DE2900691C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindunmg bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Trägerluft in die Ansaugleitung einer Brennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einspritzeinrichtung wird in der prioritätsälteren, nachveröffentlich­ ten DE-OS 27 42 797 vorgeschlagen. Bei dieser Einspritzeinrichtung weist das Zumeß­ ventil ein drehschieberartiges Stellelement auf, das zum Zwecke seiner Verstellung mit einem Luftmengen-Meßorgan mechanisch verbunden ist.

Aus der DE-AS 24 31 586 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem elektro­ nisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das den zugemessenen Kraft­ stoff in die Ansaugleitung hinter der Drosselklappe einspritzt. Die Einspritzöffnung des Einspritzventils mündet dabei in eine Kammer, die einerseits mit einer Stelle der Ansaugleitung vor der Drosselklappe und andererseits über eine auf die Einspritz­ öffnung des Eispritzventils ausgerichtete Verbindungsöffnung mit dem hinter der Drosselklappe liegenden Ansaugleitungsbereich verbunden ist. Diese Kammer soll dazu dienen, die von dem Einspritzventil abgegebene Kraftstoffmenge von den Druck­ schwankungen der Ansaugleitung unabhängig zu machen. Sie beabsichtigt dagegen keine Verbesserung der Kraftstoffaufbereitung durch Vermischung des zugemessenen Kraftstoffes mit Luft vor der Einspritzung in die Ansaugleitung.

Bei einer anderen bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (DE-OS 12 43 917) wird der Kraftstoff von einem Zumeßventil proportional zum Luftdurchsatz durch die Ansaugleitung in eine Kammer zugeführt, die einerseits an die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine und andererseits an die Saugseite einer Förderpumpe angeschlos­ sen ist. Diese Förderpumpe, die auch als Saugstrahlpumpe ausgebildet sein kann, fördert also schon den zugemessenen Kraftstoff zusammen mit einem der Ansaug­ leitung entnommenen Teilluftstrom gegebenenfalls über einen Verteiler zu mehreren Einspritzstellen, die in den den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zuge­ ordneten Saugrohren unmittelbar vor den Einlaßventilen angeordnet sind.

Bei dieser bekannten Ausführung wird aber die Pumpe so ausgelegt, daß sie bei Höchstlast der Brennkraftmaschine im wesentlichen reinen Kraftstoff fördert, bei niedrigeren Lasten dagegen ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Zwar können auf diese Weise die bei der reinen Flüssigkeitseinspritzung, insbesondere bei klei­ nen Einspritzmengen, sich ergebenden Schwierigkeiten einer exakten Zumessung und ausreichend feinen Versprühung des Kraftstoffes weitgehend durch Anreicherung mit Luft behoben werden; jedoch kann die Aufbereitung des geförderten Krafstoffes und insbesondere das Ansprechverhalten einer derartigen Kraftstoffeinspritzein­ richtung, insbesondere bei instationären Betriebszuständen, noch nicht befriedigen. Da in dem Raum, in dem der Kraftstoff zugeführt wird, wegen der beabsichtigten Abkopplung der Kraftstoffzumessung 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 Schwan­ kungen der erforderlichen Kraftstoffzufuhr, unzulässig groß.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung zu schaffen, die trotz eines möglichst einfachen Aufbaus eine günstige Auftreibung des Kraftstoffes und eine schnelle Ansprechzeit, insbesondere auch bei instationären Betriebszuständen, gewährleistet und die eine exakte Zumes­ sung des Kraftstoffes in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird also die Förderung des der Ansaug­ leitung abgezweigten Teilluftstromes und die Förderung des von dem Zumeßventil zugemessenen Kraftstoffes getrennt voneinander durchgeführt und die beiden Kompo­ nenten des Zweiphasengemisches erst kurz vor dem das Gemisch den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zuteilenden Verteiler zusammengeführt. Die Zu­ messung des Kraftstoffes durch das Zumeßventil erfolgt dabei aufgrund von Steuer­ signalen des elektronischen Steuergerätes, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebs­ zustand der Brennkraftmaschine kennzeichnenden Zustandsgrößen.

Erfindungsgemäß wird somit ständig, das heißt auch bei Vollast der Brennkraftma­ schine, ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff über die Einspritzstellen den Saug­ rohren der Brennkraftmaschine zugeführt, wodurch schon vor der Einspritzung eine günstige Aufbereitung des Kraftstoffes erfolgt. Andererseits wird durch die relativ späte Zumischung des Kraftstoffes in den Luftförderstrom auch eine wesentliche Verkürzung der Ansprechzeit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bei sich ändernden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Zur Einspritzung eines solchen unter Druck stehenden Kraftstoff-Luft-Gemisches in die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohre wird nicht einmal eine Einspritzdüse, wie bei herkömmlichen Flüssigkeitseinspritz­ einrichtungen, 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 Ver­ dampfung des in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch enthaltenen flüssigen Kraftstoffes auf, so daß die Aufbereitung weiter verbessert wird.

Um sicherzustellen, daß auch bei sich ändernden Drücken in dem Luftführungskanal immer die dem jeweiligen Betriebszustand zugeordnete, optimale Kraftstoffmenge zugeführt wird, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine den Kraftstoff­ einspritzdruck in Abhängigkeit von dem in dem Luftführungskanal hinter der Luft­ pumpe anstehenden Druck regelnde Vorrichtung vorgesehen. Diese Druckregelvor­ richtung soll dabei einen die Verbindung einer von der Druckseite der Kraftstoffpumpe kommenden Kraftstoffrücklaufleitung mit dem Kraftstoffbehälter steuernden Steuer­ kolben aufweisen, der an einer Stirnseite von dem Pumpeneinspritzdruck und an der entgegengesetzten Stirnseite von der Kraft einer Rückstellfeder und dem Druck des Luftführungskanals beaufschlagt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei ist mit 1 eine Saugleitung einer gemischverdichtenden Otto-Brennkraftmaschine bezeichnet, in der vor einer willkürlich verstellbaren Drosselklap­ pe 3 ein Luftführungskanal 4 a abzweigt. Durch diesen Luftführungs­ kanal 4 a saugt eine Luftpumpe 6 eine Teilmenge der die Ansauglei­ tung durchströmenden, angesaugten Luft, die mit Kraftstoff ver­ mischt 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 Brennkraftmaschi­ ne zugeordneten Saugrohren unmittelbar vor den Einlaßventilen liegen. Die Rohre 8 sind dabei in ihrer Länge so abgestimmt, daß eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf alle Zylin­ der der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

In der Zeichnung ist mit 5 noch ein zweiter möglicher Anschluß für den Luftführungskanal 4 angedeutet, der stromabwärts der Drosselklap­ pe 3 liegt. Auf diese Weise könnten Auswirkungen von Förderstrom­ schwankungen der Luftpumpe 6 auf den tatsächlichen Verbrennungsluft­ strom, insbesondere im Leerlauf, vermieden werden.

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 gefördert wird. Das Kraftstoffzumeßventil 12 wird durch ein Steuergerät 13 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine betätigt, wobei das Steuergerät eine Reihe von den Betriebszustand der Brenn­ kraftmaschine kennzeichnenden Informationen erhält. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel erhält das Steuergerät 13 beispielsweise eine Information über den Luftdurchsatz von einem in der Ansaugleitung 1 angeordneten Luftmengenmesser 2. Zusätzliche Informationen könnten beispielsweise von die Motordrehzahl, die Be­ triebstemperatur der Brennkraftmaschine, die Ansauglufttemperatur oder den Schadstoffgehalt der Abgase der Brennkraftmaschine messen­ den Meßwertgebern kommen.

Da sich der Druck des auf der Druckseite der Luftpumpe 6 befind­ lichen Luftführungskanals 4 b zwischen der Luftpumpe 6 und dem Verteiler 7 verändern kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der zugeführten Kraftstoffmenge, muß zur Sicherstellung einer einwandfreien Zuführung des von dem Zumeßventil 12 zugemessenen Kraftstoffes der Druck der Kraftstoffdruckleitung 19 angepaßt wer­ den. Dazu ist in einer Kraftstoffrücklaufleitung eine Regel­ vorrichtung 14 zugeordnet, die aus einem die Verbindung der Rück­ laufleitungsabschnitte 16 a und 16 b steuernden Steuerkolben 15 be­ steht. Dieser Steuerkolben 15 wird an der einen Stirnseite von dem Druck der Pumpendruckleitung 19 und an der anderen Stirnseite von der Kraft einer Rückstellfeder 18 beaufschlagt, die zusätzlich noch von dem in dem Luftführungskanal 4 b herrschenden Druck unter­ stützt wird. Dazu ist der der Rückstellfeder 18 zugeordnete Ar­ beitsraum der Regeleinrichtung 14 über eine Leitung 17 mit dem Luftführungskanal 4 b verbunden.

Mit 20 ist im übrigen noch ein auf der Druckseite der Luftpumpe 6 zwischen dieser und der Einmündung der Leitung 17 angeordnetes Rückschlagventil angegeben.

Die Regeleinrichtung 14 wirkt nun in der Weise, daß die Steuerkan­ te des Steuerkolbens 15 die Verbindung der beiden Rücklaufleitungs­ abschnitte 16 a und 16 b in Abhängigkeit von der Höhe des Druckes des Luftführungskanals 4 b früher oder später freigibt, also den Druck in der Kraftstoffdruckleitung 19 entsprechend dem Verlauf des Druc­ kes in dem Luftführungskanal 4 b anpaßt.

Claims (2)

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Trägerluft in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine mit einer einen aus der Ansaugleitung abgezweigten Teilluftstrom als Trägerluft durch einen Luftführungskanal fördernden Luftpumpe mit einem Zumeßventil, das den von einer Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoff dem Luftführungskanal strom­ ab der Luftpumpe zumißt, wobei das gebildete Gemisch aus Kraftstoff und Trägerluft in der Nähe der Einlaßventile in die den einzelnen Zylindern der Brenn­ kraftmaschine zugeordneten Saugrohre eingespritzt wird, und mit einer dem Zumeßventil zugeordneten Druckregelvorrichtung, die den Kraftstoffeinspritzdruck in Abhängigkeit von dem an der Stelle der Kraftstoffzumessung in dem Luftfüh­ rungskanal anstehenden Druck regelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeß­ ventil (12) von einem elektronischen Steuergerät (13) betätigbar ist, das mit Meßwertgebern (2) zur Erfassung von den Betriebszustand der Brennkraftma­ schine kennzeichnenden Zustandsgrößen verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelvor­ richtug (14) einen die Verbindung einer von der Druckseite der Kraftstoffpumpe (10) kommenden Kraftstoffrücklaufleitung mit dem Kraftstoffbehälter (9) steuernden Steuerkolben (15) aufweist, der an einer Stirnseite von dem Pumpen­ einspritzdruck und an der entgegengesetzten Stirnseite von der Kraft einer Rück­ stellfeder (18) sowie dem Druck des Luftführungskanals (4 b) beaufschlagt ist.