DE19500184C2 - Einspritzanlage mit Kraftstoffheißverdampfung für eine Kolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Direkteinspritzung von Kraftstoff für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff­ pumpe und wenigstens einer Einspritzdüse, die von Abgasen umspülbar durch den Auslaßkanal der Abgase geführt und deren Düsenhalter­ schaft bis in den Brennraum reichend verlängert ist.

Einspritzdüsen zerstäuben bei Verbrennungsmotoren mit Direktein­ spritzung den von der Einspritz- oder der Kraftstoffpumpe unter hohem Druck gelieferten Kraftstoff. Das gute Zerstäuben des Kraft­ stoffs ist insbesondere bei der Direkteinspritzung von größter Bedeutung und wirkt sich entscheidend auf den weichen Lauf des Motors, die sauberen Abgase und den geringeren Kraftstoffverbrauch aus. Um dies alles zu erreichen, wurde bislang ein immer größerer Einspritzdruck angewandt, was zu einer drastischen Verteuerung der Einspritzanlage führte.

Die US-Patentschrift 17 09 744 offenbart die Anordnung einer Ein­ spritzdüse, deren Schaft durch den Abgaskanal geführt und dort von Abgasen umspült wird, wodurch der einzuspritzende Kraftstoff erwärmt wird. Hieraus ist bekannt, daß die Verdampfung des erwärmten Kraftstoffs (Brennöl) durch Beimischung von Wasser unterstützt werden soll. Dabei bleibt jedoch unklar, wie eine Entmischung von Wasser und schwerverdampflichem Brennöl in der Anlage vermieden werden kann. Darüber hinaus handelt es sich bei der bekannten Einspritzdüse um eine herkömmliche, druckgesteuerte Düse.

Die US-Patentschrift 15 97 060 offenbart eine konventionelle Diesel­ öldirekteinspritzanlage mit Ölvorheizung in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird das Dieselöl in einer am Abgaskanal außen angeord­ neten Durchlauf-Erhitzungskammer vorgewärmt, tritt anschließend in die Kraftstoffpumpe ein und wird aus dieser über eine weitere Durchlauf-Vorwärmkammer an der Außenseite des Abgaskanals in die Einspritzdüse eingespeist. Auch hierbei handelt es sich um eine herkömmliche, druckgesteuerte Düse, die weder durch den Auslaßkanal der Abgase geführt, noch von Abgasen umspülbar aufgeheizt wird. Die Erwärmung des Dieselöls zunächst vor dem Eintritt in die Pumpe dient bevorzugt einer Viskositätserhöhung und die zweite Erwärmungsstufe wird nach Maßgabe der Qualität des verwendeten Dieselöls ausgelegt. Eine Kraftstoffheißverdampfung ist weder beabsichtigt, noch wird sie durch das bekannte Einspritzverfahren nahegelegt.

Das Abstract der japanischen Offenlegungsschrift 58-190 562 offenbart ein Mittel zur Kühlung des Zerstäubermundstücks einer Injektordüse mittels Luft. Hierdurch soll das Entstehen von Dampf innerhalb des Düsen­ mundstücks verhindert werden, um der Gefahr eines Dampfverschlusses der Düsenöffnung wirksam zu begegnen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage zu schaffen, die bei einem relativ niedrigen Einspritzdruck beste Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung dadurch, daß der Kraftstoff in der mit der Pumpe in Verbindung stehenden Einspritzdü­ se unter einem solchen, von der Kraftstoffpumpe erzeugten, kon­ stantem Druck steht, daß durch diesen Druck der Kraftstoff in flüssiger Phase auf eine Temperatur weit über der Siedetemperatur bei Atmosphärendruck erhitzbar ist, und daß die Einspritzdüse ein eingebautes, elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch gesteu­ ertes Ventil besitzt.

Es ist zwar aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 199 632 A1 eine Kraftstoff-Einspritzdüse zur Direkteinspritzung von Kraftstoff bei einer Kolben-Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Einspritzdüse ein eingebautes Ventil mit elektro-hydraulischer Steuerung besitzt. Diese Steuerung erzeugt beim Öffnen und Schließen der Düse in einem integrierten hydraulischen Schaltkreis spontane Drucksprünge, weshalb eine Verwendung bei überhitztem Kraftstoff völlig ausge­ schlossen ist. Deshalb verbietet sich auch eine Anordnung der bekannten Einspritzdüse, von Abgasen umspülbar, im Abgaskanal, und es findet keine Erhitzung des durchlaufenden Kraftstoffs statt.

Die technische Ausführung der Erfindung könnte demnach wie folgt aussehen:
Der verlängerte Schaft des Düsenhalters wird durch den vergrößerten Auslaßkanal etwa in Höhe des Auslaßventils in den Brennraum geführt. Die an die Kraftstoffanlage angeschlossene Einspritzdüse steht unter konstantem, durch die Kraftstoffpumpe erzeugtem Druck, der immer entsprechend höher sein muß, als der zu Beginn des Ein­ spritzvorgangs im Brennraum herrschende Druck.

Der in der Einspritzdüse unter dem konstanten, höheren Druck befind­ liche Kraftstoff wird durch die aus strömenden Abgase zwar weit über den normalen Siedepunkt bei Atmosphärendruck erhitzt, bleibt jedoch druckbedingt in flüssiger Phase. Erst beim Übergang in den Raum mit niedrigerem Druck (Brennraum) erfolgt die sofortige Umwandlung in Kraftstoffdampf. Die Mengenregulierung des einzuspritzenden Kraft­ stoffs erfolgt hierbei mittels eines in der Düse eingebauten und wahlweise elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch gesteuerten Ventils.

Mit der Erfindung wird bei niedrigerem Einspritzdruck eine wesent­ lich verbesserte Verteilung des Kraftstoffs und hierdurch eine "weichere" Verbrennung erreicht, woraus ein ruhigerer Lauf des Motors, sauberere Abgase und geringerer Kraftstoffverbrauch resul­ tieren.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Direkteinspritzung von Kraftstoff für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe und wenigstens einer Einspritzdüse, die von Abgasen umspülbar durch den Auslaßkanal der Abgase geführt und deren Düsenhalterschaft bis in den Brennraum reichend verlängert ist, dadurch gekennzeichnet,
   daß der Kraftstoff in der mit der Pumpe in Verbindung stehenden Einspritzdüse unter einem solchen, von der Kraftstoffpumpe erzeug­ ten, konstantem Druck steht, daß durch diesen Druck der Kraftstoff in flüssiger Phase auf eine Temperatur weit über der Siedetemperatur bei Atmosphärendruck erhitzbar ist, und
   daß die Einspritzdüse ein eingebautes, elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch gesteuertes Ventil besitzt.