DE69008246T2

DE69008246T2 - Wasserabscheidesystem für ein Kraftstoffeinspritzsystem.

Info

Publication number: DE69008246T2
Application number: DE69008246T
Authority: DE
Inventors: Osamu Sakamoto
Original assignee: Sanshin Kogyo KK
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: EP0403982A3; JPH0323363A; JP2726702B2; US5054457A; EP0403982A2; DE69008246D1; EP0403982B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-/Luft-Einspritzeinheit, verbunden mit dem Motor zur Zuführung von Kraftstoff und Luft zu diesem, einer Kraftstoffquelle, einer Einrichtung zur Zuführung von Kraftstoff von der Kraftstoffquelle zu der Einspritzeinheit und einem Luftkompressor zur Luftverdichtung. Das heißt, die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Anordnung für eine Kraftstoff-/Luft-Einspritzeinrichtung, die den Einschluß einer großen Menge Wasser in der eingespritzten Luft verhindert, und des weiteren ein System dieser Art, bei dem der Luftdruck des Systems abgelassen werden kann, wenn der Motor abgeschaltet wird.
Eine verbreitete Art eines Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine ist eine Einspritzeinrichtung, die sowohl Kraftstoff als auch Luft unter hohem Druck in das System einspritzt, wie dies beispielsweise in US-A-4 162 281 dargestellt ist. Bei derartigen Systemen wird normalerweise zusätzlich zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe ein Luftkompressor eingesetzt, der atmosphärische Luft ansaugt und sie verdichtet. Wenn atmosphärische Luft verdichtet wird, besteht, wie bekannt ist, die Wahrscheinlichkeit der Kondensation von Wasser aus dem Dampf in der Luft zu Flüssigkeit, die dann durch das System strömen kann. In vielen Anlagen kann das kondensierte Wasser natürlich zu Problemen aufgrund von Korrosion oder ähnlichem führen. Darüber hinaus neigen die Wassertropfen, wenn die unter Druck stehende Luft durch das System geleitet wird, dazu, in dem Schmiermittel des Kompressors oder anderen in dem System enthaltenen Schmierstoffen zu emulgieren und können so die Luftkanäle verstopfen. Zu diesen Problemen kommt es vor allem, wenn der zugehörige Motor in einem Wasserfahrzeug betrieben wird, da es sehr wahrscheinlich ist, daß die aufgenommene Luft einen hohen Wasseranteil aufweist.
Ein weiteres Problem bei Kraftstoffeinspritzsystemen, die sowohl Kraftstoff als auch Luft unter Druck einspritzen, besteht darin, daß, wenn der Motor abgeschaltet wird, entweder die Luft- oder die Kraftstoffdruckleitung oder beide in ihrem unter Druck stehenden Zustand verbleiben können. Wenn man also versucht, das System zu Reparaturzwecken zu demontieren, um beispielsweise die Kraftstoffeinspritzpumpe zu entfernen, kann der hohe Druck zum Austreten sowohl von Kraftstoff als auch von Luft und damit einhergehenden Problemen führen. Aus DE-C-349 620 ist das Vorhandensein einer Kühleinrichtung in einem Kraftstoff-/Luft-System bekannt.
Um die oben erwähnten Mängel bekannter Kraftstoff-/Luft-Einspritzsysteme zu überwinden, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Kraftstoff- /Luft-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die Wahrscheinlichkeit, daß Wasser in der verdichteten Luft enthalten ist, verringert wird, und der Druck in dem System leicht abgelassen werden kann, wodurch die Lebensdauer und die Wartungsfreundlichkeit des Systems verbessert werden.
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung ein Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem, wie es oben dargestellt ist, das Mittel einschließlich einer Kühleinrichtung zur Zuführung von Luft von dem Luftkompressor zu der Einspritzeinheit umfaßt, wobei die Kühleinrichtung eine angemessene Kühlung zur Kondensation jeglichen Wasserdampfes, der in der durch den Luftkompressor verdichteten Luft enthalten ist, vorsieht, wobei eine Ventileinrichtung in einem Bodenbereich der Kühleinrichtung vorgesehen ist, um das kondensierte Wasser abzulassen und den Druck des Luftzuführungssystems nach einem Stillstand des Motors zu entlasten.
Bevorzugte Ausführungen sind in den weiteren Unteransprüchen dargestellt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher anhand einer Ausführung derselben im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert, wobei:
Fig. 1 ein Schnitt durch einen einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine ist, der gemäß einer Ausführung der Erfindung aufgebaut ist, wobei bestimmte Hilfsbauteile schematisch dargestellt sind; und
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Kraftstoff- und Dekompressionsventils der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein einzelner Zylinder eines Zweitakt-Kurbelgehäuse-Verbrennungsmotors allgemein mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und im Schnitt dargestellt. Die Erfindung wird anhand eines Einzylindermotors beschrieben, da der Einsatz der Erfindung bei Mehrzylindermotoren für den Fachmann leicht ersichtlich ist. Darüber hinaus wird die Erfindung anhand eines Hubkolben-Zweitakt-Vebrennungsmotors beschrieben, da diese Art Motor typisch für die ist, in die die Erfindung integriert werden kann. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung im Zusammenhang mit anderen Motorarten und anderen Motoren als denen vom Hubkolbentyp eingesetzt werden kann.
Der Motor 11 enthält einen Zylinderblock 12, in dem eine Zylinderbohrung 13 ausgeformt ist. Ein Kolben 14 bewegt sich in einer Zylinderbohrung 13 hin und her und ist mittels einer Pleuelstange 15 mit einer Kurbelwelle 16 verbunden, um die Kurbelwelle 16 auf bekannte Weise anzutreiben. Die Kurbelwelle 16 ist in einer Kurbelgehäusekammer 17 gelagert, die durch einen Rand 18 des Zylinderblocks 12 und ein Kurbelgehäuse 19 gebildet wird, das auf bekannte Weise an diesem Rand angebracht ist.
Der Kurbelgehäusekammer 17 wird durch ein Ansaugsystem, zu dem ein Ansaugverteiler 21 gehört, in dem sich ein Strömungsregelungs-Drosselventi1 22 befindet, eine Luftmenge zugeführt. Ein Klappen-Rückschlagventil 23 befindet sich zwischen dem Ansaugverteiler 21 und der Kurbelgehäusekammer 17 und läßt Luft in die Kurbelgehäusekammer 17 eintreten, verhindert jedoch, daß sie aus der Kurbelgehäusekammer 17 über den Verteiler 21 wieder ausgestoßen wird, wenn der Kolben 14 seinen Abwärtshub ausführt.
Wenn sich der Kolben 14 nach unten bewegt, wird die in die Kurbelgehäusekammer 17 eingelassene Luft verdichtet und durch eine oder mehrere Spülöffnungen 24 in den Bereich oberhalb des Kolbens 14 abgegeben. Diese Menge befindet sich dann in einem Verbrennungsraum, der durch eine Vertiefung 25 in einem Zylinderkopf 26 gebildet wird, der an dem Zylinderblock 12 angebracht ist. Eine Menge Kraftstoff wird auf weiter unten beschriebene Weise dem Verbrennungsraum 26 zugeführt und anschließend auf bekannte Weise durch eine Zündkerze 27 entzündet. Die sich ausdehnende Ladung drückt den Kolben 14 nach unten, und nach einer entsprechenden Zeit wird eine Austrittsöffnung 28 geöffnet, und die verbrannten Verbrennungsprodukte können austreten. Da der Aufbau des Motors 11, wie bereits bemerkt, an sich kein Teil der Erfindung darstellt, ist davon auszugehen, daß eine weitere Beschreibung desselben überflüssig ist.
Eine Kraftstoff-/Luftmenge wird dem Verbrennungsraum 25 durch eine Kraftstoff-/Luft-Einspritzeinheit zugeführt, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 29 gekennzeichnet ist, und die auf entsprechende Weise am Zylinderkopf 26 angebracht ist. Der Einspritzeinheit 29 wird über einen Filter 32 mittels einer Hochdruckpumpe 33 Kraftstoff von einem weiter entfernten Kraftstofftank 31 zugeführt. Ein Druckregulierungsventil 34 befindet sich in einer Rückleitung 35 und hält den Druck des der Einspritzeinheit 29 zugeführten Kraftstoffs auf dem geeigneten Druck, indem überschüssiger Kraftstoff in den Kraftstofftank 31 zurückgeleitet wird. Verdichtete Luft wird der Einspritzeinheit 29 von einem Kompressor 36 zugeführt, der durch die Motorkurbelwelle 16 über eine Einrichtung, die einen Riemenantrieb 37 enthält, angetrieben wird. Der Kompressor 36 saugt atmosphärische Luft über einen Einlaß 38 an, der eine Luftansaugeinrichtung und einen Schalldämpfer (nicht dargestellt) enthalten kann. Die verdichtete Luft wird anschließend über eine Leitung 39 an die Einspritzeinheit 29 abgegeben.
Neben der Zufuhr von Kraftstoff und Luft zum Motor 11 zu dessen Betrieb von der Einspritzeinheit 29 können dem Ansaugverteiler 21 jederzeit oder bei bestimmten Betriebszuständen Kraftstoff und/oder Luft zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist ein Luftdruckregler 21 in einer Luftzufuhrleitung 42 vorhanden, die mit dem Kompressorausgang 39 auf weiter unten beschriebene Weise in Verbindung steht. Der regulierte Luftdruck wird gesteuert, indem Luft über eine Leitung 43 in den Ansaugverteiler 21 vor dem Drosselventil 22 zurückgeführt wird. Darüber hinaus kann, wenn die Einspritzeinrichtung 29 ihr Kraftstoff-Luft-Gemisch abgegeben hat, das System durch Entlüftung zum Ansaugverteiler 21 auf atmosphärischen Druck zurückgebracht werden.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung kann der der Einspritzeinrichtung 29 zugeführte Kraftstoffdruck durch das Ventil 34 auf einen Druck im Bereich von 6,2 kg/cm² reguliert werden, und der Luftdruck kann durch den Regler 41 auf einen Druck von ungefähr 5,5 kg/cm² reguliert werden. Natürlich kann die Erfindung auch bei anderen Drücken oder anderen relativen Drücken eingesetzt werden, d.h. es handelt sich hier nur um Beispiele einer Ausführung der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird Wasser aus der durch den Luftkompressor 36 verdichteten Luft mittels eines Wärmeaustauschers 45 abgeschieden. Der Wärmeaustauscher 45 ist bei der dargestellten Ausführung vom Luft-Wasser-Typ und ist mit einer oder mehreren Leitung 46 versehen, an denen Rippen 47 vorhanden sind und die durch das Innere des Wärmeaustauschers 45 verlaufen. Motorkühlmittel kann auf bekannte Weise durch die Röhren 46 gepumpt werden und dient dazu, die durch den Kompressor 36 verdichtete Luft abzukühlen. Es wird soweit gekühlt, daß jegliche nennenswerte Menge Wasserdampf kondensiert und sich in einem Abfluß 48 am Boden des Wärmeaustauschers 45 sammelt. Ein Ventil 49, dessen Aufbau am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, dient dem aufeinanderfolgenden Ablassen dieses kondensierten Wasserdampfes aus dem Wärmeaustauscher 45.
Der Einsatz des Wärmeaustauschers 45 gewährleistet, daß wenig Wasser in der der Einspritzeinheit 29 zugeführten Luft enthalten ist, wodurch das erwähnte Problem gelöst wird. Darüber hinaus wird aufgrund der Abkühlung der Luft durch den Wärmeaustauscher 45 der Wirkungsgrad der Lufteinspritzung verbessert.
In Fig. 2 besteht das Ventil 49 aus einein Hauptkörperabschnitt 51, der eine Mulde 52 aufweist, die, wie beschrieben, mit dem Inneren des Wärmeaustauschers 45 in Verbindung steht. Ein Ablaßventil 53 steuert die Verbindung der Mulde 52 mit einer Vielzahl von Ablaßkanälen 54, die in einem Winkel durch das Gehäuse 51 verlaufen. Der Schaft des Ventils 53 wird von einer Wicklung 55 eines Elektromagneten umgeben, der Leitungen 56 aufweist, die auf unten beschriebene Weise mit einer entsprechenden Spannungsquelle verbunden sind. Eine Spiraldruckfeder 57 wirkt auf den Ventilschaft 53 und drückt ihn normalerweise in die in Fig. 2 dargestellte geschlossene Position.
In Funktion wird das Ventil 53, wie in Fig. 2 dargestellt, in seiner geschlossenen Stellung gehalten, wenn der Motor 11 läuft. Dadurch kommt es zu keinem Abfall des Luftdrucks, und kondensiertes Wasser sammelt sich in der Vertiefung des Wärmeaustauschers 46 und der Ventilmulde 52. Wenn der Motor abgeschaltet wird, wird die Elektromagnetwicklung 55 unter Spannung gesetzt, und das Ventilelement 53 wird nach oben gedrückt, so daß die Ablaufkanäle 54 geöffnet werden. Die Schaltung kann so in das System integriert werden, daß, wenn ein Abschalter eingeschaltet wird oder ein Zündschalter abgeschaltet wird, das Ventilelement 53 geöffnet wird, und zwar vorzugsweise nach einer geringfügigen Zeitverzögerung. Kondensiertes Wasser läuft dann durch die Kanäle 54 ab und wird abgeführt. Gleichzeitig wird möglicherweise noch im System verbliebener Luftdruck abgelassen, wodurch die Wartung der Einspritzeinheit 29 erleichtert wird. Das heißt, die Einspritzeinheit 29 kann entfernt werden, wenn der Motor abgeschaltet ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß Kraftstoff aufgrund des hohen Drucks austritt, der sonst in der Leitung 42 verblieben wäre.
Neben den erwähnten Vorteilen gewährleistet die Tatsache, daß der Einspritzeinheit 29 gekühlte Luft zugeführt wird, daß ihre elektrischen Bauteile nicht überhitzt werden. Das heißt, der Luft- und/oder der Kraftstoff-Zufuhrsteuerungselektromagnet, die in dieser in dieser Einheit 29 enthalten sein können, werden gekühlt.
Aus der obenstehenden Beschreibung ist leicht ersichtlich, daß die dargestellte Ausführung der Erfindung eine hohe Wirksamkeit bei der Gewährleistung eines hohen Wirkungsgrades der Luft-/Kraftstoff-Einspritzeinheit aufweist, die frei von Wasserkondensat ist und darüber hinaus wirkungsvoll arbeitet. Des weiteren wird in dem System verbliebener Luftdruck vor Wartungsarbeiten abgelassen, wodurch keinerlei Probleme in diese Bereich auftreten.

Claims

1. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff/Luft-Einspritzeinheit (29), verbunden mit dem Motor zur Zuführung von Kraftstoff und Luft zu diesem, einer Kraftstoffquelle (31), einer Einrichtung (32) zur Zuführung von Kraftstoff von der Kraftstoffquelle (31) zu der Einspritzeinheit (29) und einem Luftkompressor (36) zur Luftverdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, einschließlich einer Kühleinrichtung (45), zur Zuführung von Luft von dem Luftkompressor (36) zu der Einspritzeinheit (29) vorgesehen sind und die Kühleinrichtung (45) eine angemessene Kühlung zur Kondensation jeglichen Wasserdampfes, der in der durch den Luftkompressor (36) verdichteten Luft enthalten ist, vorsieht, wobei eine Ventileinrichtung (49) in einem Bodenbereich der Kühleinrichtung (45) vorgesehen ist, um das kondensierte Wasser abzulassen und den Druck des Luftzuführungssystemes nach einem Stillstand des Motors zu entlasten.

2. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung ein Wärmeaustauscher (45) ist, der durch das flüssige Kühlmittel des Motors gekühlt wird.

3. Kraftstoff-/Luft-Einspritzsystem nach Anspruch 2, bei dem das Motorkühlmittel durch die Kühleinrichtung (45) hindurch zirkuliert wird.