DE3609798A1

DE3609798A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE3609798A1
Application number: DE19863609798
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg Emmenthal; Istvan Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Geiger; Uwe Dr.-Ing. 3174 Meine Waschatz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1986-03-22
Publication date: 1986-10-02

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur luftunterstützten Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 30 33 644 bekannt. Bei diesem auch als luftummantelte Niederdruckeinspritzung bezeichneten Kraftstoffzuführungssystem erfolgt die Kraftstoffzugabe in die einzelnen Ansaugleitungen jedoch ebenso kontinuierlich wie bei einer anderen, beispielsweise aus der DE-OS 32 22 000 bekannten Einspritzeinrichtung, bei der eine einzige zentrale Einspritzdüse vorhanden ist, die den Kraftstoff in ein Stützluftleitungssystem zumißt. Dort wurde das Kraftstoff-Stützluft-Gemisch in einer Verteilvorrichtung gleichzeitig allen den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzleitungen zugeteilt und demzufolge auch an den Saugrohren kontinuierlich abgegeben. So lange die zugeordneten Einlaßventile geschlossen sind, erfolgt damit eine Vorlagerung des Kraftstoff-Stützluft-Gemisches vor die Ventile.
Erst wenn die Einlaßventile während des Ansaugtaktes der Brennkraftmaschine öffnen, gelangt das zugeführte Gemisch zusammen mit der unmittelbar durch die Ansaugleitung angesaugten Luft in die Arbeitsräume der Zylinder. Durch dieses Vorlagern des Kraftstoff-Stützluft-Gemisches vor die geschlossenen Einlaßventile während der größeren Zahl der Arbeitstakte der vorzugsweise im Viertaktbetrieb arbeitenden Brennkraftmaschine kann es aber zu einer Kondensation und Wandanlagerung des Kraftstoffes kommen, so daß die durch die ansonsten günstige Kraftstoffaufbereitung erreichten Vorteile zumindest teilweise wieder zunichte gemacht werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Bauart zu schaffen, die die Voraussetzungen für eine verbesserte Verbrennung des Kraftstoffes in den Brennräumen der Brennkraftmaschine durch eine günstigere Aufbereitung des Kraftstoffes unter weitgehender Vermeidung von Kraftstoffkondensation an den das Kraftstoff-Luft-Gemisch führenden Wänden bietet.
Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale erreicht. Dadurch, daß erfindungsgemäß die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine jeweils zugeordneten Kraftstoffeinspritzventile im wesentlichen nur zu den Zeiten, in denen die den jeweiligen Zylindern zugeordneten Einlaßventile geöffnet sind, zur Abgabe des Kraftstoffes betätigbar sind, wird erreicht, daß das aus dem Mischrohr austretende Kraftstoff-Stützluft-Gemisch unmittelbar in die Brennräume der Zylinder gelangt und keine Chancen mehr hat, an den Wänden beispielsweise der Ansaugleitung, wie dies vor allem beim Kaltstart und in der Warmlaufphase geschieht, zu kondensieren.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Kennzeichen der Unteransprüche.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Längsschnittes durch eine Ansaugleitung einer mit einer luftunterstützten Kraftstoffeinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine dargestellt. In der Zeichnung ist mit 1 ein Kraftstoffeinspritzventil angedeutet, das zur Abgabe jeweils einer einem einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoffmenge in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, so vor allem in Abhängigkeit von der von der Brennkraftmaschine insgesamt angesaugten Luftmenge, durch eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung gesteuert wird. Die als elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil ausgebildete Kraftstoffeinspritzeinrichtung gibt den dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine individuell zugemessenen Kraftstoff in ein Mischrohr 2 ab, das in einer Bohrung 14 des Zylinderkopfes 11 vorzugsweise durch eine Verklebung so gehalten ist, daß die Austrittsöffnung 9 des Mischrohres in der Nähe des Einlaßventiles 12 in das diesem Einlaßventil zugeordnete Ansaugrohr 10 einmündet. Dabei soll die bei geöffnetem Einlaßventil 12 sich in dem Ansaugrohr 10 ausbildende Ansaugluftströmung eine Strahlpumpenwirkung auf das in dem Mischrohr 2 strömende Kraftstoff-Stützluft-Gemisch ausüben, weshalb die Einmündung des Mischrohres in einem Bereich des Ansaugrohres erfolgen sollte, in dem beispielsweise infolge einer Querschnittsverengung eine hohe Strömungsgeschwindigkeit vorliegt. Die Ausrichtung des Mischrohres 2 ist zudem so, daß das aus diesem austretende Kraftstoff-Stützluft-Gemisch unmittelbar durch das geöffnete Einlaßventil 12 in den Brennraum 13 des Zylinders gelangt und dort eine vorteilhafte Ladungsschichtung bewirkt.
Um sicherzustellen, daß möglichst aucn noch der letzte, von dem Einspritzventil 1 während eines Einspritzvorganges in das Mischrohr 2 abgespritzte Kraftstofftropfen durch das noch geöffnete Einlaßventil sofort in den Zylinderbrennraum gelangen und dort verbrennen kann, wird, anders als bei üblichen Einspritzvorrichtungen, hier das Einspritzende jedes Einspritzventils im Kennfeld festgelegt und davon ausgehend entsprechend der betriebszustandsabhängig ermittelten Einspritzzeit der Einspritzbeginn variiert. Dabei muß das Einspritzende unter Berücksichtigung der Transportwege von der Einspritzdüse bis zum Zylinder so weit vor den Schließzeitpunkt des Einlaßventils gelegt werden, daß der Kraftstoff noch genügend Zeit findet, in den Zylinder zu gelangen.
Ein die Einspritzdüse 15 des Einspritzventils 1 umgebender Luftkanal 3 ist, bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Schlauchleitung 8a mit einer Zuteilvorrichtung 4 verbunden, der in Luftströmungsrichtung gesehen eine Förderpumpe 7 vorgeschaltet ist. Die Saugseite der Förderpumpe 7 ist über eine Leitung 6 mit einer auf Atmosphärendruckniveau liegenden Stelle der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbunden, vorzugsweise einer Stelle zwischen einem hier nicht weiter gezeigten Luftmengenmesser und dem ebenfalls nicht gezeigten willkürlich verstellbaren Drosselorgan (Drosselklappe). Die Zuteilvorrichtung 4 kann durch einen Drehschieber gebildet sein, der die Druckseite der Förderpumpe 7 im Takt der Brennkraftmaschine über getrennte Schlauchleitungen 8a bis 8d jeweils mit dem Mischrohr 2 verbindet, das zu dem gerade geöffneten Einlaßventil der Brennkraftmaschine führt. Zweckmäßigerweise wird daher der Drehschieber 4 von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine aus angetrieben.
Auch die nur gegebenenfalls zusätzlich vorzusehende Förderpumpe 7 die im übrigen auch in Strömungsrichtung hinter dem Kraftstoffeinspritzventil 1, dann aber in einer der Anzahl der Zylinder entsprechenden Zahl, angeordnet sein könnte, kann von der Brennkraftmaschine aus angetrieben werden; jedoch ist auch ein elektrischer oder anderer maschinenunabhängiger Antrieb möglich.
Durch die besondere Anordnung des Mischrohres 2 in dem Ansaugrohr 10 in der Nähe des Einlaßventils 12 so, daß durch die bei geöffnetem Einlaßventil auftretende Luftströmung durch das Ansaugrohr 10 eine Saugstrahlwirkung auf das Mischrohr 2 ausgeübt wird, wird sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Lasten der Brennkraftmaschine eine günstige Druckdifferenz gegenüber dem auf Atmosphärendruckniveau liegenden Abzweigungspunkt der Stützluftleitung vor der Drosselklappe erreicht, die für eine günstige Stützluftförderung und damit für einen schnellen Transport der von dem Einspritzventil 1 abgegebenen Kraftstoffmenge in den Brennraum 13 der Brennkraftmaschine sorgt.
Während bei hohen Lasten der Brennkraftmaschine die für die Förderung der Stützluft in dem Stützluftleitungssystem 6, 8 erforderliche Druckdifferenz im wesentlichen durch den aufgrund der hohen Luftgeschwindigkeit im Saugrohr 10 an der Mischrohraustrittsöffnung 9 auftretenden dynamischen Unterdruck erzeugt wird, ergibt sich bei Leerlauf und im niedrigen Teillastgebiet, in dem der Luftdurchsatz durch das Saugrohr 10 niedrig ist, infolge der Drosselung der angesaugten Luft ein entsprechend niedriger statischer Druck an der Mischrohreinmündungsstelle, der ebenfalls für eine deutliche Druckdifferenz zur Aufrechterhaltung einer Stützluftströmung sorgt.
Die gegebenenfalls zusätzlich vorzusehende Förderpumpe 7 unterstützt diese Stützluftströmung noch besonders, wobei durch Anordnung der Zuteilvorrichtung 4, die nur jeweils die Mischrohre 2 beaufschlagt, die den gerade geöffneten Einlaßventilen 12 zugeordnet sind, der nur eine geringe Förderleistung abverlangt zu werden braucht.
Durch die Vorschrift, die Einspritzventile 1 nur jeweils dann zu betätigen, wenn die zu den diesen Einspritzventilen zugeordneten Zylindern gehörigen Einlaßventile geöffnet sind, wird eine Kondensation von Kraftstoff an den das Gemisch führenden Leitungswänden weitgehend vermieden. Durch die zylinderindividuelle Kraftstoffzumessung läßt sich ein optimales Gemischverhältnis für jeden Zylinder einstellen, das zudem den jeweiligen Betriebszuständen, beispielsweise auch durch Alterung bedingten Änderungen, angepaßt werden kann.
Durch die Zuführung des Kraftstoffes mittels Trägerluft wird eine wirkungsvolle Kraftstoffaufbereitung erreicht, die gegebenenfalls durch eine gezielte Vorwärmung der Stützluft oder des Gemisches, beispielsweise im Kaltstart- und Warmlaufbetrieb, noch verbessert werden kann. So kann eine Vorwärmung der Stützluft beispielsweise allein durch Verlegung der Stützluftzuführungskanäle in den Zylinderkopf oder aber auch durch direkte Beheizung der Luftleitungen 6, 8 oder des Mischrohres 2 mittels z.B. elektrischer und vorzugsweise bezüglich der Temperatur selbstregelnder Heizelemente erreicht werden. Im Vollastbetrieb, in dem eine Luft- bzw. Gemischvorwärmung wegen der Klopfgefahr unerwünscht ist, könnte gegebenenfalls auf eine direkte Zuführung kalter Stützluft, beispielsweise unter Umgehung der in dem Zylinderkopf angeordneten Zuführungskanäle, umgeschaltet werden.
- Leerseite -

Claims

ANSPRÜCHE 1. Einrichtung zur luftunterstützten Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit einem von der Ansaugleitung abzweigenden und jeweils unmittelbar vor den den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Einlaßventilen in die entsprechenden Ansaugrohre einmündenden Stützluft-Leitungssystem und mit Kraftstoffeinspritzventilen, die jeweils einem Zylinder zugeordnet sind und eine betriebszustandsabhängig zugemessene Kraftstoffmenge in jeweils ein vor jedes Einlaßventil einmündendes Mischrohr des Stützluftleitungssystems einspritzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzventile (1) im wesentlichen nur in den Zeiten, in denen die ihnen jeweils zugeordneten Einlaßventile (12) geöffnet sind, zur Abgabe von Kraftstoff in das Mischrohr (2) betätigbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mischrohr (2) in einer eine Strahlpumpenwirkung auf das das Mischrohr durchströmende Stützluft-Kraftstoff-Gemisch verursachenden Weise in das Ansaugrohr (10) nahe dem Einlaßventil (12) einmündet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (6) zur Einspritzung des Stützluft-Kraftstoff-Gemisches durch das geöffnete Einlaßventil (12) hindurch direkt in den Brennraum (13) des jeweiligen Zylinders ausgerichtet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftstoffeinspritzventil (1) derart ausgebildet ist, daß das Einspritzende im Maschinenkennfeld festgelegt wird und davon ausgehend entsprechend der betriebszustandsabhängig ermittelten Einspritzzeit der Einspritzbeginn variiert wird.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stützluftleitungssystem wenigstens eine Förderpumpe (7) vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer den Einspritzventilen (1) vorgeschalteten, gemeinsamen Förderpumpe (7) eine Zuteilvorrichtung (4) nachgeschaltet ist, die die Stützluft nur jeweils dem Mischrohr (2) zuleitet, dessen zugeordnetes Einlaßventil (12) gerade geöffnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteilvorrichtung (4) durch einen im Takt der Brennkraftmaschine betätigten Drehschieber gebildet ist, der die Förderpumpe (7) nur mit dem dem jeweils geöffneten Einlaßventil zugeordneten Mischrohr (2) verbindet.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (4) von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Vorwärmung der Stützluft und/oder des Stützluft-Kraftstoff-Gemisches vorgesehen sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der die Stützluft fördernden Leitungen (6, 8) in dem Zylinderkopf (11) verlegt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stützluftleitung (6, 8) eine elektrische Heizvorrichtung angeordnet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mischrohr (2) eine elektrische Heizvorrichtung zugeordnet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung selbstregelnd ausgebildet ist.