DE69711291T2

DE69711291T2 - Kraftstoff/Luft-Zuführungssystem für ein Kraftstoffeinspritzventil und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE69711291T2
Application number: DE69711291T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey B. Pace; Vernon R. Warner
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: EP0821158A2; EP0821158B1; DE69711291D1; EP0821158A3; US5666927A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Kraftstoff- und Luftzuführsystem für Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, insbesondere ein System zur Zuführung von Kraftstoff und Luft zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung über ein vorgegebenes Zeitintervall, wodurch eine Kraftstoff/Luftdispersion durch die Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, d.h. beim Starten des Motors, erreicht werden kann, und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kraftstoff/Luftzuführsystems.
Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfassen in typischer Weise ein elektromagnetisch betätigtes Nadelventil, das in einem Kraftstoffvolumen angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Erregung und Aberregung einer Betätigungseinheit im Kraftstoffvolumen axial hin- und herbewegt wird, um eine Strömungsbahn durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung wahlweise zu öffnen und zu schließen. Insbesondere besitzt der Ventilkörper oder das Gehäuse, der bzw. das das Kraftstoffvolumen bildet, eine Öffnung an einem Ende, um die herum ein Sitz für das Ende des Nadelventiles ausgebildet ist, wodurch eine Hin- und Herbewegung des Nadelventiles einen intermittierenden Kraftstoffstrom durch die Öffnung ermöglicht. Der von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung emittierte Kraftstoff wird typischerweise abstromseitig der Öffnung zerstäubt, um das erforderliche Kraftstoff/Luftgemisch in der Verbrennungskammer des Motors zur Verfügung zu stellen.
Die US-A-4 157 084 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein verbessertes Startsystem vorgesehen ist. Während des Startens wird eine gründlich vermischte Menge aus Luft und stark zerstäubtem Kraftstoff in den Motor eingespritzt, um die Kraftstoffvergeudung zu minimieren und ein Minimum an Abgasen zu erzeugen. Das System umfaßt ein elektrisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzventil, das vorgemischten Kraftstoff und Druckluft von einer Mischvorrichtung erhält. Die Mischvorrichtung empfängt Kraftstoff von einer Hauptkraftstoffzuführleitung und Druckluft von einem Luftkompressor, der vom Motor oder von einem separaten Motor angetrieben werden kann.
In einer Parallelanmeldung der Erfinder (amerikanische Patentanmeldung 08/686,939 vom 26. Juli 1996 mit dem Titel "Fuel Injector With Air Bubble/Fuel Dispersion Prior to Injection and Methods of Operation") wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beschrieben, bei der eine Luftblasen/Kraftstoffdispersion im Kraftstoffvolumen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufstromseitig der Einspritzvorrichtungsöffnung zur Verfügung gestellt wird. Dies wird erreicht, indem unter Druck stehende Luft durch ein oder mehrere poröse Elemente zugeführt wird, die in einem Lufteinlaß in Verbindung mit dem Kraftstoffvolumen aufstromseitig der Öffnung angeordnet sind. Die Luft strömt durch das poröse Element und bildet Blasen einer vorgegebenen Größe im Kraftstoff im Kraftstoffvolumen. Die Blasen werden durch die Porengröße des porösen Elementes so dimensioniert, daß die im Kraftstoff des Kraftstoffvolumens dispergierten Luftblasen im wesentlichen nicht ansteigen. Folglich kann eine vorgegebene Masse aus einer Zweiphasen-Luftblasen/Kraftstoffdispersion durch die Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgestoßen werden, um eine verbesserte Zerstäubung, eine Einsparung von Kraftstoff und eine Verbrennung mit geringeren Abgasmengen zu erhalten. Die vorliegende Erfindung sieht eine neuartige und verbesserte Vorrichtung sowie neuartige und verbesserte Verfahren zur Zuführung von Kraftstoff und Luft zu einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieses Typs und über ein vorgegebenes Zeitintervall vor.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Zuführung einer Zweiphasen-Luft/Kraftstoffdispersion zu einem Motor zur Verfügung gestellt, das umfaßt: eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Öffnung, einem Kraftstoffvolumen aufstromseitig der Öffnung und einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Öffnung; und eine Kraftstoffzuführleitung, die an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeschlossen ist und dem Kraftstoffvolumen Kraftstoff zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzvorrichtung des weiteren einen Lufteinlaß für das Kraftstoffvolumen mit einem porösen Element zur Zuführung von Luft in das Kraftstoffvolumen, um die Ausbildung von Luftblasen im Kraftstoff im Kraftstoffvolumen zu bewirken, umfaßt und daß das System des weiteren aufweist: eine Druckreduziereinrichtung in der Kraftstoffzuführleitung aufstromseitig des Kraftstoffvolumens zur Zuführung von Kraftstoff zum Kraftstoffvolumen auf einem Druck, der geringer ist als der Kraftstoffzuführleitungsdruck aufstromseitig der Druckreduziereinrichtung, einen Liftspeicher in Verbindung mit dem Lufteinlaß zur Zuführung von Luft zum Einlaß auf einem Druck, der höher ist als der Druck des dem Kraftstoffvolumen zugeführten Kraftstoffes, und eine Bypass-Leitung, die zwischen dem Luftspeicher und der Kraftstoffzuführleitung an einer Stelle aufstromseitig der Kraftstoffreduziereinrichtung angeordnet ist, um Kraftstoff dem Luftspeicher auf einem Druck zuzuführen, der dem Zuführleitungsdruck aufstromseitig der Druckreduziereinrichtung entspricht, um auf diese Weise einen Luftstrom zum Lufteinlaß unter einem höheren Druck als dem Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffvolumen und die Ausbildung einer Luftblasen/Kraftstoffdispersion im Kraftstoffvolumen aufstromseitig der Kraftstoffeinspritzöffnung zu ermöglichen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Zuführung von Kraftstoff und Luft zu einer Einspritzvorrichtung in einem Kraftstoffeinspritzsystem der vorstehend beschriebenen Art zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Strömenlassen von Kraftstoff zum Luftspeicher unter einem ersten Druck, um die Luft im Speicher unter Druck zu setzen; Strömenlassen von Kraftstoff zum Kraftstoffvolumen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung unter einem zweiten Druck, der geringer ist als der erste Druck; und Strömenlassen der unter Druck gesetzten Luft vom Luftspeicher zum Lufteinlaß unter einem Druck, der im wesentlichen dem ersten Druck entspricht, um auf diese Weise eine Druckdifferenz über dem porösen Element und einen Luftstrom durch das Element sowie einen Luftstrom durch das Element in das Kraftstoffvolumen vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe unter einem ersten Druck oder Leitungsdruck und durch ein Druckreduzierelement zugeführt, d.h. um Kraftstoff unter einem reduzierten oder geringeren Druck direkt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zuzuführen. Aufstromseitig des Druckreduzierelementes ist eine Bypass-Leitung zwischen die Kraftstoffzuführleitung und einen Luftspeicher geschaltet. Kraftstoff wird somit von der Kraftstoffpumpe in den Luftspeicher unter dem ersten Druck zugeführt. Der Luftspeicher steht wiederum in Verbindung mit dem Lufteinlaß der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Luft wird daher vom Luftspeicher unter dem Leitungsdruck oder dem ersten Druck dem Lufteinlaß und durch das poröse Element zugeführt, um Luftblasen im Kraftstoff im Kraftstoffvolumen der Einspritzvorrichtung an einer Stelle aufstromseitig der Öffnung auszubilden. Der Luftspeicher besitzt ein Luftventil, das normalerweise zur Atmosphäre hin offen ist, oder eine andere Luftquelle, und das Luftventil kann zum Schließen, d.h. bei Unterdrucksetzung des Luftspeichers, mechanisch oder elektrisch betätigt werden. Der Luftspeicher hat ferner ein normalerweise offenes Kraftstoffventil, das in entsprechender Weise betätigt wird, d.h. um in Abhängigkeit von der Unterdrucksetzung des Luftspeichers zu schließen. Das Kraftstoffventil steht mit einem Kraftstofftank in Verbindung, der natürlich der Kraftstoffpumpe Kraftstoff zuführt.
Zur Betätigung des Kraftstoff/Luftzuführsystems für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, beispielsweise beim Starten des Motors, wird Kraftstoff unter dem ersten Druck dem Speicher zugeführt, wodurch die Luft im Speicher unter Druck gesetzt wird. Die Luft- und Kraftstoffventile im Luftspeicher sind geschlossen, wenn dieser unter Druck gesetzt wird. Kraftstoff wird auch durch das Druckreduzierelement direkt dem Kraftstoffeinlaß für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung unter einem niedrigeren Druck als der erste Druck zugeführt. Folglich erhält die Luft im Luftspeicher den Kraftstoffzuführleitungsdruck, d.h. den ersten Druck, und es wird eine Druckdifferenz über das poröse Element oder die entsprechenden Elemente in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgebildet. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß die Luft durch das poröse Element in den Kraftstoff im Kraftstoffvolumen in der Form von kleinen getrennten Blasen dringt, die eine Größe von 40 um oder weniger besitzen, um die Luftblasen/Kraftstoffdispersion zu bilden. Diese Dispersion wird intermittierend durch periodische Operation des Nadelventiles, das die Kraftstoffeinspritzvorrichtungsöffnung öffnet und schließt, in den Verbrennungsmotor eingespritzt.
Es versteht sich, daß sich der Luftspeicher einschließlich der Luftleitung zum porösen Element bzw. zu den porösen Elementen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Kraftstoff füllt. Da jedoch das poröse Element bzw. die porösen Elemente gegenüber Kraftstoff im wesentlichen undurchlässig sind, dringt Kraftstoff vom Luftspeicher, wenn dieser gefüllt ist, nicht durch das poröse Element. Wenn die Kraftstoffpumpe ausgeschaltet wird, wenn beispielsweise der Motor ausgeschaltet wird, wird sowohl das Kraftstoffventil, das den Luftspeicher mit dem Kraftstofftank verbindet, als auch das Luftventil zwischen dem Luftspeicher und der Atmosphäre oder einer anderen Luftquelle geöffnet. Dies kann elektrisch in Abhängigkeit von einem Stillsetzen des Motors oder mechanisch in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck oder einem anderen Druck im Luftspeicher durchgeführt werden. Durch Öffnen der Ventile wird Luft unter reduziertem Druck dem Luftspeicher zugeführt, und Kraftstoff im Luftspeicher strömt zum Kraftstofftank des Motors, wodurch der Luftspeicher auf wirksame Weise entleert wird.
Bei Vorhandensein einer speziellen Größe des Luftspeichers und einer vorgegebenen Druckdifferenz über die Druckreduziereinrichtung wird Luft über eine vorgegebene Zeitdauer dem Lufteinlaß der Einspritzvorrichtung zugeführt, wonach der Kraftstoffeinspritzvorrichtung keine Luft mehr zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt und danach passiert nur Kraftstoff die Öffnung der Einspritzvorrichtung auf herkömmliche Weise. Folglich ist das System besonders wirksam beim Starten des Motors, um eine verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffes für den Motor mit einer nachfolgenden herkömmlichen Funktionsweise der Einspritzvorrichtung zu erreichen. Das System ist ferner selbstregulierend, indem der Luftspeicher in seinen normalen Zustand, in dem er im wesentlichen frei von Kraftstoff ist, zurückgeführt wird. Somit kann der Motor wieder gestartet werden, wobei der Luftspeicher Luft der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zuführt, so daß wiederum eine Luftblasen/Kraftstoffdispersion durch die Öffnung der Einspritzvorrichtung beim Starten in den Motor eingespritzt werden kann.
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges und verbessertes Luft- und Kraftstoffzuführsystem für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit verbesserten Zerstäubungseigenschaften und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems zur Verfügung zu stellen.
Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verwendung mit einem Kraftstoff/Luftzuführsystem, das erfindungsgemäß ausgebildet ist; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kraftstoff/Luftzuführsystems zum Zuführen von Kraftstoff und Luft zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die gemäß der Erfindung konstruiert ist, die in der parallelen amerikanischen Patentanmeldung 08/686, 939 vom 26. Juli 1996 der gleichen Erfinder und des gleichen Inhabers, erteilt als US-Patent Nr. 5,730,367, offenbart wurde. Der Gegenstand dieses Patentes wird hiermit durch Bezugnahme in das vorliegende Patent eingearbeitet. Diese Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und eine Gehäuseeinheit 12 aufweist, welche eine Spuleneinheit 14 und einen mit einem Nadelventil 18 gekoppelten Anker 16 trägt. Ein Gehäuse 22 umgibt das Nadelventil 18 und bildet in Verbindung mit einem Kraftstoffströmungskanal 20 durch den Anker ein Kraftstoffvolumen 24. Am unteren Ende des Gehäuses 22 befindet sich ein Ventilsitz 26, der eine Öffnung 28 aufweist, durch die eine Luftblasen/Kraftstoffdispersion von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den Motor ausgestoßen wird, wie in der vorstehend genannten parallelen Anmeldung beschrieben. Die Spule 14 und der Anker 16 wirken zusammen, um die Öffnung 28 durch eine periodische Axialbewegung des Nadelventiles 18 im Kraftstoffvolumen 24 zu öffnen und zu schließen.
Gemäß der in dieser Parallelanmeldung beschriebenen Erfindung sind ein oder mehrere poröse Elemente 30 in einem Lufteinlaß 32 in Verbindung mit dem Kraftstoffvolumen 24 vorgesehen. Dadurch, daß Luft unter einem höheren Druck als dem Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffvolumen 24 zur Verfügung gestellt wird und die Porengröße im porösen Element ausreichend klein ist, d.h. 40 um oder weniger, werden Luftblasen einer Größe im Kraftstoff im Kraftstoffvolumen erzeugt, die im Kraftstoffvolumen nicht wesentlich ansteigen. Auf diese Weise kann eine konstante bekannte Kraftstoffmasse in den Motor eingespritzt werden, wenn die Öffnung 28 durch Betätigung des Nadelventiles 18 geöffnet wird.
In Fig. 2 sind ein Kraftstoff- und Luftzuführsystem gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist ein Kraftstofftank 40 gezeigt, der mit einer Kraftstoffpumpe 42 in Verbindung steht, um Kraftstoff unter einem ersten Druck einer. Kraftstoffzuführleitung 44 zuzuführen. Ein Druckreduzierelement 46, d.h. eine Drossel oder ein Druckregler, ist in der Kraftstoffzuführleitung 44 angeordnet, um Kraftstoff unter einem zweiten reduzierten Druck direkt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 zuzuführen, beispielsweise durch eine Kraftstoffzuführleitung 48, um über den Kanal 20 ein Einströmen in das Kraftstoffvolumen 24 zu erreichen.
Bin Luftspeicher 50 ist ebenfalls vorgesehen und steht über eine Leitung 52 mit dem Lufteinlaß 32 der Einspritzvorrichtung 10 in Verbindung. Der Lufteinlaß 32 kann einen ringförmigen Verteiler um die Einspritzvorrichtung herum umfassen, der mit einer oder mehreren Öffnungen 31, die in das Kraftstoffvolumen 24 münden, in Verbindung steht. Die Luftleitung 52 führt dem Lufteinlaß 32 der Einspritzvorrichtung Luft zu, die unter einem Druck steht, der höher ist als der Druck des dem Kraftstoffvolumen 24 über die Zuführleitung 48 zugeführten Kraftstoffes. Um dies zu erreichen, bildet eine Kraftstoff-Bypass-Leitung 54 eine Verbindung zwischen der Kraftstoffzuführleitung 44 und dem Speicher. 50. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Bypass-Leitung 54 mit der Kraftstoffzuführleitung 44 aufstromseitig des Druckreduzierelementes 46 in Verbindung steht. Folglich wird Kraftstoff unter dem ersten Druck dem Luftspeicher 50 zugeführt, während Kraftstoff der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Kraftstoffvolumen 24 über die Leitung 48 unter einem reduzierten Druck zugeführt wird. Der Luftspeicher 50 ist mit einer Kraftstoffrückführleitung 56 zum Zurückführen des von der Kraftstoffzuführleitung 44 und der Bypass-Leitung 54 im Luftspeicher 50 zugeführten Kraftstoffes zum Kraftstofftank 40 versehen. Ein erstes normalerweise offenes Kraftstoffventil 58 ist vorgesehen, das mechanisch oder elektrisch betätigt werden kann, d.h. in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Druck im Luftspeicher oder beim Starten des Motors. Ein zweites, normalerweise offenes Luftventil 60 ist vorzugsweise benachbart zum oberen Ende des Luftspeichers 50 vorgesehen. Das Ventil 60 kann in entsprechender Weise mechanisch oder elektrisch betätigt werden, um in Abhängigkeit von einem Druck im Luftspeicher 50, der über dem vorgegebenen Luftdruck liegt, oder in Abhängigkeit vom Starten des Motors zu schließen. Beide Ventile kehren in ihre normalerweise offenen Positionen zurück, wenn das System nicht in Betrieb ist, d.h. in Abhängigkeit von einem Druckabbau im Luftspeicher oder dem Stillsetzen des Motors.
Um das Kraftstoff- und Luftzuführsystem zu betreiben, weist der Luftspeicher bei abgeschaltetem Motor beispielsweise einen vorgegebenen Luftdruck und vorzugsweise atmosphärischen Druck auf, wobei die Ventile 58 und 60 offen sind. Das Kraftstoffventil 58 ist normalerweise offen, so daß jeglicher Kraftstoff im Luftspeicher zum Kraftstofftank 40 abgeführt wird, und das Luftventil 60 ist normalerweise offen, vorzugsweise derart, daß der Luftspeicher unter atmosphärischem Druck steht. Beim Starten führt die Kraftstoffpumpe 42 Kraftstoff vom Kraftstofftank 40 unter Druck über die Zuführleitung 44 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Luftspeicher zu. Der der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführte Kraftstoff steht unter einem Druck, der gegenüber dem Druck des Kraftstoffes in der Zuführleitung 44 reduziert oder geringer als dieser ist. Kraftstoff wird auch über die Leitung 54 dem Luftspeicher unter einem Druck zugeführt, der dem Druck der Kraftstoffzuführleitung 44 entspricht, so daß auf diese Weise der Luftdruck im Luftspeicher 50 erhöht wird. Diese Erhöhung des Luftdrucks kann die normalerweie offenen Ventile 58 und 60 schließen, oder diese können elektrisch betätigt werden, um in Abhängigkeit vom Starten des Motors, d.h. dem Einschalten der Kraftstoffpumpe, zu schließen. Somit entspricht der Luftdruck im Luftspeicher 50 dem Druck des von der Kraftstoffzuführleitung 44 dem Luftspeicher 50 zugeführten Kraftstoffes. Die dem Lufteinlaß 32 der Einspritzvorrichtung über den Luftspeicher 50 und die Luftzuführleitung 52 zugeführte Luft steht daher unter einem höheren Druck als der Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffvolumen 24. Luft dringt daher durch das poröse Element in das Kraftstoffvolumen ein und erzeugt eine Zweiphasen-Luftblasen/Kraftstoffdispersion im Kraftstoff. Somit fließt die Dispersion durch die Öffnung 28 beim Öffnen des Ventiles 18.
Beim Starten des Motors fließt weiterhin Kraftstoff über die Bypass-Leitung 54 in den Luftspeicher, und zwar bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der Speicher und die Luftleitung 52 mit Kraftstoff unter dem ersten Druck gefüllt sind. Wenn der Kraftstoff das poröse Element oder die porösen Elemente erreicht, sind der Luftspeicher 50 und die Leitung 52 vollständig mit Kraftstoff gefüllt, und Luft wird nicht mehr dem Kraftstoffvolumen zugeführt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung arbeitet danach auf normale Weise, d.h., Kraftstoff wird durch die Öffnung für eine abstromseitige Zerstäubung und einen Eintritt in den Motor ohne vorherige Zerstäubung im Kraftstoffvolumen gesprüht.
Wenn der Motor ausgeschaltet wird, stoppt die Kraftstoffpumpe 42 mit dem Unterdrucksetzen des Kraftstoffes in der Leitung 44. Der Druck im Luftspeicher wird somit abgebaut, und die Ventile 58 und 60 öffnen sich, so daß Kraftstoff vom Luftspeicher 50 in den Kraftstofftank 40 fließen und Luft unter einem vorgegebenen Druck in den Luftspeicher strömen kann. Somit wird der Luftspeicher im wesentlichen von Kraftstoff befreit, der durch Luft unter einem vorgegebenen, vorzugsweise atmosphärischem Druck ersetzt wird. Beim erneuten Starten des Motors wird der Zyklus wiederholt, wodurch die Luftblasen/Kraftstoffdispersion im Kraftstoffvolumen der Einspritzvorrichtung zum Ausstoßen durch die Öffnung 28 nur für eine vorgegebene Zeitdauer erzeugt wird, bis sich der Speicher 50 und die Leitung 52 mit Kraftstoff füllen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zerstäubung des Kraftstoffes vor dem Einspritzen durch die Öffnung 18 unterbrochen, während Kraftstoff wieterhin durch die Öffnung 18 eingespritzt wird.
Als spezielles Beispiel der Funktionsweise des Systems kann das Druckreduzierelement 46 einen Druckabfall von. 10% im Kraftstoffstrom bewirken. Wenn daher Kraftstoff über die Leitung 44 unter 300 kPa zugeführt wird, wird er der Kraftstoffeinsgritzvorrichtung mit 270 kPa zugeführt, während Kraftstoff dem Luftspeicher 50 mit 300 kPa zugeführt wird. Folglich ergibt sich eine Druckdifferenz von 30 kPa über dem porösen Element oder den porösen Elementen. Diese Druckdifferenz und der sich hieraus ergebende Luftstrom vom Luftspeicher durch das poröse Element oder die porösen Elemente setzen sich über eine bestimmte Zeitdauer fort, die von der Druckdifferenz und dem Volumen der Luft im Speicher gesteuert wird. Wenn die Luft einmal verdrängt ist, schließt das Auffüllen des Luftspeichers und der Leitung 52 mit Kraftstoff ein weiteres Einspritzen von Luft in das Kraftstoffvolumen aus.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem zur Zuführung einer Zweiphasen-Luft/Kraftstoffdispersion zu einem Motor mit

einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) mit einer Öffnung (28), einem Kraftstoffvolumen (24) aufstromseitig der Öffnung (28) und einem Ventil (18) zum Öffnen und Schließen der Öffnung (28); und

einer Kraftstoffzuführleitung (44, 48), die mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) verbunden ist und dem Kraftstoffvolumen (24) Kraftstoff zuführt;

dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) des weiteren einen Lufteinlaß (32) zum Kraftstoffvolumen (24) mit einem porösen Element (30) zum Zuführen von Luft in das Kraftstoffvolumen (24) aufweist, um die Ausbildung von Luftblasen im Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffvolumens (24) zu bewirken; und

daß das System des weiteren umfaßt: eine Druckreduziereinrichtung (46) in der Kraftstoffzuführleitung (44, 48) aufstromseitig des Kraftstoffvolumens (24) zum Zuführen von Kraftstoff zum Kraftstoffvolumen (24) unter einem Druck, der geringer ist als ein Kraftstoffzuführleitungsdruck aufstromseitig der Druckreduziereinrichtung (46);

einen Luftspeicher (50), der mit dem Lufteinlaß (32) in Verbindung steht und dem Einlaß (32) Luft unter einem Druck zuführt, der höher ist als der Druck des dem Kraftstoffvolumen (24) zugeführten Kraftstoffes; und

eine Bypass-Leitung (54), die zwischen den Luftspeicher (50) und die Kraftstoffzuführleitung (44, 48) an einer Stelle aufstromseitig der Druckreduziereinrichtung (46) geschaltet ist, um dem Luftspeicher (50) Kraftstoff unter einem Druck zuzuführen, der dem Druck der Zuführleitung (44, 48) aufstromseitig der Druckreduziereinrichtung (46) entspricht, und dadurch einen Luftstrom zum Lufteinlaß (32) unter einem höheren Druck als dem Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffvolumen (24) und die Ausbildung einer Luftblasen/Kraftstoffdispersion im Kraftstoffvolumen (24) aufstromseitig der Kraftstoffeinspritzvorrichtungsöffnung (28) zu ermöglichen.

2. System nach Anspruch 1, das des weiteren eine Kraftstoffpumpe (42) zum Zuführen von Kraftstoff zur Kraftstoffzuführleitung (44, 48) und einen Kraftstofftank (40), der mit dem Luftspeicher (50) verbunden ist, zum Empfang von Kraftstoff vom Speicher (50) aufweist.

3. System nach Anspruch 2, das des weiteren ein Ventil (58) aufweist, das zwischen den Speicher (50) und den Tank (40) geschaltet ist und normalerweise offen ist sowie in Abhängigkeit von einer Unterdrucksetzung des Speichers (50) beim Fließen von Kraftstoff durch die Bypass-Leitung (54) in den Speicher (50) schließt.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des weiteren ein vom Speicher (50) getragenes Ventil (60) aufweist, das normalerweise zur Atmosphäre offen ist und in Abhängigkeit von einem Unterdrucksetzen des Speichers (50) beim Fließen von Kraftstoff durch die Bypass-Leitung (54) in den Speicher (50) geschlossen wird.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das poröse Element (30) ein Element aufweist, das gegenüber Luft durchlässig ist, um Luft in das Volumen (24) strömen zu lassen, und im wesentlichen gegenüber einem Luftstrom vom Kraftstoffvolumen (24) durch das Element undurchlässig ist.

6. Verfahren zum Zuführen von Kraftstoff und Luft zu einer Einspritzvorrichtung (10) in einem Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 mit den folgenden Schritten:

Strömenlassen von Kraftstoff zum Luftspeicher (50) unter einem ersten Druck, um die Luft im Speicher (50) unter Druck zu setzen;

Strömenlassen von Kraftstoff in das Kraftstoffvolumen (24) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) unter einem zweiten Druck, der geringer ist als der erste Druck; und

Strömenlassen der unter Druck gesetzten Luft vom Luftspeicher (50) zum Lufteinlaß (32) unter einem Druck, der im wesentlichen dem ersten Druck entspricht, um auf diese Weise eine Druckdifferenz über dem porösen Element (30) und einen Luftstrom durch das Element (30) sowie einen Luftstrom durch das Element (30) in das Kraftstoffvolumen (24) zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das System eine Kraftstoffpumpe (42) aufweist und das Verfahren den Schritt des Lieferns von Kraftstoff unter dem ersten Druck von der Kraftstoffpumpe (42) zum Luftspeicher (50) umfaßt, wobei der Luftspeicher (50) ein Ventil (60) aufweist, wobei das Verfahren des weiteren den Schritt des Öffnens des Ventiles (60) aufweist, um den Druck im Luftspeicher (50) in Abhängigkeit von einer Deaktivierung der Kraftstoffpumpe (42) abzubauen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das System des weiteren einen Kraftstofftank (40) aufweist und das Verfahren den Schritt des Strömenlassens von Kraftstoff vom Luftspeicher (50) zum Kraftstofftank (40) in Abhängigkeit von einer Deaktivierung der Kraftstoffpumpe (42) umfaßt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des weiteren das Liefern von Luft zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) über eine vorgegebene Zeitdauer während des Startens des Motors und danach das Unterbrechen des Luftstromes zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) und das Fortsetzen des Kraftstoffstromes zur Einspritzvorrichtung (10) für einen Durchfluß durch die Öffnung (28) aufweist.