EP0859907A1 - Brennkraftmaschine mit einer brennstoffverdampfungseinrichtung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einer brennstoffverdampfungseinrichtung

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Publication number
EP0859907A1
EP0859907A1 EP97924919A EP97924919A EP0859907A1 EP 0859907 A1 EP0859907 A1 EP 0859907A1 EP 97924919 A EP97924919 A EP 97924919A EP 97924919 A EP97924919 A EP 97924919A EP 0859907 A1 EP0859907 A1 EP 0859907A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
internal combustion
combustion engine
engine according
separator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97924919A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Winfried Moser
Klaus Joos
Gerhard Benz
Nikolaus Simon
Jörg Lange
Anwar Abidin
Andreas Eichendorf
Christof Vogel
Georg Mallebrein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0859907A1 publication Critical patent/EP0859907A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F02M31/18—Other apparatus for heating fuel to vaporise fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D19/0671—Means to generate or modify a fuel, e.g. reformers, electrolytic cells or membranes
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    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • An internal combustion engine is already known (GB-OS 2 248 087)
  • Has intake pipe which merges into a collective intake pipe, branch off from the individual intake pipes to the individual combustion chambers or to the individual cylinders of the internal combustion engine.
  • Combustion chambers of fuel injectors arranged can deliver fuel into the individual intake pipes in order to prepare an ignitable fuel-air mixture that flows into the combustion chambers when the inlet valves are open.
  • An electronic engine control unit controls the amount of fuel emitted by the fuel injection valves depending on the intake air mass of the internal combustion engine and other engine operating parameters.
  • Fuel injection valves the internal combustion engine has another injection valve, which is part of a central Is fuel vaporization device that can provide fuel vapor, which is then discharged upstream of a throttle body, for example in the form of a throttle valve, into the intake pipe.
  • a throttle body for example in the form of a throttle valve
  • Fuel vaporization device is limited to the lower load range, in particular to the idle range of the internal combustion engine.
  • the upper load range in particular at full load, however, only the fuel injection valves directly assigned to the combustion chambers or the cylinders deliver the required fuel.
  • Fuel vapor on cold walls of the internal combustion engine can be largely prevented, so as to reduce the emissions of harmful exhaust gas components, in particular from
  • Hydrocarbons to be able to reduce significantly.
  • Fuel components can come on cold walls, especially on the walls of the individual intake pipes of the internal combustion engine.
  • the non-volatile fuel components accumulate on the cold walls of the internal combustion engine and can detach themselves from the cold walls in an uncontrolled manner, so that an increase in emissions of harmful exhaust gas components occurs in the subsequent combustion results. It is therefore not possible to maintain extremely low exhaust gas values. Even the internal combustion engine cannot run smoothly.
  • the internal combustion engine according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a back condensation of the fuel vapor or an accumulation of particularly volatile fuel components in the fuel vapor leading lines of the internal combustion engine is almost completely prevented, so that the emissions during the cold start and the subsequent warm-up phase of the internal combustion engine harmful exhaust gas components, especially hydrocarbons, can be further reduced significantly.
  • a mixing device in particular a mixing device connected upstream of a fuel separator, which mixes air with the vaporized fuel, as a result of which the partial pressures of the individual fuel components of the fuel decrease to such an extent that even at low temperature, vapor fuel recondenses into the Lines carrying fuel vapor is excluded.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of an internal combustion engine with fuel vaporization device, mixing device and fuel separator according to a first exemplary embodiment according to the invention
  • FIG. 2 shows a partial sectional view of an internal combustion engine with fuel vaporization device, mixing device and fuel separator according to a second exemplary embodiment according to the invention
  • FIG. 3 shows a structural unit of a
  • Fuel separator with mixing device according to a third embodiment of the invention.
  • a multi-cylinder, externally ignited internal combustion engine 1 is partially shown in a sectional view, which has, for example, four cylinders or four combustion chambers 2, only one single cylinder with a combustion chamber 2 being shown in FIGS. 1 and 2.
  • Each combustion chamber 2 has at least one inlet valve 3 and one spark plug 4 and at least one outlet valve, not shown. Upstream of the inlet valve 3, at least one fuel injector 5 is provided, the fuel in a single intake pipe 6 of the internal combustion engine 1 in the direction of the inlet valve 3 can.
  • The, for example, four individual intake pipes 6 of the four-cylinder internal combustion engine 1 are based, for example, on a collective intake pipe 7, which is part of a further intake pipe 8 of the internal combustion engine 1.
  • the individual intake manifolds 6, the collective intake manifold 7 and the intake manifold 8 form parts of an intake device of the internal combustion engine 1.
  • a throttle element 9 for controlling the amount of air drawn in by the internal combustion engine 1 is accommodated, which is designed, for example, in the form of a throttle valve and rotatable in the intake manifold 8 is stored.
  • the air sucked in by the internal combustion engine 1 from the environment flows through an air filter, not shown in the direction of an arrow 10 shown in FIGS the individual intake pipes 6 to be divided into the individual combustion chambers 2 of the internal combustion engine 1.
  • an idle actuator 16 of a known type can be provided, which can be controlled accordingly by an electronic control unit 32.
  • the construction of idle actuators is well known to the person skilled in the art, for example from DE-PS 30 01 473.
  • a smaller cross section leads to the mixing chamber 14
  • the fuel evaporator line 17 is connected to a
  • Fuel vaporization device 20 of a known type (GB-OS 2 263 501, DE-OS 44 12 448), which can process fuel vapor that is released into the fuel evaporator line 17.
  • the fuel vaporization device 20 has, for example, a central injection valve (not shown in more detail), which is equipped, for example, with a heating attachment.
  • the heating element contains an evaporator structure for liquid fuel that is electrically heatable in a known manner, for example, and for this purpose has resistance heating elements that can have, for example, a positive temperature coefficient (PTC) or a negative temperature coefficient (NTC). to
  • the resistance heating elements are housed in an evaporator housing and are, for example, plate-shaped and may have a porous surface.
  • the fuel vapor prepared by the fuel vaporization device 20 is introduced via the fuel evaporator line 17, which then mixes intensively in the mixing chamber 14 with the air flowing into the mixing chamber 14 from the idle air line 12, so that there is a decrease in the partial pressures of the individual fuel components and thus the vapor temperature of the fuel.
  • Air mixed fuel vapor can advantageously only at a significantly lower temperature than in Recondense the unmixed state, since the air added leads to a lowering of the condensation temperature of the newly formed mixture, as a result of which liquid fuel accumulation on cold walls of the internal combustion engine 1 is reliably prevented.
  • the fuel vapor mixed with air in this way then leaves the mixing chamber 14 in the form of a homogeneous fuel-air mixture which is interspersed with the finest droplets and which is fed from the mixing chamber 14 to a fuel separator 22 via the connecting line 18.
  • this can be heated from the outside, for example, by means of an electrical heating device. As shown in FIG.
  • the fuel separator 22 has a relatively strong flow diversion for the fuel flow, which leads to the separation of individual larger droplets from the fuel-air mixture, which also contains volatile fuel components.
  • the flow deflection is designed in such a way that, for example, a vertical separator line 23 connects at right angles to the horizontal connecting line 18 in order to form a branching point in a T-shape.
  • a lower end 24 of the vertical separator line 23 opens into a collecting container 30, which then receives the non-volatile fuel components dripping under the influence of gravity into the collecting container 30.
  • a line section 26 for example, runs horizontally
  • Fuel separator 22 which is used for connection to a line system 27 of the internal combustion engine 1.
  • the line system 27 is formed, for example, from a plurality of individual lines which lead in a branched manner from the fuel separator 22 to the individual intake pipes 6 in order to upstream the inlet valves 3 from the
  • the fuel vaporization device 20, the mixing device 15 and the fuel separator 22 are supplied to the individual combustion chambers 2 of the internal combustion engine 1, and the fuel / air mixture is prepared and contains essentially only volatile fuel components.
  • the fuel-air mixture which essentially has only volatile fuel components, prevents the fuel-air mixture in the line system 27 from recondensing even at low temperature.
  • the lines of the line system 27 preferably consist of tubes or hoses which are made of an elastic material with low thermal conductivity, for example of plastic. As shown in Figure 1, the connection of the lines of the line system 27 or the introduction of the fuel-air mixture into the individual intake manifolds 6 takes place in relative proximity to the inlet valves 3 of the internal combustion engine 1.
  • the line system 27 is branched, for example, such that only combustion chambers in each case 2 or cylinders, which are not in direct ignition order to one another, are connected in pairs to one another and jointly to the fuel separator 22.
  • the operation of the fuel vaporization device 20 is preferably limited to the lower load range, in particular to the idle range of the internal combustion engine 1. But it is also possible to operate the Fuel vaporization device 20 to be provided in the part-load range adjoining the idling range or even until shortly before the full load of the internal combustion engine 1 is reached.
  • valve 35 is provided for returning the fuel collected in the collecting container 30, which essentially consists of a condensate of low-volatility fuel components.
  • a valve vent valve which is usually already present, can be used with the valve 35 and is sufficiently known to the person skilled in the art, for example from DE-OS 40 23 044.
  • Valve 35 is part of a fuel evaporation retention system for one
  • Fuel tank of the internal combustion engine 1 serves to return the fuel vapor volatilized from the fuel tank, which is temporarily stored in an adsorption filter and released by the latter via the valve 35 into the intake pipe 8.
  • the valve 35 which is connected to the collecting tank 30 and the intake pipe 8 via a collecting line 36, is actuated in a clocked manner, for example when the fuel vaporization device 20 is switched off, in order to determine the condensate collected in the collecting tank 30 at certain times
  • Exemplary embodiment of the invention is shown, in which all Identical or equivalent parts with the same reference numerals of FIG. 1, it is also possible to use a pump device 40 instead of the valve 35 provided in FIG. 1 to discharge the condensate collected in the collecting container 30.
  • the pump device 40 is connected via a pump line 41 to the collecting container 30 in order to feed the condensate received in the collecting container 30 back to a fuel tank 42 of the internal combustion engine 1 when the pump device 40 is operating.
  • the collecting container 30 in good heat-conducting connection with the internal combustion engine 1, so that when the internal combustion engine 1 is heated, the condensate in the collecting container 30 is heated, which can then evaporate. Separate removal of the condensate by means of valve 35 or pump device 40 can thus be avoided. It would also be possible to heat the collecting container 30 with the aid of an electrical heating device, for example.
  • the fuel separator 22 has a diaphragm-shaped part 45 for diverting the flow or for separating the non-volatile fuel components, which is provided in a space 46, blocking the direct flow path, between the connecting line 18 and line section 26 in the fuel separator 22.
  • the fuel-air mixture is deflected by the diaphragm-shaped part 45 in such a way that it in particular on a wall surface 47 of the diaphragm-shaped part 45 facing the connecting line 18 for separating the liquid phase, non-volatile fuel components come from the fuel-air mixture.
  • Fuel components are deposited on the wall surface 47 in the form of droplets, which then drip under the influence of gravity into the collecting container 30 underneath.
  • the fuel-air mixture emerging from the connecting line 18 into the space 46 is deflected downward by the diaphragm-shaped part 45 and can only reach the further line section 26 after flowing around its lower end 48. This results in a fuel-air mixture downstream of the diaphragm-shaped part 45, which essentially has only volatile fuel components, the partial pressure of which is so high that it is even at cold temperature, for example when starting the cold
  • Fuel separator 22 to flow from the line section 26 into the fuel evaporator line 17 of the mixing device 15 which is then connected to the line section 26.
  • the fuel vapor then passes from the fuel evaporator line 17 into the mixing space 14 of the mixing device 15.
  • a fuel-air mixture is present which essentially has only volatile fuel components, which can be discharged via the connecting line 18 into the line system 27 of the internal combustion engine 1 which is then connected to the connecting line 18.
  • FIG. 3 discloses a third exemplary embodiment of the invention, in which all the same or equivalent parts are identified by the same reference numerals from FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 shows a fuel separator 22 and a mixing device 15, both in a common housing
  • the housing 51 are housed and form a structural unit 50 in a space-saving design.
  • the housing 51 is composed, for example, of five parts, with an opening in the form of a stepped bore 52 being provided on a first end part 55, which opening represents a part of the fuel evaporator line 17 according to FIGS. 1 and 2, via which the fuel vaporization device 20 processes it
  • the fuel vapor passes through an orifice 53 into the mixing chamber 14, which is cylindrical, for example, and which is provided in the interior of the housing 51.
  • the mouthpiece 53 projects into a part of the mixing space 14 and ends with
  • Air is supplied to the fuel vapor in the mixing chamber 14 via an opening 54 which is further provided, for example circular, in the mixing chamber 14 and which is not shown in FIG
  • Idle air line 12 of the internal combustion engine 1 originates.
  • the opening 54 opens into the mixing chamber 14 in such a way that the air flows into the mixing chamber 14 transversely to the direction of flow of the fuel vapor, that is to say transversely to the orifice piece 53 and not directed towards it, and through the cylindrical configuration the mixing chamber 14 is set in a swirl movement.
  • This supply of air results in intensive mixing with the fuel vapor, so that a fuel-air mixture permeated with individual droplets is present downstream of the mixing device 15 or the mixing chamber 14.
  • the fuel-air mixture reaches the fuel separator 22 via the connecting line 18, which is coaxial to the orifice 53 and is designed, for example, in the form of a through hole.
  • the fuel separator 22 has a flow deflection, which is designed as a diaphragm-shaped part 45, in order, as indicated by an arrow 59 shown in FIG. 3, to initially flow through the through hole 18 into the space 46 in a U-shaped fuel-air mixture to deflect downwards and then upwards again, so that the deflection leads to the elimination of the non-volatile fuel components from the fuel-air mixture.
  • the low-volatility fuel components accumulate in the form of droplets, in particular on the wall surface 47 facing the connecting line 18 on the diaphragm-shaped part 45, which then drip under the influence of gravity onto the floor of the space 46 and flow from there into a vertically arranged collecting nozzle 62.
  • the collecting nozzle 62 leads to the collecting container 30 shown in greater detail in FIGS. 1 and 2, which holds the non-volatile fuel components.
  • Fuel separator 22 is provided transversely to the collecting nozzle 62 on a second end part 64 of the housing 51, for example a substantially horizontally extending nozzle 66 located somewhat below the through hole 18.
  • the support 66 represents the one according to FIGS and 2 provided line section 26, which serves to connect the unit 51 to the line system 27 of the internal combustion engine 1.

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Abstract

Bei bekannten Brennkraftmaschinen, die zusätzlich zur Einzeleinspritzung über eine Brennstoffverdampfungseinrichtung verfügen, kann es trotz vorgesehener Brennstoffverdampfung zu einer Rückkondensation des von der Brennstoffverdampfungseinrichtung abgegebenen Brennstoffdampfes in Leitungen der Brennkraftmaschine kommen, so daß ein Einhalten extrem niedriger Abgaswerte nicht möglich ist. Es wird eine Brennkraftmaschine (1) vorgeschlagen, die zusätzlich zur Brennstoffverdampfungseinrichtung (20) einen nachgeschaltenen Brennstoffabscheider (22) besitzt, der schwerflüchtige Brennstoffbestandteile aus dem Brennstoffdampf abscheidet, so daß eine Rückkondensation des Brennstoffdampfes in den Brennstoffdampf führenden Leitungen (27) nahezu vollständig ausgeschlossen wird. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist zum Antrieb für Kraftfahrzeuge vorgesehen.

Description

BRENNKRAFTMASCHINE MIT EINER BRENNSTOFFVERDAMPFUNGSEINRICHTUNG
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist bereits eine Brennkraftmaschine bekannt (GB-OS 2 248 087) , die ein
Ansaugrohr besitzt, das in ein Sammelsaugrohr übergeht, von dem Einzelsaugrohre zu den einzelnen Brennräumen beziehungsweise zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine abzweigen. Mittels an den Einzelsaugrohren stromaufwärts von Einlaßventilen der
Brennräume angeordneter Brennstoffeinspritzventile kann Brennstoff in die Einzelsaugrohre abgegeben werden, um so ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch aufzubereiten, das bei offenen Einlaßventilen in die Brennräume einströmt. Ein elektronisches Motorsteuergerät steuert dabei abhängig von der angesaugten Luftmasse der Brennkraftmaschine sowie von anderen Motorbetriebsparametern die von den Brennstoffeinspritzventilen abgegebene Brennstoffmenge,
Zusätzlich zur Einspritzung mittels den einzelnen
Brennstoffeinspritzventilen besitzt die Brennkraftmaschine ein weiteres Einspritzventil, das Teil einer zentralen BrennstoffVerdampfungseinrichtung ist, die Brennstoffdampf bereitstellen kann, der dann stromaufwärts eines zum Beispiel in Form einer Drosselklappe ausgebildeten Drosselorgans in das Ansaugrohr abgegeben wird. Die Zufuhr von Brennstoffdampf mittels der
Brennstoffverdampfungseinrichtung ist dabei auf den unteren Lastbereich, insbesondere auf den Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine, beschränkt. Im oberen Lastbereich, insbesondere bei Vollast hingegen, liefern ausschließlich die den Brennräumen beziehungsweise den Zylindern direkt zugeordneten Brennstoffeinspritzventile den benötigten Brennstoff. Durch die Zufuhr von dampfförmigem Brennstoff in das Ansaugrohr soll während der Startphase und der anschließenden Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine ansonsten stattfindende Rückkondensation des
Brennstoffdampfes an kalten Wänden der Brennkraftmaschine weitestgehend verhindert werden, um so die Emissionen an schädlichen Abgasbestandteilen, insbesondere von
Kohlenwasserstoffen, stark senken zu können.
Beim Anschalten der Brennstoffverdampfungseinrichtung sind die Brennstoffdampf führenden Leitungswege zwischen der
Brennstoffverdampfungseinrichtung und den Brennräumen in der
Regel kälter als die einzelnen Taupunkte der schwerflüchtigen Bestandteile des Brennstoffs. Dies hat zur Folge, daß es trotz vorgesehener BrennstoffVerdampfung zu einer Rückkondensa ion schwerflüchtiger
Brennstoffbestandteile an kalten Wänden, insbesondere an den Wänden der Einzelsaugrohre der Brennkraftmaschine, kommen kann. Die schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile lagern sich an den kalten Wänden der Brennkraf maschine an und können sich in unkontrollierter Weise von den kalten Wänden ablösen, so daß sich bei der nachfolgenden Verbrennung ein Anstieg der Emissionen an schädlichen Abgasbestandteilen ergibt. Ein Einhalten extrem niedriger Abgaswerte ist daher nicht möglich. Auch kann ein gleichmäßiger Lauf der Brennkraftmaschine nicht erzielt werden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Rückkondensation des Brennstoffdampfes beziehungsweise eine Anlagerung insbesondere schwerflüchtiger Brennstoffbestandteile in den Brennstoffdampf führenden Leitungen der Brennkraftmaschine nahezu vollständig verhindert wird, so daß beim Kaltstart und der anschließenden Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Emissionen an schädlichen Abgasbestandteilen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, weiter deutlich gesenkt werden können .
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Brennkraf maschine möglich.
Von besonderem Vorteil ist neben einem Brennstoffabscheider zusätzlich eine Mischeinrichtung vorzusehen, insbesondere eine einem Brennstoffabscheider vorgeschaltete Mischeinrichtung, die dem verdampften Brennstoff Luft zumischt, wodurch sich die Partialdrücke der einzelnen Brennstoffkomponenten des Brennstoffs so weit herabsetzen, daß selbst bei niedriger Temperatur eine Rückkondensation dampfförmigen Brennstoffs in den Brennstoffdampf führenden Leitungen ausgeschlossen ist. Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 in teilweiser Schnittdarstellung eine Brennkraftmaschine mit BrennstoffVerdampfungseinrichtung, Mischeinrichtung und Brennstoffabscheider nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel , Figur 2 in teilweiser Schnittdarstellung eine Brennkraftmaschine mit BrennstoffVerdampf ngseinrichtung, Mischeinrichtung und Brennstoffabscheider nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, Figur 3 eine Baueinheit eines
Brennstoffabscheiders mit Mischeinrichtung nach einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist in Schnittdarstellung teilweise eine mehrzylind ige, fremdgezündete Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die beispielsweise vier Zylinder beziehungsweise vier Brennräume 2 aufweist, wobei in Figuren 1 und 2 nur ein einzelner Zylinder mit einem Brennraum 2 dargestellt ist. Jeder Brennraum 2 verfügt über zumindest ein Einlaßventil 3 und eine Zündkerze 4 sowie über zumindest ein nicht dargestelltes Auslaßventil. Stromaufwärts des Einlaßventils 3 ist wenigstens ein Brennstoffeinspritzventil 5 vorgesehen, das Brennstoff in ein Einzelsaugrohr 6 der Brennkraf maschine 1 in Richtung des Einlaßventils 3 abgeben kann. Die beispielsweise vier Einzelsaugrohre 6 der vierzylindrigen Brennkraftmaschine 1 gehen zum Beispiel von einem Sammelsaugrohr 7 aus, das Teil eines weiterführenden Ansaugrohres 8 der Brennkraftmaschine 1 ist. Die Einzelsaugrohre 6, das Sammelsaugrohr 7 und das Ansaugrohr 8 bilden Teile einer Ansaugeinrichtung der Brennkraftmaschine 1. In dem Ansaugrohr 8 ist ein Drosselorgan 9 zur Steuerung der von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luftmenge untergebracht, das beispielsweise in Form einer Drosselklappe ausgebildet und drehbar im Ansaugrohr 8 gelagert ist. Die von der Brennkraftmaschine 1 aus der Umgebung angesaugte Luft strömt über einen nicht näher dargestellten Luftfilter in Richtung eines in Figuren 1 und 2 eingezeichneten Pfeils 10 in das Ansaugrohr 8 ein, wo sie bei geöffneter Drosselklappe 9 in das Sammelsaugrohr 7 weiterströmt, um von diesem über die Einzelsaugrohre 6 auf die einzelnen Brennräume 2 der Brennkraftmaschine 1 aufgeteilt zu werden.
Stromaufwärts der Drosselklappe 9 zweigt eine
Leerlaufluftleitung 12 vom Ansaugrohr 8 ab, welche zu einem Mischraum 14 einer Mischeinrichtung 15 führt. Zur Steuerung der in der Leerlaufluftleitung 12 strömenden Luftmenge kann zum Beispiel ein Leerlaufsteller 16 bekannter Bauart vorgesehen sein, der von einem elektronischen Steuergerät 32 entsprechend angesteuert werden kann. Der Aufbau von Leerlaufstellern ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE-PS 30 01 473 hinreichend bekannt. Außer der Leerlaufluftleitung 12 führen zum Mischraum 14 eine einen kleineren Querschnitt aufweisende
Brennstoffverdampferleitung 17 und eine Verbindungsleitung 18. Alle drei Leitungen 12, 17 und 18 haben beispielsweise stutzenförmige Endstücke 19, die beispielsweise etwas in den Mischraum 14 hineinragen. Die Brennstof verdampferleitung 17 steht in Verbindung mit einer
Brennstoffverdampfungseinrichtung 20 bekannter Bauart (GB-OS 2 263 501, DE-OS 44 12 448), welche Brennstoffdampf aufbereiten kann, der in die Brennstoffverdampferleitung 17 abgegeben wird. Die Brennstoffverdampfungseinrichtung 20 verfügt hierzu zum Beispiel über ein nicht näher dargestelltes zentrales Einspritzventil, das beispielsweise mit einem Heizvorsatz ausgesta-ttet ist. Der Heizvorsatz enthält eine zum Beispiel in bekannter Weise elektrisch beheizbare Verdampferstruktur für flüssigen Brennstoff und hat hierzu Widerstands-Heizelemente, die zum Beispiel einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) oder einen negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) aufweisen können. Zur
Steuerung der Widerstands-Heizelemente kann beispielsweise das elektronische Steuergerät 32 vorgesehen sein. Die Widerstands-Heizelemente sind in einem Verdampfergehäuse untergebracht und zum Beispiel plattenförmig ausgebildet und weisen gegebenenf lls eine poröse Oberfläche auf.
In den eine Volumenvergrößerung des Brennstoffdampfes ermöglichenden Mischraum 14 der Mischeinrichtung 15 wird der von der Brennstof verdampfungseinrichtung 20 aufbereitete Brenns offdampf über die Brennstoffverdampferleitung 17 eingebracht, der sich dann im Mischraum 14 mit der aus der Leerlaufluftleitung 12 in den Mischraum 14 einströmenden Luft intensiv vermischt, so daß es zu einem Absenken der Partialdrücke der einzelnen Brennstoffkomponenten und damit der Dampftemperatur des Brennstoffs kommt. Der derart mit
Luft vermischte Brennstoffdampf kann vorteilhafterweise nur bei einer wesentlich geringeren Temperatur als im ungemischten Zustand rückkondensieren, da die hinzugeführte Luft zu einer Absenkung der Kondensationstemperatur des so neu entstandenen Gemisches führt, wodurch eine Anlagerung flüssigen Brennstoffs an kalten Wänden der Brennkraftmaschine 1 zuverlässig verhindert wird. Der in dieser Weise mit Luft vermischte Brennstoffdampf verläßt den Mischraum 14 anschließend in Form eines homogenen, mit einzelnen feinsten Tröpfchen durchsetzten Brennstoff-Luft- Gemisches, das aus dem Mischraum 14 über die Verbindungsleitung 18 einem Brennstoffabscheider 22 zugeführt wird. Zur Unterstützung der Gemischbildung im Mischraum 14 kann dieser zum Beispiel mittels einer elektrischen Heizvorrichtung von außen beheizt werden. Wie in Figur 1 dargestellt ist, weist der Brennstoffabscheider 22 eine relativ starke Strömungsumleitung für die BrennstoffStrömung auf, die dazu führt, daß es zum Abscheiden von einzelnen größeren Tröpfchen aus dem auch schwerflüchtige Brennstoffbestandteile aufweisenden Brennstoff-Luft-Gemisch kommt. Die Stromungsumlenkung ist in der Weise ausgebildet, daß sich zum Beispiel rechtwinklig zur horizontalen Verbindungsleitung 18 eine vertikal verlaufende Abscheiderleitung 23 anschließt, um eine Verzweigungsstelle in T-Form zu bilden. Dabei mündet ein unteres Ende 24 der vertikalen Abscheiderleitung 23 in einen Sammelbehälter 30, der dann die unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Sammelbehälter 30 abtropfenden schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile aufnimmt. An das dem unteren Ende 24 gegenüberliegende obere Ende 25 der Abscheiderleitung 23 schließt sich ein beispielsweise horizontal verlaufender Leitungsabschnitt 26 des
Brennstoffabscheiders 22 an, der zum Anschluß an ein Leitungssystem 27 der Brennkraftmaschine 1 dient. Das Leitungssystem 27 wird beispielsweise aus mehreren Einzelleitungen gebildet, die in verzweigter Weise vom Brennstoffabscheider 22 zu den Einzelsaugrohren 6 führen, um stromaufwärts der Einlaßventile 3 das von der
BrennstoffVerdampfungseinrichtung 20, Mischeinrichtung 15 und Brennstoffabscheider 22 aufbereitete, im wesentlichen nur leichtflüchtige Brennstoffbestandteile aufweisende Brennstoff-Luft-Gemisch den einzelnen Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 zuzuführen. Durch das im wesentlichen nur leichtflüchtige Brennstoffbestandteile aufweisende Brennstoff-Luft-Gemisch wird selbst bei niedriger Temperatur eine Rückkondensation des Brennstoff-Luft-Gemisches in dem Leitungssystem 27 verhindert.
Die Leitungen des Leitungssystems 27 bestehen vorzugsweise aus Rohren oder aus Schläuchen, welche aus einem elastischen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel aus Kunststoff, hergestellt sind. Wie in Figur 1 dargestellt ist, erfolgt der Anschluß der Leitungen des Leitungssystems 27 beziehungsweise die Einleitung des Brennstoff-Luft- Gemisches in die Einzelsaugrohre 6 in relativer Nähe der Einlaßventile 3 der Brennkraftmaschine 1. Das Leitungssystem 27 ist beispielsweise derart verzweigt, daß nur jeweils Brennräume 2 beziehungsweise Zylinder, die nicht in direkter Zündfolge zueinander stehen, paarweise untereinander und gemeinsam mit dem Brennstoffabscheider 22 verbunden sind.
Der Betrieb der Brennstoffverdampfungseinrichtung 20 ist vorzugsweise auf den unteren Lastbereich, insbesondere auf den Leerlaufbereich der Brennkraftmaschine 1, beschränkt. Es ist aber auch möglich, den Betrieb der BrennstoffVerdampfungseinrichtung 20 im an den Leerlaufbereich anschließenden Teillastbereich oder sogar bis kurz vor dem Erreichen der Vollast der Brennkraftmaschine 1 vorzusehen.
Wie in Figur 1 dargestellt ist, ist zur Rückführung des im Sammelbehälter 30 aufgefangenen Brennstoffs, der im wesentlichen aus einem Kondensat aus schwerflüchtigen Brennstoffbestandteilen besteht, beispielsweise ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 35 vorgesehen. Bei dem Ventil 35 kann ein in der Regel bereits vorhandenes sogenanntes Tankentlüftungsventil verwendet werden, das dem Fachmann zum Beispiel aus der DE-OS 40 23 044 hinreichend bekannt ist. Das Ventil 35 ist Teil eines Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems für einen
Brennstofftank der Brennkraftmaschine 1 und dient dabei zur Rückführung des aus dem Brennstofftank verflüchtigten Brennstoffdampfes, der in einem Adsorptionsfilter zwischengespeichert und von diesem über das Ventil 35 in das Ansaugrohr 8 abgegeben wird. Das über eine Sammelleitung 36 mit dem Sammelbehälter 30 und dem Ansaugrohr 8 verbundene Ventil 35 wird beispielsweise bei abgeschalteter BrennstoffVerdampfungseinrichtung 20 von dem elektronischen Steuergerät 32 in getakteter Weise betätigt, um so das im Sammelbehälter 30 gesammelte Kondensat bei bestimmten
Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 mit Hilfe des im Ansaugrohr 8 herrschenden Unterdrucks in das Ansaugrohr 8 zur nachfolgenden Verbrennung in den Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 zu leiten.
Wie in Figur 2, einem zweiten erfindungsgemäßen
Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, gezeigt ist, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Teile mit denselben Bezugszahlen der Figur 1 gekennzeichnet sind, ist es auch möglich, zur Abfuhr des im Sammelbehälter 30 gesammelten Kondensats anstelle des in Figur 1 vorgesehenen Ventils 35 eine Pumpvorrichtung 40 zu verwenden. Die PumpVorrichtung 40 ist über eine Pumpleitung 41 an den Sammelbehälter 30 angeschlossen, um beim Betrieb der Pumpvorrichtung 40 das im Sammelbehälter 30 aufgenommene Kondensat wieder einem Brennstofftank 42 der Brennkraftmaschine 1 zuzuführen. Denkbar ist aber auch, den Sammelbehälter 30 in guter wärmeleitender Verbindung mit der Brennkraftmaschine 1 anzuordnen, so daß es bei der Erwärmung der Brennkraftmaschine 1 zu einer Erwärmung des im Sammelbehälter 30 befindlichen Kondensats kommt, das dann verdampfen kann. Damit läßt sich eine separate Abfuhr des Kondensats mittels Ventil 35 oder Pumpvorrichtung 40 vermeiden. Möglich wäre auch, den Sammelbehälter 30 mit Hilfe einer beispielsweise elektrischen HeizVorrichtung zu beheizen.
Bei dem in Figur 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel besitzt der Brennstoffabscheider 22 zur Stromungsumlenkung beziehungsweise zum Abscheiden der schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile ein blendenförmig ausgebildetes Teil 45, das in einem Raum 46, quer den direkten Strömungsweg versperrend, zwischen Verbindungsleitung 18 und Leitungsabschnitt 26 im Brennstoffabscheider 22 vorgesehen ist. Beim Durchströmen des Raumes 46 wird das Brennstoff- Luft -Gemisch vom blendenförmigen Teil 45 derart umgelenkt, daß es insbesondere an einer der Verbindungsleitung 18 zugewandten Wandfläche 47 des blendenförmigen Teils 45 zum Abscheiden der sich in flüssiger Phase befindlichen, schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile aus dem Brennstoff- Luft-Gemisch kommt. Die schwerflüchtigen
Brennstoffbestandteile schlagen sich an der Wandfläche 47 in Form von Tröpfchen nieder, die dann unter dem Einfluß der Schwerkraft in den darunter liegenden Sammelbehälter 30 abtropfen. Das aus der Verbindungsleitung 18 in den Raum 46 austretende Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch das blendenförmige Teil 45 nach unten abgelenkt und kann erst nach dem Umströmen seines unteren Endes 48 nach oben zum weiterführenden Leitungsabschnitt 26 gelangen. Damit ergibt sich stromabwärts des blendenförmigen Teils 45 ein Brennstoff-Luf -Gemisch, das im wesentlichen nur leichtflüchtige Brennstoffbestandteile aufweist, deren Partialdruck so hoch ist, daß es selbst bei kalter Temperatur, zum Beispiel beim Kaltstart der
Brennkraftmaschine 1, danach zu keiner Rückkondensation des Brennstoff -Luft-Gemisches an den kalten Wänden der Brennkraftmaschine 1, insbesondere an den Wänden des Leitungssystems 27, kommen kann.
Es ist aber auch möglich, in einer nicht näher dargestellten Abwandlung der Erfindung die Reihenfolge von Mischeinrichtung 15 und Brennstoffabscheider 22 zu vertauschen. In diesem Fall gelangt der von der Brennstoffverdampfungseinrichtung 20 aufbereitete
Brenns offdampf zunächst direkt in die Abscheiderleitung 23 des Brennstoffabscheiders 22, um danach vom
Brennstoffabscheider 22 aus dem Leitungsabschnitt 26 in die dann mit dem Leitungsabschnitt 26 verbundene Brennstoffverdampferleitung 17 der Mischeinrichtung 15 zu strömen. Von der Brennstoffverdampferleitung 17 gelangt der Brennstoffdampf anschließend in den Mischraum 14 der Mischeinrichtung 15. Nach der Mischeinrichtung 15 ist wiederum ein Brennstoff-Luft-Gemisch vorhanden, das im wesentlichen nur leichtflüchtige Brennstoffbestandteile aufweist, welches über die Verbindungsleitung 18 in das dann mit der Verbindungsleitung 18 verbundene Leitungssystem 27 der Brennkraftmaschine 1 abgegeben werden kann.
In Figur 3 ist ein drittes erfindungsgemäßeε Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Teile mit denselben Bezugszahlen der Figuren 1 und 2 gekennzeichnet sind. Die Figur 3 zeigt einen Brennstoffabscheider 22 und eine Mischeinrichtung 15, die beide in einem gemeinsamen Gehäuse
51 untergebracht sind und eine bauliche Einheit 50 in einer Einbauraum sparenden Bauweise bilden. Das Gehäuse 51 setzt sich beispielsweise aus fünf Teilen zusammen, wobei an einem ersten Stirnteil 55 eine Öffnung in Form einer abgestuften Bohrung 52 vorgesehen ist, welche einen Teil der Brennstoffverdampferleitung 17 gemäß Figuren 1 und 2 darstellt, über die der von der BrennstoffVerdampfungseinrichtung 20 aufbereitete
Brennstoffdampf in die Einheit 50 einströmt. Aus der Bohrung
52 gelangt der Brennstoffdampf über ein Mündungsstück 53 in den beispielsweise zylindrisch ausgebildeten Mischraum 14, der im Innern des Gehäuses 51 vorgesehen ist. Das Mundstück 53 ragt in einen Teil des Mischraumes 14 und endet mit
Abstand vor der gegenüberliegenden Wand des Mischraumes 14. Über eine im Mischraum 14 weiter vorgesehene, zum Beispiel kreisförmig ausgebildete Öffnung 54 wird Luft dem im Mischraum 14 befindlichen Brennstoffdampf hinzugeführt, die aus der in Figur 3 nicht näher dargestellten
Leerlaufluftleitung 12 der Brennkraftmaschine 1 stammt. Die Öffnung 54 mündet derart in den Mischraum 14, daß die Luft quer zur Strömungsrichtung des Brennstoffdampfes, also quer zum Mündungsstück 53 und nicht auf dieses gerichtet in den Mischraum 14 einströmt und durch die zylindrische Ausbildung des Mischraumes 14 in eine Drallbewegung versetzt wird. Durch diese Zufuhr von Luft ergibt sich eine intensive Vermischung mit dem Brennstoffdampf , so daß stromabwärts der Mischeinrichtung 15 beziehungsweise des Mischraums 14 ein mit einzelnen Tröpfchen durchsetztes Brennstoff-Luft-Gemisch vorliegt. Aus dem Mischraum 14 gelangt das Brennstoff-Luft- Gemisch über die koaxial zum Mündungsstück 53 liegende, beispielsweise in Form einer Durchgangsbohrung ausgebildete Verbindungsleitung 18 in den Brennstoffabscheider 22.
Der Brennstoffabscheider 22 weist eine Stromungsumlenkung auf, die als blendenförmiges Teil 45 ausgebildet ist, um, wie durch einen in Figur 3 eingezeichneten Pfeil 59 gekennzeichnet ist, das über die Durchgangsbohrung 18 in den Raum 46 einströmende Brennstoff-Luft-Gemisch in U-Form zunächst nach unten und dann wieder nach oben umzulenken, so daß es durch die Umlenkung zum Ausscheiden der schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile aus dem Brennstoff- Luft -Gemisch kommt. Die schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile lagern sich in Form von Tröpfchen insbesondere an der der Verbindungsleitung 18 zugewandten Wandfläche 47 am blendenförmigen Teil 45 an, die dann unter dem Einfluß der Schwerkraft auf den Boden des Raumes 46 abtropfen und von dort in einen vertikal angeordneten Sammelstutzen 62 abfließen. Der Sammelstutzen 62 führt zu dem in den Figuren 1 und 2 näher gezeigten Sammelbehälter 30, welcher die schwerflüchtigen Brennstoffbestandteile aufnimmt . Zur Abfuhr des stromabwärts des blendenförmigen Teils 45 von den schwerflüchtigen Brennstoffbestandteilen befreiten Brennstoff-Luft-Gemisches aus dem Raum 46 des
Brennstoffabscheiders 22 ist quer zum Sammelstutzen 62 an einem zweiten Stirnteil 64 des Gehäuses 51 ein weiterer, beispielsweise etwas unterhalb der Durchgangsbohrung 18 gelegener, im wesentlichen horizontal verlaufender Stutzen 66 vorgesehen. Der St tzen 66 stellt den gemäß den Figuren 1 und 2 vorgesehenen Leitungsabschnitt 26 dar, der zum Anschluß der Einheit 51 an das Leitungssystem 27 der Brennkraf maschine 1 dient.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine, mit einer Ansaugeinrichtung und mit einer BrennstoffVerdampfungseinrichtung, die ein Brennstoff- Luft-Gemisch bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, insbesondere im unteren Lastbereich, zur Einleitung in die Ansaugeinrichtung bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Brennstoffverdampfungseinrichtung (20) ein Brennstoffabscheider (22) vorgesehen ist, der flüssige Brennstoffbestandteile aus dem von der
BrennstoffVerdampfungseinrichtung (20) aufbereiteten Brennstoffdampf abscheidet .
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
BrennstoffVerdampfungseinrichtung (20) und dem Brennstoffabscheider (22) eine Mischeinrichtung (15) vorgesehen ist, die einen Mischraum (14) aufweist, in welchen Luft eingebracht wird, die sich mit dem von der Brennstoffverdampfungseinrichtung (20) aufbereiteten Brennstoffdampf mischt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der an die
Brennstoffverdampfungseinrichtung (20) angeschlossene Brennstoffabscheider (22) mit einer Mischeinrichtung (15) verbunden ist, die einen Mischraum (14) aufweist, in welchen Luft eingebracht wird, die sich mit dem von dem Brennstoffabscheider (22) aufbereiteten Brennstoffdampf derart mischt, daß ein Brennstoff-Luft-Gemisch entsteht, das von der Mischeinrichtung (15) in ein Leitungssystem (27) der Brennkraftmaschine (1) abgegeben wird.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mischraum (14) zugeführte Luft aus einer von der Ansaugeinrichtung (8) abzweigenden Leerlaufluftleitung (12) der Brennkraftmaschine (1) abgeleitet wird.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffabscheider (22) ein blendenförmiges Teil (45) zum Abscheiden der flüssigen Brennstoffbestandteile aufweist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffabscheider (22) zum Abscheiden der flüssigen Brennstoffbestandteile eine eine T-Form aufweisende Verzweigungsstelle (18, 23) aufweis .
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sammelbehälter (30) zum Aufnehmen der im Brennstoffabscheider (22) abgeschiedenen Brennstoffbestandteile vorgesehen ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Beheizung des Sammelbehälters
(30) vorgesehen sind.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten der im Sammelbehälter (30) abgeschiedenen Brennstoffbestandteile ein Ventil (35) vorgesehen ist, das in einer Offenstellung das Ausströmen der im Sammelbehälter (30) befindlichen
Brennstoffbestandteile in die Ansaugeinrichtung (8) der Brennkraf maεchine (1) freigibt.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (35) elektromagnetisch betätigbar ausgebildet ist und mittels von einem elektronischen Steuergerät (32) abgegebener Signale geöffnet werden kann.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung der im Sammelbehälter (30) abgeschiedenen Brennstoffbestandteile eine Pumpvorrichtung (40) vorgesehen ist, welche die im Sammelbehälter (30) befindlichen Brennstoffbestandteile in einen Brennstofftank (42) der Brennkraftmaschine (1) befördert.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (30) in wärmeleitender Verbindung zur Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoffabscheider (22) und Mischeinrichtung (15) in einer baulichen Einheit (50) ausgebildet sind.
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