DE4230302A1

DE4230302A1 - Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4230302A1
Application number: DE4230302A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Baeuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-03-17
Also published as: EP0586891A1; EP0586891B1; JPH06159150A; DE59304525D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzvorrichtung mit elektro magnetisch betätigbaren Brennstoffeinspritzventilen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 32 40 554 ist bereits ein Brenn stoffeinspritzventil bekannt, bei dem eine Luftumfassung des einge spritzten Brennstoffs an der Brennstoffeinspritzöffnung vorgesehen ist. Die Luftumfassung am Einspritzventil dient dabei der Bereit stellung von Luft unmittelbar an der Einspritzöffnung des Einspritz ventils, um den austretenden Brennstoff von Luft zu ummanteln und sofort aufzubereiten.

Außerdem ist aus der DE-OS 22 52 307 schon eine Flüssigkeits-Misch einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der eine vom Brennstoff abweichende Flüssigkeit, wie Wasser, dem Brennstoff in der Einspritzdüse beigemischt und mit in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Mit dem Einsatz von vom Brennstoff abweichenden Flüssigkeiten, wie Wasser, wird ein Herabsetzen der Verbrennungs temperatur des eingespritzten Brennstoffs erreicht. Zudem erfolgt durch das Einspritzen von Wasser eine deutliche Reduzierung von Stickoxiden in den Verbrennungsgasen.

Bei anderen bekannten Wassereinspritzvorrichtungen wird das Wasser derart der Brennstoffeinspritzöffnung zugeführt, daß unmittelbar im Verbrennungsraum rund um die Flamme ein Wassernebel entstehen kann. Dafür werden mit erheblichem Kostenaufwand separate Wasserkanäle bzw. zusätzliche Einspritzsysteme mit eigenen Wassereinspritzven tilen benötigt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine kostengünstige Realisierung einer Flüssigkeitseinspritzung für Brennkraftmaschinen erfolgen kann, indem die bereits vorhandene Luftumfassung des Einspritzventils zugleich zur Zuführung einer Flüssigkeit zur Brennstoffeinspritzöffnung genutzt wird. Die bei bekannten Flüssigkeitseinspritzvorrichtungen benötigten zusätzlichen separaten Einspritzsysteme mit eigenen Flüssigkeitseinspritzventilen entfallen in der vorliegenden Erfindung völlig, da über einen Ver nebler bereits ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch der Luftumfassung des Einspritzventils bereitgestellt wird. Das Einspritzen eines Flüssig keit-Luft-Gemisches über die Luftumfassungen von Einspritzventilen in Verbrennungsräume einer Brennkraftmaschine, womit durch das gleichzeitige Einspritzen von Brennstoff aus dem Einspritzventil ein Gemisch aus Brennstoff, Flüssigkeit und Luft entsteht, ermöglicht eine Nutzung des Lambda = 1-Konzepts, d. h. die zugeführte Luftmenge entspricht der theoretisch notwendigen Luftmenge zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs, im gesamten Betriebsbereich der Brenn kraftmaschine, speziell einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Insbesondere gilt dies für den vollastnahen Betriebsbereich von aufgeladenen Brennkraftmaschinen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, eine Dosiereinrichtung zwischen Flüssigkeitstank und Vernebler einzusetzen, um eine Steuerung der zu vernebelnden Flüssigkeitsmengen zu ermöglichen. Die Dosierein richtung empfängt dabei von einem Steuergerät die notwendigen Signale. So ist es möglich, beispielsweise im unteren Teillast bereich der Brennkraftmaschine die Dosiereinrichtung so anzusteuern, daß die Flüssigkeitseinspritzung abgeschaltet wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einem Ein spritzventil mit Luftumfassung für gemischverdichtende fremdge zündete Brennkraftmaschinen, die sich durch eine dem Einspritzventil vorgeschaltete Anlage zur Erzeugung eines Flüssigkeitsnebels in einer für die Luftumfassung des Einspritzventils notwendigen Luft versorgungsleitung auszeichnet. In der Zeichnung wird eine ent sprechende Einspritzvorrichtung vereinfacht gezeigt. Auf die genaue Darstellung des Einspritzventils 1 wird verzichtet, da für diese Einspritzvorrichtung die verschiedensten Bauarten bereits bekannter Einspritzventile mit Luftumfassung zum Einsatz kommen können. Ein derartiges Einspritzventil mit Luftumfassung ist beispielsweise durch die DE-OS 32 40 554 bzw. US-PS 45 45 354 bekannt und wird deshalb hier nicht näher beschrieben.

Wie in schon bekannten Einspritzvorrichtungen für Brennkraft maschinen erfolgt auch in der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung die Luftversorgung zur Luftumfassung 11 des durch das Einspritzven til 1 abgespritzten Brennstoffes durch eine Luftversorgungsleitung 2, die in unmittelbarer Nähe des Einspritzendes 16 des Einspritzven tils 1 endet, wobei die zugeführte Luft auf den abgespritzten Brenn stoff gerichtet ist. Die Ansaugluft für die Brennkraftmaschine wird über einen beispielsweise kreisförmigen Ansaugluftkanal 10 bereitge stellt. Im Ansaugluftkanal 10 befindet sich eine als Drosselorgan dienende Drosselklappe 4, die den Ansaugluftstrom der nicht näher beschriebenen Brennkraftmaschine steuert. Die Luftversorgungsleitung 2 ist so ausgebildet, daß sie in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen vor der Drosselklappe 4 von dem Ansaugluftkanal 10 abzweigt und somit ständig durch den bei laufender Brennkraftmaschine stets durchströmten Ansaugluftkanal 10 mit Ansaugluft versorgt wird. Der Ansaugluftkanal 10 mündet in Richtung eines Verbrennungsraumes 15 der Brennkraftmaschine hinter der Drosselklappe 4 in ein Sammelsaug rohr 3, das für die Luftverteilung zu den einzelnen Verbrennungs räumen 15 der Brennkraftmaschine verantwortlich ist. Die Einspritz ventile 1 zur Brennstoffeinspritzung in die Verbrennungsräume 15 sind an dem Ansaugluftkanal 10 im Bereich von Einlaßventilen 14 angeordnet.

In die Luftversorgungsleitung 2 ist zwischen dem Ansaugluftkanal 10 und der Luftumfassung 11 des Einspritzventils 1 ein Vernebler 6 eingebaut. Mit Hilfe des Verneblers 6 wird der zur Gemischbildungs optimierung notwendigen Luft in der Luftversorgungsleitung 2 eine vom Brennstoff abweichende Flüssigkeit, wie Wasser, Frostschutz wasser oder ähnliches zugesetzt, so daß am Einspritzende 16 des Einspritzventils 1 ein Gemisch aus Flüssigkeit, Luft und Brennstoff gebildet und in den Ansaugluftkanal 10 gespritzt wird. Der Vernebler 6 kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein. Als einfachstes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung des Verneblers 6 ist eine Einzeldüse vorstellbar, die in die Luftversorgungsleitung 2 ragt und durch die ein Flüssigkeitsnebel im Luftstrom der Luftver sorgungsleitung 2 erzielt werden kann. Weiterhin kann der Vernebler 6 beispielsweise durch ein Röhrchen mit mehreren düsenförmigen Öffnungen zum Austritt der Flüssigkeit gebildet werden. Mit einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer elektrischen Luftpumpe 5, die an die Luftversorgungsleitung 2 zwischen dem Vernebler 6 und der Luftumfassung 11 des Einspritzventils 1 angeschlossen ist, wird eine ausreichende Luftversorgung gewährleistet. Die elektrische Luftpumpe 5 stellt auch im vollastnahen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine einen ausreichend hohen Luftstrom zur Versorgung der Luftumfassung 11 des Einspritzventils 1 zur Verfügung. Diesem Luftstrom in der Luftversorgungsleitung 2 wird insbesondere im vollastnahen Betriebs bereich abhängig von verschiedenen Betriebsparametern, wie Drehzahl, Last und Klopfsignalen, über den Vernebler 6 Flüssigkeit zugeführt.

Die Betriebsparameter werden einem elektronischen Steuergerät 8 zugeführt, das eine Dosiereinrichtung 7 ansteuert, die dem Vernebler 6 zur Flüssigkeitsmengenbeeinflussung vorgesetzt ist, so daß ein optimales Gemischverhältnis am Einspritzventil 1 erzielt werden kann. Die Dosiereinrichtung 7 und der Vernebler 6 sind durch eine erste Flüssigkeitsleitung 13A verbunden, durch die die Flüssigkeits versorgung des Verneblers 6 in der Luftversorgungsleitung 2 erfolgt. Die von dem elektronischen Steuergerät 8 angesteuerte Dosierein richtung 7 wird beispielsweise durch ein Ventil gebildet. Ent sprechend den in das Steuergerät 8 eingegangenen Signalen, die aus den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gebildet werden, und deren Auswertung wird der Öffnungs- und Schließmechanismus des Ven tils der Dosiereinrichtung 7 vom Steuergerät 8 in seiner Stellung beeinflußt und gibt die notwendigen Flüssigkeitsmengen in Richtung des Verneblers 6 in die erste Flüssigkeitsleitung 13A ab. Die zu dosierenden Flüssigkeitsmengen werden durch einen Flüssigkeitstank 9 bereitgestellt, der direkt mit der Dosiereinrichtung 7 verbunden ist. In einer zweiten Flüssigkeitsleitung 13B erfolgt die Zufuhr der Flüssigkeit vom Flüssigkeitstank 9 zur Dosiereinrichtung 7. Je nach räumlicher Anordnung des Flüssigkeitstanks 9 an der Brennkraft maschine wird die Förderung der Flüssigkeit in unterschiedlicher Weise gewährleistet. Neben einer einfachen Fallstromanordnung ist auch der Einsatz einer Förderpumpe für die Flüssigkeitszufuhr zur Dosiereinrichtung 7 denkbar. Die notwendigen Flüssigkeitsmengen zur stets optimalen Gemischbildung liegen bei rund 5% der Brennstoff menge. Nach entsprechend dem Brennstoffverbrauch großen Zeiträumen ergibt sich die Notwendigkeit des Auffüllens des Flüssigkeits tanks 9.

Das elektronische Steuergerät 8 übernimmt neben der Steuerung der Dosiereinrichtung 7 auch die Steuerung der elektrischen Luftpumpe 5. Somit besteht infolge der Schwankungen der verschiedenen Betriebs parameter jederzeit die Möglichkeit, die Mengenzusammensetzung des Flüssigkeit-Luft-Gemisches zu verändern. So ist es auch denkbar, beispielsweise im unteren Teillastbereich die Flüssigkeitsversorgung durch das Steuergerät 8 über die Dosiereinrichtung 7 zu unterbinden, so daß am Einspritzventil 1 eine fast reine Luftumfassung 11 ohne Flüssigkeitsnebel gebildet wird. Die erfindungsgemäße Form der Flüssigkeitseinspritzung bei Brennkraftmaschinen, vorzugsweise bei gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, zeichnet sich durch ihre kostengünstige Realisierung aus. Einspritzvor richtungen, die über Einspritzventile mit Luftumfassung verfügen, lassen eine kostengünstige Installation des Flüssigkeitseinspritz systems zu, da keine separaten Einspritzsysteme mit eigenen Flüssig keitseinspritzventilen notwendig sind. Stattdessen ist das Luftver sorgungssystem nur durch die Bauelemente der Flüssigkeitsbereit stellung Flüssigkeitstank 9, Dosiereinrichtung 7 und Vernebler 6 zu ergänzen.

Claims

1. Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Ein spritzventil, das mit einer Luftumfassung ausgebildet ist, einem Ansaugluftkanal, einem im Ansaugluftkanal angeordneten verstellbaren Drosselorgan und einer Luftversorgungsleitung zur Bereitstellung von Luft für die Luftumfassung des Einspritzventils, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Flüssigkeitstank (9) über eine Dosiereinrichtung (7) mit einem Vernebler (6) verbunden ist, der sich in der Luftver sorgungsleitung (2) befindet, wodurch ein Flüssigkeit-Luft-Gemisch in der Luftversorgungsleitung (2) gebildet werden kann und dem vom Einspritzventil (1) abgespritzten Brennstoff zuführbar ist.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszugabe mittels der Dosiereinrichtung (7) in Ab hängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine durch ein elektronisches Steuergerät (8) steuerbar ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftversorgungsleitung (2) stromabwärts des Verneblers (6) eine Fördereinrichtung (5) angeordnet ist.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (5) und die Dosiereinrichtung (7) von dem selben Steuergerät (8) ihre Steuersignale erhalten.

5. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftversorgungsleitung (2) in Strömungs richtung der Ansaugluft gesehen vor dem Drosselorgan (4) vom An saugluftkanal (10) abzweigt.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszugabe in bestimmten Betriebsbereichen der Brenn kraftmaschine vom Steuergerät (8) über die Dosiereinrichtung (7) abgeschaltet werden kann.