DE3827348A1

DE3827348A1 - Injection device

Info

Publication number: DE3827348A1
Application number: DE19883827348
Authority: DE
Inventors: Peter Klemm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1989-03-02

Abstract

A device for the injection of a mixture composed of fuel and carrier air into the intake ports (7), assigned to the individual cylinders of a mixture-compressing internal combustion engine (1), is described which has an injection valve (11), which meters the fuel in the injection lines (13), separately assigned to individual cylinders, as a function of the operating condition of the internal combustion engine. In addition a device is provided for the feeding and distribution of carrier air to the injection lines (13) leading to the injection points in the intake ports (7) of the internal combustion engine. In order to ensure an optimum fuel injection with good preparation and the most accurate possible alignment on the inlet valves or the opening of the intake ports into the combustion chamber of the internal combustion engine, it is proposed that each of the injection lines (13) have a central passage (20) for the fuel feed and at least one second passage (21), annularly surrounding the central passage, for the carrier air feed. At the same time it is proposed that the central fuel passage (20) and the carrier air passage (21) or passages in each injection line (13) be arranged separately from one another and designed in such a way that a fuel jet (22), surrounded by a blanket of air (23), is formed at the injection point. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Einspritzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Trägerluft in die den einzel nen Zylindern einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine zugeordneten Ansaugkanäle gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to a device for injection a mixture of fuel and carrier air into the individual NEN cylinders of a mixture-compressing internal combustion engine assigned suction channels according to the preamble of the patent saying 1.

Bei bekannten Einspritzeinrichtungen dieser Art erfolgt die Zumessung des Kraftstoffes durch das Einspritzventil unmittelbar in die Trägerluft, so daß in den Einspritzleitungen ein Gemisch aus Kraftstoff und Trägerluft transportiert wird. Die Aufteilung des Kraftstoffes bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisches auf die einzelnen Zylinder erfolgt dabei entweder nach der Gemischbildung oder aber vorher. Im letzteren Fall kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein Einspritzventil mit mehreren, den einzelnen Zylindern zugeordneten Abspritzöffnungen vorgesehen ist, das den Kraftstoff unmittelbar in die zu den jeweiligen Zylindern führenden, von Trägerluft durchströmten Einspritz leitungen einspritzt.In known injection devices of this type, the The fuel is measured directly by the injection valve into the carrier air, so that a mixture in the injection lines is transported from fuel and carrier air. The breakdown of the fuel or fuel-air mixture to the individual Cylinder takes place either after the mixture formation or but before. In the latter case, this can be done, for example be achieved that an injector with several, the provided with individual cylinders spray openings is that the fuel immediately into the respective Cylinder leading injection, through which carrier air flows injected lines.

Nun hat sich gezeigt, daß die Förderung des aus Kraftstoff und Luft bestehenden Zweiphasengemisches von dem Einspritzventil zu den Einspritzstellen an den Ansaugkanälen der Brennkraft maschine mitunter Probleme bereiten kann. Auch ergibt sich häufig keine optimale Kraftstoffeinspritzung im Bereich der Ansaugkanäle, so daß letztendlich der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen einer mit einer darartigen Ein spritzeinrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschine verbesserungs würdig sind.Now it has been shown that the promotion of fuel and air existing two-phase mixture from the injector to the injection points on the intake ports of the internal combustion engine machine can sometimes cause problems. It also results often no optimal fuel injection in the area of Intake channels, so ultimately fuel consumption and the pollutant emissions of one with such a one Spraying device equipped internal combustion engine improvement are worthy.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einspritzeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit der ein besserer Kraftstoff transport und eine günstigere Einspritzung mit besseren Ver brauchs- und Schadstoffemissionswerten erzielt werden kann.The object on which the invention is based is therefore an injection device in the preamble of the claim specified way of creating a better fuel transport and a cheaper injection with better ver consumption and pollutant emission values can be achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einspritzleitungen, bei denen der Kraftstoff und die Träger luft getrennt und ohne Vermischung bis zu den Einspritzstellen transportiert wird, ergibt sich erst bei der Abspritzung aus den Einspritzleitungen eine Vermischung. Dabei bildet sich ein zentraler Kraftstoffstrahl aus, der von einem Luftmantel umgeben wird, wobei die mit einer gewissen Geschwindigkeit austretende Luft ein Abbremsen der Außenpartien des Kraftstoff strahls vermeidet und so dafür sorgt, daß die Kraftstofftröpf chen mit relativ hoher kinetischer Energie bis vor den Brennraum der Brennkraftmaschine getragen werden. Dabei entsteht erst in relativer Nähe zum Brennraum bzw. in der Nähe der relativ heißen Einlaßventilen eine intensive Vermischung mit der umge benden Luft. Auf diese weise wird sichergestellt, daß praktisch der gesamte Kraftstoff ohne größere Wandbenetzung und mit relativ guter Aufbereitung in den Brennraum gelangt, so daß die bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe auf einem niedrigen Niveau bleiben. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.This problem is solved according to the indicator of claim 1. Through the training according to the invention the injection lines where the fuel and the carrier air separated and without mixing up to the injection points transported, only results from the spraying a mixture in the injection lines. It forms a central fuel jet coming from an air jacket is surrounded, the being at a certain speed escaping air slows down the outer parts of the fuel avoids rays and thus ensures that the fuel droplets chen with relatively high kinetic energy up to the combustion chamber the internal combustion engine are carried. This is just the beginning in relative proximity to the combustion chamber or in the vicinity of the relative hot inlet valves an intensive mixing with the reverse breathing air. This ensures that it is practical the entire fuel without major wall wetting and with relative good preparation gets into the combustion chamber, so that the combustion pollutants at a low level Stay level. Appropriate embodiments of the invention result themselves according to the characteristics of the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeich nung zeigt in In the drawing is an embodiment of the invention shown, which is explained in more detail below. The drawing shows in

Fig. 1 ein Schemabild einer mit einer erfindungsge mäßen Einspritzeinrichtung ausgestatteten Brennkraftmaschine, Fig. 1 is a schematic diagram of a equipped with a erfindungsge MAESSEN injector internal combustion engine,

Fig. 2 den Endbereich einer Einspritzleitung der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung in vergrößertem Maßstab und Fig. 2 shows the end region of an injection line of the injection device according to the invention on an enlarged scale and

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Einspritzleitung nach Fig. 2. Fig. 3 shows a cross section through the injection line of FIG. 2.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 die Brennkraftmaschine insgesamt bezeichnet, von der hier ein Zylinder 2 mit einem darin gleitenden Kolben 3 angedeutet ist. In einem Zylinder kopf 4 ist für jeden Zylinder jeweils wenigstens ein Einlaßven til 5 und ein Auslaßventil 6 vorgesehen, die in bekannter Weise die Gemischzufuhr über einen Ansaugkanal 7 bzw. die Verbrennungs gasabfuhr über einen Auslaßkanal 8 steuern.In FIG. 1 of the drawing, 1 denotes the internal combustion engine as a whole, of which a cylinder 2 with a piston 3 sliding therein is indicated. In a cylinder head 4 , at least one inlet valve 5 and one outlet valve 6 are provided for each cylinder, which control the mixture supply via a suction channel 7 or the combustion gas discharge via an outlet channel 8 in a known manner.

Die Ansaugkanäle 7 der einzelnen Zylinder sind in üblicher Weise zu einer gemeinsamen Ansaugleitung 10 zusammengefaßt und erhalten die zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstof fes erforderliche Verbrennungsluft über einen hier nicht darge stellten Luftfilter aus der Umgebung. In der gemeinsamen Ansaug leitung 10 ist noch eine herkömmliche, die Leistung der Brenn kraftmaschine steuernde Drosselklappe 9 angebracht.The intake ports 7 of the individual cylinders are combined in a conventional manner to form a common intake line 10 and receive the combustion air required for combustion of the injected fuel via an air filter (not shown here) from the environment. In the common intake line 10 is a conventional, the performance of the internal combustion engine controlling throttle valve 9 is attached.

Die Kraftstoffzufuhr erfolgt hier durch Einspritzung eines Gemisches aus Kraftstoff und Trägerluft in jeden Ansaugkanal 7, und zwar kurz vor das Einlaßventil 5. Der einzuspritzende Kraftstoff und die Trägerluft werden dabei über Einspritzlei tungen 13, die mit Halteelementen 17 in dem Ansaugkanal 7 ange bracht sind, zu den Einspritzstellen gefördert.The fuel is supplied here by injecting a mixture of fuel and carrier air into each intake duct 7 , and just before the inlet valve 5 . The fuel to be injected and the carrier air are conveyed via injection lines 13 , which are introduced with holding elements 17 in the intake duct 7 , to the injection points.

Mit 11 ist ein zentrales Einspritzventil bezeichnet, das den über eine Kraftstoffleitung 12 zugeführten Kraftstoff gleichmäßig verteilt auf die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 1 unmittelbar in die zu deren Ansaugkanälen 7 führenden Ein spritzleitungen 13 einspritzt. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffes wird dabei durch ein Steuergerät 18 bestimmt, dem von hier nicht dargestellten Gebern Informationen über den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, beispiels weise in Form von Meßwerten der Drehzahl, der Leistung, der Temperatur und dgl., zugeführt werden.With 11 a central injection valve is designated, the fuel supplied via a fuel line 12 evenly distributed to the individual cylinders of the internal combustion engine 1 directly into the leading to their intake channels 7 A injection lines 13 . The amount of fuel injected is determined by a control unit 18 , the sensors, not shown here, information about the respective operating point of the internal combustion engine, for example in the form of measured values of the speed, the power, the temperature and the like.

Mit 14 ist eine Vorrichtung zur Zuführung von Trägerluft zu den Einspritzleitungen 13 angedeutet, die im Bereich der dem Einspritzventil 11 zugewandten Enden der Einspritzleitungen 13 vorgesehen ist. Diese Trägerluftzuführeinrichtung 14 steht über eine Trägerluftzuführungsleitung 15 mit einer Stelle der Ansaugleitung 10 in Verbindung, die in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 9 angeordnet ist. Gegebenenfalls kann in der Trägerluftzuführungsleitung 15 eine die Trägerluftförderung unterstützende Pumpe 16 vorgesehen sein.With 14 , a device for supplying carrier air to the injection lines 13 is indicated, which is provided in the region of the ends of the injection lines 13 facing the injection valve 11 . This carrier air supply device 14 is connected via a carrier air supply line 15 to a point on the intake line 10 which is arranged upstream of the throttle valve 9 . If necessary, a pump 16 which supports the carrier air delivery can be provided in the carrier air supply line 15 .

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sollen die den Kraftstoff und die Trägerluft zu den Einspritzstellen an den Ansaugkanälen 7 transportierenden Einspritzleitungen getrennte Kraftstoff- und Trägerluftkanäle aufweisen. So soll die Ein spritzleitung 13 einen zentralen Kraftstoffkanal 20 sowie zweck mäßigerweise mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte und ringförmig den zentralen Kraftstoffkanal umgebende Träger luftkanäle 21 aufweisen. Diese einzelnen Kanäle, nämlich der Kraftstoffkanal 20 und die Trägerluftkanäle 21, sollen dabei bis zur Einspritzstelle getrennt durchgeführt sein, so daß der Kraftstoff und die Trägerluft sich erst nach dem Austritt aus den Einspritzleitungen vermischen können. Da die Trägerluft kanäle 21 ringförmig um den zentralen Kraftstoffkanal 20 ange ordnet sind, ergibt sich bei der Abspritzung der Medien ein zentraler Kraftstoffstrahl 22, der von einem Trägerluftmantel strahl 23 ringförmig umgeben ist. Dies bewirkt eine gute Durch dringungsfähigkeit des Kraftstoffstrahls, da dieser in seinen Randbereichen durch stehende Luft kaum abgebremst werden kann, sondern wie aus einem Luftkissen getragen wird. Der so gebildete Kraftstoffstrahl kann daher relativ genau, beispielsweise auf die Tellerfläche des Einlaßventils 5 ausgerichtet werden, wobei er erst im Bereich des relativ heißen Einlaßventils sich mit der umgebenden Trägerluft mischt. Insgesamt gesehen ergibt sich dabei eine wirkungsvolle Aufbereitung und eine weitgehende Gewähr dafür, daß praktisch der gesamte Kraftstoff ohne wesent liche Wandanlagerung in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt.As can be seen from FIGS. 2 and 3, the injection lines transporting the fuel and the carrier air to the injection points on the intake channels 7 should have separate fuel and carrier air channels. Thus, the one injection line 13 should have a central fuel channel 20 and expediently a plurality of carrier air channels 21 which are uniformly distributed over the circumference and surround the central fuel channel in a ring. These individual channels, namely the fuel channel 20 and the carrier air channels 21 , should be carried out separately up to the injection point, so that the fuel and the carrier air can only mix after exiting the injection lines. Since the carrier air channels 21 are arranged in a ring around the central fuel channel 20 , a central fuel jet 22 results when the media are sprayed, which is surrounded by a ring 23 of a carrier air jacket. This results in a good penetrability of the fuel jet, since it can hardly be braked in its edge areas by stagnant air, but rather is carried out of an air cushion. The fuel jet formed in this way can therefore be oriented relatively precisely, for example onto the plate surface of the inlet valve 5 , it only mixing with the surrounding carrier air in the region of the relatively hot inlet valve. Overall, this results in an effective preparation and a far-reaching guarantee that practically all of the fuel gets into the combustion chamber of the internal combustion engine without essential wall mounting.

Die Einspritzleitungen 13 können zweckmäßigerweise als ein stückige Kunststoffschläuche ausgebildet sein, in denen durch entsprechende Herstellungsverfahren die den Kraftstoff und die Trägerluft führenden Kanäle 20, 21 durchgehend eingebracht sind. Dabei könnte durch entsprechende Formgebung der Kanäle bzw. durch Anbringung von Einsätzen in die Kanäle den aus den Einspritzleitungen austretenden Kraftstoff- und Luftstrahlen eine Drallströmungskomponente aufgezwungen werden, die für eine noch günstigere Strahlausbildung sorgen können.The injection lines 13 can expediently be designed as a piece-shaped plastic hoses, in which the channels 20 , 21 carrying the fuel and the carrier air are continuously introduced by means of appropriate manufacturing processes. A swirl flow component, which can ensure an even more favorable jet formation, could be forced on the fuel and air jets emerging from the injection lines by appropriate shaping of the channels or by fitting inserts into the channels.

An den den Einspritzstellen zugewandten Enden können die Ein spritzleitungen 13, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ent weder glatt und im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung abgeschnitten sein, wie dies durch die mit ausgezogenen Li nien 19 angedeutete Abschlußfläche gezeigt ist, oder aber eine gestufte Abschlußfläche gemäß der strichpunktierten Linie 24 aufweisen. Im letzteren Fall sind die mit 26′ bezeichneten Austrittsöffnungen der Trägerluftkanäle 21 axial gegenüber der Austrittsöffnung 25 des Kraftstoffkanals 20 zurückgesetzt und der Übergang von dem die Kraftstoffaustrittsöffnung 25 aufweisenden Zentralbereich zu dem die Trägerluftaustritts öffnungen 26′ aufweisenden Ringbereich ist relativ scharfkantig ausgeführt. Dies hat den Sinn, nach Möglichkeit ein tropfen förmiges Abfließen von Kraftstoff an den Abschlußflächen über die zwischen den einzelnen Trägerluftkanälen 21 verbleibenden Stege nach Möglichkeit zu vermeiden. Die Zurücksetzung der Trägerluftaustrittsöffnungen 26′ gegenüber der Kraftstoffaus trittsöffnung 25 würde dann dafür sorgen, daß etwa seitlich an der Abschlußfläche ablaufende Kraftstofftropfen in jedem Fall von der sich an dem Mantel der Stufenfläche anlegenden Trägerluftströmung mitgenommen wird.At the ends facing the injection points, the injection lines 13 , as can be seen from FIG. 2, can be cut either smoothly and essentially perpendicular to the longitudinal extent, as is shown by the lines 19 indicated by the extended lines, or one have stepped end surface according to the dash-dotted line 24 . In the latter case, the 'outlet openings of the carrier air passages 21 referred back axially of the fuel passage 20 with respect to the outlet opening 25 and the passage from the fuel outlet opening 25 having central portion to which the carrier air outlet openings 26' 26 are having annular region is made relatively sharp. This has the purpose, if possible, of avoiding a drop-shaped outflow of fuel at the end faces via the webs remaining between the individual carrier air channels 21 , if possible. The resetting of the carrier air outlet openings 26 'with respect to the fuel outlet opening 25 would then ensure that fuel drops running laterally at the end face in any case are carried along by the carrier air flow applied to the jacket of the step surface.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einspritzleitungen wird nun ein guter und schneller Transport des einzuspritzenden Kraftstoffes und der Trägerluft bis zu der jeweiligen Einspritz stelle an dem Einlaßkanal bewirkt und durch den beim Einspritzen gebildeten luftummantelten Kraftstoffstrahl eine gute Ausrichtung und Durchdringung des Kraftstoffstrahls sichergestellt.The inventive design of the injection lines is now a good and quick transport of the injected Fuel and the carrier air up to the respective injection place on the inlet channel and caused by the injection formed air-jacketed fuel jet a good alignment and penetration of the fuel jet ensured.

Claims

1.Device for injecting a mixture of fuel and carrier air into the intake ducts assigned to the individual cylinders of a mixture-compressing internal combustion engine, with an injection valve that measures the fuel separately in accordance with the operating state of the internal combustion engine in the individual cylinders, and with a device for delivery and distribution of the carrier air to the injection lines leading to the injection points in the intake ducts of the internal combustion engine, characterized in that the injection lines ( 13 ) each have a central duct ( 20 ) for conveying the fuel and at least a second duct surrounding the central duct ( 21 ) to promote the carrier air and that the central fuel channel ( 20 ) and the carrier air channel (s) ( 21 ) in each injection line ( 13 ) are arranged and designed in such a way that they separate from the injection zstelle forms a fuel jet ( 22 ) surrounded by an air jacket ( 23 ).

2. Injection device according to claim 1, characterized in that the injection lines ( 13 ) are each formed from a one-piece plastic hose, the central fuel channel ( 20 ) and several angeord net distributed over the circumference, the central fuel channel ring-shaped carrier air channels ( 21st ) having.

3. Injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel channel ( 20 ) and / or the or the carrier air channels ( 21 ) have a swirl flow generating shape.

4. Injection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the injection lines ( 13 ) have at their ends facing the injection points a flat, in union union perpendicular to the longitudinal extension end surface ( 19 ).

5. Injection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the injection lines ( 13 ) at their ends facing the injection points a stepped end surface ( 24 ) with a projecting, the outlet opening ( 25 ) of the fuel channel ( 20 ) having central area and In contrast, an axially recessed, the outlet openings ( 26 ') of the carrier air channels ( 21 ) containing ring area.

6. Injection device according to claim 5, characterized in that that the transitions from the central area to the ring area are sharp-edged.