge zugeführt
wird, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine den Kraftstofeinspritzdruck
in Abhängigkeit von dem in dem Luftführungskanal hinter der Luftpumpe anstehenden
Druck regelnde Vorrichtung vorgesehen. Diese Regelvorrichtung soll dabei in einer
auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe abzweigenden Kraftstoffriicklaufleltung angeordnet
sein und aus einem in einem Gehause verstellbaren Steuerkolben bestehen, der an
einer Stirnseite von dem Pumpeneinspritzdruck und an der entgegengesetzten Stirnseite
von der Kraft einer Rückstellfeder und dem Druck des Luitfährungskanals beaufschlagt
sein. Zweckmäßigerweise steuert dabei der Steuerkolben die Verbindung eines von
der Kraftstoffpumpendruck leitung kommenden ersten Rücklaufleitungsabschnitts mit
einem zu einem Kraftstoffbehälter führenden zweiten Rücklaufleitungsabschnitt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das im folgenden näher erläutert wird. Dabei ist mitl eine Saugleitung einer gemischverdichtenden
Otto-Brennkraftmaschine bezeichnet, in der vor einer willkürlich verstellbaren Drosselklappe
3 ein Luftführungskanal 4a abzweigt. Durch diesen Luftführungskanal 4a saugt eine
Luftpumpe 6 eine Teilmenge der die Ansaugleitung durchströmenden,angesaugten Luft,
die mit Kraftstoff vermischt einem Verteiler 7 zugeführt wird. Im Verteiler 7 wird
das Luft-Kraftstoff-Gemisch über Einspritzrohre 8 den Einspritzstellen zugeteilt,
die in den den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohren
unmittelbar vor den Einlaßventilen liegen.
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Die Rohre 8 sind dabei in ihrer Länge so abgestimmt, daß eine möglichst
gleichmäßige Verteilung des Kraitstoff-Luft-Geinisches auf alle Zylinder der Brennkraftmaschine
gewährleistet ist.
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In der Zeichnung ist mit 5 noch ein zweiter möglicher Anschluß für
den Luftführungskanal 4 angedeutet, der stromabwärts der Drosselklappe 3 liegt.
Auf diese Weise könnten Auswirkungen von Förderstromschwankungen der Luftpumpe 6
auf den tatsächlichen Verbrennungsluftstrom, insbesondere im Leerlauf, vermieden
werden.
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Die Zufuhr und Zumessung des Kraftstoffes erfolgt in der Weise, daß
der Kraftstoff von einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 10 aus einem Kraftstoffbehälter
9 angesaugt und über ein Rückschlagventil 11 und eine Kraftstoffdruckleitung 19
zu einem Kraftstoffzumeßventil 12 wird.
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gefördert/ Das Kraftstoffzumeßventil 12 wird durch ein Steuergerät
13 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine betätigt, wobei das
Steuergerät eine Reihe von den Betriebszustand der Brennkraftmaschine kennzeichnenden
Informationen erhält. Lei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel erhält
das Steuergerät 13 beispielsweise eine Iniormation über den Luftdurchsatz von einem
in ir Ansaugleitung 1 angeordneten Luftmengenmesser 2. Zusätzliche Informationen
könnten beispielsweise von die Motordrehzahl, die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine,
die Ansaugluitempteratur oder den Schadstoffgehalt der Abgase der Brexmkraitmaschine
messenden Meßwertgebern kommen.
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Da sich der Druck des auf der Druckseite der Luftpumpe 6 befindlichen
Luftführungskanals 4b zwischen der Luftpumpe 6 und dem Verteiler 7 verändern kann,
beispielsweise in Abhangigkeit von der zugeführten Kraftstoffmenge, muß zur Sicherstellung
einer einwandfreien Zuführung des von dem Zumeßventil 12 zugemessenen Kraftstoffes
der Druck der Kraftstoffdruckleitung 19 angepaßt werden. Dazu ist in einer Kraftstoffrücklaufleitung
16 eine Regelvorrichtung 14 angeordnet, die aus einem die Verbindung der Rücklallfleitungsabschnitte
16a und 16b steuernden Steuerkolben 15 besteht. Dieser Steuerkolben 15 wird an der
einen Stirnseite von dem Druck der Punipendruckleitung 19 und an der anderen Stirnseite
von der Kraft einer Rückstellfeder 18 beaufschlagt, die zusätzlich noch von dem
in dem Luftführungskanal 4b herrschenden Druck unterstützt wird. Dazu ist der der
Rückstellfeder 18 zugeordnete Arbeitsraum der Regeleinrichtung 14 über eine Leitung
17 mit dem Luftführungskanal b verbunden.
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Mit 20 ist im übrigen noch ein auf der Druckseite der Luftpumpe 6
zwischen dieser und der Einmündung der Leitung 17 angeordnetes Rückschlagventil
angegeben.
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Die Regeleinrichtung 14 wirkt nun in der Weise, daß die Steuerkante
des Steuerkolbens 15 die Verbindung der beiden Rücklaufleitungsabschnitte 16a und
16b in Abhänigkeit von der Höhe des Druckes des Luftführungskanals 4b früher oder
später freigibt, also den Druck in der Kraftstoffdruckleitung 19 entsprechend dem
Verlauf des Drui kes in dem Luftführungskanal 4b anpaßt.
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L e e r s e i t e