DE3307414A1

DE3307414A1 - Verfahren und vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff bei einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3307414A1
Application number: DE19833307414
Authority: DE
Inventors: Charles Henry 48726 Cass City Mich. Tuckey
Original assignee: Walbro Corp
Current assignee: Walbro Corp
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1983-09-15
Also published as: JPS58203216A; US4458654A; DE3307414C2; JPS6353374B2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Verwendung von verdampftem Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine und einer .. 5 Vorrichtung zum Zumessen von flüssigem Kraftstoff und Verdampfen des Kraftstoffes vor Einführen des Kraftstoffes in die Brennkraftmaschine.

Seit einiger Zeit nun experimentieren verschiedene Leute damit, Kraftstoff zu verdampfen und ihn für Brennkraftmaschinen in richtigen Anteilen mit Luft zu mischen . Es scheint gewisse Vorteile mit sich zu bringen, den Kraftstoff vollständig zu verdampfen, ehe er mit Luft gemischt wird. Diese Vorteile bestehen insbesondere in einer besseren Verteilung des Kraftstoffgemisches an die Zylinder der Brennkraftmaschine und in einem gleichförmigeren Kraftstoff-Luft-Gemisch. Somit läßt sich ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzielen, ohne daß es zu Fehlzündungen kommt. Einige der Probleme, auf die man beim Verdampfen von Kraftstoff stieß, liegen im Bereich des Zumessens der richtigen Mengen von Dampf zu Luft.

Die vorliegende Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.

Bei der vorliegenden Erfindung wird flüssiger Kraftstoff vor dem Verdampfungsschritt zugemessen. Es sind sehr wirkungsvolle elektronische Kraftstoffzumeß- und Kraftstoffeinspritzsysteme zur Zeit auf dem Markt. Das für die vorliegende Erfindung zweckmäßigste elektronische Kraftstoff-Einspritzsystem ist ein elektronisches Niederdruck-Einpunkt-Einspritzsystem. Das elektronische Gehirn dieses Systems empfängt Signale von verschiedenen Bereichen der Brennkraftmaschine, ihren Einlaß- und Auslaßanlagen wie auch Signale in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen.

"■:.:··: ^:: 33074U

Es wird vorgeschlagen, dieses System in Verbindung mit einer Verdampfungseinheit zu verwenden, die im Drosselkörper angeordnet ist. Der Verdampfer besteht zweckmäßigerweise aus einer kleinen Kammer, in der Abgaswärme mit vorgegebenem Durchsatz zirkuliert wird. Die Abgastemepratur und der Abgasdruck stehen zu der Drosselklappenstellung und der Brennkraftmaschinen-Ausgangsleistung in Beziehung. Im Hinblick auf diese Sachverhalt läßt sich bei allen Drosselklappenstellungen und Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine geeignete bzw. zweckmäßige Verdampfungstemperatur aufrecht erhalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit ein System zum Zumessen von flüssigem Kraftstoff verwendet, und der zugemessene Kraftstoff wird dann verdampft, ehe er mit der angesaugten Luft gemischt wird. Das vorgeschlagene System arbeitet mit jedem Einpunkt- bzw. Drosselkörper-Einspritzsystem. Jedes System, das die richtige Menge flüssigen Kraftstoffes gemäß dem Bedarf der Brennkraftmaschine zumißt und an einen Drosselkörper abgibt, kann an das System der Erfindung angepaßt werden.

Der flüssige Kraftstoff kann präzise zugemessen und dann verdampft werden, um eine genaue Steuerung der Kraftstoffmenge zu verzielen, wobei sich gleichzeitig die Vorteile von gasförmigen Kraftstoff in Verbindung mit einem geeigneten Luftgemisch ergeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläuert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Ansaugkanal gemäß Linie 1-1 in Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Ansaugkanal in Fig. 1;

33074U

•6 ·

Fig. 3 eine Ansicht eines Kraftstoffkreiseis in Verbindung mit einem Kraftstofftank;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Druckreg^lers·

Der in den Fign. 1 und 2 dargestellte Drosselkörper umfaßt ein Gehäuse 10 mit einem Luft-Ansaugkanal 12, der zu der Einlaßleitung einer Brennkraftmaschine führt. Ein Drosselklappenventil 14 herkömmlicher Bauart wird durch eine Steuerwelle 16 betätigt. Das Ventil 14 ist in der Leerlaufstellung dargestellt, befindet sich jedoch bei offener Drosselklappe in einer vertikalen Laye (in Fig.1).

Im Gehäuse 10 ist mittels mechanischer Mittel eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 20 aufgehängt, die durch eine Leitung 22 mit einer elektrischen Eingabevorrichtung 24 elektrisch verbunden ist. Es handelt sich hierbei um ein Konstantdruck-Einpunkt-Einspritzsystern bekannter Bauart. Ein Mikroprozessor steuert ein magnetbetätigtes Ventil in der Einspritzvorrichtung. Auf diese Weise erhält man eine elektronisch zugemessene Zufuhr von flüssigem Kraftstoff. Wie gesagt, handelt es sich um eine elektronische Niederdruck-Einpunkt-Einspritzvorrichtung.

sich Eine Heizeinheit mit einem ringförmigen Schild 26 befindet/ unterhalb des Ausgangs der Einspritzvorrichtung 20 und umgibt diese. Unterhalb des Schildes 26 befindet sich ein umgedrehter, konisch geformter Topf 30 mit einem gewölbten Boden 32, an dem elektrische Widerstandsheizelemente 34 angebracht sind. Der Topf 30 verläuft mit seiner Wand 36 nach unten sich erweiternd mit Abstand zu dem Schild 26. Die Wand 36 endet mit Abstand zum Ansaugkanal 12 und ist am Boden geschlossen, um eine kegelstumpfförmige Heizkammer 38 zu bilden, die als Wärmeübertrager dient. Der die

3307AH

Wand 36 umgebenden Ringraum bildet einen Venturikanal im Ansaugkanal, in dem einströmende Luft und verdampfter Kraft stoff sich mischen und zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine weiterströmen.
5

Eine Abgas-Leitung 40 mündet in der Kammer 38, die mit einer Abgas-Auslaßleitung 42 versehen ist. Bei 44 kann eine kalibrierte öffnung vorgesehen werden, um den Strom von. heißen Abgasen zu begrenzen und somit die Temperatur der den Kraftstoff verdampfenden Heizkammer 38 zu regulieren. Wenn die Drosselklappe öffnet, erfordert die größere Menge an flüssigem Kraftstoff mehr Wärme zur Verdampfung; der Abgas-Druck steigt jedoch ebenfalls an, und die zur Verfugung stehende Wärme in der Kammer 38 wird ebenfalls größer. Es ergibt sich somit ein selbsttätiger Ausgleich, aber die öffnung 4 4 kann so bemessen werden, daß sich die erwünschten Resultate ergeben. Eine Kraftstoff-Einlaßleitung 50 ist an der Einspritzvorrichtung 20 angeschlossen, von der eine Kraftstoffdampf-Auslaßleitung 52 zu dem Tank (der später beschrieben wird) führt. Ein Druckregler 54 kann in der Kraftstoffdampf-Rückführleitung 52 eingesetzt werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Gegebenenfalls kann hier ein geregeltes Tellerventil verwendet werden.

Fig. 3 zeigt die oben beschriebene Anordnung in Bezug zur Kraftstoffzufuhr. Das Gehäuse 10 und die dazu in Beziehung stehenden Teile werden einem Kraftstofftank 60 zugeordneten dem sich eine Kraftstoffpumpe 62 be-

QO findet, die die Kraftstoffzuführleitung 50 mit einem konstanten Leitungsdruck versorgt. Eine Pumpe dieser Art macht einen Druckregler überflüssig. Ein Pumpeneinlaß 64 ist vorgesehen. Die Pumpe gibt flüssigen Kraftstoff durch die Leitung 50 an die elektronisch gesteuerte

33074K

Einspritzvorrichtung 20 ab, und der Kraftstoff wird in Abhängigkeit vom Bedarf an den Auslaß 66 abgegeben, wo er auf die Widerstandsheizelemente 34 auftrifft und über die sich erweiternde Heizkammer 38 strömt. Das Abgas strömt durch die Kammer 30 hindurch, und zwar über die Leitungen 40 und 42. Auf diese Weise wird der bei 66 abgegebene flüssige Kraftstoff durch die Heizelemente 34 und die Heizkammer 38 vollständig verdampft. Dieser verdampfte Kraftstoff mischt sich mit Luft, die den Ansaugkanal am oberen Ende (in den Zeichnungen) betritt. Die Luft und der Kraftstoffdampf werden gemischt und durch den querschnittsverringerten Ringkanal, der von den Wänden des Ansaugkanales 12 und dem Umfang der Kammer 38 gebildet wird, zwangsweise hindurchgeführt.

Die elektrischen Widerstandsheizelemente 34 können für den Kaltstart der Brennkraftmaschine verwendet werden, und sie können dann deaktiviert werden, wenn die Abgase normale Betriebstemperatur erreicht haben-

Die mit der Einpunkt-Einspritzung und dem verdampften Kraftstoff arbeitende beschriebene Anlage hat den Vorteil, daß sie eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes an die entsprechenden Zylinder erlaubt. Wenn ein Gemisch aus Luft und flüssigem Kraftstoff in eine Sammelleitung gelangt, haben die schwereren Teilchen die Tendenz, sich in den labyrinthförmigen Kanälen niederzuschlagen, was eine ungleichmäßige Verteilung über den Zylindern zur Folge hat. Mit dem verdampften Kraftstoff kann dies nicht geschehen.

Claims

33074H

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zum Zuführen eines brennbaren Kraftstoffgemisches zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgemessene Menge flüssigen Kraftstoffes einem Drosselkörper zugeführt wird, daß der flüssige Kraftstoff dadurch verdampft wird, daß er Wärme in dem Drosselkörper .ausgesetzt wird, und daß ein Gemisch aus Luft und dem verdampften Kraftstoff einem drosselklappengesteuerten Ansaugkanal und einer Brennkraftmaschinen-Sammelleitung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß !5 die Wärme für die Kraftstoffverdampfung dadurch erzeugt wird, daß Abgase durch einen Wärmeübertrager im Drosselkörper geleitet werden.
3. Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Drosselkörper mit einem Luft-Ansaugkanal fi 2), eine in dem Drosselkörper vorgesehene Heizeinheit (26,30) und eine Einspritzvorrichtung (20) zur Abgabe von flüssigem Kraftstoff an die Heizeinheit (26,30) im Drosselkörper, wo er im Gasform umgewandelt und in den Ansaugkanal (12) eingeleitet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung (20) so angeordnet ist, daß sie flüssigen Kraftstoff in gesteuerten Mengen an die Heizeinheit (26,30) abgibt und daß die Heizeinheit eine Kammer (38) im Ansaugkanal (12) und eine Leitung (40) aufweist, die einen Einlaß und einen Auslaß zur Kammer (38) für heiße Abgase bildet.

3307AU
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (26,30) in dem Luft-Ansaugkanal (12) zentral angeordnet und so dimensioniert ist, daß sie einen ringförmigen Venturikanal in dem Ansaugkanal (12) bildet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung (20) ein den Kraftstoff leitendes Schild (26) zentral im Ansaugkanal (12) aufweist und daß die Heizeinheit (26,30) eine konisch geformte hohle Kammer (38) aufweist, die unterhalb des Schildes (26) angeordnet ist und mit Einlaß- und Auslaßkanälen für heiße Abgase versehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einspritzvorrichtung (20) und der Heizeinheit (26,30) ein elektrisches Heizelement (34) angeordnet ist.