DE3008618A1

DE3008618A1 - Kraftstoffversorgungsanlage

Info

Publication number: DE3008618A1
Application number: DE19803008618
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Linder; Klaus Dr.-Ing. 7146 Tamm Müller; Franz Ing.(grad.) 7080 Aalen Rieger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE3008618C2; US4418672A; JPS56138455A

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1 KraftstoffVersorgungsanlage Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffversorgungsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der zur Bildung des Zusatzgemisches Kraftstoffeinspritzventile dienen. Dabei ergibt sich jedoch;insbesondere bei niederen Kraftstoffeinspritzdrücken, der Nachteil, daß der eingespritzte Zusatzkraftstoff nicht fein genug zerstäubt wird und somit der Verbrennungsprozeß in den Zylindern der Brennkraftmaschine nicht optimal ablaufen kann. Es ist ebenfalls bereits bekannt, zur Kraftstoffzerstäubung Ultraschallzerstäuberdüsen zu verwenden, wobei die Einsat zmöglichkeit gering ist, da die maximale Zerstäuberleistung bei ca. 2,5 Liter pro Stunde liegt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine Hauptgemischbildungseinheit eine .einfache Gemischversorgung der Brennkraft-

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maschine und durch die mit mindestens einer Ultraschallzerstäuberdüse versehene Zusatzgemischbildungseinheit eine Korrektur des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgen kann, unter Berücksichtigung der Ungleichverteilung auf die einzelnen Zylinder, des gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses λ und der Anreicherung bei Warmlauf, Vollast und Beschleunigung. Auch kann diese Zusatzgemischbildungseinheit zur Leerlaufregelung verwendet werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffversorgungsanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung je einer Ultraschallzerstäuberdüse in jedem Einzelsaugrohr eines Zylinders, die durch je eine entsprechende Abgasmeßsonde in-der zugeordneten Einzelabgasleitung ansteuerbar ist, wobei die Ansteuerzeit der einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen bei Warmlauf, Vollast und Beschleunigung additiv verlängerbar ist.

Vorteilhaft ist ebenfalls die Anordnung der Mündung der Ultraschallzerstäuberdüsen im Bereich eines Vorsprunges des Saugrohres, über den Ströme flüssigen Kraftstoffes von der Hauptgemischbildungseinheit entlangfließen können.

Zeichnung

Auführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage, Figur 2 einen Querschnitt durch ein Saugrohr mit

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einer Ultraschallzerstäuberdüse, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur 4 einen Schnitt durch eine Ultraschallzerstäuberdüse.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist mit 1 eine gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschine bezeichnet, zu deren Zylindern von einem Samme1saugrohr 2 abzweigende Einzelsaugrohre 3 führen. Auf der Auslaßseite der einzelnen Zylinder sind Einzelabgasleitungen 5 vorgesehen, die in eine Sammelabgasleitung 6 münden. Mit 8 ist eine im Sammelsaugrohr vorgesehene Hauptgemischbildungseinheit bezeichnet, die beispielsweise als Vergaser oder als Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Einspritzventil ausgebildet sein kann und über eine Hauptkraft stoff versorgungsleitung 9 mit Kraftstoff versorgt wird. In die Hauptkraftstoffversorgungsleitung 9 wird durch eine Kraftstofförderpumpe 10 Kraftstoff gefördert, die den Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 11 saugt. Von der Hauptkraftstoffversorgungsleitung 9 zweigt eine Zusatzkraft stoff leitung 13 ab, die zur KraftstoffVersorgung einer Zusatzgemischbildungseinheit mit Ultraschallzerstäuberdüsen 14 bzw. 14' dienen. Aufbau und Wirkungsweise einer Ultraschallzerstäuberdüse wird anhand der Figur 4 später erläutert. Wie mit 13' bezeichnet und gestrichelt dargestellt, kann die Zusatzkraftstoffleitung zu einer Ultraschallzerstäuberdüse 14' führen, die im Sammelsaugrohr 2 stromabwärts der Hauptgemischbildungseinheit 8 mündet. Die Ultraschallzerstäuberdüse 14' ist durch ein bekanntes elektronisches Steuergerät 16 ansteuerbar, in das die in elektrischen Größen umgewandelten Meßwerte der Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, z.B. Last, Drehzahl, Temperatur von

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Kühlwasser oder Ansaugluft, Abgaszusammensetzung und ähnliches eingebbar sind. Als Abgasmeßsonde 17 bzw. 17' kann eine sogenannte Sauerstoffsonde oder eine Grenzstromsonde dienen. Zur Ansteuerung der Ultraschallzerstäuberdüse 14' dient die gestrichelt dargestellte und in der Sammelabgasleitung 6 angeordneten Abgasmeßsonde 17'· Aufgrund der maximalen Zerstäuberleistung der Ultraschallzerstäuberdüse 14, 14' von ca. 2,5 Liter/Stunde ist der Einsatz der Ultraschallzerstäuberdüse 14, 14' nur zur Korrektur des Kraftstoff-Luft-Gemisches oder zur Anreicherung des Gemisches bei Warmlauf, Vollast und Beschleunigung zweckmäßig. Die Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Warmlauf, Vollast und Beschleungigung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise durch additive Verlängerung der Ansteuerzeit der Ultraschallzerstäuberdüse 14'.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in jedem Einzelsaugrohr 3 eine Ultraschallzerstäuberdüse 14 angeordnet, die mit der Zusatzkraftstoffleitung 13 in Verbindung stehen und einzeln durch das elektronische Steuergerät 16 ansteuerbar sind. Anhand des auch die Ungleichverteilung auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine berücksichtigenden Kennfeldes_s das im elektronischen Steuergerät 1β gespeichert ist, werden die einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen 14 derart angesteuert, daß auch die Ungleichverteilung des Gemisches auf die einzelnen Zylinder ausgeglichen wird. Dieser Grundansteuerzeit wird zur Anreicherung des Gemisches bei Warmlauf, Vollast und Beschleunigung eine weitere Ansteuerzeit additiv überlagert.

Die Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses Λ auf /\= 1 kann bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch erfolgen,

daß die Ansteuerung der einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen 14 in Abhängigkeit vom Signal der Sauerstoffsonde 17' in der Sammelabgasleitung 6 erfolgt, wobei unter Auswertung des im elektronischen Steuergerät 16 gespeicherten Kennfeldes eine Korrektur der Ansteuerzeiten der einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen 14 zur Kompensation der Ungleichverteilung des Gemisches auf die einzelnen Zylinder erfolgt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die in jedem Einzelsaugrohr 3 angeordneten Ultraschallzerstäuberdüsen 14 über das elektronische Steuergerät 16 durch je eine zugeordnete Abgasmeßsonde 17 angesteuert, die in jeder zugeordneten Einzelabgasleitung 5 angeordnet sind. Es ist somit das Kraftstoff-Luft-Gemisch für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine derart einzeln beeinflußbar, daß das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Beeinflussung der Ansteuerzeit jeder einzelnen Ultraschallzerstäuberdüse 14 beeinflußbar ist. Damit wird gleichzeitig automatisch die Gemischungleichverteilung auf die einzelnen Zylinder ausgeglichen. Bei Warmlauf, Vollast und Beschleunigung ist das Ansteuersignal der Ultraschallzerstäuberdüsen 14 zur Anreicherung des Gemisches additiv überlagerbar.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann eine Beeinflussung der über die Ultraschallzerstäuberdüsen 14, 14' zerstäubten Kraftstoffmenge dadurch erfolgen, daß die Zusatzkraftstoffleitung 13 mit einem variablen Druc'kteiler gebildet aus einer Drosselstelle 19 und 20 versehen ist, wobei der Kraftstoffdruck zwischen den beiden Drosselstellen 19, an den Ultraschallzerstäuberdüsen 14, 14' liegt und die Drosselstelle 19 stromaufwärts der Drosselstelle 20 ange-

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ordnet ist. Stromabwärts der Drosselstelle 20 Ist eine Rückströmleitung 21 vorgesehen, über die Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 11 zurückströmen kann. Der Querschnitt der Drosselstelle 19 kann in Abhängigkeit von der Drehzahl η und der Querschnitt der Drosselstelle 20 in Abhängigkeit von der Last (Drosselklappenstellung) veränderbar sein.

In den Figuren 2 und 3 ist eine vorteilhafte Anordnung der Ultraschallzerstäuberdüse l4, 14' im Saugrohr 2, 3 dargestellt. Dabei ist an der Saugrohrwandung, an der stromabwärts der Hauptgemischbildungseinheit 8 in der Regel Ströme flüssigen Kraftstoffes entlang fließen ein Vorsp^ng 23 vorgesehen, der den Saugrohrquerschnitt verringert, so daß durch Absenkung des statischen Druckes im Gemischstrom der flüssige Kraftstoff an dem Vorsprung 23 hochgezogen und von der in diesem Vorsprung in das Saugrohr 2, 3 mündenden Ultraschallzerstäuberdüse l4, 14' zerstäubt wird. Die Ultraschallzerstäuberdüse 14, 14' ist in eine Öffnung 24 der Saugrohrwandung 2, 3 gesteckt und sitzt mit einem elastischen Gummiring 25, der über einen Flansch 26 der Ultraschallzerstäuberdüse l4, 14' greift auf einem Absatz der Öffnung 24 auf und wird durch einen Befestigungsring 27 gegen diesen Absatz gepreßt.

In Figur 4 ist eine Ultraschallzerstäuberdüse 14, l4^! dargestellt, die einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Schwingungsverstärkerkörper 29 aufweist, der an seinem Ende 30 mit größerem Durchmesser mit einer Piezokeramikscheibe 31 und am anderen Ende mit einem Zerstäuberteller 32 versehen ist. Ein zentraler Strömungskanal 33 ist mit der Zusatzkraftstoff leitung 13 j 13' verbunden und verengt sich zum Zerstäuberteller 32 hin zu einer Düse 34, wobei im

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Übergangsbereich zwischen Strömungskanal 33 und Düse 34 ein Ventilsitz 35 gebildet wird, mit dem eine im Strömungskanal 33 geführte_s als bewegliches Ventilteil dienende Kugel 36 zusammenwirkt. Die Kugel 36 könnte eventuell durch eine weiche Feder 37 gegen den Ventilsitz 35 gepreßt werden. Die Piezokeramikscheibe 31 ist mit elektrischen Anschlußkontakten versehen, über die die elektrische Verbindung zum elektronischen Steuergerät 16 hergestellt wird.

Wird die Piezokeramikscheibe 31 erregt, so führt sie radiale Schwingungen aus, die auf den Schwingungsverstärkerkörper 29 übertragen dazu führen, daß die Ränder des Zerstäubertellers 32 auf- und abschwingen und die Kugel vom Ventilsitz 35 abhebt, so daß über die Düse 34 Kraftstoff sieh längs des Zerstäubertellers 32 verteilen kann und von den Rändern des Zerstäubertellers 32 zerstäubt wird. Wird die Erregung der Piezokeramikscheibe 31 beendet, so wird die Kugel 36 durch den Kraftstoffdruck bzw. die Feder 37 gegen .den Ventilsitz 35 gepreßt und ein weiteres Ausströmen von Kraftstoff aus der Ultraschallzestäuberdüse 14, 14' verhindert.

Die Ultraschallzerstäuberdüsen 14, 14' können auch zur Leerlaufdrehzahlregelung der Brennkraftmaschine dienen, in^dem beim Absinken der Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl im Leerlauf die Ultraschallzerstäuberdüsen 14, 14' durch das elektronische Steuergerät l6 so ansteuerbar sind, daß durch erhöhte Kraftstoffzugabe die Drehzahl auf die gewünschte Leerlaufdrehzahl ansteigt.

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1 KraftstoffVersorgungsanlage Zusammenfassung

Es wird eine Kraftstoffversorgungsanlage für ■gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, die zur Bildung eines möglichst optimalen Kraftstoff-Luft-Gemisches dient. Die Kraftstoffversorgungsanlage umfaßt eine im Sammelsaugrohr (2) angeordnete Hauptgemischbildungseinheit (8) und zur Korrektur des Kraftstoff-Luft-Gemisches mittels Zusatzkraftstoff mindestens eine Ultraschallzerstäuberdüse (l4_s lV) im Sammelsaugrohr (2) stromabwärts der Hauptgemischbildungseinheit (8) oder in jedem Einzelsaugrohr (3)· Die Ultraschallzerstäuberdüsen (l4₃ l4^T) werden unter Zwischenschaltung eines elektronischen Steuergerätes (16) in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine (I)₃ insbesondere der Abgaszusammensetzungj angesteuert und gestatten die Zufuhr von fein aufbereitetem Zusatzkraftstoff zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf einen bestimmten /\~Wert_s zum Ausgleich von Ungleichyerteilungen und zur Anreicherung des Gemisches bei Warmlaufj Vollast und Beschleunigung und zur Leerlaufregelung.

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Ansprüche

Iy KraftstoffVersorgungsanlage für gemischverdichtende fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer im Saugrohr angeordneten Hauptgemischbildungseinheit und mindestens einer Zusatzgemischbildungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß als stromabwärts der Hauptgemischbildungseinheit (8) im Saugrohr (2, 3) angeordnete Zusatzgemischbildungseinheit mindestens eine Ultraschallzerstäuberdüse (14, 14') dient, die in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine (1) ansteuerbar ist.
2. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sammelabgasleitung (6) der Brennkraftmaschine (1) eine Abgasmeßsonde (17_} 17') angeordnet ist, deren Ausgangssignal über ein elektronisches Steuergerät (16) mindestens eine Ultraschallzerstäuberdüse , lip) steuert.
3. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der den einzelnen Zylindern

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der Brennkraftmaschine (1) zugeordneten Einzelsaugrohre (3) eine Ultraschallzerstäuberdüse (14) angeordnet ist und die Ansteuerung der einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen (14) unter Auswertung eines im elektronischen Steuergerät (16) gespeicherten, .die Ungleichverteilung auf die einzelnen Zylinder berücksichtigenden Kennfeldes erfolgt.
4. Kraftstoffversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine (1) zugeordneten Einzelsaugrohre' (3) eine Ultraschallzerstäuberdüse (14) angeordnet ist und die Ansteuerung der einzelnen Ultraschallzerstäuberdüsen (14) unter Auswertung eines in einem elektronischen Steuergerät (16) gespeicherten, die Ungleichverteilung auf die einzelnen Zylindern berücksichtigenden Kennfeldes erfolgt.
5· KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der von den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine (1) fortführenden Einzelabgasleitungen (5) eine Abgasmeßsonde (17) angeordnet ist, deren Ausgangssignale über ein elektronisches Steuergerät (l6) je eine' in dem zugeordneten Einzelsaugrohr (3) jedes Zylinders angeordnete Ultraschallzerstäuberdüse (14) ansteuern.

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6. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 3> 4 oder 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß zur Warmlauf-, Vollast- und Beschleunigungsanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches die Ansteuerzeit der Ultraschallzerstäuberdüsen (14, l4^f) jeweils additiv verlängerbar ist.
7. Kraftstoffversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck des den Ultraschallzerstäuberdüsen (14, 14') zugeführten Kraftstoffes in Abhängigkeit von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine änderbar ist.
8. KraftstoffVersorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Saugrohrwandung (2, 3)j an der stromabwärts der Hauptgemischbildungseinheit Ströme flüssigen Kraftstoffes entlangfließen können, ein den Saugrohrquerschnitt verringernder Vorsprung (23) vorgesehen ist, in dessen Bereich die Mündung der Ultraschallzerstäuberdüse (14, 14') liegt.
9· KraftstoffVersorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallzerstäuberdüse (14, 14·) einen kegelstumpfförmigen Schwingungsverstärkerkörper (29) aufweist, der an seinem Ende (30) mit größerem Durchmesser mit einer Piezokeramikseheibe

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(31) und am anderen Ende mit einem Zerstäuberteller (32) versehen ist und einen zentralen Strömungskanal (33) hat, der zum Zerstäuberteller (32) hin düsenartig verengt im Übergangsbereich einen Ventilsitz (35) bildet, mit dem eine im Strömungskanal (33) geführte, als bewegliches Ventilteil dienende Kugel (36) zusammenwirkt.
10. KraftstoffVersorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die Ultraschallzerstäuberdüse (I¹J, 14^T) von einem elektronischen Steuergerät (16) bei Leerlauf der Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit von der Drehzahl derart ansteuerbar ist, daß bei Absinken der Drehzahl unterhalb einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl über die ültraschallzerstäuberdüse (14, 14') Zusatzkraftstoff zuführbar ist, bis die gexninschte Leerlaufdrehzahl wieder erreicht ist.

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