DE602004011652T2 - AGR-unterstützender Einspritzsystem - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Unterstützungssystem für die Treibstoffversorgung, das die Energie von rückgeführten Abgasen für einen Verbrennungsmotor verwendet und das zum Ziel hat, die eingespritzte Treibstoffmenge für ihre Aufbereitung für eine effizientere Verbrennung aufzulösen und zu verdampfen.
• Moderne Verbrennungsmotoren werden üblicherweise durch die Einspritzung von Flüssigtreibstoff unter Verwendung von mechanisch oder elektro-mechanisch geregelten Einspritzdüsen direkt in die Verbrennungskammer des Motors oder in Zuführungssysteme gespeist. Die eingespritzte Treibstoffmenge wird für eine effiziente Verbrennung im Motor entsprechend aufgelöst und verdampft.
• Die pneumatisch unterstützte Einspritzung mit Druckluft, die von Kompressoren eingespeist wird, wobei deren Dosierung in die Einspritzdüse elektronisch geregelt erfolgt, wie beispielsweise in Orbital-SEFIS- oder Mercury-EFIS-Systemen oder anderen, wird verwendet, um die Auflösung von eingespritzten Treibstofftropfen zu verbessern. Eine Folge der Verwendung der druckluftunterstützten Treibstoffeinspritzung ist die bessere Auflösung von Treibstofftropfen, was in einer schnelleren Verbrennung der Einspritzdosis resultiert und damit die Effizienz der Verbrennungsmotoren verbessert sowie vor allem die Toxizität der Abgase reduziert.
• Die Abgasrückführung ist heutzutage im Bereich der Verbrennungsmotoren weit verbreitet, insbesondere um den Anteil von Stickoxiden in den ausgestoßenen Abgasen zu reduzieren. Die derzeit genutzte Abgasrückführung besteht in einer ventilgeregelten Ansaugung von Niederdruck-Abgas von Auslasssystemen zum Motor-Ansaugsystem, was zusätzlich zu der Verdampfung der frisch angesaugten Treibstoffcharge beiträgt.
• Das europäische Patent EP 0 266 610 beschreibt ein Treibstoffsystem für Verbrennungs-Zweitakt- oder -Viertaktmotoren, in welchen heiße Verbrennungsgase unter Druck in den Zylinder eingebracht werden, um anschließend zusammen mit eingespritztem Rohtreibstoff verbrannt zu werden. Der Zweck ist, den Treibstoff vorzuheizen und zu zerstäuben, um eine effizientere und vollständigere Verbrennung zu erhalten. Die entsprechenden Zylinder sind durch Verbindungsstücke verbunden, wodurch heiße Abgase von der Verbrennung in einem Zylinder zusammen mit erhitztem verdampften Treibstoff zu einem benachbarten Zylinder bei geeigneter Taktung mittels eines elektrisch gesteuerten Treibstoffeinspritzventils oder -geräts übergeführt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist die Anwendung eines Treibstoffversorgungssystems, das durch Rückführung von Hochdruck- und Hochtemperatur-Verbrennungsgasen unterstützt wird, um deren Energie für eine bessere Auflösung und Verdampfung von Treibstoffdosen zu verwenden und somit eine bessere Effizienz von Verbrennungsmotoren zu erzielen, indem Verbrennungsgas direkt von den Verbrennungskammern der Motorenzylinder angesaugt wird. Die gezeigte technische Lösung mit der Verwendung eines mechanisch oder elektro-mechanisch geregelten Rückführungsventils, das mit den Umdrehungen der Kurbelwelle gekoppelt ist, ermöglicht die zeitgerechte Abgabe einer Treibstoffdosis unterstützt von einem Verbrennungsgas, das von einem Zylinder in seinem Arbeitstakt einem zweiten Zylinder, der sich im Kompressionstakt befindet, zugeführt wird.
• Dabei sind die Zylinder durch zwei Verbindungsstücke und eine Kammer verbunden, die zwischen den beiden Verbindungsstücken angeordnet und mit einem Ventil ausgestattet ist, das in der Lage ist, die Kammer von den Verbindungsstücken zu isolieren.
• Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in 1 dargestellt, die den Querschnitt eines Verbrennungsmotors mit einer Abgas-Rückführungs-Regeleinheit zeigt, die zwischen den Motorzylindern eingebaut ist und die ein Unterstützungssystem für die Treibstoffeinspritzung im Fall einer typischen elektro-magnetischen Einspritzdüse bildet.
• Die Abgas-Rückführungs-Regeleinheit, die zwischen Zylindern (11) und (12) eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, weist ein Tellerventil (1) auf, das von einer Feder nach unten gedrückt wird. Dessen Bewegung wird von einer Nocke (2), die auf einem Stutzen einer Kurbelwelle montiert ist, unter Verwendung einer Stange (4) gesteuert. Das Ventil (1) weist einen Ventilsitz (5) mit zwei Schlitzen (6) und (7) in seiner Oberfläche auf, ist im Motorkopf angebracht und ist mit Bereichen der Zylinder (11) und (12), das heißt mit deren Verbrennungskammern über Verbindungsstücke (8) und (9) verbunden. Der Ventilsitz (5) ist mittels einer Schraubenverbindung mit einem Halter (10) einer typischen elektro-magnetischen Einspritzdüse (15) verbunden, die als Treibstoffversorgungseinheit verwendet wird und einen Bereich über dem Kopf des Ventils (1) bildet, eine Kammer (13) zur Aufbereitung (Vorheizen und Konditionieren) des Treibstoffs. Die Nocke (2) hat zwei gegenüberliegende Nasen (vgl. 1, Schnitt A-A) für die Steuerung des Ventils (1), dessen Kopf sich in dem Bereich der Treibstoff-Aufbereitungskammer (13) bewegt, die mit dem Abschluss der Einspritzdüse (15) über eine konische Öffnung (14) verbunden ist.
• Eine unterstützende Wirkung der Treibstoffeinspritzung findet nach der Einspritzung einer Treibstoffdosis auf den heißen Kopf des Ventils (1) in der Treibstoff-Aufbereitungskammer (13) statt, die mit Verbrennungsgasen des vorangegangenen Prozessablaufs der Treibstoffzuführung gefüllt ist. Der Ausstoß der Treibstoffdosis findet zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während des Zyklus statt, vorzugsweise nach dem Schließen des Ventils (1). Die Treibstoffdosis wird in der Aufbereitungskammer (13) gespeichert, wo sie verdampft und aufbereitet wird, bis sich das Ventil (1) öffnet und das heiße, unter Druck gesetzte Verbrennungsgas durch das Verbindungsstück (9) in die Kammer (13) ausgehend vom Zylinder (12) strömt, der sich am Beginn und/oder während des Verbrennungstaktes des Verbrennungszyklus befindet. Das genannte Verbrennungsgas transportiert die vorbereitete Treibstoffmenge über das Verbindungsstück (8) in den entsprechenden Zylinder (11), der sich am Beginn und/oder während des Verdichtungstaktes des Verbrennungszyklus befindet. Der beschriebene Treibstoffzuführungsprozess tritt abwechselnd zwischen in Beziehung stehenden Zylindern (11) und (12) auf, wobei der Strom des Verbrennungsgases zu bestimmten, zeitlich genau festgelegten Intervallen abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen erfolgt.
• Die Regelung des Abgas-unterstützten Einspritzprozesses unter Verwendung des gezeigten Systems resultiert in einer Verdampfung, Mikro- und Makroturbulenzen einer Treibstoff-Ladung in der Verbrennungskammer des Zylinders (11) und wird abwechselnd für den Zylinder (12) fortgesetzt, was die Effizienz des Motors verbessert und vor allem eine Reduzierung des Anteils toxischer Verbindungen im Motoren-Abgas bewirkt.

Claims (2)

1. Ein mit Abgasen unterstütztes Treibstoffversorgungssystem für einen Verbrennungsmotor mit gerader Zylinderzahl, ausgestattet mit Ventilen, synchronisiert mit den Umdrehungen der Kurbelwelle, die die Abgase direkt von dem Zylinderbereich in deren Kompressionszyklus ansaugt und gleichzeitig die Rezirkulation der Abgase mit Treibstoffdosen bewirkt, zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Treibstoff-Aufbereitungskammer (13) aufweist, die mit einem Ein- und Aus-Ventil (1) sowie einem Treibstoffdosiergerät ausgestattet ist, das zwischen den zusammenhängenden Zylindern (11, 12), die mit Verbindungsstücken (8, 9) verbunden sind, eingebaut ist.
2. Treibstoffversorgungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstücke (8, 9) für die Ansaugung der Abgase von Zylinderkammern abwechselnd Leitungen für die Strömung der gasifizierten Treibstoffdosen durch Schlitze (6, 7) vor dem Ventilsitz darstellen, die aus der Treibstoff-Aufbereitungskammer (13) ausgeblasen werden.