WO2000037795A1 - Einrichtung zur gemischbildung an brennkraftmaschinen - Google Patents
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- WO2000037795A1 WO2000037795A1 PCT/DE1999/004072 DE9904072W WO0037795A1 WO 2000037795 A1 WO2000037795 A1 WO 2000037795A1 DE 9904072 W DE9904072 W DE 9904072W WO 0037795 A1 WO0037795 A1 WO 0037795A1
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
- F02M69/044—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the intake conduit downstream of an air throttle valve
Definitions
- the invention relates to a device for mixture formation on internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
- One system is the mixture formation according to the so-called carburetor principle, in which, for example, a naturally aspirated engine is supplied with an ignitable fuel-air mixture in that the air sucked in automatically draws fuel from a fuel reservoir and sucks it in according to the Venturi nozzle principle Fuel is atomized in the area of an intake duct that leads to the combustion chambers and thus produces a fuel-air mixture that is as homogeneous as possible.
- Such mixture preparation systems according to the carburetor principle shown here only in a very simplified form, are known in a large number of variants.
- a particular disadvantage of such carburetor systems is that the suction of the fuel according to the Venturi principle does not work optimally, in particular in the so-called part-load range of the internal combustion engine, for example when idling or when the engine speed is only slightly above the idling speed, because of the suction air prevailing vacuum is not necessarily sufficient for a uniform swirling of the fuel entering the intake duct. Consequences of this are inadequate Mixing of fuel and air and the resulting operating conditions of the internal combustion engine, which are expressed in a restless run.
- Various auxiliary systems are used on conventional carburetor devices to ensure that the internal combustion engine runs as smoothly as possible, even in these partial load ranges. Such additional devices are expensive and also prone to errors.
- injection in which the fuel is injected either into the intake duct of the internal combustion engine by means of a fuel pump and an injection nozzle, or also directly into the combustion chamber of the internal combustion engine in the case of so-called direct injection.
- Injection systems of this type have the advantage that the mixture formation can be influenced well by controlling the injection pressure and the injection times.
- Injection has the disadvantage, however, that the swirling of the fuel injected, for example, into the intake duct by an injection nozzle is only extremely inadequate, especially if it is not intended to work with excessively high injection pressures. The pure injection process therefore does not allow sufficient atomization of the fuel and mixing with the intake air.
- JP 6-173830 A (abstract) a nozzle arrangement in the intake duct of an internal combustion engine is known, which injects into the area behind the throttle valve in order to realize an oil enrichment in the push mode when the throttle valve is closed, as is typically the case with 2-stroke engines as additional lubrication is known.
- An injection system is known from JP 1 -300059 A (abstract), in which an injection nozzle is arranged in front of a throttle valve in the intake duct and a fuel jet is sprayed onto a surface of the throttle valve.
- the direction of injection is such that the jet strikes the throttle valve substantially near the axis of rotation and is used, particularly in full load positions of the internal combustion engine, to bridge bottlenecks in the mixture supply, which, for example, when the throttle valve is suddenly opened when moving from the partial load range in the full load range occur.
- the atomization of the fuel jet will only take place inadequately, and condensation of the fuel may even occur in the event of such a sudden transition between partial load and full load.
- the injection nozzle is arranged upstream of the throttle valve, the fuel jet is reflected by the throttle valve in the partial load range in such a way that it has a rather disadvantageous effect.
- An object of the present invention is therefore to propose a device for mixture formation on internal combustion engines, which causes a particularly good atomization of a fuel when the fuel is injected into an intake duct of an internal combustion engine in part-load operation and permits a design-independent optimization of the mixture preparation.
- the invention according to claim 1 is based on a device for mixture formation in internal combustion engines, comprising a throttle device arranged in an intake duct of an internal combustion engine and pivotable about a pivot axis, and a dispensing device for a supplied fuel arranged in the intake duct in the flow direction of the sucked-in air behind the throttle device .
- Such a device for mixture formation is further developed in that the delivery device delivers the fuel into the intake duct in such a direction that the fuel, in particular also in the lower part-load range of the internal combustion engine with the throttle device opened only slightly, essentially at least on portions of the throttle device hits and atomizes the fuel from the throttle device into the opening formed between the throttle device and the intake duct in the region of the greatest flow velocity of the intake air into the intake air.
- the device for mixture formation according to the invention is based on the fact that the mixture formation is to be optimized in particular for the lower part-load range, in which after Driving values about 75% of the driving operation of an average internal combustion engine takes place with only a maximum of about 10% opening of the throttle device.
- the dispensing device for the fuel is arranged and aligned behind the throttle device in the flow direction of the intake air in such a way that it dispenses the fuel into the intake duct in a direction that the fuel is on as far as possible the section of the throttle device which is open in the lower part of the load area at least partially meets the throttle device itself and is atomized into the volume flow of the sucked-in air which has passed through the throttle device and, due to the greatest flow velocity of the sucked-in air there, is particularly well swirled and mixed with the sucked-in air.
- the device according to the invention stands out from known injection systems which inject into the intake duct in front of a throttle valve or the like.
- the impact of the fuel jet without additional parts having to be provided within the intake duct, uses the throttle valve as a form of a baffle plate, so that the impinging fuel jet bounces off again from the throttle valve under atomization, and other parts of the fuel jet are exposed knock down the surface of the throttle valve and are pushed by the air flow to the edge of the throttle valve, so that this edge of the throttle valve is used like a tear-off edge which has an additional atomizing effect.
- the conditions during the atomization of the fuel change as a function of the respective pivoting position of the throttle device, as a result of which the proportion between direct atomization by rebounding the fuel jet from the throttle valve and the atomization at the edge of the tear-off edge Throttle valve is characteristic of each swivel position of the throttle valve.
- the injection device delivers the fuel under excess pressure into the intake duct as an essentially conically widening jet, as a result of which the injection device can also be at a distance from the section of the throttle device that is open in the part-load range. Therefore, the fuel jet with appropriate selection of the injection direction even with changing opening conditions of the throttle device in the lower part-load range essentially always in the region of the greatest flow velocity through the opening formed between the intake duct and throttle device and thus cause optimal atomization conditions.
- the problems of conventional carburetor designs with vacuum suction of the fuel are avoided, so that particularly good filling levels of the combustion chambers of the internal combustion engine can be achieved by controlling the injection pressure of the fuel into the intake duct. By controlling the overpressure used in each case, one is also special good adaptation to the respective operating conditions of the internal combustion engine possible.
- the throttle device can be a throttle valve with, advantageously, central, rotationally movable articulation of the throttle valve in the intake duct.
- throttle valves are generally known and form an approximately crescent-shaped passage area for the intake air in the lower part-load range on both sides of their axis of rotation. It is precisely in this area of the crescent-shaped opening between the throttle valve and the intake duct that the fuel jet is injected in the manner according to the invention.
- an injection nozzle having at least one outlet opening can be provided as the injection device, which in a generally known manner can emit a single fuel jet into the intake duct.
- Such injection nozzles are widely known. It goes without saying that a plurality of such injection nozzles or field-like arrangements of such injection nozzles of a corresponding type can also be provided in the device for mixture formation according to the invention.
- the device for mixture formation according to the invention can be designed in such a way that the inlet opening of the fuel is designed in such a way that fuel at least partially hits the throttle device and the throttle device redirects the dispensed fuel in the direction of flow.
- the opening angle of the throttle valve will be approximately 90 ° in the full load range, so that the throttle valve comes to lie approximately parallel to the direction of flow of the intake air.
- the fuel jet emitted no longer strikes the size of the throttle valve from a size-dependent opening angle directly in the region of the greatest flow velocity, but at least partially also on the throttle valve.
- the delivery of the fuel jet to the throttle device also has a positive effect in full-load operation, since the fuel jet striking the throttle device on the one hand from the throttle device device is deflected in the direction of flow of the sucked-in air and is atomized at the same time when it hits the throttle device and when it flows off over the edges of the throttle device.
- a particular advantage of the mixture formation device according to the invention is that the mixture formation device can be provided for retrofitting to existing internal combustion engines.
- the legal requirements for reducing the exhaust gas pollution of older internal combustion engines result in the requirement that older internal combustion engines, for example on motorcycles or motor vehicles of older construction, must be retrofitted with new technology in such a way that they comply with the applicable legal requirements for exhaust gas behavior.
- the retrofitting of such existing internal combustion engines can only be carried out economically if, in one embodiment of the device for mixture formation according to the invention, this device is designed to be compatible with the carburettors, injection systems or the like provided on existing internal combustion engines.
- the internal combustion engine can be retrofitted by simply replacing, for example, the built-in carburetor with the mixture formation device according to the invention, without extensive reworking of the existing internal combustion engines.
- the device for mixture formation can be retrofitted regardless of the type of carburetor provided on existing internal combustion engines and without adaptation to predefined arrangements of the inlet valves or the like of the internal combustion engines.
- a sensor for preferably continuously detecting the open position of the throttle device is provided on the device for mixture formation. Such a sensor is used to transmit the information about the respective position of the throttle device, e.g. to a digital engine control.
- the consumption of fuel preferably in the lower part-load range of the internal combustion engine, is further reduced compared to the use of conventional carburettors, which also further improves compliance with the legally increasingly tightened exhaust gas regulations.
- the injection pressure of the fuel into the intake duct can be reduced compared to conventional injection systems with valve-near injection, since the better atomization in the region of the greatest flow velocity of the intake air makes the otherwise necessary high injection pressures superfluous.
- This can have an effect, for example, in a reduction in the pump output of the injection pump, which can be limited, for example, in terms of the available output due to the electrical voltage supply, in particular when retrofitting existing internal combustion engines.
- the time for dispensing fuel and the quantity of fuel dispensed into the intake duct can be predetermined by sensors arranged on the internal combustion engine, with which the operating state of the internal combustion engine, in particular the angular position of the crankshaft and its speed, can be detected is.
- This allows a further adjustment of the injection of the fuel and in particular the Atomization conditions are brought about in the lower part-load range, whereby a further improvement in the smooth running of the internal combustion engine can be achieved.
- the drawing shows particularly preferred embodiments of the device for mixture formation according to the invention.
- Figure 1 - a device for mixture formation on internal combustion engines from the prior art with fuel injection near the inlet valve
- FIG. 2 shows an embodiment of the device for mixture formation according to the invention with fuel injection arranged near the throttle device, shown in the partial load range,
- FIG. 3 - a device according to Figure 2, shown in the full load range
- FIG. 1 shows a device known in the prior art for mixture formation, in which the injection of the fuel by means of an injection device 6 with an injection nozzle 5 into an intake duct 3 proceeds in such a way that the fuel jet 9 essentially in the inlet region of the inlet valve 10 hits the volume flow of the intake air in the combustion chamber 11 of the internal combustion engine and is atomized there.
- the sucked-in air enters in the flow direction 8 through the suction-side flange 4 of the device and its quantity is changed by a throttle valve 1, which is adjustable on both sides in a pivoting direction 15 about a throttle valve shaft 2.
- the throttle valve 1 is either opened or closed in the pivoting direction 15, with only small opening areas in the form of gap areas 14 arranged at the top and bottom, in particular in the part-load area.
- the sucked-in air with the highest flow rate passes through these gap areas 14, the flow rate of the sucked-in air decreasing significantly again after passing through the gap areas 14.
- the injection device 6 is arranged between the throttle valve 1 and the inlet valve 10 in such a way that the fuel jet 9 is emitted from the injection nozzle 5 precisely in this region of relatively low flow velocities.
- the fuel jet 9 must be directed along the injection direction 7 precisely into the area which ultimately causes swirling of the fuel jet 9 with the intake air near the intake valve 10, since the intake air in the area of the intake valve 10 is in turn greatly accelerated . Since the storage and control of the inlet valve 10 is complicated and requires a relatively large amount of space, the injection device 6 will be located relatively far from the inlet valve 10. As a result, the injected fuel jet 9 does not necessarily reach the area of greatest flow velocity of the intake air in the area of the inlet valve 10, as a result of which the atomization of the fuel jet 9 is insufficient.
- the atomization of the fuel jet 9 is independent of the arrangement of a combustion chamber 11 or an inlet valve 10 in the region of a throttle device, here a throttle valve 1, which is located at a convenient location within of the intake duct 3 can be.
- the intake duct 3 is provided in a, for example, tubular intake manifold 16, in which, for example, a throttle valve 1 can be pivoted on both sides in a generally known manner about a throttle valve shaft 2 in the pivoting direction 15.
- an injection device 6 is arranged, for example, with an injection nozzle 5 in such a way that the fuel jet 9 takes place in the injection direction 7, here approximately perpendicular to the flow direction 8 of the sucked-in air.
- opening the throttle valve 1 forming gap area 14 between the throttle valve 1 and the intake duct 3 is directed that the fuel jet 9 in the area of the greatest flow velocity of the intake air through the Gap area 14 mixed with the sucked air and atomized.
- the injection device 6 is arranged in the flow direction 8 of the intake air behind the throttle valve 1, that in particular in the lower part-load range the fuel jet 9 runs virtually in the slipstream of the throttle valve 1 and essentially only in the gap area 14 the sucked air can interact and be atomized.
- a deflection of the fuel jet 9 in the region of not so high flow velocities of the intake air, which is detrimental to fine atomization, does not take place, or takes place only insignificantly.
- This assignment of the injection direction 7 of the fuel jet 9 and the direction of flow 8 of the sucked-in air through the gap region 14 results in particularly good atomization of the fuel, which is already present, for example, even at relatively low injection pressures with which the injection device 6 can work.
- the particularly good atomization also enables a particularly homogeneous combustion of the mixture formed, as a result of which it is possible overall to reduce the fuel consumption while at the same time reducing the harmful exhaust gases.
- the mixture formation device according to the invention is largely independent of the structural position of the mixture supply in the combustion chamber 11 of an internal combustion engine, since the high flow velocities in the area of the inlet valves 10 of an internal combustion engine are not required for atomization and mixture formation.
- an exchange, for example, of a conventional carburetor system on such an old internal combustion engine can be carried out simply by removing the carburetor and replacing it with a connection-compatible design of the intake manifold 16 in the area of the suction-side flange 4 and the valve-side flange 13.
- an optionally provided sensor, not shown, for detecting the position of the throttle valve 1 can also be designed to be compatible with the connection.
- 3 shows the device for mixture formation according to the invention in the full-load range, reference being made to the description of the basic structure of the device for mixture formation according to the invention relating to FIG.
- the throttle valve 1 is aligned in the full-load range essentially parallel to the flow direction 8 of the intake air, as a result of which there are no more explicit gap regions 14 for the passage of the intake air through the opening formed between the throttle valve 1 and the intake duct 3.
- the atomization of the fuel is of minor importance. It is of primary importance that a corresponding amount of fuel is introduced into the combustion chamber 11 of the internal combustion engine.
- the fuel jet 9 strikes the throttle valve 1 arranged perpendicular to the injection direction 7 and is atomized there like in a baffle plate.
- the fuel jet 9 struck on the throttle valve 1 is accelerated towards the edges of the throttle valve 1 and can be entrained there in the form of fine droplets by the intake air flowing around the throttle valve 1.
- the throttle valve shaft 2 can be provided with a bevel 17 which, in the form of a surface section reflecting the fuel jet 9, causes the deflection of the fuel jet 9 in the flow direction 8 and thus likewise contributes to good atomization of the fuel jet 9 even under full load operation.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gemischbildung an brennkraftmaschinen, aufweisend eine in einem Ansaugkanal (3) eine Brennkraftmaschine angeordnete, um eine Schwenkachse verschwenkbare Drosseleinrichtung (1) sowie eine in dem Ansaugkanal (3) in Strömungsrichtung (8) der angesaugten Luft hinter der Drosseleinrichtung (1) angeordnete Abgabeeinrichtung (5, 6) für einen zugeführten Kraftstoff-Hierbei gibt die Abgabeeinrichtung den Kraftstoff in einer derartigen Richtung (7) in den Ansaugkanal (3) ab, daß der Kraftstoff, insbesondere auch im unteren Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine bei nur wenig geöffneter Drosseleinrichtung (1), im wesentlichen zumindest auf Abschnitte der Drosseleinrichtung trifft und der Kraftstoff von der Drosseleinrichtung in die zwischen der Drosseleinrichtung (1) und dem Ansaugkanal (3) gebildeten Öffnung (14) im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft in die angesaugte Luft zerstäubt.
Description
Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Als von wesentlicher leistungsbestimmender Wirkung auf den Betrieb von Brennkraftmaschinen, beispielsweise Otto-Motoren oder dergleichen, ist die Gemischbildung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches sowie die Zündung selbst anzusehen. Hierzu ist im Stand der Technik eine Vielzahl von Einrichtungen an Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, die insbesondere zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine, und damit zum Verbessern der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zusammenwirken müssen.
Im Bereich der Gemischbildung bzw. der Gemischaufbereitung und Zufuhr des aufbereiteten Gemisches zu den Brennräumen einer Brennkraftmaschine sind im wesentlichen zwei Systeme zur Gemischbildung in Gebrauch. Bei dem einen System handelt es sich um die Gemischbildung nach dem sogenannten Vergaserprinzip, bei dem z.B. ein Saugmotor dadurch mit einem zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt wird, daß die angesaugte Luft nach dem Prinzip der Venturidüse aus einem Kraftstoffreservoir Kraftstoff selbsttätig ansaugt und diesen angesaugten Kraftstoff im Bereich eines Ansaugkanals, der zu den Brennräumen führt, zerstäubt und somit ein möglichst homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch herstellt. Derartige, hier nur sehr vereinfacht dargestellte Gemischaufbereitungssysteme nach dem Vergaserprinzip sind in einer Vielzahl von Varianten bekannt. Von besonderem Nachteil an derartigen Vergaser-Systemen ist es, daß die Ansaugung des Kraftstoffes nach dem Venturi- prinzip insbesondere im sogenannten Teillastbereich der Brennkraftmaschine, also z.B. im Leerlauf oder bei nur relativ gering über der Leerlaufdrehzahl liegender Motordrehzahl nicht optimal arbeitet, da der durch die angesaugte Luft herrschende Unterdruck für eine gleichmäßige Verwirbelung des in den Ansaugkanal eintretenden Kraftstoffes nicht unbedingt ausreichend ist. Folge hiervon sind eine unzureichende
Durchmischung von Kraftstoff und Luft und daraus resultierende Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, die sich in einem unruhigen Lauf äußern. An konventionellen Vergasereinrichtungen werden hierzu verschiedene Hilfssysteme eingesetzt, um einen möglichst gleichmäßigen, runden Lauf der Brennkraftmaschine auch in diesen Teillastbereichen zu gewährleisten. Derartige Zusatzeinrichtungen sind teuer und auch fehleranfällig.
Nach dem Prinzip der sogenannten Einspritzung arbeiten die anderen, bekannten Systeme zur Gemischaufbereitung, bei denen der Kraftstoff mittels einer Kraftstoffpumpe und einer Einspritzdüse entweder in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschi- ne oder auch bei der sogenannten Direkteinspritzung direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Derartige Einspritzsysteme haben den Vorteil, daß durch Steuerung des Einspritzdruckes sowie der Einspritzzeiten eine gute Beeinflussung der Gemischbildung möglich ist. Die Einspritzung hat allerdings den Nachteil, daß die Verwirbelung des z.B. in den Ansaugkanal eingespritzten Kraft- Stoffes durch eine Einspritzdüse nur äußerst unzureichend ist, insbesondere wenn nicht mit allzu hohen Einspritzdrücken gearbeitet werden soll. Der reine Einspritzvorgang läßt daher keine ausreichende Zerstäubung des Kraftstoffes und Vermischung mit der angesaugten Luft zu. Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bekannt, die Einspritzung dieses Kraftstoffes bei der Einspritzung in den Ansaugkanal an einer Stelle des Ansaugkanal vorzunehmen, die möglichst nahe an den Einlaßventilen in den Brennraum angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung der Einspritzeinrichtung, idealerweise bei Vorsehen einer Einspritzrichtung des Kraftstoffes direkt in den Öffnungsbereich des Einlaßventiles, wird die Zerstäubung des Kraftstoffes durch die Drallwirkung bei der Durchströmung des Einlaßventiles mit der angesaugten Luft ausgenutzt, um eine Erhöhung des Zerstäubungsgrades des eingespritzten Kraftstoffes herzustellen. Dies hat allerdings den Nachteil, daß die Einspritzeinrichtungen möglichst nahe an den Einlaßventilen angeordnet werden müssen, wodurch sich insbesondere bei sehr kompakten Motorbauformen, wie diese beispielsweise auch im Bereich von Zweiradmotoren oder dergleichen vorliegen, Platzprobleme ergeben. Auch muß die Lage der Einspritzeinrichtungen sowie deren Abgaberichtung des Kraftstoff Strahles sehr genau ermittelt und eingestellt werden, um eine optimale Zerstäubung des Kraftstoffes direkt im Einlaßbereich der Einlaßventile zu gewährleisten.
Aus der JP 6-173830 A (Abstract) ist eine Düsenanordnung im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine bekannt, die in den Bereich hinter der Drosselklappe einspritzt, um eine Ölanreicherung im Schiebebetrieb bei geschlossener Drosselklappe zu realisieren, wie dies typischerweise bei 2-Takter-Maschinen als Zusatzschmierung be- kannt ist.
Aus der JP 1 -300059 A (Abstract) ist ein Einspritzsystem bekannt, bei dem eine Einspritzdüse vor einer Drosselklappe im Ansaugkanal angeordnet ist und auf eine Fläche der Drosselklappe einen Kraftstoff strahl spritzt. Die Einspritzrichtung verläuft hierbei so, daß der Strahl im wesentlichen nahe der Drehachse auf die Drosselklap- pe auftrifft und gerade in Vollaststellungen der Brennkraftmaschine zur Überbrük- kung von Engpässen in der Gemischnachlieferung dient, die beispielsweise bei schlagartigem Öffnen der Drosselklappe beim Übergang aus dem Teillastbereich in den Vollastbereich auftreten. Hierbei wird durch einen Druckzusammenbruch im Ansaugkanal die Zerstäubung des Kraftstoff Strahles nur unzureichend erfolgen, es kann sogar eine Kondensation des Kraftstoffes bei einem derartigen schlagartigen Übergang zwischen Teillast und Vollast auftreten. Abgesehen davon, daß die Einspritzdüse stromaufwärts der Drosselklappe angeordnet ist, wird gerade im Teillastbereich der Kraftstoff strahl von der Drosselklappe so reflektiert, daß er sich eher nachteilig auswirkt.
Es ist weiterhin aus der DE-OS 2057308 bekannt, eine Zwischenwand so innerhalb des Ansaugkanals anzuordnen, daß ein von einer stromabwärts angeordneten Einspritzdüse abgestrahlter Kraftstoff strahl direkt auf die Zwischenwand auftrifft. Die Zwischenwand bildet im Bereich gegenüberliegend zur Einspritzdüse einen Luftleitkanal, durch den bei relativ großer Schwenkstellung der Drosselklappe nahezu die komplette angesaugte Luft hindurchtreten muß und damit eine besonders gute Durchmischung von angesaugter Luft und eingespritztem Kraftstoff stattfinden soll. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein optimaler Arbeitspunkt sich dann ergibt, wenn die Drosselklappe gerade eine derartige Öffnungsstellung aufweist, daß sie genau die lichte Weite des durch Zwischenwand und Ansaugkanal gebildeten Luftleitbereiches freigibt, wobei dieser Arbeitspunkt allerdings durch die starre Anordnung der Zwischenwand festliegt und nicht verändert werden kann. Da
ein ausreichendes Luftvolumen diesen Luftleitbereich durchtreten muß, kann gerade für den unteren Teillastbereich von der Anordnung der DE-OS 2057308 keine optimale Zerstäubung des Kraftstoffes erwartet werden. Auch wird sich aufgrund der Anordnung der Zwischenwand der Kraftstoff strahl überwiegend filmbildend auf die- ser Zwischenwand niederschlagen und sich nahezu vollständig durch Verdunstung mit der Luft vermischen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen vorzuschlagen, die eine besonders gute Zerstäubung eines Kraftstoffes bei Einspritzung des Kraftstoffes in einen Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine im Teillastbetrieb bewirkt und eine bauartunabhängige Optimierung der Gemischaufbereitung erlaubt.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe betreffend eine Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einer Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen, aufweisend eine in einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine angeordnete, um eine Schwenkachse verschwenkbare Drosselein- richtung sowie eine in dem Ansaugkanal in Strömungsrichtung der angesaugten Luft hinter der Drosseleinrichtung angeordnete Abgabeeinrichtung für einen zugeführten Kraftstoff. Eine derartige Einrichtung zur Gemischbildung wird dadurch weiter entwickelt, daß die Abgabeeinrichtung den Kraftstoff in einer derartigen Richtung in den Ansaugkanal abgibt, daß der Kraftstoff, insbesondere auch im unteren Teillastbe- reich der Brennkraftmaschine bei nur wenig geöffneter Drosseleinrichtung, im wesentlichen zumindest auf Abschnitte der Drosseleinrichtung trifft und der Kraftstoff von der Drosseleinrichtung in die zwischen der Drosseleinrichtung und dem Ansaugkanal gebildeten Öffnung im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft in die angesaugte Luft zerstäubt. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbildung geht hierbei von der Tatsache aus, daß die Gemischbildung insbesondere für den unteren Teillastbereich optimiert werden soll, in dem nach Er-
fahrungswerten etwa 75 % des Fahrbetriebes einer durchschnittlichen Brennkraftmaschine bei nur maximal ca. 10 %-iger Öffnung der Drosseleinrichtung stattfindet. Herkömmliche Gemischaufbereitungseinrichtungen, insbesondere Vergasereinrichtungen, sind jedoch im wesentlichen auf die möglichst gute Leistungserzielung der Brennkraftmaschine im Vollastbereich ausgelegt, wodurch das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine, insbesondere der Gemischaufbereitung für den unteren Teillastbereich, nur unbefriedigend gelöst ist oder einen hohen Bauaufwand durch entsprechende Zusatzeinrichtungen erfordert. Zur Erzielung einer möglichst optimalen Zerstäubung in diesem unteren Teillastbereich wird bei der vorliegenden Erfindung die Abgabeeinrichtung für den Kraftstoff in Strömungsrichtung der angesaugten Luft so hinter der Drosseleinrichtung angeordnet und ausgerichtet, daß sie den Kraftstoff in einer Richtung in den Ansaugkanal abgibt, daß der Kraftstoff möglichst auf den im unteren Teillastbereich geöffneten Abschnitt der Drosseleinrichtung zumindest teilweise auf die Drosseleinrichtung selbst trifft und in den durch die Drosseleinrichtung durchgelassenen Volumenstrom der angesaugten Luft zerstäubt und aufgrund der dort herrschenden größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft besonders gut verwirbelt und mit der angesaugten Luft vermischt wird. Hierdurch ergibt sich, gerade in diesem unteren Teillastbereich eine besonders gute und homogene Gemischbildung, die sich in einem besonders ruhigen Lauf der Brennkraftmaschine in diesem unteren Teillastbereich äußert. Hierdurch hebt sich die erfindungsgemäße Einrichtung von bekannten Einspritzsystemen ab, die vor einer Drosselklappe oder dergleichen in den Ansaugkanal einspritzen. Durch das Auftreffen des Kraftstoffstrahles wird, ohne daß zusätzliche Teile innerhalb des Ansaugkanals vorgesehen werden müssen, die Drosselklappe als Form einer Prallplatte benutzt, so daß der auftreffende Kraftstoff strahl zum einen von der Drosselklappe unmittelbar wieder unter Zerstäubung abprallt, zum anderen Teile des Kraftstoffstrahles sich auf der Oberfläche der Drosselklappe niederschlagen und durch die Luftströmung zum Rand der Drosselklappe gedrängt werden, so daß dieser Rand der Drosselklappe wie eine Abreißkante genutzt wird, die zusätzliche Zerstäubungswirkung aufweist.
Bei einer derartigen Einspritzung liegen aufgrund der dort üblichen, geringeren Strömungsgeschwindigkeiten der angesaugten Luft nur schlechte Zerstäubungswirkungsgrade vor. Vorteilhaft ist weiterhin gegenüber den bekannten Systemen mit
ventilnaher Einspritzung in den Ansaugkanal, daß Probleme hinsichtlich der Platzverhältnisse im ventilnahen Ansaugbereich vermieden werden, da die Einspritzung in der Nähe der Drosseleinrichtung durchaus auch entfernt von den Einlaßventilen an baugünstiger Stelle des Ansaugkanales vorgenommen werden kann, ohne hierdurch Verringerungen des Wirkungsgrades der Zerstäubung hervorzurufen.
In weiterer Ausgestaltung der Einrichtung zur Gemischbildung verändern sich die Verhältnisse bei der Zerstäubung des Kraftstoffes in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Schwenkstellung der Drosseleinrichtung, wodurch der Anteil zwischen direkter Zerstäubung durch Rückprallen des Kraftstoff Strahles von der Drosselklappe sowie die Zerstäubung an der als Abreißkante wirkenden Kante der Drosselklappe für jede Schwenkstellung der Drosselklappe charakteristisch ist. Somit kann bei den verschiedenen Lastverhältnissen der Brennkraftmaschine, die sich in der Stellung der Drosselklappe widerspiegeln, ein für Teillast aber auch für Vollast jeweils günstiges Einspritzverhalten einstellen lassen, wobei insbesondere auch durch entspre- chende Formgebung der Drosselklappenoberfläche oder benachbart liegender Teile der Drosselklappe zusätzliche Zerstäubungswirkungen hervorgerufen werden können.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung gibt die Einspritzeinrichtung den Kraftstoff unter Überdruck als einen im wesentlichen sich kegelartig erweiternd ausgebildeten Strahl in den Ansaugkanal ab, wodurch die Einspritzeinrichtung auch durchaus eine baugünstig gelegene Entfernung von dem im Teillastbereich geöffneten Abschnitt der Drosseleinrichtung aufweisen kann. Daher wird der Kraftstoff strahl bei entsprechender Wahl der Einspritzrichtung auch bei sich ändernden Öffnungsverhältnissen der Drosseleinrichtung im unteren Teillastbereich im wesentlichen immer im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit durch die zwischen Ansaugkanal und Drosseleinrichtung gebildete Öffnung liegen und damit optimale Zerstäubungsverhältnisse hervorrufen. Auch werden insbesondere die Probleme herkömmlicher Vergaserbauformen mit einer Unterdruckansaugung des Kraftstoffes vermieden, so daß durch die Steuerung des Einspritzdruckes des Kraftstoffes in den Ansaugkanal besonders gute Füllungsgrade der Brennräume der Brennkraftmaschine erreicht werden können. Auch ist durch Steuerung des jeweils genutzten Überdrucks eine besonders
gute Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse der Brennkraftmaschine möglich.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann die Drosseleinrichtung eine Drosselklappe mit, vorteilhafterweise zentraler, rotatorisch beweglicher Anlenkung der Dros- seiklappe im Ansaugkanal sein. Derartige Drosselklappen sind grundsätzlich bekannt und bilden im unteren Teillastbereich beidseits ihrer Drehachse einen etwa sichelförmigen Durchlaßbereich für die angesaugte Luft. Genau in diesen Bereich der sichelförmigen Öffnung zwischen Drosselklappe und Ansaugkanal wird in erfindungsgemäßer Weise der Kraftstoff strahl eingespritzt.
In weiterer Ausgestaltung kann als Einspritzeinrichtung eine mindestens eine Austrittsöffnung aufweisende Einspritzdüse vorgesehen sein, die in grundsätzlich bekannter Weise einen einzelnen Kraftstoff strahl in den Ansaugkanal abgeben kann. Derartige Einspritzdüsen sind vielfach bekannt. Es versteht sich von selbst, daß auch mehrere derartige Einspritzdüsen oder feldartige Anordnungen derartiger Ein- spritzdüsen entsprechender Bauart in der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung vorgesehen werden können.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbildung kann in einer weiteren Ausgestaltung derart ausgebildet sein, daß im Vollastbereich die Eintrittsöffnung des Kraftstoffes derart ausgebildet ist, daß Kraftstoff zumindest teilweise auf die Drossel- einrichtung trifft und die Drosseleinrichtung den abgegebenen Kraftstoff in Strömungsrichtung umlenkt. Beispielsweise bei der Ausbildung der Drosseleinrichtung als Drosselklappe wird im Vollastbereich der Öffnungswinkel der Drosselklappe etwa 90° betragen, so daß die Drosselklappe in ihrer Erstreckung etwa parallel zur Strömungsrichtung der angesaugten Luft zu liegen kommt. Bei einer derartigen Ausbil- düng trifft der abgegebene Kraftstoff strahl ab einem baugrößenabhängigen Öffnungswinkel der Drosselklappe nicht mehr unmittelbar in den Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit, sondern zumindest teilweise auch auf die Drosselklappe. Da bei Vollastbetrieb die Strömungsgeschwindigkeit im Abgabebereich des Kraftstoffes deutlich geringer ist als bei Teillastbetrieb, wirkt sich die Abgabe des Kraft- stroffstrahles auf die Drosseleinrichtung auch im Vollastbetrieb positiv aus, da der auf die Drosseleinrichtung auftreffende Kraftstoff strahl zum einen von der Drossel-
einrichtung in die Strömungsrichtung der angesaugten Luft umgelenkt wird und gleichzeitig beim Auftreffen auf die Drosseleinrichtung sowie beim Abfließen über die Berandungen der Drosseleinrichtung zerstäubt wird.
Von besonderen Vorteil an der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung ist es, daß die Einrichtung zur Gemischbildung zur Nachrüstung an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehen werden kann. Beispielsweise ergibt sich aus den gesetzlichen Vorgaben zur Reduzierung der Abgasbelastung älterer Brennkraftmaschinen die Forderung, daß auch ältere Brennkraftmaschinen z.B. an Motorrädern oder Kraftfahrzeugen älteren Baujahres mit neuer Technik derart nachgerüstet wer- den müssen, daß sie die jeweils geltenden gesetzlichen Forderungen an das Abgasverhalten einhalten. Die Umrüstung derartiger bestehender Brennkraftmaschinen läßt sich nur dann wirtschaftlich durchführen, wenn in einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung diese Einrichtung anschlußkompatibel zu an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehenen Vergasern, Einspritz- Systemen oder dergleichen ausgebildet ist. Hierdurch kann, ohne daß umfangreiche Nachbearbeitungen an den bestehenden Brennkraftmaschinen erforderlich werden, durch einfaches Austauschen des beispielsweise eingebauten Vergasers durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbildung die Umrüstung der Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Von weiterem Vorteil ist es, daß in weiterer Ausge- staltung die Einrichtung zur Gemischbildung unabhängig von der Bauart der an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehenen Vergaser und ohne Anpassung an vorgegebene Anordnungen der Einlaßventile oder dergleichen der Brennkraftmaschinen nachrüstbar ist. Durch die Abgabe des Kraftstoffes im Bereich der Drosseleinrichtung und damit z.B. bauartmäßig entfernt von den Einlaßventilen kann eine derartige standardisierte erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbildung für eine Vielzahl auch unterschiedlich konstruktiv durchgebildeter Brennkraftmaschinen genutzt werden. Es ist daher nur eine unbedeutende Anpassung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung an die jeweils vorliegende Konstruktion des Motors sowie die Lage von Einlaßventilen, Ansaugkanal oder dergleichen vorzu- nehmen. Besonders vorteilhaft kann dies dadurch erreicht werden, daß lediglich Flanscheinrichtungen der erfindungsgemäßen Einrichtung an die jeweils vorliegenden Maße des Vergasers angepaßt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einrichtung zur Gemischbildung als Ersatz für Flachstromvergaser an Brennkraftmaschinen für Zweiräder eingesetzt wird, da gerade derartige Flachstromvergaser äußerst beengte Platzverhältnisse aufweisen, bei denen eine Nachrüstung mit ventilnah arbeitenden Einspritzsystemen äußerst pro- blematisch sind.
Ebenfalls ist es denkbar, daß an der Einrichtung zur Gemischbildung ein Sensor zur, vorzugsweise kontinuierlichen Erfassung der Öffnungsstellung der Drosseleinrichtung vorgesehen ist. Ein derartiger Sensor dient zur Übermittlung der Informationen über die jeweilige Stellung der Drosseleinrichtung z.B. an eine digitale Motorsteue- rung.
Durch die besonders günstige Zerstäubung des Kraftstoffes in der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung wird weiterhin der Verbrauch an Kraftstoff, vorzugsweise im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine, gegenüber der Verwendung konventioneller Vergaser reduziert, wodurch die Einhaltung der gesetzlich immer weiter verschärften Abgasbestimmungen ebenfalls weiter verbessert wird.
Auch kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung der Einspritzdruck des Kraftstoffes in den Ansaugkanal gegenüber konventionellen Einspritzsystemen mit ventilnaher Einspritzung reduziert werden, da die bessere Zerstäubung im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft die ansonsten notwendigen hohen Einspritzdrücke überflüssig macht. Dies kann sich beispielsweise in einer Reduzierung der Pumpenleistung der Einspritzpumpe auswirken, die insbesondere bei der Nachrüstung von bestehenden Brennkraftmaschinen in ihrer zur Verfügung stehenden Leistung aufgrund der elektrischen Spannungsversorgung beispielsweise begrenzt sein können.
Ebenfalls ist es denkbar, daß bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung der Zeitpunkt zur Abgabe von Kraftstoff und die abgegebene Kraftstoffmenge in den Ansaugkanal von an der Brennkraftmaschine angeordneten Sensoren vorgebbar ist, mit denen der Betriebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere die Winkelstellung der Kurbelwelle und deren Drehzahl erfaßbar ist. Hierdurch kann eine weitere Anpassung der Einspritzung des Kraftstoffes und insbesondere auch der
Zerstäubungsverhältnisse im unteren Teillastbereich bewirkt werden, wodurch eine weitere Verbesserung des ruhigen Laufes der Brennkraftmaschine erreicht werden kann.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 - eine Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen aus dem Stand der Technik mit Einspritzung des Kraftstoffes nahe des Einlaßventiles,
Figur 2 - eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung mit nahe der Drosseleinrichtung angeordneter Einspritzung des Kraftstoffes, dargestellt im Teillastbereich,
Figur 3 - eine Einrichtung gemäß Figur 2, dargestellt im Vollastbereich der
Brennkraftmaschine.
In der Figur 1 ist eine im Stand der Technik bekannte Einrichtung zur Gemischbildung dargestellt, bei der die Einspritzung des Kraftstoffes mittels einer Einspritzeinrichtung 6 mit einer Einspritzdüse 5 in einen Ansaugkanal 3 derart vor sich geht, daß der Kraftstoff strahl 9 im wesentlichen im Einlaßbereich des Einlaßventiles 10 in den Brennraum 11 der Brennkraftmaschine auf den Volumenstrom der angesaugten Luft trifft und dort zerstäubt wird. Die angesaugte Luft tritt hierbei in Strömungsrichtung 8 durch den saugseitigen Flansch 4 der Einrichtung ein und wird in seiner Menge durch eine Drosselklappe 1 verändert, die um eine Drosselklappenwelle 2 beidseitig in Schwenkrichtung 15 verstellbar ist. Je nach dem gewünschten Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird die Drosselklappe 1 entweder in Schwenkrichtung 15 geöffnet oder geschlossen, wobei insbesondere im Teillastbereich nur geringe Öffnungsbereiche in Form oben und unten angeordneter Spaltbereiche 14 vorliegen. Durch diese Spaltbereiche 14 tritt die angesaugte Luft mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit hindurch, wobei nach dem Durchtreten der Spaltbereiche 14 die Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft wieder deutlich abnimmt. Hierbei
ist im Stand der Technik die Einspritzeinrichtung 6 derart zwischen der Drosselklappe 1 und dem Einlaßventil 10 angeordnet, daß die Abgabe des Kraftstoffstrahles 9 aus der Einspritzdüse 5 gerade in diesem Bereich relativ geringer Strömungsgeschwindigkeiten stattfindet. Daher muß der Kraftstoff strahl 9 entlang der Einspritz- richtung 7 genau in den Bereich gerichtet sein, der letztlich nahe des Einlaßventiles 10 eine Verwirbelung des Kraftstoff Strahles 9 mit der angesaugten Luft herbeiführt, da die angesaugte Luft im Bereich des Einlaßventiles 10 wiederum stark beschleunigt wird. Da die Lagerung und Steuerung des Einlaßventiles 10 kompliziert ist und ein relativ hohes Bauvolumen benötigt, wird die Einspritzeinrichtung 6 relativ weit von dem Einlaßventil 10 entfernt zu liegen kommen. Hierdurch erreicht der eingespritzte Kraftstoff strahl 9 jedoch gar nicht unbedingt den Bereich größter Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft im Bereich des Einlaßventiles 10, wodurch die Zerstäubung des Kraftstoff Strahles 9 nur unzureichend abläuft.
In der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung gemäß Figur 2 hingegen ist die Zerstäubung des Kraftstoff Strahles 9 unabhängig von der Anordnung eines Brennraumes 11 oder eines Einlaßventiles 10 im Bereich einer Drosseleinrichtung, hier einer Drosselklappe 1 angeordnet, die sich an baugünstig gelegener Stelle innerhalb des Ansaugkanales 3 befinden kann. Der Ansaugkanal 3 ist hierbei in einem beispielsweise rohrförmig ausgebildeten Ansaug- stutzen 16 vorgesehen, in dem beispielsweise eine Drosselklappe 1 in grundsätzlich bekannter Weise um eine Drosselklappenwelle 2 in Schwenkrichtung 15 beidseitig verschwenkt werden kann. Etwa senkrecht zur Strömungsrichtung 8 der angesaugten Luft wird in erfindungsgemäßer Ausgestaltung eine Einspritzeinrichtung 6 beispielsweise mit einer Einspritzdüse 5 derart angeordnet, daß der Kraftstoff strahl 9 in Einspritzrichtung 7, hier vorliegend etwa senkrecht zur Strömungsrichtung 8 der angesaugten Luft erfolgt. Hierbei ist jedoch nicht die senkrechte Anordnung von Strömungsrichtung 8 und Einspritzrichtung 7 von Wichtigkeit, sondern es kommt vor allem darauf an, daß die Lage der Einspritzeinrichtung 6 und die Einspritzrichtung 7 so gewählt werden, daß der Kraftstoff strahl 9 insbesondere im unteren Teillastbereich so auf den sich bei Öffnung der Drosselklappe 1 bildenden Spaltbereich 14 zwischen Drosselklappe 1 und Ansaugkanal 3 gerichtet ist, daß der Kraftstoffstrahl 9 sich im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft durch den
Spaltbereich 14 mit der angesaugten Luft vermischt und zerstäubt. Hierzu ist von weiterem Vorteil, daß die Einspritzeinrichtung 6 so in Strömungsrichtung 8 der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe 1 angeordnet ist, daß insbesondere im unteren Teillastbereich der Kraftstoff strahl 9 quasi im Windschatten der Drosselklappe 1 ver- läuft und im wesentlichen erst im Spaltbereich 14 mit der angesaugten Luft wechselwirken und zerstäubt werden kann. Eine für eine feine Zerstäubung abträgliche Ablenkung des Kraftstoff Strahles 9 im Bereich nicht so hoher Strömungsgeschwindigkeiten der angesaugten Luft findet nicht oder nur unwesentlich statt.
Durch diese Zuordnung von Einspritzrichtung 7 des Kraftstoff Strahles 9 und Strö- mungsrichtung 8 der angesaugten Luft durch den Spaltbereich 14 wird eine besonders gute Zerstäubung des Kraftstoffes erreicht, der beispielsweise auch bei relativ geringen Einspritzdrücken, mit denen die Einspritzeinrichtung 6 arbeiten kann, schon vorliegt. Auch ist durch die besonders gute Zerstäubung eine besonders homogene Verbrennung des gebildeten Gemisches möglich, wodurch insgesamt die Reduzie- rung des Kraftstoffverbrauches bei gleichzeitiger Reduzierung der schädlichen Abgase möglich ist.
Insbesondere für die Nachrüstung von bestehenden Brennkraftmaschinen, beispielsweise aufgrund von gestiegenen Anforderungen an die Menge der abgegebenen Abgase, ist es günstig, daß die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbil- dung weitgehend unabhängig von der konstruktiven Lage der Gemischzuführung in den Brennraum 11 einer Brennkraftmaschine ist, da die hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Einlaßventile 10 einer Brennkraftmaschine für die Zerstäubung und Gemischbildung gar nicht benötigt werden. Hierdurch kann einfacherweise ein Austausch beispielsweise eines konventionellen Vergasersystemes an einer der- artigen alten Brennkraftmaschine allein dadurch erfolgen, daß der Vergaser ausgebaut und durch eine im Bereich des saugseitigen Flansches 4 und des ventilseitigen Flansches 13 anschlußkompatible Gestaltung des Ansaugstutzens 16 ersetzt werden kann. Beispielsweise kann auch ein gegebenenfalls vorgesehener, nicht weiter dargestellter Sensor zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe 1 anschlußkom- patibel ausgelegt sein.
ln der Figur 3 ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gemischbildung im Vollastbereich dargestellt, wobei auf die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaues der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung zu Figur 1 verwiesen ist. Die Drosselklappe 1 ist im Vollastbereich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung 8 der angesaugten Luft ausgerichtet, wodurch sich keine ausdrücklichen Spaltbereiche 14 für den Durchtritt der angesaugten Luft durch die zwischen Drosselklappe 1 und Ansaugkanal 3 gebildete Öffnung mehr ergibt. In diesem Vollastbereich der Brennkraftmaschine kommt der Zerstäubung des Kraftstoffes eher untergeordnete Bedeutung zu, hierbei ist es vor allem von Wichtigkeit, daß eine entsprechende Menge von Kraftstoff in den Brennraum 11 der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Dies läßt sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gemischbildung weiter dadurch verbessern, daß der Kraftstoff strahl 9 auf die senkrecht zur Einspritzrichtung 7 angeordnete Drosselklappe 1 auftrifft und dort wie bei einer Prallplatte zerstäubt wird. Beispielsweise wird der auf die Drosselklappe 1 aufgetroffene Kraftstoff strahl 9 zu den Rändern der Drosselklappe 1 hin beschleunigt und kann dort in Form feiner Tröpfchen von der die Drosselklappe 1 umströmenden angesaugten Luft mitgerissen werden. Weiterhin kann die Drosselklappenwelle 2 mit einer Abschrägung 17 versehen werden, die in Form eines den Kraftstoff strahl 9 reflektierenden Flächenabschnittes die Umlenkung des Kraftstoff Strahles 9 in die Strömungsrichtung 8 bewirkt und somit ebenfalls zu einer guten Zerstäubung des Kraftstoffstrahles 9 auch im Vollastbetrieb beiträgt.
Sachnummernliste
Drosselklappe
Drosselklappenwelle
Ansaugkanal
Saugseitiger Flansch
Einspritzdüse
Einspritzeinrichtung
Einspritzrichtung
Strömungsrichtung Luft
Kraftstoffstrahl
Einlaßventil
Brennraum
Motorblock
Ventilseitiger Flansch
Spaltbereich
Schwenkrichtung
Ansaugstutzen
Abschrägung
Claims
1. Einrichtung zur Gemischbildung an Brennkraftmaschinen, aufweisend eine in einem Ansaugkanal (3) einer Brennkraftmaschine angeordnete, um eine Schwenkachse verschwenkbare Drosseleinrichtung (1) sowie eine in dem An- saugkanal (3) in Strömungsrichtung (8) der angesaugten Luft hinter der Drosseleinrichtung (1) angeordnete Abgabeeinrichtung (5, 6) für einen zugeführten Kraftstoff,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abgabeeinrichtung (5, 6) den Kraftstoff in einer derartigen Richtung (7) in den Ansaugkanal (3) abgibt, daß der Kraftstoff, insbesondere auch im unteren
Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine bei nur wenig geöffneter Drosseleinrichtung (1), im wesentlichen zumindest auf Abschnitte der Drosseleinrichtung trifft und der Kraftstoff von der Drosseleinrichtung in die zwischen der Drosseleinrichtung (1) und dem Ansaugkanal (3) gebildeten Öffnung (14) im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft in die angesaugte
Luft zerstäubt.
2. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse bei der Zerstäubung des Kraftstoffes sich in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Schwenkstellung der Drosseleinrichtung (1 ) verändern.
3. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (5, 6) den Kraftstoff als einen im wesentlichen sich kegelartig erweiternd ausgebildeten Strahl (9) unter Überdruck in den Ansaugkanal (3) abgibt.
4. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosseleinrichtung (1) eine Drosselklappe mit, vorteilhaft zentraler, rotatorisch beweglicher Anlenkung (2) der Drosselklappe (1) im Ansaugkanal (3) vorgesehen ist.
5. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Einspritzeinrichtung (6) eine mindestens eine Austrittsöffnung aufweisende Einspritzdüse (5) vorgesehen ist.
6. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Vollastbereich die Eintrittsrichtung (7) des Kraftstoffes derart ausgebildet ist, daß Kraftstoff zumindest teilweise auf die Drosseleinrichtung (1) trifft und die Drosseleinrichtung (1) den abgegebenen Kraftstoff in Strömungsrichtung (8) umlenkt.
7. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gemischbildung zur Nachrüstung an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehen ist.
8. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gemischbildung anschlußkompatibel zu an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehenen Vergasern, Einspritzanlagen oder dgl. ausgebildet ist.
9. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gemischbildung unabhängig von der Bauart der an bestehenden Brennkraftmaschinen vorgesehenen Vergaser, Einspritzanlagen oder dgl. und ohne Anpassung an vorgegebene An- Ordnungen der Einlaßventile (10) oder dgl. der Brennkraftmaschinen nach- rüstbar ist.
10. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Gemischbildung als Ersatz für Flachstromvergaser an Brennkraftmaschinen für Zweiräder einsetzbar ist.
11. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor zur, vorzugsweise kontinuierlichen, Erfassung der Öffnungsstellung der Drosseleinrichtung (1) vorgesehen ist. _ _
12. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrauch an Kraftstoff, vorzugsweise im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine, gegenüber der Verwendung konventioneller Vergaser reduziert ist.
13. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck des Kraftstoffes in den Ansaugkanal (3) gegenüber konventionellen Einspritzsystemen mit ventilnaher Einspritzung reduziert ist.
14. Einrichtung zur Gemischbildung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt zur Abgabe von Kraftstoff und die abgegebene Kraftstoffmenge in den Ansaugkanal (3) von an der Brennkraftmaschine angeordneten Sensoren vorgebbar ist, mit denen der Betriebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere die Winkelstellung der Kurbelwelle (27) und/oder deren Drehzahl, erfaßbar ist.
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| DE3143492C1 (de) | Gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
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