DE3600151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gemischbildungssystem mit va­ riablem Drosselquerschnitt und gekoppelter Niederdruck- Brennstoffeinspritzung stromauf der Drosseleinrichtung im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Gemisch­ bildungssystem mit zentraler Brennstoffeinspritzung strom­ auf der Drosseleinrichtung und einem axial gleitbaren Drosselventil für variable Steuerung der Gemischmenge im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine.

Die Erfindung befaßt sich also insbesondere mit einem Gemischdrosselkörper mit einem zentrisch angeordneten Brennstoffinjektor zum Einsprühen des Brennstoffes, der ein axial durch den Brennstoffdruckbalg bewegliches Muf­ fenventil besitzt, mit dem die Strömung von Luft und Brennstoff in den Motor in einer Weise abgemessen wird, so daß dabei auch der Brennstoff zerstäubt wird.

Drosselkörper mit Brennstoffinjektoren und/oder achsialbe­ weglichen Drosselventilen sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-PS 43 00 506 ein dachartiges Drosselven­ til, welches schwenkbar in einem Ansaugkanal stromab des Brennstoffinjektors angeordnet ist. Die US-PS 41 08 127 zeigt in ihrer Fig. 2 ein drehbares Drosselventil vom Doppelkonustyp, das stromab eines Brennstoffinjektors angebracht ist, wobei die Konen überlappende Öffnungen besitzen, die die Strömung steuern. Die US-PS 39 16 846 beschreibt eine konisch veränderbare Ventilanordnung in einer Motoransaugleitung zur Dosierung der Gemischmenge. Chandler zeigt in der US-PS 20 25 091 in Fig. 1 einen durch den Brennstoffdruck betätigten Balg zur Verstellung des Drosselquerschnittes.

Aus den vorstehenden Darlegungen geht jedoch hervor, daß an keiner Stelle ein Drosselkörper beschrieben ist, der durch besondere Scherwirkung im Zusammenhang mit einer Umlenkung der Gemischströmung an einem besonders ausgeleg­ ten Ventilsitz die Luft/Brennstoffströmung steuert und zerstäubt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gemischbil­ dungssystem für Brennkraftmaschinen mit variablem Strö­ mungsengquerschnitt in einem Ansaugkanal so auszubilden, daß durch verbesserte Zerstäubung des Brennstoffs eine optimale Gemischbildung für einen äußerst wirksamen Motor­ betrieb erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen dabei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.

Es wird dabei ein zur Zerstäubung geeigneter Drosselkörper im Zusammenhang mit einem Basisteil ausgebildet, wobei der Drosselkörper ein umgekehrt becherförmiges Muffenventil besitzt, dessen untere Kanten mit einem stationär koni­ schen Ventilsitz, welcher radial in des Saugrohr zur Be­ grenzung eines Strömungsweges mit variabler Fläche vor­ springt, zusammenarbeitet, wobei die Ventilbestandteile einen labyrinthähnlichen Strömungsweg für das Gemisch freigeben, worin unter Scherung der Brennstoffpartikel eine optimale Zerstäubung des Brennstoffs bewirkt wird.

Die Erfindung stellt also ein Gemischbildungssystem mit variablem Drosselquerschnitt und gekoppelter Niederdruck- Brennstoffeinspritzung stromauf der Drosseleinrichtung im Ansaugkanal einer Brennkraftmeschine zur Verfügung, bei dem auf einem im Ansaugkanal fest angeordneten Basisteil ein rotationssymmetrisches, becherförmiges Drosselelement axial verschieblich angeordnet ist und in dem das Gemisch von der Brennkraftmaschine über mehrere scharfe Kanten umgelenkt angesaugt wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gemischbildungssystems bildet das becherförmige Drossel­ element am stromabwärtigen Ende mit dem Basisteil einen ringförmigen Strömungskanalabschnitt, so daß die Gemisch­ strömung über einen Ventilsitz radial nach innen umge­ lenkt und anschließend durch den Ansaugkanal von der Brennkraftmaschine angesaugt wird.

In einer nächsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gemischbildungssystems weist das stromabwärtige Ende des becherförmigen Drosselelements einen Kreisringmantel mit zwei scharfen Kanten auf, so daß die innere scharfe Kante mit dem Ventilsitz den variablen Drosselquerschnitt für die Gemischdosierung bildet.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Ventilsitz einen konusartigen Abschnitt auf, so daß die Gemischströ­ mung durch die Neigung des Konus über 90° hinaus umgelenkt wird.

In einer anderen Ausführungsform wird im erfindungsgemäßen Gemischbildungssystem die Gemischmenge hydraulisch über das Drosselelement vom Brennstoffdruck in der Einspritz­ düse gesteuert wird.

Bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Gemischbildungssystem desweiteren, wenn die Öffnung der funktionsbedingten Bohrung entweder entgegen oder tangential zur Gemischströ­ mungsrichtung angeordnet ist.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung, bevorzugte Ausführungsformen und die dar­ stellenden Zeichnungen derselben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsge­ mäßen Drosselkörpers,

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf ein in der Fig. 1 gezeig­ tes Detail,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Details der Fig. 1, und

Fig. 4 eine gleiche Ansicht wie Fig. 1 zur Erläuterung einer Modifikation der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Gemischbildungseinrichtung 10 umfaßt ein zweiteiliges Gehäuse, das aus einem oberen Luftein­ trittstutzen oder Deckelteil 12 besteht, der mit einem unteren kombinierten Hauptbrennstoffzufuhr- und Drossel­ körperteil 14 verbunden oder verschraubt ist. Das Oberteil 12 ist zur Verbindung mit seinem linken Ende, wie aus Fig. 1 ersichtlich, zu der sauberen Luftseite eines üblichen Luftreinigers vom Kraftfahrzeugtyp (nicht gezeigt) einge­ richtet, um hieraus Luft praktisch bei Atmosphärendruck oder Umgebungsdruck zu erhalten. Der Unterteil 14 ist zur Verbindung mit der Motorsaugleitung (nicht gezeigt) einge­ richtet, so daß der Drosselkörper entsprechend der Än­ derung der Vakuumwerte verstellt wird.

Das Gehäuse 12 ist so geformt, daß innen die Luft um den unteren Teil des Injektorgehäuses zur Kühlung des Injek­ torbrennstoffes strömt, während gleichzeitig eine ringför­ mige Strömung der Luft zu dem im unteren Körperteil 14 ausgebildeten Ansaugrohr 26 aufrechterhalten wird.

Der Brennstoffinjektor 24 ist zentrisch stromauf des Dros­ selelements angeordnet und der Brennstoff wird durch eine Brennstoffdüse kegelartig in Strömungsrichtung der Luft verdüst.

Die Strömung des Gemisches in dem Saugrohrabschnitt 26 wird durch eine axial bewegliche oder gleitbare Drossel­ einheit 28 gesteuert. Diese besteht im wesentlichen aus drei Teilen: einem senkrecht beweglichen dachartig geform­ ten Drosselelement 30, einem stationären Basisteil 50 und einem stationären Ventilsitz 34. Das dachartig geformte Drosselelement 30 hat eine umgekehrte Becherform, die eine etwa halbkugelförmige äußere Oberfläche und eine horizon­ tale innere Oberfläche 38 begrenzt. Das Drosselelement 30 geht von seiner stempelförmigen Oberfläche in einen zylin­ drischen Mantelbereich 40 über.

Das bewegliche Drosselelement 30 wird auf dem stationären Ständer 32 getragen und gleitet über denselben. Dieser ist im wesentlichen, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 er­ sichtlich, mit einem flachen knopfartigen Oberteil 42 versehen, welches mit der flachen Innenfläche 38 des Dros­ selelements 30 zusammenpaßt. Der Körperteil des Ständers 32 wird durch vier am Umfang gleichmäßig verteilte Schen­ kel 44 ergänzt. Die Zwischenbereiche zwischen den Schen­ keln 44 definieren vier Fenster oder Durchlässe 45, welche die Gemischströmung aus dem Drosselquerschnitt dem Ansaug­ kanal 26 zuführen.

Der labyrinthartige Weg von Brennstoff und Brennstoffpar­ tikeln ist in Fig. 1 und 4 durch Pfeile angedeutet. Die Luft tritt von der Reinseite des Luftfilters (nicht ge­ zeigt) in das Deckelteil 12 ein, wo gleichzeitig Brenn­ stoff zugespritzt wird. Das Gemisch wird über den Ansaug­ kanal 26 um die Kanten des Ventilsitzes 34, 58 um 90° umgelenkt. Durch die Umlenkung des Gemisches über die Kanten des Ventils 34, 46, 58 wird eine Scherwirkung auf den Brennstoff verursacht, so daß eine Zerstäubung des Brennstoffes und eine Vermischung desselben mit der Luft zur wirksamen Verbrennung sicher gestellt ist. Das Luft/- Brennstoffgemisch wird im weiteren Verlauf über den Durch­ laß 45 und die Öffnung 48 zur Brennkammer abgegeben.

Der Ständer 32 ist mit einer zentralen Bohrung 60 ausge­ bildet, worin ein Kolben oder ein mit Flüssigkeit gefüll­ ter Balg 62 untergebracht ist. Der Balg steht über die Brennstoffleitung 64 mit der Brennstoffversorgung in Ver­ bindung, wobei der gleiche Brennstoffdruck für die Brenn­ stoffmenge durch den Injektor 24, sowie für die Stellung des Drosselelements 30 verantwortlich sind. Es versteht sich, daß der Brennstoffdruck von mindestens einem Motor­ betriebsparameter abhängt.

In Fig. 1 ist das Drosselelement 30 mit einem Luftdruck­ ausgleichsdurchgang 70 gezeigt, durch den die äußeren und inneren Oberflächen des Drosselelements 30 verbunden sind. Hierdurch wird praktisch der Luftdruck auf den entgegen gesetzten Seiten des Drosselelements 30 ausgeglichen, so daß eine Bewegung des Drosselelements 30 ermöglicht wird.

Insbesondere wenn der Motor für den Leerlaufbetrieb einge­ stellt ist, ist die Stellung des Drosselelements 30 im wesentlichen wie gezeigt. Die untere Kante 46 der Wand 40 steht im wesentlichen in Kontakt mit dem konischen Ventil­ sitz 58, so daß lediglich diejenige Menge an Luftströmung geliefert wird, die für den Motorleerlaufbetrieb notwendig ist. Das Oberteil des Dachbauteils steht zu diesem Zeit­ punkt im wesentlichen in Kontakt mit dem Oberteil des T- förmigen Ständers 32.

Das T-förmige Teil 42 ist gegenüber dem Drosselelement 30 abgedichtet. Damit der Balg 60 allein mit seiner Steuer­ kraft auf das Drosselelement 30 wirken kann, ist eine Belüftungsbohrung 70 im Drosselelement 30 vorgesehen, um so eine Bewegung des Drosselelements 30 zu ermöglichen.

Der in Fig. 1 gezeigte Ausgleichsdurchgang hat eine sich nach oben erstreckende Verlängerung 76, welche eine Brenn­ stoffabweisung bildet, um die Menge der in den Durchgang eintretenden Brennstofftropfen oder -kügelchen auf ein Minimum zu halten. In Fig. 4 ist eine Alternativkonstruk­ tion gezeigt, wo die obere Oberfläche 78 des Drosselele­ ments 30 flach und mit einem Bauteil mit Luftausgleichs­ durchgängen 70′ für den gleichen Zweck ausgestattet ist.

Die Zufuhr von Brennstoff zu dem Balg 62 entsprechend dem Druck des Fahrers auf das Gaspedal expandiert den Balg, so daß entsprechend das Drosselelement 30 gehoben wird. Ein Positionssensor 80 vom Potentiometertyp mit linearer Wir­ kung kann verwendet werden, um ein Rückholsignal zu der Steuerung 60 zu liefern, um die Bewegung des Ventilbau­ teils zu unterbrechen, wenn es die korrekte Stellung er­ reicht hat.

Es versteht sich von selbst, daß alternativ das Drossel­ element 30 auch durch eine direkte mechanische Verbindung mit dem Kraftfahrzeuggaspedal verbunden sein kann, um so dieses Ventilbauteil direkt mechanisch zu steuern.

Zusammenfassend ist aus dem vorstehenden ersichtlich, daß die Erfindung einen axial gleitbaren Drosselkörper lie­ fert, der besonders im Zusammenhang mit einer Niederdruck- Brennstoffeinspritzung geeignet ist, das übliche drehbare Drosselventil zu vermeiden, so daß nicht nur eine ge­ steuerte Gemischströmung in variabler Menge geliefert wird, sondern zusätzlich eine Scherwirkung auf die Brenn­ stoffpartikel ausgeübt wird, wodurch eine besondere Zer­ stäubung des Brennstoffs und damit eine optimale Gemisch­ zusammensetzung erreicht wird.

Claims (6)

1. Gemischbildungssystem mit variablem Drosselquer­ schnitt und gekoppelter Niederdruck-Brennstoffeinspritzung stromauf der Drosseleinrichtung im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem im Ansaugkanal (48) fest angeordneten Basisteil (50) ein rotationssymmetri­ sches, becherförmiges Drosselelement (30) axial verschieb­ lich angeordnet ist, wobei das Gemisch über mehrere schar­ fe Kanten umgelenkt von der Brennkraftmaschine angesaugt wird.

2. Gemischbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das becherförmige Drosselele­ ment (30) am stromabwärtigen Ende mit dem Basisteil (50) einen ringförmigen Strömungskanalabschnitt (26) bildet, die Gemischströmung anschließend über einen Ventilsitz (34, 58) radial nach innen umgelenkt wird und durch den Ansaugkanal (48) von der Brennkraftmaschine angesaugt wird.

3. Gemischbildlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende des becherförmigen Drosselelements (30) einen Kreisringmantel (46) mit zwei scharfen Kanten bildet, wobei die innere scharfe Kante mit dem Ventilsitz (34) den variablen Dros­ selquerschnitt für die Gemischdosierung bildet.

4. Gemischbildungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (34) einen konusartigen Abschnitt (58) aufweist, wodurch die Gemisch­ strömung durch die Neigung des Konus über 90° hinaus umge­ lenkt wird.

5. Gemischbildungssystem nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischmenge hydraulisch über das Drosselelement (30) vom Brennstoffdruck in der Einspritzdüse gesteuert wird.

6. Gemischbildungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der funktionsbe­ dingten Bohrung (70, 70′) entweder entgegen oder tangen­ tial zur Gemischströmungsrichtung angeordnet ist.