DE3600153A1

DE3600153A1 - Kraftstoffeinspritzdrosselkoerper

Info

Publication number: DE3600153A1
Application number: DE19863600153
Authority: DE
Inventors: William J. Plymouth Mich. Clemens; Colin Trenton Mich. Jones
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1986-07-10
Also published as: JPS61164059A; DE3600153C2; GB2169658A; GB2169658B; US4574760A; GB8530175D0

Description

Kraftstoffeinspritzdrosselkörper

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem Kraftstoffeinspritzsystem vom Ein-Punkt-Drosseikörpertyp, insbesondere mit einer derartigen Ausführung, die ein Brennstoffdispergierbauteil und ein bewegliches Drosselungsführungskcrperventil umfaßt, so daß eine Scherung des Brennstoffes zur Zerstäubung oder Atomisierung desselben für einen wirtschaftlicheren und wirksameren Betrieb des Motors erreicht wird.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht in einem Luft/Brennstoff-Drosselkörper für die Brennstoffeinspritzung vom Ein-Punkt-Typ, welcher einen Ansaugweg umfaßt, worin direkt unterhalb des Injektors eine Brennstoffdispersionsplatte angebracht ist, wobei die Flatte einen Teil einer Stopfen- und Düsenanordnung darstellt, die zusammen einen konvergierend-divergierenden Strömun^sweg ausbilden, wodurch die Luft und der Brennstoff strömen, so daß der Brennstoff durch die an die Luft erteilte erhöhte Geschwindigkeit unter feiner Atomisierung des Brennstoffes geschert wird, wobei der Düsenteil der Anordnung axial gleitbar entsprechend dem dynamischen Druck der Luftströmung bei höheren Luftströmungsgeschwindigkeiten und entsprechend dem Vakuum im An-

- Jt' - ■

Saugdurchgang bei niedrigeren Luftströmungen zu einer Stelle gleitbar ist, welche eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit zu der durch die konvergierende-divergierende Düse hindurchgehende Luft/Brennstoff-Zufuhr unabhängig von der Stellung des üblichen Drosselventils liefert.

V/eitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der beiliegenden einzigen Figur, die schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Drosselkörpers zeigt.

Ganz allgemein hat der Drosselkörper eine Brennstoffeinspritzung, welche mit einer stationären kreisförmigen Brennstoffablenkoberfläche zusammenarbeitet, deren äußere Kante einen konvergierenden-divergierenden Durchgang mit einem axial beweglichen Drosselventil vom Führungskörpertyp bildet, v:. den Brennstoff von der Kante für eine bessere Zerstäubung oder Atomisierung abzuscheren. Der Führungskörper wird durch das Motorvakuum bewegt, so daß eine konstante Geschwindigkeit für die Strömung unabhängig von der Ventilstellung beibehalten wird.

Die Anwendung von Brennstoffdispersionsbauteilen in Verbindung mit einem Brennstoffinjektor sowie auf die

2-5 Luftströmung ansprechende Bauteile, die bei Änderungen der Luftströmungsbereiche beweglich sind, ist bekannt. Kessler beschreibt beispielsweise in der US-PS h 347 BrennstoffVerteilungsränder, die aus konischen Bauteilen bestehen, welche unterhalb des Brennstoffinjektors zur Unterteilung der Luftströmung angebracht sind. Jedoch sind die Ränder nicht beweglich und die Luftströmungsbereich· ändern sich nicht, so daß praktisch eine

konstante Luftgeschwindigkeit unabhängig von der Stellung des Drosselventils ausgebildet wird.

Minneck beschreibt in der US-PS 3 994 998 einen axial beweglichen oberhalb eines üblichen Drosselventils gelegenen Kolben, um eine federbefestigte selbstregulierende Venturi-Einrichtung zu begrenzen, wobei der Kolben auf die Luftströmung anspricht und die Fläche des Venturi ändert und innere Durchgänge für die Strömung des Brennstoffes zu der Kante des Kolbens zur Umsetzung mit der Luftströmung zwecks Atomisierung oder Zerstäubung des Brennstoffes besitzt. Jedoch ist die dortige Einrichtung eine Vergasereinrichtung und nicht ein Drosselkörper zur Anwendung mit einem Brennstoffinjektor vom Einzel-Punkt-Typ, der mit einer Brennstoffdispersionsplatte und einer gleitbaren Düse zusammenarbeitet, um eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit an Brennstoff und Luft zur Scherung des Brennstoffes und dessen Zerstäubung einzustellen.

Watanabe beschreibt in der US-PS 4 272 460 einen variierbaren Vergaser vom Venturi-Typ, worin ein Rohrbauteil mit dem Brennstoffinjektor verbunden ist, um den Brennstoff im rechten Winkel zu der Luftströmung zur Zerstäubung des Brennstoffes zu liefern. Jedoch bildet der dortige Aufbau keine Brennstoffdispersionsplatte in Zusammenarbeit mit einem axial beweglichen Luftdrosselungsführungskörper, um eine konvergierende-divergierende Luftströmungsfläche zur Zerstäubung des Brennstoffes in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise auszubilden.

Hansen beschreibt in der US-PS 3 049 342 einen federgelagerten Düsenführungskörper, der auf die Luftströmung

BAD O

anspricht, um fortschreitend Brennstoff öffnungen entsprechend der Luftströmung freizulegen. Dort findet sich keine Brennstoffdispersionsplatte oder eine bewegliche Düse, um eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit unabhängig von der Stellung des Drosselventiles einzustellen.

Erfindungsgegenstand ist somit ein Motor-Luft/Brennstoff-Drosselkörper mit einem am Lufteinlaßende offenen Einlaßweg und mit der Motoransaugleitung am entgegengesetzten Ende verbunden, einem für eine Drehbewegung über den Durchgang zur Steuerung der hindurchgehenden Strömung befestigten Drosselventil, einem Brennstoffinjektor, der oberhalb des Lufteinlasses zur Einsprühung des Brennstoffes befestigt ist, zekevin . zeichnet durch eine konvergierend -divergierend arbeitende Stopfen- und Düsenanordnung in dem Durchgang unterhalb des Injektors zur Erhöhung der Luftgeschwindigkeit unter Zerstäubung des Brennstoffes, wobei die Anordnung ein Stopfenbauteil mit einer Brennstoffablenkoberfläche unter-halb des Injektors und ein Düsenbauteil, welches mit dem Stopfenbauteil zusammenarbeitet und dieses umgibt, so daß eine minimale Querschnittsdurchtrittsflache dazwischen gebildet wird, umfaßt, wobei die konvergierende-divergierende otrömungsfläche die Geschwindigkeit der Luft am Durchgangs bereich unter Scherung des Brennstoffes von der anstoßenden Stopfenoberflache unter Zerstäubung oder Atomisierung des Brennstoffes erhöht, wobei eines der Bauteile relativ zu dem andere; durch die hier gegengerichtete Luftströmung bei höheren Motorluftströmungsgeschwindigkeiten und alternativ durch das Motorvakuum bei niedrigeren Motorluftströmungsgeschwindigkeiten in eine selbstregulierende Stellung beweglich ist, die eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit an die durch die Durchgangsfläche strömende Luft erteilt.

Unter Bezugnahme auf die Figur ist schematisch ein Teil 10 eines Luftdrosselkörpers mit einem Luft/Brennstoff -Saugrohr 12, das an seinem oberen Ende 14 offen ist und zur Verbindung an seinem unteren Ende 16 mit der Ansaugleitung eines Innenverbrennungsmotors, nicht gezeigt, verbunden ist, dargestellt. Das obere Ende ist so angebracht, daß es saubere Luft aus einem üblichen Luftreiniger, nicht gezeigt, praktisch bei Atmosphärendruckniveau erhält. Eine Drosselplatte 15 ist auf einer Welle befestigt, die im Drosselkörper zur Drehung über den Durchgang 12 zwischen einer praktisch geschlossenen Motorleerlaufstellung und einer weit offenen Drosselstellung befestigt ist, um die Strömung durch das Rohr zu steuern.

Ein Brennstoffinjektor 18 vom Ein-Punkt-Typ ist in diesem Fall direkt oberhalb des Saugrohrs 12,mittels nicht gezeigter Maßnahmen, oberhalb des Einlasses 14 angebracht, um konisch den Brennstoff hieraus zu versprühen, wie durch die gestrichelten Linien 20 angegeben ist. Der Injektor ist zentral zur Zusanmenwirkung mit einem stationären Brennstoffdispersionsbauteil 22, das direkt unterhalb des Injektors liegt, angebracht. Das Bauteil 22 bildet in diesem Fall eine Hälfte einer Anordnung vom Stopfen- und Düsentyp, welche zusammen einen konvergierenden-divergierenden Luft/Brennstoff-Strömungsbereich 24 zwischen den beiden Bauteilen zur Erhöhung der Geschwindigkeit der hindurchströmenden Luft- und Brennstoffmengen in der nachfolgend beschriebenen Weise bilden.

J·C Das Bauteil 22 ist als Segment eines Konus mit einer gewinkelten oder abgeschritten oberen Oberfläche 26 und einem konvergierenden kreisförmigen Bodenteil 28 gebildet. Der Düsenteil besteht aus einem axial beweglichen Führungskörper 30, der in dem Saugrohr 12 auf

BAD

einer Feder 32 befestigt ist, die gegen eine Stufe in dem Drosselkörper anschlägt. Der Führungskörper hat einen allgemein zylindrischen unteren Führungsteil 34 und einen konvergierenden LuftströmungsSteuerteil 36. Zusammen bilden das stopfenartige Brennstoffdispersionsbauteil 22 und der Führungskörper 30 einen konvergierenden ringförmigen Luft- und ßrennstoffeinlaßv/eg 38 und einen divergierenden ringförmigen Austrittsweg 40 mit einem ringförmigen Kehlungsabschnirt 42 mit minimalem Querschnittsflachenbereich dazwischen. Düse und Stopfen bilden deshalb tatsächlich ein variierbares Venturi, welches die Geschwindigkeit der Luft- und Brennstoffströmung durch den konvergierenden-divergierenden Weg erhöht, so daß der über die Oberfläche 26 nach abwärts laufende Brennstoff an der äußeren Kante abgeschert wird und infolgedessen zerstäubt oder atomisiert wird.

Der axial bewegliche Führungskörper 30 ist in diesem Fall hinsichtlich der Stellung selbstregulierend, so daß praktisch eine konstante Luftgeschwindigkeit für die Luftströmung durch den konvergierenden-divergieren-

den Weg aufrechterhalten wird. Spezifischer verbindet ein Durchgang 44 in dem Drosselkörper den Raum zwischen dem Drosselventil oder der Platte 15 und dem Bauteil mit der Kammer 46. Die Kammer ist zwischen dem Führungskörper 30 und dem Drosselkörper 10 ausgebildet und enthält eine Feder 32. Bei niedrigen Luftströmungen, wo die Drosselplatte im wesentlichen geschlossen ist, steht das Vakuum in dem Saugrohr, das unterhalb des Führungskörpers 30 übermittelt wird, der Kraft der Feder 32 entgegen und zieht den Führungskörper 30 nach abwärts und von der Dispersionsplatte 22 weg. Dies ergibt einen gesteuerten Strömungsbereich zwischen dem Führungskörper und der Dispersionsplatte, wo der Brennstoff durch die hohe Geschwindigkeit der Luftströmung durch den kon-

vergierenden-divergierenden Weg abgeschert wird. Bei höheren Luftströmungen, v/o das Drosselventil oder die Platte fortschreitend geöffnet ist, öffnet der erhöhte dynamische Druck der Luft gegen den konvergierenden Teil 36 des Führungskörpers 30 weiterhin den Führungskörper gegen die Kraft der Feder 32, so daß praktisch die gleiche Luftgeschwindigkeit am Kehlungsbereich 42 ohne übermäßige Beschränkung durch den Drosselkörper aufrechterhalten wird. Der Führungskörper bewegt sich somit zu einer selbstregulierenden Stellung sowohl unter niedrigen als auch hohen Luftströmungsbedingungen und liefert eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit für Luft und Brennstoff, die durch die Öffnung 24 strö- men, und zwar unabhängig von der Drosselventilstellung.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung einen Luftdrosselkörper vom variablen Venturi -Typ in Zusammenarbeit mit einem Brennstoffinjektor vom Ein-Punkt-Typ liefert, wobei das Venturi automatisch zu einem Strömungsbereich erweitert wird, der praktisch eine konstante Luftgeschwindigkeit zur Scherung des Brennstoffes unter Zerstäubung desselben liefert imd dadurch einen v/irksamen und wirtschaftlichen Motorbetrieb erlaubt.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

Motor-Luft/Brennstoff-Drosselkcrper mit einem am Lufteinlaßende offenen Saugrohr, welches mit der Kotoransaugleitung am entgegengesetzten Jnde verbunden ist, einem zur Drehbewegung über dem Rohr zur Steuerung der hindurchgehenden Strömung befestigten Drosselventil, einem Brennstoffinjektor, der oberhalb des Lufteinlasses befestigt ist, zur Verspri'.hung des Brennstoffes, gekennzeichnet durch eine konvergierende-divergierende Stopfen- und Düsenanordnung (22, 30) von variablem Strömungsbereich im Fvohr (12) unter- λ halb des Injektors (16) zur Erhöhung der Luftgeschwindigkeit, unter Zerstäubung oder Atomisierung des Brennstoffes, wobei die Anordnung ein Stopfenbauteil (22) mit einer Brennstoffablenkoberfloche (26) unterhalb des Injektors (16) und ein Düsenbauteil (?0), das das Stopfenbauteil (22) umgibt und mit demselben zussmmenarbeibet und einen minimalen Cuerschnittskehlungsbereich (A2) dazwischen ergibt, umfaßt, so daß die konvergierende-divergierende Strömungsfläche die Geschwindigkeit der Luft im Kehlungsbereich (42) zur Scherung des Brennstoffes von der anstoßenden Stopfenoberfl-'che unter Zerstäubung oder Atomisierung des Brennstoffes erhöht, wobei eines der Bauteile relativ zu dem ancieren durch die dagegen gerichtete Luftströmung bei höheren Kotorluftströmungsgeschwindigkeiten und alternativ durch das I-iotorvakuum bei nie-

BAD ORIGINAL

.■£■

drigeren Motorluftströmungsgeschwindigkeiten zu einer selbstregulierenden Stellung beweglich ist, wodurch sich eine praktisch konstante Luftgeschwindigkeit für die Luftströmung durch den Kehlungsbereich (42) ergibt.
2. Drosselkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffablenkoberflache (26) nach abwärts gewinkelt ist, so daß der Brennstoff zu dem Kehlungsbereich (42) gerichtet wird.
3· Drosselkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfenbauteil (22) aufeinanderfolgende divergierende und konvergierende Teile, welche eine ringförmige Kante, die den inneren Teil des Kehlungsbereiches bildet, definieren, so daß die Brennstoffablenkoberflache (26) durch den divergierenden Teil begrenzt wird und den Brennstoff zu der Kante zum Abscheren des Brennstoffes hiervon durch die durch den Kehlungsbereich hindurchgehende Luft richtet.
4. Drosselkörper nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenbauteil (30) axial zu dem Stopfenbauteil (22) beweglich ist und Federeinrichtungen (32) das Düsenbauteil (30) axial nach aufwärts gegen das Stopfenbauteil (22) spannen.
5. Drosselkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfenbauteil stationär ist und im wesentlichen aus einem Segment eines Konus besteht, um den Brennstoff von der Oberfläche zu dem Kehlungsbereich (42) zu richten, wobei der untere Teil des Konus radial nach einwärts verjüngt ist, so daß zusammen mit dem Düsenbauteil (30) der divergierende Teil der konvergierenden-divergierenden Strömungsfläche gebildet wird.

AD
6. Drosselkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenbauteil (30) aus einem axial beweglichen zylindrischen Führungskörper (30) besteht, der einen konvergierenden ringförmigen Lufteinlaßteil (36) aufweist.
7. Drosselkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenbauteil (30) axial beweglich zu dem Stopfenbauteil (22) entsprechend dem dynamischen Druck der hier gegengerichteten Luftströmung bei höheren Luftströmungen und offenen Drosselventilstellungen ist, wobei Federeinrichtungen (32) das Düsenbauteil (30) gegen das Stopfenbauteil (22) lagern und daß Einrichtungen (44) das Düsenbauteil (30) mit dem Vakuum im Saugrohr zu einer Stellung zwischen dem Stopfenbauteil (22) und dem Drosselventil (15) unter Bewegung des Düsenbauteils nach abwärts entgegengesetzt zu den Federeinrichtungen (32) auch bei niedrigen Motorluftströmungsbedingungen und kleineren Drosselventilöffnungen verbinden.
8. Brennstoffzufuhrsystem vom zentralen Brennstoffeinspritztyp für innere Verbrennungsmotoren vom Kraftfahrzeugtyp unter Einschluß eines Luft/Brennstoff-Drosselkörpers mit einem hindurchgehenden Luft/3rennstoff-Durchgang, der an einem i.ride an Luft praktisch von Atmosphärendruck offen ist und zur Verbindung am entgegengesetzten Lnde mit der Ansaugleitung des Motors in Verbindung zu bringen ist, um das Rohr den darin herrschenden variierenden Vakuumniveaus anzupassen, ein drehbar in dem Rohr zur Bewegung zwischen offenen und geschlossenen Stellungen befestigtes Drosselventil zur Steuerung von Luft und Brennstoff durch das Rohr, wobei der Brennstoffinjektor konzentrisch in dem Durchgang oberhalb des Drossel-

'ir' *

ventils für die Abgabe von Brennstoff in den Durchgang in axialer Richtung mit einem konusähnlichen Sprühmuster eingerichtet ist, umfaßt, gekennzeichnet durch eine stopfenartige stationäre Brennstoffdispersionsplatte (22), die direkt unterhalb und irc Meg des vom Injektor (16) abgegebenen Brennstoffes liegt, wobei die Platte (22) gewinkelte Oberflächen (26) aufweist, die den hiergegen eingespritzten Brennstoff zur Strömung zu den ./ändert des Durchgangs r"chten,und ein axial bewegliches, düsenartiges Drosselventil (3C) vom Führungskcrpertyp in dem die F-Iac "Cc umgebenden Durchgang, v/elches miυ der Kante desselben zur variierbaren Steuerung der Strömung von Luft und Brennstoff in das Rohr zusammenarbeitet, wobei Ventil und Platte zusammen einen konvergierenden-divergierenden variierbaren Strömungsbereich dazwischen ausbilden, welcher die Strömungsgeschwindigkeit der hindurchgehenden Luft unter Abscherung des zu der Kante der Platte gerichteten Brennstoffes erhöhen , so daß der Brennstoff zerstäubt oder atomisiert wird, wobei die Düse axial entsprechend dem dynamischen Druck der dagegen gerichteten Luftströmung bei höheren Motorluftströmungen nach der Öffnung des Drosselventils und gleichfalls bei niedrigeren Luftströmungen durch das hierauf einwirkende Kotorvakuum zu einer selbstregulierenden Stellung beweglich ist, die eine praktisch konstante Geschwindigkeit der Luftströmung durch den konvergierenden-divergierenden Bereich liefert.

BAC ORiGJfJAL