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Einrichtung zur kontinuierlichen Kraft stoff-
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einspritzung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
kontinuierlichen Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden
Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei derartigen, beispielsweise aus der DE-OS 29 20 636 und 32 22 000
bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen wird der Kraftstoff mittels einer von
einem Steuergerät gesteuerten Einspritzdüse in einen von der Ansaugleitung abgezweigten
Teilluftstrom zugemessen, bevor das auf diese Weise gebildete Gemisch aus Kraftstoff
und Trägerluft in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Da
der Teilluftstrom von einer Luftpumpe zu der durch eine Einspritzdüse gebildeten
Dosiervorrichtung gefördert wird, sich also auf einem gegenüber dem Umgebungsdruck
angehobenen Druckniveau befindet, muß der in diesen Teilluftstrom einzuspritzende
Kraftstoff auf einen demgegenüber noch weiter erhöhten Abspritzdruck gebracht werden.
Dies erfordert jedoch einen relativ großen Aufwand sowohl für die Kraftstoffpumpe
als auch für die Einspritzdüse.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen,
bei der der Aufwand insbesondere für die
Kraftstoffpumpe und die
Einspritzdüse reduziert werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs.
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ErfindungsgemäB wird durch eine geeignete'Bemessung der Leitungsquerschnitte
für den Teilluftstrom im Bereich der Austrittsöffnungen der Dosiervorrichtung eine
Injektorwirkung und damit eine Reduzierung des für die Zumessung des Kraftstoffes
erforderlichen Kraftstoffdruckniveaus erreicht, so daß letztlich ein einfacheres
Einspritzventil sowie eine weniger aufwendig bauende Kraftstoffpumpe verwendet werden
können. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den
Kennzeichen der Unteransprüche.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
die im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen Figur 1 ein schematisches
Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinsprit zeinrichtung,
| Figuren in schematischen Darstellungen Schnitte durch ver- |
| 2 bis 4 schiedene Ausführungsbeispiele einer Dosiervor- |
| richtung. |
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In dem in der Figur 1 der Zeichnung gezeigten Schaltbild der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ist mit 1 ein Teil einer herkömmlichen gemischverdichtenden Brennkraftmaschine und
mit 2 ein zu dieser Brennkraftmaschine führendes Ansaugleitungssystem bezeichnet,
das einen Ansaugverteiler 2a und eine Anzahl von den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine
1 zugeordneten Ansaugrohren 2b aufweist.
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Mit 9 ist eine Luftpumpe und mit 4 eine Kraftstoffpumpe angegeben,
die entweder getrennt angetrieben oder mit einem diesen beiden Pumpen zugeordneten
gemeinsamen, beispielsweise durch einen Elektromotor gebildeten Antriebsmotor zu
einer Baueinheit zusammengefaßt sein können.
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Die Kraftstoffpumpe 4 saugt dabei Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter
3 an und fördert diesen über eine Kraftstoffleitung 24, in der ein Kraftstoffilter
5 und ein Kraftstoffdruckregler 6 angeordnet sind, zu einer durch ein Einspritzventil
7 gebildeten Kraftstoffdosiervorrichtung, die entsprechend den Signalen eines Steuergerats
10 eine dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeordnete Kraftstoffmenge
abgibt.
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Der Kraftstoff wird in einer Gemischbildungs- und -verteilvorrichtung
8 in einen YörderluStstrom eingespritzt, der über eine Leitung 21 von der Luftpumpe
9 geliefert wird, die saugseitig mit dem Ansaugleitungssystem 2 der Brennkraftmaschine
1 verbunden ist. Der zur Förderung des über das Einspritzventil 7 zugemessenen Kraftstoffes
erforderliche Förderluftstrom wird also von dem von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten
Luftstrom abgezweigt.
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Nach der Zumessung des Kraftstoffes an einer Zumeßstelle 8a wird dabei
das Gemisch aus Kraftstoff und BörderluSt einem Verteiler 8b zugeführt, von dem
aus einzelne Einspritzleitungen 23 zu den den Zylindern der Brennkraftmaschine 1
zugeordneten Ansaugrohren 2b führen. Das durch die Einspritzleitungen 23 geförderte
Gemisch wird schließlich in der Nähe der Einlaßventile der Brennkraftmaschine 1
in den angesaugten Hauptluftstrom eingespritzt.
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Der Vorteil eines solchen, an sich bekannten Kraftstoffeinspritzsystems
besteht darin, daß zur Einspritzung des unter Druck stehenden Kraftstoff-Luft-Gemisches
in die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohre keine
Einspritzdüsen wie bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen benötigt werden,
da das unter Druck stehende Gemisch auch bei kleinen Mengen mit dem Eintritt in
die Saugrohre expandiert und dabei fein verteilt und versprüht wird. Bei dieser
Expansion tritt zudem eine zumindest teilweise Verdampfung des in dem graftstoff-Luft-Gemisch
enthaltenen flüssigen Kraftstoffes auf, so daß die Aufbereitung des Kraftstoffes
weiter verbessert wird.
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Mit 22 ist in der Figur 1 der Zeichnung noch eine von der druckseitigen
Förderluftleitung 21 abzweigende Zweigleitung angedeutet,
die an
den Kraftstoff-Druckregler 6 angeschlossen ist, der außerdem über eine Rücklaufleitung
mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 verbunden ist.
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Das mit 10 bezeichnete Steuergerät steuert das die Kraftstoffdosiebung
bewirkende Einspritzventil 7 u.a. in Abhängigkeit von der von der Brennkraftmaschine
1 angesaugten Luftmenge,wozu ein mit 14 bezeichneter Luftmengenmesser in dem Ansaugleitungssystem
2 vorgesehen ist, sowie in Abhängigkeit von der Temperatur und der Drehzahl der
Brennkraftmaschine, wozu entsprechende Geber in Form eines an dem Zylinderblock
der Brennkraftmaschine 1 angeordneten Temperaturfühlers 11 und eines mit 13 bezeichneten
Zündverteilers vorgesehen sind.
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Mit 15 ist ein die Ansauglufttemperaturermittelnder Geber angedeutet,
der ebenso mit dem Steuergerät zur Signalabgabe verbunden ist, wie ein die Stellung
der Drosselklappe 17 erfassender Drosselklappenschalter 12.
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Mit 20 ist noch ein in dem Ansaugleitungssystem 2 angeordneter Zusatzluftschieber
bezeichnet, der zur Korrektur der insbesondere im Warmlauf zugeführten Luftmenge
unter Umgehung der mit 17 angedeuteten Drosselklappe dient, während 25 eine Leerlaufdrehzahl-Einstellschraube
und 26 eine Leerlaufgemisch-Einstellschraube darstellen. Mit 18 ist schließlich
ein Zünd-Startschalter und mit 19 eine Batterie zur elektrischen Stromversorgung
angegeben, die beispielsweise durch die herkömmliche Bordnetzbatterie eines Fahrzeugs
gebildet sein kann, während 16 eine Relaiskombination bezeichnet, über die beim
Betätigen des Zünd-Start-Schalters 18 die Kraftstoffpumpe 4 und die Luftpumpe 9
zugeschaltet werden.
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In den Figuren 2 bis 5 ist die mit 8 insgesamt bezeichnete Gemischbildungs-
und -verteilvorrichtung vergrößert und in vier beispielhaften Ausführungsformen
näher dargestellt. In den beiden ersten Fällen (Fig. 2 und 3) besteht das Einspritzventil
7 aus einem Düsenkörper 31, dessen Innenraum 32 über Querbohrungen 36 mit einem
an die Eraftstoffdruckleitung 24 angeschlossenen Ringraum 37 zur
Zufuhr
von Kraftstoff verbunden ist. Der Düsenkörper 31 weist eine im wesentlichen konisch
ausgeführte Düsenspitze 35 auf, an der die durch eine Ventilkngel 33 oder einen/tentilkörper
verschließbaren Austrittsöffnungen 34 bzw. 34' angeordnet sind. Während bei der
Ausführung nach der Figur 2 eine einzige zentrale Austrittsöffnung 34 vorgesehen
ist, sind bei der Ausführung nach der Figur 3 mehrere, beispielsweise zwei Austrittsöffnungen
34' in Form von im wesentlichen senkrecht zu der Wandung der konischen Düsenspitze
verlaufenden Querbohrungen an der Mantelfläche vorgesehen.
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Die zum Transport des Kraftstoffes dienende Förderluft wird zunächst
über die Leitung 21 zu einem Ringraum 39 geleitet, der über eine die Düsenspitze
35 ringförmig umgebende Verbindungsleitung 40 mit der zu dem Verteiler 8b führenden
Gemischleitung 42 verbunden ist. Die ringförmige Verbindungsleitung 40 wird dabei
durch den Ringspalt gebildet, der zwischen der konischen Düsenspitze 35 und der
diese umgebenden Wand 41 bzw. 41 1 des Gehäuses 30 der Gemischbildungs- und -verteilvorrichtung
8 verbleibt. Dabei kann die Querschnittsfläche dieses Ringspaltes durch entsprechende
Gestaltung der Wandkontur 41 bzw. 41' so bemessen sein, daß sich etwa im Bereich
der Kraftstoffaustrittsöffnungen 34 bzw. 34' der Einspritzdüse 7 der kleinste Luftdurchtrittsquerschnitt
ergibt.
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Bei der Ausführung nach der Figur 4 wird der Kraftstoff von dem Einspritzventil
7 nicht direkt in die strömende lrägerluft, sondern in einen die Trägerluftleitung
21' umgebenden Ringraum 46 eingespritzt.
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Dieser Ringraum 46 ist im Bereich einer Venturianordnung 45 der Trägerluftleitung
21' vorgesehen und mit der engeten Stelle der Venturianordnung über einen z.B. spaltartig
umlaufenden Verbindungskanal 47 verbunden.
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In Strömungsrichtung hinter der Venturianordnung 45 mündet die Gemischleitung
42' in einen Verteiler 8b', von dem die zu den Einspritzstellen an den Ansaugrohren
führenden Einspritzleitungen 23t ausgehen.
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Da in der engsten Stelle der Venturianordnung 45 bekanntlich die höchste
Strömungsgeschwindigkeit und damit der niedrigste Absolutdruck im Luft- bzw. Gemischleitungssystem
auftritt, wird durch Verbindung dieser Stelle mit dem Ringraum 46 erreicht, daß
das Einspritzventil 7 den Kraftstoff in einen Raum zumißt, der auf einen relativ
niedrigen Druckniveau liegt. Das Einspritzventil kann daher relativ einfach ausgeführt
und beispielsweise durch ein elektromagnetisches Niederdruck-Einspritzventil oder
andere geeignete Zumeßeinrichtungen gebildet sein.
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Der Ringraum 46 und der Verbindungskanal 47 sind im übrigen so auszubilden,
daß bei der jeweils vorgesehenen Einbaulage des Teiles kein Kraftstoff im Ringraum
verbleiben oder sich sammeln kann.
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Die erfindungsgemäße Bemessung der den Teilluftstrom führenden Leitungsquerschnitte
bewirkt nach dem Bernoullischen Gesetz eine Absenkung des Druckniveaus der Trägerluft
im Bereich der Kraftstoffaustrittsöffnung der Einspritzdüse und eine Erhöhung der
Luftgeschwindigkeit, wodurch wiederum das zur Einspritzung des Eraftstoffes erforderliche
Druckniveau reduziert werden kann (Injektorwirkung). Durch entsprechende Gestaltung
der Leitungsquerschnitte kann der statische Druck der Trägerluft an dieser Stelle
zweckmäßigerweise bis etwa auf den Atmosphärendruck reduziert werden, so daß die
den Kraftstoffdruck liefernde Förderpumpe 4 nur noch den zur Abspritzung erforderlichen
Differenzdruck von beispielsweise etwa 1 bis 1,5 bar zu erzeugen braucht. Dadurch
wird der für die Kraftstoffpumpe zu erbringende Bauaufwand wesentlich reduziert.
Auch lassen sich einfachere Niederdruckeinspritzventile für die Zumessung des Kraftstoffes
verwenden.
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