DE3833214A1 - Brennstoffeinspritzsystem - Google Patents
BrennstoffeinspritzsystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit ei
nem eine Drosselklappe aufweisenden Saugrohr und mindestens einer in das Saugrohr
führenden Ausmündung zur Brennstoffabgabe, wobei die abzugebende Menge in Abhän
gigkeit von Kenngrößen und Betriebsparametern in einem elektrischen Steuergerät be
rechnet und als ein diese Menge charakterisierendes Signal ausgegeben wird.
Derartige Einrichtungen sind bekannt und als elektronische Einspritzsysteme im Markt.
Sie erfordern zur Brennstoffdosierung mechanisch sehr aufwendig zu fertigende, hoch
präzise Bauteile.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Systems liegen in einem einfacheren mechanischen
Aufbau und in einer besseren Brennstoffaufbereitung.
Erfindungsgemäß ist bei einem Brennstoffeinspritzsystem eingangs genannter Art vor
gesehen, daß mit dem eine Brennstoffmenge charakterisierenden Signal ein Hochfre
quenzgenerator angesteuert wird, der für eine vorbestimmte Zeit eine Hochfrequenzin
duktionsspule erregt, die in einem in einer Kammer befindliches, abgeschlossenes und
definiertes Volumen von Brennstoff angeordnetem Objekt Wärme zur schlagartigen
Verdampfung mindestens eines definierten Teils dieses Volumens generiert, wodurch
Brennstoff über die Ausmündung der Kammer ins Saugrohr gepreßt wird.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben. Nachfol
gend wird die Erfindung anhand der schematischen Darstellung der Fig. 1 und 2 be
schrieben, wobei in der Fig. 2 mit I bis IV unterschiedliche Ausführungen dem jeweils
angedeuteten Saugrohrabschnitt zugeordnet sind. Für ein System findet natürlich nur
eine einheitliche Ausführungsform Anwendung.
Ein Steuergerät 1 weist neben den üblichen und für notwendig erachteten Eingängen
von Kenngrößen und Betriebsparametern darüber hinaus noch Eingänge für die Signale
eines Temperatursensors 2 und eines Drucksensors 3 auf, die in einer der Verdampfung
von Brennstoff dienenden Kammer 4 angeordnet sind. Diese Kammer 4 ist mit einer
Brennstoffzuleitung 5 versehen und weist einen Brennstoffauslaß 6 auf. Der Brenn
stoffzulauf 5 wird von einem Einlaßventil 7 beherrscht, das bei Öffnung den unter ei
nem konstanten Vordruck stehenden Brennstoff in die Kammer 4 strömen läßt. Der
Brennstoffauslaß 6 wird von einem Auslaßventil 8 beherrscht, das den in flüssiger
und/oder gasförmiger Phase befindlichen Brennstoff aus der Kammer 4 in das Saugrohr
9 strömen läßt. Die Kammer 4 kann mit einem durch ein nicht näher bezeichnetes
Ventil beherrschten Brennstoffspüleinlaß 10 und einen entsprechenden Brennstoffspül
auslaß 11 versehen sein.
Die Kammer 4 ist von einer ringförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 12 umgeben.
Diese wird von einem Hochfrequenzgenerator 13 über eine Leitung 14 erregt. Der
Hochfrequenzgenerator 13 wird vom Steuergerät 1 aus angesteuert zur Bewirkung ei
ner Erregungszeit, die einem im Steuergerät bestimmten eine errechnete Brennstoff
menge charakterisierendem Signal entspricht. Dieses Signal wird in bekannterweise in
Abhängigkeit von Kenngrößen und Betriebsparametern in Verbindung mit im Steuerge
rät abgelegten Kennfeldern errechnet. In der Kammer 4 ist eine Objekt 15 angeordnet,
das durch den in ihm induzierten Strom eine Erwärmung erfährt, die so groß ist, daß
an seiner Oberfläche der in der Kammer 4 befindliche Brennstoff verdampft.
Die Ventile 7 und 8 können je nach Ausführungsform des Einspritzsystems mechanische
Schnarrventile (Fig. 2 IV) sein, die sich durch die an ihnen anliegende Druckdifferenz
in Strömungsrichtung öffnen. Die Ventile können elektrisch angesteuerte Elektro
magnetventile (Fig. 2 I) oder Ventile aus Piezo-Keramik (Fig. 2 III) sein. Es ist auch
möglich, daß lediglich das Einlaßventil 7 elektrisch angesteuert wird und das Auslaß
ventil 8 als mechanisches Schnarrventil ausgebildet ist.
Das in der Kammer 4 befindliche Objekt 15 kann plattenförmig ausgebildet sein (Fig. 2
II). Die Kammer 4 kann zumindestens ein einem Bereich ihrer Wandung derart ausge
kleidet sein, daß die Auskleidung als das Objekt 15 wirkt, in dem in der Auskleidung
die Wärme generiert wird. Es ist möglich, das in der Kammer 4 befindliche Objekt als
Kugel (Fig. 2 I) auszubilden, wobei entweder diese eine Hohlkugel sein kann oder eine
keramische Kugel, deren Oberfläche metallisch beschichtet ist. Wie Fig. 2 IV entnehm
bar, kann die Kammer 4 selbst so ausgebildet sein, daß sie als das zu erhitzende Ob
jekt ausgebildet ist. Denkbar ist es auch, das Objekt rohrförmig auszubilden, wobei die
innere und/oder äußere Oberfläche metallisch beschichtet ist, sofern das Rohr nicht
aus Metall besteht. Die Oberfläche selbst kann bei den verschiedenen Objekten derart
geprägt sein, daß sie viele kleine zum Beispiel kegelstumpfförmige Vertiefungen auf
weist, womit ein Dampffilm an der Oberfläche vermieden werden soll.
Die Form der Kammer 4 sollte so gewählt werden, daß sie ein blasenfreies Ein- und
Ausströmen des Brennstoffs ermöglicht. Um Kühlungsprobleme zu vermeiden, sollte die
Kammer 4 aus einem Material gebildet sein, in das sich kein Strom induzieren läßt.
Das Brennstoffeinspritzsystem arbeitet wie folgt. Das eine bestimmte Einspritzmenge
charakterisierende Signal des Steuergerätes beaufschlagt den Hochfrequenzgenerator
13, der für eine vorbestimmte Zeit die Hochfrequenzinduktionsspule 12 erregt, die in
einem in der Kammer 4 befindliches abgeschlossenes und definiertes Volumen von
Brennstoff angeordneten Objekt 15 Wärme zur schlagartigen Verdampfung mindestens
eines definierten Teils dieses Volumens erzeugt, wodurch Brennstoff über die Ausmün
dung der Kammer 4 ins Saugrohr 9 gepreßt wird. In dem Steuergerät sind für unter
schiedliche Betriebsbedingungen gültige Korrelationen zwischen der Erregungszeit der
Spule 12 und der Menge des verdampften Brennstoffs sowie des abzugebenden Brenn
stoffs in Kennfeldern in Speichern abgelegt. Zur Kompensation von Zumeßabweichun
gen vom vorgegebenen Sollwert erfolgt eine adaptive Regelung mittels einer im Ab
gasstrom angeordneten Lambdasonde. Es kann zweckmäßig sein, daß das errechnete
Erregersignal impulsförmig die Hochfrequenzinduktionsspule 12 erregt. Hiermit kann
die Bildung der Dampfblase unter Umständen dadurch beschleunigt werden, daß das
sich unter Umständen bildende Dampfpolster an der Oberfläche des Objektes 15
schneller aufgerissen wird.
Je nach Ausführungsform des Systems kann das Einlaßventil in Abhängigkeit von einem
im Steuergerät errechneten Signal geschaltet werden. Das Auslaßventil 8 kann mittels
einer Signalleitung seinen Schaltzustand gegebenenfalls dem Steuergerät zuführen.
Auch das Auslaßventil 8 kann in Abhängigkeit von einem Signal des Steuergerätes 1
nach Erreichen eines vorgegebenen höheren Druckwertes in der Kammer 4 bis zum Er
reichen eines zweiten niedrigeren Druckwertes geschaltet werden und so den Öffnungs
querschnitt freigeben. In zweckmäßigerweise kann die von der Hochfrequenzinduktions
spule 12 umschlossene Kammer 4 samt Ein- und Auslaßventil 7, 8 in einem gemeinsa
men Gehäuse als ein in das Saugrohr ausmündende Einspritzventil ausgebildet sein.
Das System kann so betrieben werden, daß der Inhalt der Kammer 4 vollständig ver
dampft wird und über das Auslaßventil abgegeben wird und die Kammer 4 entspre
chend den Signalen des Steuergerätes erneut mit Brennstoff vollständig gefüllt wird
und der Füllungs- und Verdampfungsvorgang sich so oft wiederholt, bis die für einen
Einspritzvorgang errechnete Brennstoffmenge abgegeben ist (Fig. 2 IV).
Bei einer anderen Betriebsweise ist vorgesehen, daß mit Einleitung des Verdampfungs
vorganges durch Erzeugung von Wärme in dem Objekt 15 der Druck und die Tempera
tur des Dampfes in der Kammer 4 ständig gemessen werden und entsprechende Signale
an das Steuergerät 1 weitergegeben werden. Mit Erreichen eines vorgegebenen Druckes
wird das Auslaßventil 8 mit einem Signal des Steuergerätes geöffnet, woraufhin der
verdampfte Brennstoff ins Saugrohr austritt. Aus den Signalen für Druck und Tempera
tur in Verbindung mit gespeicherten Werten wird die abgegebene Brennstoffmenge er
mittelt. Die ermittelte, abgegebene Brennstoffmenge wird mit einem aus Betriebs
parametern und anderen Kenngrößen ermittelten Sollwert verglichen. Bei Erreichen des
Sollwertes wird das Auslaßventil 8 geschlossen. Mittels der Werte für Druck und Tem
peratur wird das Brennstoffvolumen des Restdampfmenge ermittelt. Die Kammer 4
wird durch Öffnen des vom Steuergerät angesteuerten Einlaßventils 7 unter Verarbei
tung der sich ändernden Werte für Druck und Temperatur erneut gefüllt. Nach Füllung
der Kammer 4 mit der vorgegebenen Brennstoffmenge für den nächsten Verbrennungs
vorgang wird das Einlaßventil 7 mittels eines Signals geschlossen und es läuft erneut
der Verdampfungsvorgang ab.
Das beschriebene Brennstoffeinspritzsystem und die angegebenen Verfahrensweisen
zum Betreiben desselben können sowohl für eine Einstelleneinspritzung als auch für
eine Mehrstelleneinspritzung Verwendung finden.
Claims (21)
1. Brennstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem eine Drosselklappe
aufweisenden Saugrohr und mindestens einer in das Saugrohr führenden Ausmündung
zur Brennstoffabgabe, wobei die abzugebende Menge in Abhängigkeit von Kenn
größen und Betriebsparametern in einem elektronischen Steuergerät berechnet und
als ein diese Menge charakterisierendes Signal ausgegeben wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß mit diesem Signal ein Hochfrequenzgenerator (13) angesteuert wird,
der für eine vorbestimmte Zeit eine Hochfrequenzinduktionsspule (12) erregt, die in
einem in einer Kammer (4) befindliches, abgeschlossenes und definiertes Volumen
von Brennstoff angeordnetem Objekt (15) Wärme zur schlagartigen Verdampfung
mindestens eines definierten Teils dieses Volumens generiert, wodurch Brennstoff
über die Ausmündung der Kammer (4) ins Saugrohr (9) gepreßt wird.
2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck
sensor (2) zur Aufnahme des Dampfdruckes in der Kammer (4) vorgesehen ist.
3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tem
peratursensor (3) zur Aufnahme der Dampftemperatur in der Kammer (4) vorgesehen
ist.
4. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Steuergerät (1) für unterschiedliche Betriebsbe
dingungen gültige Korrelationen zwischen der Erregungszeit der Spule (12) und der
Menge des verdampften Brennstoffs sowie des abzugebenden Brennstoffs in Kennfel
dern in Speichern abgelegt sind.
5. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kom
pensation von Zumeßabweichungen vom vorgegebenen Sollwert eine adaptive
Regelung mittels einer im Abgasstrom angeordneten Lambdasonde erfolgt.
6. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das errechnete Erregersignal impulsförmig die Hoch
frequenzinduktionsspule (12) erregt.
7. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das in der Kammer (4) befindliche Objekt (15) plattenför
mig ausgebildet ist.
8. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das in der Kammer (4) befindliche Objekt (15) zumindest
einen Teil der Wandung der Kammer (4) auskleidet.
9. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das in der Kammer (4) befindliche Objekt (15) eine Kugel
ist.
10. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt
(15) eine Hohlkugel ist.
11. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt
(15) eine keramische Kugel mit metallischer Oberflächenbeschichtung ist.
12. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Objekt (15) rohrförmig mit innerer und/oder äußerer
metallischer Oberfläche ist.
13. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) einen Brennstoffzulauf mit einem Brenn
stoffauslaß mit einem Auslaßventil (8) versehen ist.
14. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß min
destens eines dieser Ventile (7, 8) durch die an ihm anliegende Druckdifferenz ge
schaltet wird.
15. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein
laßventil (7) in Abhängigkeit von einem im Steuergerät (1) errechneten Signal
geöffnet und geschlossen wird.
16. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeich
net, daß das Auslaßventil (8) mittels eines Signalgebers seinen Schaltzustand dem
Steuergerät (1) zuführt.
17. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeich
net, daß das Auslaßventil (8) in Abhängigkeit von einem Signal des Steuergerätes (1)
den Auslaßquerschnitt nach Erreichen eines vorgegebenen höheren Druckwertes in
der Kammer (4) bis zum Erreichen eines zweiten niedrigeren Druckwertes freigibt.
18. Brennstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeich
net, daß das Einlaß- und/oder Auslaßventil (7, 8) als Piezokeramikventil ausgebildet
ist.
19. Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die von der Hochfrequenzinduktionsspule (12) umschlosse
ne Kammer (4) samt Ein- und Auslaßventil (7, 8) in einem gemeinsamen Gehäuse
ein Einspritzventil bildet.
20. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffeinspritzsystems nach mindestens einem
der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der Kammer
(4) vollständig verdampft und über das Auslaßventil (8) abgegeben wird und die
Kammer (4) entsprechend den Signalen des Steuergerätes (1) erneut mit Brennstoff
vollständig gefüllt wird und der Füllungs- und Verdampfungsvorgang so oft wieder
holt wird, bis die für einen Einspritzvorgang errechnete Brennstoffmenge abgegeben
ist.
21. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffeinspritzsystem nach mindestens einem
der vorstehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) mit Einleitung des Verdampfungsvorganges durch Erzeugung von Wärme in dem Objekt (15) Druck und Temperatur des Dampfes in der Kammer (4) ständig ge messen und entsprechende Signale an das Steuergerät (1) gegeben werden;
- b) mit Erreichen eines vorgegebenen Druckes das Auslaßventil (8) mit einem Signal des Steuergerätes geöffnet wird, woraufhin der verdampfte Brennstoff ins Saug rohr (9) austritt;
- c) aus den Signalen für Druck und Temperatur in Verbindung mit gespeicherten Werten die abgegebene Brennstoffmenge ermittelt wird;
- d) die ermittelte, abgegebene Brennstoffmenge mit einem aus Betriebsparametern und anderen Kenngrößen ermittelten Sollwert verglichen wird;
- e) bei Erreichen des Sollwertes das Auslaßventil (8) geschlossen wird;
- f) mittels der Werte für Druck und Temperatur das Brennstoffvolumen der Rest dampfmenge ermittelt wird;
- g) die Kammer (4) durch Öffnung des vom Steuergerät (1) angesteuerten Einlaßven tils (7) unter Verarbeitung der sich ändernden Werte für Druck und Temperatur erneut aufgefüllt wird;
- h) nach Füllung der Kammer (4) mit der vorgegebenen Brennstoffmenge für den nächsten Verbrennungsvorgang das Einlaßventil (7) mittels eines Signals ge schlossen wird;
- i) die Schritte a bis h ständig wiederholen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3833214A DE3833214A1 (de) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Brennstoffeinspritzsystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3833214A DE3833214A1 (de) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Brennstoffeinspritzsystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3833214A1 true DE3833214A1 (de) | 1990-04-05 |
Family
ID=6364062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3833214A Withdrawn DE3833214A1 (de) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Brennstoffeinspritzsystem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3833214A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1206636A1 (de) * | 1999-08-24 | 2002-05-22 | Pentel, Randolph M. | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von brennstoff |
-
1988
- 1988-09-30 DE DE3833214A patent/DE3833214A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1206636A1 (de) * | 1999-08-24 | 2002-05-22 | Pentel, Randolph M. | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von brennstoff |
EP1206636A4 (de) * | 1999-08-24 | 2004-08-11 | Pentel Randolph M | Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von brennstoff |
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