WO2007122026A1 - Vorrichtung zum fördern und einspritzen von kraftstoff - Google Patents

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WO2007122026A1
WO2007122026A1 PCT/EP2007/051646 EP2007051646W WO2007122026A1 WO 2007122026 A1 WO2007122026 A1 WO 2007122026A1 EP 2007051646 W EP2007051646 W EP 2007051646W WO 2007122026 A1 WO2007122026 A1 WO 2007122026A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
rotary member
rotary
supply line
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/051646
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Alaze
Matthias Boee
Juergen Eckhardt
Joerg Heyse
Udo Sieber
Ralph Engelberg
Joerg Wengert
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2007122026A1 publication Critical patent/WO2007122026A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F02M69/06—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the pressurisation of the fuel being caused by centrifugal force acting on the fuel

Definitions

  • the present invention relates to a device for conveying and injecting fuel for an internal combustion engine, in particular for a small engine with a small displacement.
  • Piston pumps used which promote the fuel from a tank.
  • the piston pumps deliver the fuel to a separate injection valve, which injects the fuel into a suction channel or into a combustion chamber.
  • a separate injection valve which injects the fuel into a suction channel or into a combustion chamber.
  • such systems are relatively expensive and have a large number of components.
  • the known systems for pumping and injecting fuel are very expensive.
  • such small engines should have the smallest possible space.
  • the inventive device for conveying and injecting fuel for an internal combustion engine with the features of claim 1 has the advantage that it requires only a very small space and has a low weight. Furthermore, the device according to the invention can be produced very inexpensively. This is inventively achieved in that the device integrates the functions conveying and injecting in one component.
  • the device comprises a rotation element which is rotatable about an axis and a drive for driving the rotation element. Further, a fuel supply line for supplying Fuel provided from a tank to the rotating element, without this being a pressure generation is performed. The fuel is sucked in automatically by the rotating rotary element, so that it is possible to dispense with a pump for fuel delivery.
  • a rotating turbomachine is thus used, which at the same time assumes the function of a pump and the function of an injection valve.
  • the fuel which is transmitted kinetic energy in the turbomachine, is used directly as an exiting accelerated fuel jet.
  • only one moving component is required for the fuel delivery and the fuel injection, so that in particular the production costs can be significantly reduced.
  • the rotation element is preferably a flat rotation disk.
  • the fuel is supplied close to the center. Due to the rotational movement of the rotary disk, the pressurelessly supplied fuel is sucked in.
  • a narrow suction gap is provided between the rotary disk and one end of the fuel supply line, through which the fuel can escape from the supply line.
  • the rotary disc detects the fuel and due to the centrifugal force, the fuel is accelerated radially from the location of the supply line to the outside. At the outer periphery of the rotating disk, the accelerated fuel can be discharged and injected into the engine.
  • the rotary element is an impeller with a plurality of blades.
  • a negative pressure is generated at the end of the fuel supply, so that fuel, which is fed without pressure from a tank, is sucked.
  • the impeller the sucked fuel is accelerated and conveyed by the centrifugal force to the outside, so that it can be discharged at a circumferential position in an accelerated state and can be used for injection.
  • the rotation element preferably comprises a housing with an opening from which the fuel can be ejected. Depending on the purpose, the opening may be rectangular, circular, oval or otherwise shaped.
  • the opening in the housing can also have only a small cross-section and take over the function of a nozzle.
  • the device further comprises a metering valve, which is arranged in the fuel supply line. This makes it possible that a rotational speed of the rotary member can be kept constant, and suction and injection of fuel is controlled by opening and closing of the metering valve.
  • the metering valve can regulate the fuel flow either intermittently via defined opening cycles or continuously with a variably adjustable throttle cross-section.
  • the device comprises a control device for controlling a drive speed of the rotary member. This eliminates the need for a separate metering valve. The amount of injected fuel can then be easily controlled by the rotational speed of the rotary member.
  • an outlet cross section at the end of the fuel supply line and / or a cross section of the outlet opening of the housing is variable.
  • the fuel is injected into a suction passage of an internal combustion engine.
  • the rotary element is attached to a flange which is arranged on the intake manifold or on the cylinder head.
  • the device comprises a first rotation element and a second rotation element, which are arranged side by side on a common drive shaft.
  • the first rotation element thereby promotes fuel in a first suction channel and the second rotation element promotes fuel in a second suction channel.
  • Such a device for conveying and injecting fuel is easy to use especially in internal combustion engines with two cylinders and has a very compact structure. Furthermore, only one drive for both rotation elements is necessary.
  • the two rotation elements are arranged on both sides of a disk-like partition wall.
  • the present invention is most preferably used in conjunction with an internal combustion engine having one or two or three or four cylinders. That is, the combined delivery and injection device is preferably used with a small displacement engine. In such engines, the advantages of the invention are particularly well to bear. Furthermore, the present invention relates to the use of a turbomachine for sucking and simultaneously injecting fuel into an internal combustion engine, in particular into a suction pipe of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for conveying and injecting fuel according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of a device for conveying and injecting fuel according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a plan view of the device shown in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a plan view of the device of FIG. 3 without housing
  • FIG. 5 shows a side view of the device of FIG. 2
  • Figure 6 is a side view of the device shown in Figure 5 without housing
  • Figure 7 is a schematic representation of a device according to a third embodiment of the invention.
  • the device 1 comprises a rotation disk 2, which is connected to a drive 4 via a shaft 3.
  • the drive 4 is controlled by a control device 14.
  • the rotary disk 2 is arranged perpendicular to the shaft 3 and is in the direction of arrow A. driven.
  • the rotary disk 2 is a flat disk and may be made of a plastic or metal.
  • the device 1 further comprises a fuel supply line 6 and a metering valve 7, which is arranged in the fuel supply line 6. Fuel 8 is supplied from a tank 5 via the fuel supply line 6.
  • the metering valve 7 is also controlled by means of the control device 14.
  • one end 6a of the fuel supply pipe 6 is near the center of the rotary disk 2, i. arranged near the shaft 3.
  • the end 6a of the fuel supply line 6 is formed as a nozzle.
  • a narrow suction gap is formed between the rotary disk 2 and the end 6 a of the fuel supply line 6, a narrow suction gap is formed in order to suck the pressureless fuel from the
  • the rotary disk 2 is further arranged such that its outer circumference is arranged in the immediate vicinity of an opening 9a in a suction pipe 9 of an internal combustion engine. Through this opening 9 a, the fuel 8 is injected into the intake manifold 9.
  • the function of the device according to the invention for conveying and injecting fuel is as follows.
  • a negative pressure is created at the end 6a of the fuel supply line 6, so that the fuel 8 fed in without pressure is sucked in by the rotational movement.
  • the fuel 8 strikes the rotation disk near the center of the rotation disk 2 and is deflected outward due to the centrifugal force, as shown in FIG.
  • the fuel 8 is also distributed and atomized on the rotary disk 2, so that there is a fan-shaped opening fuel rail on the rotary disk 2.
  • the fuel is then discharged through the opening 9a in the suction pipe 9 and mixed there with the intake combustion air.
  • the rotary disk 2 performs both the function of injecting (dispensing) of the fuel and of sucking the fuel, so that the device according to the invention does not require a separate pump and no separate injection valve.
  • the device 1 according to the invention has a very compact and inexpensive construction.
  • the kinetic energy transmitted to the fuel 8 by the rotating rotary disk 2 remains in the fuel in the form of the spray pulse, so that the fuel 8 is discharged directly through the rotary disk 2 rotating for fuel delivery.
  • the fuel control takes place in a simple manner by a simply constructed metering valve 7, which is opened or closed by the control device 14.
  • the rotary disk 2 can be driven at a constant speed, so that the fuel metering takes place by means of the metering valve 7. It should be noted that alternatively can be dispensed to the metering valve 7 and the
  • Amount of fuel can be controlled by the control of the rotational speed of the rotary disk 2. However, by using the metering valve 7, a more accurate control of the amount of fuel injected can be achieved.
  • the device according to the invention Since the transmitted to the fuel dynamic flow pressure ⁇ - / 2 v according to the invention is not dammed up, as in the use of piston pumps, the device according to the invention has a high hydraulic efficiency. As a result, in particular the power consumption of the drive 4 is very low. Also, there are no leakage problems due to high pressures.
  • the erfmdungsdorfe device 1 is particularly suitable for the use of small engines with one to two cylinders and engines with a small displacement, since it is very simple and inexpensive.
  • FIG. 2 shows the schematic structure of the device 1 and the arrangement of an internal combustion engine.
  • the rotational element is arranged on the intake pipe 9 on a flange 11.
  • the rotary member is a rotating impeller means 10, wherein in Figure 2, only the housing 10a is shown.
  • the actual impeller 1 Ob is shown in detail in Figure 4.
  • the impeller 1 Ob comprises a plurality of blades 1 Od, which are arranged around the shaft 3.
  • the shaft 3 is driven by a drive 4.
  • a fuel supply line 6 is again located close to the center of the impeller 1 Ob. By the rotation of the impeller 1 Ob fuel is sucked in again by the negative pressure generated at the end of the fuel supply line 6 and accelerated in the impeller 1 Ob.
  • a release of the fuel is again radially on the circumference of the impeller 1 Ob.
  • a rectangular opening 10c is formed in the housing 10a, through which the fuel is injected into the suction pipe 9. This is shown in FIG. It should be noted that the opening 10c is not necessarily rectangular may be formed, but may for example also be oval or circular or square.
  • a metering valve or the like is arranged in the fuel supply line 6. The fuel is thus fed without pressure directly from the tank 5.
  • a regulation of the injected fuel quantity thus takes place by regulation of the drive 4 via the control device 14, with which the rotational speed of the turbine 10b is varied. At low speed, little fuel is sucked in, at high speed much fuel is sucked.
  • a control could also be performed, for example, by providing a spool valve at the opening 10c.
  • the housing 10a of the wheel assembly 10 encloses the impeller 1 Wh completely with a disc-shaped lid, in which the fuel supply line 6 opens, a disc-shaped bottom and a cylindrical wall-shaped wall portion.
  • the function of the device 1 according to the invention is as follows.
  • the fuel 8 is sucked through the fuel supply line 6 from the tank 5.
  • the impeller 1 whether an acceleration of the fuel takes place, so that it is conveyed radially outward due to the centrifugal force.
  • the thus accelerated fuel is then discharged through the opening 10c in the housing 10a of the impeller assembly 10 into the suction pipe 9 (see Figure 2).
  • the fuel-air mixture is then then fed in a known manner into a combustion chamber 16 delimited by a cylinder head 12, a cylinder 13 and a piston 15.
  • the reference numeral 18 denotes an outlet valve.
  • the device 1 is fastened by means of a flange 11 directly on the cylinder head 12 or alternatively on the intake manifold. Thereby, the device 1 can be provided as a complete module and easily mounted in the internal combustion engine. The device 1 can be completely pre-assembled in advance.
  • a vacuum is created by the suction of the fuel 8 in the fuel supply line 6.
  • the negative pressure depends on the rotational speed of the impeller 10b. Due to the resulting negative pressure 6 partial vapor bubbles can arise in the fuel supply, which can also be used as a metered control variable.
  • the partial Dampfblasenperrperrung in the fuel supply line 6 thus advantageously causes the flow rate regardless of the operating point-related varying intake manifold internal pressure, which is synonymous with the low pressure acting at the end of the fuel supply line 6, remains constant and depends only on the speed of the impeller 1 Ob. The influence of this effect can be varied over the size of the outlet cross section at the end 6a of the fuel supply line 6.
  • the outlet cross-section at the end 6a of the fuel supply line 6 may also be formed changeable, for example by providing a slide valve o. ⁇ ..
  • the second embodiment corresponds to the first embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • the device 1 of the third embodiment is designed for a multi-cylinder engine.
  • Each wheel assembly 20, 20 ' has a separate fuel supply line 6, 6', via which no pressure
  • Fuel is supplied. As shown in FIG. 7, the first impeller 20 discharges the fuel 8 to the first intake manifold 9, and the second impeller 20 'discharges the fuel 8' to the second intake manifold 9 '. A regulation of the amount of fuel takes place in each case via a metering valve 7 or 7 'arranged in the fuel supply lines 6, 6'. As a result, a very compact structure can be obtained.
  • a double-sided impeller may be arranged in a housing.
  • blades are arranged on a middle parting disk on each side.
  • an outlet opening is then provided in the housing for each blade.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff (8) für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Rotationselement (2; 10), welches um eine Achse (3) rotiert, einen Antrieb (4) zum rotativen Antreiben des Rotationselements (2; 10) und eine Kraftstoffzuleitung (6) zum drucklosen Zuführen des Kraftstoffs (8) aus einem Tank (5) zum Rotationselement (2; 10), wobei der Kraftstoff (8) durch das rotierende Rotationselement (2; 10) selbsttätig angesaugt wird und nach Beschleunigung durch das Rotationselement in einen Bereich des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Kleinmotor mit einem kleinen Hubraum.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Fördern und Einspritzen bekannt, welche jeweils als separate Einheiten vorgesehen sind. Beispielsweise werden zur Förderung von Kraftstoff
Kolbenpumpen verwendet, welche den Kraftstoff aus einem Tank fördern. Die Kolbenpumpen fördern den Kraftstoff zu einem separaten Einspritzventil, welches den Kraftstoff in einen Saugkanal oder in einen Brennraum einspritzt. Derartige Systeme sind jedoch relativ aufwendig und weisen eine große Anzahl von Bauteilen auf. Insbesondere bei Kleinmotoren mit ein oder zwei Zylindern und einem kleinen Hubraum sind die bekannten Systeme zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff sehr teuer. Ferner sollen derartige Kleinmotoren einen möglichst kleinen Bauraum aufweisen. Dem widerspricht jedoch eine relativ große Anzahl von Einzelbauteilen zur Förderung und zum Einspritzen von Kraftstoff. Es wäre daher wünschenswert, ein einfach aufgebautes System zu haben, bei dem eine einzige Vorrichtung die Funktion des Förderns und Einspritzens von Kraftstoff übernehmen kann, um so einen minimalen Bauraum aufzuweisen und welches möglichst kostengünstig herstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie nur einen sehr kleinen Bauraum benötigt und ein geringes Gewicht aufweist. Weiter ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kostengünstig herstellbar. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung die Funktionen Fördern und Einspritzen in einer Komponente integriert. Die Vorrichtung umfasst ein Rotationselement, welches um eine Achse rotierbar ist sowie einen Antrieb zum Antreiben des Rotationselements. Ferner ist eine Kraftstoffzuleitung zum Zuführen von Kraftstoff aus einem Tank zum Rotationselement vorgesehen, ohne dass hierbei eine Druckerzeugung durchgeführt wird. Der Kraftstoff wird dabei durch das rotierende Rotationselement selbsttätig angesaugt, so dass auf eine Pumpe zur Kraftstoffförderung verzichtet werden kann. Ferner wird der angesaugte Kraftstoff durch das Rotationselement beschleunigt und der beschleunigte Kraftstoff wird in einen Bereich des Verbrennungsmotors eingespritzt. Erfindungsgemäß wird somit eine rotierende Strömungsmaschine verwendet, welche gleichzeitig die Funktion einer Pumpe und die Funktion eines Einspritzventils übernimmt. Der Kraftstoff, welchem in der Strömungsmaschine Bewegungsenergie übertragen wird, wird direkt als austretender, beschleunigter Kraftstoffstrahl weiter verwendet. Somit ist erfmdungsgemäß nur ein bewegtes Bauteil für die Kraftstoffförderung und die Kraftstoffeinspritzung erforderlich, so dass insbesondere die Herstellungskosten signifikant reduziert werden können.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Rotationselement vorzugsweise eine flache Rotationsscheibe. Über die Kraftstoffzuleitung wird der Kraftstoff zentrumsnah zugeführt. Durch die Rotationsbewegung der Rotationsscheibe wird der drucklos zugeleitete Kraftstoff angesaugt. Hierbei ist zwischen der Rotationsscheibe und einem Ende der Kraftstoffzuleitung ein enger Ansaugspalt vorgesehen, über welchen der Kraftstoff aus der Zuleitung austreten kann. Die Rotationsscheibe erfasst den Kraftstoff und aufgrund der Fliehkraftwirkung wird der Kraftstoff vom Ort der Zuleitung radial nach außen beschleunigt. Am äußeren Umfang der Rotationsscheibe kann der beschleunigte Kraftstoff abgegeben werden und in den Verbrennungsmotor eingespritzt werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Rotationselement ein Laufrad mit einer Vielzahl von Schaufeln. Durch die Rotation der Schaufeln wird am Ende der Kraftstoffzuleitung ein Unterdruck erzeugt, so dass Kraftstoff, welcher drucklos von einem Tank zugeführt wird, angesaugt wird. Im Laufrad wird der angesaugte Kraftstoff beschleunigt und durch die Fliehkraft nach außen gefördert, so dass er an einer Umfangsposition in beschleunigtem Zustand abgegeben werden kann und für eine Einspritzung verwendet werden kann. Um eine einfache und definierte Abgabe des beschleunigten Kraftstoffs zu ermöglichen, umfasst das Rotationselement vorzugsweise ein Gehäuse mit einer Öffnung, aus welcher der Kraftstoff ausspritzbar ist. Je nach Verwendungszweck kann die Öffnung dabei rechteckig, kreisförmig, oval oder anders geformt sein. Die Öffnung im Gehäuse kann auch nur einen kleinen Querschnitt aufweisen und die Funktion einer Düse übernehmen. Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner ein Dosierventil, welches in der Kraftstoffzuleitung angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass eine Drehzahl des Rotationselements konstant gehalten werden kann, und eine Ansaugung und Einspritzung von Kraftstoff durch ein Öffnen bzw. Schließen des Dosierventils gesteuert wird. Das Dosierventil kann dabei entweder intermittierend über definierte Öffnungstakte oder kontinuierlich mit variabel einstellbarem Drosselquerschnitt den Kraftstoffdurchfluss regeln.
Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung einer Antriebsdrehzahl des Rotationselements. Dadurch kann auf ein separates Dosierventil verzichtet werden. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs kann dann einfach über die Drehzahl des Rotationselements geregelt werden.
Weiter bevorzugt ist ein Austrittsquerschnitt am Ende der Kraftstoffzuleitung und/oder ein Querschnitt der Austrittsöffnung des Gehäuses veränderbar. Hierdurch kann ebenfalls auf einfache Weise eine Regelung der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird der Kraftstoff in einen Saugkanal eines Verbrennungsmotors eingespritzt. Hierdurch kann noch vor dem Eintritt in die Brennkammer eine ausreichende Vermischung des Kraftstoffs mit der angesaugten Verbrennungsluft erfolgen. Besonders bevorzugt ist das Rotations- element an einem Flansch befestigt, welcher am Saugrohr oder am Zylinderkopf angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein erstes Rotationselement und ein zweites Rotationselement, welche nebeneinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind. Das erste Rotationselement fördert dabei Kraftstoff in einen ersten Saugkanal und das zweite Rotationselement fördert Kraftstoff in einen zweiten Saugkanal. Eine derartige Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff ist insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit zwei Zylindern einfach zu verwenden und weist einen sehr kompakten Aufbau auf. Ferner ist nur ein Antrieb für beide Rotationselemente notwendig. Vorzugsweise sind die beiden Rotationselemente zu beiden Seiten einer scheibenartigen Trennwand angeordnet.
Die vorliegende Erfindung wird besonders bevorzugt in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor mit einem oder zwei oder drei oder vier Zylindern verwendet. D.h. die kombinierte Förder- und Einspritzvorrichtung wird vorzugsweise mit einem Motor mit kleinem Hubraum verwendet. Bei derartigen Motoren kommen die erfindungsgemäßen Vorteile besonders gut zum Tragen. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Strömungsmaschine zum Ansaugen und gleichzeitigen Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor, insbesondere in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3 eine Draufsicht der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung,
Figur 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Figur 3 ohne Gehäuse,
Figur 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Figur 2,
Figur 6 eine Seitenansicht der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung ohne Gehäuse, und
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figur 1 eine Vorrichtung 1 zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 1 eine Rotationsscheibe 2, welche über eine Welle 3 mit einem Antrieb 4 verbunden ist. Der Antrieb 4 wird durch eine Steuereinrichtung 14 gesteuert. Die Rotationsscheibe 2 ist senkrecht auf der Welle 3 angeordnet und wird in Richtung des Pfeils A angetrieben. Die Rotationsscheibe 2 ist eine flache Scheibe und kann aus einem Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Kraftstoffzuleitung 6 und ein Dosierventil 7, welches in der Kraftstoffzuleitung 6 angeordnet ist. Über die Kraftstoffzuleitung 6 wird Kraftstoff 8 aus einem Tank 5 zugeführt. Das Dosierventil 7 wird ebenfalls mittels der Steuereinrichtung 14 gesteuert.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist ein Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 nahe dem Mittelpunkt der Rotationsscheibe 2, d.h. nahe der Welle 3 angeordnet. Das Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 ist dabei als Düse ausgebildet. Zwischen der Rotationsscheibe 2 und dem Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 ist ein enger Ansaugspalt ausgebildet, um ein Ansaugen des drucklosen Kraftstoffes aus der
Kraftstoffzuleitung 6 zu ermöglichen. Die Rotationsscheibe 2 ist ferner derart angeordnet, dass ihr äußerer Umfang in unmittelbarer Nähe zu einer Öffnung 9a in einem Saugrohr 9 einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Durch diese Öffnung 9a wird der Kraftstoff 8 in das Saugrohr 9 eingespritzt.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff ist dabei wie folgt. Durch die Rotation der Rotationsscheibe 2 entsteht am Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 ein Unterdruck, so dass durch die Rotationsbewegung der drucklos zugeleitete Kraftstoff 8 angesaugt wird. Der Kraftstoff 8 trifft nahe der Mitte der Rotationsscheibe 2 auf die Rotationsscheibe und wird aufgrund der Fliehkraft nach außen abgelenkt, wie in Figur 1 dargestellt. Dadurch wird der Kraftstoff 8 auf der Rotationsscheibe 2 auch verteilt und zerstäubt, so dass sich auf der Rotationsscheibe 2 eine fächerförmig öffnende Kraftstoffbahn ergibt. Am äußeren Umfang der Rotationsscheibe 2 wird der Kraftstoff dann durch die Öffnung 9a in das Saugrohr 9 abgegeben und dort mit der angesaugten Verbrennungsluft vermischt.
Somit übernimmt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 die Rotationsscheibe 2 sowohl die Funktion des Einspritzens (Abgebens) des Kraftstoffs als auch des Ansaugens des Kraftstoffs, so dass die erfmdungsgemäße Vorrichtung keine separate Pumpe und auch kein separates Einspritzventil benötigt. Dadurch weist die erfmdungsgemäße Vorrichtung 1 einen sehr kompakten und kostengünstigen Aufbau auf. Die durch die rotierende Rotationsscheibe 2 auf den Kraftstoff 8 übertragene Bewegungsenergie bleibt im Kraftstoff in Form des Abspritzimpulses erhalten, so dass der Kraftstoff 8 durch die zur Kraftstoffförderung rotierende Rotationsscheibe 2 direkt wieder abgegeben wird. Beim ersten Ausfuhrungsbeispiel erfolgt die Kraftstoffregelung auf einfache Weise durch ein einfach aufgebautes Dosierventil 7, welches durch die Steuerungseinrichtung 14 geöffnet bzw. geschlossen wird. Durch das Vorsehen des Dosierventils 7 kann die Rotationsscheibe 2 mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, so dass die Kraftstoffdosierung mittels des Dosierventils 7 erfolgt. Es sei angemerkt, dass alternativ auch auf das Dosierventil 7 verzichtet werden kann und die
Kraftstoffmenge durch die Regelung der Drehgeschwindigkeit der Rotationsscheibe 2 gesteuert werden kann. Allerdings kann durch die Verwendung des Dosierventils 7 eine genauere Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge erreicht werden.
Da der auf den Kraftstoff übertragene dynamische Strömungsdruck ύ-/2 v erfindungsgemäß nicht aufgestaut wird, wie bei der Verwendung von Kolbenpumpen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad auf. Dadurch ist insbesondere die Leistungsaufnahme des Antriebs 4 sehr gering. Auch sind keine Leckageprobleme aufgrund hoher Drücke vorhanden.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung 1 eignet sich insbesondere bei der Verwendung von Kleinmotoren mit einem bis zwei Zylindern und Motoren mit kleinem Hubraum, da sie sehr einfach aufgebaut ist und kostengünstig ist.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 6 eine Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Figur 2 zeigt den schematischen Aufbau der Vorrichtung 1 sowie die Anordnung an einem Verbrennungsmotor. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist das Rotationselement am Saugrohr 9 an einem Flansch 11 angeordnet. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Rotationselement eine rotierende Laufradeinrichtung 10, wobei in Figur 2 lediglich das Gehäuse 10a dargestellt ist. Das eigentliche Laufrad 1 Ob ist im Detail in Figur 4 dargestellt. Das Laufrad 1 Ob umfasst eine Vielzahl von Schaufeln 1 Od, welche um die Welle 3 angeordnet sind. Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird die Welle 3 durch einen Antrieb 4 angetrieben. Eine Kraftstoffzuleitung 6 ist wieder zentrumsnah an dem Laufrad 1 Ob angeordnet. Durch die Rotation des Laufrads 1 Ob wird wieder Kraftstoff durch den am Ende der Kraftstoffzuleitung 6 erzeugten Unterdruck angesaugt und in dem Laufrad 1 Ob beschleunigt. Eine Abgabe des Kraftstoffs erfolgt wieder radial am Umfang des Laufrads 1 Ob. Hierzu ist im Gehäuse 10a eine rechteckige Öffnung 10c ausgebildet, durch welche der Kraftstoff in das Saugrohr 9 eingespritzt wird. Dies ist in Figur 5 gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Öffnung 10c nicht zwingend rechteckig ausgebildet sein muss, sondern beispielsweise auch oval oder kreisrund oder quadratisch sein kann. Wie weiter aus Figur 5 ersichtlich ist, ist in der Kraftstoffzuleitung 6 ein Dosierventil oder Ähnliches angeordnet. Der Kraftstoff wird somit drucklos direkt aus dem Tank 5 zugeführt. Eine Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge erfolgt somit durch Regelung des Antriebs 4 über die Steuerungseinrichtung 14, mit welcher die Drehzahl der Turbine 10b variiert wird. Bei geringer Drehzahl wird wenig Kraftstoff angesaugt, bei hoher Drehzahl wird viel Kraftstoff angesaugt. Alternativ könnte eine Regelung auch beispielsweise durch Vorsehen eines Schieberventils an der Öffnung 10c durchgeführt werden.
Das Gehäuse 10a der Laufradeinrichtung 10 umschließt das Laufrad 1 Ob vollständig mit einem scheibenförmigen Deckel, in welchem die Kraftstoffzuleitung 6 mündet, einem scheibenförmigen Boden und einem zylindermantelförmigen Wandbereich.
Die Funktion der erfmdungsgemäßen Vorrichtung 1 ist dabei wie folgt. Durch die Rotation des Laufrads 10b wird der Kraftstoff 8 durch die Kraftstoffzuleitung 6 aus dem Tank 5 angesaugt. In dem Laufrad 1 Ob erfolgt eine Beschleunigung des Kraftstoffs, so dass dieser aufgrund der Fliehkraft radial nach außen gefördert wird. Der derart beschleunigte Kraftstoff wird dann über die Öffnung 10c im Gehäuse 10a der Laufradeinrichtung 10 in das Saugrohr 9 abgegeben (vgl. Figur 2). Über ein geöffnetes Einlassventil 17 wird das Kraftstoff-Luftgemisch dann in bekannter Weise dann in einen durch einen Zylinderkopf 12, einen Zylinder 13 und einen Kolben 15 begrenzten Brennraum 16 zugeführt. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet dabei ein Auslassventil. Die Vorrichtung 1 ist dabei mittels eines Flansches 11 unmittelbar am Zylinderkopf 12 oder alternativ am Saugrohr befestigt. Dadurch kann die Vorrichtung 1 als komplettes Modul vorgesehen werden und einfach in den Verbrennungsmotor montiert werden. Die Vorrichtung 1 kann dabei im Voraus vollständig vormontiert werden.
Da in der Laufradeinrichtung 10 kein statischer Druck aufgebaut wird, sind nur geringe Anforderungen an eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 10a und der Antriebswelle 3 zu stellen. Eine Abdichtung muss dabei lediglich spritzdicht sein, so dass die Vorrichtung 1 sehr kostengünstig bereitstellbar ist.
Es sei ferner angemerkt, dass durch das Ansaugen des Kraftstoffs 8 in der Kraftstoffzuleitung 6 ein Unterdruck entsteht. Der Unterdruck hängt dabei von der Rotationsgeschwindigkeit des Laufrads 10b ab. Durch den entstehenden Unterdruck können in der Kraftstoffzuleitung 6 partielle Dampfblasen entstehen, welche ebenfalls als dosierende Regelgröße verwendet werden können. Die partielle Dampfblasenversperrung in der Kraftstoffzuleitung 6 bewirkt somit in vorteilhafter Weise, dass die Durchflussmenge unabhängig vom Betriebspunkt-bedingten variierenden Saugrohrinnendruck, welcher gleichbedeutend mit dem geringen Druck, der am Ende der Kraftstoffzuleitung 6 wirkt, konstant bleibt und nur von der Drehzahl des Laufrads 1 Ob abhängt. Die Einflussstärke dieses Effekts lässt sich über die Größe des Austrittsquerschnitts am Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 variieren. Gegebenenfalls kann der Austrittsquerschnitt am Ende 6a der Kraftstoffzuleitung 6 auch veränderbar ausgebildet sein, beispielsweise durch Vorsehen eines Schieberventils o.Ä..
Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 7 eine Vorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung 1 des dritten Ausführungsbeispiels für einen Mehrzylindermotor ausgelegt. Hierbei sind zwei Saugrohre 9, 9' in einem Abschnitt parallel zueinander angeordnet. Eine erste Laufradeinrichtung 20 und eine zweite Laufradeinrichtung 20' sind dabei auf einer gemeinsamen Welle 3 angeordnet. Jede Laufradeinrichtung 20, 20' weist eine separate Kraftstoffzuleitung 6, 6' auf, über welche drucklos
Kraftstoff zugeführt wird. Wie in Figur 7 gezeigt, gibt die erste Laufradeinrichtung 20 den Kraftstoff 8 an das erste Saugrohr 9 ab und die zweite Laufradeinrichtung 20' gibt den Kraftstoff 8' an das zweite Saugrohr 9' ab. Eine Regelung der Kraftstoffmenge erfolgt jeweils über ein in den Kraftstoffzuleitungen 6, 6' angeordnetes Dosierventil 7 bzw. 7'. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau erhalten werden.
Es sei angemerkt, dass alternativ an Stelle von zwei separaten Rotationsturbinen auf einer gemeinsamen Welle auch ein doppelseitiges Laufrad in einem Gehäuse angeordnet sein kann. Dabei sind an einer mittleren Trennungsscheibe an jeder Seite jeweils Schaufeln angeordnet. In diesem Fall sind dann für jede Schaufel jeweils eine Austrittsöffnung im Gehäuse vorgesehen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff (8) für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Rotationselement (2; 10), welches um eine Achse (3) rotiert, einen Antrieb (4) zum rotativen Antreiben des Rotationselements (2; 10) und eine Kraftstoffzuleitung (6) zum drucklosen Zuführen des Kraftstoffs (8) aus einem Tank (5) zum Rotationselement (2; 10), wobei der Kraftstoff (8) durch das rotierende Rotationselement (2; 10) selbsttätig angesaugt wird und nach Beschleunigung durch das Rotationselement in einen Bereich des Verbrennungsmotors eingespritzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement eine Rotationsscheibe (2) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement eine Laufradeinrichtung (10) mit einem Laufrad (10b) mit einer Vielzahl von Schaufeln ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzuleitung (6) an einem radial inneren Bereich des Rotationselements (2; 10) mündet.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement (2; 10) in einem Gehäuse (10a) mit einer Austrittsöffnung (10c) angeordnet ist, wobei der beschleunigte Kraftstoff durch die Austrittsöffnung (10c) ausspritzbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Dosierventil (7), welches in der Kraftstoffzuleitung (6) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) das Rotationselement (2; 10) mit einer konstanten Drehzahl antreibt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Regeleinrichtung (14) zur Regelung eines Antriebsdrehzahl des Rotationselements (2; 10).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Austrittsquerschnitt eines Endes (6a) der Kraftstoffzuleitung (6) und/oder ein Austrittsquerschnitt der Austrittsöffnung (10c) des Gehäuses des Rotationselements veränderbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, in welchen der Kraftstoff eingespritzt wird, ein Saugrohr (9) des Verbrennungsmotors ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Zylinderkopf (12) oder am Saugrohr (9) ein Flansch (11) angeordnet ist, um das Rotationselement (2; 10) am Flansch zu fixieren.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein erstes Rotationselement (20) und ein zweites Rotationselement (20'), welche benachbart zueinander auf einer gemeinsamen Welle (3) angeordnet sind, wobei das erste Rotationselement (20) Kraftstoff in einen ersten Saugkanal (9) einspritzt und das zweite Rotationselement (20') Kraftstoff in einen zweiten Saugkanal (9') einspritzt.
13. Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Zylinder (13), umfassend eine Vorrichtung (1) zum Fördern und Einspritzen von Kraftstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Verwendung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Rotationspumpe, in einem Verbrennungsmotor zum Ansaugen und Einspritzen von Kraftstoff.
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