DE3609798A1 - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
Kraftstoffeinspritzeinrichtung Fuel injector
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur luftunterstützten Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for air-assisted Injection of fuel into the intake line of a mixture-compressing internal combustion engine according to the preamble of claim 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.Such a fuel injection device is, for example, off DE-OS 30 33 644 known. With this also as air-jacketed low-pressure injection designated fuel supply system, the fuel is added to the individual However, suction lines just as continuously as with another, for example from DE-OS 32 22 000 known injection device, in which a single central Injection nozzle is present, which meters the fuel in a support air line system. There, the fuel-supporting air mixture was simultaneously in a distribution device all injection lines assigned to the individual cylinders of the internal combustion engine allocated and consequently also continuously delivered to the intake manifolds. As long as the associated inlet valves are closed, a pre-storage takes place of the fuel / support air mixture in front of the valves.
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.It is only when the inlet valves open during the intake stroke of the internal combustion engine that the mixture supplied, together with the air drawn in directly through the intake line, enters the working spaces of the cylinders. Due to this pre-storage of the fuel-supporting air mixture in front of the closed inlet valves during the larger number of working cycles of the internal combustion engine, which preferably works in four-cycle operation, condensation and wall build-up of the fuel can occur, so that the advantages achieved by the otherwise favorable fuel preparation at least to be partially nullified again.
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.The object on which the invention is based is therefore to provide a Fuel injection device of the type mentioned in the preamble of claim 1 To create a design that creates the conditions for improved combustion of the Fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine through cheaper processing of the fuel while largely avoiding fuel condensation on the the fuel-air mixture provides leading walls.
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.The solution to this problem is provided by those listed in claim 1 Features achieved. The fact that according to the invention the individual cylinders of the Internal combustion engine in each case assigned fuel injection valves essentially only at the times when the intake valves assigned to the respective cylinders are open, can be actuated to dispense the fuel, it is achieved that the The fuel / support air mixture exiting the mixing tube directly into the combustion chambers the cylinder arrives and has no more chances, for example on the walls Intake line, as happens especially during a cold start and in the warm-up phase, to condense.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Kennzeichen der Unteransprüche.Further expedient refinements of the invention emerge according to the characteristics of the subclaims.
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.In the drawing, an embodiment of the invention is shown on the basis of a schematic longitudinal section through an intake line of an internal combustion engine operating with air-assisted fuel injection. In the drawing, 1 indicates a fuel injection valve which is used to deliver a fuel quantity assigned to an individual cylinder of the internal combustion engine in a manner known per se, depending on the operating state of the internal combustion engine, above all depending on the total amount of air sucked in by the internal combustion engine control device not shown here is controlled. The fuel injection device, designed as an electromagnetic fuel injection valve, delivers the fuel individually metered to the respective cylinder of the internal combustion engine into a mixing tube 2, which is held in a bore 14 of the cylinder head 11, preferably by gluing, so that the outlet opening 9 of the mixing tube is close to the inlet valve 12 opens into the intake pipe 10 associated with this inlet valve. In this case, when the inlet valve 12 is open, it should develop in the intake pipe 10 Intake air flow exert a jet pump effect on the fuel / support air mixture flowing in the mixing tube 2, which is why the confluence of the mixing tube should take place in an area of the intake tube in which there is a high flow velocity, for example due to a narrowing of the cross section. The alignment of the mixing tube 2 is also such that the fuel-supporting air mixture exiting from it passes directly through the opened inlet valve 12 into the combustion chamber 13 of the cylinder and effects an advantageous stratification of the charge there.
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.To make sure that the last one, from the injector, is if possible 1 drops of fuel sprayed into the mixing tube 2 during an injection process immediately pass through the still open inlet valve into the cylinder combustion chamber and can burn there, unlike with conventional injection devices, here the injection end of each injection valve is determined in the map and based thereon the start of injection according to the injection time determined as a function of the operating state varies. The end of injection must take into account the transport routes of the injection nozzle to the cylinder so far before the closing time of the inlet valve be placed so that the fuel has enough time to get into the cylinder reach.
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.An air duct surrounding the injection nozzle 15 of the injection valve 1 3, in the embodiment shown in the drawing, via a hose line 8a connected to an allocation device 4, seen in the air flow direction a feed pump 7 is connected upstream. The suction side of the feed pump 7 is via a Line 6 with a point of the suction line which is at atmospheric pressure level connected to the internal combustion engine, preferably a point between one here Air flow meter, not shown, and the arbitrary one, also not shown adjustable throttle body (throttle valve). The allocation device 4 can by a Be formed rotary valve, which the pressure side of the feed pump 7 in the cycle of the internal combustion engine connects to the mixing tube 2 via separate hose lines 8a to 8d, which leads to the just opened intake valve of the internal combustion engine. Appropriately the rotary valve 4 is therefore driven by the camshaft of the internal combustion engine.
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.The feed pump 7, which is only to be provided in addition, if necessary which is also downstream of the fuel injection valve 1 in the direction of flow, then but could be arranged in a number corresponding to the number of cylinders, can be driven by the internal combustion engine; however, it is also an electrical one or other machine-independent drive possible.
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.Due to the special arrangement of the mixing pipe 2 in the suction pipe 10 in the vicinity of the inlet valve 12 so that when the inlet valve is open Occurring air flow through the suction pipe 10 a suction jet effect on the Mixing tube 2 is exercised, both at low and high loads of the Internal combustion engine a favorable pressure difference compared to the atmospheric pressure level the branching point of the support air line in front of the throttle valve is reached, that for a cheap support air supply and thus for a quick transport the amount of fuel delivered by the injection valve 1 into the combustion chamber 13 of the Internal combustion engine ensures.
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.While at high loads of the internal combustion engine for the promotion the support air in the support air line system 6, 8 required pressure difference in essentially due to the high air speed in the intake manifold 10 the mixing tube outlet opening 9 occurring dynamic negative pressure is generated, results at idle and in the low partial load area, in which the air throughput through the intake manifold 10 is low, due to the throttling of the intake air correspondingly lower static pressure at the mixing tube junction, which is also for a significant pressure difference to maintain a support air flow cares.
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.The feed pump 7, which may also be provided, supports this support air flow even more particularly, whereby by the arrangement of the dispensing device 4, which only acts on the mixing tubes 2, which are the inlet valves that have just opened 12 are assigned, which only needs a low delivery rate to be demanded.
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.Due to the regulation that the injectors 1 should only be actuated if the intake valves belonging to the cylinders assigned to these injection valves are open, there is condensation of fuel leading to the mixture Pipe walls largely avoided. Through the individual cylinder fuel metering an optimal mixture ratio can be set for each cylinder, and that too the respective operating conditions, for example also through aging conditional changes, can be adjusted.
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.By supplying the fuel by means of carrier air, a effective fuel processing is achieved, if necessary through a targeted Preheating of the supporting air or the mixture, for example in cold start and warm-up mode, can still be improved. For example, the supporting air can be preheated Simply by relocating the supporting air supply ducts in the cylinder head or else also by direct heating of the air lines 6, 8 or the mixing tube 2 by means of e.g. electrical and preferably self-regulating heating elements can be achieved. In full load operation, in which an air or mixture preheating due to the risk of knocking is undesirable, could possibly switch to a direct feed cold support air, for example bypassing the air arranged in the cylinder head Feed channels, can be switched.
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Claims (13)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |