DE4119206C2 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Weiterentwicklungen einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschi­ ne, insbesondere mit einer örtlichen Zuordnung zwischen Brennstoffausgabeöffnungen und Luftausgabeöffnungen, die in einer Brennstoffeinspritzeinrichtung angeordnet sind, wobei der Zweck verfolgt wird, die Brennstoffverbrennung in der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Wenn ein Luft/Brennstoff-Gemisch durch Vermischen von Luft und von einer Brennstoffeinspritzeinrichtung eingespritztem Brennstoff aufbereitet wird, wobei die Brennstoffeinspritz­ einrichtung an einer Einlaßöffnung einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, ist es an sich bekannt, daß die Brennstoff­ verbrennung in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine in weitem Maße von einem Zerstäubungszustand des eingespritzten Brennstoffs abhängig ist. In dieser Hinsicht wurden mehrere Anordnungen zum gleichzeitigen Einspritzen von Brennstoff und Luft (Hilfsluft) von einer Brennstoffeinspritzeinrichtung vor­ geschlagen, um die Zerstäubung des der Brennkammer zuzufüh­ renden Brennstoffs unter der Einwirkung des Auftreffens bzw. des Zusammenspiels der bzw. mit der Hilfsluft in Wechsel­ wirkung zu dem eingespritzten Brennstoff zu verbessern.

Ferner ist es bekannt, zwei Einlaßventile für eine Brennkammer vorzusehen, um die Ladungseffektivität zum Zwecke des Erhö­ hens der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Erhöhens der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Erhöhens der Abgabe­ leistung der Brennkraftmaschine zu verbessern. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, den Brennstoff von der Brennstoffeinspritzeinrichtung zu den beiden Einlaßventi­ len gleichmäßig zu verteilen. In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, daß eine Brennstoffeinspritzeinrichtung Brennstoff derart einspritzt, daß man gesonderte Brennstoff­ strahlen erhält, die in zwei unterschiedliche Richtungen ge­ lenkt werden, wie dies beispielsweise in JP-A-Nr. 1-61 461 angegeben ist. Die Brennstoffstrahlen werden jeweils von zwei Brennstoffabgabeöffnungen der Brennstoffeinspritzeinrichtung ausgegeben, in der Hilfsluft mit dem Brennstoff in einer Mischkammer vor dem Ausspritzen des Brennstoffs von der Brenn­ stoffeinspritzeinrichtung vermischt wird.

Es wurden jedoch Schwierigkeiten bei der vor stehend angege­ benen üblichen Technik festgestellt, bei der der Brennstoff mit Hilfsluft bzw. Zusatzluft vor dem Einspritzen von der Brennstoffeinspritzeinrichtung vermischt wird, da eine große Menge des Brennstoffs an der Wandfläche der Brennstoff­ ausgabeöffnung haftet und hierdurch die Neigung vorhanden ist, daß sich ein Brennstofffluß an der Wandfläche einstellt. Ob­ gleich somit bei dieser üblichen Technik die Brennstoffver­ teilung in unterschiedliche Richtungen verwirklicht wird, läßt sich die Brennstoffzerstäubung jedoch nicht in effek­ tiver Weise bewerkstelligen.

Im Hinblick auf die Verbesserung der Brennstoffzerstäubung kann es zweckmäßig sein, Hilfsluft um den Brennstoffstrahl unmittelbar nach der Abgabe des Brennstoffstrahles von der Brennstoffabgabeöffnung der Brennstoffeinspritzeinrichtung auszugeben, wie dies in der japanischen, veröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 1-66 471 beschrieben ist. Bei die­ ser üblichen Technik kann Brennstoff nicht an der Wandfläche der Brennstoffeinspritzöffnung haften bleiben, um einen Brenn­ stoffstrom an dieser zu bilden. Jedoch wird bei diesem Bei­ spiel die Luft in Form einer Drehbewegung um den Brennstoff­ strahl gespritzt, und daher ist es schwierig, den Brennstoff­ strahl hinsichtlich unterschiedlichen Richtungen zu tren­ nen, so daß es unmöglich wird, den Brennstoffstrahl auf zwei gesonderte Einlaßventile zu verteilen.

Aus der DE-OS 20 01 626 ist eine Brennstoffeinspritzvor­ richtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Brennstoffeinspritzeinrichtung, die angeordnet ist, Brenn­ stoff einem Ansaugluftkanal der Brennkraftmaschine zuzulei­ ten, wobei die Brennstoffeinspritzeinrichtung umfaßt: eine Einrichtung zur Bildung von wenigstens ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen, über die Brennstoff unter Bildung von Brennstoffsprühstrahlen abgegeben wird, wobei Brennstoff von der ersten Brennstoffabgabeöffnung und Brennstoff von der zweiten Brennstoffabgabeöffnung jeweils in erste und zweite Richtungen gerichtet werden, die sich voneinander un­ terscheiden, und einer Einrichtung zum Einleiten von Brenn­ stoff in die ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiterentwickelte Brennstoffeinspritzvorrichtung bereitzu­ stellen, mittels derer sich die vorstehend genannten, an sich wechselseitig behindernden Schwierigkeiten bei den üb­ lichen Brennstoffeinspritzanlagen des Standes der Technik überwinden lassen, und sich dadurch die Brennstoffverbren­ nung in den beiden Kammern der Brennkraftmaschine verbinden läßt. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung be­ reitzustellen, bei der in effektiver Weise eine Zerstäubung bzw. Vergasung des einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Brennstoffs ermöglicht wird, ohne daß die Verteilung der Brennstoffstrahlen in unterschiedlicher Richtung beeinträch­ tigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst.

Erfindungsgemäß drückt die abgegebene Hilfsluft mit einer hohen Geschwindigkeit in den Raum zwischen wenigstens drei Brennstoffstrahlen ein, die unterschiedlich eingerichtet sind, wodurch eine Vermischung der Brennstoffstrahlen ver­ hindert und zugleich die Brennstoffzerstäubung verbessert wird. Als Folge davon läßt sich ein Luft/Brennstoffgemisch gleichmäßig auf eine Mehrzahl von Einlaßventilen in der Brennkraftmaschine verteilen, um hierdurch die Brennstoff­ verbrennung in der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung. In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vertikalschnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Brenn­ stoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Vertikalschnittansicht einer Brennstoffeinspritzeinrichtung der Brennstoff­ einspritzvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Richtung der Pfeile im wesentlichen längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Schnittansicht zur Ver­ deutlichung einer zweiten bevorzugten Aus­ führungsform der Brennstoffeinspritzvorrich­ tung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnliche Schnittansicht zur Ver­ deutlichung einer dritten bevorzugten Aus­ führungsform einer Brennstoffe in Spritzvorrich­ tung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Fig. 1 ähnliche, schematische Vertikal­ schnittansicht zur Verdeutlichung einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer Brennstoff­ einspritzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen­ hangs zwischen der Menge der Brennkraftmaschinen­ ansaugluft und der Brennkraftmaschinenkühlmittel­ temperatur nach dem Starten bzw. Anlassen der Brennkraftmaschine, und

Fig. 8 eine Fig. 6 ähnliche schematische Vertikalschnitt­ ansicht zur Verdeutlichung einer fünften bevorzug­ ten Ausführungsform einer Brennstoffeinspritz­ vorrichtung nach der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 und insbesondere auf Fig. 1 der Zeichnung wird eine erste bevorzugte Ausführungs­ form einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 nach der Erfin­ dung erläutert. Diese ist für eine Brennkraftmaschine 12 be­ stimmt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Brenn­ kraftmaschine 12 ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 weist eine Brennstoff­ einspritzeinrichtung 14 auf, die fest an einer Einlaßleitung bzw. einem Saugrohr 16 angebracht und derart angeordnet ist, daß Brennstoff in eine Einlaßöffnung 18 und in Richtung auf die Einlaßventile 20 (von denen nur eines gezeigt ist) ge­ spritzt wird. Die Einlaßöffnung 18 bildet einen Teil eines Ansaugluftkanals 22, durch den Ansaugluft in die Brennkammer bzw. die Brennkammern 12a der Brennkraftmaschine 12 strömt. Der Ansaugluftkanal 22 geht durch die Ansaugleitung 16.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Brennstoffeinspritzein­ richtung 14 einen Einspritzhauptkörper 24, welcher arbeitet, um Brennstoff einzuspritzen. Der Einspritzhauptkörper 24 um­ faßt einen Düsenkörper 26, dessen Mittelachse C zu der Mit­ telachse des Einspritzhauptkörpers 24 und die nach der Brenn­ stoffeinspritzeinrichtung 14 fluchtgerecht ausgerichtet ist. Die Mittelachse C des Einspritzhauptkörpers 24 ist zu der Mit­ telachse der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 ausgerichtet. Eine Brennstoffabgabeplatte 28 ist fest an dem vorderen Ende des Düsenkörpers 26 zur Erzielung eines dichten Abschlusses angebracht und derart angeordnet, daß die Mittelachse des Düsen­ körpers 26 senkrecht zu der Brennstoffabgabeplatte 28 ist. Die Brennstoffabgabeplatte 28 ist mit einer Mehrzahl von Brenn­ stoffabgabeöffnungen 30a, 30b, 30a′, 30b′ versehen, über die Brennstoff von dem Düsenkörper 26 zu der Einlaßöffnung 18 ab­ gegeben wird. Es ist noch zu erwähnen, daß die gesamte Brenn­ stoffmenge von dem Düsenkörper 26 durch die Brennstoffabgabe­ öffnungen 30a, 30b, 30a′, 30b′ geht.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind ein Paar von Brenn­ stoffausgabeöffnungen 30a, 30a′ und ein Paar von Brennstoff­ ausgabeöffnungen 30b, 30b′ vorgesehen. Die Abgabeöffnungen 30a, 30b sind auf gegenüberliegenden Seiten einer imaginären ver­ tikalen Ebene V₁ angeordnet, die durch die Mittelachse C des Düsenkörpers 26 geht. Zusätzlich sind die Brennstoffabgabeöff­ nungen 30a, 30b relativ zueinander an Positionen im allgemeinen symmetrisch bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₁ angeordnet. Die positionsmäßige Zuordnung zwischen den Brenn­ stoffabgabeöffnungen 30a′, 30b′ zu der imaginären vertikalen Ebene V₁ ist gleich wie im Verhältnis zu den Brennstoffabgabe­ öffnungen 30a, 30b.

Die Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ sind auf gegenüberlie­ genden Seiten einer imaginären, vertikalen Ebene V₂ angeordnet, die durch die Mittelachse C des Düsenkörpers 26 geht und senk­ recht die imaginäre, vertikale Ebene V₁ schneidet. Zusätzlich sind die Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ jeweils an Stel­ len angeordnet, die im allgemeinen symmetrisch bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₂ liegen. Die positionsmäßige Zuordnung zwischen den Brennstoffabgabeöffnungen 30b, 30b′ be­ züglich der imaginären, vertikalen Ebene V₂ ist gleich wie die positionsmäßige Zuordnung zwischen den Brennstoffabgabeöff­ nungen 30a, 30a′.

Jede Brennstoffabgabeöffnung 30a, 30b, 30a′, 30b′ ist derart ausgebildet, daß die Achse derselben relativ zur Mittelachse des Düsenkörpers 26 derart geneigt ist, daß über die Brenn­ stoffabgabeöffnung abgegebener Brennstoff nach außen oder von der imaginären, vertikalen Ebene V₁ wegweisend gelenkt wird. Somit wird Brennstoff von den Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30b im allgemeinen in Gegenrichtungen ausgespritzt, wie dies mit einer gebrochenen Linie in Fig. 3 bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₁ verdeutlicht ist, d. h. der Brennstoff wird in zwei Richtungen abgegeben, die unterschiedliche Winkel in der Größenordnung von 180 Grad auf einer imaginären Ebene (nicht gezeigt) haben, zu der die Mittelachse C des Düsenkör­ pers 26 senkrecht ist. In ähnlicher Weise wird Brennstoff von den Brennstoffabgabeöffnungen 30a′, 30b′ im allgemeinen in Gegenrichtungen ausgespritzt, wie dies mit einer gebrochenen Linie in Fig. 3 verdeutlicht ist, und zwar bezüglich der imagi­ nären, vertikalen Ebene V₁ auf einer imaginären, vertikalen Ebene, zu der die Mittelachse des Düsenkörpers 26 senkrecht ist. Somit wird der Brennstoff über die Brennstoffabgabeöff­ nungen 30a, 30a′ in dieselbe Richtung bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₁ gerichtet, so daß man einen Brennstoff­ strahl erhält, der mit einem schraffierten Bereich in Fig. 3 verdeutlicht ist und die Brennstoffstrahlen, die man über die Brennstoffabgabeöffnungen 30b, 30b′ erhält, wird in dieselbe Richtung bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₁ gelenkt, um hierdurch einen Brennstoffstrahl zu bilden, der mit einem schraffierten Bereich in Fig. 3 verdeutlicht ist.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind zwei Einlaßventile 20 (von denen in Fig. 1 nur eines gezeigt ist) vorgesehen, die gesondert voneinander angeordnet sind. In diesem Zusammenhang werden die Brennstoffstrahlen, die über die zugeordneten Brenn­ stoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ ausgespritzt werden, zu einem der Einlaßventile 20 gerichtet, während die Brennstoffstrahlen, die über die Brennstoffabgabeöffnungen 30b, 30b′ ausgespritzt werden, zu dem anderen der Einlaßventile 20 gerichtet wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein im allgemeinen kegelstumpf­ förmiges Zwischenstück 32 in dichtendem Eingriff an dem vorde­ ren Endabschnitt des Einspritzhauptkörpers 24 angeordnet. Ins­ besondere ist das Zwischenstück 32 in dichtem Eingriff und ko­ axial passend um den im allgemeinen kegelstumpfförmigen vorde­ ren Endabschnitt eines Gehäuses 24a des Einspritzhauptkörpers 24 in einer solchen Weise angeordnet, daß dazwischen ein ring­ förmiger Luftkanal 34 gebildet wird. Der Luftkanal 34 ist in Strömungsverbindung mit einem ringförmigen Luftkanal 36, wel­ cher im Innern des Einspritzhauptkörpergehäuses 24a ausgebil­ det ist. Das Zwischenstück 32 ist einteilig an seiner inneren Umfangswand mit einer ringförmigen, vorspringenden Wand 38 ver­ sehen, die sich radial nach innen erstreckt. Der innere Umfangs­ abschnitt der Wand 38 ist von der Brennstoffabgabeplatte 28 getrennt und unter Bildung eines dichten Abschlusses mit die­ ser verbunden. Die ringförmige, vorspringende Wand 38 ist mit einem Paar von Hauptluftabgabeöffnungen 40a, 40a′ und vier Hilfsluftabgabeöffnungen 40b, 40b′, 40c, 40c′ versehen.

Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, liegen die Haupt­ luftabgabeöffnungen 40a, 40a′ auf den gegenüberliegenden Sei­ ten der imaginären, vertikalen Ebene V₂ und sie sind derart angeordnet, daß die imaginäre, vertikale Ebene V₁ durch die Öffnungen 40a, 40a′ geht. Somit sind die Hauptluftabgabeöff­ nungen 40a, 40a′ jeweils an Positionen symmetrisch bezüglich der imaginären, vertikalen Ebene V₂ angeordnet. Bei dieser be­ vorzugten Ausführungsform liegt die Achse der jeweiligen Haupt­ luftabgabeöffnungen 40a, 40a′ in der imaginären, vertikalen Ebe­ ne V₁ und ist relativ zu der Mittelachse C des Düsenkörpers 26 geneigt, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist, so daß die über die jeweilige Hauptluftabgabeöffnung 40a, 40a′ ausgestoßene Luft in die Richtung der imaginären, vertikalen Ebene V₁ auf der ima­ ginären Ebene (nicht gezeigt) gerichtet ist, zu der die Mittel­ achse des Düsenkörpers 26 senkrecht ist. In anderen Worten aus­ gedrückt bedeutet dies, daß die über die Hauptluftabgabeöff­ nung 40a, 40a′ ausgestoßene Luft schräg in Richtung zu einer Verlängerung (nicht gezeigt) der Mittelachse C des Düsenkörpers 26 gelenkt wird, so daß die beiden Luftströme von den zugeordne­ ten Öffnungen 40a, 40a′ einander an einer Mittelstelle kreuzen, durch die die Verlängerung der Mittelachse des Düsenkörpers 26 geht. Somit wird der über die jeweilige Hauptluftabgabeöffnung 40a, 40a′ ausgestoßene Luftstrom zwischen die Brennstoffabgabe­ öffnungen 30a, 30b oder zwischen die Brennstoffabgabeöffnungen 30a′, 30b′ und im allgemeinen senkrecht zu der Richtung gerich­ tet, in der der Brennstoffstrahl von den Brennstoffabgabeöff­ nungen 30a, 30b auf die imaginäre Ebene ausgestoßen wird, zu der die Mittelachse C des Düsenkörpers 26 senkrecht ist.

Es ist noch zu ersehen, daß die Hauptluftabgabeöffnungen 40a, 40a′ zwischen einer imaginären, vertikalen Ebene (nicht ge­ zeigt) angeordnet sind, die durch die Brennstoffabgabeöffnun­ gen 30a, 30a′ geht und auf einer weiteren, imaginären, ver­ tikalen Ebene (nicht gezeigt) angeordnet sind, die durch die Brennstoffabgabeöffnungen 30b, 30b′ geht. Zusätzlich sind die Luftabgabeöffnungen 40a, 40b stromab von den Brennstoffabgabe­ öffnungen bezüglich der Brennstoffeinspritzrichtung über die Brennstoffabgabeöffnungen angeordnet, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist. Somit dienen Luftströme von den zugeordneten Luft­ abgabeöffnungen 40a, 40a′ zur zwangsweisen Trennung der Brenn­ stoffstrahlen (die von den Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ ausgestoßen werden), wobei der eine Brennstoffstrahl von dem Brennstoffstrahl (der von den Brennstoffabgabeöffnungen 30b, 30b′ ausgestoßen wird) getrennt ist. Zugleich wird die Zerstäu­ bung des Brennstoffs mit dem Zusammenprall mit dem Brennstoff­ strahl unterstützt.

Die ringförmige, vorspringende Wand 38 ist mit Hilfsluftabga­ beöffnungen 40b, 40c, 40b′, 40c′ versehen, über die Luft von dem Luftkanal 36 abgegeben wird. Die Hilfsluftabgabeöffnungen 40b, 40c liegen auf den gegenüberliegenden Seiten der imaginä­ ren, vertikalen Ebene V₁ und symmetrisch bezüglich der Ebene V₁. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Hilfs­ luftabgabeöffnungen 40b, 40c derart liegen, daß die Hauptluft­ abgabeöffnung 40a zwischen denselben längs des Umfangs der ringförmigen, vorspringenden Wand 38 angeordnet ist. In ähn­ licher Weise sind die Hilfsluftabgabeöffnungen 40b′, 40c′ auf den gegenüberliegenden Seiten der imaginären, vertikalen Ebene V₁ und bezüglich der Ebene V₁ symmetrisch angeordnet. In an­ deren Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Hilfsluftab­ gabeöffnungen 40b′, 40c′ derart angeordnet sind, daß die Haupt­ luftabgabeöffnung 40a′ zwischen denselben längs des Umfangs der ringförmigen, vorspringenden Wand 38 angeordnet ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Achse der jeweiligen Hilfsluftabgabeöffnungen 40c, 40d, 40c′, 40d′ um einen Winkel Φ relativ zu einer imaginären, vertikalen Ebene V₃, V₄ auf der imaginären Ebene geneigt angeordnet, zu der die Mittel­ achse C des Düsenkörpers 26 senkrecht ist, und zwar auf eine solche Weise, daß sich die Düse der imaginären, vertikalen Ebene V₁ nähert. Somit dient der Luftstrom, der über die je­ weilige Hilfsluftabgabeöffnung 40b, 40c, 40b′, 40c′ ausge­ stoßen wird, zur Unterdrückung einer Querstreuung des Brenn­ stoffsprühstrahls ,der aus den Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ oder 30b, 30b′ abgegeben wird, wobei der Luftstrom zu­ gleich auf den Brennstoffstrahl trifft, um hierdurch die Brenn­ stoffzerstäubung zu unterstützen. Somit unterstützt die Luft, die über die Haupt- und Hilfsluftabgabeöffnungen 40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′ abgegeben wird, die Lenkung und Zerstäu­ bung des Brennstoffstrahls und daher wird sie als "Hilfsluft bzw. Zusatzluft" bezeichnet.

Das Zwischenstück 32 hat einen vorderen Endabschnitt, der fest passend in der Saugleitung 16 angeordnet ist und der mit einer Öffnung 32a versehen ist, über die Brennstoff von den Brennstoffabgabeöffnungen und Luft von den Luftabgabeöffnungen dem Ansaugluftkanal 22 zugegeben werden und diese Ströme zu den Einlaßventilen 20 gelenkt werden.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 1 ist der Luftkanal 34, der sich zwischen dem Einspritzhauptkörpergehäuse 24a und dem Zwischenstück 32 bildet, in kommunizierender Verbindung mit dem Einlaßkanal 22 stromauf von einem Drosselventil 42 und stromab von einem Luftströmungsmesser 44 über einen Luftzu­ fuhrkanal 46 ist. Somit wird der Luftkanal 34 mit Luft nach Maßgabe einer Druckdifferenz zwischen den stromaufwärtigen und den stromabwärtigen Seiten des Drosselventils 42 ver­ sorgt, d. h. über einen Ansaugleitungsunterdruck, der in dem Einlaßkanal 22 stromab von dem Drosselventil 42 herrscht. Die Luft, die über den Luftzufuhrkanal 46 dem Luftkanal 34 der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 zugeführt wird, wird zusammen mit dem Brennstoff ausgestoßen, wie dies mit gebro­ chenen Linien in Fig. 1 verdeutlicht ist. Die Luft (Hilfs­ luft), die von der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 ausge­ stoßen wird, vereinigt sich mit der Luft, die durch den Ein­ laßkanal 22 strömt, und zwar an einer Stelle, die stromab von der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 liegt. Da diese Luft mit Hilfe des Luftströmungsmessers 44 hinsichtlich der Strö­ mungsmenge gemessen wird, kann sich selbst dann nicht das Luft/Brennstoffverhältnis eines Luft/Brennstoffgemisches, das der Brennkraftmaschine 12 zuzuführen ist, ändern, wenn die Hilfsluft eingeleitet wird. Mit der Bezugsziffer 48 ist ein Steuerventilbezeichnet, das in dem Luftzufuhrkanal 46 ange­ ordnet ist, um die Strömungsmenge der Hilfsluft nach Maßgabe der Brennkraftmaschinendrehzahl, des Ansaugleitungsunterdrucks, der Brennkraftmaschinenkühlmitteltemperatur und/oder derglei­ chen zu steuern.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Brennstoffeinspritz­ vorrichtung 10 näher erläutert.

Während des Arbeitens der Brennkraftmaschine wird Brennstoff von dem Düsenkörper 26 der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 unter zeitlicher Zuordnung zu der Brennkraftmaschinendreh­ zahl eingespritzt, und Luft wird von dem Luftkanal 36 nach Maßgabe des Ansaugleitungsunterdrucks angesaugt. Der Brenn­ stoff geht dann durch die Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ und 30b, 30b′ der Brennstoffabgabeplatte 28 und wird in Form von Sprühstrahlen nach links und rechts, wie in Fig. 3 ge­ zeigt, verteilt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sprühstrahl von einem Paar von Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30a′ oder 30b, 30b′ im allgemeinen konisch verteilt, wie dies mit dem schraf­ fierten Bereich angedeutet ist, und er wird auf eines der beiden Einlaßventile 20 gerichtet.

Hilfsluft wird mit einer höheren Geschwindigkeit über die Luftabgabeöffnungen 40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′ ausge­ stoßen. Die Hilfsluft durch die Hauptluftabgabeöffnungen 40a, 40a′ tritt zwischen dem verteilten Brennstoffstrahl ein, um diese weiter nach links und rechts zu trennen, wobei zugleich die Zerstäubung des ausgesprühten Brennstoffes durch Auftref­ fen gegen den Brennstoff mit einer hohen Geschwindigkeit un­ terstützt wird. Die Hilfsluft durch die Hilfsluftabgabeöff­ nungen 40b, 40b′, 40c, 40c′ wird zu der Seite des konisch aus­ gebreiteten Brennstoffstrahls derart gelenkt, daß die Ausbrei­ tung des Brennstoffstrahls unterdrückt wird und zugleich die Zerstäubung des ausgestoßenen Brennstoffs beim Auftreffen ge­ gen den Brennstoff mit einer hohen Geschwindigkeit unter­ stützt wird.

Der Brennstoffstrahl, der über die Brennstoffabgabeplatte 28 ausgespritzt wird, kollidiert somit mit der mit hoher Geschwin­ digkeit strömenden Hilfsluft und vermischt sich mit dieser, und hierdurch erfolgt eine effektive Zerstäubung des Brennstoffs. Zusätzlich wird Hilfsluft derart eingeleitet, daß zuverlässig bewirkt wird, daß die beiden Brennstoffsprühstrahlen gegenüber­ liegend bezüglich der Mittelachse des Düsenkörpers 26 getrennt werden, so daß ausgeglichene Brennstoffsprühstrahlen jeweils zu den Haupteinlaßventilen 20 ausgestoßen werden. Es hat sich experimentell bestätigt, daß Brennstoff mit einer Teilchen­ größe von 300 µm derart zerstäubt war, daß er eine Teilchen­ größe von etwa 20 bis 30 µm hatte, und zwar unter Einwirkung der Hilfsluft bei einem Ansaugleitungsunterdruck von -500 mmHg. Als Folge hiervon wird ein gleichmäßiges Luft/Brennstoffge­ misch mit ausgezeichneter Zerstäubung über die Einlaßventile 20 in die Brennkammer 12a der Brennkraftmaschine 12 eingelei­ tet, so daß man eine stabile und effektive Verbrennung in der Brennkammer erzielt.

Es ist noch zu erwähnen, daß der Durchmesser und die An­ zahl der Haupt- und Hilfsluftabgabeöffnungen 40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′ in geeigneter Weise nach Maßgabe der Strö­ mungsmenge der Hilfsluft und/oder anderen Erfordernissen ge­ wählt werden können. Zusätzlich kann der Winkel Φ (in Fig. 3 gezeigt) der Achse der Hilfsluftabgabeöffnung 40b, 40b′, 40c, 40c′ in geeigneter Weise nach Maßgabe der Strömungsmenge der Hilfsluft vorgegeben werden.

Fig. 4 verdeutlicht einen wesentlichen Teil einer zweiten be­ vorzugten Ausführungsform der Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 nach der Erfindung, welche ähnlich wie die erste bevorzugte Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 abgesehen davon ausgelegt ist, daß keine Hilfsluftabgabeöffnung vorgesehen ist. Bei die­ ser bevorzugten Ausführungsform ist die ringförmige, vorsprin­ gende Wand 38 mit einem Paar von Hauptluftabgabedüsen 40a, 40a und einem Paar von Hauptluftabgabedüsen 40a′, 40a′ verse­ hen. Die Luftabgabeöffnungen 40a, 40a liegen symmetrisch zu den Luftabgabeöffnungen 40a′, 40a′ bezüglich der imaginären, ver­ tikalen Ebene V₂. In diesem Fall ist die Achse der jeweiligen Hauptluftabgabeöffnung um einen Winkel von Φ′ relativ zu ei­ ner imaginären, vertikalen Ebene V₅ oder V₆ geneigt, die durch die Mittelachse C des Düsenkörpers 26 geht, und zwar auf ei­ ner imaginären Ebene,zu der die Mittelachse des Düsenkörpers 26 senkrecht ist. Die imaginäre, vertikale Ebene V₅, V₆ geht durch die Mitten der gegenüberliegenden Hauptluftabgabeöffnungen 40a, 40a′, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse des Düsenkör­ pers 26 angeordnet sind. Die benachbarten Hauptluftabgabeöff­ nungen 40a, 40a (40a′, 40a′) sind derart angeordnet, daß die Achsen derselben sich in einer Richtung radial nach außen von der ringförmigen, vorspringenden Wand 38 auf der imaginären Ebene annähern, zu der die Achse C senkrecht ist. Auch ist keine Hilfsluftabgabeöffnung in der ringförmigen, vorsprin­ genden Wand 38 vorgesehen. Es ist zu ersehen, daß die Wirkungen nach der Erfindung auch hierbei erzielt werden können.

Fig. 5 zeigt einen wesentlichen Teil einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung, welche ähnlich wie die Ausführungsform nach Fig. 4 ausgelegt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die ringförmige, vorspringende Wand 38 nur mit zwei Hauptluftab­ gabeöffnungen 40a, 40b versehen, die an denselben Stellen wie jene der ersten bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 3 rela­ tiv zu den Brennstoffabgabeöffnungen 30a, 30b, 30a′, 30b′ (nicht gezeigt) liegen. Auch bei dieser bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist keine Hilfsluftabgabeöffnung in der ringförmigen, vorspringenden Wand 38 vorgesehen.

Fig. 6 verdeutlicht eine vierte bevorzugte Ausführungsform ei­ ner Brennstoffeinspritzvorrichtung 10 nach der Erfindung, wel­ che ähnlich wie die erste bevorzugte Ausführungsform nach Fig. 1 ausgelegt ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerventil 48 als EIN-AUS-Ventil ausgelegt, sowie derart an­ geordnet und vorgesehen, daß es zum Sperren des Luftversor­ gungskanales 46 im Leerlaufzustand nach der Beendigung der Auf­ wärmphase der Brennkraftmaschine geschlossen wird. Das Schlie­ ßen des Steuerventils 48 bewirkt, daß der Ausstoß von Hilfs­ luft von der Brennstoffeinspritzeinrichtung 24 bzw. 14 ge­ stoppt wird. Es ist zu ersehen, daß die Hilfsluft zuviel Luft bereitstellt, um den Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine aufrechtzuerhalten, wenn diese im Leerlaufzustand nach der Be­ endigung der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Ein Bypaßkanal 50 ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen zwei Abschnitten des Luftzufuhrkanals 46 stromauf und stromab des Steuerventils 48 herzustellen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Bypaßkanal 50 ein Ende hat, das mit dem Luftzu­ fuhrkanal 46 stromauf von dem Steuerventil 48 verbunden ist und ein gegenüberliegendes Ende hat, das mit ein und dem glei­ chen Kanal 46 stromab von dem Steuerventil 48 bezüglich der Strömungsrichtung der Hilfsluft durch den Luftzufuhrkanal 46 verbunden ist. Der Bypaßkanal 50 ist mit einer Strömungs­ drosseleinrichtung 52 versehen, welche eine Öffnung zur Be­ grenzung der durchströmenden Hilfsluftmenge hat.

Bei dieser Auslegungsform ist die unmittelbar nach dem An­ lassen der Brennkraftmaschine und der Brennkraftmaschine 12 zuzuführende Ansaugluftmenge beträchtlich groß. Beispielsweise beläuft sich die Ansaugluftmenge auf 650 l/min bei einer Brennkraftmaschine mit einem Hubraum von 3 l wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Selbst wenn daher das Steuerventil 48 vollständig geöffnet ist, um die Strömungsmenge der Hilfsluft auf einen großen Wert, wie 180 l/min anzuheben, um die Zerstäubung des Brennstoffs von der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 zu unter­ stützen und zu verstärken, läßt sich der Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine ohne Schwierigkeiten aufrechterhalten.

Während des Leerlaufs nach der Beendigung der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine beläuft sich die Ansaugluftmenge auf etwa 1/4 von jener der kalten Brennkraftmaschine unmittelbar nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine. Beispielsweise beläuft sich die Ansaugluftinenge auf etwa 150 l/min bei der Brennkraft­ maschine, die einen Hubraum von 3 l hat, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn daher das Steuerventil 48 vollständig geöff­ net ist, um zu ermöglichen, daß viel Hilfsluft durch den Luft­ zufuhrkanal 46 strömt, läßt sich der Leerlaufbetrieb der Brenn­ kraftmaschine nicht aufrechterhalten, da zuviel Luft der Brenn­ kraftmaschine zugeführt wird. Daher wird das Steuerventil 48 hierbei ausgeschaltet, so daß es während des Leerlaufs nach der Beendigung der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine voll­ ständig geschlossen ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungs­ form strömt jedoch eine gewisse Menge (beispielsweise 100 l/min) des Luftstroms durch den Bypaßkanal 50 und wird als Hilfsluft der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 zugeführt. Diese Hilfs­ luft wird von der Brennstoffeinspritzeinrichtung 14 über die Luftabgabeöffnungen 40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′ ausge­ stoßen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge der Hilfsluft ge­ ring, und daher läßt sich der Leerlaufbetrieb aufrechterhal­ ten.

Es ist noch zu erwähnen, daß das Vorsehen des Bypaßkanals 50 eine plötzliche große Änderung der Strömungsmenge der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft verhindert, wobei diese Änderung auf das Öffnen und Schließen des Steuerventils 48 zu­ rückzuführen ist. Hierdurch wird eine Verschlechterung des Be­ triebsverhaltens vermieden, und zugleich wird verhindert, daß die Luft- und Brennstoffabgabeöffnungen der Brennstoffeinspritz­ einrichtung sich mit Kohlenstoff von verbranntem und zurück­ gedrücktem Gas von der Brennkammer der Brennkraftmaschine zu­ setzen können.

Fig. 8 verdeutlicht eine fünfte bevorzugte Ausführungsform ei­ ner Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung, welche ähnlich wie die Ausführungsform nach Fig. 6 abgesehen davon ausgelegt ist, daß ein Dreiwege-Steuerventil 48′ anstelle des Steuerventils 48 eingesetzt wird. Bei dieser bevorzugten Aus­ führungsform ist das Dreiwege-Steuerventil 48′ an einer Stelle angeordnet, an der der Bypaßkanal 50 mit dem Luftzufuhrkanal 46 verbunden ist. Das Dreiwege-Steuerventil 48′ ist derart ausge­ legt, daß es in eine Stellung bringbar ist, in der die Hilfs­ luft durch den Bypaßkanal 50 während des Leerlaufs unmittel­ bar nach der Beendigung der Aufwärmphase der Brennkraftma­ schine strömt.

Claims (14)

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung (10) für eine Brennkraftmaschine (12), mit
einer Brennstoffeinspritzeinrichtung (14), welche angeordnet ist, um Brennstoff einem Ansaugluftkanal (22) der Brennkraftmaschine (12) zuzuleiten, wobei die Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) umfaßt:
eine Einrichtung zur Bildung von wenigstens ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen (30a, 30b; 30a′, 30b′), über die Brennstoff unter Bildung von Brennstoffsprühstrahlen abgegeben wird, wobei Brennstoff von der ersten Brennstoffabgabeöffnung (30a, 30a′) und Brennstoff von der zweiten Brennstoffabgabeöffnung (30b, 30b′) jeweils in erste und zweite Richtungen gerichtet werden, die sich voneinander unterscheiden, und
einer Einrichtung zum Einleiten von Brennstoff in die ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen (30a, 30b; 30a′, 30b′)
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Bildung wenigstens einer ersten Luftabgabeöffnung (40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′), die auf eine Stelle zwischen den Brennstoffstrahlen in den ersten und zweiten Richtungen gerichtet ist, so daß die Brennstoffstrahlen getrennt werden,
eine Einrichtung (46, 34) zum Zuleiten von Luft zu der Luftabgabeöffnung (40a, 40a′, 40b, 40b′, 40c, 40c′).

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung (10) für eine Brennkraftmaschine (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die erste Luftabgabeöffnung Luft von der ersten Luftabgabeöffnung zu einer Stelle zwischen ersten und zweiten vertikalen Ebenen (V₁, V₂) gelenkt wird, wobei die erste vertikale Ebene (V₁) durch die Brennstoffabgabeöffnung (30a, 30b; 30a′, 30b′) geht und parallel zu einer Achse (C) der Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) ist, und wobei die zweite vertikale Ebene (V₂) durch die zweite Brennstoffabgabeöffnung (30b, 30b′) geht und parallel zu der ersten Ebene (V₁) ist.

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabgabeöffnung (40a) zwischen den ersten und zweiten vertikalen Ebenen (V₁, V₂) liegt.

4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabgabeöffnung (40a, 40b, 40c, 40a′, 40b′, 40c′) stromab von den ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen (30a, 30b, 30a′, 30b′) bezüglich der Bewegung des Brennstoffs von den Brennstoffabgabeöffnungen liegt.

5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen (30a, 30b; 30a′, 30b′) re­ lativ zur Mittelachse des Düsenkörpers (26) geneigt sind, so daß über die Brennstoffabgabeöffnung abgegebener Brennstoff von der Achse der Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) wegge­ lenkt wird.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der ersten Luftabgabeöffnung (40a, . . .) relativ zur Mittelachse (C) des Düsenkörpers (26) geneigt ist, so daß die Luft von der Luftabgabeöffnung (40a, . . .) zur Annäherung an die Achse (C) der Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) gelenkt wird.

7. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Brennstoffabgabe­ öffnungen (30a, 30b; 30a′, 30b′) so ausgerichtet sind, daß Brennstoff von den ersten und zweiten Brennstoffabgabe­ öffnungen (30a, . . .) im allgemeinen in Gegenrichtung bezüg­ lich einer vertikalen Ebene gelenkt wird, die durch die Ach­ se (C) der Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) geht und zwar auf einer Ebene, zu der die Achse (C) der Brennstoffein­ spritzeinrichtung (14) senkrecht verläuft.

8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Richtungen jeweils den Richtungen der ersten und zweiten Einlaßventile (20) der Brennkraftmaschine (12) entsprechen, wobei die ersten und zweiten Einlaßventile (20) gesondert voneinander vorgesehen sind.

9. Brennstoffvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzeinrich­ tung (14) ferner eine Einrichtung zur Bildung von dritten und vierten Brennstoffabgabeöffnungen (30a′, 30b′) umfaßt, die jeweils den ersten und zweiten Brennstoffabgabeöffnungen (30a, 30b) benachbart liegen, wobei die ersten und zweiten vertikalen Ebenen (V₁, V₂) jeweils durch die dritten und vier­ ten vertikalen Ebenen gehen, der Brennstoff von den ersten und dritten Brennstoffabgabeöffnungen einen ersten Brennstoff­ strahl bildet, der Brennstoff von den zweiten und vierten Brennstoffabgabeöffnungen einen zweiten Brennstoffstrahl bil­ det, und wobei die ersten und zweiten Brennstoffstrahlen in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind.

10. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzeinrich­ tung wenigstens eine Einrichtung zur Bildung einer zweiten Luftabgabeöffnung (40c) umfaßt, über die Luft abgegeben wird, wobei die zweite Luftabgabeöffnung der ersten Luftabgabe­ öffnung bezüglich der Achse (C) der Brennstoffeinspritzein­ richtung (14) gegenüberliegt, und wobei die zweite Luftabgabe­ öffnung zwischen den ersten und zweiten vertikalen Ebenen (V₁, V₂) liegt.

11. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzeinrichtung (14) eine Einrichtung zur Bildung von dritten und vierten Luft­ abgabeöffnungen (40b, 40c, 40b′, 40c′) umfaßt, über die Luft ab­ gegeben wird, wobei die erste Luftabgabeöffnung zwischen den dritten und vierten Luftabgabeöffnungen angeordnet ist, und eine Einrichtung zur Bildung von fünften und sechsten Luftabgabeöffnungen (40c, 40c′) umfaßt, über die Luft abgegeben wird, wobei die zweite Luftabgabeöffnung zwischen der fünften und sechsten Luftabgabe­ öffnung liegt, und daß die dritten, vierten, fünften und sechsten Luftabgabeöffnungen außerhalb eines Bereiches zwischen den er­ sten und zweiten vertikalen Ebenen (V₁, V₂) liegen.

12. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinleitungseinrichtung eine Einrichtung zur Bildung eines Luftzufuhrkanals (26, 46) umfaßt, durch welchen Luft strömt, und daß der Luftversor­ gungskanal (26, 46) eine Verbindung zwischen der Luftabgabe­ öffnung (40a, 40b, 40c; 40a′, 40b′, 40c′) und dem Ansaugluftka­ nal (22) stromauf eines Drosselventils (42) herstellt.

13. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinleitungseinrichtung ein Steuerventil (48, 48′) umfaßt, um den Luftstrom durch den Luftzufuhrkanal (46) nach Maßgabe der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (12) zu steuern.

14. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Steuerventil (48, 48′) der Luftzufuhrkanal (46, 46′) vollständig geschlossen wird, um den Luftstrom durch denselben während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine zu sperren, daß die Luftein­ leitungseinrichtung eine Einrichtung zur Bildung eines Bypaß­ kanals (50) aufweist, welcher einen Teil des Luftzufuhrkanals (46, 46′) umgeht,und daß eine Strömungsdrosseleinrichtung (52) in dem Bypaßkanal (50) angeordnet ist, um den Luftstrom durch den Bypaßkanal (50) zu drosseln, wenn der Teil des Luftzufuhr­ kanals (46, 46′) durch das Steuerventil (48, 48′) vollständig geschlossen ist.